OPCUA探讨（五）——客户端代码解读：监控变量值与报警

本系列文章：
OPCUA 探讨（一）——测试与开发环境搭建
OPCUA 探讨（二）——服务器节点初探
OPCUA 探讨（三）——客户端代码解读：基本配置与会话连接
OPCUA 探讨（四）——客户端代码解读：浏览服务器节点树
OPCUA 探讨（五）——客户端代码解读：监控变量值与报警

前文中我们探讨了如何浏览OPCUA服务器上的节点以及如何获取节点详细信息。
OPCUA 探讨（四）——客户端代码解读2
该项目源码地址：https://gitee.com/zuoquangong/opcuaapi

本文我们将讨论如何实现服务器节点监控（monitor）功能。
这个功能可以实现变量值的定时自动刷新，不需要写循环和定时器。但是相比于读取功能，这个功能使用频率不高，因为其机制相对复杂，第三方开发的数据采集平台通常不会调用这个功能。

其刷新时间的最小值受OPCUA服务器端制约，对于Sinumerik828D而言，最小时间间隔为100ms（0.1秒），而且在该间隔下，最多能监控的变量数也有限制，通常为一百余个（和服务器版本有关），具体情况可以自行测试。

除了监控变量值，该功能还能用于监控数控系统的报警信息：

一、关于“监控”功能的三层结构

在实现该功能之前，我们要意识到OPCUA内部存在如下的三层关系结构：

客户端内可以建立多个会话（Session），每个会话可以创建多个订阅（Subscription），每个订阅里可以添加多个监控项目（MonitoredItem）。
以下是一个示例：

二、订阅（Subscription）

2.1 创建订阅

实现监控的前提是在已有会话（Session）中创建订阅（Subscription）。主要是创建一个订阅类实例，然后调用会话类的成员方法AddSubscription进行添加。

/// <summary>
/// 创建一个订阅
/// </summary>
/// <param name="name">订阅名称</param>
/// <returns></returns>
public Opc.Ua.Client.Subscription CreateNewSubscription(string name="")
{if (current_session == null || Connected==false)return null;//new一个新的订阅subscriptionOpc.Ua.Client.Subscription new_subscription = new Opc.Ua.Client.Subscription();try{//current_subscription = new Opc.Ua.Client.Subscription(current_session.DefaultSubscription);//给订阅的基本参数赋值if(name==""){new_subscription.DisplayName = "Subscription" + DateTime.Now;}else{new_subscription.DisplayName = name;}new_subscription.PublishingEnabled = true;new_subscription.PublishingInterval = PublishingInterval;//把订阅加入当前会话sessioncurrent_session.AddSubscription(new_subscription);//在服务器端创建订阅new_subscription.Create();}catch( Exception ex ){return null;}return new_subscription;
}

2.2 删除订阅

获取到要删除的会话实例，调用会话类的成员方法RemoveSubscription进行删除。

/// <summary>
/// 删除某一订阅
/// </summary>
/// <param name="subscription">要删除的订阅实例</param>
public void DeleteSubscription(Opc.Ua.Client.Subscription subscription)
{current_session.RemoveSubscription(subscription);return;
}

三、监控与监控项（MonitoredItem）

3.1 创建变量值监控

创建好订阅之后，可以在其中建立监控项目（MonitoredItem），关键是确定监控目标节点的ID（NodeId），这个信息可以通过浏览功能获取。基本流程就是创建MonitoredItem实例，设置好其属性，然后调用已有订阅的成员方法AddItem把该监控项加入订阅，然后执行订阅的另一个成员方法ApplyChanges，完成变更。

/// <summary>向一个已有订阅中添加监控项</summary>
/// <param name="subscription">指定的订阅，将包含该监控项</param>
/// <param name="nodeIdString">监控目标节点的ID</param>
/// <param name="itemName">添加的项的名称</param>
/// <param name="samplingInterval">采样间隔</param>
/// <returns>被添加的项</returns>
/// <exception cref="Exception">Throws and forwards any exception with short error description.</exception>
public MonitoredItem AddMonitoredItem(Subscription subscription,string nodeIdString, string itemName, int samplingInterval, MonitoredItemNotificationEventHandler Notification_MonitoredItem)
{//创建一个监控项MonitoredItem monitoredItem = new MonitoredItem();//设置项目的名称，以便稍后分配项目和值；确保名称的不同monitoredItem.DisplayName = itemName;//设置监控项所监控节点的节点IDmonitoredItem.StartNodeId = nodeIdString;//设置所监控的节点属性（此处监控的是节点的值）monitoredItem.AttributeId = Attributes.Value;//设置报告模式（reporting mode）monitoredItem.MonitoringMode = MonitoringMode.Reporting;//设置采样间隔 (1 = 尽可能快)monitoredItem.SamplingInterval = samplingInterval;//设置队列长度monitoredItem.QueueSize = 1;//是否在接收到新项时抛弃最老的项monitoredItem.DiscardOldest = true;//设置通知时间处理函数monitoredItem.Notification += new MonitoredItemNotificationEventHandler(Notification_MonitoredItem);//以上，监控项内容设置完毕//将监控项加入指定订阅subscription.AddItem(monitoredItem);//应用变动subscription.ApplyChanges();return monitoredItem;
}

