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using System;
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using System.Collections.Generic;
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using System.Linq;
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using System.Threading;
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using System.Threading.Tasks;
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using Microsoft.Extensions.Hosting;
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using Opc.Ua;
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using Opc.Ua.Client;
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using Opc.Ua.Configuration;
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using PMSWPF.Enums;
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using PMSWPF.Helper;
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using PMSWPF.Models;
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namespace PMSWPF.Services
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{
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/// <summary>
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/// OPC UA 后台服务，负责处理所有与 OPC UA 相关的操作，包括连接服务器、订阅变量和接收数据更新。
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/// </summary>
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/// <remarks>
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/// ## 调用逻辑
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/// 1. **实例化与启动**:
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/// - 在 `App.xaml.cs` 的 `ConfigureServices` 方法中，通过 `services.AddSingleton<OpcUaBackgroundService>()` 将该服务注册为单例。
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/// - 在 `OnStartup` 方法中，通过 `Host.Services.GetRequiredService<OpcUaBackgroundService>().StartAsync()` 启动服务。
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///
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/// 2. **核心执行流程 (`ExecuteAsync`)**:
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/// - 服务启动后，`ExecuteAsync` 方法被调用。
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/// - 订阅 `DataServices.OnVariableDataChanged` 事件，以便在变量配置发生变化时动态更新 OPC UA 的连接和订阅。
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/// - 调用 `LoadOpcUaVariables()` 方法，初始化加载所有协议类型为 `OpcUA` 且状态为激活的变量。
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/// - 进入主循环，等待应用程序关闭信号。
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///
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/// 3. **变量加载与管理 (`LoadOpcUaVariables`)**:
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/// - 从 `DataServices` 获取所有变量数据。
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/// - 清理本地缓存中已不存在或不再活跃的变量，并断开相应的 OPC UA 连接。
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/// - 遍历所有活动的 OPC UA 变量，为新增的变量调用 `ConnectAndSubscribeOpcUa` 方法建立连接和订阅。
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/// - 如果变量已存在但会话断开，则尝试重新连接。
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///
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/// 4. **连接与订阅 (`ConnectAndSubscribeOpcUa`)**:
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/// - 检查变量是否包含有效的终结点 URL 和节点 ID。
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/// - 如果到目标终结点的会话已存在且已连接，则复用该会话。
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/// - 否则，创建一个新的 OPC UA `Session`，并将其缓存到 `_opcUaSessions` 字典中。
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/// - 创建一个 `Subscription`，并将其缓存到 `_opcUaSubscriptions` 字典中。
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/// - 创建一个 `MonitoredItem` 来监控指定变量节点的值变化，并将其添加到订阅中。
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/// - 注册 `OnNotification` 事件回调，用于处理接收到的数据更新。
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///
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/// 5. **数据接收 (`OnNotification`)**:
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/// - 当订阅的变量值发生变化时，OPC UA 服务器会发送通知。
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/// - `OnNotification` 方法被触发，处理接收到的数据。
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///
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/// 6. **动态更新 (`HandleVariableDataChanged`)**:
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/// - 当 `DataServices` 中的变量数据发生增、删、改时，会触发 `OnVariableDataChanged` 事件。
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||
/// - `HandleVariableDataChanged` 方法被调用，重新执行 `LoadOpcUaVariables()` 以应用最新的变量配置。
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||
///
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/// 7. **服务停止 (`ExecuteAsync` 退出循环)**:
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/// - 当应用程序关闭时，`stoppingToken` 被触发。
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/// - 取消对 `OnVariableDataChanged` 事件的订阅。
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/// - 调用 `DisconnectAllOpcUaSessions()` 方法，关闭所有活动的 OPC UA 会话和订阅。
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/// </remarks>
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public class OpcUaBackgroundService
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{
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private CancellationTokenSource _cancellationTokenSource;
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private Task _executingTask;
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private readonly DataServices _dataServices;
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// 存储 OPC UA 会话，键为终结点 URL，值为会话对象。
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private readonly Dictionary<string, Session> _opcUaSessions;
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||
// 存储 OPC UA 订阅，键为终结点 URL，值为订阅对象。
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private readonly Dictionary<string, Subscription> _opcUaSubscriptions;
