MC Protocol Communication Function

本文件整理自 KV-XCM02 User's Manual Chapter 6。 MC Protocol = MELSEC Communication Protocol，由 Mitsubishi Electric 制定的業界標準協定。 Keyence KV 系列 PLC 支援 QnA 相容 3E frame 與 4E frame，編碼可選 binary 或 ASCII。

協定特性

特性	說明
編碼	Binary（推薦）或 ASCII
傳輸	TCP/IP port 5000（預設）/ UDP/IP 5000
Frame 結構	QnA 相容 3E 或 4E（4E 多 serial No. 用於 response 對應）
連線數	15 sockets（TCP，與 Modbus / Host Link 共享）
Server / Client	KV PLC = server，PC = client
並發	支援多 client 同時連線
Device 命名	Mitsubishi 標準命名（M / D / X / Y / R 等，非 Keyence 原生）

為什麼選 MC Protocol

場景	MC Protocol 適合度
與 Mitsubishi PLC 互相轉換	⭐⭐⭐⭐⭐
用社群成熟 .NET / Python 函式庫	⭐⭐⭐⭐⭐（McpX / MCProtocol-NET / HslCommunication 等）
高速大量 IO（>100 Hz）	⭐⭐⭐⭐（binary 效率高）
自寫 framing	⭐⭐⭐（比 Host Link 複雜，但有公開規格）
現場 debug（telnet）	⭐⭐（binary 不易看，ASCII mode 較好但較少用）
程式碼 review / 客戶接手	⭐⭐⭐（依靠成熟 lib，可讀性中等）

Frame 結構

整體結構

[Header] [Subheader] [Network No.] [PC No.] [Request dest I/O No.]
[Request dest station] [Request data length] [CPU monitor timer]
[Command] [Subcommand] [Request data]

3E vs 4E

Frame	Subheader (request)	Subheader (response)	多餘欄位
3E	`0x50 0x00` (binary) / `5000` (ASCII)	`0xD0 0x00` / `D000`	—
4E	`0x54 0x00` / `5400`	`0xD4 0x00` / `D400`	+ 2-byte Serial No.（用於 async response 對應）

固定欄位（傳給 KV-XCM02 時）

欄位	值
Network No.	`0x00`
PC No.	`0xFF`
Request destination unit I/O No.	`0x03FF`
Request destination unit station No.	`0x00`
CPU monitor timer	任意（PLC 忽略此值，但必須填）

限制

從 subheader 到 request data 的總長度 不可超過 8194 bytes

Communication Principle

TCP/IP Mode

3E Binary Request 範例（讀 D0 一個 word）

50 00              ← Subheader (3E request)
00                 ← Network No.
FF                 ← PC No.
FF 03              ← Request dest I/O (LH)
00                 ← Request dest station
0C 00              ← Request data length = 12 bytes (LH)
10 00              ← CPU monitor timer (4 sec, LH)
01 04              ← Command 0401 (Batch Read, LH)
00 00              ← Subcommand 0000 (word) (LH)
00 00 00           ← Device address D0 (3 bytes, LH)
A8                 ← Device code D = 0xA8
01 00              ← Number of devices = 1 word (LH)

3E Binary Response 範例

D0 00              ← Subheader (3E response)
00                 ← Network No.
FF                 ← PC No.
FF 03              ← Request dest I/O
00                 ← Request dest station
04 00              ← Response data length = 4 bytes (LH)
00 00              ← End code = 0x0000 (success) (LH)
39 30              ← D0 value = 0x3039 = 12345 (LH)

