Sisteme de conducere cu logica flexibila

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 1
SISTEME DE CONDUCERE CU LOGICA
FLEXBILĂ
Structurile de comandă în logica cablată discutate în capitolul anterior sunt
pretabile pentru conducerea unor roboţi sau manipulatoare caracterizată printr-o
rigiditate deosebită traiectoriilor de mişcare. În foarte dese cazuri, modificările
tehnologice ale instalaţiilor, alterarea unor parametrii ai sistemului mecanic,
condiţii noi impuse de o sporire a productivităţii, o modificare a sistemului de
restricţii etc, determină necesitatea unor corecţii ale parametrilor mişcării. O astfel
de corecţie reclamă existenta unor structuri de conducere de tip nou, flexibile,
capabile să preia fie modificări mici ale parametrilor legii de comandă sau chiar
schimbări totale ale acesteia.
În cadrul acestui capitol vor fi abordate configuraţiile de bază ale acestor
sisteme, configuraţii bazate pe implementarea automatelor de conducere prin
sisteme de memorii PROM (REPROM) sau prin structuri microprogramate.
8.1. Automate implementate prin memorii PROM
(REPROM)
8.1.1. Structura de bază
Cantitatea relativ mare de informaţii pe care o poate memora, posibilitatea
reactualizării acestei informaţii precum şi robusteţea generală a întregului sistem
fac ca memoriile de tip PROM (REPROM) să reprezinte un suport de stare ideal
pentru conducerea unui robot. Organizarea datelor în memorie, alocarea unor
câmpuri fixe pentru anumite tipuri de informaţie oferă, de asemenea, facilitaţi
deosebite atât în partea de proiectare a sistemului de conducere cât şi, în special, în
partea de analiză şi testare a acestuia.

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 2
cuvânt intrare
adresă
1
x
2
n
1
' y 2
x
y
tact RR
s
PROM D
PROM G
a
cuvânt ieşire comenzi rob.
z 1
z
2
Robot
m
y 1
2
y s
...
ieşiri secv. rob.
ieşiri num. rob.
Figura 8.1
Automatul а este realizat în principiu din două memorii PROM, prima
denumită PROM decodificator (PROM D) furnizează vectorul de adresă pentru a
doua memorie, generatoare, PROM G. Acesta din urma determină prin vectorul sau
de ieşire atât comportarea robotului în momentul respectiv cât şi comportarea
viitoare a automatului.
Mărimile de intrare în automat sunt formate direct din mărimile de ieşire ce
definesc poziţia robotului. În general, aceste mărimi sunt grupate în variabile
binare,
x T
n
x x x ,...,
(8.1)
1 , 2
şi variabilele numerice.
xx
x T
n
x
x
1
,
2
,..,
(8.2)
Primele definesc starea unor elemente de măsurare de tipul “tot sau nimic”
(limitatoare de poziţie, întrerupătoare, etc.) iar celelalte reprezintă ieşirile unor
traductoare numerice de poziţie. Tot în prima categorie intră şi anumite mărimi de
comandă externe, variabile de iniţializare, anumite comenzi prioritare, întreblocări
etc.

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 3
Vectorul de adresă al memoriei PROM D cuprinde în afara acestor două
seturi de mărimi x, x
şi vectorul y ce defineşte starea la momentul respectiv a
automatului,
y T
s
y y y ,...,
(8.3)
1 , 2
Ansamblul acestor mărimi x , x , y
constituie deci adresa memoriei
PROM D. Această memorie va realiza de fapt o decodificare a informaţiilor de
intrare şi stare şi va furniza la ieşire adresa pentru PROM G. Această memorie
generează la ieşire doua tipuri de mărimi, mărime de ieşire efectivă a automatului
z T
m
z z z ,...,
(8.4)
1 , 2
ce determină evoluţia în momentul respectiv t a robotului şi vectorul funcţiilor
secundare
y T
s
y y y ,...,
(8.5)
1 , 2
ce defineşte comportarea la momentul următor a automatului. Aceste ultime
mărimi sunt introduse în registrul de reacţie RR sub controlul unui generator de
tact de perioadă T ce determină noul vector de stare,
y
t
T
yt
Mărimea perioadei de tact T depinde de parametrii sistemului de acţionare ai
robotului şi în special de complexitatea traiectoriei parcurse de acesta.
IZ
{y 1 ,y 2 ,y 3 }
0
X
1
a
b
Figura 8.2

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 4
Implementarea legii de conducere la un astfel de sistem se bazează pe
anumite modalităţi de interpretare a organigramelor ce definesc evoluţia robotului,
respectiv a automatului. Aceste organigrame sunt similare celor utilizate în
programarea calculatoarelor având câteva particularităţi în conformitate cu noua
direcţie de aplicabilitate. În figura 8.2 sunt prezentate principalele simboluri
utilizate. Figura 8.2a descrie simbolul de stare. Starea automatului este desemnată
printr-un index alfa-numeric şi un cod de stare format din variabilele de stare
corespunzătoare y 1
, y2
,..., y s
. Indicativul IZ defineşte informaţia privind ieşirea
ce urmează a fi generate în starea respectivă.
Simbolul de decizie defineşte traseele logice într-o evoluţie secvenţiala
controlată printr-o decizie x. Aceasta poate fi o simplă variabilă de intrare sau
poate sintetiza o condiţie logică complexă. Dacă evoluţia automatului se produce
pe calea x
0, decizie nerealizată, ea este determinată ca evoluţie falsă. În
cazul în care decizia este realizată x
1, evoluţia este denumită ca adevărată.
Implementarea legii de conducere şi înscrierea memorii a informaţiilor
depind modul de codificare a stărilor automatului, de interpretarea deciziilor şi de
modalităţile finale prin care sunt generate semnalele de comandă către robot. În
funcţie de aceste elemente, din această informaţie generală de conducere se resping
câteva structuri particulare ce implică metode specifice şi oferă anumite facilitate
de realizare.
8.1.2. Configuraţie DSI (decodificator de stare şi intrare)
Această primă structură de conducere se obţine direct din configuraţia de
bază prin înlocuirea primei memorii PROM D cu un decodificator integrat realizat
de obicei în tehnologii MSI. Intrarea în acest bloc este formată din vectorul de
intrare x şi de stare y, deci ieşirea decodificatorului va selecta una din perechile
posibile stare-intrare (s-au considerat numai intrări secvenţiale). Transpusa la nivel
de organigramă, aceasta înseamnă că la ieşirea decodificatorului se va selecta orice
traseu logic definit de o stare precum şi deciziile ce condiţionează evoluţia din
starea respective. Se va nota prin
Q q q ,...,
1 , 2
q P
vectorul tuturor traseelor logice astfel realizate. Întotdeauna un singur traseu logic
este active deci o singură componentă q
1
este egală cu 1 logic, restul fiind 0.