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||
// 存储活动的 OPC UA 变量，键为变量的唯一 ID。
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||
private readonly Dictionary<int, VariableData> _opcUaVariables; // Key: VariableData.Id
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/// <summary>
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/// OpcUaBackgroundService 的构造函数。
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/// </summary>
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/// <param name="dataServices">数据服务，用于访问数据库中的变量信息。</param>
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public OpcUaBackgroundService(DataServices dataServices)
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{
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||
_dataServices = dataServices;
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||
_opcUaSessions = new Dictionary<string, Session>();
|
||
_opcUaSubscriptions = new Dictionary<string, Subscription>();
|
||
_opcUaVariables = new Dictionary<int, VariableData>();
|
||
}
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||
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||
/// <summary>
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||
/// 后台服务的主执行方法。
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/// </summary>
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/// <param name="stoppingToken">用于通知服务停止的取消令牌。</param>
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/// <returns>表示异步操作的任务。</returns>
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public void StartService()
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{
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||
NlogHelper.Info("OPC UA 服务正在启动...");
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_cancellationTokenSource = new CancellationTokenSource();
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_executingTask = ExecuteAsync(_cancellationTokenSource.Token);
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||
}
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||
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public async Task StopService()
|
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{
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||
NlogHelper.Info("OPC UA 服务正在停止...");
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if (_executingTask == null)
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||
{
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return;
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}
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try
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||
{
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||
_cancellationTokenSource.Cancel();
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||
}
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||
finally
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{
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||
await Task.WhenAny(_executingTask, Task.Delay(Timeout.Infinite, CancellationToken.None));
|
||
}
|
||
}
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protected async Task ExecuteAsync(CancellationToken stoppingToken)
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{
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NlogHelper.Info("OpcUaBackgroundService started.");
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// 订阅变量数据变化事件，以便在变量配置发生变化时重新加载。
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_dataServices.OnVariableDataChanged += HandleVariableDataChanged;
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// 初始化时加载所有活动的 OPC UA 变量。
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await LoadOpcUaVariables();
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// 循环运行，直到接收到停止信号。
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while (!stoppingToken.IsCancellationRequested)
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{
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||
// 可以在这里添加周期性任务，例如检查和重新连接断开的会话。
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await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(10), stoppingToken);
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||
}
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||
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||
NlogHelper.Info("OpcUaBackgroundService stopping.");
|
||
// 服务停止时，取消订阅事件并断开所有 OPC UA 连接。
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_dataServices.OnVariableDataChanged -= HandleVariableDataChanged;
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||
await DisconnectAllOpcUaSessions();
|
||
}
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/// <summary>
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||
/// 从数据库加载所有活动的 OPC UA 变量，并进行相应的连接和订阅管理。
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||
/// </summary>
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private async Task LoadOpcUaVariables()
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{
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NlogHelper.Info("正在加载 OPC UA 变量...");
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var allVariables = await _dataServices.GetAllVariableDataAsync();
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var opcUaVariables = allVariables.Where(v => v.ProtocolType == ProtocolType.OpcUA && v.IsActive).ToList();
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// 清理不再活跃或已删除的变量。
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var currentOpcUaVariableIds = opcUaVariables.Select(v => v.Id).ToHashSet();
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var variablesToRemove = _opcUaVariables.Keys.Except(currentOpcUaVariableIds).ToList();
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NlogHelper.Info($"发现 {variablesToRemove.Count} 个要移除的 OPC UA 变量。");
