伺服系统说明书

1 伺服系列使用说明书 一、伺服马达控套装综述 .3 1.1 套件清单.3 1.2、功能简介：.3 1.3 套件的试用方法：.4 二、24 路伺服马达控制板 .5 2.1 伺服马达接插端口.5 2.2、各接口参数.6 2.2.1、电源接口（A）.6 2.2.2 电源开关（B）.7 2.2.3 运行按钮（C）.7 2.2.4 复位按钮（F） .7 2.2.5 标准通讯端口（E） .8 2.3 伺服马达控制板通讯协议.8 2.4 运行方式.8 三、伺服马达控制软件 Mini Servo .9 3.1、软件界面说明.9 3.2、拖动杆.9 3.3、命令行按钮.9 3.4、伺服马达运行速度控制.10 3.5、函数的编写与调用.10 3.6、在线仿真.11 四、具体的调试步骤 .12 4.1 硬件连接（步骤 1）.12 4.2 软件设置（步骤 2）.13 4.3、编写动作表、在线仿真（步骤 3）.14 4.4、下载、运行动作表（步骤 4）.16 五、调试的常见问题 .17 5.1、如何把 demo 动作表用在新安装的机器人上.17 5.2、如何接入各种传感器.18 5.2.1、24 路伺服板的通信协议.18 5.2.2、通过 RCU 进行传感器的接入.19 5.2.3、硬件的连接.20 5.2.4、程序的编写.20 5.3、影响伺服马达控制的因素（电源等）.21 5.3.1、伺服马达运行的速度：.21 5.3.2、伺服马达的抖动问题.21 5.3.3、电源不稳定引起伺服马达板重启.21 www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.PLC 2 5.3.4、如何解决抖动问题.21 5.3.5、电源电压选择建议.22 六、使用时候注意事项： .22 www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.PLC 3 一、伺服马达控套装综述一、伺服马达控套装综述 1.1 套件清单套件清单 JMC-CB-1303微型伺服马达套装是一套完整的伺服马达控制套件。它包括如下几部分。 BE-5233 BE-9200 SW-0201 新 24 路伺服马达控制板 电脑通讯电缆 伺服系列软件光盘 实物图如下： 1.2、功能简介：、功能简介： JMP-CB-1303 微型伺服马达套装是是一套完整的伺服马达控制套装。它不但能实时地 控制多达 24 个微型伺服电机， 精确定义伺服马达运动范围， 纠正每个伺服马达的运动偏差， 调节伺服马达的运动速度，支持函数调用功能，具有一千步的运行记录功能，还可以配合其 他模块实现无线控制、传感器响应控制等等。 www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.PLC 4 套装内的控制软件光盘包含JM-Mini Servo Explorer伺服马达控制软件，用于在 微软windows系统下实时地控制24路伺服电 机，设置控制板参数，下载控制数据表等。 套装内的通讯电缆是最基本的连接计算 机和控制板的方式，使实时控制指令，下载 指令，参数设置指令可以在两者间通讯。 套装内的伺服马达控制板部分是一块完 整组装好的、 通用型的24路伺服马达控制板。 该板可根据通讯接口的指令进行实时受控操 作，具有离线控制功能的板还可以根据下载 动作表，执行多达一千步的伺服马达操作。 1.3 套件的试用方法：套件的试用方法： 使用JMP-CB-1303套装内的路伺服马达控制板，通过通讯接口与PC或其它控制系统的 RS232电平的串口相连接（包括真实串口、USB转换线、无线模块等等）。用户可通过简单 的串口编程，对微型伺服马达进行实时运动控制、参数设置、运动表下载等等。 www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.PLC 5 控制板在上电后， 等待上位机发送过来的数据， 然后根据当前的通讯指令来进行实时在 线控制。 在离线控制方式中的控制板套装还可以： 在上述的方式完成后， 把控制数据下载到控制 板内，然后脱机运行。 套装的典型的应用： 先在计算机上面使用控制软件光盘安装好 JM-Mini Servo Explorer 伺服马达控制软件， 然后使用通讯电缆连接计算机和伺服马达控制板， 最后给伺服马达板提 供合适电源，就可以正常使用了。 