什么是USS協(xié)議？PLC應(yīng)用—USS協(xié)議介紹

什么是USS協(xié)議？

USS 協(xié)議（Universal Serial Interface Protocol 通用串行接口協(xié)議）是SIEMENS 公司所有傳動(dòng)產(chǎn)品的通用通訊協(xié)議，它是一種基于串行總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的協(xié)議。USS協(xié)議是主-從結(jié)構(gòu)的協(xié)議，規(guī)定了在USS 總線上可以有一個(gè)主站和最多31 個(gè)從站；總線上的每個(gè)從站都有一個(gè)站地址（在從站參數(shù)中設(shè)定），主站依靠它識(shí)別每個(gè)從站；每個(gè)從站也只對(duì)主站發(fā)來(lái)的報(bào)文做出響應(yīng)并回送報(bào)文，從站之間不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。另外，還有一種廣播通訊方式，主站可以同時(shí)給所有從站發(fā)送報(bào)文，從站在接收道報(bào)文并做出相應(yīng)的響應(yīng)后可不回送報(bào)文。

一個(gè) S7-1200 CPU 中最多可安裝三個(gè) CM 1241 RS422/RS485模塊和一個(gè) CB 1241 RS485 板，每個(gè) RS485 端口最多控制 16 臺(tái)驅(qū)動(dòng)器。

優(yōu)點(diǎn)

1. 對(duì)硬件設(shè)備要求低，減少了設(shè)備之間的布線，

2. 無(wú)需重新連線就可以改變控制功能，

3. 可通過(guò)串行接口設(shè)置或改變傳動(dòng)裝置的參數(shù)，

4. 可實(shí)時(shí)的監(jiān)控傳動(dòng)系統(tǒng)。

通訊鏈接

1. 條件許可的情況下，USS 主站盡量選用直流型的CPU（針對(duì)S7-200系列）

2. 一般情況下，USS 通訊電纜采用雙絞線即可（如常用的以太網(wǎng)電纜），如果干擾比較大，可采用屏蔽雙絞線。

3. 在采用屏蔽雙絞線作為通訊電纜時(shí)，把具有不同電位參考點(diǎn)的設(shè)備互連會(huì)在互連電纜中產(chǎn)生不應(yīng)有的電流，從而造成通訊口的損壞。要確保通訊電纜連接的所有設(shè)備，或是共用一個(gè)公共電路參考點(diǎn)，或是相互隔離的，以防止不應(yīng)有的電流產(chǎn)生。屏蔽線必須連接到機(jī)箱接地點(diǎn)或9 針連接的插針1。建議將傳動(dòng)裝置上的0V 端子連接到機(jī)箱接地點(diǎn)

4. 盡量采用較高的波特率，通訊速率只與通訊距離有關(guān)，與干擾沒(méi)有直接關(guān)系。

5. 終端電阻的作用是用來(lái)防止信號(hào)反射的，并不用來(lái)抗干擾。如果在通訊距離很近，波特率較低或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊的情況下，可不用終端電阻。多點(diǎn)通訊的情況下，一般也只需在USS 主站上加終端電阻就可以取得較好的通訊效果。

6. 當(dāng)使用交流型的CPU22X 和單相變頻器進(jìn)行USS 通訊時(shí)，CPU22X 和變頻器的電源必須接成同相位的。

7. 建議使用CPU226(或CPU224+EM277)來(lái)調(diào)試USS 通訊程序。

8. 不要帶電插拔USS 通訊電纜，尤其是正在通訊過(guò)程中，這樣極易損壞傳動(dòng)裝置和PLC 的通訊端口。如果使用大功傳動(dòng)裝置，即使傳動(dòng)裝置掉電后，也要等幾分鐘，讓電容放電后，再去插拔通訊電纜。

