使用C#开发OPC UA服务器
OPC基金会提供了OPC UA .NET标准库以及示例程序，但官方文档过于简单，光看官方文档和示例程序很难弄懂OPC UA .NET标准库怎么用，花了不少时间摸索才略微弄懂如何使用，以下记录如何从一个控制台程序开发一个OPC UA服务器。安装Nuget包
安装OPCFoundation.NetStandard.Opc.Ua
主程序
修改Program.cs代码如下：
using Opc.Ua;
using Opc.Ua.Configuration;
using Opc.Ua.Server;
namespace SampleOpcUaServer
{
internal class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 启动OPC UA服务器
ApplicationInstance application = new ApplicationInstance();
application.ConfigSectionName = "OpcUaServer";
application.LoadApplicationConfiguration(false).Wait();
application.CheckApplicationInstanceCertificate(false, 0).Wait();
var server = new StandardServer();
var nodeManagerFactory = new NodeManagerFactory();
server.AddNodeManager(nodeManagerFactory);
application.Start(server).Wait();
// 模拟数据
var nodeManager = nodeManagerFactory.NodeManager;
var simulationTimer = new System.Timers.Timer(1000);
var random = new Random();
simulationTimer.Elapsed += (sender, EventArgs) =>
{
nodeManager?.UpdateValue("ns=2;s=Root_Test", random.NextInt64());
};
simulationTimer.Start();
// 输出OPC UA Endpoint
Console.WriteLine("Endpoints:");
foreach (var endpoint in server.GetEndpoints().DistinctBy(x => x.EndpointUrl))
{
Console.WriteLine(endpoint.EndpointUrl);
}
Console.WriteLine("按Enter添加新变量");
Console.ReadLine();
// 添加新变量
nodeManager?.AddVariable("ns=2;s=Root", "Test2", (int)BuiltInType.Int16, ValueRanks.Scalar);
Console.WriteLine("已添加变量");
Console.ReadLine();
}
}
}上述代码中：
[*]ApplicationInstance是OPC UA标准库中用于配置OPC UA Server和检查证书的类。
[*]application.ConfigSectionName指定了配置文件的名称，配置文件是xml文件，将会在程序文件夹查找名为OpcUaServer.Config.xml的配置文件。配置文件内容见后文。
[*]application.LoadApplicationConfiguration加载前面指定的配置文件。如果不想使用配置文件，也可通过代码给application.ApplicationConfiguration赋值。
[*]有StandardServer和ReverseConnectServer两种作为OPC UA服务器的类，ReverseConnectServer派生于StandardServer，这两种类的区别未深入研究，用StandardServer可满足基本的需求。
[*]OPC UA的地址空间由节点组成，简单理解节点就是提供给OPC UA客户端访问的变量和文件夹。通过server.AddNodeManager方法添加节点管理工厂类，NodeManagerFactory类定义见后文。
[*]调用application.Start(server)方法后，OPC UA Server就会开始运行，并不会阻塞代码，为了保持在控制台程序中运行，所以使用Console.ReadLine()阻塞程序。
[*]nodeManager?.UpdateValue是自定义的更新OPC UA地址空间中变量值的方法。
[*]nodeManager?.AddVariable在此演示动态添加一个新的变量。
OPC UA配置文件
新建OpcUaServer.Config.xml文件。
在属性中设为“始终赋值”。
内容如下：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<ApplicationConfiguration
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xmlns:ua="http://opcfoundation.org/UA/2008/02/Types.xsd"
xmlns="http://opcfoundation.org/UA/SDK/Configuration.xsd"
>
<ApplicationName>Sample OPC UA Server</ApplicationName>
<ApplicationUri>urn:localhost:UA:OpcUaServer</ApplicationUri>
<ProductUri>uri:opcfoundation.org:OpcUaServer</ProductUri>
<ApplicationType>Server_0</ApplicationType>
<SecurityConfiguration>
<ApplicationCertificate>
<StoreType>Directory</StoreType>
<StorePath>%CommonApplicationData%\OPC Foundation\pki\own</StorePath>
<SubjectName>CN=Sample Opc Ua Server, C=US, S=Arizona, O=SomeCompany, DC=localhost</SubjectName>
</ApplicationCertificate>
<TrustedIssuerCertificates>
<StoreType>Directory</StoreType>
<StorePath>%CommonApplicationData%\OPC Foundation\pki\issuer</StorePath>
</TrustedIssuerCertificates>
<TrustedPeerCertificates>
<StoreType>Directory</StoreType>
