C#与三菱PLC以太网通讯程序上位机源码 通过3E帧SLMP /MC协议与三菱FX5U/Q系列PLC通讯 1.该程序可以与FX5U/Q系列PLC以太网通讯，根据3E帧报文写了一个类库，可以读写各种类型和区域变量。 2.支持单个变量读写和数组类型批量读写。 3.可以实时检测网络通断，断线重连功能。 4.并有实时曲线采集等功能
一、程序概述
本程序是基于C#语言开发的上位机应用，旨在通过以太网实现与三菱FX5U、Q系列PLC的通讯交互。其核心采用SLMP（Seamless Message Protocol）协议下的3E帧格式与MC协议，构建了稳定的TCP通讯链路，支持对PLC内部多种数据类型（布尔值、整数、浮点数、字符串及数组）的读写操作，并提供实时数据监控与可视化功能，适用于工业自动化场景中PLC数据采集、控制指令下发及运行状态监控等需求。
C#与三菱PLC以太网通讯程序上位机源码 通过3E帧SLMP /MC协议与三菱FX5U/Q系列PLC通讯 1.该程序可以与FX5U/Q系列PLC以太网通讯，根据3E帧报文写了一个类库，可以读写各种类型和区域变量。 2.支持单个变量读写和数组类型批量读写。 3.可以实时检测网络通断，断线重连功能。 4.并有实时曲线采集等功能
程序整体采用模块化设计，分为通讯核心层 、UI交互层 与数据处理层，各层职责清晰、耦合度低，既保证了通讯稳定性，又具备良好的用户操作体验与可扩展性。支持Windows操作系统，基于.NET Framework 4.0开发，依赖System.Net.Sockets实现网络通讯、System.Windows.Forms构建图形界面，可直接部署于工业控制计算机或上位机监控终端。
二、核心功能模块
2.1 网络通讯模块
网络通讯是程序与PLC交互的基础，该模块负责建立、维护TCP连接，并处理断网重连逻辑，确保通讯链路的稳定性。
2.1.1 通讯初始化
- 功能描述：在程序启动时，根据用户配置的PLC IP地址与端口号，初始化TCP Socket对象，完成通讯参数的预设。
- 关键逻辑 ：
- 解析用户输入的IP地址（如默认的"192.168.1.4"），转换为IPAddress对象；
- 结合端口号（如默认的"2050"），创建IPEndPoint实例，封装通讯目标的网络标识；
- 初始化TCP Socket，指定IPv4协议、流式传输（Stream）与TCP协议类型，为后续连接做准备。
- 应用场景：程序启动时自动执行，或用户修改IP/端口后重新初始化，确保通讯参数与PLC配置一致。
2.1.2 连接管理与断网重连
- 功能描述：实时检测与PLC的通讯状态，通过Ping命令验证PLC网络可达性，实现自动连接与断网后的重试机制，避免因网络波动导致通讯中断。
- 关键逻辑 ：
- 周期性发送Ping请求（超时时间50ms），检测PLC是否在线；
- 若Ping成功且当前未建立连接，自动创建新的Socket连接，并验证连接状态（通过Poll方法判断Socket是否正常）；
- 若Ping失败或连接异常，立即标记通讯状态为"断开"，关闭当前Socket并释放资源，避免资源泄漏；
- 异常场景（如Socket异常、Ping超时）通过try-catch捕获，确保程序不崩溃，并触发重连逻辑。
- 通讯状态反馈：通过UI界面的"状态"标签（labLink）直观展示通讯状态------绿色表示"链接正常"，红色表示"链接断开"，方便用户实时掌握通讯情况。
2.1.3 报文发送与接收
- 功能描述：按照SLMP协议3E帧格式，将用户的读写请求封装为十六进制报文，通过TCP Socket发送至PLC；同时监听PLC的响应报文，解析后返回数据或执行结果。
- 协议帧结构 ：
通讯报文遵循固定格式，包含帧头 （如"500000FFFF0300"）、数据长度 、指令代码 （如读D区为"A8"、读M区为"90"）、地址信息 （起始地址与数据长度）及数据域（仅写操作需携带），确保PLC能正确识别并响应请求。 - 数据解析：接收PLC返回的报文后，根据数据类型（如16位整数、32位浮点数）提取对应字节段，通过字节序转换（如BitConverter.ToInt16、BitConverter.ToSingle）将十六进制字节转换为可读的数值或布尔值。
2.2 数据读写模块
该模块是程序的核心业务层，支持对PLC内部X、Y、M、D等常用软元件区的多种数据类型进行读写，覆盖工业场景中绝大多数数据交互需求。
