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USS协议应用基本概念
作者： Zane 2003-8-14 4:23 PM Page 10-1
USS协议应用基本概念
Zane
USS 协议简介
USS 协议（Universal Serial Interface Protocol通用串行接口协议）是 SIEMENS 公
司所有传动产品的通用通讯协议，它是一种基于串行总线进行数据通讯的协议。USS
协议是主-从结构的协议，规定了在 USS 总线上可以有一个主站和最多 30 个从站；总
线上的每个从站都有一个站地址（在从站参数中设定） ，主站依靠它识别每个从站；每
个从站也只对主站发来的报文做出响应并回送报文，从站之间不能直接进行数据通讯。
另外，还有一种广播通讯方式，主站可以同时给所有从站发送报文，从站在接收道报文
并做出相应的响应后可不回送报文。
使用 USS协议的优点
1. 对硬件设备要求低，减少了设备之间的布线，
2. 无需重新连线就可以改变控制功能，
3. 可通过串行接口设置或改变传动装置的参数，
4. 可实时的监控传动系统
常用 USS主站的性能对比
产品 通讯接口 最大通讯波特率
CPU 22X 9 芯 D 型插头 115.2K bps
CPU 31XC-PTP 15 芯 D 型插头 19.2K bps
CP 340-C 15 芯 D 型插头 9.6K bps
CP 341-C 15 芯 D 型插头 19.2K bps
可见,S7-200 CPU22X 具有较高的性能价格比。
USS 从站性能对比
产品 PKW 区 PZD 区 Bico 终端电阻 通讯接口 最大通讯波特率
MM3/ECO 3 固定 2 固定 NO NO 9芯 D型插
头或端子
19.2K bps
MM410/420 0，3，4，127 0-4 YES NO 端子 57.6K bps
MM430/440 0，3，4，127 0-8 YES NO 端子 115.2K bps
Simoreg
6RA70
0，3，4，127 0-16 YES YES 9芯 D型插
头或端子
115.2K bps
Simovert
6SE70
0，3，4，127 0-16 YES YES 9芯 D型插
头或端子
115.2K bps
USS协议应用基本概念
作者： Zane 2003-8-14 4:23 PM Page 10-2
USS 通讯硬件连接
1. 条件许可的情况下，USS 主站尽量选用直流型的 CPU（针对 S7-200 系列）
2. 一般情况下，USS 通讯电缆采用双绞线即可（如常用的以太网电缆） ，如果干扰比
较大，可采用屏蔽双绞线。
3. 在采用屏蔽双绞线作为通讯电缆时， 把具有不同电位参考点的设备互连会在互连电
缆中产生不应有的电流， 从而造成通讯口的损坏。 要确保通讯电缆连接的所有设备，
或是共用一个公共电路参考点，或是相互隔离的，以防止不应有的电流产生。屏蔽
线必须连接到机箱接地点或 9 针连接的插针 1。建议将传动装置上的 0V端子连接
到机箱接地点
4. 尽量采用较高的波特率，通讯速率只与通讯距离有关，与干扰没有直接关系。
5. 终端电阻的作用是用来防止信号反射的，并不用来抗干扰。如果在通讯距离很近，
波特率较低或点对点的通讯的情况下，可不用终端电阻。多点通讯的情况下，一般
也只需在 USS 主站上加终端电阻就可以取得较好的通讯效果。
6. 当使用交流型的 CPU22X 和单相变频器进行 USS 通讯时，CPU22X 和变频器的电
源必须接成同相位的。
7. 建议使用 CPU226(或 CPU224+EM277)来调试 USS 通讯程序。
8. 不要带电插拔 USS 通讯电缆，尤其是正在通讯过程中，这样极易损坏传动装置和
PLC 的通讯端口。如果使用大功传动装置，即使传动装置掉电后，也要等几分钟，
让电容放电后，再去插拔通讯电缆。
USS 通讯的编程
USS 协议是以字符信息为基本单元的协议，而 CPU22X 的自由口通讯功能和
CPU31XC-PTP 的 RS422/485 串行口正好也是以 ASCII 码的形式来发送接收信息的。
利用这些 CPU的 RS485 串行口的通讯功能，由用户程序完成 USS 协议功能，可实现
与 SIEMENS 传动装置简单而可靠的通讯连接。
1. USS 点对点通讯的编程要点:
a) USS 主站（PLC）与 USS 从站（传动装置）之间的通讯是异步方式的，负
责与传动装置通讯的工作程序应采用后台工作方式，如何发送接收数据应
与控制逻辑无关。用户程序通过改变 USS 报文中的 STW及 HSW 的值，