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 5
A doua memorie PROM G se păstrează ca şi în configuraţia generală,
adresarea ei realizându-se prin fiecare linie activă a unui anumit traseu logic.
Această memorie furnizează la ieşire un cuvânt in formatul
IY
IZ
unde IY desemnează informaţia de stare succesoare, deci starea în care se
finalizează evoluţia automatului pe un anumit traseu logic, iar IZ reprezintă
informaţia de ieşire deci practic vectorul ieşirilor z
z z z ,...,
1 , 2
z T
m
active pe traseul logic respective.
Procedura de implementare a unui automat în această configuraţie cuprinde
următoarele etape:
* Din traiectoria de mişcare impusă robotului se construieşte organigrama
de stări corespunzătoare. Aceasta presupune defalcarea traiectoriei în secvenţe
funcţionale, fiecărei secvenţe alocându-i-se o stare. Sunt determinate totodată
deciziile care realizează comutarea pe anumite secvenţe (trasee logice).
* Se codifică stările obţinute prin variabilele secundare y 1
, y2
,..., y s
. Se
stabilesc traseele logice q 1
, q2
,..., q p
ale organigramei şi se determină funcţiile
logice asociate.
* Se dimensionează componentele principale ale arhitecturii din figura 8.3.
Astfel, se aleg memoria, decodificatorul D şi registrul de reacţie RR acoperitoare
faţă de dimensiunile următoare:
PROM G: PROM (p x(s+m)).
D: DECOD (n+s)
RR: R (s)
* Se înscrie informaţia în PROM G în conformitate cu logica organigramei.
Pentru fiecare linie de adresă (traseu logic) se înscriu datele privind starea în care
va evalua automatul în vectorul de ieşire la momentul respectiv.
Pentru exemplificare se va trata implementarea automatului pentru
conducerea unui robot secvenţial ce execută o traiectorie simplă tip triunghiular
(fig). 8.4a).

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 6
Robotul se deplasează în planul (X,Y) acţionat pe fiecare axă în ambele
1
sensuri (x+, x-, y+, y-), mişcările respective fiind controlate de limitatoarele L
x
,
L
2 1 2
x , Ly
. Ly
(pentru simplitatea traiectoriei s-a considerat că segmentul 23 este
paralel cu a doua bisectoare). Organigrama asociată acestei traiectorii este
prezentată în fig.8.4b. Se disting cinci stări din care starea 1 reprezintă o stare de
aşteptare corespunzătoare staţionarii robotului în punctual 1. Pornirea este dată
printr-o comandă START dar mişcarea este condiţionata de închiderea griperului
(decizia GRIPER ÎNCHIS, GI=1). Dacă această condiţie nu este realizată se trece
în starea 2 în care se execută ÎNCHIDEREA GRIPER, IG=1, după care se revine în
starea iniţială şi se reîncepe testarea celor 2 condiţii, START şi GI. Dacă ambele
decizii sunt îndeplinite, automatul trece în starea 3 în care se produce mişcarea
2 1
robotului pe axa x până la satisfacerea condiţiei L
x
, L y
1. Stările următoare 4
şi 5 realizează celelalte segmente de traiectorie după care se revine în starea iniţiala
1.
x
y
q
q
1
2
3
4
5
PROM G
q
p
TACT
RR
y
1
y 2 y 3
IY
y
s
IZ
cuvânt
ieşire
z
z
1
z 2 3
z
m
Figura 8.3

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 7
(001)
1
q
1
start
0 1
q
3
q 0 1
2
GI
(010) (011)
2 IG
3 x
q
5
q
4
y
2
L
y
q
10
3
a
4
5
1
L 2
L 1 0
x y
q 1
6
x , y (100)
q
L 1
L 2
x y
1
8
y
L 1
L 1
x y
0
(101)
0
q
7
q
9
1
L
y
2
1
1 START 2
L L x
x
x
b
Figura 8.4
Cele cinci stări ale organigramei se pot codifica prin trei variabile
y , y y , codificarea fiind arbitrară (pentru comoditate s-a utilizat
secundare y
1 2,
codul binar natural).
3

