技术老小子
OPC UA .NET Standard客户端应用详解
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2025-11-29
C#
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引言
开发环境配置
安装OPC UA .NET Standard库
创建基本的OPC UA客户端
1. 创建项目
2. 添加命名空间引用
3. 编写客户端代码
4. 代码说明
进阶：实现读写功能的客户端
1. 创建项目
2. 添加命名空间引用
3. 编写客户端代码
4. 代码说明
示例：批量读取和写入变量
1. 批量读取变量
2. 批量写入变量
示例：浏览服务器的地址空间
总结

引言

OPC UA（统一架构）是一种适用于工业自动化的跨平台、可扩展且安全的通信协议。它提供了从工厂车间设备到企业管理层之间的可靠数据交换。随着.NET Standard的出现，开发人员可以使用C#构建跨平台的OPC UA客户端应用程序。

本文将详细介绍如何使用C#和OPC UA .NET Standard库创建OPC UA客户端应用程序，包括多个示例代码，帮助您深入理解客户端的实现方式。

开发环境配置

在开始编写代码之前，请确保您的开发环境中已安装以下工具：

  • Visual Studio 2019 或更高版本（可选，您也可以使用Visual Studio Code）
  • .NET Core SDK（用于跨平台开发）
  • OPC Foundation的OPC UA .NET Standard库

安装OPC UA .NET Standard库

在您的项目中，使用NuGet包管理器安装OPC UA .NET Standard库：

Bash
Install-Package OPCFoundation.NetStandard.Opc.Ua

image.png

或者，您可以在项目的.csproj文件中添加以下依赖项：

XML
<PackageReference Include="OPCFoundation.NetStandard.Opc.Ua" Version="1.4.365.48" />

创建基本的OPC UA客户端

下面将引导您创建一个基本的OPC UA客户端，连接到OPC UA服务器并读取变量的值。

1. 创建项目

在Visual Studio中创建一个新的C#控制台应用程序，命名为OpcUaBasicClient。

2. 添加命名空间引用

在Program.cs中，添加以下命名空间：

C#
using System;
using System.Threading.Tasks;
using Opc.Ua;
using Opc.Ua.Client;
using Opc.Ua.Configuration;

3. 编写客户端代码

C#
using Opc.Ua;
using Opc.Ua.Client;
using Opc.Ua.Configuration;

namespace AppIndustry
{
    internal class Program
    {
        static async Task Main(string[] args)
        {
            // 创建并配置应用程序实例
            var application = new ApplicationInstance
            {
                ApplicationName = "OPC UA Basic Client",
                ApplicationType = ApplicationType.Client,
                ConfigSectionName = "OpcUaBasicClient"
            };

            // 加载应用程序配置文件
            await application.LoadApplicationConfiguration(false);

            // 检查应用程序证书
            await application.CheckApplicationInstanceCertificate(false, 0);

            // 选择端点，连接到服务器
            var endpointURL = "opc.tcp://127.0.0.1:49320"; // 替换为您的服务器地址
            var selectedEndpoint = CoreClientUtils.SelectEndpoint(endpointURL, useSecurity: false);

            var endpointConfiguration = EndpointConfiguration.Create(application.ApplicationConfiguration);
            var endpoint = new ConfiguredEndpoint(null, selectedEndpoint, endpointConfiguration);

            // 创建会话
            var session = await Session.Create(
                application.ApplicationConfiguration,
                endpoint,
                false,
                "OpcUaBasicClientSession",
                60000,
                null,
                null);

            Console.WriteLine("已成功连接到OPC UA服务器。");

            // 读取变量值
            var nodeId = new NodeId("ns=2;s=Channel.Device.L1"); // 替换为您的变量NodeId
            var value = session.ReadValue(nodeId);

            Console.WriteLine($"读取到的变量值：{value.Value}");

            // 关闭会话
            session.Close();
            Console.WriteLine("会话已关闭。");
        }
    }
}

