Bei der Betrachtung von industriellen Kommunikationsprotokollen ist das Verständnis der Hauptunterschiede zwischen Modbus-Protokoll und USS-Protokoll ist entscheidend für die Systemgestaltung und -integration. Beide Protokolle haben einzigartige Merkmale, die auf unterschiedliche Anwendungen zugeschnitten sind, und dieser Artikel wird diese Unterschiede im Detail untersuchen.
Überblick über das Modbus-Protokoll
Modbus wurde 1979 von Modicon (jetzt Schneider Electric) als serielles Kommunikationsprotokoll entwickelt, das ursprünglich für den Datenaustausch zwischen SPS verwendet wurde, und hat sich zum frühesten und am weitesten verbreiteten seriellen Kommunikationsstandard in der industriellen Automatisierung entwickelt.
Es gibt mehrere Varianten, darunter Modbus RTU, Modbus ASCII und Modbus TCP, die die Kommunikation über serielle RS-232/RS-485-Kommunikation und Ethernet-Übertragung unterstützen. Modbus verwendet eine Master-Slave-Struktur, wobei die Master-Station Anfragen initiiert und mehrere Slave-Stationen darauf antworten.
Es verwendet eine lineare Bustopologie, die Geräte über die physikalische Schicht RS-232 oder RS-485 verbindet. Das Modbus-Protokoll ist einfach und stabil, in verschiedenen industriellen Automatisierungssystemen weit verbreitet und wird ständig weiterentwickelt und unterstützt neue Varianten wie Modbus/TCP.
Überblick über USS-Protokoll
Das USS-Protokoll (Universal Serial Interface) ist ein serielle Kommunikation von Siemens entwickeltes Protokoll, das speziell für die Steuerung seiner AC- und DC-Antriebsserien entwickelt wurde und das Lesen/Schreiben von Prozessdaten, die Überwachung von Registern und die Änderung von Antriebsparametern über den Bus unterstützt.
The USS protocol also employs a master-slave structure, with the master station typically being a PLC and the slave station being the drive, using the RS-485 physical layer. It allows for precise control and monitoring of the drives, and is widely used in Siemens’ SINAMICS and MICROMASTER variable frequency drive series.
The USS protocol has evolved into the Profibus-DP drive configuration file, suitable for a wider range of devices, such as Danfoss, Eurotherm, and others. Compared to Modbus, the USS protocol is customized specifically for Siemens’ drives and controllers, and offers higher customizability and precision in data exchange and control between devices.
Die wichtigsten Unterschiede zwischen dem Modbus-Protokoll und dem USS-Protokoll
Kommunikationsarchitektur: Master-Slave-Modus und Datenübertragung
Sowohl das Modbus- als auch das USS-Protokoll verwenden einen Master-Slave-Modus, wobei der Modbus-Master ein beliebiges Gerät (z. B. SPS, Computer usw.) und der Slave ein externes Gerät wie ein Sensor oder ein Stellglied sein kann. Der Master überträgt Daten durch Anfragen und Antworten, wobei der Master Anfragen sendet und der Slave Daten zurücksendet. Die USS protocol’s master is typically a Siemens PLC (z. B. die S7-Serie), und der Slave ist eine Siemens-Steuerung. USS überträgt nicht nur Steuerungsparameter, sondern unterstützt auch das Abrufen und Ändern von Betriebsparametern, wobei der Schwerpunkt auf der Antriebssteuerung und -überwachung liegt.
Datenübertragung: Informationsstruktur Morphologie Kodierung
Bei der Datenübertragung überträgt das Modbus-Protokoll Daten auf der Grundlage von Speichern (Registern), wobei jeder Speicher in der Lage ist, verschiedene Arten von Dateninformationen zu speichern, wie z. B. diskrete Eingänge, diskrete Ausgänge, Eingangsregister, Halteregister usw. Diese Art von Speicher spielt eine entscheidende Rolle bei der Datenübertragung, und der Zugriff auf diesen Speicher erfolgt über verschiedene Funktionscodes.
