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一、使用SIOME免费工具建模
从西门子官网下载软件SIOS，需要注册登录，下载安装版就行。下载后直接安装就可以用了，如图：
安装完成后打开，开始建模，如图左上角有新建模型的按钮。
新建了新工程后，需要添加命名空间，在右边Namespaces的位置，点击Add New Namespace，比如要创建一个Boiler的命名空间，则输入：http://opcfoundation.org/UA/Boiler
有了命名空间之后就要创建对象，但是创建对象之前需要先创建ObjectType，在左侧Types->ObjectTypes->BaseObjectType，右键Add New ObjectType添加对象类型，输入名称和选择命名空间就可以了，如图：
在BoilerType下面添加Child可以添加变量和方法，如图，DataType双击后，可以选择数据类型。NodeClass可以选择变量还是方法：
有了ObjectType后，就可以添加对象了，回到最上面的Objects节点，右键选中Add Instance。TypeDefinition需要双击后选择之前创建的类型。
以上完成后，保存，文件名为：Boiler.NodeSet2.xml
参考教程：https://blog.youkuaiyun.com/whahu1989/article/details/105079566
二、配置模型编译工具
从网站上下载https://github.com/OPCFoundation/UA-ModelCompiler源码，如果网站打不开直接用下载链接：https://codeload.github.com/OPCFoundation/UA-ModelCompiler/zip/refs/heads/master，下载后用visual studio打开如图：
这里需要用Release编译，编译后进入的运行文件路径下，然后将需要生成的xml拷贝过来(为了方便输入路径)。如图，xml的放置在Boiler中：
打开cmd，然后使用命令编译：
Opc.Ua.ModelCompiler.exe compile -d2 ./Boiler/Boiler.NodeSet2.xml -cg Boiler.csv -o2 NewBoiler -version v105
其中./Boiler/Boiler.NodeSet2.xml是需要被编译的xml，Boiler.csv有没有的没关系，NewBoiler是输出的文件夹。结果如下：
这里要注意，生成后的文件夹中包含了一个同名的xml。而我们一般使用的是uanodes二进制文件(因为直接使用xml，程序容易出现读取截断，字符无法识别等各种问题)。二进制文件我们不能直接使用，所以要判定生成的文件对不对，就使用生成后的xml。最简单的办法就是把生成后的xml重新导入到建模软件中查看。
参考教程链接：UA-ModelCompiler 使用教程 - GitCode博客
三、导入服务器验证
3.1 导入编译后的节点信息
需要从官网下载C#源代码，或者从开源网站下载C++源代码。这里先以C#为例子。下载地址：
https://github.com/OPCFoundation/UA-.NETStandard/
其中ConsoleReferenceServer就是示例服务器，可以直接用。服务器的地址空间配置放在Quickstarts.Servers工程中，其中Boiler文件夹是默认给的模型示例。我们需要做的事情就是仿照其中的BoilerNodeManager.cs写一个文件。
在UA-.NETStandard-master\Applications\Quickstarts.Servers路径下，创建NewBoiler文件夹，并把ModelCompiler编译工具生成的文件拷贝到文件夹中，然后导入到C#工程中，导入的方法是点击解决方案的显示所有文件按钮，然后找到新增的文件夹，右键包括到项目中。注意：记得新建一个BoilerNodeManager.cs文件。如图所示：
3.2 修改NodeManage代码
从示例代码中把nodeManage文件拷贝过来后，首先需要修改命名空间。打开文件Opc.Ua.Boiler.DataTypes.cs，可以看到ModelCompiler生成的命名空间：Opc.Ua.Boiler。在BoilerNodeManager文件中，涉及到命名空间的地方都需要修改，如图：
根据第一章我们创建的对象信息，我们没有创建Boilers以及相关的操作，所以示例程序中CreateBoiler这种函数都是不需要的。我们需要关注的是LoadPredefinedNodes函数，通过断点调试可以查看从二进制文件中加载进来的节点。其中LoadFromBinaryResource需要填写二进制文件所在的位置。如图所示，Boiler需要改成NewBoiler。把"Quickstarts.Servers.Boiler.Boiler.PredefinedNodes.uanodes"改成"Quickstarts.Servers\\NewBoiler\\Opc.Ua.Boiler.PredefinedNodes.uanodes"。
这里必须注意，程序运行的时候，读取资源文件是以可执行文件所在的位置做相对位置的，所以还需要把二进制文件(最好是整个文件夹)拷贝到执行目录下。这就是LoadFromBinaryResource读取的真实路径。
如下图，正确读取二进制文件后，断点调试可以看到读取的3个节点就是我们用西门子软件创建的3个节点。
四、使用客户端查看服务器信息
这里我们下在免费的UaExpert。下载和使用参考教程：使用UaExpert - 水滴大海 - 博客园。
点击加号添加服务后，可以看到我们新增的boiler1和变量var。也可以看到示例程序原来就有的Boilers。