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 8
Traseu
logic
Simbol
Funcţie logica
q
1
q
q
q
q
q
q
q
q
q
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1 START
1 START GI
1 START GI
2
3 L
3 L
4 L
4 L
5 L
5 L
2 1
x
L y
2
L 1
x y
1 2
x
L y
1
L 2
x y
1 1
x
L Y
1 1
x
L Y
y1
y2
y1
y2
y1
y2
y3
y3
y1
y2
y
3
y1
y2
y3
y1
y2
y
y1
y2
y
3
y1
y2
y
3
START
y3
y1
y2
y
3
y1
y2
y
3
START GI
START GI
2 1
L xL y
L X L
2 1
3 y
L
L
L
1 2
x
L y
1
L 2
x y
1 1
x
L y
1 1
x
L Y
L
Tabelul 8.1
Organigrama conţine asemenea zece trasee logice
Q
q , q q
1 2
,...,
10
primele trei trasee fiind generate din starea iniţială 1 (liniile punctate din fig 8.4b).
De exemplu, traseul q
1
este generat de starea 1, este determinat de decizia START
nerealizată şi se închide tot în starea 1. Formal, aceasta poate fii scrisă prin
q1
:1 START y1
y2
y3
START
Similar, traseul q
2
este definit prin
q2
:1 START . GI y y y . 3
START.
GI
1
2
În tabelul 8.1 sunt prezentate expresiile logice ale celorlalte trasee ale
organigramei.

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 9
Fiecare traseu logic astfel constituit trebuie să conţină informaţiile privind
starea în care evoluează automatul la punctul final al traseului şi informaţia de
ieşire ce se generează în starea iniţială a acestuia. Ieşirile automatului sunt
reprezentate de cele patru comenzi de acţionare a mişcării şi închiderea griperului,
z x , x , y , y . IG
Stabilirea exacta a vectorilor Q,x,y,z permite dimensionarea elementelor
configuraţiei,
PROM G : PROM (10 x (3+5))
D : DECOD (8)
RR : R (3)
La realizarea circuitului se vor alege componente tipizate acoperite, de
exemplu, PROM (16 x 8) şi R (4). Introducerea unui DECOD (8) din care numai
10 linii sunt utile este nepracticată de aceea se va prefera sinteza logică a acestui
decodificator cu porţi logice elementare.
În figura 8.5a este prezentată arhitectura completă a automatului, informaţia
înscrisă în PROM reprezentând datele specificate pe fiecare traseu logic (punctul în
memorie reprezintă valoarea logica 1). De exemplu, pentru traseul logic q 1
,
informaţia este reprezentată de codul stării următoare, starea 1 codificată prin 001,
informaţia de ieşire neexistand. Pentru traseul q
8
, starea viitoare este starea 5, cod
101 şi simultan sunt generate ieşirile x- si y+ etc.

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 10
q 1
q 2
START
q 3
GI
L 2
L
q
1
4
x y
q 5
L 1
L 2
q 6
x y
L 1
L 1
D q 7
x y
q 8
q 9
q 10
PRO
RR
IY
Y 1 Y 2
cuvânt
ieşire
a
X + X - Y + Y - IG

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 11
START
GI
Lx L 2 Ly L 1
L Lx 1 L Ly
2
L 1 L 1
Lx Ly
q 1
q 2
q 3
q 4
y 1 y 2 y 3
Figura 8.5
.
.
.
b
În figura 8.5b, este prezentată o modalitate de sinteză a decodificatorului cu
porţi logice, soluţia aceasta fiind întotdeauna referabilă sub raport economic.
8.1.3. Configuraţia DS (decodificator de stare)
Implementarea unui automat în această configuraţie se bazează pe o anumită
implementare a stărilor succesoare într-o evoluţie. Pentru exemplificare, să
considerăm stările 2 şi 3 ca succesoare stării 1 prin decizia x (fig. 8.6).

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 12
1 1
4
0
x
1
0
x
1 0 1
1 x 2
2
3 3
a
b
Figura 8.6
Starea 2 succesoare a stării 1 prin decizie x nerealizată (x=0) se numeşte
stare succesoare “falsă” în raport cu 1, iar starea 3 succesoare stării 1 prin decizie
realizată (x=1) se numeşte stare succesoare “adevărată” în raport cu 1 [92].
Definirea acestor stări este strâns legată de starea iniţială, în acest caz 1. Este
evident că aceeaşi stare poate fi stare succesoare prin doua decizii cu valori
complementare, de exemplu starea 3 (fig. 8.6b) care este adevărată cu starea 1 şi
falsă în raport cu starea 4.
Această împărţire a stării în cele doua clase F şi A constituie un factor de
prim ordin în exprimarea necesarului de informaţie pentru definirea evoluţiei unui
automat. La aceste date se mai adaugă, evident, cele referitoare la selecţia
deciziilor şi generarea ieşirilor dorite. Ca urmare, formatul cuvântului la ieşirea
memoriei PROM G va fi:
IT
IY
IYF IYA
unde IT desemnează instrucţiunea de test prin care se identifică decizia (mărimea
de intrare) ce intervine într-o anumită stare, IYF şi IYA definesc codurile
(informaţia stărilor false şi adevărate, respectiv, iar IZ reprezintă instrucţiunea de
ieşire generată în starea curentă a automatului.
Prelucrarea acestui format se realizează într-o structură destul de diferită de
cea anterioară, cu numeroase elemente specifice (fig.8.7).

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 13
stare s i
PROM G
y 1
D
y S
TACT
RR
IT IY F IY A IZ
cuvant
iesire
z 1
x 1
z 2
DZ
x 2
w
MUX 1 MUX 2
z m
x N
y 1
y 2
y S
Figura 8.7
Se remarcă, în primul rând, că adresarea memoriei PROM G se realizează
prin decodificarea vectorului de stare deci fiecare linie de adresă identifică o stare a
automatului. În consecinţă, fiecare cuvânt adresat trebuie să conţină toată
informaţia asociată unei stări: intrare, stare succesoare, ieşire, în conformitate cu
formatul stabilit. Această informaţie este prelucrată într-o structură hardware la
ieşirea memoriei formată din: un multiplexor scalar MUX 1, un multiplexor
vectorial MUX 2 şi un decodificator DZ.
Primul multiplexor MUX 1 selectează o mărime de intrare x 1
în
conformitate cu informaţia înscrisă în instrucţiunea de text IT ( k 1
biţi) deci
k1 log
2
n
MUX 2 joacă rolul unui comunicator, transformând la ieşire fie codul stării
false IYF, fie adevărate IYA (s biţi), după cum variabila de control w este 0 şi
respectiv 1.
Ultimul circuit, decodificatorul de ieşire DZ, generează una din cele m
intrări conform codului oferit de cei k
2
biţi din instrucţiunea de ieşire IZ.

