需了解的 OPC UA 客户端知识

OPC UA 客户端的基本知识

OPC UA 客户端程序可用于执行以下操作：

从 OPC UA 服务器进行信息访问（如 S7-1500 CPU）：读/浏览访问、写访问、订阅

通过 OPC UA 服务器执行方法

但是，OPC US 客户端仅可访问为此目的启用的数据（请参见“管理读写权限”）。

要建立与 OPC UA 服务器的连接，需通过服务器的端点（请参见“OPC UA 服务器的端点”）。

从 OPC UA 服务器读取信息

如果存在与服务器端点的连接，则可使用客户端的导航功能：从既定的起始点（“根”节点）开始，浏览服务器的地址空间。

该过程提供了以下信息：

启用的 PLC 变量、数据块和数据块元素

这些 PLC 变量、数据块和 DB 元素的命名空间索引及标识符

PLC 变量和 DB 元素的数据类型

数组中的元素数量（读取和写入数组时需要）

此外，还可读取有关 OPC UA 服务器自身的信息，以及基于 OPC Foundation 中“OPC UA for Devices”标准的 S7-1500 信息（如，序列号和固件版本）

从服务器中读取数据和写入服务器中的数据

现在，您已明确 PLC 变量的命名空间、标识符和数据类型。这表示，用户现在可专门读取各个 PLC 变量和 DB 元素，以及整个数组和结构。

有关读取布尔变量和数组数据块的示例，请参见“寻址节点”部分。

有关访问结构的规则，请单击此处。

基于浏览服务器地址空间时所读取的信息（索引、标识符和数据类型），还可通过 OPC UA 客户端将这些值传输到 S7-1500 中。在以下示例中，介绍了如何覆盖数组数据块“MyDB”中的**个值。

对于“Array Range”，可*待覆盖的数组元素。状态代码“Good”用于指示数据传输已成功。不过，您只能向 S7-1500 写入值，而不能写入这些值的时间戳。时间戳为只读。

通过注册提高访问速度

Registered Read/Write 有助于对数据进行重复的优化访问 – 具有较高性能。注册变量节点时，OPC UA 服务器会创建一个直接引用所注册节点的数字 Identifier（数字 NodeId）。对于客户端对此数字 Identifier 的读取或写入作业，服务器不必将任何字符串解析为 Identifier，并且可以通过优化的方式访问所请求的变量。

该 Identifier 仅适用于当前会话。会话连接中断/丢失时，需重新查询。

在以下示例中，首先在服务器上注册一个“StartTimer”变量。之后，将使用快速功能“RegisteredWrite”对该值进行设置。

在相同模式中，也可使用函数“RegisteredRead”。在重复读出数据时，该函数优势彰显。但在具体应用中，则建议使用 Subscription 进行代替。

建议：由于注册需要等待一段时间，因此建议在将注册信息保存在 OPC UA 客户端的启动程序中。

请注意 S7-1500 CPU 属性中可设置的注册节点较大数目，同时客户端需也需符合该数目的要求。具体信息，请参见“OPC UA 服务器的常规设置”。

订阅

术语“Subscription”时一个函数，该函数仅传输 OPC UA 服务器上已注册 OPC UA 客户端中的变量。数值发生变更后，OPC UA 服务器仅向 OPC UA 客户端发送一条有关已注册变量的消息 (monitored Items)。通过对这些变量进行监视，OPC UA 客户端*再进行固定采样 (Polling)，这有助于降低网络负荷。

要使用该功能，需创建一个 Subscription。为此，需在 UA 客户端中*“发布间隔”(Publishing Interval)，并单击“创建”(Create) 按钮。发布时间间隔是服务器在通知 (data change notification) 中向客户端发送新值的时间间隔。

在下面的示例中，已创建了一个订阅：客户端将每隔 50 ms 接收一条包含新值的消息（发布间隔为 50 ms）。

防止服务器过载

可通过“较小发布时间间隔”(Minimum publishing interval) 设置 S7-1500 CPU 的 OPC UA 服务器，确保不会提供客户端请求的较短发送时间间隔。请参见“服务器的订阅设置”。

示例：如上所述，客户端想要以 50 ms 的发布时间间隔进行操作。但是，这样短的发布时间间隔会导致网络负荷和服务器负荷较高。因此，应将服务器的“较短发布时间间隔”(Minimum publishing interval) 设置为 1000 ms。并将那些订阅需要较短发布时间间隔的客户端“减速”为 1000 ms，从而防止服务器过载。

订阅范围内的采样和传输 (Sampling & Publishing) 属于通信过程，与其它通信过程（TCP/UDP/Web 服务器通信...）一样，均由 CPU 按**级 15 进行处理。**级较高的 OB 会中断通信。如果设置的采样和传输时间间隔过短，该设置会导致通信负荷过高。因此，在满足应用需求的前提下，应尽可能选择较大的时间间隔。

有关变量一致性的信息，请参见“CPU 变量的一致性”。

监视 PLC 变量

Subscription 创建后，系统将通知服务器该功能待监视的变量。在以下示例中，将“Voltage”变量添加到订阅中。

在“Voltage”变量中，包含 S7-1500 CPU 检测的电压值。

采样间隔（“Sampling Interval”）包含一个负值 (-1)。该值决定了将为采样间隔使用 OPC UA 服务器的默认设置。默认设置由订阅的传输间隔（“Publishing Interval”）定义。如果要设置较小的可行采样间隔，请选择数值“0”。

在本示例中，该队列的长度设置为“1”：每隔 50 ms，从 CPU 中仅读取一个值，并在该值发生变更后发送到 OPC UA 客户端。

在本示例中，“死区”(Deadband) 参数设置为“0.1”：值的更改值需要达到 0.1 V；只有这样，发送方才会向客户端发送新值。若值的更改幅度小于该值，则服务器不会发送。例如，可使用该参数禁用信号噪声：没有实际意义的过程变量的轻微变化。