USS protokol (Universal Serial Interface Protocol) je jednostavan serijski protokol, definisan od strane kompanije Siemens AG. Protokol je naparavljen da odgovori potrebama upravljanja i nadzora Siemens-ovih SIMOVERT i SIMOREG frekventnih regulatora. Protokl definiše tehniku pristupa prema master-slave principu, za komunikaciju preko serijskog bus-a. Point-to-point konekcija je moguća u podmreži. Komunikcija se odvija generalno ciklično razmenom telegrama između jednog master-a i najviše 31-og slave-a. Konfiguracija USS mreže je prikazana na Slici br.1.
Slika br.1 Topologija USS mreže
U funkciji master-a može biti npr. PLC ili PC, dok su SIMOVERT i SIMOREG frekventni regulatori uvek u funkciji slave-a.
Bitne odlike USS komunikacije su:
• podržava:
-multi-point konekciju, npr. EIA RS 485 hardver, ili
-point-to-point konekciju, npr. EIA RS 232
• master-slave pristup
• singl master sistem
• max. 31 slave i 1 master
• koristi telegrame sa fiksnom ili promenljivom dužinom
• jednostavan i pouzdan telegram format
• informacije se prenose na isti način kao i kod Profibus DP (profil promenjljive brzine)
• može se lako implementirati u postojeće sisteme
Medijum za prenos podataka i bus interfejs su oderđeni u zavisnosti od načina korišćenja bus-a. U osnovnoj verziji USS protokola, interfejs je zasnovan na RS485 standardu. Point-to-point konekcija je zasnovana na RS232 standardu. Takođe moguće je korišćenje i fiberoptičkog kabla. Siemens za SIMOVERT MASTER drives konvertore definiše korišćenje 9-pinskih SUB D konektora i dvožilni zaštićeni uvijeni kabl koji zadovoljava određene mehaničke, termičke i električne karakteristike. Terminacija bus-a na krajevima se i ovde podrazumeva.
Dužine kablova kojim se prenose podaci zavise od brzine prenosa podataka, karakteristika kabla, uslova stredine, kao i od broja konektovanih uređeja. U Tabeli 1 prikazana je zavisnost brzine prenosa podataka od dužine kabla.
Tabela 1 – Zavisnost brzine prenosa podataka od dužine kabla
Struktura USS telegrama
Master putem adresnog karaktera u telegramu vrši izbor pojedinačnog slejva. Adrese slejva ADR se nalazi upisana u ”polling” listi koju master koristi za selekciju uređaja. Slave vrši transfer podataka samo na zahtev master-a, tako da je komunikacija između dva slave-a onemogućena. Svaki telegram se sastoji iz:
- STX – startni karakter (Start character)
- LGE – dužina telegrama (Length specification)
- ADR – adresni bajt , adresa slejva (Address byte)
- Net data block – PKW (Parameter ID Value area) i PZD (Proces Data), kao kod
PROFIBUS DP profila promenljive brzine - BCC-karakter provere bloka (Block check character)
Slika br.2 Struktura USS telegrama
Informacije koje se razmenjuju između master-a i slave-a putem telegrama su smeštene u posebnu oblast, takozvanu net data oblast. Struktura net data oblasti je ne zavisna od karakteristike protokola kojim će se net data prenositi. Iz ovoga se može zaključiti da je isti mehanizam pristupa procesnoj oblasti (control/status word i setpoint/actual value) kao kod PROFIBUS DP profila promenljive brzine. PKW oblast služi za čitanje i promenu vrednosti parametara frekventnog regulatora, dok PZD oblast sadrži informacije o procesu. Strukturu net data bloka čine obe oblasti nezavisno da li je telegram poslat od master-a prema slave-u ili obrnuto slika br.3.
Slika br.3 Struktura net data bloka
Parametarski deo – PKW oblast
PKW oblast omogućava pristup parametrima frekventnog regultora, odnosno njihovu promenu ili očitavanje korišćenjem USS bus-a. Kao što je prikazano na Slici 15, PKW oblast sačinjavaju:
- PKE (Prameter ID) i IND (Index) – sadrže informacije o tipu zadatka koji master šalje slejvu ili o tipu odgovora koji slejv šalje masteru, takođe definiše i broj parametara.
- PKW elements (Parameter value) – sadrži vrednosti parametara, tekst, ili opis parametara koji se prenosi. Dužina ove oblasti se može menjati u zavisnosti od zadatka i može iznositi 0 word-a, 1 word, 3 word-a, 4 word-a kod telegrama sa fiksnom dužinom, ili može iznositi između 1 i 124 word-a kod telegrama sa promenjljivom dužinom.
Procesni deo – PZD oblast
PZD oblast (Process data area) omogućava upravljanje i nadzor frekventnog regulatora, u ovom radu je to MM 440 preko USS bus-a. Struktura PZD oblasti je prikazana na Slici br.4.
Slika br.4 Struktura PZD oblasti
Maksikalna veličina PZD oblasti je 16 word-a. Ukoliko je telegram poslat od master-a ka slave-u, to podrazumeva da će telegram sadržati Control Word/Main setpoint pomoću kojih master upravlja frekventnim regulatorom npr. start, stop, zadavanje brzine. Ukoliko je telegram poslat od slave-a ka master-u, to podrazumeva da će telegram sadržati Status Word/Main actual value koji nose informacije o statusu frekventnog regulatora, kao i čitanje određenih veličina sa frekventnog regulatora, npr brzina, struja i slično, a to možete videti u Tabeli 2.
Tabela 2 – Sadržaj PZD oblasti
Bitno je napomenuti da definicije bita od 0-10 za control/status word koji se prenose USS bus-om, odgovaraju definiciji bitova od 0-10 koji se prenose PROFIBUS-om, profil promenljive brzine. Bitovi od 10 do 15 zavise od specifikacije konvertora.
Dalja upustva i pojašnjenja pojmova možete prinaći u sledećoj literaturi: Realizacija elektromotornog pogona primenom PROFIBUS i USS komunikacije, autor: Milorad Kaplarević
