文档｜EdgeX 设备微服务之 OPC-UA -- device-opcua 完整使用手册

EdgeX Foundry （以下统一简称：EdgeX）设备微服务 device-opcua 由我司根据已有代码优化后贡献给社区，文档也是必不可少的环节，社区要求英文，现翻译成中文，方便国内客户阅读和使用。

目的
入门
配置
协议属性
API 参考
源代码

目的

该服务的目的是将 OPC-UA 设备连接到 EdgeX。

入门

本页介绍如何将 OPC-UA 设备连接到 EdgeX。在此示例中，我们使用模拟器来实现（OPC UA Simulation Server）。这提供了一种测试设备服务功能的简单方法。

环境

您可以使用任何可以安装 docker 和 docker-compose 的操作系统。在本例中，我们使用 Ubuntu 使用 docker 部署 EdgeX。

设置 Prosys OPC UA Simulation Server 设备

警告

本页面并不是设置 OPC-UA 设备的完整指南，仅介绍了几个重要步骤供参考。

下载 Prosys OPC UA 模拟服务器

从 OPC UA 模拟服务器下载下载最新版本的 OPC UA Simulation Server Download。

安装模拟服务器
启动模拟服务器
验证模拟服务器
Status

复制连接地址(UA TCP)值：opc.tcp://jiekemacbookpro14.lan:53530/OPCUA/SimulationServer

Objects

启动微服务之前

以下部分介绍如何在启动服务之前完成设置。

使用预定义的配置进行测试
设置新配置

使用预定义的配置进行测试

文件夹中的预定义配置：cmd/res/

预定义 Device Profile

设备配置 Device Profile profiles/Simple-Driver.yaml 描述了一个 OPC-UA 设备，它包含 3 个资源，如下所示：

name: OPCUA-Server
manufacturer: Prosys
model: Simlulator
labels:
  - OPCUA
  - TEST
description: Simulation OPCUA Server
deviceResources:
  - name: Constant
    description: generated constant number
    properties:
      valueType: Float64
      readWrite: RW
    attributes:
      nodeId: ns=3;i=1001
  - name: Counter
    description: generated counter number
    properties:
      valueType: Int32
      readWrite: R
    attributes:
      nodeId: ns=3;i=1002
  - name: Random
    description: generated random number
    properties:
      valueType: Float64
      readWrite: R
    attributes:
      nodeId: ns=3;i=1003
deviceCommands:
  - name: ConstantNum
    isHidden: false
    readWrite: RW
    resourceOperations:
      - deviceResource: Constant
        defaultValue: 0.0
  - name: CounterNum
    isHidden: false
    readWrite: R
    resourceOperations:
      - deviceResource: Counter
        defaultValue: 0
  - name: RandomNum
    isHidden: false
    readWrite: R
    resourceOperations:
      - deviceResource: Random
        defaultValue: 0.0

该表描述了设备配置文件的每个资源：

Resource Name	valueType of EdgeX	nodeId	Description
Constant	Float64	ns=3;i=1001	generated constant number
Counter	Int32	ns=3;i=1002	generated counter number
Random	Float64	ns=3;i=1003	generated random number

预定义设备配置 Device Configuration

设备配置 Device Configuration devices/Simple-Devices.yaml 描述了如下所示的两种设备。

deviceList:
  - name: SimulationServer
    profileName: OPCUA-Server
    description: OPCUA device
    labels:
      - OPCUA
      - TEST
    protocols:
      opcua:
        Endpoint: 'opc.tcp://192.168.123.21:53530/OPCUA/SimulationServer'

设置一个新的配置 Configuration

创建自定义配置文件夹

运行以下命令：

mkdir -p custom-config

设置新的设备配置 Device Profile

运行以下命令来创建您的设备配置文件：

cd custom-config
vi new-device-profile.yaml

插入您的设备配置文件定义，这取决于您的 OPC-UA 设备配置。

设置设备服务配置 Configuration

cd custom-config
vi new-device-config.yaml

填写 new-device-config.yaml 文件。

准备 docker-compose 文件

生成 docker compose 文件

Clone edgex-compose

git clone https://github.com/edgexfoundry/edgex-compose.git

生成 docker-compose.yml 文件

cd edgex-compose
make gen no-secty ds-opcua

将自定义配置添加到 docker-compose 文件

将准备好的配置文件添加到 docker-compose 文件中，您可以使用卷挂载它们并更改 device-opcua 内部使用的环境。

打开 docker-compose.yml 文件，然后添加卷路径和环境，如下所示：

device-opcua:
  ...
  environment:
    ...
    DEVICE_PROFILESDIR: /custom-config
    DEVICE_DEVICESDIR: /custom-config
  volumes:
    ...
    - /path/to/custom-config:/custom-config

