S7-1200的USS通信连载(1)-原理及硬件

USS协议是西门子公司推出的用于其PLC与变频器之间通信的协议。借助于RS485网络，USS协议可以满足低成本的简单驱动控制需求。从今天起，方正智芯（founderchip）公众号将以连载的方式，介绍如何在西门子S7-1200系列PLC和西门子G120变频器之间进行USS通信。

今天这篇文章，我们先来进行一些基础介绍。

USS协议是一种主从通信协议，网络中最多有1个主站（Master）和31个从站（Slave）。主站是PLC（或PG/PC），从站是变频器。主站可以主动发送信息，从站只能被动的应答，从站之间不能进行通信。

USS协议采用半双工的通信方式，可以进行发送或接收，但不能同时进行。

USS协议的字符帧包括如下几个内容：1位起始位、8位数据位、1位校验位和1位停止位，如下图：

USS协议的报文帧包括：

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；
净数据区：包括PKW和PZD两种数据，稍后详细解释；

BCC：最后一个字节，BCC校验码；
USS协议报文帧如下图：

USS报文帧中的净数据区包括PKW数据和PZD数据：

PKW数据区：用来读取或修改变频器的参数，包括三个部分：

1）PKE：无符号整型，表示变频器参数代码；

2）IND：无符号整型，表示变频器的参数索引；

3）PWE：无符号整数，表示参数的值；

PKW数据区的长度由变频器参数P2013确定。例如，当P2013=3时，则PKW总共有3个字（6个字节）长度；PKW=127表示数据长度可变；

PZD数据区：变频器的循环过程字，用来控制电机的启停及调速。PZD的数据类型为：无符号整型，取值可以是2、4、6、8，默认是2。

PZD的长度由变频器的参数P2012确定。例如，当P2012=2时，PZD包括PZD1和PZD2两个字。PZD1表示变频器的控制字/状态字；PZD2表示速度的设定值/速度的反馈值。

PKW=3及PZD=2的USS报文帧如下图：

介绍了USS协议的基本原理及报文帧的结构，下面来看看S7-1200进行USS通信的硬件。

S7-1200系列PLC可以使用通信模块CM1241-RS485或者信号板CB1241-RS485接入到RS485网络中与变频器进行USS通信。每个S7-1200 CPU最多可以连接3个CM1241-RS485模块和1个CB1241-RS485信号板，也就是总共4个RS485端口。每个RS485端口最多可以连接16个变频器，4个端口最多可以带动64个变频器；

S7-1200系列PLC还可以通过PROFINET或者PROFIBUS总线连接到ET200分布式系统，例如ET200SP或ET200MP。通过分布式系统中的RS485模块连接到西门子的变频器进行USS通信，如下图：