用USS通信协议进行数据通信的示例

    ①USS通信协议    a．USS通信协议的特点。USS通信协议是西门子公司定义的简单串行数据通信协议。图4-25是USS通信协议的主站和从站的串行连接图。该通信协议具有下列特点。
    图4-25    USS通信协议的主从串行通信结构    i．支持多点链接。例如，与RS-485。也可点对点链接。例如，与RS-232。    ii．采用主一从存取方式，是单主站通信系统。    iii．最多32站，其中，一个主站，31个子站。    iv．可变和固定的报文长度传送。采用周期报文通信，不同的报文长度不需要进行分割后再传送。    V．报文结构简单可靠。    vi．采用与Profibus相似的总线通信模式。使用USS协议时，信息传送到传动装置的方式与Profibus DP的传送方式相同。    vii．在特定系统中容易实现。    b．USS通信协议。USS通信协议规定的报文结构见图4-26。
    图4-26    USS通信协议的报文结构    STX:报文开始，采用ASCII码02H。    LGE:报文长度。1字节，包括长度在内的所有信息字节数。为n+2，3≤n≤254。    ADR:地址。1字节，包括从站地址和报文形式（二进制码）。见图4-27。
    图4-27    地址字节的定义    地址第7位是特殊报文设置。其值为1表示特殊报文，为0表示标准报文。    地址第6位是镜像报文设置。其值为1表示镜像报文，用于网络测试。为0表示无镜像报文。    地址第5位是发送选择。其值为1表示广播发送，且不对地址位4N0进行判别。为0表示不发送。    地址第4位到第0位，共5位，用于表示从站地址0～30。    净数据：不同长度。每个字节为独立的工作内容。数据中的字数据（16位），先发送高字节，后发送低字节。同样，数据中的双字，先发送高位字，后发送低位字。它被分为2个区域：PKW和PZD。    PKW数据标志区：用于处理两个通信部件（例如，PLC与变频器）之间参数传送的机构。它包括参数的读写、读取参数注释及相关报文、进行操作控制、观测、维护和诊断等操作。由PKE、IND、PKW元素组成。第一字PKE是参数标志，第二字是标识号IND，第三字是PWE1参数值1。第三字可以是双字，即组成PWE1和PWE2。也可以是多字，例如，m字组成可变字长的PKW区。m的值可以是1～108（当PZD为16字）或1～124(无PZD)。图4-28是PKW的结构。
    图4-28    PKW的结构    图中，第一个字PKE参数标志字，16位。其中，位10～位0是参数号PNU，位11是参数变更报告处理的触发位SPM，位15～位12是任务或应答辨识AK。表4-33是参数号PNU与PKE位的关系。表4-34是位15～位12任务标志的含义。表4-35是应答标志的含义。    表4-33    参数号与PKE位的关系
    表4-34    任务标志的含义
    表4-35    应答标志的含义
    【例4-7】 ON/OFF1（控制字1，位0）指令的源。P554 (22AH)改变参数值（数组，字）并存入E²PROM。    要改变参数值（数组，字）并存入E²PROM，因此，根据表4-34，任务标志是12（表示为二进制的1100）。SPM为0。PNU是11位，十进制的554(22AH表示为010 0010 1010)，因此，PKW可表示为1100 0010 0010 1010，或表示为十六进制的C22A。    【例4-8】 ON/OFF1（控制字1，位0）指令的源。更改标识号1的参数值为0。    根据图4-28，第2字用于标识号的描述。位7—位0表示标识号，因此，标识号1表示为0000 0001。其值为0，表示为0000 0000。因此，第2字可表示为十六进制的0001H。    PKE用于控制变频器的参数读写。定义0～10位是参数号，12～15位是参数读写控制。例如，2038H中，2表示读参数，38H表示十进制ID=56的参数。    对SIEMENS的MMV/MDV变频器，协议简化，IND标识号固定为0。    PZD过程数据区：包括自动化系统所需信号。例如，主站给予从站的控制字及给定值；子站送主站的状态字及实际值。由PZD1～PZD16组成。PZD区最多16字，最少0字。    BCC：块校验码。1字节。它是从STX开始的所有字节的异或和。    ②硬件接口。USS通信协议适用于SIMOVERT MASTERDRIVES MC/VC的接口。硬件由SC2接口板、T100工艺板和CUMC/CUVC控制电子板（基本单元）组成。    a．CUMC/CUVC控制电子板。表4-36是CUMC/CUVC控制电子板的性能。    表4-36    CUMC/CUVC控制电子板的性能