在 Docker 上启动 EdgeX Foundry

由于我们在上一步中生成了 docker-compose.yml 文件，因此我们可以部署 EdgeX，如下所示：

cd edgex-compose/compose-builder
docker compose -p edgex up -d

[+] Running 12/12
 ✔ Container edgex-core-consul                      Started    0.0s
 ✔ Container edgex-ui-go                            Started    0.0s
 ✔ Container edgex-redis                            Started    0.0s
 ✔ Container edgex-core-common-config-bootstrapper  Started    0.1s
 ✔ Container edgex-support-scheduler                Started    0.0s
 ✔ Container edgex-kuiper                           Started    0.0s
 ✔ Container edgex-support-notifications            Started    0.1s
 ✔ Container edgex-core-metadata                    Started    0.1s
 ✔ Container edgex-core-command                     Started    0.0s
 ✔ Container edgex-core-data                        Started    0.0s
 ✔ Container edgex-app-rules-engine                 Started    0.0s
 ✔ Container edgex-device-opcua                     Started    0.0s

启动服务后设置

如果服务已在运行并且您想要添加设备，则可以使用本节中概述的“核心元数据 API”。如果您按照启动服务之前的设置中的说明设置设备配置文件和服务，则可以跳过此部分。

要在启动服务后添加设备，请完成以下步骤：

使用 POST 将上面的设备配置文件上传到元数据：http://localhost:59881/api/v3/deviceprofile/uploadfile ，并以表单数据格式将文件作为密钥“文件”添加到正文，以及创建的 ID 将被退回。以下示例命令使用 curl 发送请求：

curl http://localhost:59881/api/v3/deviceprofile/uploadfile -F "file=@new-device-profile.yml"

确保 OPC-UA 设备服务正在运行，如有必要或使用其他设备服务，请调整下面的服务名称以匹配。
使用 POST 将设备添加到 http://localhost:59881/api/v3/device，正文将类似于：

curl http://localhost:59881/api/v3/device -H "Content-Type:application/json" -X POST \
-d '[
        {
            "apiVersion" : "{{api_version}}",
            "device" : {
            "adminState" : "UNLOCKED",
            "description" : "OPCUA device",
            "labels" : [
                "OPCUA",
                "TEST"
            ],
            "name" : "SimulationServer1",
            "operatingState" : "UP",
            "profileName" : "OPCUA-Server",
            "protocols" : {
                "opcua" : {
                "Endpoint" : "opc.tcp://192.168.123.21:53530/OPCUA/SimulationServer"
                }
            },
            "serviceName" : "device-opcua"
            }
        }
    ]'

服务名称必须匹配/引用目标设备服务（“device-opcua”），并且配置文件名称必须与前面步骤中的设备配置文件名称("OPCUA-Server")

执行命令

现在我们准备运行一些命令。

查找可执行命令

使用以下查询查找可执行命令：

curl http://localhost:59882/api/v3/device/name/SimulationServer1 | json_pp

{
  "apiVersion": "v3",
  "deviceCoreCommand": {
    "coreCommands": [
      {
        "get": true,
        "name": "ConstantNum",
        "parameters": [
          {
            "resourceName": "Constant",
            "valueType": "Float64"
          }
        ],
        "path": "/api/v3/device/name/SimulationServer1/ConstantNum",
        "set": true,
        "url": "http://edgex-core-command:59882"
      },
      {
        "get": true,
        "name": "CounterNum",
        "parameters": [
          {
            "resourceName": "Counter",
            "valueType": "Int32"
          }
        ],
        "path": "/api/v3/device/name/SimulationServer1/CounterNum",
        "url": "http://edgex-core-command:59882"
      },
      {
        "get": true,
        "name": "RandomNum",
        "parameters": [
          {
            "resourceName": "Random",
            "valueType": "Float64"
          }
        ],
        "path": "/api/v3/device/name/SimulationServer1/RandomNum",
        "url": "http://edgex-core-command:59882"
      },
      {
        "get": true,
        "name": "Constant",
        "parameters": [
          {
            "resourceName": "Constant",
            "valueType": "Float64"
          }
        ],
        "path": "/api/v3/device/name/SimulationServer1/Constant",
        "set": true,
        "url": "http://edgex-core-command:59882"
      },
      {
        "get": true,
        "name": "Counter",
        "parameters": [
          {
            "resourceName": "Counter",
            "valueType": "Int32"
          }
        ],
        "path": "/api/v3/device/name/SimulationServer1/Counter",
        "url": "http://edgex-core-command:59882"
      },
      {
        "get": true,
        "name": "Random",
        "parameters": [
          {
            "resourceName": "Random",
            "valueType": "Float64"
          }
        ],
        "path": "/api/v3/device/name/SimulationServer1/Random",
        "url": "http://edgex-core-command:59882"
      }
    ],
    "deviceName": "SimulationServer1",
    "profileName": "OPCUA-Server"
  },
  "statusCode": 200
}

