在工业自动化和物联网（IoT）领域，OPC UA（开放平台通信统一架构）已经成为一种广泛采用的数据交换标准。它提供了一种安全、可靠且独立于平台的方式来访问实时数据。在本文中，我们将探讨如何使用Python和OPC UA库来创建一个高效的数据服务器，该服务器能够从CSV文件读取数据，并允许OPC UA客户端访问这些数据。

服务器模拟

1. 环境准备

确保您的Python环境中已安装opcua库。如果未安装，请使用以下命令进行安装：

pip install opcua

导入python库

import argparse
import csv
import time
from typing import List
from opcua import Server, Node, ua

2. 服务器设置

首先，我们定义命令行参数来配置服务器地址、端口和数据源路径。

parser = argparse.ArgumentParser(description="OPCUA模拟服务器")

# 添加参数
parser.add_argument("--ip", "-i", default="0.0.0.0", help="服务器地址")
parser.add_argument("--port", "-p", default=4840, type=int, help="服务器端口")
parser.add_argument("--source", "-s", default="opcua_data.csv", help="数据源路径")
parser.add_argument("--type", "-t", default="fanuc", help="模拟类型")
# 解析命令行参数
args = parser.parse_args()

CSV_FILE = args.source
SERVER_URL = "opc.tcp://" + str(args.ip) + ":" + str(args.port)
SERVER_TYPE: str = args.type

参数：

3. 服务器初始化

接着，我们初始化OPC UA服务器，并设置命名空间。

# 创建服务器实例
server = Server()
# 设置服务器端口
server.set_endpoint(SERVER_URL)
# 创建一个命名空间
uri = "http://opcua.simulator.com"
idx = server.register_namespace(uri)

4. 节点操作

定义函数来处理节点信息，并添加或更新节点。

# 获取对象节点，它通常是根节点的第一个孩子
objects = server.get_objects_node()
node_cache_dict = {}


def get_node_dict(node_info: str):
    pairs = node_info.split(";")
    if len(pairs) <= 1:
        return {"ns": idx, "s": node_info}
    data = {}
    for pair in pairs:
        key, value = pair.split("=")
        data[key] = value
    return data


def add_node(parent: Node, node_name, value, node_dict: dict, node_type="obj"):
    node_path = node_dict.get("s")
    node_ns = node_dict.get("ns")
    node_id = node_dict.get("i")
    # 检查节点是否已经存在
    children: List[Node] = parent.get_children()
    for child in children:
        browse_name: ua.QualifiedName = child.get_browse_name()
        if browse_name.Name == node_name:
            return child  # 返回已存在的节点

    # 如果节点不存在，创建它
    if node_type == "var":
        if SERVER_TYPE.upper() == "FANUC":
            node_idx = f"ns={node_ns};i={node_id}" if node_id else idx
        else:
            node_idx = f"ns={node_ns};s={node_path}"
        new_node = parent.add_variable(node_idx, node_name, str(value))
    else:
        new_node: Node = parent.add_object(idx, node_name)
        # new_node.set_writable()  # 设置变量为可写
    return new_node


def set_node_value(node_info: str, value):
    node_dict = get_node_dict(node_info)
    node_path: str = node_dict.get("s")
    if node_path.startswith("/Server/"):
        return
    try:
        last_node: Node = node_cache_dict.get(node_path)
        if last_node is None:
            # 递归查找或创建节点
            parent = objects
            parts = node_path.split("/")
            for part in parts[:-1]:  # 遍历除了最后一个节点的所有节点
                if part == "":
                    continue
                parent = add_node(
                    parent, part, value, node_dict
                )  # 创建节点（如果不存在）

            # 设置或更新最后一个节点的值
            last_node_name = parts[-1]
            last_node = add_node(parent, last_node_name, value, node_dict, "var")
            node_cache_dict[node_path] = last_node
        last_node.set_value(str(value))
    except Exception as e:
        print(f"Error setting node value: {e}")

5. 读取CSV文件

使用csv模块读取CSV文件，并更新OPC UA节点的值。

csv.field_size_limit(500 * 1024 * 1024)

try:
    with open(CSV_FILE, "r") as csvfile:
        csvreader = csv.reader(csvfile)
        header = next(csvreader)
        row = next(csvreader)
        for i in range(len(header)):
            set_node_value(header[i], row[i])  # 首次创建节点

        server.start()  # 启动服务器(先创建结构再启动server)
        print(f"Server started at {SERVER_URL}")

        # 每秒读取csv中的一行，更新节点值
        while True:
            try:
                row = next(csvreader)
                for i in range(len(header)):
                    set_node_value(header[i], row[i])
                time.sleep(1)
            except StopIteration:
                csvfile.seek(0)  # 回到文件开头
                next(csvreader)  # 跳过表头
finally:
    server.stop() if server else None

6. 运行服务器

执行脚本，服务器将启动，并开始从CSV文件读取数据更新OPC UA节点。

python opcua_simulator.py --ip 0.0.0.0 --port 4840 --source opcua_data.csv

查看服务器

可以使用 UA Sample Client (下载链接)软件连接到创建的opcua服务器查看结构和数据。

数据监控：

客户端

【Python】OPC UA 服务器与客户端的实现

总结

 本文介绍了如何使用Python和OPC UA库创建一个模拟服务器。通过读取CSV文件，服务器能够动态更新OPC UA节点的值，这对于开发和测试OPC UA客户端应用程序非常有用。您可以按照上述步骤进行实践，并根据具体需求调整代码。