<StorePath>%CommonApplicationData%\OPC Foundation\pki\trusted</StorePath>
</TrustedPeerCertificates>
<RejectedCertificateStore>
<StoreType>Directory</StoreType>
<StorePath>%CommonApplicationData%\OPC Foundation\pki\rejected</StorePath>
</RejectedCertificateStore>
</SecurityConfiguration>
<TransportConfigurations></TransportConfigurations>
<TransportQuotas>
<OperationTimeout>600000</OperationTimeout>
<MaxStringLength>1048576</MaxStringLength>
<MaxByteStringLength>1048576</MaxByteStringLength>
<MaxArrayLength>65535</MaxArrayLength>
<MaxMessageSize>4194304</MaxMessageSize>
<MaxBufferSize>65535</MaxBufferSize>
<ChannelLifetime>300000</ChannelLifetime>
<SecurityTokenLifetime>3600000</SecurityTokenLifetime>
</TransportQuotas>
<ServerConfiguration>
<BaseAddresses>
<ua:String>https://localhost:62545/OpcUaServer/</ua:String>
<ua:String>opc.tcp://localhost:62546/OpcUaServer</ua:String>
</BaseAddresses>
<SecurityPolicies>
<ServerSecurityPolicy>
<SecurityMode>SignAndEncrypt_3</SecurityMode>
<SecurityPolicyUri>http://opcfoundation.org/UA/SecurityPolicy#Basic256Sha256</SecurityPolicyUri>
</ServerSecurityPolicy>
<ServerSecurityPolicy>
<SecurityMode>None_1</SecurityMode>
<SecurityPolicyUri>http://opcfoundation.org/UA/SecurityPolicy#None</SecurityPolicyUri>
</ServerSecurityPolicy>
<ServerSecurityPolicy>
<SecurityMode>Sign_2</SecurityMode>
<SecurityPolicyUri></SecurityPolicyUri>
</ServerSecurityPolicy>
<ServerSecurityPolicy>
<SecurityMode>SignAndEncrypt_3</SecurityMode>
<SecurityPolicyUri></SecurityPolicyUri>
</ServerSecurityPolicy>
</SecurityPolicies>
<UserTokenPolicies>
<ua:UserTokenPolicy>
<ua:TokenType>Anonymous_0</ua:TokenType>
</ua:UserTokenPolicy>
<ua:UserTokenPolicy>
<ua:TokenType>UserName_1</ua:TokenType>
</ua:UserTokenPolicy>
<ua:UserTokenPolicy>
<ua:TokenType>Certificate_2</ua:TokenType>
</ua:UserTokenPolicy>
</UserTokenPolicies>
<DiagnosticsEnabled>false</DiagnosticsEnabled>
<MaxSessionCount>100</MaxSessionCount>
<MinSessionTimeout>10000</MinSessionTimeout>
<MaxSessionTimeout>3600000</MaxSessionTimeout>
<MaxBrowseContinuationPoints>10</MaxBrowseContinuationPoints>
<MaxQueryContinuationPoints>10</MaxQueryContinuationPoints>
<MaxHistoryContinuationPoints>100</MaxHistoryContinuationPoints>
<MaxRequestAge>600000</MaxRequestAge>
<MinPublishingInterval>100</MinPublishingInterval>
<MaxPublishingInterval>3600000</MaxPublishingInterval>
<PublishingResolution>50</PublishingResolution>
<MaxSubscriptionLifetime>3600000</MaxSubscriptionLifetime>
<MaxMessageQueueSize>10</MaxMessageQueueSize>
<MaxNotificationQueueSize>100</MaxNotificationQueueSize>
<MaxNotificationsPerPublish>1000</MaxNotificationsPerPublish>
<MinMetadataSamplingInterval>1000</MinMetadataSamplingInterval>
<AvailableSamplingRates>
<SamplingRateGroup>
<Start>5</Start>
<Increment>5</Increment>
<Count>20</Count>
</SamplingRateGroup>
<SamplingRateGroup>
<Start>100</Start>
<Increment>100</Increment>
<Count>4</Count>
</SamplingRateGroup>
<SamplingRateGroup>
<Start>500</Start>
<Increment>250</Increment>
<Count>2</Count>
</SamplingRateGroup>
<SamplingRateGroup>
<Start>1000</Start>
<Increment>500</Increment>
<Count>20</Count>
</SamplingRateGroup>
</AvailableSamplingRates>
<MaxRegistrationInterval>30000</MaxRegistrationInterval>
