OPC UA簡介
OPC是應用於工業通信的，在windows環境的下一種通訊技術，原有的通信技術難以滿足日益復雜的環境，在可擴展性，安全性，跨平台性方面的不足日益明顯，所以OPC基金會在幾年前提出了面向未來的架構設計的OPC 統一架構，簡稱OPC UA，截止目前為止，越來越多公司將OPC UA作為開放的數據標准，在未來工業4.0行業上也將大放異彩。
在OPC UA的服務器端。會公開一些數據節點，或是方法等信息，允許第三方使用標准的OPC協議來進行訪問，在傳輸層已經安全的處理所有的消息，對於客戶端的訪問來說，應該是非常清楚簡單的。
本篇文章是講述如何開發C#的OPC UA客戶端的方式，關於如何開發OPC UA可配置的服務器，請參照另一篇博客：http://www.cnblogs.com/dathlin/p/8976955.html 這篇博客講述了如何創建基於三菱，西門子，歐姆龍，ModbusTcp客戶端，異形ModbusTcp客戶端的OPC UA服務器引擎。
聯系作者及加群方式（激活碼在群里發放）：http://www.hslcommunication.cn/Cooperation
2.0版本說明
2018年8月18日 20:09:24 基於OPC UA的最新官方庫，重新調整了訂閱的代碼實現，開源地址：https://github.com/dathlin/OpcUaHelper 除了組件的源代碼之外，還包含了一個服務器的示例，就是下面的的示例操作。
更加詳細的代碼說明可以參照GitHub上的readme文件
前期准備
准備好開發的IDE，首選Visual Studio2017版本，新建項目，或是在你原有的項目上進行擴展。注意：項目的.NET Framework版本最低為4.6
打開NuGet管理器，輸入指令（如果不明白，參考http://www.cnblogs.com/dathlin/p/7705014.html）：
Install-Package OpcUaHelper
或者：
然后在窗體的界面新增引用：
using OpcUaHelper;
接下就可以愉快碼代碼了。
OPC UA服務器准備
此處有一個供網友測試的服務器：opc.tcp://118.24.36.220:62547/DataAccessServer
當然，一般的網友都會使用Kepware軟件，在此處介紹一個我自己開發的OPC UA網關服務器，支持三菱，西門子，歐姆龍，modbustcp客戶端轉化成OPC UA服務器，支持創建modbus服務器，異形服務器，地址是
https://github.com/dathlin/SharpNodeSettings
節點瀏覽器
我們在得到一個OPC UA的服務器之后，第一件事就是使用節點瀏覽器對所有的節點進行訪問，不然你根本就不知道服務器公開了什么東西，此處我使用了一個測試服務器，該地址為雲端地址，不保證以后會不會繼續支持訪問，目前來說還是可以訪問的。
比如這個地址：opc.tcp://118.24.36.220:62547/DataAccessServer
OK，然后我們可以使用代碼來顯示這個服務器到底有什么數據了！在窗體上新增一個按鈕，雙擊它進入點擊事件，寫上
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
using (FormBrowseServer form = new FormBrowseServer())
{
form.ShowDialog();
}
}
然后就會顯示如下的界面：在地址欄輸入上述地址，點擊連接（此處能連接上的條件是服務器配置為允許匿名登錄）：
左邊區域可以隨便點擊看看，可以看到所有公開的數據，比如點擊一個數據節點，下面圖片中的Name節點，右邊編輯框會顯示該節點的ID標識，這個標識很重要，關系到等會的讀寫操作。
客戶端實例化
private OpcUaClient opcUaClient = new OpcUaClient();
private async void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
await opcUaClient.ConnectServer("opc.tcp://118.24.36.220:62547/DataAccessServer");
}
private void Form1_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e)
{
opcUaClient.Disconnect();
}
如上所示，在窗體載入的時候實例化，在窗體關閉的時候斷開連接。下面的節點操作和其他操作使用的實例都是這個opcUaClient，如果你連接的服務器是需要用戶名和密碼的，那么修改Load中的代碼如下：
private async void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
opcUaClient.UserIdentity = new Opc.Ua.UserIdentity("admin", "123456");
await opcUaClient.ConnectServer("opc.tcp://118.24.36.220:62547/DataAccessServer");
}
節點讀取操作
我們要讀取一個節點數據，有兩個信息是必須知道的
- 節點的ID標識，就是在上述節點瀏覽器中的編輯框的信息（"ns=2;s=Machines/Machine A/Name"）
- 節點的數據類型，這個是必須知道的，不然也不好讀取數據。（“string”）