二、二、24 路伺服马达控制板路伺服马达控制板 2.1伺服马达接插端口伺服马达接插端口 www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.PLC 6 BE-523324 路伺服马达驱动板外形如下： 2.2、各接口参数、各接口参数 2.2.1、电源接口（、电源接口（A） 此端口用于接插整套系统的供电电源。 按照上页标示图， 上侧带钩的一侧应当连接电源 的地线（0V） ，下侧应当连接电源的正极（57.2V） 。连接如下图： A 电源输入口（5V7.2V）（5V7.2V） B 电源开关 引脚 编号 接线 颜色 功 能 C 运行按钮 X 黄 伺服马达信号线，控制伺服马达的角度 D 伺服马达接口 V 红 伺服马达电源线 E 标准通讯端口 G 棕色 伺服马达底线 F 复位按钮 www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.PLC 7 图 2.2.1_1 由于不同型号的伺服马达的耗电不同，而且运行状态不同时，耗电也不同，所以请以实 际使用为准。一般上，伺服马达启动和满负载的时候耗电达1A1.5A，而没有负载时候只 有约150mA耗电，所以请均衡考虑，设计里面有多少同时运动的伺服马达，来考虑电源的功 率选择。 为防止意外， 请确保不要使用功率小于设计里面一半数目的马达满功率运行时功耗 的电源。电源功率不够会导致控制板频繁重新启动，系统运行不稳定，甚至引起电源发热、 控制板烧毁！ 电源类型 未充电电压 充满电电压 5 节镍氢电池包 6V 7V 4 节镍氢电池包 4.8V 5.6v 输入电源类型参考 2.2.2 电源开关（电源开关（B） 此开关用于控制整个控制板的电源通断。 拨向靠近电源接口一端为接通电源； 开关拨向 远离电源一端为切断整个控制板供电。 2.2.3 运行按钮（运行按钮（C） 此按钮旁边印有“RUN”字样，标志此按钮功能。在带有内部贮存功能的控制板上，按 下此按钮用于控制开始顺序执行已经下载的动作表。 2.2.4 复位按钮（复位按钮（F） 此按钮旁边印有“RESET”字样，标志此按钮功能。按下此按钮会复位整块控制板，回复 到刚刚上电的状态，等待按键执行动作表（有贮存功能时），或者等等实时指令，控制伺服 马达。 www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.PLC 8 2.2.5 标准通讯端口（标准通讯端口（E） 此端口使用标准232串口电平进行通讯， 可以接插套装内的通讯电缆，和计算机进行 通讯，接收实时控制指令，下载动作表指令， 设置控制板参数指令等等。此端口也可以接 插中鸣标准的USB转串口的连线， 实现和计算 机通讯等功能。 从正面看此接口， 引线功能如右图所示。 “G”为地线（0V），“Rx”为标准232电平 的串口信号接收引脚，“Tx”为标准232电平 的串口信号发送引脚。 2.3 伺服马达控制板通讯协议伺服马达控制板通讯协议 通讯协议 波特率： 9600 数据位： 8 停止位： 1 校验方式： None 2.4 运行方式运行方式 CB-1303套装的控制板BE-5233中，运行模式分为脱机运行方式和实时控制方式两种。 控制板在接通电源后，或者是按下“复位按钮”后，首先执行软启动，使用用户设定的 时间间隔，逐个启动每个伺服马达。然后进入等待状态。 如果此时， 等待上位机发送正确的伺服马达实时控制指令， 控制板就会进入实时控制状 态。如果没有上位机发送正确的伺服马达实时控制指令，而“运行按钮”被按下，控制板则进 入脱机运行状态，顺序执行上一次下载到机器人中的动作表。 在脱机运行状态中， 一旦控制板接受到上位机的数据， 并且是符合正确的正确的伺服马 达实时控制协议，就会马上切换到实时控制模式，等待上位机的控制。 www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.PLC 9 三、伺服马达控制软件三、伺服马达控制软件Mini Servo Explorer 3.1、软件界面说明、软件界面说明 栏目 功能 栏目 功能 菜单栏 完成文件新建、导入、导出； 通信端口设置； 拖动杆 完成伺服马达动作的调节与输入 时间控制 对伺服马达运行速度进行调整 动作表 储存、反映伺服马达动作信息 命令行 动作表的插入与删除； 马达设置； 通信端口设置； 动作表下载； 函数 完成函数的新建、调用等等 3.2、拖动杆、拖动杆 推动杆可以在线控制伺服马达的位置，使用前请确保设置好“通信端口” 。 