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foreach (var id in variablesToRemove)
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{
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if (_opcUaVariables.TryGetValue(id, out var variable))
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{
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||
// 断开与该变量相关的 OPC UA 会话。
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await DisconnectOpcUaSession(variable.OpcUaEndpointUrl);
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||
_opcUaVariables.Remove(id);
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||
}
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}
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// 处理新增或更新的变量。
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foreach (var variable in opcUaVariables)
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{
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if (!_opcUaVariables.ContainsKey(variable.Id))
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{
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||
// 如果是新变量，则添加到字典并建立连接和订阅。
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_opcUaVariables.Add(variable.Id, variable);
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await ConnectAndSubscribeOpcUa(variable);
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||
}
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||
else
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{
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||
// 如果变量已存在，则更新其信息。
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_opcUaVariables[variable.Id] = variable;
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||
// 如果终结点 URL 对应的会话已断开，则尝试重新连接。
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||
if (_opcUaSessions.ContainsKey(variable.OpcUaEndpointUrl) && !_opcUaSessions[variable.OpcUaEndpointUrl].Connected)
|
||
{
|
||
await ConnectAndSubscribeOpcUa(variable);
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
}
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||
|
||
/// <summary>
|
||
/// 连接到 OPC UA 服务器并订阅指定的变量。
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||
/// </summary>
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/// <param name="variable">要订阅的变量信息。</param>
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private async Task ConnectAndSubscribeOpcUa(VariableData variable)
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{
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NlogHelper.Info($"正在为变量 '{variable.Name}' 连接和订阅 OPC UA 服务器...");
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||
if (string.IsNullOrEmpty(variable.OpcUaEndpointUrl) || string.IsNullOrEmpty(variable.OpcUaNodeId))
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{
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||
NlogHelper.Warn($"OPC UA variable {variable.Name} has invalid EndpointUrl or NodeId.");
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return;
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}
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||
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||
Session session = null;
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||
// 检查是否已存在到该终结点的活动会话。
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||
if (_opcUaSessions.TryGetValue(variable.OpcUaEndpointUrl, out session) && session.Connected)
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{
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NlogHelper.Info($"Already connected to OPC UA endpoint: {variable.OpcUaEndpointUrl}");
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||
}
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||
else
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{
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try
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||
{
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||
// 1. 创建应用程序实例。
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||
ApplicationInstance application = new ApplicationInstance
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||
{
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||
ApplicationName = "PMSWPF OPC UA Client",
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||
ApplicationType = ApplicationType.Client,
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||
ConfigSectionName = "PMSWPF.OpcUaClient"
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||
};
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||
// 2. 加载应用程序配置。
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||
ApplicationConfiguration config = await application.LoadApplicationConfiguration(false);
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|
||
// 3. 检查应用程序实例证书。
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bool haveAppCertificate = await application.CheckApplicationInstanceCertificate(false, 0);
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||
if (!haveAppCertificate)
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{
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||
throw new Exception("Application instance certificate invalid!");
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||
}
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||
// 4. 发现服务器提供的终结点。
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DiscoveryClient discoveryClient = DiscoveryClient.Create(new Uri(variable.OpcUaEndpointUrl));
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||
EndpointDescriptionCollection endpoints = discoveryClient.GetEndpoints(new Opc.Ua.StringCollection { variable.OpcUaEndpointUrl });
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||