上面的兩個信息都可以通過節點瀏覽器來獲取到信息，現在，我們已經獲取到了這兩個信息，就上面的括號里的數據，然后我們在新增一個按鈕，來讀取數據：
private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
try
{
string value = opcUaClient.ReadNode<string>("ns=2;s=Machines/Machine A/Name");
MessageBox.Show(value); // 顯示測試數據
}
catch(Exception ex)
{
// 使用了opc ua的錯誤處理機制來處理錯誤，網絡不通或是讀取拒絕
ClientUtils.HandleException(Text, ex);
}
}
可以看到，真正的讀取數據的操作只有一行代碼，但是此處展示了一個良好的編程習慣，使用try..catch..，關於錯誤捕獲的使用以后會專門開篇文章講解。在展示一個讀取float數據類型的示例
private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
try
{
float value = opcUaClient.ReadNode<float>("ns=2;s=Machines/Machine B/TestValueFloat");
MessageBox.Show(value.ToString()); // 顯示100.5
}
catch(Exception ex)
{
// 使用了opc ua的錯誤處理機制來處理錯誤，網絡不通或是讀取拒絕
ClientUtils.HandleException(Text, ex);
}
}
其他的類型參照這種寫法就行，哪怕是數組類型也是沒有關系的。
類型未知節點讀取操作
我們要讀取一個節點數據，假設我們只知道一個節點的ID，或者說這個節點的類型是可能變化的，那么我們需要讀取到值的同時讀取到這個數據的類型，那么代碼參照下面
- 節點的ID標識，就是在上述節點瀏覽器中的編輯
節點的數據類型最終由 value.WrappedValue.TypeInfo 來決定，有兩個屬性，是否是數組和基礎類型，下面的代碼只有int類型進行了嚴格的數組判斷，其他類型參照即可。
private void button3_Click(object sender, EventArgs e)
{
Opc.Ua.DataValue value = opcUaClient.ReadNode("ns=2;s=Robots/RobotA/RobotMode");
// 一個數據的類型是不是數組由 value.WrappedValue.TypeInfo.ValueRank 來決定的
// -1 說明是一個數值
// 1 說明是一維數組，如果類型BuiltInType是Int32，那么實際是int[]
// 2 說明是二維數組，如果類型BuiltInType是Int32，那么實際是int[,]
if (value.WrappedValue.TypeInfo.BuiltInType == Opc.Ua.BuiltInType.Int32)
{
if (value.WrappedValue.TypeInfo.ValueRank == -1)
{
int temp = (int)value.WrappedValue.Value; // 最終值
}
else if (value.WrappedValue.TypeInfo.ValueRank == 1)
{
int[] temp = (int[])value.WrappedValue.Value; // 最終值
}
else if (value.WrappedValue.TypeInfo.ValueRank == 2)
{
int[,] temp = (int[,])value.WrappedValue.Value; // 最終值
}
}
else if(value.WrappedValue.TypeInfo.BuiltInType == Opc.Ua.BuiltInType.UInt32)
{
uint temp = (uint)value.WrappedValue.Value; // 數組的情況參照上面的例子
}
else if (value.WrappedValue.TypeInfo.BuiltInType == Opc.Ua.BuiltInType.Float)
{
float temp = (float)value.WrappedValue.Value; // 數組的情況參照上面的例子
}
else if (value.WrappedValue.TypeInfo.BuiltInType == Opc.Ua.BuiltInType.String)
{
string temp = (string)value.WrappedValue.Value; // 數組的情況參照上面的例子
}
else if (value.WrappedValue.TypeInfo.BuiltInType == Opc.Ua.BuiltInType.DateTime)
{
DateTime temp = (DateTime)value.WrappedValue.Value; // 數組的情況參照上面的例子
}
}
}
批量節點讀取操作
批量讀取節點時，有個麻煩之處在於類型不一定都是一致的，所以為了支持更加廣泛的讀取操作，只提供Opc.Ua.DataValue的讀取，讀取到數據后需要自己做一些轉換，根據類型來自己轉，參照上面類型未知的節點操作代碼。
