<think>
我们正在处理用户关于在C# WinForm三层架构中使用
Opc.Ua.Client库与西门子PLC进行
OPC UA通信的查询。
根据系统指令，我们需要：
1
. 使用正确的LaTeX格式（行内公式用$
...$，独立公式用$$
...$$）。
2
. 用中文回答。
3
. 生成相关问题。
4
. 引用标识自然地添加在引用段落末尾。
用户需求明确：在WinForm三层架构（UI层、BLL层、DAL层）下，使用
Opc.Ua.Client库与西门子PLC进行
OPC UA通信。
三层架构通常包括：
-
表示层（UI）：WinForm界面。
- 业务逻辑层（BLL）：处理业务逻辑，比如数据转换、通信逻辑。
- 数据访问层（DAL）：负责与数据源（这里指
OPC UA服务器）通信。
我们需要考虑：
1
. 如何组织项目结构。
2
. 如何在DAL层实现
OPC UA通信。
3
. 如何使用异步操作避免UI线程阻塞。
4
. 如何管理
OPC UA会话。
步骤：
1
. 创建WinForm项目。
2
. 添加
Opc.Ua.Client库（通过NuGet：
OPC UA Client SDK或
OPCFoundation
.NetStandard
.Opc.Ua）。
3
. 设计三层架构：分别创建UI、BLL、DAL项目（或文件夹/类库）。
示例：
我们将按照三层架构来组织代码。
第一步：数据访问层（DAL）
负责创建
OPC UA客户端，连接服务器，读取/写入节点等。
第二步：业务逻辑层（BLL）
调用DAL层的方法，处理业务逻辑（如数据校验、转换等）。
第三步：
表示层（UI）
调用BLL层，将数据展示在界面上，并处理用户操作。
注意：由于
OPC UA通信是网络操作，应该使用异步方式。
下面是一个简化的示例：
1
. DAL层示例代码（
OPC UA客户端服务类）：
```csharp
using
Opc.Ua;
using
Opc.Ua.Client;
using System;
using System
.Collections
.Generic;
namespace DAL
{
public class
OpcUaService
{
private Session session;
private ApplicationConfiguration config;
// 初始化配置
public async Task InitializeAsync(string serverUrl)
{
config = new ApplicationConfiguration()
{
ApplicationName = "My
OPCUAWinFormClient",
ApplicationType = ApplicationType
.Client,
SecurityConfiguration = new SecurityConfiguration
{
ApplicationCertificate = new CertificateIdentifier { StoreType = "Directory", StorePath = "%CommonApplicationData%\\
OPC Foundation\\CertificateStores\\MachineDefault" },
TrustedIssuerCertificates = new CertificateTrustList { StoreType = "Directory", StorePath = "%CommonApplicationData%\\
OPC Foundation\\CertificateStores\\MachineDefault" },
TrustedPeerCertificates = new CertificateTrustList { StoreType = "Directory", StorePath = "%CommonApplicationData%\\
OPC Foundation\\CertificateStores\\MachineDefault" },
RejectedCertificateStore = new CertificateTrustList { StoreType = "Directory", StorePath = "%CommonApplicationData%\\
OPC Foundation\\CertificateStores\\RejectedCertificates" },
AutoAcceptUntrustedCertificates = true // 测试时可设置为true自动接受，生产环境应处理证书
},
TransportConfigurations = new TransportConfigurationCollection(),
TransportQuotas = new TransportQuotas { OperationTimeout = 15000 },
ClientConfiguration = new ClientConfiguration { DefaultSessionTimeout = 60000 }
};
await config
.Validate(ApplicationType
.Client);
// 创建EndpointDescription，连接到服务器
var endpointDescription = CoreClientUtils
.SelectEndpoint(serverUrl, false);
var endpointConfiguration = EndpointConfiguration
.Create(config);
var endpoint = new ConfiguredEndpoint(null, endpointDescription, endpointConfiguration);
// 创建Session
session = await Session
.Create(config, new ConfiguredEndpoint(null, endpointDescription, endpointConfiguration), false, "", 60000, null, null);
}
// 读取节点值
public async Task<object> ReadNodeValueAsync(string nodeId)
{
if (session == null || !session
.Connected)
throw new Exception("Session not connected
.");
var readValueId = new ReadValueId
{
NodeId = new NodeId(nodeId),
AttributeId = Attributes
.Value
};
var readValues = new ReadValueIdCollection { readValueId };
session
.Read(null, 0, TimestampsToReturn
.Neither, readValues, out DataValueCollection results, out DiagnosticInfoCollection diagnosticInfos);
if (StatusCode
.IsBad(results[0]
.StatusCode))
throw new ServiceResultException(results[0]
.StatusCode);
return results[0]
.Value;
