4. MC协议与iQ-F数据访问

MC协议（MELSEC Communication Protocol）是三菱电机为其可编程控制器提供的开放通信协议，iQ-F系列（FX5U/FX5UC等）内置以太网口原生支持该协议。掌握MC协议的意义在于：它让上位机、触摸屏、SCADA、机器人控制器甚至第三方软件，都能在不依赖GX Works3的情况下，通过标准以太网报文直接读写iQ-F内部的软元件数据。本节围绕3E帧与4E帧的报文结构、软元件读写命令的构造方法，以及用GX Works3和第三方工具实际访问iQ-F数据的完整过程展开。

一、3E帧与4E帧的报文结构差异

MC协议在以太网上主要有两种帧格式：3E帧和4E帧。两者都建立在TCP或UDP之上，区别在于是否携带"串行号"字段以及请求数据的长度表达方式。

3E帧结构为：副头部（2字节，固定为50 00）+ 网络编号（1字节）+ PLC编号（1字节）+ 请求目标模块I/O编号（2字节）+ 请求目标模块站号（1字节）+ 请求数据长度（2字节）+ 监视定时器（2字节）+ 命令（2字节）+ 子命令（2字节）+ 数据区。其中副头部50 00表示以二进制码通信，若用ASCII码则为"5000"四个字符。

4E帧在副头部之后增加了2字节的串行号（序列号），用于在同一连接上区分多个并发请求的响应归属。其结构为：副头部（2字节，54 00）+ 串行号（2字节）+ 网络编号（1字节）+ PLC编号（1字节）+ 请求目标模块I/O编号（2字节）+ 请求目标模块站号（1字节）+ 请求数据长度（2字节）+ 监视定时器（2字节）+ 命令（2字节）+ 子命令（2字节）+ 数据区。

简单判断：单连接、单请求顺序通信时3E帧足够；需要并发请求或需要严格匹配请求与响应时，应使用4E帧。iQ-F的以太网内置端口同时支持两种帧，具体由GX Works3中的"对象设备连接配置"或通信协议支持功能设定。

二、软元件读写命令的构造

以最常用的"批量读字软元件"为例，命令为01 04，数据区需要给出起始软元件地址（4字节）和读取点数（2字节）。软元件地址的编码规则是：低3字节为软元件编号，高1字节为软元件类型代码。例如D100的地址编码为：类型代码A8（D寄存器）+ 编号100（0x000064），组合为A8 00 00 64。若读取D100开始的5个字，数据区为A8 00 00 64 05 00。

批量写命令01 14的数据区格式为：起始地址（4字节）+ 点数（2字节）+ 写入数据（每字2字节）。例如向D100写入3个字，值为100、200、300，则数据区为A8 00 00 64 03 00 64 00 C8 00 2C 01。

位软元件的读写使用01 01和01 02命令，数据以位为单位打包。例如读取M0开始的16位，数据区为90 00 00 00 10 00（M的类型代码为90），返回2字节数据，每bit对应一个M位。

三、用GX Works3配置并测试MC协议通信

在GX Works3中，首先通过"参数 → FX5UCPU → 模块参数 → 以太网端口"设置IP地址、子网掩码。然后在"对象设备连接配置"中添加"SLMP设备"，设定对方IP和端口（MC协议默认TCP端口为5000，UDP为5001）。若使用"通信协议支持功能"，可在"通信协议支持功能"中登记MC协议命令，由PLC主动发送或响应。

配置完成后，可用GX Works3的"在线 → 监视 → 软元件批量监视"验证数据。更直接的测试方式是使用调试工具发送原始报文。以下是一个读取D100~D104的3E帧请求示例（十六进制）：

50 00 00 FF FF 03 00 0C 00 10 00 01 04 00 00 A8 00 00 64 05 00

各字段含义：50 00副头部，00网络编号，FF PLC编号，FF 03模块I/O，00站号，0C 00请求长度（12字节），10 00监视定时器，01 04命令，00 00子命令，A8 00 00 64起始地址D100，05 00读取5点。正常响应会在数据区返回10字节（5个字）的数据。

四、第三方工具访问iQ-F数据

常见的第三方访问方式包括：Python的pymcprotocol库、C#的MC协议封装库、以及支持Modbus TCP网关转换的方案。以Python为例，使用pymcprotocol连接iQ-F并读取D100~D104的代码如下：

import pymcprotocol

plc = pymcprotocol.Type3E()
plc.connect("192.168.1.10", 5000)
words = plc.batchread_wordunits(headdevice="D100", readsize=5)
print(words)   # 例如 [1234, 5678, 0, 0, 0]
plc.close()

若使用4E帧，只需将Type3E改为Type4E，库会自动加入串行号字段。写入时调用batchwrite_wordunits，传入起始地址和值列表即可。

五、结果判读与常见异常

正常响应报文的副头部与请求一致，数据区返回请求的数据。若响应中出现错误代码，常见的有：C059（命令不支持）、C05B（软元件类型错误）、C061（数据长度不匹配）。例如请求长度字段与实际数据区字节数不一致时，PLC会返回C061。排查时应逐字段核对报文长度，特别注意请求长度字段是从监视定时器开始计算的字节数，不含副头部到站号的部分。

实际工程中建议先用GX Works3的通信测试功能确认链路，再用第三方工具发送最小报文（如读取1个D寄存器），确认无误后再扩展到批量读写。这样可以把问题定位在协议层还是应用层，避免一次性调试复杂报文时难以判断故障点。