Skip to main content

使用 Node-RED 将 reComputer R1000 作为 OPC UA 服务器

note

本文档由 AI 翻译。如您发现内容有误或有改进建议，欢迎通过页面下方的评论区，或在以下 Issue 页面中告诉我们：https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

简介​

OPC 统一架构（Unified Architecture，简称 OPC UA）于 2008 年推出，是工业通信标准的一次重大演进。与其前身 OPC Classic 系列相比，OPC UA 是一个平台无关的面向服务的架构，将之前所有 OPC 规范的功能统一到一个可扩展的框架中。这种现代化方法不仅保留了 OPC Classic 的核心功能，还通过多层设计增强了其能力，以满足当今工业环境的复杂需求。

OPC UA 的架构设计基于以下关键原则：通过将所有基于 COM 的 OPC Classic 规范映射到 UA 框架，确保了功能等效性，从而实现了对旧系统的无缝过渡。OPC UA 的平台独立性使其能够在从嵌入式微控制器到云基础设施的广泛设备上运行，具有高度的灵活性和前瞻性。安全性是 OPC UA 的核心，提供了强大的加密、身份验证和审计功能，以保护数据的完整性和机密性。此外，其可扩展性允许在不干扰现有应用的情况下持续集成新功能，确保其能够适应不断变化的工业需求。OPC UA 的全面信息建模能力还提供了定义复杂信息结构的强大工具，非常适合需要详细和可扩展数据管理解决方案的行业。

开始准备​

在开始本项目之前，您需要提前准备好硬件和软件，具体如下所述。

硬件准备​

reComputer R1000
立即购买 🖱️

软件准备​

在本教程中，我们将创建一个实际示例，展示如何使用 Node-RED 将 reComputer R1000 设置为 OPC UA 服务器。我们将重点收集来自 Modbus TCP 和 RTU 设备的数据，但需要注意的是，您也可以从 MQTT、BACnet 和其他设备中收集数据。为了演示，我们将特别使用 Modbus TCP 和 RTU。如果您不熟悉如何从这些协议中收集数据，请参考我们之前的教程：

安装 OPC-UA 服务器节点​

访问 reComputer R1000 上的 Node-RED

打开您的网页浏览器，导航到 http://{reComputer_IP_ADDRESS}:1880，以访问 reComputer R1000 上的 Node-RED 界面。

安装 OPC-UA 服务器节点

在 Node-RED 中，点击右上角菜单并选择“管理调色板”。

在“安装”选项卡中，搜索 node-red-contrib-opcua-server。

点击节点包旁边的“安装”按钮，将其添加到您的 Node-RED 环境中。

添加紧凑型 OPC-UA 服务器节点

安装完成后，在 Node-RED 调色板中找到 OPC-UA 节点。将紧凑型服务器节点拖放到您的工作区中，以开始配置您的 OPC-UA 服务器。

端口配置：​

将紧凑型服务器节点拖放到工作区后，双击它以打开配置设置。

在配置面板中，您将看到分配给服务器的端口号。请记下此端口号，因为您将在后续步骤中需要它。

创建 Endpoint URL

切换到配置设置中的 Discovery 选项卡。

在这里，您需要为 OPC-UA 服务器创建一个 Endpoint URL。

使用以下格式创建 URL： opc.tcp://<IP_reComputer>:<Port>

例如，如果您的 reComputer 的 IP 地址是 192.168.0.157，分配的端口是 54840，那么您的 Endpoint URL 将是： opc.tcp://192.168.0.157:54840

在 Flow Context 中存储变量​

在 Node-RED 中，使用 flow.set() 函数可以将数据存储在 flow context 中，从而使您能够保存信息，并在同一流程中的任何节点中访问这些信息。这在需要在流程的不同部分之间共享数据时特别有用。

添加 Function 节点

将一个 Function 节点拖放到您的 Node-RED 工作区中。双击 Function 节点以打开其编辑器。

存储温度数据

假设您希望将来自 Modbus RTU 传感器的温度值存储为 flow context 变量。在 Function 节点编辑器中，输入以下代码：

flow.set("Temperature", msg.payload);

此代码将温度数据（包含在 msg.payload 中）保存到名为 "Temperature" 的 flow context 变量中。

连接 Function 节点

将此 Function 节点连接到原始温度数据输入的节点。这确保了温度值在从传感器接收到后立即被存储。

存储 PLC DI/DO 值

如果您需要存储来自 PLC 数字输入/输出（DI/DO）数组的特定值，可以使用类似的方法。例如，要存储数组中第三个线圈的值，请使用以下代码：

flow.set("Coil3", msg.payload[2]);