<NodeManagerSaveFile>OpcUaServer.nodes.xml</NodeManagerSaveFile>
</ServerConfiguration>
<TraceConfiguration>
<OutputFilePath>Logs\SampleOpcUaServer.log</OutputFilePath>
<DeleteOnLoad>true</DeleteOnLoad>
<TraceMasks>515</TraceMasks>
</TraceConfiguration>
</ApplicationConfiguration>需要关注的内容有：
[*]ApplicationName：在通过OPC UA工具连接此服务器时，显示的服务器名称就是该值。
[*]ApplicationType：应用类型，可用的值有：
[*]Server_0：服务器
[*]Client_1：客户端
[*]ClientAndServer_2：客户机和服务器
[*]DisconveryServer_3：发现服务器。发现服务器用于注册OPC UA服务器，然后提供OPC UA客户端搜索到服务器。
[*]SecurityConfiguration：该节点中指定了OPC UA的证书存储路径，一般保持默认，不需修改。
[*]ServerConfiguration.BaseAddresses：该节点指定OPC UA服务器的url地址。
[*]ServerConfiguration.SecurityPolicies：该节点配置允许的服务器安全策略，配置通讯是否要签名和加密。
[*]ServerConfiguration.UserTokenPolicies：该节点配置允许的用户Token策略，例如是否允许匿名访问。
[*]AvailableSamplingRates：配置支持的变量采样率。
[*]TraceConfiguration：配置OPC UA服务器的日志记录，设定日志记录路径，配置的路径是在系统临时文件夹下的路径，日志文件的完整路径是在%TEMP%\Logs\SampleOpcUaServer.log。
NodeManagerFactory
新建NodeManagerFactory类，OPC UA server将调用该类的Create方法创建INodeManager实现类，而INodeManager实现类用于管理OPC UA地址空间。内容如下：
using Opc.Ua;
using Opc.Ua.Server;
namespace SampleOpcUaServer
{
internal class NodeManagerFactory : INodeManagerFactory
{
public NodeManager? NodeManager { get; private set; }
public StringCollection NamespacesUris => new StringCollection() { "http://opcfoundation.org/OpcUaServer" };
public INodeManager Create(IServerInternal server, ApplicationConfiguration configuration)
{
if (NodeManager != null)
return NodeManager;
NodeManager = new NodeManager(server, configuration, NamespacesUris.ToArray());
return NodeManager;
}
}
}
[*]实现INodeManagerFactory接口，需实现NamespacesUris属性和Create方法。
[*]NodeManager类是自定义的类，定义见后文。
[*]为了获取Create方法返回的NodeManager类，定义了NodeManager属性。
NodeManager
新建NodeManager类：
using Opc.Ua;
using Opc.Ua.Server;
namespace SampleOpcUaServer
{
internal class NodeManager : CustomNodeManager2
{
public NodeManager(IServerInternal server, params string[] namespaceUris)
: base(server, namespaceUris)
{
}
public NodeManager(IServerInternal server, ApplicationConfiguration configuration, params string[] namespaceUris)
: base(server, configuration, namespaceUris)
{
}
protected override NodeStateCollection LoadPredefinedNodes(ISystemContext context)
{
FolderState root = CreateFolder(null, "Root");
root.AddReference(ReferenceTypes.Organizes, true, ObjectIds.ObjectsFolder); // 将节点添加到服务器根节点
root.EventNotifier = EventNotifiers.SubscribeToEvents;
AddRootNotifier(root);
CreateVariable(root, "Test", BuiltInType.Int64, ValueRanks.Scalar);
return new NodeStateCollection(new List<NodeState> { root });
}
protected virtual FolderState CreateFolder(NodeState? parent, string name)
{
string path = parent?.NodeId.Identifier is string id ? id + "_" + name : name;
FolderState folder = new FolderState(parent);
folder.SymbolicName = name;
folder.ReferenceTypeId = ReferenceTypes.Organizes;
folder.TypeDefinitionId = ObjectTypeIds.FolderType;
folder.NodeId = new NodeId(path, NamespaceIndex);
folder.BrowseName = new QualifiedName(path, NamespaceIndex);
folder.DisplayName = new LocalizedText("en", name);
folder.WriteMask = AttributeWriteMask.None;
folder.UserWriteMask = AttributeWriteMask.None;
folder.EventNotifier = EventNotifiers.None;
if (parent != null)
{
parent.AddChild(folder);
}
