Java模拟OPC Server服务器并创建节点代码实现

news2024/9/27 12:16:07

前言

模拟OPC Server服务器的方法除了使用KEPServerEX6软件以外，还可以使用java代码模拟启动一个opc server。下文详细讲解，如何使用java代码，实现模拟一个或者多个opc server服务器。

引入依赖

首先在Maven项目的pom.xml文件中引入所需的依赖

		<dependency>
			<groupId>org.eclipse.milo</groupId>
			<artifactId>sdk-server</artifactId>
			<version>0.6.9</version>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.eclipse.milo</groupId>
			<artifactId>dictionary-manager</artifactId>
			<version>0.6.9</version>
		</dependency>

创建Server

创建opc server代码实现：

   /**
     * 方法描述: 创建opcUaServer
     *
     * @param port 端口
     * @return {@link OpcUaServer}
     * @throws
     */
    private OpcUaServer startServer(int port){
        Set<EndpointConfiguration> endpointConfigurations=new HashSet<>();
        EndpointConfiguration endpointConfiguration=EndpointConfiguration.newBuilder().setBindPort(port).build();
        endpointConfigurations.add(endpointConfiguration);
        System.out.println(endpointConfiguration.getEndpointUrl());
        OpcUaServerConfig serverConfig = OpcUaServerConfig.builder()
                .setApplicationName(LocalizedText.english("Server Application"))
                .setApplicationUri("urn:eclipse:milo:examples:server")
                .setProductUri("urn:eclipse:milo:examples:server")
                .setEndpoints(endpointConfigurations)
                .build();
        OpcUaServer server = new OpcUaServer(serverConfig);
        server.startup();
        return server;
    }

在EndpointConfiguration的newBuilder方法中，我看可以知道，如果我们不设置端口，默认就是 12685.
在这里插入图片描述

创建自定义Namespace

创建TestNamespace类，继承org.eclipse.milo sdk-server 中的ManagedNamespaceWithLifecycle类，并声明构造器，代码如下：

public static final String NAMESPACE_URI = "urn:eclipse:milo:opc";


    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(getClass());

    private volatile Thread eventThread;
    private volatile boolean keepPostingEvents = true;

    private final DataTypeDictionaryManager dictionaryManager;

    private final SubscriptionModel subscriptionModel;

    public TestNamespace(OpcUaServer server) {
        super(server, NAMESPACE_URI);

        subscriptionModel = new SubscriptionModel(server, this);
        dictionaryManager = new DataTypeDictionaryManager(getNodeContext(), NAMESPACE_URI);

        getLifecycleManager().addLifecycle(dictionaryManager);
        getLifecycleManager().addLifecycle(subscriptionModel);

        getLifecycleManager().addLifecycle(new Lifecycle() {
            @Override
            public void startup() {
                startBogusEventNotifier();
            }

            @Override
            public void shutdown() {
                try {
                    keepPostingEvents = false;
                    eventThread.interrupt();
                    eventThread.join();
                } catch (InterruptedException ignored) {
                    // ignored
                }
            }
        });
    }

重载Lifecycle的方法

重载org.eclipse.milo.opcua.sdk.server.Lifecycle 的 startup方法和shutdown方法，启动时，创建事件通知器。代码如下：

    private void startBogusEventNotifier() {
        // Set the EventNotifier bit on Server Node for Events.
        UaNode serverNode = getServer()
                .getAddressSpaceManager()
                .getManagedNode(Identifiers.Server)
                .orElse(null);

        if (serverNode instanceof ServerTypeNode) {
            ((ServerTypeNode) serverNode).setEventNotifier(ubyte(1));

            // Post a bogus Event every couple seconds
            eventThread = new Thread(() -> {
                while (keepPostingEvents) {
                    try {
                        BaseEventTypeNode eventNode = getServer().getEventFactory().createEvent(
                                newNodeId(UUID.randomUUID()),
                                Identifiers.BaseEventType
                        );
                        eventNode.setBrowseName(new QualifiedName(1, "foo"));
                        eventNode.setDisplayName(LocalizedText.english("foo"));
                        eventNode.setEventId(ByteString.of(new byte[]{0, 1, 2, 3}));
                        eventNode.setEventType(Identifiers.BaseEventType);
                        eventNode.setSourceNode(serverNode.getNodeId());
                        eventNode.setSourceName(serverNode.getDisplayName().getText());
                        eventNode.setTime(DateTime.now());
                        eventNode.setReceiveTime(DateTime.NULL_VALUE);
                        eventNode.setMessage(LocalizedText.english("event message!"));
                        eventNode.setSeverity(ushort(2));
                        //noinspection UnstableApiUsage
                        getServer().getEventBus().post(eventNode);
                        eventNode.delete();
                    } catch (Throwable e) {
                        logger.error("Error creating EventNode: {}", e.getMessage(), e);
                    }

