【Python】OPC UA 服务器扫描工具

引言

OPC UA（开放平台通信统一架构）是一种跨平台的、开放的数据交换标准，广泛用于工业自动化领域。在工业4.0的大背景下，OPC UA服务器在网络中的部署日益增多，如何快速有效地发现这些服务器成为了一个实际需求。本文将介绍如何使用Python编写一个简单的OPC UA服务器扫描工具。

准备工作

在开始编写代码之前，需要确保您的Python环境中安装了opcua库。可以通过以下命令进行安装：

pip install opcua

代码实现

我们的脚本将从扫描本地网络中的一系列IP地址开始，尝试连接到默认的OPC UA端口（4840），并记录下能够成功连接的服务器地址和端口。

导入库

首先，我们需要导入必要的库。

import sys
import time
from opcua import Client
import threading
import logging

日志设置

为了记录错误信息，我们设置了日志记录功能，将错误信息保存到文件中。

logger = logging.getLogger()
fh = logging.FileHandler("error.log", encoding="utf-8", mode="a")
formatter = logging.Formatter("%(asctime)s - %(name)s-%(levelname)s %(message)s")
fh.setFormatter(formatter)
logger.addHandler(fh)
logger.setLevel(logging.ERROR)

进度条函数

为了提供友好的用户界面，我们实现了一个打印进度条的函数。

def print_progress_bar(completed, total, length=50):
    progress = int(length * completed / total)
    bar = '扫描进度 [' + '=' * progress + '-' * (length - progress) + ']'
    percent = round(100.0 * completed / total, 1)
    sys.stdout.write(f'\r{bar} {percent}%')
    sys.stdout.flush()

扫描服务器线程函数

扫描服务器的操作将在线程中执行，这样可以同时扫描多个地址，提高效率。

def scan_server(ip_address, default_port, servers, i, length):
    try:
        print_progress_bar(i, length)
        client = Client(f"opc.tcp://{ip_address}:{default_port}")
        client.connect()
        # 如果成功连接，则将服务器地址和端口添加到列表中
        servers.append((ip_address, default_port))
        client.disconnect()
    except Exception as e:
        # 如果连接失败，则忽略该地址
        logging.error("%s 异常信息: %s", str(ip_address), str(e))

主扫描函数

主函数scan_opc_servers负责创建和管理工作线程，并收集扫描结果。

def scan_opc_servers():
    # 扫描本地网络上的所有 OPC UA 服务器
    servers = []
    # 默认的 OPC UA 服务器端口为 4840
    default_port = 4840

    # 遍历本地网络上的可能的 IP 地址范围
    ip_addresses = [f"192.168.1.{i}" for i in range(1, 256)] +  [f"192.168.168.{i}" for i in range(1, 256)]  # 您可能需要更改此处的 IP 地址范围

    # 创建一个线程池
    thread_pool = []
    max_threads = 75

    for i, ip_address in enumerate(ip_addresses):
        time.sleep(0.05)
        
        # 如果当前线程数量达到最大值，则等待一个线程完成
        if len(thread_pool) >= max_threads:
            thread_pool[0].join()
            thread_pool.pop(0)

        # 创建一个新的线程来扫描服务器
        thread = threading.Thread(target=scan_server, args=(ip_address, default_port, servers, i, len(ip_addresses)),)
        thread.start()
        thread_pool.append(thread)

    # 等待所有线程完成
    for thread in thread_pool:
        thread.join()

    return servers

主程序入口

最后，我们定义了程序的入口点，调用扫描函数，并打印出找到的服务器列表。

if __name__ == "__main__":
    opc_servers = scan_opc_servers()
    print_progress_bar(1, 1)
    print("\nFound OPC UA Servers:")
    for server in opc_servers:
        print(f"Address: {server[0]}, Port: {server[1]}")

结果

日志：

总结

通过以上代码，我们实现了一个简单的OPC UA服务器扫描工具。它可以在本地网络中快速扫描并发现OPC UA服务器，帮助工程师和开发人员更高效地进行网络管理和系统维护。

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完整代码：

import sys
import time
from opcua import Client
import threading
import logging

logger = logging.getLogger()
fh = logging.FileHandler("error.log", encoding="utf-8", mode="a")
formatter = logging.Formatter("%(asctime)s - %(name)s-%(levelname)s %(message)s")
fh.setFormatter(formatter)
logger.addHandler(fh)
logger.setLevel(logging.ERROR)


def print_progress_bar(completed, total, length=50):
    progress = int(length * completed / total)
    bar = '扫描进度 [' + '=' * progress + '-' * (length - progress) + ']'
    percent = round(100.0 * completed / total, 1)
    sys.stdout.write(f'\r{bar} {percent}%')
    sys.stdout.flush()

# 定义一个线程工作函数
def scan_server(ip_address, default_port, servers, i, length):
    try:
        print_progress_bar(i, length)
        client = Client(f"opc.tcp://{ip_address}:{default_port}")
        client.connect()
        # 如果成功连接，则将服务器地址和端口添加到列表中
        servers.append((ip_address, default_port))
        client.disconnect()
    except Exception as e:
        # 如果连接失败，则忽略该地址
        logging.error("%s 异常信息: %s", str(ip_address), str(e))

def scan_opc_servers():
    # 扫描本地网络上的所有 OPC UA 服务器
    servers = []
    # 默认的 OPC UA 服务器端口为 4840
    default_port = 4840

    # 遍历本地网络上的可能的 IP 地址范围
    ip_addresses = [f"192.168.1.{i}" for i in range(1, 256)] +  [f"192.168.168.{i}" for i in range(1, 256)]  # 您可能需要更改此处的 IP 地址范围

    # 创建一个线程池
    thread_pool = []
    max_threads = 75

    for i, ip_address in enumerate(ip_addresses):
        time.sleep(0.05)
        
        # 如果当前线程数量达到最大值，则等待一个线程完成
        if len(thread_pool) >= max_threads:
            thread_pool[0].join()
            thread_pool.pop(0)

        # 创建一个新的线程来扫描服务器
        thread = threading.Thread(target=scan_server, args=(ip_address, default_port, servers, i, len(ip_addresses)),)
        thread.start()
        thread_pool.append(thread)

    # 等待所有线程完成
    for thread in thread_pool:
        thread.join()

    return servers

if __name__ == "__main__":
    opc_servers = scan_opc_servers()
    print_progress_bar(1, 1)
    print("\nFound OPC UA Servers:")
    for server in opc_servers:
        print(f"Address: {server[0]}, Port: {server[1]}")