C#上位机与三菱PLC的通信02--MC协议介绍
1、协议介绍
三菱 PLC MC 协议是一种用于三菱 PLC 与上位机之间进行数据通信的协议，也称为 Mitsubishi Communication Protocol。该协议支持串口、以太网等多种通讯方式，可实现实时数据的采集和交换。三菱PLC的MC协议是一种数据通信协议，它用于在计算机和三菱PLC之间传输数据。MC协议是三菱公司独有的一种协议，主要用于控制三菱PLC。三菱MC协议目的是让外部设备实现与PLC的通信，也就数据的读取和写入。
MC协议是Melsec协议的简称。
MC 协议包含两种通信方式：ASCII 码方式和二进制方式。其中，ASCII 码方式使用英文字符进行编码传输，通讯速率较慢；二进制方式则使用二进制进行编码传输，通讯速率更快。同时，MC 协议也支持多个 PLC 之间的通信，可实现分布式控制和数据共享。
MC 协议具有以下特点：
- 通讯速度快，适用于实时控制和数据采集等场景。
- 支持多种通信方式和多个 PLC 之间的通信，具有较好的通用性和兼容性。
- 支持多种数据格式，包括位、字、浮点数等类型，可实现多种数据传输和交换。
- 具有高效的数据校验和重发机制，保证通信的可靠性和稳定性。
三菱 PLC MC 协议可以支持许多三菱 PLC 设备，包括以下系列：
- FX 系列：FX3G、FX3U、FX3UC、FX5U 等
- A 系列：A0J、A1S、A2S、A3S 等
- Q 系列：Q02H、Q03UDCPU、QD75 等
- L 系列：L02CPU、L02SCPU、L06CPU 等
- GOT 系列：GT10、GT11、GT14 等
- iQ-R 系列：R04CPU、R08CPU、R16CPU 等
- iQ-F 系列：F04CPU、F08CPU、F16CPU 等
- C 系列：C24、C40、C60 等
1.三菱MC协议的目的
MC协议的目的是开放PLC内部寄存器给外部设备，实现外部设备和PLC的数据交互。简单说就是允许外部设备通过MC协议来读/写PLC里面的寄存器
2. 通信协议方式
通讯方式有485和TCP/IP两种，本次只介绍TCP/IP下的配置和通讯方法。采用一发一收模式，外部设备主动发起通讯，发送特定网络帧给PLC；PLC在接收后返回一帧，如果接收的帧格式错误，则返回帧中会提示错误类型，如果接收帧格式正确，则返回写入成功帧或返回对应数据帧。
3. 通讯格式和内容
MC协议的通讯格式有很多种：3E、3C、4C、4E帧格式
2、MC协议帧模式
在三菱的PLC通信的MC协议中，分为串行通信的报文和以太网接口的报文。MC协议有A-1E和Qna-3E两种模式，这两种都是三菱PLC通信协议中比较常用的两种。
A-1E是三菱PLC通信协议中最早的一种，它是一种基于二进制通信协议的协议，适用于三菱FX系列PLC和A系列PLC。该协议支持点对点通信和多点通信，可以实现PLC之间的数据交换和远程监控等功能。
Qna-3E模式是三菱PLC通信协议中较新的一种，它是一种基于ASCII码通信协议的协议，适用于三菱Q系列PLC和FX3U系列PLC。该协议支持点对点通信和多点通信，可以实现PLC之间的数据交换、远程监控和远程编程等功能。
总的来说，三菱PLC通信协议是三菱PLC与其他设备之间进行通信的重要手段，不同的协议适用于不同的PLC型号和通信需求。
一般我们使用比较多的是以太网通信，对于FX5U系列/Q系列/Qna系列/L系列的PLC，通常会使用QnA兼容3E帧，对于FX3U系列，我们需要加以太网模块，采用A兼容1E帧。
MC协议的数据格式为16位寄存器，支持读取和写入操作。其中，读取操作可以读取单个寄存器或多个连续寄存器，写入操作可以写入单个寄存器或多个连续寄存器，总之，三菱PLC MC协议是一种高效、安全、可靠的通信协议，广泛应用于工业自动化控制系统中。