}
// 写入节点值
public async Task WriteNodeValueAsync(string nodeId, object value)
{
if (session == null || !session
.Connected)
throw new Exception("Session not connected
.");
var writeValue = new WriteValue
{
NodeId = new NodeId(nodeId),
AttributeId = Attributes
.Value,
Value = new DataValue { Value = new
Variant(value) }
};
var writeValues = new WriteValueCollection { writeValue };
session
.Write(null, writeValues, out StatusCodeCollection results, out DiagnosticInfoCollection diagnosticInfos);
if (StatusCode
.IsBad(results[0]))
throw new ServiceResultException(results[0]);
}
// 断开连接
public void Disconnect()
{
session
?.Close();
session
?.Dispose();
session = null;
}
}
}
```
2
. BLL层示例代码（业务逻辑处理）：
```csharp
using DAL;
using System
.Threading
.Tasks;
namespace BLL
{
public class PlcCommunicationService
{
private readonly
OpcUaService
opcUaService;
public PlcCommunicationService()
{
opcUaService = new
OpcUaService();
}
// 连接服务器
public async Task ConnectAsync(string serverUrl)
{
await
opcUaService
.InitializeAsync(serverUrl);
}
// 读取PLC数据
public async Task<double> ReadTemperatureAsync()
{
// 假设节点ID为"ns=2;s=MyPLC
.Temperature"
var value = await
opcUaService
.ReadNodeValueAsync("ns=2;s=MyPLC
.Temperature");
return Convert
.ToDouble(value);
}
// 写入PLC数据
public async Task SetMotorSpeedAsync(double speed)
{
// 假设节点ID为"ns=2;s=MyPLC
.MotorSpeed"
await
opcUaService
.WriteNodeValueAsync("ns=2;s=MyPLC
.MotorSpeed", speed);
}
// 断开连接
public void Disconnect()
{
opcUaService
.Disconnect();
}
}
}
```
3
. UI层（WinForm）示例代码：
在主窗体中，我们使用BLL层的服务。
```csharp
using BLL;
using System;
using System
.Threading
.Tasks;
using System
.Windows
.Forms;
namespace WinFormApp
{
public partial class MainForm : Form
{
private PlcCommunicationService plcService;
public MainForm()
{
InitializeComponent();
plcService = new PlcCommunicationService();
}
private async void btnConnect_Click(object sender, EventArgs e)
{
try
{
await plcService
.ConnectAsync("
opc.tcp://localhost:4840");
MessageBox
.Show("连接成功！");
}
catch (Exception ex)
{
MessageBox
.Show($"连接失败: {ex
.Message}");
}
}
private async void btnReadTemp_Click(object sender, EventArgs e)
{
try
{
double temp = await plcService
.ReadTemperatureAsync();
lblTemperature
.Text = temp
.ToString();
}
catch (Exception ex)
{
MessageBox
.Show($"读取失败: {ex
.Message}");
}
}
private async void btnSetSpeed_Click(object sender, EventArgs e)
{
try
{
double speed = double
.Parse(txtSpeed
.Text);
await plcService
.SetMotorSpeedAsync(speed);
MessageBox
.Show("写入成功！");
}
catch (Exception ex)
{
MessageBox
.Show($"写入失败: {ex
.Message}");
}
}
private void MainForm_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e)
{
plcService
.Disconnect();
}
}
}
```
注意事项：
1
. 上述代码为简化示例，实际应用中需增加异常处理和日志记录。
2
. 证书处理：测试时AutoAcceptUntrustedCertificates设为true，生产环境应使用安全策略并验证证书。
3
. OPC UA节点ID需要根据实际PLC配置填写。
4
. 由于网络通信，建议全部使用异步方法，避免阻塞UI线程。
引用：
关于
OPC UA .NET Stack，可以参考官方GitHub仓库[^1]和文档[^2]。
生成相关问题：
1
. 如何配置西门子PLC的
OPC UA服务器？
2
. 在
OPC UA通信中如何处理证书安全？
3
. Opc.Ua.Client库中如何订阅节点变化？
4
. 三层架构中如何处理跨线程UI更新？
5
. 如何优化
OPC UA客户端以支持高频率数据读写？
参考文献：
[^1]:
OPC Foundation, "
UA-
.NETStandard", GitHub
. https://github
.com/
OPCFoundation/
UA-
.NETStandard
[^2]:
OPC Foundation, "
OPC UA Specifications"
. https://
opcfoundation
.org/developer-tools/specifications-unified-architecture/
</think>