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||
// 简化处理：选择第一个无安全策略的终结点。在生产环境中应选择合适的安全策略。
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// ConfiguredEndpoint configuredEndpoint = new ConfiguredEndpoint(null, endpoints.First(e => e.SecurityMode == MessageSecurityMode.None), config);
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EndpointDescription selectedEndpoint = CoreClientUtils.SelectEndpoint(application.ApplicationConfiguration, variable.OpcUaEndpointUrl, false);
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||
EndpointConfiguration endpointConfiguration = EndpointConfiguration.Create(application.ApplicationConfiguration);
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||
ConfiguredEndpoint configuredEndpoint = new ConfiguredEndpoint(null, selectedEndpoint, endpointConfiguration);
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||
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||
// 5. 创建会话。
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session = await Session.Create(
|
||
config,
|
||
configuredEndpoint,
|
||
false, // 不更新证书
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"PMSWPF OPC UA Session", // 会话名称
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60000, // 会话超时时间（毫秒）
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||
new UserIdentity(new AnonymousIdentityToken()), // 使用匿名用户身份
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null);
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_opcUaSessions[variable.OpcUaEndpointUrl] = session;
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||
NlogHelper.Info($"Connected to OPC UA server: {variable.OpcUaEndpointUrl}");
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NotificationHelper.ShowSuccess($"已连接到 OPC UA 服务器: {variable.OpcUaEndpointUrl}");
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||
|
||
// 6. 创建订阅。
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||
Subscription subscription = new Subscription(session.DefaultSubscription);
|
||
subscription.PublishingInterval = 1000; // 发布间隔（毫秒）
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||
session.AddSubscription(subscription);
|
||
subscription.Create();
|
||
|
||
_opcUaSubscriptions[variable.OpcUaEndpointUrl] = subscription;
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||
|
||
// 7. 创建监控项并添加到订阅中。
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||
MonitoredItem monitoredItem = new MonitoredItem(subscription.DefaultItem);
|
||
monitoredItem.DisplayName = variable.Name;
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||
monitoredItem.StartNodeId = new NodeId(variable.OpcUaNodeId); // 设置要监控的节点 ID
|
||
monitoredItem.AttributeId = Attributes.Value; // 监控节点的值属性
|
||
monitoredItem.SamplingInterval = 1000; // 采样间隔（毫秒）
|
||
monitoredItem.QueueSize = 1; // 队列大小
|
||
monitoredItem.DiscardOldest = true; // 丢弃最旧的数据
|
||
// 注册数据变化通知事件。
|
||
monitoredItem.Notification += OnNotification;
|
||
|
||
subscription.AddItem(monitoredItem);
|
||
subscription.ApplyChanges(); // 应用更改
|
||
}
|
||
catch (Exception ex)
|
||
{
|
||
NlogHelper.Error($"连接或订阅 OPC UA 服务器失败: {variable.OpcUaEndpointUrl} - {ex.Message}", ex);
|
||
NotificationHelper.ShowError($"连接或订阅 OPC UA 服务器失败: {variable.OpcUaEndpointUrl} - {ex.Message}", ex);
|
||
}
|
||
}
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||
}
|
||
|
||
private void OnNotification(MonitoredItem monitoredItem, MonitoredItemNotificationEventArgs e)
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{
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||
foreach (var value in monitoredItem.DequeueValues())
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||
{
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||
NlogHelper.Info($"[OPC UA 通知] {monitoredItem.DisplayName}: {value.Value} | 时间戳: {value.SourceTimestamp.ToLocalTime()} | 状态: {value.StatusCode}");
|
||
Console.WriteLine($"[通知] {monitoredItem.DisplayName}: {value.Value} | 时间戳: {value.SourceTimestamp.ToLocalTime()} | 状态: {value.StatusCode}");
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/// <summary>
|
||
/// 断开与指定 OPC UA 服务器的连接。
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||
/// </summary>
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||
/// <param name="endpointUrl">OPC UA 服务器的终结点 URL。</param>
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||
private async Task DisconnectOpcUaSession(string endpointUrl)
|
||
{
|
||
NlogHelper.Info($"正在断开 OPC UA 会话: {endpointUrl}");
|
||
if (_opcUaSessions.TryGetValue(endpointUrl, out var session))
|
||
{
|
||
if (_opcUaSubscriptions.TryGetValue(endpointUrl, out var subscription))
|
||
{
|
||
// 删除订阅。
|
||
subscription.Delete(true);
|
||
_opcUaSubscriptions.Remove(endpointUrl);
|
||
}
|
||
// 关闭会话。
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||
session.Close();
|
||
_opcUaSessions.Remove(endpointUrl);
|
||
NlogHelper.Info($"Disconnected from OPC UA server: {endpointUrl}");
|
||
NotificationHelper.ShowInfo($"已从 OPC UA 服务器断开连接: {endpointUrl}");
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/// <summary>
|
||
/// 断开所有 OPC UA 会话。
|
||
/// </summary>
|
||
private async Task DisconnectAllOpcUaSessions()
|
||
{
|
||
NlogHelper.Info("正在断开所有 OPC UA 会话...");
|
||
foreach (var endpointUrl in _opcUaSessions.Keys.ToList())
|
||
{
|
||
await DisconnectOpcUaSession(endpointUrl);
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/// <summary>
|
||
/// 处理变量数据变化的事件。
|
||
/// 当数据库中的变量信息发生变化时，此方法被调用以重新加载和配置 OPC UA 变量。
|
||
/// </summary>
|
||
/// <param name="sender">事件发送者。</param>
|
||
/// <param name="variableDatas">变化的变量数据列表。</param>
|
||
private async void HandleVariableDataChanged(object sender, List<VariableData> variableDatas)
|
||
{
|
||
NlogHelper.Info("Variable data changed. Reloading OPC UA variables.");
|
||
await LoadOpcUaVariables();
|
||
}
|
||
}
|
||
} |