try
{
// 添加所有的讀取的節點，此處的示例是類型不一致的情況
List<NodeId> nodeIds = new List<NodeId>( );
nodeIds.Add( new NodeId( "ns=2;s=Devices/分廠一/車間二/ModbusTcp客戶端/溫度" ) );
nodeIds.Add( new NodeId( "ns=2;s=Devices/分廠一/車間二/ModbusTcp客戶端/風俗" ) );
nodeIds.Add( new NodeId( "ns=2;s=Devices/分廠一/車間二/ModbusTcp客戶端/轉速" ) );
nodeIds.Add( new NodeId( "ns=2;s=Devices/分廠一/車間二/ModbusTcp客戶端/機器人關節" ) );
nodeIds.Add( new NodeId( "ns=2;s=Devices/分廠一/車間二/ModbusTcp客戶端/cvsdf" ) );
nodeIds.Add( new NodeId( "ns=2;s=Devices/分廠一/車間二/ModbusTcp客戶端/條碼" ) );
nodeIds.Add( new NodeId( "ns=2;s=Devices/分廠一/車間二/ModbusTcp客戶端/開關量" ) );
// dataValues按順序定義的值，每個值里面需要重新判斷類型
List<DataValue> dataValues = opcUaClient.ReadNodes( nodeIds.ToArray() );
// 然后遍歷你的數據信息
foreach (var dataValue in dataValues)
{
// 獲取你的實際的數據
object value = dataValue.WrappedValue.Value;
}
// 如果你批量讀取的值的類型都是一樣的，比如float，那么有簡便的方式
List<string> tags = new List<string>( );
tags.Add( "ns=2;s=Devices/分廠一/車間二/ModbusTcp客戶端/風俗" );
tags.Add( "ns=2;s=Devices/分廠一/車間二/ModbusTcp客戶端/轉速" );
// 按照順序定義的值
List<float> values = opcUaClient.ReadNodes<float>( tags.ToArray() );
}
catch (Exception ex)
{
ClientUtils.HandleException( this.Text, ex );
}
節點寫入操作
節點的寫入操作和讀取類似，我們還是必須要先知道節點的ID和數據類型，和讀取最大的區別是，寫入的操作很有可能會失敗，因為服務器對於數據的輸入都是很敏感的，這部分權限肯定會控制的，也就是很有可能會發生寫入拒絕，此處的測試服務器允許寫入，下面舉例在Name節點寫入“abcd測試寫入啊”信息:
private void button3_Click(object sender, EventArgs e)
{
try
{
bool IsSuccess = opcUaClient.WriteNode("ns=2;s=Machines/Machine B/Name","abcd測試寫入啊");
MessageBox.Show(IsSuccess.ToString()); // 顯示True，如果成功的話
}
catch(Exception ex)
{
// 使用了opc ua的錯誤處理機制來處理錯誤，網絡不通或是讀取拒絕
ClientUtils.HandleException(Text, ex);
}
}
再寫個例子，寫入Float數據
private void button3_Click(object sender, EventArgs e)
{
try
{
bool IsSuccess = opcUaClient.WriteNode("ns=2;s=Machines/Machine B/TestValueFloat",123.456f);
MessageBox.Show(IsSuccess.ToString()); // 顯示True，如果成功的話
}
catch(Exception ex)
{
// 使用了opc ua的錯誤處理機制來處理錯誤，網絡不通或是讀取拒絕
ClientUtils.HandleException(Text, ex);
}
}
要想查看是否真的寫入，可以使用節點數據瀏覽器來查看是否真的寫入。
批量節點寫入操作
寫入節點操作時，類型並不一定是統一的，所以此處提供統一的object數組寫入，需要注意，對應的節點名稱和值的類型必須一致！
private void button5_Click(object sender, EventArgs e)
{
// 批量寫入的代碼
string[] nodes = new string[]
{
"ns=2;s=Robots/RobotA/RobotMode",
"ns=2;s=Robots/RobotA/UserFloat"
};
object[] data = new object[]
{
4,
new float[]{5,3,1,5,7,8}
};
// 都成功返回True，否則返回False
bool result = opcUaClient.WriteNodes(nodes, data);
}
數據訂閱
下面舉例說明訂閱ns=2;s=Machines/Machine B/TestValueFloat的數據，我們假設這個在服務器上是不斷變化的，按照如下的方式進行數據訂閱：
