介紹

OPC UA全稱Open Platform Communication Unified Architecture，開放平臺(tái)統(tǒng)一架構(gòu)，是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域通用的數(shù)據(jù)交換協(xié)議，它有兩套主要的通信機(jī)制：1.客戶端-服務(wù)器通信；2.發(fā)布訂閱。Qt對(duì)OPC UA通信標(biāo)準(zhǔn)也提供了支持，目前還是第三方庫(kù)的形式（不過(guò)Qt官方貌似有文檔了），基于open62541開源庫(kù)進(jìn)行了封裝，使得C++開發(fā)者也能很快捷、從容、深入的開發(fā)工業(yè)自動(dòng)化軟件（組態(tài)軟件），項(xiàng)目地址：https://github.com/qt/qtopcua

編譯

拉取開源代碼

git clone https://github.com/qt/qtopcua --recursive

我使用的Qt版本是6.7.1 MSVC2019 64bit，因此要切換一下qtopcua倉(cāng)庫(kù)的版本也為6.7.1，否則編譯不過(guò)

git checkout 6.7.1

在頂層CMakeLists.txt設(shè)置Debug調(diào)試模式、使能構(gòu)建Example的開關(guān)

set(CMAKE_BUILD_TYPE Debug)
set(QT_BUILD_EXAMPLES ON)

接著編譯構(gòu)建就可以了

運(yùn)行

opcuaviewer

在構(gòu)建目錄進(jìn)行以下操作：拷貝plugins\opcua文件夾到examples\opcua\opcuaviewer目錄下，然后運(yùn)行opcuaviewer.exe，這個(gè)程序用于查看節(jié)點(diǎn)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)

image.png

simulationserver

把examples\opcua\waterpump\simulationserver目錄下的simulationserver.exe也跑一下，這是一個(gè)后臺(tái)程序，沒有界面，使用的端口號(hào)是43344

image.png

通信驗(yàn)證

在opcuaviewer依次配置以下信息：①、②、③、④、⑤，主要端口號(hào)要改為43344

image.png

即可查看到節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息：Variable、Object、Method等

image.png

流程

客戶端和服務(wù)端的配置流程如下

客戶端

1. QOpcUaPkiConfiguration配置PKI，生成應(yīng)用id，這是是為了加密通信過(guò)程

2. QOpcUaProvider通過(guò)open62541插件創(chuàng)建QOpcUaClient對(duì)象，QOpcUaClient對(duì)象需要設(shè)置PKI、應(yīng)用id

3. QOpcUaClient對(duì)象對(duì)整個(gè)通信流程負(fù)責(zé)：

   • 通信狀態(tài)（connectError、connected、disconnected、errorChanged、stateChanged、endpointsRequestFinished、findServersFinished），綁定以上幾個(gè)信號(hào)處理不同的連接狀態(tài)
   • 綁定url和port查找服務(wù)器
   • 獲取Endpoints
   • 連接Endpoints

4. QOpcUaClient根據(jù)nodeId獲取指定節(jié)點(diǎn)QOpcUaNode，QOpcUaNode可以訪問以下attribute信息：

   • Value
   • NodeClass
   • Description
   • DataType
   • BrowseName
   • DisplayName
   • Historizing

5. QOpcUaNode可以通過(guò)信號(hào)來(lái)更新相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)信息

   • attributeRead
   • attributeUpdated
   • browseFinished

服務(wù)端

服務(wù)器利用open62541接口配置

1. 初始化服務(wù)器：調(diào)用UA_Server_new初始化一個(gè)服務(wù)器實(shí)例、調(diào)用UA_ServerConfig_setMinimal綁定端口
2. 先生成對(duì)象，每個(gè)對(duì)象有唯一的nodeId，生成對(duì)象核心的函數(shù)是：UA_Server_addObjectNode
3. 根據(jù)對(duì)象生成變量節(jié)點(diǎn)，核心的函數(shù)是：UA_Server_addVariableNode
4. 根據(jù)對(duì)象生成函數(shù)節(jié)點(diǎn)，核心的函數(shù)是：UA_Server_addMethodNode
5. 關(guān)閉服務(wù)器，要調(diào)用UA_Server_run_shutdown、UA_Server_delete接口，對(duì)象的nodeId也要清理一下

總結(jié)

• 總體來(lái)說(shuō)OPC UA通信并不難，跟DDS、ROS、ROS2（xml、protobuf）那一套有類似的地方，都屬于數(shù)據(jù)交換協(xié)議
• C#能做的，C++能做的更好，open62541就是一個(gè)開源的C語(yǔ)言庫(kù)，它能無(wú)縫地切換到C++開發(fā)環(huán)境