Python实现OPC UA

FreeOpcUa，是使用Python开发基于OPC统一架构的优选第三方库，项目链接：https://github.com/FreeOpcUa/python-opcua

创建一个OPC服务器的步骤非常简单：

from opcua import Server

server = Server()    # 实例化一个UA服务器
server.set_endpoint("opc.tcp://0.0.0.0:48400/freeopcua/server/")    # 设定服务器URI
server.start()    # 启动UA服务器

测试所创建的UA服务器，建议可以使用UaExpert，它可以实现UA客户端的功能，下载链接：https://www.unified-automation.com

软件打开后，右键“Servers”，添加新连接

2.在“Custom Discovery”下双击，并填入上面代码中设定的服务器URI

上步添加完URI后，会扫描到Python中创建的UA服务器，选择“Anonymous”，建立连接

3.连接成功后在主页面能够看到OPC UA规范定义的标准地址空间结构

对于如何通过FreeOpcUa，创建自己的地址空间，项目源代码Examples文件夹下的server-example.py文件进行了举例。这里要介绍的是如何通过XML文件来编辑地址空间。
在XML文件中创建节点和分配引用，是非常非常棒的一种方法。

编写XML文件，首先添加命名空间，主要包括节点类、数据类型以及W3C标准。

<UANodeSet xmlns="http://opcfoundation.org/UA/2011/03/UANodeSet.xsd"
           xmlns:uax="http://opcfoundation.org/UA/2008/02/Types.xsd"
           xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
           xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance">
UANodeSet>

1. 创建对象节点

1. 填写正确的NodeId，用于明确标识节点

2. 填写BrowseName，作为浏览地址空间时的非本地化名称

3. 填写ParentNodeId，在实例化时非常关键，与ModelParent相关，如果不对实例声明进行明确指定，会导致无法实例化

4. 分配引用，需要注意每种引用可以使用的次数（在节点类学习心得中进行了总结中）

5. 创建变量节点

<UAVariable NodeId="" BrowseName="" DataType="" ParentNodeId="" AccessLevel="" UserAccessLevel="">
    <Description>Description>
    <DisplayName>DisplayName>
    <References>
        <Reference ReferenceType="" IsForward="">Reference>
    References>
    <Value>Value>
UAVariable>

AccessLevel，设定访问方式，可读可写或其他
Value，定义节点Value属性

一个简单的例子

from opcua import Server

server = Server()
server.set_endpoint("opc.tcp://0.0.0.0:48400/freeopcua/server/")    # 设定服务器URI
server.import_xml("custom_nodes.xml")    # 导入XML文件
server.start()

<UANodeSet xmlns="http://opcfoundation.org/UA/2011/03/UANodeSet.xsd"
			xmlns:uax="http://opcfoundation.org/UA/2008/02/Types.xsd"
			xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
			xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance">
    <UAObject NodeId="i=30001" BrowseName="MyXMLFolder">
        <Description>A custom folder.Description>
        <References>
            <Reference ReferenceType="HasTypeDefinition">i=61Reference>
            <Reference ReferenceType="Organizes" IsForward="false">i=85Reference>
        References>
    UAObject>

    <UAObject NodeId="i=30002" BrowseName="MyXMLObject">
        <Description>A custom object node.Description>
        <References>
            <Reference ReferenceType="HasTypeDefinition">i=58Reference>
            <Reference ReferenceType="Organizes" IsForward="false">i=30001Reference>
        References>
    UAObject>

    <UAVariable NodeId="i=30004" BrowseName="MyXMLVariable" DataType="String">
        <References>
            <Reference ReferenceType="HasTypeDefinition">i=63Reference>
            <Reference ReferenceType="Organizes" IsForward="false">i=30002Reference>
        References>
        <Value><uax:String>StringValueuax:String>Value>
    UAVariable>

    <UAVariable NodeId="i=30005" BrowseName="MyXMLProperty" DataType="UInt32">
        <References>
            <Reference ReferenceType="HasTypeDefinition">i=68Reference>
            <Reference ReferenceType="HasProperty" IsForward="false">i=30002Reference>
        References>
        <Value><uax:UInt32>76uax:UInt32>Value>
    UAVariable>
UANodeSet>

