slmp4e connect cpp minimal

Minimal C++ library for ESP32/RP2040 to communicate with Mitsubishi PLCs via SLMP 4E protocol. Supports W5500 Ethernet for stable factory connections. Arduino &

COMPONENTS

PROJECT DESCRIPTION

ESP32 / RP2040으로 미쓰비시 PLC와 통신하다 — SLMP4E Connect C++ Minimal

#ESP32 #RP2040 #W5500 #SLMP #미쓰비시PLC #산업자동화 #스마트팩토리

01 — 이 프로젝트는 무엇인가?

공장 자동화 현장에는 미쓰비시 전기의 PLC(iQ-R, iQ-F 시리즈) 가 광범위하게 쓰입니다. 컨베이어 벨트, 로봇 암, 온도 제어기 — 제조 현장의 핵심 장비들이 미쓰비시 PLC의 지령을 받아 움직입니다.

문제는 이 PLC와 외부 기기가 통신하려면 SLMP(Seamless Message Protocol) 라는 미쓰비시 전용 프로토콜을 구현해야 한다는 겁니다. 기존에는 산업용 PC나 전용 게이트웨이 장비가 필요했습니다.

이 프로젝트는 그 장벽을 낮춥니다. ESP32, RP2040, RP2350 같은 소형 MCU로 미쓰비시 PLC와 직접 통신할 수 있는 C++ 라이브러리입니다. Arduino IDE와 PlatformIO 모두 지원하며, W5500 및 W6300유선 이더넷 연결 예제도 포함되어 있습니다.

02 — 시스템은 어떻게 동작하나?

[미쓰비시 PLC]
    ↕  SLMP 4E 바이너리 프로토콜 (TCP/IP)
[ESP32 / RP2040]
    ├─ W5500: 유선 이더넷으로 안정적 PLC 연결
    ├─ SLMP4E Client: 워드·비트·더블워드 읽기/쓰기
    ├─ 재연결 헬퍼: 통신 끊김 자동 복구
    └─ 시리얼 콘솔: 디버그 및 대화형 명령 지원
[상위 시스템 / PC / 클라우드]
    (선택 사항 — MCU가 직접 PLC 데이터 처리 가능)

MCU가 PLC에 TCP로 연결하고, SLMP 4E 프레임으로 요청을 보냅니다. PLC는 워드·비트·더블워드 값을 응답으로 돌려줍니다. 라이브러리가 프레임 인코딩/디코딩을 모두 처리하므로 애플리케이션 코드는 readWords(), writeBits() 같은 간단한 API만 호출하면 됩니다.

03 — 왜 W5500인가?

🔷 산업 현장에서 WiFi는 불안정하다

공장 내부는 전동 모터, 인버터, 용접기 등 전자기 간섭(EMI) 발생원이 가득합니다. WiFi 신호는 이 환경에서 불안정하고, 패킷 손실이나 재연결이 PLC 통신 오류로 이어집니다. PLC가 명령을 받지 못하면 설비가 멈춥니다.

🔷 SLMP은 TCP 세션을 유지해야 한다

SLMP 통신은 TCP 연결을 맺고 요청-응답을 반복하는 구조입니다. WiFi 재연결이 발생하면 TCP 세션이 끊기고, PLC 측에서 타임아웃 처리가 발생합니다. W5500의 하드웨어 TCP/IP 스택은 MCU 부하 없이 세션을 안정적으로 유지합니다.

🔷 실제 예제로 확인된 구성

README에 W5500 관련 예제가 명시되어 있습니다.

예제	구성
`rp2040_w5500_read_words`	RP2040 + W5500 유선 이더넷
`w5500_evb_pico2_read_words`	W5500-EVB-Pico2 온보드 이더넷
`w6300_evb_pico2_read_words`	W6300-EVB-Pico2 온보드 이더넷
`esp32_read_words`	ESP32 WiFiClient (WiFi 환경용)

W5500 예제는 산업 현장의 유선 네트워크 환경을 직접 겨냥한 구성입니다.

04 — 핵심 구성 요소

🏭 미쓰비시 PLC (iQ-R / iQ-F 시리즈)

국내외 제조 현장에서 가장 많이 쓰이는 산업용 PLC 라인업입니다. 이 라이브러리는 실제 Mitsubishi iQ-R R08CPU를 대상으로 검증되었습니다.

