4. iQ-F与上位机MC协议通信

在三菱iQ-F系列PLC（如FX5U、FX5UC）与上位机（PC、HMI、SCADA、MES客户端）之间做数据交互时，MC协议（MELSEC Communication Protocol）是最常用的一种应用层协议。它运行在以太网之上，由上位机主动发起请求，PLC作为服务端响应，属于典型的“请求—应答”式通信。理解MC协议的关键，不在于记住每一个字节，而在于分清三件事：帧格式怎么组织、二进制与ASCII两种编码如何选择、TCP与UDP两种连接方式在什么场景下使用。

一、MC协议帧的整体结构

一条MC协议报文可以拆成四个部分：帧头（子头）、访问路径、请求/响应数据区、结束符。以最常用的3E帧（Qna兼容3E帧）为例，其请求帧结构如下：

• 子头：二进制模式为 50 00，ASCII模式为 5000（4个ASCII字符）。
• 访问路径：网络号（1字节）、PLC号（1字节）、请求目标模块I/O号（2字节）、请求目标模块站号（1字节），共5字节。对于iQ-F内置以太网口，通常网络号=00、PLC号=FF、模块I/O=03FF、站号=00。
• 请求数据长度：2字节，表示后续“监视定时器+指令+子指令+数据”的字节数。
• 监视定时器：2字节，单位250ms，表示PLC等待上位机后续报文的最长时间，超时则返回错误。
• 指令+子指令：各2字节，决定本次操作类型，如批量读、批量写、随机读等。
• 数据区：软元件地址、点数、写入值等，长度随指令变化。

响应帧结构与请求帧类似，只是把“指令”位置换成“结束代码”，数据区变为读取结果或写入确认。结束代码为 0000 表示正常，非零则代表具体错误，例如 C059 表示指令不支持，C051 表示软元件地址超出范围。

二、二进制模式与ASCII模式的选择

两种模式承载的信息完全相同，区别只在“字节如何表示”。二进制模式直接发送原始字节，报文紧凑、解析快，适合上位机用C#、C++、Python等语言自行组包；ASCII模式把每个字节拆成两个十六进制字符，报文长度约翻倍，但可读性强，便于用串口调试助手、Telnet或抓包工具直接观察，适合调试和教学。

需要注意两个容易踩坑的差异：其一，指令字节顺序相反。二进制模式下批量读指令写作 01 04（低字节在前），ASCII模式下写作 0401（高字节在前），这是三菱协议的历史约定，写错会直接返回 C059。其二，软元件地址表示不同。二进制模式用3字节或4字节的原始地址值，ASCII模式用6位十六进制字符。以D100为例，二进制为 64 00 00 00，ASCII为 000064。若使用软元件代码方式（如 D*、M*），则地址字段还要带上软元件标识，具体以所用帧类型的手册为准。

三、TCP与UDP连接的建立

iQ-F内置以太网口支持MC协议的TCP和UDP两种承载方式，端口号通常为 5000（也可在GX Works3的“以太网端口设置—对象设备连接配置”中修改）。

• TCP连接：上位机作为客户端，向PLC的IP和端口发起三次握手，连接建立后保持长连接，每次请求—应答在同一连接上完成。优点是可靠、有序、有重传，适合SCADA、MES等需要持续稳定读写的场景。缺点是PLC对同时打开的TCP连接数有限制（FX5U通常为8个左右），连接异常断开后需要重新建立。
• UDP连接：无连接，上位机直接向PLC端口发送报文，PLC按来源地址回送响应。优点是开销小、无需维护连接状态，适合高频短报文或广播式采集；缺点是丢包不重传，需要上位机自己做超时和重试。

无论TCP还是UDP，PLC侧都需要在GX Works3中配置“对象设备连接配置”，把上位机作为“SLMP/MC协议”对象登记，并指定协议类型（TCP/UDP）、端口号和通信对象IP。若未登记，PLC会拒绝或丢弃报文。

四、常用数据读写指令

MC协议中与数据读写最相关的指令主要有三条：

以“读取D100开始的2点”为例，二进制请求数据区为：地址 64 00 00 00、点数 02 00；PLC响应数据区返回4字节，前2字节为D100的值，后2字节为D101的值，均为小端序。若D100=1234（0x04D2）、D101=5678（0x162E），则响应数据为 D2 04 2E 16。ASCII模式下则返回 D2042E16，每点4个ASCII字符。