OPCUA（Open Platform Communications Unified Architecture）是一种用于工业自动化和企业应用的开放应用程序接口（API）。它基于标准的TCP/IP协议栈，使用XML或二进制编码，为不同组件之间实现互操作性提供了标准化的机制。
一、OPCUA协议的背景和意义
随着人员少、设备多、设备复杂程度不断提高，工业自动化系统在可管理性、可靠性、灵活性等方面面临越来越大的挑战。随着物联网（IoT）和工业互联网（IIoT）的兴起，数据来源和流程变得无处不在，各种设备和系统之间的互操作性变得越来越重要。
OPCUA作为一种跨平台、跨设备、跨网络的协议，被广泛应用于工业自动化系统和企业应用，可以实现不同设备和系统之间的互操作性，提高系统的可靠性和效率。
二、OPCUA协议的架构和结构
OPCUA协议的架构由四个层级组成：
- 信息模型层：定义数据项、对象和其它实体的类型、属性和方法。
- 会话层：维护客户端和服务器之间的连接。
- 传输层：提供了基于传输层协议的会话的建立、维护和释放。
- 网络层：提供了基于物理网络的数据传输。
OPCUA协议的结构包括两个方面：
- 数据编码：OPCUA支持二进制和XML格式的数据编码，用于支持各种平台和语言之间的通信。
- 安全模型：OPCUA使用基于标准证书的安全模型，包括加密、认证和授权等机制，保证数据的机密性、完整性和可用性。
三、OPCUA协议的使用场景
OPCUA协议主要用于以下场景：
- 工业自动化系统：OPCUA可以用于不同厂商、不同设备之间的通信和互操作，包括集成控制器、传感器、机器人、PLC等。
- 企业应用：OPCUA可以用于企业级应用中，包括访问数据库、云服务、ERP系统等。
- 能源管理：OPCUA可以用于能源管理系统中，包括能源监控、能量计量、能源优化等。
四、OPCUA协议的代码示例
1、客户端代码示例
const opcua = require("node-opcua");
const endpointUrl = "opc.tcp://192.168.1.66:26543";
const options = {};
const client = new opcua.OPCUAClient(options);
client.connect(endpointUrl, function (err) {
if(err) {
console.log("Cannot connect to endpoint:", endpointUrl);
} else {
console.log("Connected to OPCUA server:", endpointUrl);
}
});
2、服务器端代码示例
const opcua = require("node-opcua");
const server = new opcua.OPCUAServer({
port: 26543,
resourcePath: "/UA/MyLittleServer",
buildInfo : {
productName: "MySampleServer1",
buildNumber: "7658",
buildDate: new Date(2018,4,8)
}
});
function construct_my_address_space(server) {
const addressSpace = server.engine.addressSpace;
const namespace = addressSpace.getOwnNamespace();
const variable = namespace.addVariable({
browseName: "TemperatureSensor",
dataType: "Double",
value: {
get: function () {
return new opcua.Variant({dataType: opcua.DataType.Double, value: 10.0 });
}
}
});
}
server.initialize(function () {
console.log("Initialized server");
construct_my_address_space(server);
server.start(function() {
console.log("Server is now listening on port ", server.endpoints[0].port);
});
});
总结
OPCUA协议作为一种跨平台、跨设备、跨网络的协议，为工业自动化系统和企业应用提供了一个标准化的机制，以实现设备和系统之间的互操作性和数据共享。OPCUA协议的结构和架构包括四个层级和两个方面，使用场景包括工业自动化系统、企业应用和能源管理等。本文中提供了客户端和服务器端的代码示例，可以实现不同设备和系统之间的通信。