3、MC协议的A-1E帧
4、MC协议的Qna-3E帧
举例说明：指令为向软元件D7000写入值H000C
发送帧内容为：50 00 00 FF FF 03 00 0E 00 10 00 01 14 00 00 58 1B 00 A8 01 00 0C 00
响应帧内容为：D0 00 00 FF FF 03 00 02 00 00 00
发送帧内容解析：
响应帧内容解析：
具体的实例例子将在下节详细介绍
5、软元件类型介绍
PLC是在继电器控制路线基础上发展起来的，继电器控制线路有时间继电器、中间继电器等，而PLC内部也有类似的器件，由于这些器件以软件形似存在，故称为软元件。PLC程序由指令和软元件组成，指令的功能是发出命令，软元件是指令的执行对象，比如，SET为1指令，Y000是PLC的一种软元件（输出继电器），“SET Y000”就是命令PLC的输出继电器Y000的转台变为1。由此可见，编写PLC程序必须了解PLC的指令级软元件。
软元件就是存储区
软元件就是存储区
软元件就是存储区
三菱PLC软元件有：（X/Y）输入输出继电器；（M）辅助继电器；（S）状态继电器；（T）定时器；（C）计数器；（D）数据寄存器；（P）指针；（N）嵌套层数；(K、H、E）常数。
一、输入继电器(X)和输出继电器(Y)
1）输入继电器(X)
输入继电器用于接受PLC输入端子送入的外部开关信号，它与PLC的输入端子连接，其表示符号为X，按八进制方式编号，输入继电器与外部对应的输入端子编号的相同的。三菱FX3U-48MR/ES-A型PLC外部有8个输入端子，其编号为X000~X007、X010~X017、X020~X027，相应的内部也有24个相同编号的输入继电器来接收这样端子输的开关信号。
一个输入继电器可以有无数个编号相同的常闭触点和常开触点，当某个输入端子(如X000)外接开关闭合时，PLC内部相同编号输入继电器(X000)状态变为ON，那么程序中相同编号的常开触点处于闭合，常闭触点处于断开。
2）输出继电器(Y)
输出继电器(常称输出线圈)用于将PLC内部开关信号送出，它与PLC输出端子连接，其表示符号为Y，也按八进制方式编号，输出继电器与外部对应的输出端子编号是相同的。三菱FX3U-48MR/ES-A型PLC外部有24个输出端子，其编号为Y000-￥007、Y010-1017、Y020~Y027，相应地内部有24个相同编号的输出继电器，这些输出继电器的状态由相同编号的外部输出端子送出。
一个输出继电器只有一个与输出端子连接的常开触点(又称硬触点)，但在编程时可使用无数个编号相同的常开触点和常闭触点。当某个输出继电器(如Y000)状态为ON时它除了会使相同编号的输出端子内部的硬触点闭合外，还会使程序中的相同编号的常开触点闭合，常闭触点断开。
三菱FX系列PLC支持的输入继电器、输出继电器如图表所示
二、辅助继电器(M)
辅助继电器是PLC内部继电器，它与输入、输出继电器不同，不能接收输入输入端子送来的信号，也不能驱动输出端子。辅助继电器表示符号为M，按十进制方式编号，如M0~M499、M500~M1023等。一个辅助继电器可以有无数个编号相同的常闭触点和常开触点。
辅助继电器分为四类：一般型、停电保持型、停电保持专用型、特殊用途型。
三、D数据寄存器
数据寄存器D是专门用于存储数据的软元件，供数据传送、数据比较、
数据运算等操作。数据寄存器都是16位，可存放16位二进制数，也可将两
个数据寄存器组合存放32位二进制数。数据寄存器主要有通用数据寄存器、
锁存数据寄存器、特殊数据寄存器和变址数据寄存器。
1）通用数据寄存器：一旦写入数据，并在未写入其它数据时，寄存器中
的数据是不会变化的。但如果PLC停止或断电时，所有数据清零。
FX0S/1S/1N(D0-D127)128点；FX2N/3U(D0-D199)200点。
