技术老小子
C# OPC UA
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2025-09-30
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KepServer配制

摘要

UA全称是unified architecture（统一架构）。为了应对标准化和跨平台的趋势，为了更好地推广OPC，OPC基金会近些年在之前OPC成功应用的基础上推出了一个新的OPC标准-OPC UA。OPC UA接口协议包含了之前的 A&E, DA,OPC XML DA or HDA，只使用一个地址空间就能访问之前所有的对象，而且不受WINDOWS平台限制，因为它是从传输层以上来定义的，导致了灵活性和安全性比之前的OPC都提升了。

正文

opc ua支持c/s模式，同时也支持类似mqtt的发布订阅模式，通常各种设备作为opc ua的服务端提供各种服务。

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信息模型(Information model)

OPC UA 使用了对象（objects）作为过程系统表示数据和活动的基础。对象包含了变量，事件和方法，它们通过引用（reference）来互相连接。

OPC UA 信息模型是节点的网络（Network of Node），或者称为结构化图（graph），由节点(node)和引用(References)组成，这种结构图称之为OPC UA 的地址空间。这种图形结构可以描述各种各样的结构化信息(对象)。

地址空间要点：

  • 地址空间是用来给服务器提供标准方式，以向客户端表示对象。
  • 地址空间的实现途径是使用对象模型，通过变量和方法的对象，以及表达关系的对象。
  • 地址空间中模型的元素被称为节点，为节点分配节点类来代表对象模型的元素。
  • 对象及其组件在地址空间中表示为节点的集合，节点由属性描述并由引用相连。
  • OPC UA建模的基本在于节点和节点间的引用。

对象模型

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节点模型

image.png

opc ua定义了8种类型的节点

对象(Object)

对象类型(Object Type)

变量(Variable)

变量类型(Variable Type)

方法(Method)

视图(View)

引用(Reference)

数据类型(Data Type)

节点模型要点

  • 节点根据用途分属于不同的节点类别（NodeClass），一些表示实例(/Root/Objects)，一些表示类型(/Root/Types)。
  • 节点类依据属性和引用来定义。OPC UA规范定义的节点类称为地址空间的元数据，地址空间中每个节点都是这些节点类的实例。
  • 节点是节点类的实例，属性和引用是节点的基本组件。
  • 属性（Attribute）用于描述节点，不同的节点类别有不同的属性（属性集）。节点类的定义中包括属性的定义，因此属性不包括在地址空间中。
  • 引用（Reference）表示节点间的关系。引用被定义为引用类型节点的实例，存在于地址空间中。
属性数据类型说明
NodeIdNodeId在OPC UA服务器内唯一确定的一个节点，并且在OPC UA服务器中定位该节点
NodeClassInt32该节点的类型（上面列出的8种之一）
BrowseNameQualifiedName浏览OPC UA服务器事定义的节点。它是非本地化的
DisplayNameLocalizedText包含节点的名字，用来在用户接口中显示名字，本地化
DescriptionLocalizedText本地化的描述（可选）
WriteMaskUint32指示哪个节点属性是可写的，即可被OPC UA客户端修改（可选）
UserWriteMaskUint32指示哪个节点属性可以被当前连接到服务器上的用户修改（可选

引用模型

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节点(nodes) : 共计有8种节点(对象,对象类型,变量,变量类型,视图,方法,引用,数据类型)

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服务

服务可以看成是OPC UA服务器提供的API集合，OPC UA与定义了37个标准服务，常用的服务有：

  • 读写服务

可以获取和修改服务器指定节点指定属性的值

  • 调用服务

执行服务器上指定节点的方法

  • 订阅数据变化和订阅事件

可以监控服务器数据的变化

KepServer配制

右键OPC UA配制

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输入管理员姓名与密码

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主要配置以上信息

如果需要通过账号访问，需要设置中用户管理器下添加用户信息。

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如果需要匿名登录，一定要配置以下信息

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连接OPCUA Server

C#
private async void btnConnect_Click(object sender, EventArgs e)
{
    m_OpcUaClient = new OpcUaClient();
    try
    {
        m_OpcUaClient.UserIdentity = new UserIdentity(new AnonymousIdentityToken());
        //m_OpcUaClient.UserIdentity = new UserIdentity("opcuser", "123");
        m_OpcUaClient.OpcStatusChange += M_OpcUaClient_OpcStatusChange;
        await m_OpcUaClient.ConnectServer("opc.tcp://IDIO-002:49320");
        this.Text = "连接成功!";
    }
    catch (Exception ex)
    {
        this.Text = "连接失败!";
    }
}