来控制变频器的启停及改变设定频率值。
b) 利用发送指令（如 XMT，P_SEND，P_SND_RK）发送 USS 报文至传动
装置，利用接收指令（如 RCV，P_RCV，P_RCV_RK）接收变频器返回
的 USS 报文。同一时刻，只能有一个发送指令或接收指令被激活。
c) USS 通讯程序包括通讯端口初始化子程序、 BCC校验码计算子程序、数
据发送子程序、数据接收子程序、通讯超时响应子程序、通讯流程控制子
程序等。可采用中断响应的方式，也可用查询相应标志位的方式来实现。
d) 设立发送接收数据缓存区与映像区， 用户应通过改变映像区的 USS 发送报
文值来控制传动装置， 或通过读取映像区 USS 接收报文中的状态值来判断USS协议应用基本概念
作者： Zane 2003-8-14 4:23 PM Page 10-3
传动装置的当前状态。 以防止因干扰而接收到错误数据而使 PLC 做出错误
的判断和控制
2. USS 多点通讯的编程要点
a) 控制通讯的基本流程同上述点对点通讯方式
b) 对各从站的控制应采取轮询方式，轮询程序同样也是后台工作方式工作
的。
c) 根据对各台传动装置控制任务的轻重，在 PLC 数据区内建立一个从站地址
表，按该地址表轮询各传动装置。采用间接寻址的编程方式，可大大节省
CPU的程序空间。
d) 轮询地址表示例
虽然，USS 协议的实际物理地址只有 30 个，但轮询地址表的大小无限
制，其有效站地址可以在表中根据实际应用需要反复出现。实际轮询站
点数越多，其轮询的间隔时间也越大，而表中站地址重复次数越多，其
轮询的间隔时间越小，因此必须为每个传动装置设定适当的通讯超时时
间以适应这种轮询间隔。
USS 从站轮寻地址表
1
2
1
3
1
4
e) 不同 USS 从站可以有不同的 USS 报文结构，如 3 PKW + 2 PZD；
4 PKW + 4 PZD；0 PKW + 6 PZD 等组合。但整个系统要支持广播方式，
则 USS 网络中的所有从站都必须有相同的 PKW 区才行。
f) 传动装置对以广播方式发送的指令做出响应后，不再回送报文，因此 PLC
可以不再进入数据接收状态。
附 S7-22X USS 点对点通讯演示程序。
USS协议应用基本概念
作者： Zane 2003-8-14 4:23 PM Page 10-4
S7-22X USS点对点通讯演示程序
声明：
ÿ 本程序为S7-22X USS点对点通讯演示程序，适用于所有支持USS协议的西门子驱动装置。
ÿ 本演示程序只支持USS固定报文格式，无参数读写功能。
ÿ 本程序可以无偿使用于实验及教学目的，对于实际的工程应用，作者不承担任何义务与责
任。
ÿ 作者：ZANE
保留资源：
ÿ 通讯口PORT 0
ÿ VB100 -- VB400
ÿ SB0
ÿ T32,T37,T96
ÿ SBR0,SBR1,SBR2,INT0,INT1,INT2
ÿ 其余的系统资源可自由使用
MM4XX变频器参数设置：
ÿ P700 = 5
ÿ P1000 = 5
ÿ P2010[0] = 8
ÿ P2011[0] = 0
ÿ P2012[0] = 2
ÿ P2013[0] = 4
ÿ P2014[0] = 100
程序清单：
ORGANIZATION_BLOCK MAIN:OB1
TITLE=USS通讯演示程序 VER2.0
BEGIN
Network 1
LD SM0.1
CALL PORT0_INIT
Network 2
LD SM0.0
CALL COM_PROCEDURE
END_ORGANIZATION_BLOCK
SUBROUTINE_BLOCK PORT0_INIT:SBR0
TITLE=初始化子程序
BEGIN
Network 1
LD SM0.0
MOVB VB106, SMB30 USS协议应用基本概念
作者： Zane 2003-8-14 4:23 PM Page 10-5
BMB VB100, SMB88, 6
ENI
MOVB 16#01, SB0
END_SUBROUTINE_BLOCK
SUBROUTINE_BLOCK BCC_CAL:SBR1
TITLE= BCC校验码计算子程序
VAR_INPUT
DAT_ADR_P WORD; // Address pointer to data to be calculated
DAT_LEN:BYTE; // Data length for BCC cal
S_R:BYTE; // S=Send Cal R=RCV Cal
END_VAR
VAR_OUTPUT
BCC_APWORD; // Address pointer for BCC calculation result