2）锁存数据寄存器：具有断电保持功能，PLC从运行到停止，寄存器内
部数据不变。FX0S/1S(D128-D255)128点；FX1N(D128-D7999)7872点；
FX2N/3U(D200-D7999)7800点。
3）特殊数据寄存器：特殊寄存器分为两种，一种是只能读取或利用其
中数据的寄存器，另一种是用来写入特定数据的寄存器。
FX0S/1S/1N/2N(D8000-D8255)256点，FX3U（D8000-D8511)512点。
4）变址寄存器：用V、Z来表示，与数据寄存器相同也可以用于读写操
作，但主要用于寄存器地址的修改。例如当Z0=10时,则D10Z0相当于
D20(10+10)V0与Z0可组成一个32位数据，V为高位，Z为低位。
6、三菱PLC数据“位”与“字”的区别
对于没有计算机基础的工控人员可能对数据这块不太清楚，现在就说下三菱PLC数据类型。
首先我们先了解下“位”与“字”的区别，位一共有两种状态0和1,0代表关、1代表开，对用于PLC中的X、Y、M、S，处理关/开信号的软元件称之为位软元件。我们再说下字，字有单字和双字，单字由16个位组成的，双字由32个位组成，对应于PLC的T、C、D、R处理数值信号的软元件称之为字软元件。
位和字的表示通过上图，我们知道位是1位二进制，字是16位二进制，在PLC中说的几位几位就是二进制的并非十进制。位软元件的组合也能处理数值，通过Kn和起始位软元件的组合来表示，在PLC程序中经常看到MOV d100 K4M0，MOV d100 K2M0我们看下是怎么回事:
MOV d100 K4M0
K4M0的数值就是D0，Kn表示位数以4为单位，K1M0表示M0、M1、M2、M3。
MOV d100 K2M0
数据长度不足的高位部分不被传送。
了解这些我们再说下，PLC基本的数据类型：2进制数、8进制数、10进制数、16进制数。
2进制数，PLC中内部数据处理方式，它是最基本的存储和运算的方式，所有的10机制、16进制在PLC中都要转化为2进制处理，在触摸屏等上位机会自动抓换成10进制显示。
8进制，FX系列可编程控制器中，输入继电器、输出继电器的软元件编号都是以8进制数分配的，由于在8进制数中，不存在[8,9]所以按[0～7、10～17、…70～77、100～107]上升排列。
10进制，辅助继电器(M)、定时器(T)、计数器(C)、状态(S)软元件编号（其他牌子的PLC的编号方式有12进制等）,应用指令的操作数中的数值指定和指令动作的指定。
16进制，应用指令的操作数中的数值指定和指令动作的指定，通常在变频器的通讯地址、命令码表示。
三菱PLC（可编程逻辑控制器）支持多种数据类型，其中包括：
- 位（bit）：通常表示为 `BOOL` 类型，用于表示开关状态（ON或OFF）。
- 字节（Byte）：等同于8位，从0到255。
- 字（Word）：等同于16位，从0到65535。
- 双字（DoubleWord）：等同于32位，从0到4294967295。
- 16位整数（Int）：有符号数，范围为-32768至32767。
- 32位整数（Dint）：同样是有符号数，范围为-2147483648至2147483647。
- 浮点数（Real）：32位，可以表示小数。
此外，还有其他特殊类型的变量，如：
- 定时器（Timer）：用于计时功能。
- 累计定时器（Retentive Timer）：用于记录周期性事件的时间间隔。
- 计数器（Counter）：用于递增或递减数值。
- 长计数器（Long Counter）：用于长时间计数的应用。
- 指针（Pointer）：指向内存中某个地址的位置。
这些数据类型可以根据需要进行组合和使用，以满足不同的编程需求，了解这些对于上位机软件开发很重要。
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