2.공장 자동화를 위한 C#과 OPC UA 통신 구현하기, C#으로 OPC UA 클라이언트 서버 구현 방법

1. 서론

최근 제조업체들은 스마트 팩토리를 구현하기 위해 다양한 기술을 도입하고 있으며, 그 중에서도 OPC UA(Open Platform Communications Unified Architecture)는 산업 자동화에서 중요한 역할을 하고 있습니다. OPC UA는 서로 다른 장치 간의 통신을 가능하게 하는 표준으로, 특히 C#을 사용하여 클라이언트와 서버를 구축할 때 유용한 도구입니다. 이 글에서는 C#을 사용하여 OPC UA 클라이언트와 서버를 구현하는 방법을 자세히 살펴보겠습니다.

2. OPC UA 개요

OPC UA는 데이터 통신을 표준화하는 산업 프로토콜로, 공장 자동화 및 시스템 통합에 주로 사용됩니다. OPC UA는 다음과 같은 장점을 가지고 있습니다:

플랫폼 독립성: OPC UA는 다양한 운영 체제와 하드웨어에서 작동할 수 있습니다.
안전한 통신: 다양한 보안 기능(암호화, 인증 등)을 제공하여 안전한 데이터 전송을 보장합니다.
데이터 모델링: 복잡한 데이터 구조를 정의하고, 관리할 수 있는 기능을 제공합니다.

3. C#과 OPC UA 통신 구현의 필요성

C#은 Windows 기반 환경에서 널리 사용되는 프로그래밍 언어로, 강력한 라이브러리와 프레임워크를 제공하여 공장 자동화 시스템을 구축하는 데 매우 적합합니다. C#을 사용하면 다음과 같은 이점을 얻을 수 있습니다:

직관적인 문법: C#은 객체 지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming) 패러다임을 지원하므로 코드의 재사용성과 유지 관리가 용이합니다.
강력한 라이브러리: 많은 내장 라이브러리 및 NuGet 패키지를 통해 기능을 확장할 수 있습니다.

4. C#으로 OPC UA 클라이언트/서버 구현하기

4.1. 필요 도구 및 라이브러리

OPC UA 클라이언트 및 서버를 구현하기 위해서는 다음과 같은 도구와 라이브러리가 필요합니다:

Visual Studio: C# 개발을 위한 통합 개발 환경(IDE).
OPC Foundation의 .NET Standard Library: OPC UA 클라이언트 및 서버를 구축하기 위한 라이브러리. NuGet 패키지 관리자를 통해 설치할 수 있습니다.
NuGet 패키지: Opc.Ua, Opc.Ua.Client, Opc.Ua.Server 등.

4.2. OPC UA 서버 구현하기

다음은 C#으로 OPC UA 서버를 구현하는 예제 코드입니다. 이 코드는 OPC UA를 통해 데이터에 접근할 수 있는 기본 서버를 설정합니다.


using System;
using System.Collections.Generic;
using Opc.Ua;
using Opc.Ua.Server;

public class ExampleServer : StandardServer
{
    private IPreferenceServer preferences;

    protected override void OnServerStarted()
    {
        base.OnServerStarted();
        // 서버 시작 시 초기화할 코드
    }

    public void Initialize()
    {
        // 서버 초기화 코드
    }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        ExampleServer server = new ExampleServer();
        server.Initialize();
        server.Start();
        Console.WriteLine("OPC UA Server is running...");
        Console.ReadLine();
        server.Stop();
    }
}

이 코드는 간단한 OPC UA 서버의 기본 구조를 정의합니다. Start() 메서드가 호출되면 서버가 실행되고, 클라이언트의 요청을 수신할 준비가 됩니다.

4.3. OPC UA 클라이언트 구현하기

다음은 C#으로 OPC UA 클라이언트를 구현하는 예제 코드입니다. 이 클라이언트는 특정 서버에 연결하여 데이터를 읽습니다.


using System;
using Opc.Ua;
using Opc.Ua.Client;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        ApplicationConfiguration config = new ApplicationConfiguration
        {
            ApplicationName = "ExampleClient",
            ApplicationType = ApplicationType.Client,
        };

        config.Validate(ApplicationType.Client);

        var endpoint = CoreClientUtils.SelectEndpoint("opc.tcp://localhost:4840", useSecurity: false);
        var session = Session.Create(config, endpoint, false, false, "MySession", 60, null, null);

        NodeId nodeId = new NodeId("ns=2;s=MyVariable");
        DataValue value = session.ReadValue(nodeId);

        Console.WriteLine($"Value: {value.Value}");
        session.Close();
    }
}

이 클라이언트는 OPC UA 서버에 연결한 후, 특정 NodeId를 사용하여 데이터를 읽고 출력합니다. WriteValue() 메서드를 사용하여 데이터를 서버에 쓸 수도 있습니다.

4.4. 데이터 모델링과 가시화

OPC UA를 사용하면 복잡한 데이터 모델을 정의할 수 있고, 이를 통해 다양한 데이터 유형 및 구조를 처리할 수 있습니다. C#에서는 클래스와 객체를 사용하여 이러한 데이터 구조를 쉽게 모델링할 수 있습니다. 이들 데이터는 클라이언트와 서버 간에 쉽게 전송되고 가시화될 수 있습니다.

5. 결론

C#과 OPC UA를 사용하여 클라이언트와 서버를 구현함으로써, 공장 자동화 시스템에서 데이터 통신을 효과적으로 관리할 수 있습니다. 공장 자동화에서 OPC UA는 호환성, 보안성 및 데이터 모델링의 용이성 덕분에 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다. 이 글에서 소개한 기초적인 개념과 코드 예제를 통해, 여러분도 C#을 사용하여 자신의 OPC UA 클라이언트 및 서버를 구축해보시길 바랍니다.