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 14
k2 log
2
m
Informaţia de stare IY (IYF sau IYA) este stocată într-un registru de reacţie
RR la ieşirea căruia, într-o nouă perioadă de tact, se obţine codul
stării y 1
, y2
,..., y s
.
Algoritmul de implementare a unui sistem de conducere în această
configuraţie cuprinde următoarele etape:
* Se determină, după aceeaşi procedură ca şi în configuraţia precedentă,
organigrama de stări a automatului.
* Se dimensionează formatul cuvântului din memorie stabilind necesarul de
variabile pentru codificarea intrărilor (test), stărilor şi intrărilor. Se alocă coduri
corespunzătoare tuturor mărimilor implicate.
* Se dimensionează toate componentele acestei configuraţiei alegându-se
întotdeauna valori acoperitoare:
s
PROM G : PROM 2 xk1 2s
k2
MUX 1 : MUX k x1 1
MUX 2 : MUX 1
xs
DZ : DECOD k
RR : R s
1
* Se construieşte informaţia în PROM G astfel încât să acopere organigrama
stărilor.
* Se interconectează toate componentele de circuit într-o arhitectură de tipul
DS.
Observaţia 1. Anumite evoluţii impun trecerea de la o stare la alta fără
implicarea unei decizii, necondiţionat (fig.8.8). În această situaţie, starea
succesoare 2 poate fi considerată fie ca stare succesoare falsă (IYF) dacă o decizie
inexistentă este interpretată ca o decizie niciodată realizată, fie ca o stare
succesoare adevărată (IYA) dacă decizia inexistentă este interpretată ca o mărime
întotdeauna realizată (x=1). Această funcţionare poate fi obţinută relativ uşor
conectând borna de intrare a multiplexorului MUX 1 ce corespunde unei decizii
inexistente (de obicei codul 00…0) la valoarea permanentă 0 logic (pentru fals) şi 1
logic (pentru adevărat).

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 15
1
2
Figura 8.8
Observaţia 2. O configuraţie de acest tip nu poate implementa organigrame
ce conţin structuri ierarhizate de decizii (fig.8.9a).
Pentru astfel de evoluţie este necesară modificarea organigramei prin
intercalarea unor stări suplimentare care să rupă lanţul decizional.
1
rang 0
rang 1
0
0
X 1
1
0 1
X 2 X 2
1
q 1 q 2
a
q 3
q 4
2 3 4 5
0
X 1
1
1 * 1 **
0
X 2
1
0 1
X2
2 3 4 5
b
Figura 8.9
În figura 8.9b stările nou introduse 1’, 1” separă cele doua decizii x , x 1 2
determinând o decuplare a condiţiilor de evoluţie.

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 16
Observaţia 3. Conform celor arătate mai sus, fiecărei stări s
1
i se atribuie o
unică decizie x 1
. Deci, numărul deciziilor este egal cu cel al stărilor (excludem
cazurile deciziilor inexistente discutate la Observaţia 1.). În consecinţă, codurile ce
identifică starea pot fi utilizate şi pentru identificarea mărimilor de intrare
(decizii x
1). Formatul instrucţiunilor din memorie nu va conţine deci câmpul
informaţiilor de test [54].
IYF
IY
IYA
IZ
În figura 8.10 este prezentat un automat implementat după acest
considerente. Se remarcă absenţa informaţiilor de test şi controlul direct al
multiplexorului MUX 1 prin variabilele de stare y 1
.
S-a arătat că această configuraţie nu poate implementa structuri de
organigrame conţinând decizii ierarhizate. Acest lucru este determinat de faptul că
pe aceste lanţuri de decizii noţiunea de fals şi adevărat nu mai are sens. Dacă, însă,
se atribuie anumite funcţii logice evoluţiei pe diferite trasee ale lanţului decizional
iar stările succesoare pe aceste trasee capătă o semnificaţie logică corespunzătoare,
atunci implementare în această configuraţie devine posibilă [54].
D
PROM G
y
IYF IYA IZ
cuvant
iesire
TACT
RR
X 1
X 2
MUX 1
MUX 2 DZ
X n
y
Z 1
Z m

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 17
Figura 8.10
Pentru exemplificare să considerăm organigrama prezentată în figura 8.9a.
Aceasta conţine două decizii x , x 1 2
grupate în doua ranguri, 0 şi 1. Cele patru
trasee logice q
1
, q2
, q3,
q4
formate definesc patru condiţii logice,
Q
1
x1
x2
Q
2
x1x2
Q
3
x1
x2
Q
4
x1x2
În acest sens, putem defini starea 2 ca succesoare de tip Q
1
a stării 1, starea
3 ca succesoare de tip Q
2
a stării 1 s.a.m.d. Aceste noi tipuri de stării 1, succesoare
impun organizarea unui format de instrucţiuni corespunzător în memorie.
IT
0
IT
1
IYQ1
Q2
IY
IY IYQ3
IY Q 4
IZ
Formatul cuprinde câmpuri distincte ce identifică mărimile de test după
rangul de care aparţin IT
0
, IT
1
precum şi codurile stărilor succesoare
IY
Q1 , ITQ
2
, ITQ3
, ITQ
4
definite în conformitate cu logica realizată.
Implementarea acestui tip de dată în figura 8.11. Selectarea deciziilor după
0 1
ranguri este realizată în două multiplexoare MUX
1
, MUX
1
, câte unul pentru
fiecare rang. Ieşirile lor controlează multiplexorul MUX
2
ce selectează una din
cele patru informaţii de stare IY.