private void button2_Click( object sender, EventArgs e )
{
// sub
OpcUaClient.AddSubscription( "A", "ns=2;s=Machines/Machine B/TestValueFloat", SubCallback );
}
private void SubCallback(string key, MonitoredItem monitoredItem, MonitoredItemNotificationEventArgs args )
{
if (InvokeRequired)
{
Invoke( new Action<string, MonitoredItem, MonitoredItemNotificationEventArgs>( SubCallback ), key, monitoredItem, args );
return;
}
if (key == "A")
{
// 如果有多個的訂閱值都關聯了當前的方法，可以通過key和monitoredItem來區分
MonitoredItemNotification notification = args.NotificationValue as MonitoredItemNotification;
if (notification != null)
{
textBox3.Text = notification.Value.WrappedValue.Value.ToString( );
}
}
}
移除訂閱
OpcUaClient.RemoveSubscription( "A" );
批量訂閱的方式，參照源代碼或是 github的說明文件。
方法調用
有些OPC 服務器會提供方法調用，測試服務器提供了一個方法，它支持兩個int參數輸入，string參數輸出，方法節點為：ns=2;s=Machines/Machine B/Calculate
我們接下來看看調用服務器的方法到底返回了什么？
private void button6_Click(object sender, EventArgs e)
{
try
{
string value = opcUaClient.CallMethodByNodeId("ns=2;s=Machines/Machine B",
"ns=2;s=Machines/Machine B/Calculate", 123, 456)[0].ToString();
MessageBox.Show(value);// 顯示：我也不知道剛剛發生了什么，調用設備為：Machine B
}
catch(Exception ex)
{
// 使用了opc ua的錯誤處理機制來處理錯誤，網絡不通或是讀取拒絕
ClientUtils.HandleException(Text, ex);
}
}
我們在調用方法的時候需要傳入方法的父節點 ID，以及方法的ID，必須先清楚方法的傳入參數和傳出參數才能對應的代碼。
日志輸出
OPC UA客戶端在運行時會輸出一大堆的日志，容量會增加的比較快，是否需要配置，請謹慎處理，如果真的有需要，按照下面的配置方式來完成
private void button5_Click(object sender, EventArgs e)
{
// False 代表每次啟動清空日志，True代碼不清空，注意，該日志大小增加非常快
opcUaClient.SetLogPathName(Application.StartupPath + "\\Logs\\opc.ua.client.txt", false);
}
上述的都是一些最常用的方法了，已經可以應付大多數的需求，該客戶端類還提供了一些連接啟動事件，斷開事件等等，可以滿足額外的需求。
引用讀取
這種情況比較少，比如服務器端有個MachineB節點，下面放了一些數據，如果客戶端把讀取的節點寫死一般問題也不大，應該服務器很少會改變，但是服務器真的改變了呢。。。。比如在MachineB下追加了一個數據，這種情況確實很少，但是對於我們寫成相對動態的情況來說，就很有必要，但是中間問題很多，因為新增的節點類型你是不知道的，ID也是不知道的，所以還先要讀取引用，然后在讀取數據，然后在判斷類型，進行相應的轉化。
private void button6_Click(object sender, EventArgs e)
{
try
{
Opc.Ua.ReferenceDescription[] reference = opcUaClient.BrowseNodeReference("ns=2;s=Machines/Machine B");
foreach (var refer in reference)
{
// 如果不是值節點，就不要了，否則下面讀取了也是沒有意義的
if (refer.NodeClass != NodeClass.Variable)
{
continue;
}
// 分別讀取數據
Opc.Ua.DataValue dataValue = opcUaClient.ReadNode((Opc.Ua.NodeId)refer.NodeId);
if (dataValue.WrappedValue.TypeInfo.BuiltInType == Opc.Ua.BuiltInType.Boolean)
{
// 讀取到的是bool數據，在這里做處理
bool value = (bool)dataValue.WrappedValue.Value;