bool isConnected = false;
/// <summary>
/// Opc状态事件
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void M_OpcUaClient_OpcStatusChange(object sender, OpcUaStatusEventArgs e)
{
    if (m_OpcUaClient != null)
    {
        if (e.Error)
        {
            isConnected = false;
            return;
        }
        else
        {
            isConnected = true;
        }
    }
}

读取信息

C#
private void btnRead_Click(object sender, EventArgs e)
{
    DataValue dataValue = m_OpcUaClient.ReadNode(new NodeId("ns=2;s=Chanel1.Device1.B1"));
    uPanel1.Value = dataValue.Value.ToString();
    uPanel1.Title ="B1";

    dataValue = m_OpcUaClient.ReadNode(new NodeId("ns=2;s=Chanel1.Device1.B2"));
    uPanel2.Value = dataValue.Value.ToString();
    uPanel2.Title = "B2";

    dataValue = m_OpcUaClient.ReadNode(new NodeId("ns=2;s=Chanel1.Device1.B3"));
    uPanel3.Value = dataValue.Value.ToString();
    uPanel3.Title = "B3";

    dataValue = m_OpcUaClient.ReadNode(new NodeId("ns=2;s=Chanel1.Device1.F1"));
    uPanel4.Value = dataValue.Value.ToString();
    uPanel4.Title = "F1";

    dataValue = m_OpcUaClient.ReadNode(new NodeId("ns=2;s=Chanel1.Device1.I1"));
    uPanel5.Value = dataValue.Value.ToString();
    uPanel5.Title = "I1";

    dataValue = m_OpcUaClient.ReadNode(new NodeId("ns=2;s=Chanel1.Device1.L1"));
    uPanel6.Value = dataValue.Value.ToString();
    uPanel6.Title = "L1";

    dataValue = m_OpcUaClient.ReadNode(new NodeId("ns=2;s=Chanel1.Device1.S1"));
    uPanel7.Value = dataValue.Value.ToString();
    uPanel7.Title = "S1";

    dataValue = m_OpcUaClient.ReadNode(new NodeId("ns=2;s=Chanel1.Device1.S2"));
    uPanel8.Value = dataValue.Value.ToString();
    uPanel8.Title = "S2";
}

批量读取

C#
private void btnBatchRead_Click(object sender, EventArgs e)
{
    List<NodeId> nodeIds = new List<NodeId>();
    nodeIds.Add(new NodeId("ns=2;s=Chanel1.Device1.B1"));
    nodeIds.Add(new NodeId("ns=2;s=Chanel1.Device1.B2"));
    nodeIds.Add(new NodeId("ns=2;s=Chanel1.Device1.B3"));
    nodeIds.Add(new NodeId("ns=2;s=Chanel1.Device1.F1"));
    nodeIds.Add(new NodeId("ns=2;s=Chanel1.Device1.I1"));
    nodeIds.Add(new NodeId("ns=2;s=Chanel1.Device1.L1"));
    nodeIds.Add(new NodeId("ns=2;s=Chanel1.Device1.S1"));
    nodeIds.Add(new NodeId("ns=2;s=Chanel1.Device1.S2"));