    注：CUMC用于运动控制；CUVC用于矢量控制。    b．SCB2板。该板有一个USS通信协议接口，2线RS-485在端子X128。    c．T100工艺板。是扩展板，有2个浮地的RS-485接口，1个用于装置对装置的通信，另1个用于USS。    d．总线终端电阻。在现场总线的两个远端应连接总线终端电阻。可使用总线终端开关来连接已经安装在基本单元和PLC中的终端电阻。    ③USS协议的启动和数据通信    a．初始化。    授权：设置P060 =1（设置为参数菜单）；    参数化接口：设置P696的SCB协议、P700、P701、P702、P703和P704参数值。    【例4-9】 Scoml口设置波特率19200bps，3字PKW，2字PZD的USS协议。    Scoml的设置数据见表4-37。P696=2表示用2线USS连接。    表4-37    Scoml的设置数据
    【例4-10】 Scom2口设置波特率38400bps，4字PKW，6字PZD的USS协议。    Scom2的设置数据见表4-38。    表4-38    Scom2的设置数据
    b．参数化参数使能和过程数据相互连接。    选定接口通过USS设置参数使能：设置P053参数。P053 =4表示串口( Scom/Scoml)。    设置过程数据的相互连接：设置状态字和实际值；设置控制字和给定值。    【例4-11】给定值的相互连接。给定源的连接由参数P443（主给定源Scoml）和P433（附加给定源SCB2）给出。P443参数用于选择读入主给定连接量的BICO参数；P433参数用于选择读入附加给定1连接量的BICO参数。    接口配置：Scoml: 20xx；SCB2: 45xx。    给定值（16位）在PZD的位置：第2字送02，第3字送03等。xx=02、03、04、05～16。    因此，主给定源Scoml设置P443为1001=2002；附加给定源SCB2设置P433为1001= 4502等。    ④CBP通信板。CBP通信板是采用Profibus DP通信协议，将SIMOVERT MASTERDRIVES连接到上位机，例如PLC等设备的通信部件。图4-29是CBP板外形图。其中，9孔连接器X448用于连接Profibus系统。CBP板的特点如下。
    图4-29    CBP通信板外形    ·可根据ProfiDrive规程，与主站进行数据交换。    ·采用非周期通信，用于与SIMATIC S7的CPU传输数据，传输长度可达101字。    ·非周期通信通道可用于连接基于PC的SIMOVIS启动和服务工具。    ·自动接收定义在主站的可用数据结构。    ·监视总线接口。    ·支持波特率从9600bps～12Mbps。并适用于通过光缆连接件与光缆连接。    CBP板的数据采用PPO参数过程对象。周期MSCY_C1通道也称为标准通道。    图4-30是PPO的5种类型。其中，可用数据无参数区(PP03，PP04)有两个字或六个字的过程数据，或可用数据有参数区(PP01、PP02、PP05)有两个、六个或十个字的过程数据。    使用过程数据区PZD，可实现主站(例如PLC)送主变频器的控制字和设定值数据的传送，或变频器到主站的应答，实现状态字和实际值的传送。    a．主站向变频器基本单元发送的过程数据。图4-31是主站向变频器发送设定值的报文结构。    图中，HSW是设定电动机转速的16位区域。例如，4000H对应的额定转速是100%。HIW是读取电动机转速的16位区域，例如，当前转速一（HIW*额定转速）/4000H。    b．变频器向主站发送应答的实际数据。图4-32是变频器向主站应答时发送实际数据的报文结构。    c．PKW任务的处理过程。PKW任务的处理过程如下。    i．采用DDLM_Write，在具有索引号100的数据块中，一个PKW任务被传送到CBP。
    图4-30    PPO的5种类型
    图4-31    主站向变频器发送数据的报文结构
    图4-32    变频器向主站应答时发送数据的报文结构    ii．等待一个DDLM_Write上升沿的确认。    iii．采用DDLM_Read功能，在具有索引号100的数据块中，CBP请求一个PKW的应答。    iv．对该任务PKW的应答包含在DDLM_Read上升沿的确认中。    周期型数据传送的PKW报文结构见图4-33。数据块的最大长度是206字节。    d．与可编程控制器的数据对应关系。在SIMATIC S7可编程控制器中，索引号100的数据块对应S7中的数据DS100。用SFC58 (WR-REC)和SFC59 (RD-REC)进行数据交换。    当该系统功能被调用时，参数RECNUM被设定为100。如果CBP的逻辑地址由SFC5(GADR-LGC)确定，则参数根据下列数据确定。    SUBNETID=按硬件配置所设计的DP主站系统IO