2.2.1 数据类型与支持范围
程序支持的PLC数据类型、对应软元件区及功能如下表所示：
| 数据类型 | 支持软元件区 | 读写功能 | 应用场景举例 |
|---|---|---|---|
| 布尔值（Bool） | X、Y、M | 读单个布尔值、写单个布尔值 | 检测传感器状态（X区）、控制输出（Y区） |
| 16位整数（Int16） | M、D | 读单个值、读数组、写单个值、写数组 | 读取计数器值（D区）、下发短整型控制参数 |
| 32位整数（Int32） | M、D | 读单个值、读数组、写单个值、写数组 | 读取长整型累计数据（如产量） |
| 浮点数（Real） | M、D | 读单个值、读数组、写单个值、写数组 | 读取温度、压力等模拟量（D区） |
| 字符串（String） | D | 读字符串、写字符串 | 存储设备编号、运行日志等文本信息 |
2.2.2 典型读写流程（以浮点数读写为例）
- 读浮点数流程 ：
- 用户在UI界面勾选"Real"类型，选择软元件区（如D区），输入起始地址（如"50"）；
- 程序解析地址为"D50"，根据D区对应的指令代码"A8"，封装3E帧报文（包含起始地址"000032"、读取长度"0200"等）；
- 通过TCP Socket发送报文至PLC，等待响应（超时时间100ms）；
- 接收PLC返回的15字节响应报文，提取数据段（第11-14字节），转换为浮点数；
- 将结果显示在UI的"写入值"文本框中，供用户查看。
- 写浮点数流程 ：
- 用户在UI界面输入待写入的浮点数（如"25.5"），确认地址与软元件区；
- 程序将浮点数转换为4字节十六进制（通过BitConverter.GetBytes），封装包含数据域的3E帧报文；
- 发送报文后，接收PLC的响应报文（11字节），验证响应帧是否为"D0-00-00-FF-FF-03-00-02-00-00-00"（表示写入成功）；
- 若验证通过，标记写入成功；若失败，提示用户检查地址或网络状态。
2.2.3 数组读写特性
针对批量数据处理场景（如多个模拟量采集、批量参数下发），程序支持数组读写功能：
- 读数组时，用户指定起始地址与数组长度（如从D100开始读5个浮点数），程序自动计算读取字节数，封装报文后一次性获取所有数据；
- 写数组时，用户预设数组数据（如
float[] writeArray = new float[4] {100.0f, 200.0f, 300.0f, 400.0f}），程序将数组转换为连续字节流，通过单条报文完成批量写入，减少通讯次数，提升效率。
2.3 UI交互与实时监控模块
UI交互层基于Windows Forms构建，提供直观的操作界面与数据可视化功能，降低用户操作门槛；实时监控模块则支持对PLC关键数据的动态采集与曲线展示，帮助用户掌握设备运行趋势。
2.3.1 界面功能分区
程序界面分为4个核心区域，各区域功能明确：
| 界面区域 | 核心组件 | 功能描述 |
|---|---|---|
| 网口设置区 | IP输入框、端口输入框、状态标签 | 配置PLC的IP地址与端口，显示当前通讯状态 |
| 报文测试区 | 发送窗口、接收窗口、发送按钮 | 手动输入十六进制报文（如调试用指令），查看PLC响应，用于协议调试 |
| 读写测试区 | 类型复选框、区域下拉框、地址/值输入框、读写按钮 | 选择数据类型与软元件区，输入地址/值，执行读写操作 |
| 实时监控区 | 实时值文本框、开始/停止按钮、折线图 | 启动/停止实时数据采集，在折线图中展示历史数据（如D50的浮点数变化） |
2.3.2 实时数据监控与可视化
- 功能描述：对PLC指定地址的数据（如模拟量输入D50）进行周期性采集，将采集到的实时值显示在文本框中，并通过折线图动态展示数据变化趋势，支持数据缓存与曲线自动刷新。
- 关键逻辑 ：
- 用户点击"开始"按钮，启用数据采集标志（ThrowEn = true）；
- 后台线程（threadPLCCycle）周期性（间隔80ms）读取指定地址（如D50）的浮点数；
- 采集到的数据实时更新至UI文本框（通过多线程委托避免跨线程操作异常）；
- 折线图（Chart控件）动态添加数据点，当数据点数量超过60个时，自动移除最早的数据点，确保图表仅展示最新60个数据（约4.8秒的历史数据）；