五、方法调用
5.1 建模工具上创建方法
和创建变量一样，先找到BoilerType，然后AddChild，这里的NodeClass要选择Method。函数名这里用“func”。注意，完成后，还需在References中把ModelingRule中的√打上。
然后在对象节点下就可以看到创建的方法了。
如果需要入参和出参，在BoilerType的func下。可以看到InputArguments和OutputArguments。我们分别添加一个int型入参Arg1和int型出参returnVal。选择“Add New Argument”，把DataType改成我们需要的int类型即可。
5.2 代码中加入方法的执行函数
打开ModelComplier自动生成的文件，文件中有一个叫做“Opc.Ua.Boiler.Classes.cs”。在文件中可以看到，有一个继承自BaseObjectState类的子类BoilerTypeState。我们需要扩展这个类。我们需要做的是，覆盖父类的OnAfterCreate函数，然后把我们的方法通过这个函数注册进去。如下图，OnFunc是我们自定义用来执行func调用的函数，OnAfterCreate是覆盖BaseObjectState的方法。也是注册我们自己方法的执行函数OnFunc的入口。
完成后，还需要在我们第三章中建立的NodeManage文件中，完善AddBehaviourToPredefinedNode函数。主要是需要调用Call函数。如图，最重要的就是这三句代码，其他的照着写就行：
case ObjectTypes.BoilerType: // 我们创建的对象类型
MethodState func = activeNode.func; // 我们调用的函数
func.Call(context, activeNode.NodeId, inputArguments, errors, outputArguments); // 进入函数
完成后就可以编译调试了，现在UaExpert工具上，找到func然后选Call，弹出的界面中，Arg1参数填入1。点Call即可，在服务端代码的断点中，可以看到OnFunc函数的inputArguments中接收到了1。
六、客户端开发
这里的客户端是基于官方标准的C#源码基础上做开发。Librarys和Stack中的类都视为基础类，可以调用，但不能(也不需要)去修改它们。通过从官方示例客户端ConsoleReferenceClient中，提取最核心的代码组成客户端，来学习opcUA客户端。
客户端学习代码已经上传，绑定到优快云资源中。https://download.youkuaiyun.com/download/FHZZWZ/90921802?spm=1001.2101.3001.9500
6.1 开发session连接函数
① 先导入配置文件
需要用到的类为ApplicationInstance和ApplicationConfiguration。
如图，复制一个示例程序中的xml配置文件，并改成自己的名字。
然后修改配置文件中的ApplicationName为自己的名字。
代码写法如下，通过LoadApplicationConfiguration就把配置文件导入了。这里要把ApplicationName改成和刚才配置文件xml相同的名字。
string password = null;
CertificatePasswordProvider PasswordProvider = new CertificatePasswordProvider(password);
ApplicationInstance application = new ApplicationInstance {
ApplicationName = "zhanzhiClient",
ApplicationType = ApplicationType.Client,
ConfigSectionName = "zhanzhiClient",
CertificatePasswordProvider = PasswordProvider
};
var config = await application.LoadApplicationConfiguration(false).ConfigureAwait(false);
m_configuration = application.ApplicationConfiguration;
② 获取endpoint
这里的serverUrl，是服务器的url，例如："opc.tcp://DESKTOP-LV5DIJF:53530/OPCUA/SimulationServer"
EndpointDescription endpointDescription = null;
endpointDescription = CoreClientUtils.SelectEndpoint(m_configuration, serverUrl, useSecurity);
EndpointConfiguration endpointConfiguration = EndpointConfiguration.Create(m_configuration);
ConfiguredEndpoint endpoint = new ConfiguredEndpoint(null, endpointDescription, endpointConfiguration);
③ 创建一个session
首先需要注意，CancellationToken ct = default，回调函数为:
private void Session_KeepAlive(ISession session, KeepAliveEventArgs e)
{
if (e.CurrentState != ServerState.Running)