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 18
y
DZ
PROM G
IT 0 IT 1 I Y Q1
I
Y
I
Y
Q 3
I
Y
IZ
cuvant
iesire
TACT
RR
decizii
rang 0
W 0
W 1 Z1 Z 2 Z m
0
MUX 1
MUX 2
DZ
MUX 1
decizii
rang 1
1
Figura 8.11
Procedura descrisă, valabilă numai pentru două ranguri de decizie, poate fi
extinsă la structuri oricât de complexe, bineînţeles sub rezerva complexităţii
arhitecturii sistemului.
În finalul acestei prezentări se va explica procedura de implementare a unui
automat în configuraţie DS pentru conducerea robotului din figura 8.4.
Organigrama de stări asociată cuprinde stări controlate prin decizii de cel
mult două ranguri ierarhice, rangurile zero şi unu. Se remarcă de asemenea,
evoluţia din starea 2 în starea 1 realizată direct, fără nici o decizie. Absenţa acestei
decizii va fi interpretată ca decizie întotdeauna zero, deci starea 1 devine starea
falsă în raport cu starea 2.
Într-o prima abordare a problemei, se va rupe lanţul decizional q
2
,q3
(figura 8.4b) prin introducerea unei stări suplimentare 1’, cod 110. În acest sens,
formatul instrucţiunilor în memorie cuprinde câmpurile:
IT : K 3 1
IY : 2s
2x3
IZ : k 3 2

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 19
y 1
y 2
y 3
D
001
010
011
100
101
110
PROM G
IT IYF IYA IZ
cuvant
iesire
TACT
RR
START
GI
L 2 1
x L 1 2
y
L x L y
1 1
L x L y
0
1
2
3
MUX 1
4
5
6
7
MUX 2
DZ
0
1
2
3
4
5
6
7
IG
X +
X - ,Y +
Y -
Figura 8.12
Mărimi de intrare IT Mărimi de ieşire IZ
Intrare
Inexistentă
0 0 0
Ieşire
inexistentă
0 0 0
START
0 0 1
IG
0 0 1
GI
0 1 0
X
0 1 0
L
L
L
2
L 1
x y
1 2
x
L Y
1 1
x
L Y
0 1 1
1 0 0
1 0 1
X ; Y
Y
0 1 1
1 0 0
Tabelul 8.2
Conform cu cele prezentate mai sus, se vor selecta componente şi module de
circuite care să acopere valorile necesare. Astfel, se vor alege

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 20
2 3 3 8x12
PROM G : PROM x3
2x3
MUX1 : MUX 3X
MUX2 : MUX 1x
DZ : DECOD 3
RR : R 3
1
3
Cu aceste elemente se construieşte arhitectura generală a automatului de
conducere (fig. 8.12) şi se înscrie în memorie informaţia ce acoperă organigrama
de funcţionare a robotului conform codurilor impuse (tabelul 8.2).
Pentru exemplificare, să considerăm starea 3 din organigramă. Informaţia
corespunzătoare este înscrisă pe adresa 001 şi cuprinde: codul mărimii de intrare
selectat (IT=011), codurile stărilor false şi adevărate, 011 şi respectiv 100 precum
şi codul ieşirii selectate (IZ=010). Ultima adresă utilizată 110 corespunde stării nou
introdusa 1’ prin care se realizează interpretarea stărilor 2 şi 3 ca stări false, cod
010, şi respectiv adevărate, cod 011.
O a doua modalitate de tratare a acestei probleme de conducere constă în
abordarea lanţului de decizii în ansamblul lor fără ruperea succesiunii lor logice.
Cu toate că această procedura nu este recomandabilă la această organigramă întrucât
aceste decizii condiţionează numai o singura stare, starea 1 şi deci abordarea
propusă este cu totul neeconomică, se va analiza şi acest mod de implementare
pentru a preciza în detaliu aspectele de proiectare solicitate de această metodă.
Într-o primă etapă se impune sortarea pe ranguri a deciziilor implicate. În
acest caz, aceasta revine la identificarea deciziei START ca decizie de rang 0 şi a
deciziei GI ca decizie de rang 1. Toate celelalte decizii se vor interpreta fie ca
decizii de rang 0 fie de rang 1, sortarea lor în una din cele două categorii fiind
arbitrară (tabelul 8.3).
Păstrând aceleaşi coduri pentru mărimile de stare şi ieşire (fig.8.5b) se obţine
următorul format în memorie
IT
0
1
IT IY
Q1
IY
Q2
IY
Q3
IY IZ
Q4
2x2 biţi 4x3 biţi 3biţi
unde cele patru trasee logice posibile corespund următoarelor funcţii,
IY Q
IY Q
1
IT0
IT1
2
IT0
IT0

