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PLC编程入门到精通 || 西门子通信协议,深入了解USS通信协议
荣久学院 ● 2018-12-18 16:32:27

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    USS
通信技术作为一种低成本的简单驱动控制技术,在工业现场有着广泛的应用。今天这篇文章,就和大家一起聊聊USS通信协议的基本内容。


 

    USSUniversal Serial Interface,通用串行通信接口)是西门子专为驱动装置开发的通信协议,可以支持变频器与PLCPC的通信连接,是一种基于串行总线进行数据通信的协议。

 

    早期的USS协议主要用于驱动装置的参数设置,后因其协议内容简单、对硬件的要求比较低,也越来越多的被用于驱动器或变频器的通信控制。

 

    USS协议提供了一种低成本的、相对简单的控制方式,可用于一般水平的驱动装置控制。作为主-从站结构的协议,规定了在USS总线上可以有一个主站和最多31个从站。总线上的每个从站都有唯一的站地址,主站应用站地址标志各个从站。

 

    USS的工作机制是,通信总是由主站发起,USS主站不断循环轮询各个从站,从站根据收到的指令,决定是否以及如何响应主站。从站永远不会主动发送数据。从站只有在接收到主站发送的无错误报文,并且当从站在接收到主站报文中被寻址时,才会响应主站的信息。

 

    总的来说,USS协议主要有以下几个特点:

    1.  支持多点通信,物理层可使用RS485网络;

    2.  采用主-从的通信方式,网络中最多可以有1个主站(Master)和31个从站(Slave);

    3.  单双工通信方式,可发送和接收,但不能同时进行;

    4.  报文简单可靠,数据长度可变;

 

1.png


 

    USS协议的波特率最高可达115.2kbps,通信字符格式为1位起始位、1位停止位、1位偶校验位和8位数据位。USS通信的刷新周期与PLC的扫描周期是不同步的,一般完成一次USS通信需要几个PLC扫描周期,通信时间和总线上的变频台数、波特率以及扫描周期有关。不同波特率下的USS主站轮询时间也有所不同。

 

2.png

 

    主站与从站之间的报文传输有三种方式:

 

    1.  周期性报文传输(Cyclic Telegram Transfer):

 

    在周期性报文传输过程中,主站每隔一段时间就发送报文给从站,每一个从站都可以接收到主站发送的报文;对于从站而言,当接收到的报文没有错误,并且报文中的地址是本站的地址时,从站必须应答;当主站接收到从站的应答后,便与从站建立了逻辑上的连接;在周期性报文传输中,主站与从站之间都会设置一个监控时间,当超时没有接收到报文时,会提示通信错误;


    2.  
非周期性报文传输(Acyclic Telegram Transfer):

 

    一般来讲,报文的传输都是周期性的,但一些用于诊断和服务的报文可以非周期性的方式进行。在非周期性报文传输中,无法设置监控时间。

 

    3.  广播(Broadcast):

 

    主站通过将通信报文中的广播位置1来实现广播通信(详见后续报文结构)。在广播通信中,所有的从站都能收到广播报文,并且不需要应答。

 

3.png


 

    STX:起始字节(Start of Text),值为02 Hex,表示报文的开始;

    LGE:第二个字节,表示报文的长度;

    ADR:第三个字节,表示从站的地址及其它信息;

    1~nn个字节,表示数据的内容(n≤252);

    BCC:最后一个字节,BCC校验码;

    报文的长度LGE是指数据长度n加上ADRBCC,也就是n+2个字节;

    地址字节ADR的第0~4位用来表示从站地址,第5位是广播标志位,第6位是镜像标志位,第7位是特殊用途标志位。

 

    由于从站地址的范围是5个二进制位(bit),因此能够表示的最大值为十进制数31,这也是为什么USS协议最多能支持31个从站的原因;

 

    广播报文是把ADR的第5位置1,如果为0,非广播报文;

 

    镜像报文是把ADR的第6位置1,当从站接收到主站的镜像报文后,会原封不动的将其发回给主站;镜像报文功能可在调试时用于测试网络通信的质量。如果为0,非镜像报文;

 

    USS协议允许主站与从站之间传递不同于标准驱动装置的报文。这些非标准报文,被称为特殊报文。这样一来,在同一条总线上,就可能同时存在标准报文和特殊报文两种情况。为了进行区分,特殊报文就是将ADR地址的第7位被置1。具有特殊报文处理能力的从站可以接收特殊报文并进行处理,而普通从站会忽略特殊报文。如果该位为0,那么就是标准报文,0~6位有效。


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