END_VAR
VAR
BCC_CHK:BYTE; // BCC value buffer
INDEX:INT;
FINAL:INT;
ADDR_PWORD;
END_VAR
BEGIN
Network 1
LD SM0.0
MOVB 0, LB10
MOVD LD0, LD15
BTI LB4, LW13
Network 2
LDB= LB5, 'S'
-I +1, LW13
Network 3
LDB<> LB5, 'S'
AB<> LB5, 'R'
CRET
Network 4
LD SM0.0
FOR LW11, +1, LW13
XORB *LD15, LB10
INCD LD15
Network 5
NEXT
Network 6
LD SM0.0
MOVB LB10, *LD15 USS协议应用基本概念
作者： Zane 2003-8-14 4:23 PM Page 10-6
MOVD LD15, LD6
END_SUBROUTINE_BLOCK
SUBROUTINE_BLOCK COM_PROCEDURE:SBR2
TITLE=USS通讯处理子程序
VAR
TTWORD;
END_VAR
BEGIN
Network 1 // 系统上电延时
LSCR S0.0
Network 2
LD S0.0
TON T37, VW110
Network 3
LD T37
SCRT S0.1
Network 4
SCRE
Network 5 // USS报文准备及计算校验码
LSCR S0.1
Network 6
LD S0.1
MOVB VB300, VB200
BMB VB301, VB201, VB200
CALL BCC_CAL, VD140, VB200, 'S', VD148
ATCH COM_TIMEOUT, 21
S S0.3, 1
SCRT S0.2
Network 7
SCRE
Network 8 // USS报文发送
LSCR S0.2
Network 9
LD SM4.5
XMT VB200, 0
ATCH XMT_COMPLETED, 9
ATCH COM_TIMEOUT, 21
SCRT S0.4
Network 10
SCRE
Network 11 // USS通讯超时检测
LSCR S0.3
Network 12 USS协议应用基本概念
作者： Zane 2003-8-14 4:23 PM Page 10-7
LD S0.3
TON T32, VW114
Network 13
SCRE
Network 14
LD S0.4
R S0.4, 1
Network 15 // USS接收报文校验
LSCR S0.5
Network 16
LD SM0.0
CALL BCC_CAL, VD144, VB250, 'R', VD148
MOVD VD200, LD0
XORD VD250, LD0
Network 17
LDB= *VD148, 0
AD= LD0, +0
LPS
NOT
INCB VB119
LRD
MOVB VB250, VB350
LRD
BMB VB251, VB351, VB250
LPP
MOVB 0, VB119
Network 18
LDB> VB119, 200
MOVB 200, VB119
Network 19
LD S0.5
SCRT S0.6
Network 20
SCRE
Network 21 // 二次通讯之间的延时间隔
LSCR S0.6
Network 22
LD S0.6
TON T96, VW112
Network 23
LD T96
SCRT S0.1
Network 24
SCRE USS协议应用基本概念
作者： Zane 2003-8-14 4:23 PM Page 10-8
END_SUBROUTINE_BLOCK
INTERRUPT_BLOCK XMT_COMPLETED:INT0
TITLE= USS报文发送完成中断子程序
BEGIN
Network 1
LD SM0.0
DTCH 9
MOVB 16#CC, SMB87
MOVB VB200, SMB94
RCV VB250, 0
ATCH RCV_COMPLETED, 23
Network 2
LDN V118.0
= V118.0
END_INTERRUPT_BLOCK
INTERRUPT_BLOCK RCV_COMPLETED:INT1
TITLE= USS报文接收完成中断子程序
BEGIN
Network 1
LD SM0.0
DTCH 21
DTCH 23
MOVW T32, VW116
R T32, 1
R S0.3, 1