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 21
IY Q
IY Q
3
IT0
IT1
4
IT0
IT1
Decizii
de rang 0
Decizie
inexistentă
IT Decizii
0
de rang 1
0 0
Decizie
inexistentă
IT 1
0 0
START
0 1
GI
0 1
L
L
2 1
X
L Y
1 2
X
L Y
1 0
1 1
L
Tabelul 8.3
1 1
X
L Y
1 0
Arhitectura completă a automatului este prezentată în figura 8.13. Selecţia
deciziilor se obţine prin două multiplexoare MUX şi MUX , câte unul pentru
fiecare rang. Înscrierea informaţiei se realizează conform formatului discutat mai
sus. De exemplu, pentru adresa 001 (starea 1) sunt active cele doua decizii de
ranguri diferite START şi GI. Informaţia de stare IY defineşte patru evoluţii
posibile în funcţie de valoarea logică a acestor decizii. Pentru START=0 şi GI=0
sau 1 (deci indiferent de decizia GI) evoluţia se produce în stare 1 (cod 001), pentru
START=1, GI=0 se obţine starea finala 2 (cod 010) iar pentru START=1, GI=1
rezultă starea 3 (cod 011). Pentru 010 (starea 2) evoluţia nu este condiţionată de
nici o mărime de intrare, deci ambele câmpuri sunt IT
0
IT1
00 ceea ce
determină selecţia unică a stării succesoare 1 codificată IY
Q1
001. Într-o manieră
similară sunt implementate celelalte stări ale automatului.
8.1.4. Configuraţia DSCU (DS-cod unic)
Configuraţia DS, discutată în paragraful precedent, oferă o tehnică facilă
pentru implementarea oricăror structuri de conducere indiferent de gradul lor de
complexitate. Din păcate, ceea ce s-ar putea reproşa acestei metode se referă la
excesul de informaţie necesar pentru codificarea stărilor succesoare, exces care se
repercutează în utilizarea unor memorii de mari dimensiuni.
0
1
1
1

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 22
O îmbunătăţire considerabilă a acestei proceduri este realizată printr-o nouă
configuraţie, DSCU (Decodificarea de stare-cod unic) care păstrează avantajele de
bază ale configuraţiei DS micşorând totodată câmpurile informaţiei de stare prin
utilizarea unor componente hardware suplimentare [92].
Pentru ilustrarea modului de implementare în această procedură, să
considerăm organigrama din fig. 8.14 în care stările 2 şi 3 sunt succesoare false şi
respective adevărate ale stării 1.
y 1
y 2
y 3
D
001
010
011
100
101
PROM G
IT 0 IT 1 IY Q 1
IYQ 2
IY Q 3
IYQ 4
IZ
TACT
RR
START
2 1
L x L
1 2 y
L x L y
GI
1 1
L x L y
0 MUX 1
1
2 0
3
0
MUX
1
1
2 1
3
0
0
0
1
1
0
1
1
Y 1 Y 2 Y 3
MUX 2 DZ
0
1
2
3
4
5
6
7
IG
X +
X -
Y -
Figura 8.13
Datoria relaţiei de succesiune a acelor două stări, este posibil să determinăm
codul unei stări succesoare Y în funcţie de codul stării 1,
IF
f
y
În acest caz codul stării 2 se va determina printr-un circuit specializat ce
calculează funcţia f(y), în memoria PROM G fiind introdus numai câmpul stării
adevărate. Deci, formatul utilizat va fi,
IT IYA IZ
(Format A)

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 23
În mod similar, în figura 8.14b, codul stării adevărate 3 este determinat după
YA gy
iar codul YF este extras din memorie după formatul,
IT IYF IZ
(Format F)
1 *
(y)
(y)
0
X
1
1
1 * 0
X
2
f(y)
YA
YF
3 2 3
g(y)
a
Figura 8.14
b
Pentru a nu mări în mod exagerat structura hardware utilizată în această
implementare, funcţiile f şi g se introduce sub forma celor mai simple funcţii
aritmetice sau logice. În mod frecvent, se utilizează în acest scop adunarea
numărului 1, incrementarea codului stării, deci
YF Y 1
pentru Formatul A sau
YA y 1
pentru Formatul F, respectiv.

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 24
Întru-cât tehnica de implementare este simplă, în continuare se va analiza
procedura de lucru pe Formatul A, rezultatele putând fi uşor extinse la cel de al
doilea format.
Structura generală a sistemului de conducere în această configuraţie este
asemănătoare cu cea a configuraţiei DS remarcându-se în plus circuitele de
incrementare a codului de stare (fig.8.15).
Pentru generarea codului stării succesoare false YF, se utilizează un sumator
la care unul din operanzi este întotdeauna 0, al doilea este reprezentat chiar de
codul stării y iar variabila de transport c
1
este permanent legată de valoarea logică
1.
Se remarcă reducerea memoriei, lungimea cuvântului la ieşirea ei fiind
numai de k1 s k 2
biţi.
O arhitectură mai economică se poate obţine după funcţia de incrementare a
stării este preluată de registrul de reacţie RR.
Întru-cât registrul memorează toate codurile stării succesive IY, prin această
nouă funcţie arbitrară se preiau şi funcţiile de selecţie realizate de MUX 2 (fig.
8.16).
D
PROM G
y
∑
c i
1
[y+1]
IT IYA IZ
cuvânt
ieşire
TACT
RR
x 1
x 2
.
.
.
MUX
1
MUX 2
x n
z 1 z 2 … z 3
DZ
Figura 8.15
Pentru controlul registrului este introdus un circuit de selecţie CS care
determină cele două funcţii: incrementarea vectorului y sau încărcarea paralel fără
alterarea vectorului (load). Aceste regimuri de lucru se obţin direct din ieşirea w a
multiplexorului MUX 1; pentru w 0 se realizează incrementarea registrului
(generarea la ieşirea sa a codului stării false y 1
,iar pentru w 1 registrul
lucrează în regim de transparenţă, la ieşire transferându-se codul IYA din memorie.