3.3、命令行按钮、命令行按钮 命令行用于完成软件的初始化工作以及各种基本操作 按钮名称 功能说明 按钮名称 功能说明 www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.PLC 10 播放 播放 进入在线仿真状态（点击之前请确保 24 路伺服控制板软启动完毕，通信电缆 和 24 路伺服控制板正确连接） 停止 停止 停止在线仿真状态 插入动作 插入动作 输入一组动作表到当前光标位置 修改行 修改行 修改一行的值 修改列 修改列 修改一列的值 删除行 删除行 删除选中的一行动作表 通信端口 通信端口 设置与 24 路伺服控制板的通信端口 马达设置 马达设置 设置伺服控制板复位以后，各伺服马达的初始化位置 下载 下载 下载动作表（点击之前请确保 24 路伺服控制板软启动完毕，通信电缆和 24 路 伺服控制板正确连接） 3.4、伺服马达运行速度控制、伺服马达运行速度控制 为了达到伺服马达可调速，伺服控制软件提供了一个选项-“完成动作所需时间” 。 比如在以下的动作表中 图 3.4_1 第 10 步的动作完成时间是：1000ms ；完成动作后的等待时间是：180ms 第 11 步的动作完成时间是：2000ms ；完成动作后的等待时间是：500ms 第 12 步的动作完成时间是：1000ms ；完成动作后的等待时间是：180ms 在动作表的运行中，第 10 步完成，等待 180ms。在 2000ms 后，全部伺服马达会刚好到 达第 11 步的动作 在 2000ms 后，全部伺服马达会刚好到 达第 11 步的动作，再等待 500ms，1000ms 后，全部伺服马达会刚好到达第 12 步的动作1000ms 后，全部伺服马达会刚好到达第 12 步的动作。 所以， “完成动作所需时间”的时间越长，伺服的运行速度就越慢。“完成动作所需时间”的时间越长，伺服的运行速度就越慢。 3.5、函数的编写与调用、函数的编写与调用 用户在伺服系列的过程中，经常会使用同一组动作（比如向前走） ，如何重复的去编写 经常使用的动作，不但浪费了用户的时间，而且编写动作表也会变得相等的繁琐。 为了让用户易于编程，节省宝贵的时间，BE-5233 伺服控制板新增加了函数的调用。即 把经常用到的几组动作（如走路、侧手翻）写成一个个的子函数，但需要试用这些子函数的 时候，只有对其进行调用的可以了。子函数可以嵌套子函数，函数嵌套最多可以达到三层。 函数操作主要通过调用“添加函数” “调用函数” “删除函数” “图 3.3_1”是一个函数调用的例子 www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.PLC 11 图 3.3_1 3.6、在线仿真、在线仿真 为了方便用户调试， 伺服控制软件提供了一项在线仿真功能。 用户的调试动作表的时候， 不必每次都把动作表下载至 24 路伺服控制板。 首先，确保接通 24 路伺服控制板电源，伺服控制板软启动完毕。然后确保伺服控制板 与 PC 电脑连接正确，PC 上的伺服控制软件选择正确的通信端口。 其次，用户在编写完动作表以后，使用在线仿真功能，便可以看见编写的动作表运行效 果。 最后，仿真通过以后，下载动作表至 24 路伺服控制板。下载后等待 24 路伺服控制板软 启动伺服马达完毕，然后按下“RUN”让 24 路伺服控制板自动的运行刚刚下载的程序。 www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.PLC 12 四、具体的调试步骤四、具体的调试步骤 4.1 硬件连接（步骤硬件连接（步骤 1） A、接上电源 B、 连接 24 路伺服板的通 信端口 C、 连接 PC 机的 com 口 www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.PLC 13 D、 打开伺服控制板电源， 等待伺服马达复位完毕 E、连接完毕的图片 4.2 软件设置（步骤软件设置（步骤 2） A、打开伺服软件，单击 通信端口。 www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.PLC 14 B、 选择您 PC 机上可用 的 com 口 C、单击马达设置 D、设置伺服马达运动过 程中最大、最小角度。 