FX5U使用TCP通信的全面指南
一、TCP通信基础与FX5U支持特性
1. TCP协议核心原理
面向连接：基于三次握手建立可靠通信（SYN→SYN-ACK→ACK），适合工业设备间高可靠性数据传输。
数据包结构：由IP头（20字节）、TCP头（20字节）、数据负载组成，总帧长≤1460字节（以太网MTU限制）。
应用场景：与上位机（SCADA/MES）、其他PLC（如S7-1200）、智能仪表进行数据交互。
2. FX5U的TCP通信能力
内置协议栈：支持TCP客户端（主动连接）和TCP服务器（被动监听）两种模式。
通信端口：最多支持8个TCP连接（客户端+服务器总和），端口号可配置（范围1024-65535）。
数据格式：支持二进制、ASCII、HEX等多种格式，兼容Modbus TCP等私有协议扩展。
二、硬件与软件配置步骤
1. 硬件连接
网络拓扑：FX5U通过以太网模块（FX5-ENET/IP或内置以太网口）连接至交换机或上位机。
IP设置：使用GX Works3配置FX5U的IP地址、子网掩码、网关（需与通信设备在同一网段）。
示例：
FX5U IP：192.1680.1.10
上位机IP：192.1680.1.20
子网掩码：255.255.255.0
2. 软件配置（以TCP客户端为例）
步骤1：创建通信任务
在GX Works3的“任务配置”中启用“TCP通信”功能，分配任务优先级（如优先级5）。
步骤2：配置TCP连接参数
模式：选择“TCP客户端”。
目标IP：填写上位机IP（如192.1680.1.20）。
端口号：填写上位机监听端口（如5000）。
超时时间：建议设置3-5秒（根据网络延迟调整）。
步骤3：定义通信数据区
发送区：映射至FX5U的D寄存器（如D100-D119，20字节）。
接收区：映射至D寄存器（如D200-D219，20字节）。
步骤4：编写通信指令
TCP连接指令：
TCP_CONNECT（在PLC首次运行时调用）。数据发送指令：
TCP_SEND（触发条件：如M0上升沿）。数据接收指令：
TCP_RECV（在接收完成中断中调用）。
3. 上位机配置（以C#为例）
csharp
// 示例：C# TCP服务器代码 using System.Net; using System.Net.Sockets; using System.Text;
TcpListener server = new TcpListener(IPAddress.Parse("192.1680.1.20"), 5000); server.Start(); Console.WriteLine("等待PLC连接...");
TcpClient client = server.AcceptTcpClient(); Console.WriteLine("PLC已连接");
NetworkStream stream = client.GetStream(); byte[] buffer = new byte[20]; stream.Read(buffer, 0, buffer.Length); // 接收PLC数据
// 发送响应数据 byte[] response = Encoding.ASCII.GetBytes("ACK"); stream.Write(response, 0, response.Length);
三、通信协议设计（关键环节）
1. 数据帧结构定义
| 字段 | 长度（字节） | 说明 |
|---|---|---|
| 起始符 | 2 | 固定值0xAA 0x55（用于帧同步） |
| 命令码 | 1 | 0x01（读寄存器）、0x02（写寄存器） |
| 数据长度 | 2 | 后续数据字节数（含校验） |
| 寄存器地址 | 4 | 目标寄存器地址（如D100） |
| 数据值 | N | 根据命令码决定（读时为空） |
| CRC校验 | 2 | Modbus CRC16校验 |
2. 通信流程示例
PLC发送请求：
命令码0x01（读寄存器），地址0x64（D100），数据长度0x08（含校验）。
发送帧：
AA 55 01 08 00 00 00 64 00 01 12 34上位机响应：
数据值0x5678（D100的值）。
接收帧后解析数据，返回寄存器值：
AA 55 01 06 00 00 00 64 00 01 56 78
四、调试与故障排查
1. 常见问题及解决
问题1：连接失败
原因：IP冲突、防火墙拦截、端口占用。
解决：使用
ping命令测试网络连通性，检查上位机防火墙设置。问题2：数据乱码
原因：数据格式不匹配（如二进制与ASCII混用）。
解决：统一通信双方的数据格式（如全HEX或全ASCII）。
问题3：通信中断
原因：网络抖动、超时时间设置过短。
解决：增加超时时间至5秒，在PLC中添加心跳包（周期性发送测试帧）。
2. 调试工具推荐
PLC端：GX Works3的“通信监视”功能，实时查看发送/接收数据。
上位机端：Wireshark抓包工具，分析TCP帧结构是否正确。
五、优化建议与最佳实践
1. 性能优化
减少通信频率：合并多个寄存器读写指令，降低TCP帧数量。
使用批量传输：通过
TCP_SEND指令一次性发送多帧数据（需协议支持）。启用压缩：对大数据量传输（如历史日志）启用zlib压缩算法。
2. 可靠性设计
重试机制：在PLC中添加通信失败重试逻辑（如重试3次后报警）。
校验冗余：除CRC校验外，增加数据帧序号（防止丢包）。
日志记录：在PLC中记录通信错误日志（如错误代码、时间戳）。
3. 扩展性设计
协议版本控制：在数据帧中添加版本号字段（如
0x01），便于后续升级。多设备兼容：通过目标IP区分不同设备，实现“一机多连”。
六、典型工业场景案例
案例1：PLC与SCADA系统通信
需求：FX5U将温度、压力数据上传至SCADA，并接收控制指令。
实现：
PLC周期性（1秒）发送温度（D100）、压力（D102）至SCADA。
SCADA下发阀门开度指令至PLC的D200寄存器。
使用心跳包检测通信状态，超时3秒后PLC触发报警。
案例2：PLC与PLC通信
需求：FX5U与S7-1200交换生产数据（如产量计数）。
实现：
FX5U作为TCP客户端，连接至S7-1200的5000端口。
定义协议：0x01（读产量）、0x02（写产量）。
双方每小时同步一次数据，确保数据一致性。
七、总结
FX5U的TCP通信功能为工业自动化提供了高效、可靠的解决方案。通过合理设计协议、优化通信逻辑，可实现以下目标：
高实时性：通过批量传输和心跳包机制，降低通信延迟。
高可靠性：通过CRC校验和重试机制，确保数据准确性。
高扩展性：通过协议版本控制和多设备兼容，适应未来需求变化。
在实际项目中，需结合具体业务需求，选择合适的通信模式（客户端/服务器）和协议格式，并严格进行调试与测试，以确保系统稳定运行。