                    try {
                        //noinspection BusyWait
                        Thread.sleep(2_000);
                    } catch (InterruptedException ignored) {
                        // ignored
                    }
                }
            }, "bogus-event-poster");
            eventThread.start();
        }
    }

创建opc ua 节点方法

   /**
     * 方法描述: 创建节点方法
     *
     * @param keys 节点名称集合
     * @return
     * @throws
     */
    public void addNodes(Set<String> keys) {
        // Create a "opc" folder and add it to the node manager
        NodeId folderNodeId = newNodeId("opc");
        UaFolderNode folderNode = new UaFolderNode(
                getNodeContext(),
                folderNodeId,
                newQualifiedName("opc"),
                LocalizedText.english("opc")
        );
        getNodeManager().addNode(folderNode);
        // Make sure our new folder shows up under the server's Objects folder.
        folderNode.addReference(new Reference(
                folderNode.getNodeId(),
                Identifiers.Organizes,
                Identifiers.ObjectsFolder.expanded(),
                false
        ));
        for (String key : keys) {
            NodeId typeId = Identifiers.Double;
            Variant variant = new Variant(0d);
            UaVariableNode node = new UaVariableNode.UaVariableNodeBuilder(getNodeContext())
                    .setNodeId(newNodeId(key))
                    .setAccessLevel(AccessLevel.READ_WRITE)
                    .setUserAccessLevel(AccessLevel.READ_WRITE)
                    .setBrowseName(newQualifiedName(key))
                    .setDisplayName(LocalizedText.english(key))
                    .setDataType(typeId)
                    .setTypeDefinition(Identifiers.BaseDataVariableType)
                    .build();
            node.setValue(new DataValue(variant));
            getNodeManager().addNode(node);
            folderNode.addOrganizes(node);
        }
    }

先创建一个“opc”文件夹并将其添加到节点管理器中，然后根据传入的节点名称，循环遍历，创建到“opc”文件夹下，生成变量类型的节点。

重载ManagedNamespaceWithLifecycle虚拟方法

重载继承类ManagedNamespaceWithLifecycle的虚拟方法
代码如下：


    @Override
    public void onDataItemsCreated(List<DataItem> dataItems) {
        subscriptionModel.onDataItemsCreated(dataItems);
    }

    @Override
    public void onDataItemsModified(List<DataItem> dataItems) {
        subscriptionModel.onDataItemsModified(dataItems);
    }

    @Override
    public void onDataItemsDeleted(List<DataItem> dataItems) {
        subscriptionModel.onDataItemsDeleted(dataItems);
    }

    @Override
    public void onMonitoringModeChanged(List<MonitoredItem> monitoredItems) {
        subscriptionModel.onMonitoringModeChanged(monitoredItems);
    }

完整代码实现：


import org.eclipse.milo.opcua.sdk.core.AccessLevel;
import org.eclipse.milo.opcua.sdk.core.Reference;
import org.eclipse.milo.opcua.sdk.server.Lifecycle;
import org.eclipse.milo.opcua.sdk.server.OpcUaServer;
import org.eclipse.milo.opcua.sdk.server.api.DataItem;
import org.eclipse.milo.opcua.sdk.server.api.ManagedNamespaceWithLifecycle;
import org.eclipse.milo.opcua.sdk.server.api.MonitoredItem;
import org.eclipse.milo.opcua.sdk.server.dtd.DataTypeDictionaryManager;
import org.eclipse.milo.opcua.sdk.server.model.nodes.objects.BaseEventTypeNode;
import org.eclipse.milo.opcua.sdk.server.model.nodes.objects.ServerTypeNode;
import org.eclipse.milo.opcua.sdk.server.nodes.UaFolderNode;
import org.eclipse.milo.opcua.sdk.server.nodes.UaNode;
import org.eclipse.milo.opcua.sdk.server.nodes.UaVariableNode;
import org.eclipse.milo.opcua.sdk.server.util.SubscriptionModel;
import org.eclipse.milo.opcua.stack.core.Identifiers;
import org.eclipse.milo.opcua.stack.core.types.builtin.*;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import java.util.*;

import static org.eclipse.milo.opcua.stack.core.types.builtin.unsigned.Unsigned.ubyte;
import static org.eclipse.milo.opcua.stack.core.types.builtin.unsigned.Unsigned.ushort;

