三菱FX5U通信实战：MC协议(3E帧)解析与远程梯形图监控方案

原创已于 2025-11-28 10:38:16 修改 · 766 阅读

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于 2025-11-28 10:29:39 首次发布

摘要：本文面向工业物联网开发者，从协议原理出发，深度解析三菱FX5U的通信机制。我们将对比Modbus与MC协议（MELSEC Communication Protocol）的优劣，重点解析3E帧结构。同时，以Linux边缘计算网关为例，展示如何通过配置化方式实现无代码数据采集，并利用安全隧道技术（SD-WAN）实现对内网PLC的远程梯形图监控和程序上下载。

导语：作为开发者，你是否厌倦了Modbus的低效和繁琐的地址换算？在三菱FX5U上，官方推荐使用更高效的原生协议——MC协议（SLMP）。它支持批量读写、随机读写，且无需在PLC侧编写通讯程序。本文将带你硬核拆解MC协议的优势，并分享一套基于边缘计算网关的“采集+运维”一体化实战方案，助你低成本搞定设备联网。

三菱FX5U通信实战：MC协议(3E帧)解析与远程梯形图监控方案

1. 技术选型：为什么首选MC协议（3E帧）？

FX5U自带的以太网口支持多种协议，其中SLMP（Seamless Message Protocol，即常说的MC协议）是功能最强、最灵活的。相比Modbus TCP，它有明显优势：

通信效率更高： 建议使用二进制（Binary）格式进行通信，相比ASCII码报文长度更短，解析速度更快。
批量读写能力： 一个指令可以读取连续的数百个字（Word）或位（Bit），极大地减少了网络握手次数（Handshake），适合高频采集。
直接软元件寻址： 可以直接操作D、M、X、Y、R等软元件区域，无需像Modbus那样进行繁琐的40001地址映射。

2. 实战：基于边缘网关的采集实现

在实际项目中，为了降低开发成本，我们通常使用支持边缘计算的工业网关来替代PC。本案例以鲁邦通EG5120边缘网关为例，演示如何通过Edge2Cloud Pro平台实现零代码采集。

2.1 PLC侧配置（GX Works3） 在GX Works3中配置以太网端口参数：

配置对象： 导航栏 -> 参数 -> FX5UCPU -> 模块参数 -> 以太网端口。
SLMP连接设备： 拖拽一个“SLMP连接设备”到配置图中。
端口号： 建议设置为 5000（TCP）。
协议格式： 务必选择“二进制代码”。配置完成后，写入PLC并重启（Reset）。

2.2 网关侧驱动配置 登录网关Web界面，进入采集配置页面：

驱动选择： 选择 Mitsubishi MELSEC (MC Protocol)。
连接参数： 填入PLC的局域网IP和刚刚设置的端口 5000。
点位映射（无需编程）：
- 产量计数：地址 D100 -> 类型 Word
- 运行状态：地址 M8000 -> 类型 Bit
- 定时器值：地址 TN0 -> 类型 Word

2.3 数据标准化上报（MQTT） 网关在边缘侧完成协议解析后，将数据封装为标准的JSON格式，通过MQTT推送至云端Broker：

JSON

{
  "plc_id": "FX5U_01",
  "timestamp": 1678886400,
  "values": {
    "production_count": 500,
    "is_running": true
  }
}

3. 远程运维：基于安全隧道的梯形图监控

采集解决了“看”数据的问题，但运维需要“改”程序。当FX5U位于工厂内网（NAT之后）时，外部GX Works3无法直接连接。此时需要利用安全隧道技术（如OpenVPN/SD-WAN）构建虚拟局域网。

3.1 技术原理 通过在网关（客户端）和云端（服务端）之间建立一条加密的虚拟通道（Layer 2/3 Tunnel），将工程师电脑与现场PLC拉入同一个虚拟网段。

网关侧： 充当隧道接入点，主动连接云端，无需现场公网IP。
路由转发： 云端服务器将发往目标虚拟IP的流量，路由至网关，网关再NAT转发给PLC。

3.2 GX Works3 远程连接实测

工程师电脑运行安全连接客户端，登录并建立连接。
在电脑CMD中尝试 Ping 现场PLC的内网IP，若通则说明隧道建立成功。
打开GX Works3 -> “在线” -> “当前连接目标”。
选择“Ethernet板” -> “直接连接”或输入PLC IP -> 点击“通信测试”。
提示“连接成功”后，即可进行梯形图监控、软元件监视、程序上下载等操作。实测在4G网络下，延迟在50ms-100ms左右，完全满足调试需求。

常见问题解答 (FAQ)

问题1：MC协议的3E帧和1E帧有什么区别？ 答： 1E帧主要用于老旧的FX3U以太网模块，功能受限。3E帧是针对以太网设计的，支持更丰富的功能码和更大的数据量。FX5U完美支持3E帧，建议新项目一律使用3E帧。

问题2：远程连接时GX Works3经常提示超时怎么办？ 答：跨公网传输存在抖动。建议在GX Works3的“通信设置”中，适当增加“通信超时时间”（TimeOut），例如将默认的2秒改为10秒，可以显著提高连接稳定性。

问题3：可以自己写Python脚本采集MC协议吗？ 答：可以。如果网关支持Docker（如鲁邦通EG系列），你可以利用 pymcprotocol 等开源Python库编写自定义脚本，运行在网关容器里，实现更复杂的边缘计算逻辑。

总结： 通过“边缘网关 + MC协议 + 安全隧道”，我们构建了一套既能高效采集数据，又能安全远程调试的完整方案。这种架构避免了传统工控机方案的高成本和维护难题，是目前工业物联网领域针对三菱FX5U设备管理的最佳实践之一。