完整指令清單

功能	Command	Subcommand	Data Unit
Batch read	`0401`	`0001`	bit
Batch read	`0401`	`0000`	word
Batch write	`1401`	`0001`	bit
Batch write	`1401`	`0000`	word
Random read	`0403`	`0000`	word
Random write	`1402`	`0001`	bit
Random write	`1402`	`0000`	word
Register monitor	`0801`	`0000`	—
Read monitor	`0802`	`0000`	—
Batch read multiple blocks	`0406`	`0000`	word
Batch write multiple blocks	`1406`	`0000`	word
Read buffer memory	`0613`	`0000`	word
Write buffer memory	`1613`	`0000`	word
Read intelligent unit buffer	`0601`	`0000`	byte
Write intelligent unit buffer	`1601`	`0000`	byte
Remote RUN	`1001`	`0000`	—
Remote STOP	`1002`	`0000`	—
Read CPU model	`0101`	`0000`	—
Loopback test	`0619`	`0000`	—

機型查詢回應（`0101` 指令）

Read CPU Model 回應：

KV 機型	Model ASCII	Model Code (binary)
KV-X550	`VX550`	3FH
KV-X530	`VX530`	3DH
KV-X520	`VX520`	3CH
KV-X500	`VX500`	3EH
KV-X310	`VX310`	3BH
KV-8000	`V8000`	39H
KV-8000A	`V8000A`	3AH
KV-7500	`V7500`	37H
KV-7300	`V7300`	36H

Model 字串不足 16 byte 時，後面補 0x20（space）至 16 byte。

Device Code 對照（KV ↔ MC Protocol）

KV Native	MC Protocol Device	ASCII	Binary	範圍
`R` (Relay)	`X(Y)0000-X(Y)7CFF`	`X` / `Y`	`9C` / `9D`	0-199915 (KV-7/8000)
`B` (Link relay)	`B0000-B7FFF`	`B*`	`A0`	0-7FFF (hex)
`MR` (Internal aux)	`M00000-M63999`	`M*`	`90`	0-63999
`LR` (Latch relay)	`L00000-L15999`	`L*`	`92`	0-15999
`CR` (Control relay)	`SM0000-SM1279`	`SM`	`91`	0-1279
`CM` (Control memory)	`SD0000-SD7599`	`SD`	`A9`	0-7599 (KV-8000)
`DM` (Data memory)	`D00000-D65534`	`D*`	`A8`	0-65534
`EM` (Extended DM)	`D100000-D165534`	`D*`	`A8`	0-65534
`FM` (File register)	`R00000-R32767`	`R*`	`AF`	0-32767
`ZF` (File register ext)	`ZR00000-ZR7FFFF`	`ZR`	`B0`	0-524287 (hex)
`W` (Link register)	`W0000-W7FFF`	`W*`	`B4`	0-7FFF (hex)
`T` Timer current	`TN0000-TN3999`	`TN`	`C2`	0-3999
`T` Timer contact	`TS0000-TS3999`	`TS`	`C1`	0-3999
`C` Counter current	`CN0000-CN3999`	`CN`	`C5`	0-3999
`C` Counter contact	`CS0000-CS3999`	`CS`	`C4`	0-3999

Device No. 在 MC Protocol 中為 hexadecimal（其他 device 為 decimal）。 ASCII 命名中的 * 為對齊用的 0x2A（asterisk），實際格式：M* = 0x4D 0x2A。

重要實作細節

Bit-by-bit 表達（讀寫位元，5 個 M-relay 從 M10 開始）

ASCII：

M*00010 0005 1 0 1 1 0
       ↑     ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
       Lead  M14 M13 M12 M11 M10 (注意順序：上位 → 下位)
       device  ON OFF ON ON OFF

Binary：

00 0A    ← Leading device M10 (3 bytes LH)
        ← Device code (M)
00       ← Number of devices = 5 (LH)
11 10    ← Data (4-bit pack, even number 補 0)

Word 表達（讀寫 word，2 個 D-register 從 D350）

D*00350 0002 56AB 170F
       ↑     ↑    ↑
       Lead  D350 D351
       =22187 =5903 (decimal)

Bit-by-word 表達（讀位元但用 16-bit 為單位）

當需要批次讀大量 bit 時，可用 word 為單位，每 16 個 bit 打包成 1 個 hex word。位元順序為 H → L。

例：M16 起 32 個 bit 讀回 = AB12 34CD：

M16 = bit 0 of (AB12 → bit15...bit0 = 1010101100010010)
    所以 M16=0, M17=1, M18=0, ..., M31=1
M32 = bit 0 of 34CD