OpcUaBasicClient.Config.xml

XML
<?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>OPC UA Basic Client</ApplicationName>
  <ApplicationUri>urn:OpcUaBasicClient</ApplicationUri>
  <ProductUri>uri:opcfoundation.org:OpcUaBasicClient</ProductUri>
  <ApplicationType>Client_1</ApplicationType>

  <SecurityConfiguration>
    <ApplicationCertificate>
      <StoreType>Directory</StoreType>
      <StorePath>%CommonApplicationData%\OPC Foundation\CertificateStores\MachineDefault</StorePath>
      <SubjectName>CN=OPC UA Basic Client, C=US</SubjectName>
    </ApplicationCertificate>

    <TrustedIssuerCertificates>
      <StoreType>Directory</StoreType>
      <StorePath>%CommonApplicationData%\OPC Foundation\CertificateStores\UA Certificate Authorities</StorePath>
    </TrustedIssuerCertificates>

    <TrustedPeerCertificates>
      <StoreType>Directory</StoreType>
      <StorePath>%CommonApplicationData%\OPC Foundation\CertificateStores\UA Applications</StorePath>
    </TrustedPeerCertificates>

    <RejectedCertificateStore>
      <StoreType>Directory</StoreType>
      <StorePath>%CommonApplicationData%\OPC Foundation\CertificateStores\RejectedCertificates</StorePath>
    </RejectedCertificateStore>

    <AutoAcceptUntrustedCertificates>true</AutoAcceptUntrustedCertificates>
  </SecurityConfiguration>

  <TransportConfigurations></TransportConfigurations>

  <TransportQuotas>
    <OperationTimeout>600000</OperationTimeout>
    <MaxStringLength>1048576</MaxStringLength>
    <MaxByteStringLength>4194304</MaxByteStringLength>
    <MaxArrayLength>65535</MaxArrayLength>
    <MaxMessageSize>4194304</MaxMessageSize>
    <MaxBufferSize>65535</MaxBufferSize>
    <ChannelLifetime>300000</ChannelLifetime>
    <SecurityTokenLifetime>3600000</SecurityTokenLifetime>
  </TransportQuotas>

  <ClientConfiguration>
    <DefaultSessionTimeout>60000</DefaultSessionTimeout>
    <WellKnownDiscoveryUrls>
      <ua:String>opc.tcp://{0}:4840</ua:String>
      <ua:String>http://{0}:52601/UADiscovery</ua:String>
      <ua:String>http://{0}/UADiscovery/Default.svc</ua:String>
    </WellKnownDiscoveryUrls>
    <MinSubscriptionLifetime>10000</MinSubscriptionLifetime>
  </ClientConfiguration>

  <TraceConfiguration>
    <OutputFilePath>%CommonApplicationData%\OPC Foundation\Logs\OpcUaBasicClient.log</OutputFilePath>
    <DeleteOnLoad>true</DeleteOnLoad>
  </TraceConfiguration>

</ApplicationConfiguration>

4. 代码说明

  • ApplicationInstance：用于配置和管理OPC UA客户端应用程序的实例。
  • Session.Create：建立与OPC UA服务器的会话。
  • ReadValue：读取指定NodeId的变量值。

进阶：实现读写功能的客户端

在基本客户端的基础上，添加对变量写入和订阅的功能。

1. 创建项目

创建一个新的C#控制台应用程序，命名为OpcUaAdvancedClient。

2. 添加命名空间引用

与基本客户端相同。

3. 编写客户端代码

C#
using Opc.Ua;
using Opc.Ua.Client;
using Opc.Ua.Configuration;

namespace AppIndustry
{
    internal class Program
    {
        static async Task Main(string[] args)
        {
            // 配置与连接过程同前述基本客户端
            var application = new ApplicationInstance
            {
                ApplicationName = "OPC UA Basic Client",
                ApplicationType = ApplicationType.Client,
                ConfigSectionName = "OpcUaBasicClient"
            };