}
else if (dataValue.WrappedValue.TypeInfo.BuiltInType == Opc.Ua.BuiltInType.String)
{
// 讀取到的是string字符串，在這里做處理
string value = dataValue.WrappedValue.Value.ToString();
}
}
}
catch (Exception ex)
{
// 使用了opc ua的錯誤處理機制來處理錯誤，網絡不通或是讀取拒絕
ClientUtils.HandleException(Text, ex);
}
}
異步操作
在讀取寫入單個節點的功能中，提供了一個異步版本，用來方便的進行異步操作
private async void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
try
{
float value = await opcUaClient.ReadNodeAsync<float>("ns=2;s=Machines/Machine B/TestValueFloat");
MessageBox.Show(value.ToString()); // 顯示100.5
}
catch(Exception ex)
{
// 使用了opc ua的錯誤處理機制來處理錯誤，網絡不通或是讀取拒絕
ClientUtils.HandleException(Text, ex);
}
}
private async void button3_Click(object sender, EventArgs e)
{
try
{
bool IsSuccess = await opcUaClient.WriteNodeAsync("ns=2;s=Machines/Machine B/TestValueFloat",123.456f);
MessageBox.Show(IsSuccess.ToString()); // 顯示True，如果成功的話
}
catch(Exception ex)
{
// 使用了opc ua的錯誤處理機制來處理錯誤，網絡不通或是讀取拒絕
ClientUtils.HandleException(Text, ex);
}
}
查看本地以注冊的服務器
利用官方的控件庫來實現的一個操作，允許查看本地的已經注冊的服務器。
private void button6_Click( object sender, EventArgs e )
{
// 獲取本機已經注冊的服務器地址
string endpointUrl = new Opc.Ua.Client.Controls.DiscoverServerDlg( ).ShowDialog( opcUaClient.AppConfig, null );
// 獲取其他服務器注冊的地址，注意，需要該IP的安全策略配置正確
// string endpointUrl = new Opc.Ua.Client.Controls.DiscoverServerDlg( ).ShowDialog( opcUaClient.AppConfig, "192.168.0.100" );
if (!string.IsNullOrEmpty( endpointUrl ))
{
// 獲取到的需要操作的服務器地址
}
}
觸發事件
本opc ua客戶端類，包含了幾個常用的事件，現在進行說明：
- ConnectComplete 事件：在第一次連接到服務器完成的時候觸發
- ReconnectStarting 事件：開始重新連接到服務器的時候觸發
- ReconnectComplete 事件：重新連接到服務器的時候觸發
- KeepAliveComplete 事件：因為opc ua客戶端每隔5秒會與服務器進行通訊驗證，每次驗證都會觸發該方法
- OpcStatusChange 事件：本OPC UA客戶端的終極事件，當客戶端的狀態變更都會觸發，包括了連接，重連，斷開，狀態激活，opc ua的狀態等等
事件類的完整代碼如下：
/// <summary>
/// 狀態通知的消息類
/// </summary>
public class OpcUaStatusEventArgs : EventArgs
{
/// <summary>
/// 是否異常
/// </summary>
public bool Error { get; set; }
/// <summary>
/// 時間
/// </summary>
public DateTime Time { get; set; }
/// <summary>
/// 文本
/// </summary>
public string Text { get; set; }
/// <summary>
/// 轉化為字符串
/// </summary>
/// <returns></returns>
public override string ToString()
{
return Error ? "[異常]" : "[正常]" + Time.ToString(" yyyy-MM-dd HH:mm:ss ") + Text;
}
}
獲取客戶端網絡是否正常有個屬性
/// <summary>
/// Indicate the connect status
/// </summary>
public bool Connected
{
get { return m_IsConnected; }
}
特別說明
雖然提供了刪除一個節點和新增一個節點的方法，但是在客戶端是不允許操作的，調用無效。