32-bit data atomicity

寫 32-bit 資料（Random Write 0x1402）時，只在 device No. 為偶數時保證上下 16-bit 同時更新。

錯誤碼

End Code = 0x0000 表示成功；非 0 為錯誤。

Code	說明
`0xC050`	ASCII / binary 通訊不一致
`0xC051-0xC054`	Frame 解析錯誤
`0xC056`	Subcommand 錯
`0xC059`	Command / subcommand 不支援
`0xC05B`	Device 範圍錯
`0xC05C`	通訊資料長度超限
`0xC05D`	CPU 監視 timer 錯
`0xC05F`	此 PLC 不支援該 command
`0xC0B5`	不可寫入（保護中）

完整列表見 KV-XCM02 User's Manual Appendix。

.NET 實作建議

直接 binary frame（自寫）

private static byte[] BuildBatchReadCommand(byte deviceCode, ushort address, ushort count)
{
    var frame = new byte[21];
    frame[0]  = 0x50; frame[1] = 0x00;        // Subheader 3E
    frame[2]  = 0x00;                          // Network No.
    frame[3]  = 0xFF;                          // PC No.
    frame[4]  = 0xFF; frame[5] = 0x03;        // Dest I/O (LH)
    frame[6]  = 0x00;                          // Dest station
    frame[7]  = 0x0C; frame[8] = 0x00;        // Data length = 12
    frame[9]  = 0x10; frame[10] = 0x00;       // CPU timer
    frame[11] = 0x01; frame[12] = 0x04;       // Command 0401
    frame[13] = 0x00; frame[14] = 0x00;       // Subcommand 0000 (word)
    frame[15] = (byte)(address & 0xFF);
    frame[16] = (byte)((address >> 8) & 0xFF);
    frame[17] = 0x00;                          // Address bit 16-23 (always 0 for KV)
    frame[18] = deviceCode;                    // 0xA8 for D
    frame[19] = (byte)(count & 0xFF);
    frame[20] = (byte)((count >> 8) & 0xFF);
    return frame;
}

用 McpX (NuGet)

using McpXLib;

using var mcpx = new McpX("192.168.0.10", 5000);

// 讀 D0..D9
short[] words = mcpx.BatchRead<short>(Prefix.D, "0", 10);

// 寫 M10 = ON
mcpx.BatchWrite<bool>(Prefix.M, "10", new bool[] { true });

// 讀 32-bit unsigned
uint dword = mcpx.Read<uint>(Prefix.D, "100");

Prefix.M 對應 KV MR，Prefix.D 對應 KV DM。詳見 Device Codes 對照表。

Telnet debug（不容易但可行）

3E binary frame 用 telnet 不可讀。改用 ASCII frame：

5000 00FF03FF000018  0010  0401 0000  D*0000000  0001
↑     ↑              ↑     ↑          ↑          ↑
3E    PC...           Len   Cmd        Device     Count

或用 PowerShell 寫 binary：

$client = New-Object System.Net.Sockets.TcpClient("192.168.0.10", 5000)
$stream = $client.GetStream()
$frame = [byte[]]@(0x50,0x00,0x00,0xFF,0xFF,0x03,0x00,0x0C,0x00,0x10,0x00,
                   0x01,0x04,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xA8,0x01,0x00)
$stream.Write($frame, 0, $frame.Length)

$buf = New-Object byte[] 256
$len = $stream.Read($buf, 0, $buf.Length)
[BitConverter]::ToString($buf[0..($len-1)])

參考

KV-XCM02 User's Manual Chapter 6（O24GB 版，2024-10）
Mitsubishi SLMP Reference Manual（公開）
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Word 表達（讀寫 word，2 個 D-register 從 D350）​

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錯誤碼​

.NET 實作建議​

直接 binary frame（自寫）​

用 McpX (NuGet)​

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