    // dataValues按顺序定义的值，每个值里面需要重新判断类型
    List<DataValue> dataValues = m_OpcUaClient.ReadNodes(nodeIds.ToArray());
    // 然后遍历你的数据信息
    int idx = 0;
    foreach (var dataValue in dataValues)
    {
        // 获取你的实际的数据
        object value = dataValue.WrappedValue.Value == null ? "" : dataValue.WrappedValue.Value;
        switch (idx)
        {
            case 0:
                uPanel1.Value = value.ToString();
                break;
            case 1:
                uPanel2.Value = value.ToString();
                break;
            case 2:
                uPanel3.Value = value.ToString();
                break;
            case 3:
                uPanel4.Value = value.ToString();
                break;
            case 4:
                uPanel5.Value = value.ToString();
                break;
            case 5:
                uPanel6.Value = value.ToString();
                break;
            case 6:
                uPanel7.Value = value.ToString();
                break;
            case 7:
                uPanel8.Value = value.ToString();
                break;
            default:
                break;
        }
        idx++;
    }
}

同类型数据读取

C#
private void btnBatchSameRead_Click(object sender, EventArgs e)
{
    // 如果你批量读取的值的类型都是一样的，比如bool，那么有简便的方式
    List<string> tags = new List<string>();
    tags.Add("ns=2;s=Chanel1.Device1.B1");
    tags.Add("ns=2;s=Chanel1.Device1.B2");
    tags.Add("ns=2;s=Chanel1.Device1.B3");
    // 按照顺序定义的值
    List<bool> values = m_OpcUaClient.ReadNodes<bool>(tags.ToArray());
    uPanel1.Value = values[0].ToString();
    uPanel2.Value = values[1].ToString();
    uPanel3.Value = values[2].ToString();
}

异步读

C#
private async void btnAsyncRead_Click(object sender, EventArgs e)
{
    uPanel1.Value = (await m_OpcUaClient.ReadNodeAsync<bool>("ns=2;s=Chanel1.Device1.B1")).ToString();
    uPanel2.Value = (await m_OpcUaClient.ReadNodeAsync<bool>("ns=2;s=Chanel1.Device1.B2")).ToString();
    uPanel3.Value = (await m_OpcUaClient.ReadNodeAsync<bool>("ns=2;s=Chanel1.Device1.B3")).ToString();
    uPanel4.Value = (await m_OpcUaClient.ReadNodeAsync<float>("ns=2;s=Chanel1.Device1.F1")).ToString();
    uPanel5.Value = (await m_OpcUaClient.ReadNodeAsync<short>("ns=2;s=Chanel1.Device1.I1")).ToString();
    uPanel6.Value = (await m_OpcUaClient.ReadNodeAsync<Int32>("ns=2;s=Chanel1.Device1.L1")).ToString();
    uPanel7.Value = (await m_OpcUaClient.ReadNodeAsync<string>("ns=2;s=Chanel1.Device1.S1")).ToString();
    uPanel8.Value = (await m_OpcUaClient.ReadNodeAsync<string>("ns=2;s=Chanel1.Device1.S2")).ToString();
}

异步写

C#
 m_OpcUaClient.WriteNode<string>("ns=2;s=Chanel1.Device1.S2", arg1);

批量写

C#
private void btnBatchWrite_Click(object sender, EventArgs e)
{
    bool issuccess = m_OpcUaClient.WriteNodes(new string[] {
        "ns=2;s=Chanel1.Device1.S1",
        "ns=2;s=Chanel1.Device1.S2"
    },
    new object[]
     {
        "A0001",
        "A0002"
     });
}

单个节点侦听

C#
private void btnListen_Click(object sender, EventArgs e)
{
    m_OpcUaClient.AddSubscription("KeyL1", "ns=2;s=Chanel1.Device1.L1", MonitorCallback);
}

private void MonitorCallback(string key, MonitoredItem arg2, MonitoredItemNotificationEventArgs arg3)
{
    if (InvokeRequired)
    {
        Invoke(new Action<string, MonitoredItem, MonitoredItemNotificationEventArgs>(MonitorCallback), key, arg2, arg3);
        return;
    }
    // 如果有多个的订阅值都关联了当前的方法，可以通过key和monitoredItem来区分
    MonitoredItemNotification notification = arg3.NotificationValue as MonitoredItemNotification;
    if (notification != null)
    {
        uPanel6.Value = notification.Value.WrappedValue.Value.ToString();
    }
}

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本文作者:技术老小子

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