电力系统通信软件：OPC-UA二次开发_（3）.OPC-UA通信模型.docx

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OPC-UA通信模型

1.OPC-UA概述

OPC-UA(OPCUnifiedArchitecture)是一种用于工业自动化系统的通信协议，由OPC基金会开发。它旨在解决不同设备和系统之间的互操作性问题，提供了一种标准化的通信方式。OPC-UA不仅继承了OPCClassic的优点，还引入了更先进的安全机制、灵活的地址空间模型和强大的数据建模能力。

1.1OPC-UA的特点

安全性：OPC-UA支持多种安全机制，包括证书管理、加密通信和用户身份验证。

可靠性：提供了可靠的数据传输机制，支持故障恢复和数据一致性检查。

灵活性：地址空间模型灵活，可以适应各种复杂的工业场景。

可扩展性：支持用户自定义数据类型和对象模型，便于扩展和定制。

跨平台：可以运行在多种操作系统和硬件平台上，支持多种编程语言。

1.2OPC-UA的应用场景

OPC-UA广泛应用于电力系统、制造业、过程控制等领域，用于实现不同设备和系统之间的数据交换和远程监控。在电力系统中，OPC-UA可以用于：

数据采集：从各种传感器和设备中采集实时数据。

远程监控：通过网络远程监控设备状态和运行参数。

故障诊断：提供故障信息和诊断数据，帮助快速定位问题。

控制系统：实现不同控制系统之间的数据交换和协同工作。

2.OPC-UA通信基础

2.1通信架构

OPC-UA通信架构基于客户端-服务器模型，主要包括以下几个组件：

服务器：负责提供数据和方法，是数据的源头。

客户端：负责请求和处理数据，是数据的消费者。

地址空间：服务器提供给客户端的一组逻辑节点，用于描述数据和方法。

信息模型：定义了数据的结构和类型，确保数据的一致性和可理解性。

2.2通信协议

OPC-UA通信协议基于TCP/IP，支持多种传输层协议，如：

TCP：用于建立可靠的连接，传输数据。

HTTPS：用于安全的Web服务通信。

AMQP：用于消息队列通信。

2.3通信过程

OPC-UA通信过程可以分为以下几个步骤：

建立连接：客户端通过TCP/IP连接到服务器。

发现服务：客户端发现服务器提供的服务，获取地址空间信息。

订阅数据：客户端订阅感兴趣的节点，接收实时数据更新。

调用方法：客户端调用服务器提供的方法，执行特定操作。

断开连接：客户端断开与服务器的连接。

2.4通信示例

以下是一个简单的OPC-UA通信示例，展示了如何通过Python客户端连接到OPC-UA服务器并订阅数据。

#导入必要的库

fromopcuaimportClient,ua

#定义服务器地址

server_url=opc.tcp://localhost:4840/freeopcua/server/

#创建客户端对象

client=Client(server_url)

#连接到服务器

client.connect()

#获取根节点

root=client.get_root_node()

#获取设备节点

device_node=root.get_child([0:Objects,2:MyDevice])

#订阅设备节点的数据

subscription=client.create_subscription(500,ua.DataChangeHandler())

#定义处理数据变化的回调函数

classDataChangeHandler:

defdatachange_notification(self,node,val,data):

print(fNode{node}changedto{val})

#订阅特定节点的数据变化

handle=subscription.subscribe_data_change(device_node.get_child(2:Temperature))

#保持连接，接收数据更新

try:

whileTrue:

pass

exceptKeyboardInterrupt:

#断开连接

subscription.unsubscribe(handle)

client.disconnect()

3.地址空间模型

3.1地址空间的概念

地址空间是OPC-UA服务器提供给客户端的一组逻辑节点，用于描述数据和方法。每个节点都有唯一的标识符（NodeID），可以是数值、字符串或GUID。

3.2节点类型

OPC-UA地址空间中的节点类型包括：

对象节点：表示物理或逻辑设备。

变量节点：表示数据值。

方法节点：表示可调用的方法或函