USS 通信協(xié)議簡介

USS 通信協(xié)議簡介USS (Universal Serial Interface, 即通用串行通信接口) 是西門子專為驅(qū)動裝置開發(fā)的通信協(xié)議，多年來也經(jīng)歷了一個不斷發(fā)展、完善的過程。最初 USS 用于對驅(qū)動裝置進行參數(shù)化操作，即更多地面向參數(shù)設(shè)置。在驅(qū)動裝置和操作面板、調(diào)試軟件（如  DriveES/STARTER）的連接中得到廣泛的應(yīng)用。近來 USS 因其協(xié)議簡單、硬件要求較低，也越來越多地用于和控制器（如 PLC）的通信，實現(xiàn)一般水平的通信控制。

   注意： USS 提供了一種低成本的，比較簡易的通信控制途徑，由于其本身的設(shè)計，USS 不能用在對通信速率和數(shù)據(jù)傳輸量有較高要求的場合。在這些對通信要求高的場合，應(yīng)當(dāng)選擇實時性更好的通信方式，如 PROFIBUS-DP 等。在進行系統(tǒng)設(shè)計時，必須考慮到 USS 的這一局限性。
   
    例如，如果在一些速度同步要求比較高的應(yīng)用場合（如造紙生產(chǎn)線），對十幾甚至數(shù)十臺變頻器采用 USS 通信控制，其效果可想而知。

USS 協(xié)議的基本特點如下：

• 支持多點通信（因而可以應(yīng)用在 RS 485 等網(wǎng)絡(luò)上）
• 采用單主站的“主－從”訪問機制
• 一個網(wǎng)絡(luò)上最多可以有 32 個節(jié)點（最多 31 個從站）
• 簡單可靠的報文格式，使數(shù)據(jù)傳輸靈活高效
• 容易實現(xiàn)，成本較低
  

USS 的工作機制是，通信總是由主站發(fā)起，USS 主站不斷循環(huán)輪詢各個從站，從站根據(jù)收到的指令，決定是否、以及如何響應(yīng)。從站永遠(yuǎn)不會主動發(fā)送數(shù)據(jù)。從站在以下條件滿足時應(yīng)答：

• 接收到的主站報文沒有錯誤，并且
• 本從站在接收到主站報文中被尋址
  

上述條件不滿足，或者主站發(fā)出的是廣播報文，從站不會做任何響應(yīng)。
對于主站來說，從站必須在接收到主站報文之后的一定時間內(nèi)發(fā)回響應(yīng)。否則主站將視為出錯。

USS 字符幀格式USS 的字符傳輸格式符合 UART 規(guī)范，即使用串行異步傳輸方式。USS 在串行數(shù)據(jù)總線上的字符傳輸幀為 11 位長度，包括：

起始位	數(shù)據(jù)位								校驗位	停止位
1	0     LSB	1	2	3	4	5	6	7     MSB	偶 x 1	1

連續(xù)的字符幀組成 USS 報文。 在一條報文中，字符幀之間的間隔延時要小于兩個字符幀的傳輸時間（當(dāng)然這個時間取決于傳輸速率）。

   S7-200 CPU 的自由口通信模式正好能夠支持上述字符幀格式。把 S7-200 的自由口定義為以上字符傳輸模式，就能通過編程，實現(xiàn) USS 協(xié)議報文的發(fā)送和接收。主站控制器的所支持的通信模式必須和所要控制的驅(qū)動裝置所要求的一致，這是實現(xiàn) S7-200 和西門子驅(qū)動裝置通信的基礎(chǔ)。

USS 報文幀格式USS 協(xié)議的報文簡潔可靠，高效靈活。報文由一連串的字符組成，協(xié)議中定義了它們的特定功能：

STX	LGE	ADR	凈數(shù)據(jù)區(qū)					BCC
			1.	2.	3.	...	n

以上每小格代表一個字符（字節(jié)）。其中：

• STX： 起始字符，總是 02 h
• LGE： 報文長度
• ADR：從站地址及報文類型
• BCC： BCC 校驗符
  

在 ADR 和 BCC 之間的數(shù)據(jù)字節(jié)，稱為 USS 的凈數(shù)據(jù)。主站和從站交換的數(shù)據(jù)都包括在每條報文的凈數(shù)據(jù)區(qū)域內(nèi)。
凈數(shù)據(jù)區(qū)由 PKW 區(qū)和 PZD 區(qū)組成：

PKW 區(qū)						PZD 區(qū)
PKE	IND	PWE1	PWE2	...	PWEm	PZD1	PZD2	...	PZDn

以上每小格代表一個字（兩個字節(jié)）。

• PKW： 此區(qū)域用于讀寫參數(shù)值、參數(shù)定義或參數(shù)描述文本，并可修改和報告參數(shù)的改變    。其中：
  
  • PKE： 參數(shù) ID。包括代表主站指令和從站響應(yīng)的信息，以及參數(shù)號等
  • IND： 參數(shù)索引，主要用于與 PKE 配合定位參數(shù)
  • PWEm：參數(shù)值數(shù)據(jù)
    
• PZD： 此區(qū)域用于在主站和從站之間傳遞控制和過程數(shù)據(jù)。控制參數(shù)按設(shè)定好的固定格式在主、從站之間對應(yīng)往返。如：
  
  • PZD1：主站發(fā)給從站的控制字/從站返回主站的狀態(tài)字
  • PZD2： 主站發(fā)給從站的給定/從站返回主站的實際反饋
  • PZDn： ……
    
    

根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型和驅(qū)動裝置的不同，PKW 和 PZD 區(qū)的數(shù)據(jù)長度都不是固定的，它們可以靈活改變以適應(yīng)具體的需要。但是，在用于與控制器通信的自動控制任務(wù)時，網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點都要按相同的設(shè)定工作，并且在整個工作過程中不能隨意改變。

   注意：
  

• 對于不同的驅(qū)動裝置和工作模式，PKW 和 PZD 的長度可以按一定規(guī)律定義。 一旦確定就不能在運行中隨意改變
• PKW 可以訪問所有對 USS 通信開放的參數(shù)；而 PZD 僅能訪問特定的控制和過程數(shù)據(jù)
• PKW 在許多驅(qū)動裝置中是作為后臺任務(wù)處理，因此 PZD 的實時性要比 PKW 好
  

   以上僅是對 USS 協(xié)議的簡單介紹，以幫助讀者更好地理解控制任務(wù)和選擇對策。如需要了解詳細(xì)的信息，請參考相應(yīng)驅(qū)動產(chǎn)品的手冊。

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