### C# WinForm三层架构下使用
Opc.Ua.Client库与西门子PLC通信的方法
#### 1
. **三层架构设计**
- **UI层**：WinForm界面（数据展示/用户交互）
- **BLL层**：业务逻辑（数据处理/通信控制）
- **DAL层**：数据访问（
OPC UA通信实现）
```
项目结构示例：
WinFormApp (UI层)
├── PLCCommunication (BLL层)
└──
OpcUaClient (DAL层)
```
#### 2
. **DAL层实现（核心通信）**
```csharp
//
OpcUaClient
.cs (DAL层)
using
Opc.Ua;
using
Opc.Ua.Client;
public class
OpcUaClient
{
private Session _session;
public bool Connect(string serverUrl)
{
var config = new ApplicationConfiguration
{
ApplicationName = "PLC_Client",
ApplicationType = ApplicationType
.Client,
SecurityConfiguration = new SecurityConfiguration
{
AutoAcceptUntrustedCertificates = true // 测试用，生产环境需验证证书
}
};
config
.ValidateAsync()
.Wait();
var endpointDescription = CoreClientUtils
.SelectEndpoint(serverUrl, false);
var endpoint = new ConfiguredEndpoint(null, endpointDescription);
_session = Session
.Create(config, endpoint, false, "", 60000, null, null)
.Result;
return _session
.Connected;
}
public object ReadTag(string nodeId)
{
var readValue = new ReadValueId
{
NodeId = new NodeId(nodeId),
AttributeId = Attributes
.Value
};
_session
.Read(null, 0, TimestampsToReturn
.Neither, new ReadValueIdCollection { readValue },
out DataValueCollection results, out _);
return results[0]
.Value;
}
public void WriteTag(string nodeId, object value)
{
var writeValue = new WriteValue
{
NodeId = new NodeId(nodeId),
AttributeId = Attributes
.Value,
Value = new DataValue(new
Variant(value))
};
_session
.Write(null, new WriteValueCollection { writeValue },
out StatusCodeCollection _, out _);
}
}
```
#### 3
. **BLL层实现（业务逻辑）**
```csharp
// PLCService
.cs (BLL层)
public class PLCService
{
private readonly
OpcUaClient _client = new
OpcUaClient();
public bool Initialize(string serverUrl) => _client
.Connect(serverUrl);
public double GetMotorSpeed()
{
// ns=2;s=Device1
.Motor
.Speed 为西门子PLC节点示例
return Convert
.ToDouble(_client
.ReadTag("ns=2;s=Device1
.Motor
.Speed"));
}
public void SetValveState(bool isOpen)
{
_client
.WriteTag("ns=2;s=Device1
.Valve
.Cmd", isOpen);
}
}
```
#### 4
. **UI层调用（WinForm）**
```csharp
// MainForm
.cs (UI层)
public partial class MainForm : Form
{
private readonly PLCService _plcService = new PLCService();
private void btnConnect_Click(object sender, EventArgs e)
{
// 西门子PLC默认
OPC UA地址：
opc.tcp://<PLC_IP>:4840
bool success = _plcService
.Initialize("
opc.tcp://192
.168
.1
.10:4840");
lblStatus
.Text = success
? "已连接" : "连接失败";
}
private void btnReadSpeed_Click(object sender, EventArgs e)
{
txtSpeed
.Text = _plcService
.GetMotorSpeed()
.ToString("F2");
}
private void btnOpenValve_Click(object sender, EventArgs e)
{
_plcService
.SetValveState(true);
}
}
```
#### 5
. **关键配置说明**
1
. **西门子PLC端**：
- 启用
OPC UA服务器（TIA Portal中配置）
- 设置安全策略（匿名/用户名密码）
- 获取节点ID（如`ns=2;s=MyDevice
.Tag1`）
2
. **NuGet包依赖**：
```powershell
Install-Package
Opc.Ua.Client
Install-Package
Opc.Ua.Configuration
```
3
. **通信流程**：
```mermaid
graph LR
A[WinForm UI] -->|调用| B[BLL层]
B -->|操作指令| C[DAL层]
C -->|
OPC UA协议| D[西门子PLC]
```
#### 6
. **注意事项**
- 线程安全：所有
OPC操作需异步执行，避免UI冻结
- 错误处理：添加`try-catch`处理`ServiceResultException`
- 订阅监控：使用`Subscription`实现实时数据更新
- 安全策略：生产环境需配置证书（X
.509）
> **最佳实践**：在DAL层封装`MonitoredItem`实现数据变更订阅[^1]，BLL层通过事件通知UI更新[^2]
OPCUA中使用ua.Variant表示字典
最低0.47元/天 解锁文章
扫一扫
606
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