此代码从 msg.payload 数组中提取第三个值，并将其存储到名为 "Coil3" 的 flow context 变量中。

连接 Function 节点以处理 DI/DO

将此 Function 节点连接到输出 DI/DO 数组的节点。这样，每次数组更新时，特定的线圈值都会被存储。

OPC UA 服务器地址空间设置​

地址空间选项卡是构建 OPC UA 服务器信息模型的地方。该模型使用来自 node-opcua SDK 的类和方法定义了 OPC UA 客户端可用的结构和数据。

// 从 coreServer 导入 OPC UA SDK 和实用工具
const opcua = coreServer.choreCompact.opcua;

命名空间创建​

命名空间是在服务器的地址空间内创建的。此命名空间将包含所有特定于您的应用程序的节点和变量。

// 在地址空间内为服务器创建一个新的命名空间
const namespace = addressSpace.getOwnNamespace();
// 内部引用服务器实例以供函数中使用
var flexServerInternals = this;

OPC UA 数据类型和状态码​

使用 OPC UA SDK 的 Variant、DataType 和 StatusCodes 类来定义服务器将发布的变量的类型和状态。

// 定义 OPC UA 数据结构和类型以供后续使用
const Variant = opcua.Variant;
const DataType = opcua.DataType;
const StatusCodes = opcua.StatusCodes;

初始化变量​

服务器将发布的变量在流程上下文中初始化。这些变量表示客户端将读取或写入的数据。

// 在流程上下文中初始化将由 OPC UA 服务器公开的变量
this.sandboxFlowContext.set("Coil2", 0);
this.sandboxFlowContext.set("Coil3", 0);
this.sandboxFlowContext.set("Humidity", 0);
this.sandboxFlowContext.set("Temperature", 0);

在地址空间中定义文件夹结构​

在服务器的命名空间中定义文件夹结构以组织节点。此结构使客户端更容易导航可用数据。

// 在地址空间中找到根文件夹节点
const rootFolder = addressSpace.findNode("RootFolder");

// 在根文件夹下为 RaspberryPI-reComputer 添加一个新的设备文件夹
const myDevice = namespace.addFolder(rootFolder.objects, {
    "browseName": "RaspberryPI-reComputer"
});

// 在设备文件夹下添加数字输出 (DIO) 和模拟值的子文件夹
const isoOutputs = namespace.addFolder(myDevice, { "browseName": "DIO" });
const Analogvalues = namespace.addFolder(myDevice, { "browseName": "Analog" });

定义 OPC UA 视图​

OPC UA 视图是自定义层次结构，提供了客户端浏览服务器数据的替代方式，而不是默认的文件夹结构。

// 为数字输出 (DO) 创建一个视图
const viewDO = namespace.addView({
    "organizedBy": rootFolder.views,
    "browseName": "PLC-Digital-Outs"
});

// 为模拟值创建一个视图
const Analogvals = namespace.addView({
    "organizedBy": rootFolder.views,
    "browseName": "Analog_Values"
});

// 在各自的视图中添加对节点的引用
Analogvals.addReference({
    "referenceType": "Organizes",
    "nodeId": Humid.nodeId  // 引用湿度节点
});

viewDO.addReference({
    "referenceType": "Organizes",
    "nodeId": gpioDI1.nodeId  // 引用 Coil2 节点
});

使用 UaExpert 连接到 OPC UA 服务器​

要连接到我们的 OPC UA 服务器端点，您需要一个 OPC UA 客户端。请按照以下步骤开始操作：

下载 UaExpert

访问并注册以下载 UaExpert，这是一款免费的 OPC UA 客户端。

安装 UaExpert

下载完成后，根据屏幕上的安装说明在您的计算机上安装 UaExpert。

设置连接

启动 UaExpert 并进入 Endpoints 部分。通过输入您的 OPC UA 服务器的端点 URL 创建一个新的连接。 例如：opc.tcp://<IP_reComputer>:<Port>

示例：opc.tcp://192.168.0.157:54840

根据您的服务器配置，设置必要的安全设置或连接规则。

连接到服务器

连接建立后，导航到 UaExpert 的 Address Space。您将看到一个名为 RaspberryPI-reComputer 的主文件夹，这是您在 Node-RED 中创建的。在这个主文件夹中，您会找到两个子文件夹：Analog 和 DIO。

监控值

将 Analog 和 DIO 文件夹中的变量拖放到 UaExpert 的数据视图区域。现在，您可以实时监控系统运行时值的变化。

技术支持与产品讨论​

感谢您选择我们的产品！我们致力于为您提供各种支持，以确保您使用我们的产品时体验顺畅。我们提供多种沟通渠道，以满足不同的偏好和需求。

Loading Comments...