USS 通訊的編程

USS 協(xié)議是以字符信息為基本單元的協(xié)議，而CPU22X 的自由口通訊功能和CPU31XC-PTP 的RS422/485 串行口正好也是以ASCII 碼的形式來(lái)發(fā)送接收信息的。利用這些CPU 的RS485 串行口的通訊功能，由用戶程序完成USS 協(xié)議功能，可實(shí)現(xiàn)與SIEMENS 傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)單而可靠的通訊連接。

1.USS 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊的編程要點(diǎn): USS 主站（PLC）與USS 從站（傳動(dòng)裝置）之間的通訊是異步方式的，負(fù)責(zé)與傳動(dòng)裝置通訊的工作程序應(yīng)采用后臺(tái)工作方式，如何發(fā)送接收數(shù)據(jù)應(yīng)與控制邏輯無(wú)關(guān)。用戶程序通過(guò)改變USS 報(bào)文中的STW 及HSW 的值，來(lái)控制變頻器的啟停及改變?cè)O(shè)定頻率值。

利用發(fā)送指令（如XMT，P_SEND，P_SND_RK）發(fā)送USS 報(bào)文至傳動(dòng)裝置，利用接收指令（如RCV，P_RCV，P_RCV_RK）接收變頻器返回的USS 報(bào)文。同一時(shí)刻，只能有一個(gè)發(fā)送指令或接收指令被激活。

USS 通訊程序包括通訊端口初始化子程序、 BCC 校驗(yàn)碼計(jì)算子程序、數(shù)據(jù)發(fā)送子程序、數(shù)據(jù)接收子程序、通訊超時(shí)響應(yīng)子程序、通訊流程控制子程序等。

可采用中斷響應(yīng)的方式，也可用查詢相應(yīng)標(biāo)志位的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)立發(fā)送接收數(shù)據(jù)緩存區(qū)與映像區(qū)，用戶應(yīng)通過(guò)改變映像區(qū)的USS 發(fā)送報(bào)文值來(lái)控制傳動(dòng)裝置，或通過(guò)讀取映像區(qū)USS 接收?qǐng)?bào)文中的狀態(tài)值來(lái)判斷傳動(dòng)裝置的當(dāng)前狀態(tài)。以防止因干擾而接收到錯(cuò)誤數(shù)據(jù)而使PLC 做出錯(cuò)誤的判斷和控制。

2. USS 多點(diǎn)通訊的編程要點(diǎn)：控制通訊的基本流程同上述點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊方式 對(duì)各從站的控制應(yīng)采取輪詢方式，輪詢程序同樣也是后臺(tái)工作方式工作的。

根據(jù)對(duì)各臺(tái)傳動(dòng)裝置控制任務(wù)的輕重，在PLC 數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)建立一個(gè)從站地址表，按該地址表輪詢各傳動(dòng)裝置。采用間接尋址的編程方式，可大大節(jié)省CPU 的程序空間。輪詢地址表示例雖然，USS 協(xié)議的實(shí)際物理地址只有30 個(gè)，但輪詢地址表的大小無(wú)限制，其有效站地址可以在表中根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要反復(fù)出現(xiàn)。

實(shí)際輪詢站點(diǎn)數(shù)越多，其輪詢的間隔時(shí)間也越大，而表中站地址重復(fù)次數(shù)越多，其輪詢的間隔時(shí)間越小，因此必須為每個(gè)傳動(dòng)裝置設(shè)定適當(dāng)?shù)耐ㄓ嵆瑫r(shí)時(shí)間以適應(yīng)這種輪詢間隔。不同USS 從站可以有不同的USS 報(bào)文結(jié)構(gòu)，如3 PKW + 2 PZD；

4 PKW + 4 PZD；0 PKW + 6 PZD 等組合。但整個(gè)系統(tǒng)要支持廣播方式，則USS 網(wǎng)絡(luò)中的所有從站都必須有相同的PKW 區(qū)才行。傳動(dòng)裝置對(duì)以廣播方式發(fā)送的指令做出響應(yīng)后，不再回送報(bào)文，因此PLC可以不再進(jìn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)。

審核編輯：劉清