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工控小蜜蜂
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发表于:2019/7/12 13:55:54
#0楼
作者:北岛李工

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,我们就和大家一起聊聊USS通信协议的基本内容。

附件 image.jpg

USS是英文“Universal Serial Interface”的缩写,中文翻译为“通用串行接口”。

USS协议(USS Protocol)是西门子公司推出的用于控制器(PLC/PG/PC)与驱动装置之间数据交换的通信协议。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/ 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。

USS协议主要有如下几个特点:
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;

下面这张图,是USS通信网络的拓扑图:

附件 image.jpg

在USS协议中,网络中只有1个主站,主站一旦确定不能更改;每次通信都必须 由主站(Master)发起,主站发出的通信报文中包含了从站(Slave)的地址,只有被点名的从站可以应答主站的请求;从站与从站之间不能直接进行通信;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。
接下来我们来看看USS协议的报文结构,如下图:

附件 image.jpg

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~n:n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ADR和BCC,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;如下图:

附件 image.jpg

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,这也决定了USS协议最多能支持31个从站;
广播报文是把ADR的第5位置1,这个我们在前面介绍过;
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;

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,特殊报文的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。

好了,关于USS通信协议的内容就先介绍到这里。


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pqsh 版主
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发表于:2019/7/12 15:48:55
#1楼
西门子搞的那些个协议,都封闭而且不好用.
ppi,mpi,uss,不如modbus.
profibus基本自己就舍弃了,出来的以后都是profinet了.相当于modbus rtu到modbus tcp?
如果我忘了我
请帮忙记得我
pqsh@163,326199298@
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guanyumou 版主
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发表于:2019/7/12 19:27:40
#2楼
以下是引用pqsh2019/7/12 15:48:55的发言:
西门子搞的那些个协议,都封闭而且不好用.
ppi,mpi,uss,不如modbus.
profibus基本自己就舍弃了,出来的以后都是profinet了.相当于modbus rtu到modbus tcp?
USS算半公开了吧!
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发表于:2019/7/12 21:38:09
#3楼
USS协议好像只能在西门子品牌家族里用,而且西门子440,430,420的变频器好像也没有MODBUS协议。说的不一定对哈
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发表于:2019/7/12 22:05:04
#4楼
楼上说的很对啊。USS其实还是很好的,效率、可靠性都由于Modbus-RTU,但兼容性就非常不好了。而且西门子的通信协议确实感觉很乱。DP、MPI、PPI、USS,都是485上的通信协议,而且互不兼容。将来不管哪家,估计都是以太网一统天下了,现在有些西门子的变频器都能支持WIFI了,西门子也在大力推广Profinet(PN),而且现在以太网的成本貌似很多情况下比485更低,在物联网时代,以太网打败485是可以预期的,不需要那么多价格不菲的网关,直接可以实现异地互联。当然,路由器(含4G)、VPN等等还是免不了的。
国人当自强,共同努力,抵制日货。
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