以及复位后伺服马达的 初始角度 4.3、编写动作表、在线仿真（步骤、编写动作表、在线仿真（步骤 3） www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.PLC 15 A、添加函数 注： “完成动作 时间”是指伺服 马达完成该步 的时间，时间越 大，伺服马达的 运行速度越慢 B、调用函数 注： （主函数不 能被调用，动作 表从主函数开 始执行，子函数 可以调用子函 数，最多可以嵌 套三层） C、在线仿真 D、观察仿真结 果不满意则继 续调试直到仿 真结果满意为 止 www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.PLC 16 4.4、下载、运行动作表（步骤、下载、运行动作表（步骤 4） A、点击下载 B、等待伺服马达复 位 C、按下 RUN 键运行 下载的动作表 www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.PLC 17 五、调试的常见问题五、调试的常见问题 5.1、如何把、如何把 demo 动作表用在新安装的机器人上动作表用在新安装的机器人上 由于伺服马达的不一致性，新安装的伺服套装不能直接使用 demo 动作表。所以每一个 伺服马达摆到正中 90 度时候的数据都有可能不同。 为了解决这一个问题，伺服软件上提供了一个功能，可以一次性给一列数据加、或者减 某一个值，让其可以方便的使用 demo 动作表或者别人调好的动作表。 修正步骤如下： 图 5.1_1(步骤一) 图 5.1_2（步骤二） www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.PLC 18 Demo 板的伺服马达 90 度时候的数据 86 91 89 90 新伺服套装的伺服马达 90 度的数据 87 93 87 87 需要进行修正数据 +1 +2 -2 -3 计算两组数据的差别（步骤三） 对 demo 动作表进行修改并保存（步骤四） 5.2、如何接入各种传感器、如何接入各种传感器 5.2.1、24 路伺服板的通信协议路伺服板的通信协议 在伺服软复位完毕后，通过串口发送 4 个“254” （十进制数） 加上 “动作表名” 则 可以实时的调用该表。 比如需要调用字表 1 则发送：254，254，254，254，01 C 语言的示意如下： Sendchar_by_UART(254); Sendchar_by_UART(254); Sendchar_by_UART(254); Sendchar_by_UART(254); Sendchar_by_UART(01); 串口的通信协议如下： 通讯协议 波特率： 9600 数据位： 8 停止位： 1 校验方式： None 通信电平：232 www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.PLC 19 5.2.2、通过、通过 RCU 进行传感器的接入进行传感器的接入 www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.PLC 20 5.2.3、硬件的连接、硬件的连接 5.2.4、程序的编写、程序的编写 在伺服控制软件编写一个子动作表，命名为 1，如下图： www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.91HMI.com www.PLC www.PLC 21 RCU 程序方面，读声控传感器的值，如果大于 30，则发出执行“字表 1“的命令： 5.3、影响伺服马达控制的因素（电源等）、影响伺服马达控制的因素（电源等） 5.3.1、伺服马达运行的速度：、伺服马达运行的速度： 1、 输入的电压越高，伺服马达的运行速度越快，但同时会带来抖动问题。 2、 负载越轻运行的速度越快。 注：中鸣公司的注：中鸣公司的 BE-9509 伺服马达在伺服马达在 6V 电压下、空载运行速度是电压下、空载运行速度是 60 度度/0.2 秒。秒。 5.3.2、伺服马达的抖动问题、伺服马达的抖动问题 伺服马达的抖动有三个主要的因素： 1、 伺服马达本身的电位器精度问题，导致伺服马达有轻微的抖动 2、 24 路伺服马达控制板输出的波形不稳定，也会产生伺服马达抖动。 3、 最主要的抖动原因是输入电压过高，伺服马达的运行速度随着升高，伺服马达会出 现严重的抖动。 注：在实际应用中输入电压为注：在实际应用中输入电压为 5v5.5v 的时候，中鸣公司的的时候，中鸣公司的 BE-9509 伺服马达是运行 的最顺畅的