- 用户点击"停止"按钮，禁用采集标志，停止数据读取与曲线更新。
- 图表配置：折线图采用平滑曲线（Spline类型），X轴显示时间（HH:mm:ss），Y轴范围可配置（默认0-200），网格线为浅灰色，数据曲线为红色，确保数据趋势清晰可见。
三、程序运行流程
3.1 启动阶段
- 程序启动，执行Form1_Load方法，初始化UI控件（如下拉框添加软元件区选项：X、Y、M、D）；
- 预设默认通讯参数（IP：192.168.1.4，端口：2050），调用通讯初始化方法，创建Socket对象；
- 初始化延时定时器（间隔1秒），避免界面加载时阻塞通讯线程；
- 定时器触发后，启动后台通讯线程（threadPLCCycle），开始周期性检测PLC通讯状态。
3.2 运行阶段
- 后台线程持续执行：发送Ping请求→检测PLC在线状态→更新UI通讯状态标签；
- 用户操作流程（以"读D50浮点数"为例）：
- 在"读写测试区"勾选"Real"→选择"D"区→输入地址"50"→点击"读取"按钮；
- 程序封装读报文→发送至PLC→接收响应→解析数据→更新UI文本框；
- 实时监控流程：
- 点击"实时监控区"的"开始"按钮→启用数据采集→后台线程周期性读D50→更新文本框与折线图；
- 点击"停止"按钮→停止采集，折线图冻结当前状态。
3.3 异常处理阶段
- 网络异常（如PLC断电、网线断开）：
- Ping请求失败→标记通讯状态为"断开"→关闭Socket并释放资源→UI状态标签变红；
- 网络恢复后，Ping成功→自动重新创建Socket连接→状态标签变绿，恢复通讯。
- 数据读写异常（如地址不存在、数据类型不匹配）：
- 通过try-catch捕获异常，避免程序崩溃；
- 弹出提示框（如"请输入正确的Real变量地址"），引导用户修正操作。
四、技术特点与注意事项
4.1 技术特点
- 稳定的通讯机制：结合Ping检测与Socket状态验证，实现断网自动重连，通讯中断后可快速恢复，保障工业场景下的连续性；
- 全面的数据支持：覆盖布尔值、整数、浮点数、字符串及数组等多种数据类型，满足绝大多数PLC控制与数据采集需求；
- 多线程安全设计：通过委托（delegate）实现后台线程与UI线程的安全交互，避免跨线程操作异常，确保界面流畅无卡顿；
- 直观的可视化监控：折线图动态展示数据趋势，帮助用户快速识别设备运行状态变化（如温度骤升、压力波动）；
- 调试友好：提供报文测试区，支持手动输入十六进制报文，方便用户调试协议细节或验证PLC响应。
4.2 注意事项
- 通讯参数配置：需确保程序配置的IP地址与端口号与PLC的网络配置一致（三菱PLC默认SLMP端口为2050），否则无法建立连接；
- 地址合法性：读取/写入的PLC地址需在合法范围内（如FX5U的D区地址范围为D0-D32767），否则会导致读写失败；
- 数据类型匹配：写入数据的类型需与PLC软元件区支持的类型一致（如字符串仅支持D区），避免数据解析错误；
- 权限与防火墙：运行程序的上位机需具备访问PLC网络的权限，关闭防火墙或添加程序例外，避免通讯被拦截；
- 线程资源释放：程序关闭时，需确保后台通讯线程与Socket资源正常释放，避免内存泄漏（当前程序通过IsBackground=true设置后台线程，程序退出时自动终止）。
五、应用场景扩展建议
- 多PLC管理：当前程序仅支持单PLC通讯，可扩展为"PLC列表"功能，允许用户配置多个PLC的IP/端口，实现多设备同时监控；
- 数据存储：增加数据库（如SQL Server、SQLite）接口，将采集的实时数据存储至数据库，支持历史数据查询与报表生成；
- 报警功能：基于实时数据设置阈值（如温度超过180℃），当数据超出阈值时，触发声光报警或短信通知，提升设备安全性；
- 批量配置：支持导入/导出读写参数（如地址、数据类型、采集周期），方便多台上位机快速部署相同配置；
- 远程控制：结合VPN或工业以太网，扩展远程通讯功能，实现对异地PLC的监控与控制（需确保网络安全性）。
本程序通过标准化的通讯协议、模块化的架构设计与友好的UI交互，为三菱FX5U/Q系列PLC的上位机监控提供了完整解决方案，可直接应用于中小型工业自动化项目，也可基于现有框架进行二次开发，满足更复杂的业务需求。