上述代码第 20 行有monitoredItem.AttributeId = Attributes.Value;，意味着这里监控的属性是变量值，其他诸如节点ID（NodeId）、节点类（NodeClass）、浏览名称（BrowseName）、展示名称（DisplayName）、描述（Description）等属性也可监控，但是很明显变量值才会实时变动，其他属性通常不会发生变化。

3.2 创建事件监控

除了变量值监控之外，另一个很重要的监控就是事件监控，它与我们数控系统的报警信息监控息息相关。在西门子Sinumerik数控系统里，报警信息可以通过事件监控的方式获取。

/// <summary>向一个已有订阅中添加事件监控项</summary>
/// <param name="subscription">指定的订阅，将包含该监控项</param>
/// <param name="nodeIdString">监控目标节点的ID</param>
/// <param name="itemName">添加的项的名称</param>
/// <param name="samplingInterval">采样间隔</param>
/// <returns>被添加的项</returns>
/// <exception cref="Exception">Throws and forwards any exception with short error description.</exception>
public MonitoredItem AddEventMonitoredItem(Subscription subscription, string nodeIdString, string itemName, int samplingInterval, MonitoredItemNotificationEventHandler Notification_MonitoredItem)
{//创建一个监控项MonitoredItem monitoredItem = new MonitoredItem();//设置项目的名称，以便稍后分配项目和值；确保名称的不同monitoredItem.DisplayName = itemName;//设置监控项所监控节点的节点IDmonitoredItem.StartNodeId = nodeIdString;//设置所监控的节点属性//注意，这里的属性是“事件通知器”monitoredItem.AttributeId = Attributes.EventNotifier;//设置报告模式（reporting mode）monitoredItem.MonitoringMode = MonitoringMode.Reporting;//设置采样间隔 (1 = 尽可能快)//monitoredItem.SamplingInterval = samplingInterval;//设置队列长度monitoredItem.QueueSize = 1000;//是否在接收到新项时抛弃最老的项monitoredItem.DiscardOldest = true;//设置通知时间处理函数monitoredItem.Notification += new MonitoredItemNotificationEventHandler(Notification_MonitoredItem);EventFilter filter = new EventFilter();//添加过滤子语，以筛选需要的事件内部信息，包含：//"事件节点ID","事件类型","源节点", "事件源", "事件发生时间", "事件接收时间",//"信息", "严重程度", "保持状态", "激活状态"filter.AddSelectClause(ObjectTypeIds.ConditionType, string.Empty, Attributes.NodeId); //事件节点IDfilter.AddSelectClause(ObjectTypes.BaseEventType, BrowseNames.EventType); //事件类型filter.AddSelectClause(ObjectTypes.BaseEventType, BrowseNames.SourceNode); //源节点filter.AddSelectClause(ObjectTypes.BaseEventType, BrowseNames.SourceName); //事件源filter.AddSelectClause(ObjectTypes.BaseEventType, BrowseNames.Time); //事件发生时间filter.AddSelectClause(ObjectTypes.BaseEventType, BrowseNames.ReceiveTime); //事件接收时间filter.AddSelectClause(ObjectTypes.BaseEventType, BrowseNames.Message); //事件信息filter.AddSelectClause(ObjectTypes.BaseEventType, BrowseNames.Severity); //严重程度filter.AddSelectClause(ObjectTypeIds.ConditionType, BrowseNames.Retain); //保持状态filter.AddSelectClause(ObjectTypeIds.AlarmConditionType, "0:ActiveState/Id", Attributes.Value); //激活状态monitoredItem.Filter = filter; //为监控项添加事件内容过滤器//以上，监控项内容设置完毕//将监控项加入指定订阅subscription.AddItem(monitoredItem);//应用变动subscription.ApplyChanges();return monitoredItem;
}

上述代码中原本的Attributes.Value被Attributes.EventNotifier代替，即监控的属性不再是变量值，而是所谓“事件通知器”。
在Sinumerik系统中，如果想要监控到数控系统报警事件，需要对Object节点下的Sinumerik节点进行事件监控。

在我们的实例中可以实现简单的报警信息监控：

总结

本文介绍了如何实现服务器节点监控（monitor）功能，包括变量值监控、事件监控。
下一步将介绍OPCUA的文件操作功能，即利用OPCUA对西门子Sinumerik数控系统中的加工文件进行传输、读写等操作。

*附言

由于作者水平有限，可能在文章中出现错误或不当描述，如有发现此类情况希望您能及时提供反馈，非常感谢！
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作者联系方式，163邮箱：zuoquangong@163.com；微信：gongzq1414213