S S0.5, 1
Network 2
LDN V118.1
= V118.1
END_INTERRUPT_BLOCK
INTERRUPT_BLOCK COM_TIMEOUT:INT2
TITLE= USS通讯超时中断子程序
BEGIN
Network 1
LD SM0.0
DTCH 9
DTCH 21
DTCH 23
MOVB 16#00, SMB87
RCV VB250, 0
INCB VB119 USS协议应用基本概念
作者： Zane 2003-8-14 4:23 PM Page 10-9
R T32, 1
R S0.3, 1
S S0.6, 1
Network 2
LDB> VB119, 200
MOVB 200, VB119
Network 3
LDN V118.2
= V118.2
END_INTERRUPT_BLOCK
DATA BLOCK
//COMM PORT INITIAL (Default for Port0)
VB100 16#02 //-->SMB88
VB101 16#00 //-->SMB89
VW102 16#0000 //-->SMW90
VW104 16#0064 //-->SMW92
VB106 16#41 //-->SMB30
//USS PROCEDURE PARAMETER
VW110 30 //START DELAY T37
VW112 5 //INTER DELAY T96
VW114 100 //COM TIME OUT T32
VW116 0 //READ T32
VB118 16#00 //STATUS FLAGS
VB119 0 //ERR_CNT_COM
//ADDR_POINTER
VD140 16#080000C9 //ADDRESS POINTER FOR SEND BUFFER MESSAGE START BYTE
VD144 16#080000FB //ADDRESS POINTER FOR RCV BUFFER MESSGAE START BYTE
VD148 16#00000000 //ADDRESS POINTER FOR BCC CALCULATION RESULT REGISTER
//***USS SEND BUFFER***
VB200 16#00 //XMT_LEN
VB201 16#00 //STX
VB202 16#00 //LGE
VB203 16#00 //ADR
//USS NET DATA FOR SEND
//BCC
//***USS RCV BUFFER***
VB250 16#00 //RCV_LEN
VB251 16#00 //STX
VB252 16#00 //LGE USS协议应用基本概念
作者： Zane 2003-8-14 4:23 PM Page 10-10
VB253 16#00 //ADR
//RECEIEVED USS NET DATA
//RECEIEVED BCC
//RCV BCC CHECK BYTE
//SLAVE
//***XMT_MESSAGE***(Data structure is based on different USS node)
VB300 16#10 //XMT_LEN
VB301 16#02 //STX
VB302 16#0E //LGE
VB303 16#00 //ADR
//**PKW AREA**
VW304 16#0000 //PKE
VW306 16#0000 //IND
VW308 16#0000 //VAL PWE1
VW310 16#0000 //VAL PWE2
//**PZD AREA**
VW312 16#047E //STW PZD1
VW314 16#2000 //HSW PZD2
//**BCC**
VB316 16#00 //BCC
//***RCV_MESSAGE***
VB350 16#00 //RCV_LEN
VB351 16#00 //STX
VB352 16#00 //LGE
VB353 16#00 //ADR
//**PKW AREA**
VW354 16#0000 //PKE
VW356 16#0000 //IND
VW358 16#0000 //VAL PWE1
VW360 16#0000 //VAL PWE2
//**PZD AREA**
VW362 16#0000 //ZSW PZD1
VW364 16#0000 //HIW PZD2
//**BCC**
VB366 16#00 //BCC
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