return folder;
}
protected virtual BaseDataVariableState CreateVariable(NodeState? parent, string name, BuiltInType dataType, int valueRank)
{
return CreateVariable(parent, name, (uint)dataType, valueRank);
}
protected virtual BaseDataVariableState CreateVariable(NodeState? parent, string name, NodeId dataType, int valueRank)
{
string path = parent?.NodeId.Identifier is string id ? id + "_" + name : name;
BaseDataVariableState variable = new BaseDataVariableState(parent);
variable.SymbolicName = name;
variable.ReferenceTypeId = ReferenceTypes.Organizes;
variable.TypeDefinitionId = VariableTypeIds.BaseDataVariableType;
variable.NodeId = new NodeId(path, NamespaceIndex);
variable.BrowseName = new QualifiedName(path, NamespaceIndex);
variable.DisplayName = new LocalizedText("en", name);
variable.WriteMask = AttributeWriteMask.None;
variable.UserWriteMask = AttributeWriteMask.None;
variable.DataType = dataType;
variable.ValueRank = valueRank;
variable.AccessLevel = AccessLevels.CurrentReadOrWrite;
variable.UserAccessLevel = AccessLevels.CurrentReadOrWrite;
variable.Historizing = false;
variable.Value = Opc.Ua.TypeInfo.GetDefaultValue(dataType, valueRank, Server.TypeTree);
variable.StatusCode = StatusCodes.Good;
variable.Timestamp = DateTime.UtcNow;
if (valueRank == ValueRanks.OneDimension)
{
variable.ArrayDimensions = new ReadOnlyList<uint>(new List<uint> { 0 });
}
else if (valueRank == ValueRanks.TwoDimensions)
{
variable.ArrayDimensions = new ReadOnlyList<uint>(new List<uint> { 0, 0 });
}
if (parent != null)
{
parent.AddChild(variable);
}
return variable;
}
public void UpdateValue(NodeId nodeId, object value)
{
var variable = (BaseDataVariableState)FindPredefinedNode(nodeId, typeof(BaseDataVariableState));
if (variable != null)
{
variable.Value = value;
variable.Timestamp = DateTime.UtcNow;
variable.ClearChangeMasks(SystemContext, false);
}
}
public void AddFolder(NodeId parentId, string name)
{
var node = Find(parentId);
if (node != null)
{
CreateFolder(node, name);
AddPredefinedNode(SystemContext, node);
}
}
public void AddVariable(NodeId parentId, string name, BuiltInType dataType, int valueRank)
{
AddVariable(parentId, name, (uint)dataType, valueRank);
}
public void AddVariable(NodeId parentId, string name, NodeId dataType, int valueRank)
{
var node = Find(parentId);
if (node != null)
{
CreateVariable(node, name, dataType, valueRank);
AddPredefinedNode(SystemContext, node);
}
}
}
}上述代码中：
[*]需继承CustomNodeManager2，这是OPC UA标准库中提供的类。
[*]重写LoadPredefinedNodes方法，在该方法中配置预定义节点。其中创建了一个Root文件夹，Root文件夹中添加了Test变量。
[*]root.AddReference(ReferenceTypes.Organizes, true, ObjectIds.ObjectsFolder)该语句将节点添加到OPC UA服务器根节点，如果不使用该语句，可在Server节点下看到添加的节点。
[*]CreateFolder是定义的方法，用于简化创建文件夹节点。
[*]CreateVariable是自定义的方法，用于简化创建变量节点。
[*]UpdateValue是用于更新变量节点值的方法。其中修改值后，需调用ClearChangeMasks方法，才能通知客户端更新值。
[*]AddFolder用于启动服务器后添加新的文件夹。
[*]AddVariable用于启动服务器后添加新的变量。
测试服务器
比较好用的测试工具有：
[*]UaExpert：Unified Automation公司提供的测试工具，需安装，能用于连接OPC UA。
[*]OpcExpert：opcti公司提供的免费测试工具，绿色版，能连接OPC和OPC UA。
以下用OpcExpert测试。
浏览本地计算机可发现OPC UA服务器，可看到添加的Root节点和Test变量，Test变量的值会每秒更新。
源码地址：https://github.com/Yada-Yang/SampleOpcUaServer
来源:https://www.cnblogs.com/yada/p/18257593
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