MCプロトコル直書き・McpX・MX Component を C# で書き比べる

C# から三菱電機の PLC を読み書きする方法は、大きく3つあります。MCプロトコルの電文を自分で組み立てる方法、McpX のようなライブラリを使う方法、そして三菱電機の MX Component を使う方法です。

この記事では、3つとも同じ処理を書きます。お題は「Ethernet でつないだ PLC から、D100〜D102 の3ワードを読む」です。書いてみると、それぞれが何を引き受け、何を利用者に任せているのかがよく見えます。

1. MCプロトコルを直接書く

.NET 標準の TcpClient だけで書きます。3E フレームの記事で読んだ電文をそのままバイト列にします。デバイスコードは D なので A8、点数は3です。

using System.Buffers.Binary;
using System.Net.Sockets;

using var client = new TcpClient();
client.Connect("192.168.3.39", 5000);
using var stream = client.GetStream();

// 3E フレーム・バイナリ：D100 から 3 ワードを一括読出し（0401）
byte[] request =
[
    0x50, 0x00,                   // サブヘッダ
    0x00, 0xFF, 0xFF, 0x03, 0x00, // あて先（自局）
    0x0C, 0x00,                   // 要求データ長 = 12
    0x10, 0x00,                   // 監視タイマ = 4 秒
    0x01, 0x04, 0x00, 0x00,       // コマンド 0401 / サブコマンド 0000
    0x64, 0x00, 0x00,             // 先頭デバイス番号 = 100
    0xA8,                         // デバイスコード = D
    0x03, 0x00,                   // 点数 = 3
];
stream.Write(request);

// 応答の先頭 9 バイト（サブヘッダ〜応答データ長）を読む
byte[] header = new byte[9];
stream.ReadExactly(header);
if (header[0] != 0xD0 || header[1] != 0x00)
    throw new InvalidDataException("3E フレームの応答ではありません");
int length = BinaryPrimitives.ReadUInt16LittleEndian(header.AsSpan(7));

// 残り（終了コード＋データ）を読む
byte[] body = new byte[length];
stream.ReadExactly(body);
ushort endCode = BinaryPrimitives.ReadUInt16LittleEndian(body);
if (endCode != 0)
    throw new Exception($"PLC がエラーを返しました: {endCode:X4}");

short[] values = new short[3];
for (int i = 0; i < values.Length; i++)
    values[i] = BinaryPrimitives.ReadInt16LittleEndian(body.AsSpan(2 + i * 2));

動くことは動きますが、このコードが面倒を見ているのは「D を3ワード、バイナリで読む」場合だけです。実際に使おうとすると、次のような処理を自分で足していくことになります。

• 961 ワード以上を読むときに、要求を分けて送る
• int や float のように2ワードで1つの値になるデータを組み立てる
• M のようなビットデバイスや、X・Y のような16進番号のデバイスを扱う
• 応答が返らないときのタイムアウトと、その後の接続の立て直し
• iQ-R 向けのサブコマンドや、リモートパスワードへの対応

電文の中身を理解するには一番の方法です。ただ、アプリケーションに組み込むなら、これらをすべて自前でテストすることになります。

2. McpX を使う

NuGet で McpX を追加して、同じ処理を書きます。

using McpXLib;
using McpXLib.Enums;

using var mcpx = new McpX("192.168.3.39", 5000);
short[] values = mcpx.BatchRead<short>(Prefix.D, "100", 3);

1 で組み立てた電文と応答の解析は、BatchRead<short> の1行が引き受けます。型を int や float に変えれば、ワード数の計算と値の組み立ても McpX が行います。960 ワードを超える読み出しは、自動で分割して送ります。

PLC がエラーを返したときは McProtocolException が発生し、ErrorCode プロパティでエラーコードを取り出せます。

McpX は .NET だけで書かれているので、Windows に加えて Linux・macOS でも動きます。そのかわり、対応している通信経路は Ethernet（TCP／UDP）と GX Simulator3 です。USB やシリアルでは接続できません。

3. MX Component を使う

MX Component は、三菱電機が提供する通信ライブラリです。ここでは Version 5 の64ビット版をマニュアルの手順どおりに使います。事前に次の2つを準備します。

1. MX Component をインストールし、付属の通信設定ユーティリティで接続先を設定する。設定には論理局番という番号が付く
2. Visual Studio の［参照の追加］で、COM の「ActUtlType64 Control」をプロジェクトに追加する

using ActUtlType64Lib;

var plc = new ActUtlType64Class();
plc.ActLogicalStationNumber = 1; // 通信設定ユーティリティで作った論理局番

int ret = plc.Open();
if (ret != 0)
    throw new Exception($"接続に失敗しました: {ret:X8}");
try
{
    short[] values = new short[3];
    ret = plc.ReadDeviceBlock2("D100", values.Length, out values[0]);
    if (ret != 0)
        throw new Exception($"読み出しに失敗しました: {ret:X8}");
}
finally
{
    plc.Close();
}

IP アドレスやポート番号はコードに出てきません。接続先の情報は通信設定ユーティリティの側にあり、コードは論理局番でそれを指定するだけです。

ReadDeviceBlock2 は、デバイス名を "D100" のような文字列で受け取り、2バイト（short）単位で値を読み出します。読み出し先の配列は、点数以上の大きさを呼び出し側で確保します。マニュアルは、領域が足りないとアプリケーションエラーなどの重大な現象が起きるおそれがあると注意しています。エラーは例外ではなく戻り値で返るので、呼び出しのたびに0かどうかを確かめます。

MX Component の強みは、通信経路の多さです。Ethernet のほかにも、次のような経路に同じ書き方で接続できます。

• USB、シリアル
• MELSECNET/H や CC-Link IE などのネットワークボード
• GX Simulator2／3 などのシミュレータ

一方で動作環境は Windows に限られ、使うには製品の購入が必要です。

3つを並べて比べる

どれを選ぶか

選ぶときに考えるのは、次の3つの問いです。上から順に答えていけば、たいていはどれかに決まります。

1. Ethernet 以外で接続するか

USB、シリアル、MELSECNET/H や CC-Link IE のネットワークボードで PLC とつなぐなら、選ぶのは MX Component です。McpX も直書きも、Ethernet でしか通信できません。

2. Windows 以外で動かすか

Ethernet で接続するなら、次は動かす環境を考えます。Linux のサーバー、Docker コンテナ、Raspberry Pi、macOS の開発機で動かすなら McpX です。MX Component は Windows でしか動きません。

3. 配布とライセンスをどう考えるか

Windows で Ethernet 接続なら、McpX と MX Component のどちらでも実現できます。ここで決め手になるのは、アプリをどう配るかです。

• McpX が向いている場合：多くの PC に配るアプリや、社外に提供するアプリ。MIT ライセンスで無償なうえ、NuGet の参照だけでアプリに含まれるので、実行する PC ごとのインストールや接続設定が要りません
• MX Component が向いている場合：すでに MX Component で接続先を管理していて、社内の決まった PC で使うアプリ。コードを直さなくても、通信設定ユーティリティで接続先を変えられます

よくある場面

直書きの知識は、どれを選んでも役に立つ

実際のシステムを電文から自作することは少ないはずです。それでも電文の構造を知っていれば、ライブラリを使っていてもトラブルの原因を追えます。Wireshark で通信を覗いたときに各バイトが何を意味するのか、PLC が返したエラーコードが何を指すのかがわかるからです。3E フレームとエラーコードの記事が、そのための知識になります。