USS(通用串行接口)協(xié)議是西門子公司推出的用于控制器(PLC/PG/PC)與驅動裝置之間數(shù)據(jù)交換的通信協(xié)議。早期的 USS 協(xié)議主要用于驅動裝置的參數(shù)設置，后因其協(xié)議內容簡單、對硬件的要求比較低，也越來越多地被用于驅動器/變頻器的通信控制。

  USS 協(xié)議提供了一種低成本的、相對簡單的控制方式，可用于一般水平的驅動裝置控制

  USS 協(xié)議主要有如下幾個特點：

  ① 支持多點通信，物理層可使用 RS485 網(wǎng)絡;

  ②采用主-從的通信方式，網(wǎng)絡中最多可以有1個主站和31個從站;

  ③ 單雙工通信方式，可發(fā)送和接收，但不能同時進行;

  ④ 報文簡單可靠，數(shù)據(jù)長度可變。

  圖 4-48 是 USS 通信網(wǎng)絡的拓撲圖。

  圖4-48 USS通信網(wǎng)絡拓撲圖

  在 USS 協(xié)議中，網(wǎng)絡中只有1個主站，主站一旦確定不能更改;每次通信都必須由主站發(fā)起，主站發(fā)出的通信報文中包含了從站的地址，只有被點名的從站可以應答主站的請求;從站與從站之間不能直接進行通信。

  主站與從站之間的報文傳輸有以下三種方式。

  (1)周期性報文傳輸(Cyclic Telegram Transfer)

  在周期性報文傳輸過程中，主站每隔一段時間就發(fā)送報文給從站，每一個從站都可以接收到主站發(fā)送的報文。對于從站而言，當接收到的報文沒有錯誤，并且報文中的地址是本站的地址時，從站必須應答。當主站接收到從站的應答后，便與從站建立了邏輯上的連接。在周期性報文傳輸中，主站與從站之間都會設置一個監(jiān)控時間，當超時沒有接收到報文時，會提示通信錯誤。

  (2)非周期性報文傳輸(Acyclic Telegram Transfer)

  一般來講，報文的傳輸都是周期性的，但一些用于診斷和服務的報文可以非周期性的方式進行。在非周期性報文傳輸中，無法設置監(jiān)控時間。

  (3)廣播(Broadcast)

  主站通過將通信報文中的廣播位置1來實現(xiàn)廣播通信(詳見后續(xù)報文結構)。在廣播通信中，所有的從站都能收到廣播報文，并且不需要應答。

  接下來我們來看看 USS 協(xié)議的報文結構，如圖 4-49 所示。

  圖4-49 USS 協(xié)議報文結構

  STX：起始字節(jié)，值為 02 Hex，表示報文的開始。 LGE：第二個字節(jié)，表示報文的長度。

  ADR：第三個字節(jié)，表示從站的地址及其他信息。

  凈數(shù)據(jù)區(qū)：n 個字節(jié)，表示數(shù)據(jù)的內容(n ≤ 252)，包括 PKW 和 PZD 兩部分。 BCC：最后一個字節(jié)，BCC 校驗碼。

  報文的長度 LGE 是指數(shù)據(jù)長度n 加上 ADR 和 BCC，也就是 n 2 個字節(jié)。地址字節(jié)

  ADR的第0~4位用來表示從站地址，第5位是廣播標志位，第6位是鏡像標志位，第7位是特殊用途標志位，如圖 4-50 所示。

  圖4-50 ADR的結構

  由于從站地址的范圍是5個二進制位，因此能夠表示的最大值為十進制數(shù)31，這也決定了USS協(xié)議最多能支持31個從站。廣播報文是把ADR的第5位置1。鏡像報文是把ADR 的第 6 位置 1。當從站接收到主站的鏡像報文后，會原封不動地將其發(fā)回給主站。鏡像報文功能可在調試時用于測試網(wǎng)絡通信的質量。

  USS 協(xié)議允許主站與從站之間傳遞不同于標準驅動裝置的報文。這些非標準報文被稱為特殊報文。這樣一來，在同一條總線上，就可能同時存在標準報文和特殊報文兩種情況。為了進行區(qū)分，特殊報文的 ADR 地址的第7位被置1。具有特殊報文處理能力的從站可以接收特殊報文并進行處理，而普通從站會忽略特殊報文。

  USS 報文幀中的凈數(shù)據(jù)區(qū)包括 PKW 數(shù)據(jù)和 PZD 數(shù)據(jù)。

  ①PKW數(shù)據(jù)區(qū) 用來讀取或修改變頻器的參數(shù)，包括以下三個部分。

  a. PKE：無符號整型，表示變頻器參數(shù)代碼。

  b. b.IND：無符號整型，表示變頻器的參數(shù)索引。

  c. c.PWE：無符號整數(shù)，表示參數(shù)的值。

  PKW 數(shù)據(jù)區(qū)的長度由變頻器參數(shù) P2013 確定。例如，當P2013=3 時，PKW總共有3個字(6 個字節(jié))長度;PKW=127 表示數(shù)據(jù)長度可變。

  ② PZD 數(shù)據(jù)區(qū) 變頻器的循環(huán)過程字，用來控制電機的啟停及調速。PZD 的數(shù)據(jù)類型為無符號整型，取值可以是 2、4、6、8，默認是 2。

  PZD 的長度由變頻器的參數(shù) P2012 確定。例如，當 P2012=2時，PZD包括PZDI和 PZD2

  兩個字。PZD1 表示變頻器的控制字/狀態(tài)字;PZD2 表示速度的設定值/速度的反饋值。

  PKW=3 及 PZD=2 的 USS 報文幀如圖 4-51 所示。

  圖4-51 USS協(xié)議報文結構