/**
 * @author Lenovo
 */
public class TestNamespace extends ManagedNamespaceWithLifecycle {

    public static final String NAMESPACE_URI = "urn:eclipse:milo:opc";


    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(getClass());

    private volatile Thread eventThread;
    private volatile boolean keepPostingEvents = true;

    private final DataTypeDictionaryManager dictionaryManager;

    private final SubscriptionModel subscriptionModel;

    public TestNamespace(OpcUaServer server) {
        super(server, NAMESPACE_URI);

        subscriptionModel = new SubscriptionModel(server, this);
        dictionaryManager = new DataTypeDictionaryManager(getNodeContext(), NAMESPACE_URI);

        getLifecycleManager().addLifecycle(dictionaryManager);
        getLifecycleManager().addLifecycle(subscriptionModel);

        getLifecycleManager().addLifecycle(new Lifecycle() {
            @Override
            public void startup() {
                startBogusEventNotifier();
            }

            @Override
            public void shutdown() {
                try {
                    keepPostingEvents = false;
                    eventThread.interrupt();
                    eventThread.join();
                } catch (InterruptedException ignored) {
                    // ignored
                }
            }
        });
    }

    /**
     * 方法描述: 创建节点方法
     *
     * @param keys
     * @return
     * @throws
     */
    public void addNodes(Set<String> keys) {
        // Create a "HelloWorld" folder and add it to the node manager
        NodeId folderNodeId = newNodeId("opc");
        UaFolderNode folderNode = new UaFolderNode(
                getNodeContext(),
                folderNodeId,
                newQualifiedName("opc"),
                LocalizedText.english("opc")
        );
        getNodeManager().addNode(folderNode);
        // Make sure our new folder shows up under the server's Objects folder.
        folderNode.addReference(new Reference(
                folderNode.getNodeId(),
                Identifiers.Organizes,
                Identifiers.ObjectsFolder.expanded(),
                false
        ));
        for (String key : keys) {
            NodeId typeId = Identifiers.Double;
            Variant variant = new Variant(0d);
            UaVariableNode node = new UaVariableNode.UaVariableNodeBuilder(getNodeContext())
                    .setNodeId(newNodeId(key))
                    .setAccessLevel(AccessLevel.READ_WRITE)
                    .setUserAccessLevel(AccessLevel.READ_WRITE)
                    .setBrowseName(newQualifiedName(key))
                    .setDisplayName(LocalizedText.english(key))
                    .setDataType(typeId)
                    .setTypeDefinition(Identifiers.BaseDataVariableType)
                    .build();
            node.setValue(new DataValue(variant));
            getNodeManager().addNode(node);
            folderNode.addOrganizes(node);
        }
    }

    private void startBogusEventNotifier() {
        // Set the EventNotifier bit on Server Node for Events.
        UaNode serverNode = getServer()
                .getAddressSpaceManager()
                .getManagedNode(Identifiers.Server)
                .orElse(null);

        if (serverNode instanceof ServerTypeNode) {
            ((ServerTypeNode) serverNode).setEventNotifier(ubyte(1));

            // Post a bogus Event every couple seconds
            eventThread = new Thread(() -> {
                while (keepPostingEvents) {
                    try {
                        BaseEventTypeNode eventNode = getServer().getEventFactory().createEvent(
                                newNodeId(UUID.randomUUID()),
                                Identifiers.BaseEventType
                        );
                        eventNode.setBrowseName(new QualifiedName(1, "foo"));
                        eventNode.setDisplayName(LocalizedText.english("foo"));
                        eventNode.setEventId(ByteString.of(new byte[]{0, 1, 2, 3}));
                        eventNode.setEventType(Identifiers.BaseEventType);
                        eventNode.setSourceNode(serverNode.getNodeId());
                        eventNode.setSourceName(serverNode.getDisplayName().getText());
                        eventNode.setTime(DateTime.now());
                        eventNode.setReceiveTime(DateTime.NULL_VALUE);
                        eventNode.setMessage(LocalizedText.english("event message!"));
                        eventNode.setSeverity(ushort(2));
                        //noinspection UnstableApiUsage
                        getServer().getEventBus().post(eventNode);
                        eventNode.delete();
                    } catch (Throwable e) {
                        logger.error("Error creating EventNode: {}", e.getMessage(), e);
                    }

                    try {
                        //noinspection BusyWait
                        Thread.sleep(2_000);
                    } catch (InterruptedException ignored) {
                        // ignored
                    }
                }
            }, "bogus-event-poster");
            eventThread.start();
        }
    }


