Python FreeOPCUA Server e Client

O OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) é um protocolo para comunicação industrial, padronizado na IEC 62541. Pablo Melo escreveu o artigo Introdução ao OPC UA, que é uma ótima introdução. Minha intenção não é ser repetitivo, então, recomendo primeiramente ler o artigo citado.

Nesse artigo quero focar no FreeOPCUA que é um projeto para implementar um Stack (pilha) OPC UA de código aberto (open source) e ferramentas associadas. Atualmente, FreeOpcUa é composto por uma biblioteca de Client e Server Python OPC-UA, escrita inteiramente em Python, que está disponível no Github.

Segue os principais links para familiarização:

• https://freeopcua.github.io/
• https://github.com/FreeOpcUa/python-opcua

O que temos que instalar e como, em ambas as máquinas (Desktop e Raspberry):

1. Python3
2. pip install freeopcua
3. pip install cryptography

Para exemplificar o uso do OPC UA Server e Client, utilizarei a configuração ilustrada na figura 1.

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Segue o programa em Python escrito para o OPC UA Server, que rodará no Raspberry PI 3, com o sistema operacional Raspbian. O arquivo foi nomeado como Server.py, conforme mostrado a seguir:

# This code from https://github.com/FreeOpcUa
from opcua import ua, Server
import sys
import time
import datetime
sys.path.insert(0, "..")

if __name__ == "__main__":
    # setup our server
    server = Server()
    server.set_endpoint("opc.tcp://192.168.0.44:4840")
    # setup our own namespace, not really necessary but should as spec
    uri = "Ismael Lopes da Silva"
    idx = server.register_namespace(uri)
    # get Objects node, this is where we should put our nodes
    objects = server.get_objects_node()
    # populating our address space
    myobj = objects.add_object(idx, "MyObject")
    myData1 = myobj.add_variable(idx, "MyData1", 0)
    myDataDatetime = myobj.add_variable(idx, "MyDataDatetime", 0)
    myData1.set_writable()    # Set MyVariable to be writable by clients
    myDataDatetime.set_writable()    # Set MyVariable to be writable by clients
    # starting!
    server.start()
    try:
        count = 0
        while True:
            time.sleep(2)
            count = myData1.get_value()
            count += 0.1
            myDataDatetime.set_value(datetime.datetime.now())
            myData1.set_value(count)
    finally:
        #close connection, remove subcsriptions, etc
        server.stop()

Segue o programa em Python escrito para o OPC UA Client, que rodará no Desktop, com o sistema operacional Windows 10. O arquivo foi nomeado como Client.py, conforme mostrado a seguir:

# This code from https://github.com/FreeOpcUa
from opcua import Client
import time
import sys
sys.path.insert(0, "..")

if __name__ == "__main__":
    client = Client("opc.tcp://192.168.0.44:4840")
    try:
        # connecting!
        client.connect()
        # Client has a few methods to get proxy to UA nodes that should always be in address space
        root = client.get_root_node()
        myData1 = root.get_child(["0:Objects", "2:MyObject", "2:MyData1"])
        myDataDatetime = root.get_child(["0:Objects", "2:MyObject", "2:MyDataDatetime"])
        obj = root.get_child(["0:Objects", "2:MyObject"])
        print("myobj is: ", obj)
        print("myData1 is: ", myData1)
        print("myDataDatetime is: ", myDataDatetime)
        while True:
            print("myData1 = %4.1f" %client.get_node("ns=2;i=2").get_value())
            print("myDataDatetime = ", client.get_node("ns=2;i=3").get_value().strftime("%Y-%m-%d 	%H:%M:%S"))
            time.sleep(2)            
    finally:
        client.disconnect()

Nesta simples aplicação duas variáveis serão disponibilizadas pelo Server, que são “myData1” e “myDataDatetime”. A variável “myData1” é inicializada com zero, e incrementada em 0.1 a cada dois segundos. A variável “myDataDatetime” é a data e hora de cada incremento. Primeiramente rode o Server, conforme ilustrado na figura 2, e depois rode o Client, figura 3.

Observe que é simples estabelecer uma conexão entre o Server e o Client. Com esses recursos podemos criar as mais variadas aplicações de forma simples e segura. O limite será sua criatividade.

Uma outra opção para validar o Server é baixar o software UAExpert Client, configurar e estabelecer uma conexão com o Server. Não vou detalhar os passos para configurar o UAExpert Client, porque não é escopo desse artigo, mas, tem alguns tutoriais disponíveis na internet, ver ilustração na figura 4.

O que podemos ver na figura 5, é a conexão estabelecida, entre o Client e Server, e as duas variáveis sendo consumidas pelo UAExpert Client. Acredito que temos o suficiente para dar uma boa noção de uma aplicação OPC UA Server e Client.