🤖 ESP32 / RP2040 / RP2350

WiFi 내장 ESP32부터 W5500을 외장으로 붙이는 RP2040까지 다양한 MCU를 지원합니다. 동일한 slmp4e::Slmp4eClient API가 WiFi와 이더넷 모두에서 동작합니다. 네트워크 레이어만 바꾸면 됩니다.

🌐 WIZnet W5500 — 산업 현장용 유선 연결

SPI로 연결하는 하드웨어 TCP/IP 스택 이더넷 모듈입니다. RP2040 + W5500 조합은 WiFi 없이 공장 유선 네트워크에 직접 연결할 수 있습니다. EthernetClient를 WiFiClient 대신 전달하면 나머지 코드는 동일합니다.

📦 SLMP4E Client 라이브러리

동적 메모리 할당 없이 동작하는 경량 설계입니다. TX/RX 버퍼를 호출자가 직접 제공하므로 메모리 사용량을 완전히 제어할 수 있습니다. 96바이트 버퍼로도 기본 읽기/쓰기가 가능합니다.

🔧 재연결 헬퍼 (ReconnectHelper)

통신이 끊기면 자동으로 재연결을 시도하는 유틸리티입니다. 재연결 성공 시 비밀번호 해제나 초기 읽기를 한 번만 실행하는 consumeConnectedEdge() 패턴을 제공합니다.

🖥️ Mock PLC 서버

실제 PLC 없이 로컬에서 개발할 수 있는 Python 기반 모의 서버입니다. 정상 응답뿐 아니라 지연, 강제 에러 코드, 연결 끊김, 비정상 응답 등 다양한 시나리오를 시뮬레이션합니다.

05 — 지원하는 주요 기능

기능	설명
`readTypeName()`	PLC 기종명 읽기
`readWords()` / `writeWords()`	워드(16bit) 직접 읽기/쓰기
`readBits()` / `writeBits()`	비트 직접 읽기/쓰기
`readDWords()` / `writeDWords()`	더블워드(32bit) 읽기/쓰기
`readRandom()` / `writeRandom()`	비연속 주소 랜덤 접근
`readBlock()` / `writeBlock()`	블록 단위 일괄 읽기/쓰기
`remotePasswordUnlock()` / `Lock()`	PLC 원격 비밀번호 해제/잠금
`lastRequestFrame()`	마지막 요청 프레임 덤프 (디버그)

06 — 응용 시나리오

01. 스마트팩토리 데이터 수집 — 엣지 게이트웨이

ESP32가 미쓰비시 PLC에서 생산량, 불량률, 온도 데이터를 주기적으로 읽어 MQTT로 클라우드에 전송합니다. 기존에는 산업용 PC가 필요했던 역할을 ESP32 하나가 대신합니다. #스마트팩토리 #엣지게이트웨이 #MQTT

02. 설비 고장예측 — 진동·전류 데이터 PLC 연동

PLC가 수집하는 모터 전류, 컨베이어 속도 데이터를 ESP32가 읽어 이상 패턴을 감지합니다. 설비 고장 전에 알람을 발생시켜 계획 외 다운타임을 줄입니다. #예지보전 #이상감지 #OEE

03. 소규모 생산라인 모니터링 대시보드

RP2040 + W5500이 PLC 데이터를 읽어 웹 대시보드로 제공합니다. 고가의 SCADA 소프트웨어 없이 브라우저에서 실시간 생산 현황을 확인할 수 있습니다. #SCADA대체 #저비용모니터링

04. 물류창고 자동화 — PLC-IoT 연동

물류 설비의 PLC 데이터를 ESP32가 읽어 재고 시스템과 연동합니다. 컨베이어 통과 카운트, 센서 트리거 이벤트를 실시간으로 상위 시스템에 전달합니다. #물류자동화 #WMS연동

05. 교육·연구 환경 — 저비용 PLC 실습

산업용 PLC 통신 실습에서 고가의 전용 장비 대신 ESP32 + W5500 조합을 활용합니다. Mock PLC 서버로 실제 PLC 없이도 프로토콜 학습이 가능합니다. #PLC교육 #산업자동화실습