{
m_session = null;
}
}
创建session的代码如下：
var sessionFactory = TraceableSessionFactory.Instance;
ITransportWaitingConnection connection = null;
var session = await sessionFactory.CreateAsync(
m_configuration,
connection,
endpoint,
connection == null,
false,
m_configuration.ApplicationName,
10000, // 10秒
UserIdentity,
null,
ct
).ConfigureAwait(false);
if (session != null && session.Connected)
{
m_session = session;
m_session.KeepAliveInterval = 5000;
m_session.DeleteSubscriptionsOnClose = false;
m_session.TransferSubscriptionsOnReconnect = true;
m_session.KeepAlive += Session_KeepAlive;
}
④ ClientAPI.cs文件完整内容如下
把这个类ClientAPI拷贝过去，通过调用ConnectAsync就可以验证连接了。
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;
using Opc.Ua;
using Opc.Ua.Client;
using Opc.Ua.Configuration;
using static Org.BouncyCastle.Math.EC.ECCurve;
namespace zhanzhiClient
{
public class ClientAPI
{
public async Task<bool> ConnectAsync(string serverUrl, bool useSecurity = true, CancellationToken ct = default)
{
try
{
if (m_session != null && m_session.Connected == true)
{
// 已连接
}
else
{
string password = null;
CertificatePasswordProvider PasswordProvider = new CertificatePasswordProvider(password);
ApplicationInstance application = new ApplicationInstance {
ApplicationName = "zhanzhiClient",
ApplicationType = ApplicationType.Client,
ConfigSectionName = "zhanzhiClient",
CertificatePasswordProvider = PasswordProvider
};
var config = await application.LoadApplicationConfiguration(false).ConfigureAwait(false);
m_configuration = application.ApplicationConfiguration;
EndpointDescription endpointDescription = null;
endpointDescription = CoreClientUtils.SelectEndpoint(m_configuration, serverUrl, useSecurity);
EndpointConfiguration endpointConfiguration = EndpointConfiguration.Create(m_configuration);
ConfiguredEndpoint endpoint = new ConfiguredEndpoint(null, endpointDescription, endpointConfiguration);
var sessionFactory = TraceableSessionFactory.Instance;
ITransportWaitingConnection connection = null;
var session = await sessionFactory.CreateAsync(
m_configuration,
connection,
endpoint,
connection == null,
false,
m_configuration.ApplicationName,
10000, // 10秒
UserIdentity,
null,
ct
).ConfigureAwait(false);
// Assign the created session
if (session != null && session.Connected)
{
m_session = session;
// override keep alive interval
m_session.KeepAliveInterval = 5000;
// support transfer
m_session.DeleteSubscriptionsOnClose = false;
m_session.TransferSubscriptionsOnReconnect = true;
// set up keep alive callback.