            await application.LoadApplicationConfiguration(false);
            await application.CheckApplicationInstanceCertificate(false, 0);

            var endpointURL = "opc.tcp://127.0.0.1:49320";
            var selectedEndpoint = CoreClientUtils.SelectEndpoint(endpointURL, useSecurity: false);
            var endpointConfiguration = EndpointConfiguration.Create(application.ApplicationConfiguration);
            var endpoint = new ConfiguredEndpoint(null, selectedEndpoint, endpointConfiguration);

            var session = await Session.Create(
                application.ApplicationConfiguration,
                endpoint,
                false,
                "OpcUaAdvancedClientSession",
                60000,
                null,
                null);

            Console.WriteLine("已成功连接到OPC UA服务器。");

            // 设置要操作的变量NodeId
            var nodeId = new NodeId("ns=2;s=Channel.Device.L1");

            // 读取变量值
            var readValue = session.ReadValue(nodeId);
            Console.WriteLine($"读取到的变量值：{readValue.Value}");

            // 写入变量值
            var nodeId1 = new NodeId("ns=2;s=Channel.Device.L2");
            var writeValue = new WriteValue
            {
                NodeId = nodeId1,
                AttributeId = Attributes.Value,
                Value = new DataValue
                {
                    Value = 42, // 要写入的新值
                    StatusCode = StatusCodes.Good,
                    ServerTimestamp = DateTime.MinValue,
                    SourceTimestamp = DateTime.MinValue
                }
            };

            var writeValues = new WriteValueCollection { writeValue };
            StatusCodeCollection statusCodes;
            DiagnosticInfoCollection diagnosticInfos;

            session.Write(
                null,
                writeValues,
                out statusCodes,
                out diagnosticInfos);

            if (StatusCode.IsGood(statusCodes[0]))
            {
                Console.WriteLine("成功写入变量值。");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("写入变量值失败。");
            }

            // 订阅变量变化
            var subscription = new Subscription(session.DefaultSubscription)
            {
                PublishingInterval = 1000
            };

            session.AddSubscription(subscription);
            subscription.Create();

            var monitoredItem = new MonitoredItem(subscription.DefaultItem)
            {
                DisplayName = "Variable1",
                StartNodeId = nodeId,
                AttributeId = Attributes.Value
            };

            monitoredItem.Notification += MonitoredItem_Notification;
            subscription.AddItem(monitoredItem);
            subscription.ApplyChanges();

            Console.WriteLine("已订阅变量变化。按任意键退出。");
            Console.ReadKey();

            // 清理资源
            subscription.Delete(true);
            session.Close();
            Console.WriteLine("会话已关闭。");
        }

        private static void MonitoredItem_Notification(MonitoredItem monitoredItem, MonitoredItemNotificationEventArgs e)
        {
            foreach (var value in monitoredItem.DequeueValues())
            {
                Console.WriteLine($"监控到的变量新值：{value.Value}");
            }
        }
    }
}

image.png

4. 代码说明

  • Write：向服务器中的变量写入新值。
  • Subscription和MonitoredItem：订阅变量的变化，以接收数据更新。
  • MonitoredItem_Notification：当变量值变化时，触发该事件处理函数。

示例：批量读取和写入变量

1. 批量读取变量

C#
// 定义要读取的节点
var nodesToRead = new ReadValueIdCollection
{
    new ReadValueId { NodeId = new NodeId("ns=2;s=Channel.Device.L1"), AttributeId = Attributes.Value },
    new ReadValueId { NodeId = new NodeId("ns=2;s=Channel.Device.L2"), AttributeId = Attributes.Value }
};