07 — 확장 경로

단계	내용	현황
핵심 프로토콜	SLMP 4E 바이너리 인코딩/디코딩	✅ 완료
직접 접근	워드·비트·더블워드 읽기/쓰기	✅ 완료
랜덤·블록 접근	비연속 주소 일괄 처리	✅ 완료
W5500 지원	RP2040 + W5500 유선 이더넷 예제	✅ 완료
W6300 지원	W6300-EVB-Pico2 온보드 이더넷 예제	✅ 완료
Mock PLC 서버	실제 PLC 없이 로컬 개발 가능	✅ 완료
검증 확장	실제 보드 테스트 커버리지 확대	🔲 진행 중

결론

공장 PLC와 MCU를 잇는 다리 — 산업 자동화의 문턱을 낮춘다.

미쓰비시 PLC 통신은 지금까지 전용 산업용 PC나 고가 게이트웨이 장비의 영역이었습니다. 이 라이브러리는 그 문을 ESP32와 RP2040 앞에서 엽니다.

W5500 유선 이더넷이 공장 EMI 환경에서 WiFi의 불안정성을 대체하고, 동적 메모리 할당 없는 경량 설계가 제한된 MCU 리소스 안에서 안정적으로 동작합니다. Mock PLC 서버로 실제 장비 없이도 개발할 수 있어 진입 장벽도 낮습니다.

✅ 미쓰비시 PLC SLMP 4E 프로토콜 완전 구현
✅ ESP32 / RP2040 / RP2350 지원
✅ W5500 유선 이더넷 예제 포함
✅ 동적 메모리 할당 없는 경량 설계
✅ Mock PLC 서버로 실제 장비 없이 개발 가능
✅ Arduino IDE + PlatformIO 모두 지원
✅ MIT 라이선스 오픈소스 공개

Q&A

Q. SLMP이란 무엇인가요? SLMP(Seamless Message Protocol)는 미쓰비시 전기가 정의한 산업용 이더넷 통신 프로토콜입니다. PLC와 외부 기기가 TCP/IP 네트워크로 데이터를 주고받을 때 사용합니다. 4E 프레임은 이더넷 환경에서 쓰이는 바이너리 프레임 형식입니다.

Q. 어떤 미쓰비시 PLC와 호환되나요? iQ-R 시리즈와 iQ-F 시리즈를 지원합니다. 라이브러리는 실제 Mitsubishi iQ-R R08CPU를 대상으로 검증되었습니다. 디바이스 포맷은 0002(iQ-R) / 0003(iQ-F) 직접 디바이스 형식을 사용합니다.

Q. WiFi와 W5500 중 어떤 것을 써야 하나요? 공장·산업 현장이라면 W5500 유선 이더넷을 권장합니다. 전동 모터, 인버터 등 EMI 발생원이 많은 환경에서 WiFi는 불안정합니다. 사무실이나 실험실 환경이라면 WiFiClient도 충분합니다. 라이브러리 API는 두 경우 모두 동일합니다.

Q. 실제 PLC 없이 개발할 수 있나요? 네. 저장소에 포함된 scripts/mock_plc_server.py를 실행하면 로컬 PC에서 SLMP 4E 모의 서버가 동작합니다. 정상 응답뿐 아니라 지연, 에러 코드 주입, 강제 연결 끊김 등 다양한 시나리오를 시뮬레이션할 수 있습니다.

Q. 메모리 사용량은 어느 정도인가요? ESP32dev 기준으로 기본 기능(readTypeName) 추가 시 Flash 약 2KB, RAM 추가 없음입니다. 모든 기능을 포함해도 Flash 약 6KB 추가에 그칩니다. TX/RX 버퍼는 호출자가 직접 제공하며 96바이트부터 시작할 수 있습니다.

Q. Arduino IDE에서 어떻게 설치하나요? 릴리즈 페이지에서 slmp4e-connect-cpp-minimal-v0.2.1.zip을 다운로드한 후 Arduino IDE에서 스케치 → 라이브러리 포함 → .ZIP 라이브러리 추가로 설치합니다.

Q. PlatformIO에서는 어떻게 사용하나요? 릴리즈 zip을 다운로드하거나 저장소를 클론해서 프로젝트의 lib/ 폴더에 넣으면 됩니다. library.json이 포함되어 있어 PlatformIO 패키지 메타데이터를 자동으로 인식합니다

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