执行设置命令

根据url和parameterNames执行 SET 命令，运行 SET 命令时将localhost替换为服务器 IP。

这里我们使用“heartbeat”命令：

curl http://localhost:59882/api/v3/device/name/SimulationServer1/Constant \
-H "Content-Type:application/json" -X PUT  \
-d '{"Constant": "199.99"}'

{"apiVersion":"v3","statusCode":200}

执行获取命令

运行 GET 命令时，将 localhost 替换为服务器 IP。

这里我们使用“heartbeat”命令：

curl http://localhost:59882/api/v3/device/name/SimulationServer1/Constant

{
  "apiVersion": "v3",
  "event": {
    "apiVersion": "v3",
    "deviceName": "SimulationServer1",
    "id": "cc8ea84d-0a5f-4d5b-b4db-9126368f4aa3",
    "origin": 1702613269923352589,
    "profileName": "OPCUA-Server",
    "readings": [
      {
        "deviceName": "SimulationServer1",
        "id": "5c1ea763-bb50-4837-b78c-8ef1c2ed0035",
        "origin": 1702613269921,
        "profileName": "OPCUA-Server",
        "resourceName": "Constant",
        "value": "1.999900e+02",
        "valueType": "Float64"
      }
    ],
    "sourceName": "Constant"
  },
  "statusCode": 200
}

自动事件

AutoEvent 在设备定义文件的 autoEvents 部分中定义：

deviceList:
  autoEvents:
    interval: '30s'
    onChange: false
    sourceName: 'Constant'

服务启动后，查询 core-data API。结果显示该服务每“30 秒”自动执行一次命令。

配置

OPC-UA 设备服务具有以下配置来实现 OPCUAServer 协议。

OPCUAServer 示例如下图：

# configuration.yml

OPCUAServer:
  DeviceName: SimulationServer
  Policy: None
  Mode: None
  CertFile: ''
  KeyFile: ''
  Writable:
    Resources: 'Counter,Random'

Configuration	Default Value	Description
DeviceName	SimmulationServer	Device name of OPC-UA
Policy	None	Security Policy of OPC-UA - None - Basic128Rsa15 - Basic256 - Basic256Sha256 - Aes128Sha256RsaOaep - Aes256Sha256RsaPss
Mode	None	Security Mode of OPC-UA -None - Sign - SignAndEncrypt
CertFile	none	Cert file of OPC-UA, path to cert.pem
KeyFile	none	Key file of OPC-UA, path to private key.pem
Writable.Resources	none	Subscritions of OPC-UA

协议属性

设备为 opcua 定义以下协议属性。

这些属性位于每个设备定义的协议部分中的“opcua”键下。

Property	Description
Endpoint	The `Connection Address(UA TCP)` of OPC-UA server

opcua 协议属性示例

...
    protocols:
    opcua:
        Endpoint: "opc.tcp://jiekemacbookpro14.lan:53530/OPCUA/SimulationServer"

API 参考

该服务继承了 SDK 中的通用设备服务 API API。

源代码

Device Service OPC-UA 的源代码可以在 https://github.com/edgexfoundry/device-opcua 中找到（社区还未合并，目前在 https://github.com/yiqisoft/device-opcua-go/tree/refactor-v3 ）。

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亿琪软件

上海亿琪软件有限公司，全球开放边缘计算和物联网领域的领导者，全球领先的工业物联网软件开发商和解决方案提供商，助力企业和组织实现数字化转型。公司专注于 5G 通信、AI 人工智能、边缘计算和大数据网络安全多项技术领域，致力于物联网领域前沿技术的创新，为用户提供全方位、智能化和安全的物联网解决方案。

2023 年，公司发布“ YiFUSION ｜工业边缘智能融合网关 ”产品，为工业客户提供一整套的边缘计算+AI 能力：高性能数据采集、多类型数据融合、AI 算法集成、云端业务对接。在边缘网关的基础上，集成了 IoT 平台的边缘协同能力、本地 Web SCADA 和 HMI 功能、本地数据存储、边缘 AI 视频分析、行业应用集成等。
2022 年，公司推出 “ YiCLOUD ｜亿琪云 ”一站式物联网应用解决方案。公司的业务涵盖了智慧城市、智慧农业、智能工厂和智慧园区等多个领域，公司软硬件产品和解决方案获得华为技术认证，得到中国移动 OCP 认证，公司还是边缘计算产业联盟 ECC 成员。

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