OPC UA 介绍及开发示例
在工业自动化和物联网蓬勃发展的当下，不同设备与系统间实现高效、安全的数据交互至关重要。OPC UA（Open Platform Communications Unified Architecture，开放平台通信统一架构）应运而生，作为一种先进的通信协议，正逐步成为工业领域数据交互的关键技术。
一、OPC UA 概述
OPC UA 由 OPC 基金会开发维护，是一种面向服务的通信协议，旨在打破设备、控制系统和企业软件间的信息壁垒，实现信息共享。与传统基于 COM/DCOM 的 OPC 技术相比，OPC UA 具备显著优势。一方面，它突破了平台限制，不再局限于 Windows 操作系统，对 Linux 和 Unix 等平台也提供良好支持，极大拓展了应用范围，使工厂级数据采集与管理更为便捷高效。另一方面，OPC UA 革新了通信方式，摒弃 DCOM 通信，避免复杂的 DCOM 安全设置。同时，它定义了统一的数据和服务模型，让数据组织灵活多样，可实现报警与事件、数据存取、历史数据存取、控制命令、复杂数据等各类信息的交互通信。安全性能上，OPC UA 也实现了质的飞跃，传输数据可加密，对通信连接和数据本身均可实施安全控制，确保数据从原始设备到 MES、ERP 系统，从本地到远程各级自动化和信息化系统的可靠传递，还能穿越防火墙实现 Internet 通信。
二、OPC UA 开发环境搭建
以 Python 开发为例，需确保开发环境安装 Python 及必要的 OPC UA 库。安装 Python OPC UA 库，在命令行执行：pip install opcua 。若涉及加密功能，可能还需安装额外依赖项。开发环境需满足 Python 3.6 及以上版本要求，同时安装必要依赖库、Python 开发工具（如 PyCharm 等 IDE，或 Sublime Text 等文本编辑器）。若使用加密连接，要准备好证书和私钥文件，Python OPC - UA 提供生成证书的示例脚本。
三、OPC UA 服务器开发示例
使用 Python OPC - UA 库创建简单 OPC UA 服务器，代码如下：
from opcua import Serverimport datetimeimport time# 创建OPC UA服务器实例server = Server()# 设置服务器的命名空间，假设命名空间URI为"http://example.org"uri = "http://example.org"# 设置服务器的终端地址server.set_endpoint("opc.tcp://localhost:4840/freeopcua/server/")# 注册命名空间idx = server.register_namespace(uri)# 创建一个对象myobj = server.nodes.objects.add_object(idx, "MyObject")# 创建一个变量myvar = myobj.add_variable(idx, "MyVariable", 6.7)# 设置变量可写myvar.set_writable()# 启动服务器server.start()print("OPC UA Server is running at {}".format(server.endpoint))try:while True:# 定期更新变量time.sleep(1)# 更新变量值为当前时间myvar.set_value(datetime.datetime.now().isoformat())except KeyboardInterrupt:passfinally:# 停止服务器server.stop()代码解释：
- from opcua import Server：从 OPC UA 库导入 Server 模块，用于创建服务器实例。
- server.set_endpoint("opc.tcp://localhost:4840/freeopcua/server/")：设置 OPC UA 服务器终端地址，客户端将通过此地址连接服务器。
- server.register_namespace(uri)：注册命名空间，用于标识服务器中的节点，不同命名空间可区分不同来源或用途的数据。
- myobj = server.nodes.objects.add_object(idx, "MyObject")：在服务器地址空间的对象节点下创建自定义对象，idx为命名空间索引，"MyObject" 为对象名称。
- myvar = myobj.add_variable(idx, "MyVariable", 6.7)：在刚创建的对象下添加变量，变量初始值设为 6.7。
- myvar.set_writable()：使变量可写，允许客户端更新其值。
- server.start()：启动服务器。
- 在try - except块中，通过循环不断更新变量值为当前时间，模拟实时数据变化，直到用户通过键盘中断程序，最后停止服务器。
四、OPC UA 客户端开发示例
编写 OPC UA 客户端与上述服务器交互，示例代码如下：
from opcua import Client# 创建OPC UA客户端实例，连接到服务器地址client = Client("opc.tcp://localhost:4840/freeopcua/server/")try:# 连接到OPC UA服务器client.connect()print("Client connected to server")# 读取变量值，假设变量节点路径为"ns=2;s=MyVariable"var = client.get_node("ns=2;s=MyVariable")value = var.get_value()print("Value of MyVariable:", value)finally:# 断开连接client.disconnect()代码解释：
- from opcua import Client：从 OPC UA 库导入 Client 模块，用于创建客户端实例。
- client = Client("opc.tcp://localhost:4840/freeopcua/server/")：创建客户端实例并指定要连接的服务器地址。
- client.connect()：尝试连接到指定的 OPC UA 服务器。
- var = client.get_node("ns=2;s=MyVariable")：根据节点路径获取服务器中的变量节点，这里 "ns=2" 表示命名空间索引为 2，"s=MyVariable" 表示变量名称为 MyVariable。
- value = var.get_value()：读取变量的值。
- client.disconnect()：在操作完成后断开与服务器的连接。
通过上述步骤，完成了一个基础的 OPC UA 服务器和客户端开发示例。实际应用中，OPC UA 还支持更复杂的数据模型、安全机制、事件订阅、方法调用等功能，可根据具体需求深入拓展开发，为工业自动化和物联网项目构建高效、可靠的数据交互系统。