【Python】OPC UA模拟服务器实现

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猴君
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 在工业自动化和物联网(IoT)领域,OPC UA(开放平台通信统一架构)已经成为一种广泛采用的数据交换标准。它提供了一种安全、可靠且独立于平台的方式来访问实时数据。在本文中,我们将探讨如何使用Python和OPC UA库来创建一个高效的数据服务器,该服务器能够从CSV文件读取数据,并允许OPC UA客户端访问这些数据。

服务器模拟

1. 环境准备

确保您的Python环境中已安装opcua库。如果未安装,请使用以下命令进行安装:

pip install opcua 

导入python库

import argparse import csv import time from typing import List from opcua import Server, Node, ua 
2. 服务器设置

首先,我们定义命令行参数来配置服务器地址、端口和数据源路径。

parser = argparse.ArgumentParser(description="OPCUA模拟服务器")  # 添加参数 parser.add_argument("--ip", "-i", default="0.0.0.0", help="服务器地址") parser.add_argument("--port", "-p", default=4840, type=int, help="服务器端口") parser.add_argument("--source", "-s", default="opcua_data.csv", help="数据源路径") parser.add_argument("--type", "-t", default="fanuc", help="模拟类型") # 解析命令行参数 args = parser.parse_args()  CSV_FILE = args.source SERVER_URL = "opc.tcp://" + str(args.ip) + ":" + str(args.port) SERVER_TYPE: str = args.type 

参数:
在这里插入图片描述

3. 服务器初始化

接着,我们初始化OPC UA服务器,并设置命名空间。

# 创建服务器实例 server = Server() # 设置服务器端口 server.set_endpoint(SERVER_URL) # 创建一个命名空间 uri = "http://opcua.simulator.com" idx = server.register_namespace(uri) 
4. 节点操作

定义函数来处理节点信息,并添加或更新节点。

# 获取对象节点,它通常是根节点的第一个孩子 objects = server.get_objects_node() node_cache_dict = {}   def get_node_dict(node_info: str):     pairs = node_info.split(";")     if len(pairs) <= 1:         return {"ns": idx, "s": node_info}     data = {}     for pair in pairs:         key, value = pair.split("=")         data[key] = value     return data   def add_node(parent: Node, node_name, value, node_dict: dict, node_type="obj"):     node_path = node_dict.get("s")     node_ns = node_dict.get("ns")     node_id = node_dict.get("i")     # 检查节点是否已经存在     children: List[Node] = parent.get_children()     for child in children:         browse_name: ua.QualifiedName = child.get_browse_name()         if browse_name.Name == node_name:             return child  # 返回已存在的节点      # 如果节点不存在,创建它     if node_type == "var":         if SERVER_TYPE.upper() == "FANUC":             node_idx = f"ns={node_ns};i={node_id}" if node_id else idx         else:             node_idx = f"ns={node_ns};s={node_path}"         new_node = parent.add_variable(node_idx, node_name, str(value))     else:         new_node: Node = parent.add_object(idx, node_name)         # new_node.set_writable()  # 设置变量为可写     return new_node   def set_node_value(node_info: str, value):     node_dict = get_node_dict(node_info)     node_path: str = node_dict.get("s")     if node_path.startswith("/Server/"):         return     try:         last_node: Node = node_cache_dict.get(node_path)         if last_node is None:             # 递归查找或创建节点             parent = objects             parts = node_path.split("/")             for part in parts[:-1]:  # 遍历除了最后一个节点的所有节点                 if part == "":                     continue                 parent = add_node(                     parent, part, value, node_dict                 )  # 创建节点(如果不存在)              # 设置或更新最后一个节点的值             last_node_name = parts[-1]             last_node = add_node(parent, last_node_name, value, node_dict, "var")             node_cache_dict[node_path] = last_node         last_node.set_value(str(value))     except Exception as e:         print(f"Error setting node value: {e}") 
5. 读取CSV文件

使用csv模块读取CSV文件,并更新OPC UA节点的值。

csv.field_size_limit(500 * 1024 * 1024)  try:     with open(CSV_FILE, "r") as csvfile:         csvreader = csv.reader(csvfile)         header = next(csvreader)         row = next(csvreader)         for i in range(len(header)):             set_node_value(header[i], row[i])  # 首次创建节点          server.start()  # 启动服务器(先创建结构再启动server)         print(f"Server started at {SERVER_URL}")          # 每秒读取csv中的一行,更新节点值         while True:             try:                 row = next(csvreader)                 for i in range(len(header)):                     set_node_value(header[i], row[i])                 time.sleep(1)             except StopIteration:                 csvfile.seek(0)  # 回到文件开头                 next(csvreader)  # 跳过表头 finally:     server.stop() if server else None 
6. 运行服务器

执行脚本,服务器将启动,并开始从CSV文件读取数据更新OPC UA节点。

python opcua_simulator.py --ip 0.0.0.0 --port 4840 --source opcua_data.csv 

查看服务器

可以使用 UA Sample Client (下载链接)软件连接到创建的opcua服务器查看结构和数据。
在这里插入图片描述
数据监控:
请添加图片描述

客户端

【Python】OPC UA 服务器与客户端的实现

总结

 本文介绍了如何使用Python和OPC UA库创建一个模拟服务器。通过读取CSV文件,服务器能够动态更新OPC UA节点的值,这对于开发和测试OPC UA客户端应用程序非常有用。您可以按照上述步骤进行实践,并根据具体需求调整代码。

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