    图4-33    周期型数据传送中PKW的报文结构    RACK-节点/CBP总线地址    SLOT=2    SUBSLOT=0    SUBADDR=0    ⑤主站设置。上位机主站可用多种方式与CBP板通信。CBP板的特性被综合在它的电子数据表GSD文件。主站文件为SIEM8045. GSD，类型说明文件为S18045AX. 200和S18045TD．200。    被称为标识字节的那些数据被传送到主站的组态文件，对可用数据报文，这些字节决定PPO类型。表4-39是PPO类型和标识字节的值。    表4-39    PPO类型和标识字节的值
    ⑥通信程序。PLC的通信程序采用子程序方式进行控制。主控程序对变频器的控制通过调用有关子程序发送命令完成。由后台中断程序完成数据接收。发送命令子程序将变频器设定速度值和命令参数转换为USS协议格式后发送，并设置发送标志，复位接受完成标志，    变频器发送响应报文时，激活后台中断程序，接收变频器状态值和当前速度实际值，存入接收缓冲区，并复位发送标志，设置接收完成标志。    主控程序根据采样间隔，发送标志和接收完成标志，检查变频器接收缓冲区，并进行相应的处理。通信程序由通信口初始化、运行、停止、速度设定等5个子程序和一系列中断服务子程序构成。图4-34是主控程序框图。
    图4-34    主控程序框图    通信子程序由通信初始化程序SBR0、电机启动子程序SBR2、设定电机速度和电机运行子程序SBR 4、发送程序SBR5等子程序组成。程序清单如下。    SBR0    //通信初始化程序    MOVB 16# 49, SMB30    //初始化P0为9600Kbps，8位，偶校验    MOVB 14, "PO-ST-LEN"    //设置发送缓冲区，发送字符数    MOVB 16#2,",0ST-STX" //STX    MOVB 12, "P0-ST-LGE" //LGE    MOVB 0，"P0-ST-ADR”//主站地址    MOVB 255, "TO"    ENI    ATCH 4，25    ATCH 6，11    RET    SBR2    //电机启动子程序    MOVB BPADR, "P0-ST-ADR"    //取主控缓冲区的从站地址    MOVW 16# OC7F, "P0-ST-PZD0"    //设定停止电机启动、正转    CALL "Send-BP"    //调用发送程序    RET    SBR 4    //设定电机速度和电机运行子程序    MOVB "BPADR"， "P0-ST-ADRS"并开启允许接受中断和定时中断功能。    //取主控缓冲区的从站地址    MOVW 16# OC7F,“P0-ST-PZDO”    //设定电机启动、正转    MOVW“BIT/SP”,“P0-ST-PZD1”    //读取主控缓冲区的速度值    LDW>=“P0-ST-PZD1",16# 4000    //判断是否超过最大速度    MOVW 16# 4000,“P0-ST-PZD1”    CALL“Send-BP"    //调用发送程序    RET    SBR5    //发送程序Send-BP    MOVD&VB3500，ACO    //计算BCC    MOVB 14，AC1    //循环计算BCC，存入“P0-ST-BCCS”，重发次数计数器置位    XMT“P0-ST-LEN"，0    //发送    ATCH 0，9    //发送结束中断的中断服务程序号    MOVB 100，“h"    //定时时间100ms    ATCH 1，10    //定时中断处理，未接收到数据，重发数据    RET    中断接收子程序由一系列服务程序组成。    a．判断中断接收的起始三个字符是否为指定字符。如果是，将接收中断指针指向下一个中断程序，复位定时器，同时异或计算BCC值。否则将关闭接收中断，等待定时中断进行错误处理。    b．对于数据块的接收，采用计数方式控制。当计数为零时，计算的BCC值应为0，否则关闭接收中断，    c．定时中断。激活(1)时表示接收超时，重发次数值减1，如果不为0，则自动将发送缓冲区的内容重新发送；如果重发次数减为0，则错误标志被置位。