Das USS-Protokoll ist mehr auf die Überwachung der Betriebssteuerung durch den Fahrer ausgerichtet. Es hat ein einfaches Nachrichtenformat, das die wichtigsten Steuercodes für die Übertragung (z. B. Betrieb, Stopp, Geschwindigkeitsanpassung usw.) und Informationen zur Gerätekonfiguration enthält. Da die Anwendung des USS-Protokolls spezialisierter ist, sind seine Funktionen viel einfacher als die des Modbus-Protokolls.
Haupteinsatzgebiete und Ausrüstung Anwendbarkeit
Das Modbus-Protokoll ist weit verbreitet für die Kommunikation zwischen verschiedenen Maschinengeräten wie SPS, Sensoren, Antrieben mit variabler Frequenz, Stellgliedern usw. Der Vorteil von Modbus ist seine Offenheit, die es den Geräteherstellern ermöglicht, die Modbus-Anwendbarkeit entsprechend den tatsächlichen Bedingungen zu vervollständigen, was es zum erforderlichen Kommunikationsprotokoll für markenübergreifende Anlagenräume macht.
Das USS-Protokoll wird speziell für Siemens-Maschinen und -Geräte verwendet, insbesondere für die Kommunikation zwischen Frequenzumrichtern, Steuerungen und SPSen. Obwohl das USS-Protokoll auf Maschinen und Anlagen spezieller Hersteller beschränkt ist, hat es offensichtliche Vorteile in Bezug auf Kompatibilitätsmodi und Effizienz zwischen solchen Geräten.
Leistung und Übertragungsgeschwindigkeit
Die Leistung des Modbus-Protokolls kann in bestimmten Fällen durch die Struktur der Datendatei und die Übertragungsgeschwindigkeit eingeschränkt sein. Insbesondere im seriellen Kommunikationsmodus ist die Übertragungsgeschwindigkeit von Modbus RTU im Allgemeinen niedrig, obwohl sie durch Modbus TCP erhöht werden kann, aber die Kommunikationslatenz und die Netzwerkbandbreite bleiben weiterhin ein begrenzender Faktor.
Das USS-Protokoll ist effizienter bei der Reduzierung der Steuerungsleistung. Aufgrund seines speziellen Designs für Siemens-Antriebe und -SPSen kann USS schnellere Kommunikationsgeschwindigkeiten und geringere Latenzzeiten zwischen verschiedenen Geräten bieten. Es ist für die Übertragung von Daten für einige wenige tatsächliche Vorgänge und nicht für die komplexe Maschinenkommunikation vorgesehen, und daher ist seine Leistung in bestimmten Anwendungen deutlich besser als die von Modbus.
Stabilität und Skalierbarkeit
The stability of the Modbus protocol is relatively high, especially in industrial production environments, where it has been proven to be safe and reliable during long-term operation in various equipment rooms. However, Modbus’ scalability is somewhat limited, particularly when it is necessary to connect many devices and when complex algorithm designs are required, as Modbus may not be able to meet more complex requirements.
Das USS-Protokoll weist eine relativ hohe Stabilität und Zuverlässigkeit bei der Steuerung von Siemens-Maschinen auf, aber seine Skalierbarkeit ist relativ schwach, da sein Design entscheidend für die Bedürfnisse spezieller Maschinenausrüstungen ist (z. B. Siemens-Antriebe mit variabler Frequenz). Wenn es um die Kommunikation zwischen Maschinen verschiedener bekannter Marken geht, ist der Anwendungsbereich des USS-Protokolls sehr begrenzt.
Referenzstandards für die Protokollauswahl
Das Verständnis der Hauptunterschiede zwischen Modbus-Protokoll und USS-Protokoll ist entscheidend für die Auswahl der richtigen Kommunikationsmethode für Ihre industriellen Anwendungen. Modbus bietet Vielseitigkeit und Offenheit und eignet sich daher für verschiedene Umgebungen, während USS sich in speziellen Anwendungen mit Siemens-Antrieben auszeichnet. Durch die Bewertung Ihrer spezifischen Anforderungen und Geräte können Sie eine fundierte Entscheidung treffen, die die Systemleistung und Zuverlässigkeit verbessert.