    @Override
    public void onDataItemsCreated(List<DataItem> dataItems) {
        subscriptionModel.onDataItemsCreated(dataItems);
    }

    @Override
    public void onDataItemsModified(List<DataItem> dataItems) {
        subscriptionModel.onDataItemsModified(dataItems);
    }

    @Override
    public void onDataItemsDeleted(List<DataItem> dataItems) {
        subscriptionModel.onDataItemsDeleted(dataItems);
    }

    @Override
    public void onMonitoringModeChanged(List<MonitoredItem> monitoredItems) {
        subscriptionModel.onMonitoringModeChanged(monitoredItems);
    }

}

创建OpcServerTest类，进行使用测试：


import org.eclipse.milo.opcua.sdk.server.OpcUaServer;
import org.eclipse.milo.opcua.sdk.server.api.config.OpcUaServerConfig;
import org.eclipse.milo.opcua.stack.core.types.builtin.LocalizedText;
import org.eclipse.milo.opcua.stack.server.EndpointConfiguration;

import java.io.*;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

/**
 * @author tarzaqn
 */
public class OpcServerTest {

    public static void main(String[] args) {
        OpcUaServer server=startServer(12688);
        TestNamespace namespace=new TestNamespace(server);
        Set<String> keys=getAllKeys("ehc.txt");
        namespace.addNodes(keys);
        namespace.startup();
    }


    /**
     * 方法描述: 创建opcUaServer
     *
     * @param port 端口
     * @return {@link OpcUaServer}
     * @throws
     */
    private static OpcUaServer startServer(int port){
        Set<EndpointConfiguration> endpointConfigurations=new HashSet<>();
        EndpointConfiguration endpointConfiguration=EndpointConfiguration.newBuilder().setBindPort(port).build();
        endpointConfigurations.add(endpointConfiguration);
        System.out.println(endpointConfiguration.getEndpointUrl());
        OpcUaServerConfig serverConfig = OpcUaServerConfig.builder()
                .setApplicationName(LocalizedText.english("Server Application"))
                .setApplicationUri("urn:eclipse:milo:examples:server")
                .setProductUri("urn:eclipse:milo:examples:server")
                .setEndpoints(endpointConfigurations)
                .build();
        OpcUaServer server = new OpcUaServer(serverConfig);
        server.startup();
        return server;
    }

    private static Set<String> getAllKeys(String fileName){
        Set<String> keys=new HashSet<>(50);
        try {
            InputStream is=  OpcServerTest.class.getResourceAsStream("/points/"+fileName);
            InputStreamReader reader = new InputStreamReader(is, StandardCharsets.UTF_8);
            BufferedReader in = new BufferedReader(reader);
            String line;
            while ((line = in.readLine()) != null) {
                keys.add(line);
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return  keys;
    }
}

我把需要创建的点位都放在java maven项目的resources文件下的ehc.txt文件中，通过getAllKeys方法拿到所有的需要创建的点位集合。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
启动main方法，控制台输出如下：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

我们可以看到控制台输出的 opc.tcp://localhost:12688 就是我们使用java启动opc ua server的连接地址，上面的启动server的代码中，没有设置用户，密码登录，我们在使用opc ua 客户端的时候，可以使用匿名登录访问。

OPC UA 客户端连接测试

使用java 代码连接我们刚才创建的 Opc Ua server,尝试读取我们创建的节点名称，代码如下：


import org.eclipse.milo.opcua.sdk.client.OpcUaClient;

/**
 * @author tarzan
 */
public class OpcUaClientTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String endPointUrl="opc.tcp://localhost:12688";
        OpcUaClient client=OpcUaUtil.createClient(endPointUrl,null,null);
        OpcUaUtil.browse(null,client);
        Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE);
    }
}

经测试，连接读取节点名称成功，控制台输出如下：
在这里插入图片描述

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