m_session.KeepAlive += Session_KeepAlive;
}
}
return true;
}
catch (Exception ex)
{
MessageBox.Show(ex.Message);
return false;
}
}
private void Session_KeepAlive(ISession session, KeepAliveEventArgs e)
{
if (e.CurrentState != ServerState.Running)
{
m_session = null;
}
}
public ISession getSession()
{
return m_session;
}
private bool m_disposed = false;
private ISession m_session = null;
private ReverseConnectManager m_reverseConnectManager = null;
private ApplicationConfiguration m_configuration = null;
public IUserIdentity UserIdentity { get; set; } = new UserIdentity();
}
}
6.2 Certificate 证书问题
CheckApplicationInstanceCertificates这个函数会在C:\Users\xxxxx\AppData\Local\OPC Foundation\pki\own\certs文件夹下产生证书。如图：
注意：linux下这个路径为/home/xxxxx/.local/share/OPC Foundation/pki/rejected
路径配置是在6.1中提到的xml中，StorePath节点。
因此客户端代码中，需要在CreateAsync加入下面这段代码才能产生证书：
// check the application certificate.
bool haveAppCertificate = await application.CheckApplicationInstanceCertificates(false).ConfigureAwait(false);客户端如果没有产生证书的话，会报错：
ApplicationCertificate for the security profile http://opcfoundation.org/UA/SecurityPolicy#Aes256_Sha256_RsaPss cannot be found.
产生证书后，在连接完成一次服务端(这里用模拟服务器Prosys做示例), 服务端会把证书放到不信任列表，并返回错误：Error establishing a connection: Error received from remote host: BadSecurityChecksFailed。因此需要在证书列表上，把Rejecte改为Trust。
服务端信任了客户端证书后，客户端也要信任服务端的证书。在pki下面创建trusted文件夹，把rejected里面的certs文件夹remove到trusted中。
6.3 获取服务器数据
① 首先要连接，直接调用上一小节写好的函数。
bool connected = await m_clientAPI.ConnectAsync(comboUrl.Text, false).ConfigureAwait(false);
② 读取服务器基础信息
如下，读取了服务器状态和时间，其中关键的就是session的Read函数，最终结果格式如下：
ServerStatus: {2025/5/27 2:25:50 | 2025/5/27 9:17:22 | Running | Opc.Ua.BuildInfo | 0 | }
StartTime: 2025/5/27 2:25:50
代码如下：
ReadValueIdCollection nodesToRead = new ReadValueIdCollection() {
// Value of ServerStatus
new ReadValueId() { NodeId = Variables.Server_ServerStatus, AttributeId = Attributes.Value },
// BrowseName of ServerStatus_StartTime
new ReadValueId() { NodeId = Variables.Server_ServerStatus_StartTime, AttributeId = Attributes.BrowseName },
// Value of ServerStatus_StartTime
new ReadValueId() { NodeId = Variables.Server_ServerStatus_StartTime, AttributeId = Attributes.Value }
};
m_clientAPI.getSession().Read(
null,
0,
TimestampsToReturn.Both,
nodesToRead,
out DataValueCollection resultsValues,
out DiagnosticInfoCollection diagnosticInfos);
{
string strTxt = "ServerStatus: ";
strTxt += resultsValues[0].Value;
strTxt += "\r\n";
strTxt += resultsValues[1].Value;
strTxt += ": ";
strTxt += resultsValues[2].Value;
}③ 节点Browse
首先，opcUA标准协议定义了一些特殊节点的nodeID，在文件UA-.NETStandard-master\Stack\Opc.Ua.Core\Stack\GeneratedOpc.Ua.Constants.cs中，或者看这里：
Standard-Defined Constants — open62541 0.3.1 documentation
比如object文件夹的nodeID是85。
我们用Stack中的命名空间，就可以直接取到ID。代码如下：
Browser browser = new Browser(m_clientAPI.getSession());
browser.IncludeSubtypes = true;
NodeId nodeId = ObjectIds.ObjectsFolder;
ReferenceDescriptionCollection browseObjectsResults = browser.Browse(nodeId);
nodeId = ObjectIds.TypesFolder;
ReferenceDescriptionCollection browseTypesResults = browser.Browse(nodeId);
nodeId = ObjectIds.ViewsFolder;
ReferenceDescriptionCollection browseViewsResults = browser.Browse(nodeId);
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