用于测试用途的 OPC UA 客户端 以下说明使用了几种不同的OPC UA 客户端来说明 OPC UA 客户端的使用情况： • Unified Automation的“UaExpert”。可免费使用的功能丰富的客户端： 下载 UaExpert 的链接 • OPC Foundation的“UA Sample Client”。在 OPC Foundation 注册的用户可免费使用该客户 端： 下载 OPCFoundation 示例客户端的链接工业在线支持中的应用示例 西门子工业在线支持提供了免费的应用示例，其中包含用于各种应用的客户端API。用户可使 用此接口的函数创建与其应用相匹配的自有 OPC UA 客户端。为了简化对 API 的处理，我们提 供了gaoji.NET helper 类。 客户端 API 基于 OPC 基金会的 .NET OPC UA 协议栈。该应用程序示例说明了如何建立服务器与客户端之间的连接等。其中还介绍了对 PLC 变量的读 取和写入。 下载链接：SIMATICS7-1500 OPC UA 服务器的 OPC UA .NET 客户端访问 OPC UA 应用程序 下文介绍了通过同一站中的 CP对包含 OPC UA 应用程序的 S7-1500 CPU（客户端或服务器） 进行访问的可能情况。此外，还介绍了将这些访问方式与“IP转发”功能相结合，以通过 S7-1500 站访问另一个 IP 子网的设备。 可以在巡视窗口的 CPU属性“gaoji组态”(Advanced configuration) 区域中找到所有相关设置。 需满足以下要求才能通过 CP接口访问 CPU 中的 OPC UA 应用程序： • S7-1500 CPU（S7-1500 R/H 除外）固件版本 V2.8及以上版本 • CP 1543-1 固件版本 V2.2 或更高版本 建议：使用固件版本为 V3.0 或更高版本的 CP1543-1。自该版本起，还为虚拟接口提供安全 功能（防火墙），且不需要在站与非安全网络之间安装额外的防火墙。 原理：通信模块访问接口对于 CPU 应用程序（如 OPC UA），必须组态虚拟接口 (W1) 才能通过 CP 接口对其进行访 问。之后可以通过此虚拟接口的IP 地址参数访问基于 IP 的应用程序。示例：CPU 中 OPC UA 客户端对 OPC UA 服务器的访问 CPU 中 OPCUA 客户端对 OPC UA 服务器访问时，以下 S7-1500 站接口可用： • S7-1500 CPU 的本地 PROFINET接口 • CP 1543-1 的以太网接口（固件版本 V2.2 及更高版本）
示例：激活 IP 转发功能的S7-1500 CPU 中 OPC UA 客户端对 OPC UA 服务器的访问 OPC UA 客户端和 OPC UA 服务器也可以通过S7-1500 CPU 互连，在这种情况下，S7-1500 CPU 用作 IP 转发器。此组态方式可以对现有系统进行灵活扩展。命名空间(Namespace) 除了上述 OPC 基金会命名空间之外，还要关注用于访问 CPU 数据的命名空间：S7‑1500 OPC UA服务器的所有变量或方法都包括在标准服务器接口的命名空间 (Namespace)中。 系统默认，该命名空间的索引为3。如果在服务器中插入其它命名空间或删除现有的某个命名 空间，则索引将随之更改。因此 OPC UA客户端需要在读取或写入其数值之前向服务器请求命的当前索引。 下图举例说明了此类请求的结果。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 (页 187)”）。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 (页 144)”部分。 有关访问结构的规则，请单击此处 (页 290)。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”中的前 三个值。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Zui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Zui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 (页 199)”。 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 (monitoredItems)。通过对这些变量进行监视，OPC UA 客户端无需再进行固定采样 (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 客户端中指定“发布间隔”(PublishingInterval)，并单击“创建”(Create) 按钮。发布时间间隔是服务器在通知 (data changenotification) 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“Zui小发布时间间隔”(Minimumpublishing interval) 设置 S7-1500 CPU 的 OPC UA 服务器，确保不会提供客户端请求的极短发送时间间隔。请参见“服务器的订阅设置 (页 200)”。 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“Zui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 按优先级 15 进行处理。优先级较高的 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。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Zui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 0.1V；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。数据类型映射 SIMATIC 和 OPC UA 数据类型 SIMATIC数据类型通常与 OPC UA 数据类型不对应。 S7-1500 CPU 将 SIMATIC 变量（SIMATIC数据类型）提供给其自己的 OPC UA 服务器作为 OPC UA 数据类型。随后，OPC UA 客户端可以通过服务器接口访问这些OPC UA 数据类型的变量。 客户端可以从这样的变量中读取属性“DataType”，并在 SIMATIC 中重建原始数据类型。 示例一个变量的 SIMATIC 数据类型为“COUNTER”。在表中可读取 COUNTER → UInt16。现在了解到不需要进行转换；COUNTER 值以 UInt16 数据类型通过该线路发送。客户端将通过属性“DataType”检测该变量实际上是否为 SIMATIC 数据类型“COUNTER”，并基于此信息，重新构建该据类型。