DataValueCollection results;
DiagnosticInfoCollection diagnosticInfos;

session.Read(
    null,
    0,
    TimestampsToReturn.Both,
    nodesToRead,
    out results,
    out diagnosticInfos);

for (int i = 0; i < results.Count; i++)
{
    if (StatusCode.IsGood(results[i].StatusCode))
    {
        Console.WriteLine($"变量{i + 1}的值：{results[i].Value}");
    }
    else
    {
        Console.WriteLine($"读取变量{i + 1}失败，状态码：{results[i].StatusCode}");
    }
}

image.png

2. 批量写入变量

C#
using Opc.Ua;
using Opc.Ua.Client;
using Opc.Ua.Configuration;

namespace AppIndustry
{
    internal class Program
    {
        static async Task Main(string[] args)
        {
            // 配置与连接过程同前述基本客户端
            var application = new ApplicationInstance
            {
                ApplicationName = "OPC UA Basic Client",
                ApplicationType = ApplicationType.Client,
                ConfigSectionName = "OpcUaBasicClient"
            };

            await application.LoadApplicationConfiguration(false);
            await application.CheckApplicationInstanceCertificate(false, 0);

            var endpointURL = "opc.tcp://127.0.0.1:49320";
            var selectedEndpoint = CoreClientUtils.SelectEndpoint(endpointURL, useSecurity: false);
            var endpointConfiguration = EndpointConfiguration.Create(application.ApplicationConfiguration);
            var endpoint = new ConfiguredEndpoint(null, selectedEndpoint, endpointConfiguration);

            var session = await Session.Create(
                application.ApplicationConfiguration,
                endpoint,
                false,
                "OpcUaAdvancedClientSession",
                60000,
                null,
                null);

            Console.WriteLine("已成功连接到OPC UA服务器。");

            // 定义要写入的节点和值
            var nodesToWrite = new WriteValueCollection
            {
                new WriteValue
                {
                    NodeId = new NodeId("ns=2;s=Channel.Device.S1"),
                    AttributeId = Attributes.Value,
                    Value = new DataValue(new Variant("Abc", TypeInfo.Scalars.String))
                },
                new WriteValue
                {
                    NodeId = new NodeId("ns=2;s=Channel.Device.L2"),
                    AttributeId = Attributes.Value,
                   Value = new DataValue(new Variant(123, TypeInfo.Scalars.Int32))
                }
            };

            StatusCodeCollection writeResults;
            DiagnosticInfoCollection writeDiagnosticInfos;

            session.Write(
                null,
                nodesToWrite,
                out writeResults,
                out writeDiagnosticInfos);

            for (int i = 0; i < writeResults.Count; i++)
            {
                if (StatusCode.IsGood(writeResults[i]))
                {
                    Console.WriteLine($"成功写入变量{i + 1}。");
                }
                else
                {
                    Console.WriteLine($"写入变量{i + 1}失败，状态码：{writeResults[i]}");
                }
            }

            // 清理资源
            session.Close();
            Console.WriteLine("会话已关闭。");
        }
    }
}

image.png

示例：浏览服务器的地址空间

浏览OPC UA服务器的地址空间有助于动态发现可用的节点和变量。

C#
// 开始浏览
ReferenceDescriptionCollection references;
byte[] continuationPoint;

session.Browse(
    null,
    null,
    ObjectIds.ObjectsFolder,
    0u,
    BrowseDirection.Forward,
    ReferenceTypeIds.HierarchicalReferences,
    true,
    (uint)NodeClass.Object | (uint)NodeClass.Variable,
    out continuationPoint,
    out references);

Console.WriteLine("服务器的地址空间：");

foreach (var refDesc in references)
{
    Console.WriteLine($"显示名称：{refDesc.DisplayName.Text}, NodeId: {refDesc.NodeId}, BrowseName: {refDesc.BrowseName.Name}");
}

image.png

总结

通过本文的介绍和丰富的示例代码，您应该对如何使用C#和OPC UA .NET Standard库创建功能完备的OPC UA客户端应用程序有了深入的了解。OPC UA作为工业通信的关键协议，结合.NET的强大开发能力，能够帮助您构建高效、可靠的工业应用程序。

本文作者:技术老小子

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