• 在上例中，首先添加了一个类型为文件夹的对象节点MyXMLFolder，通过HasTypeDefinition设定其类型为FolderType，用于组织地址空间中的节点，并使用Organizes引用将它组织到Root下的Objects节点下
• 然后在文件夹节点下添加了一个名为MyXMLObject的对象节点，通过HasTypeDefinition引用设定其类型为BaseObjectType，并使用Organizes引用将它组织到MyXMLFolder节点下
• 在MyXMLObject对象节点下创建一个变量MyXMLVariable，数据类型设定为字符串型，节点类型为BaseVariableType，设定Value属性来赋予初始值“StringValue”
• 在MyXMLObject对象节点下添加一个特性MyXMLProperty，需要使用HasProperty引用，节点类型设定为PropertyType，数据类型为32位的UInt，并赋予初始值76

一个复杂的例子
创建一个自定义的对象类型节点，然后通过实例化该类型节点得到一个复杂的对象节点。

from opcua import Server

server = Server()
server.set_endpoint("opc.tcp://0.0.0.0:48400/freeopcua/server/")    # 设定服务器URI
uri = 'http://examples.freeopcua.github.io'
idx = server.register_namespace(uri)    # 注册地址空间

server.import_xml("test.xml")    # 导入自定义的节点类型

my_sensor_type = server.get_root_node().get_child([
    "0:Types", "0:ObjectTypes", "0:BaseObjectType", "0:TemperatureSensorType"]).nodeid
my_sensor = server.nodes.objects.add_object(idx, "TemperatureSensor", my_sensor_type)

server.start()

在XML文件中创建自定义的类型定义节点MyTemperatureSensorType

编程实例化该节点，得到地址空间结构如图：

<UANodeSet xmlns="http://opcfoundation.org/UA/2011/03/UANodeSet.xsd"
           xmlns:uax="http://opcfoundation.org/UA/2008/02/Types.xsd"
           xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
           xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance">
    <UAObjectType NodeId="i=30000" BrowseName="TemperatureSensorType">
        <DisplayName>MyTemperatureSensorTypeDisplayName>
        <Description>温度传感器类型Description>
        <References>
            <Reference ReferenceType="HasSubtype" IsForward="false">i=58Reference>    
        References>
    UAObjectType>

    <UAObject NodeId="i=30001" BrowseName="Configuration">
        <Description>配置Description>
        <References>
            <Reference ReferenceType="HasTypeDefinition">i=58Reference>    
            <Reference ReferenceType="HasModellingRule">i=78Reference>    
            <Reference ReferenceType="HasComponent" IsForward="false">i=30000Reference>
        References>
    UAObject>

    <UAVariable NodeId="i=30002" BrowseName="EngineeringUnit" ParentNodeId="i=30001" DataType="String">
        <DisplayName>EngineeringUnitDisplayName>
        <Description>温度工程单位Description>
        <References>
            <Reference ReferenceType="HasTypeDefinition">i=63Reference>    
            <Reference ReferenceType="HasModellingRule">i=78Reference>    
            <Reference ReferenceType="Organizes" IsForward="false">i=30001Reference>
        References>
        <Value><uax:String>℃uax:String>Value>
    UAVariable>

    <UAObject NodeId="i=30003" BrowseName="Measurement">
        <Description>温度测试Description>
        <References>
            <Reference ReferenceType="HasTypeDefinition">i=58Reference>    
            <Reference ReferenceType="HasModellingRule">i=78Reference>    
            <Reference ReferenceType="HasComponent" IsForward="false">i=30000Reference>
        References>
    UAObject>

    <UAVariable NodeId="i=30004" BrowseName="Temperature" ParentNodeId="i=30003" DataType="Float">
        <DisplayName>TemperatureDisplayName>
        <Description>温度Description>
        <References>
            <Reference ReferenceType="HasTypeDefinition">i=63Reference>    
            <Reference ReferenceType="HasModellingRule">i=78Reference>    
            <Reference ReferenceType="Organizes" IsForward="false">i=30003Reference>
        References>
        <Value><uax:Float>0.0uax:Float>Value>
    UAVariable>

    <UAVariable NodeId="i=30005" BrowseName="EngineeringUnit" ParentNodeId="i=30004" DataType="String">
        <DisplayName>EngineeringUnitDisplayName>
        <Description>温度工程单位Description>
        <References>
            <Reference ReferenceType="HasTypeDefinition">i=68Reference>    
            <Reference ReferenceType="HasModellingRule">i=78Reference>    
            <Reference ReferenceType="HasProperty" IsForward="false">i=30004Reference>
        References>
        <Value><uax:String>℃uax:String>Value>
    UAVariable>
UANodeSet>