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 25
Implementarea unui sistem de conducere în această configuraţie implica
anumite elemente specifice datorate restricţiilor impuse de codificarea stărilor.
Trebuie subliniat faptul că, dacă în toate configuraţiile precedente se acceptau orice
modalităţi de codificare a stărilor, în configuraţia DSCU acestea sunt condiţionate
de necesitatea generării stărilor false prin incrementarea registrului RR.
Etapele specifice pentru implementarea acestei proceduri sunt:
* Se determină în organigrama stărilor toate traseele logice definite prin
decizii nerealizate. Pe aceste trasee, codul oricărei stării trebuie să fie egal cu cel al
stării precedente plus 1,
YF y 1
Dacă, în anumite cazuri, apar situaţii conflictuale, se introduce stări sau
decizii suplimentare care să evite conflictul. Trebuie subliniat faptul că o decizie
inexistentă trebuie interpretată aici într-un singur sens, ca decizie întotdeauna
realizată (deci starea succesoare este adevărată).
* Se codifică celelalte stări, neaparţinând traseelor logice menţionate,
arbitrar, utilizând restul combinaţiilor de cod disponibile.
Celelalte faze ale implementări privind alegerea componentelor de circuit,
dimensionarea şi interconectarea lor sunt similare cu cele discutate la configuraţiile
precedente.

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 26
Y
D
PROM G
IT IYA IZ
Z 1
Z 2
RR
incr/load
DZ
X 1
X 2
MUX 1
W
CS
Z m
X n
Figura 8.16
Pentru exemplificarea procedurii se va reconsidera sistemul de conducere al
robotului secvenţial definit prin organigrama stărilor din figura 8.4b.
Analiza traseelor logice din organigrama indică 5 trasee definite prin decizii
nerealizate: q
1, q2
, q5,
q
7
, q9.
Pe toate aceste trasee logice, codul oricărei stări
trebuie să respecte relaţia (8.7).
În primul rând se impune introducerea stări 1’ pentru ruperea lanţului
decizional START, GI. În acest fel, starea 2 devine succesoare falsă a lui 1’,
condiţie uşor de respectat. Dar starea 1 are succesor fals pe ea însăşi, situaţie de
conflict care se poate rezolva numai prin introducerea unei noi stări 1”.
O situaţie similară este întâlnită pe traseele q
5
, q7
, q9
ceea ce impune
introducerea stărilor 3’, 4’, 5’. Noile stări introduse reclamă extinderea cuvântului
de cod de la 3 la 4 biţi.
Codificarea completă a stărilor se poate urmării în figura 8.17.
Starea 1, cod 0001, are succesor fals pe 1”, cod 0010, iar aceasta are ca
succesor adevărat (decizie inexistenta) starea 1. Analog, starea 2 are ca succesor
adevărat starea 1, situaţie neconflictuală. Codurile celorlalte stări respectă în
aceeaşi manieră toate condiţiile specificate.

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 27
1 ** 1
0
Start
0001
1
1 *
0011
2
0100
0
GI
0101
3 X + 3 *
0111
L 2 2
x L y
1
0
q 5
4
0111 1000
X - ,Y +
4 *
L 1 2
x L y
1
0
q z
5
1001
5 *
1010
1
L x 1 L y
1 0
q g
Figura 8.17
În figura 8.18 este prezentat întregul sistem de conducere, structura
informaţiei în PROM G pentru fiecare stare şi legăturile directe cu sistemul de
acţionare sau de măsurare a robotului. Pentru intrări şi ieşiri s-au folosit codurile
stabilite anterior.
Trebuie remarcată conectarea bornei 0 de la MUX 1 la semnal logic 1
constant (+5 V) pentru a permite interpretarea deciziilor inexistente ca decizii
întotdeauna realizate.
Observaţie. Metoda de implementare analizată se referă la configuraţii
DSCU cu Format A. Procedura se păstrează şi în cazul cuvintelor în Format F cu
următoarele menţiuni:
- incrementarea stărilor se realizează pe traseele logice caracterizate prin
decizii realizate x 1;
- deciziile inexistente sunt interpretate întotdeauna ca decizii false.
8.1.5. Configuraţia FV (format variabil)

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 28
În toate procedurile discutate mai sus, fiecare bit din memorie avea o
semnificaţie unică, formatele de lucru fiind considerate fixe. O posibilitate de
reducere a spaţiului de memorie se poate obţine prin utilizarea formatelor variabile,
fiecare bit din formatul cuvântului având semnificaţii multiple în funcţie de tipul
formatului activ la un moment dat [92,77]. Precizarea formatului activ se obţine
printr-un câmp special INDICATOR DE FORMAT (IF) cu o lungime
corespunzătoare.
0
1
IZ Format 1
IT IYA Format 2
În formatul de mai sus, un bit poate defini fie codul IZ, fie codul intrării IT
sau al stării (IYA), identificarea fiind realizată printr-un singur bit în IF. Sunt
posibile, evident, şi alte structuri de cuvinte, pentru implementarea sistemelor de
conducere ale roboţilor utilizându-se frecvent formatele următoare:
Sistemul de conducere implementat în configuraţia FV este similar celui
utilizat la configuraţia DSCU conţinând în plus circuite de identificare ala
formatelor. În practică această operaţie se realizează uşor prin bituri de format BF
care, pentru valoarea 0 validează decodificatorul de ieşire DZ şi inhibă
multiplexorul MUX 1, iar pentru valoare 1 activează multiplexorul şi blochează
ieşirea.
0 IZ
1 IT IYF
IZ
IF
IT
IYF
IYA
Implementarea informaţiei în PROM G este diferită faţă de configuraţiile
precedente datorită formatului variabil prin care se operează. Aceste diferenţieri se
pot rezuma la:

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 29
* Modificarea organigramei stărilor prin dublarea lor în conformitate cu cele
două formate utilizate. Prima stare implementează Formatul 1 şi generează ieşirea,
a doua stare determină mărimea de intrare (decizia) şi starea succesoare adevărată
(fig. 8.20).
* Se determină toate traseele logice determinate prin decizii nerealizate. Se
codifică stările de-lungul acestor trasee astfel încât codul unei stări este egal cu cel
al stării precedente plus 1. Deciziile inexistente se consideră decizii întotdeauna
nerealizate (borna 0 de la MUX 1 este legată la punctual de masă).
* Dacă codificarea anumitor stări creează situaţii conflictuale, se introduc
stări şi decizii suplimentare;
* Celelalte stări primesc codurile rămase disponibile, fără nici o restricţie în
procedura de atribuire.
Y 2
Y 3
Y 4
D
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
Y 1
7
PROM G
IT IYA IZ
TACT
Incr/load +5V 0
RR
START 1
1
GI 2
Y 1 Y 2 1
2
Y 2 Y 3 4 L 3 x Ly
MUX 1
3
L 1 2 4
DZ
x L 4
y
1 1
L
5
5
x L y 6
6
7
w
CS
IG
X +
X - ,Y +
Y -
Figura 8.18

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 30
y
D
PROM G
BF
VM
X 1
X 2
MUX 1
RR
CS
DZ
VD
RR
Incr/load
X n
Z 1 Z 2 Z m
y
Figura 8.19
1
IZ
1 * IZ
0
X
1
1 ** 0
1
a
Figura 8.20
b
Pentru exemplificare se va relua exemplul de la paragraful 8.1.2
(organigrama din fig. 8.4,b). Modificarea organigramei de stări discutată mai sus
impune apariţia a încă 6 stări (s-a considerat existenţa stării 1’, care realizează
decuplarea lanţului decizional START, GI (fig. 8.21). Pentru simplificarea
codificării anumite variabile de intrare au fost luate în forma complementată.
În acest fel, primul traseu logic cu stări succesoare false este format din: 1*,
1**, 1’* 1’** 2*, 2**. Situaţia de conflict creată de evoluţia de la 2** la 1* se

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 31
poate rezolva prin introducerea unei intrări suplimentare notată cu a, în permanentă
conectată la valoarea logică 1, ceea ce face ca 1* să fie succesor adevărat al lui
2**. Al doilea lanţ de stări false 3*, 3**, …, 5** se rezolvă în aceeaşi manieră
excepţie făcând faptul că evoluţia din starea 5** în 1* nu este posibilă direct ceea
ce impune introducerea stării 6 ce preia condiţia de incrementare a codului stării 5
**.
Stării 6 îi succede prin aceeaşi decizie a=1 starea 1*, codurile acestor stări
nemaifiind supuse nici unei restricţii.
Dimensiunea memoriei necesare pentru implementarea acestei configuraţii
se obţine din relaţia:
PROM G : 2
s p
unde p k
, k
s 1, k k , s
max
2 1
1 2
fiind lungimea codurilor instrucţiunilor de
test, ieşirea şi starea, respectiv.
În fig. 8.22 este prezentată configuraţia completă a sistemului de conducere
şi informaţia din memorie pentru acoperirea organigramei de stări modificate.
Codurile utilizate sunt cele explicate în aplicaţiile precedente în plus fiind introdusă
decizia a=1 pentru combinaţia de cod 110. Se remarcă existenţa celor două formate
determinate prin indicatorul de format IF, în codul fiecăreia activându-se ieşirea
sau intrarea şi starea, respective.

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 32
1
0001
0010
1
Start
0
0011
0100
0 1
a
1
2 k
0101
IG
0110
X +
0011
3 x 0100
1
L x 2 ,L y
1
4 x 0
X - ,Y +
6
1101
L x 1 ,L y
2 1
0
5 x
Y -
5 k
L x 1 ,L y
2
Figura 8.21
Observaţie. Dublarea stărilor impusă în această configuraţie este necesară în
stările în care se generează o ieşire, deci în care trebuie declarat formatul 1. Dacă
anumite stări nu formează o mărime de ieşire, se poate renunţa la formatul
x x
respective, eliminând stările corespunzătoare (de exemplu 1 si 1 ' in fig. 8.21).

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 33
y 1
y 2
y 3
y 4
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
TACT
RR
incr./load
0
1
IT
IZ
IYA
Format 1
Format 2
cuvânt
ieşire
IF
+5V
Start
GI
2 1
y
L xL
1 2
x L y
L
MUX 1
w
CS
1 1
x L y
L
a
+5V
DZ
0 1 2 3 4 5 6 7
VD
Figura 8.22
IG X + Y -
X - ,Y +
8.2. Automate microprogramate
Un automat este definit ca microprogramat dacă evoluţia sa în timp este
determinată de o secvenţa coerentă de microinstrucţiuni din memoria sa internă. În
acest caz, adresa microinstrucţiunii reprezintă codul stării automatului.
O microinstrucţiune trebuie să cuprindă următoarele părţi:(1) condiţia
externă (dacă exista) ce determină tranziţia de la o stare o adresa la adresa
următoare; (2) adresa următoare în care va evolua automatul; (3) mărimile de ieşire
care trebuiesc generate in fiecare faza.
În funcţie de tipul microinstrucţiunii utilizate şi de condiţiile externe impuse,
evoluţia se poate realiza:

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 34
a) pas cu pas sau prin salt necondiţionat de factori externi.
b) pas cu pas prin salt sub controlul factorilor externi specificaţi în
microinstrucţiune.
Structura generală a unui astfel de automat cuprinde două părţi (fig.8.23):
memoria microprogram rezidentă a setului de microinstrucţiunii şi un control ce
realizează controlul evoluţiei automatului pe baza informaţiei furnizate de
microinstrucţiunea curentă şi a intrărilor primate din exterior (robot). Simultan,
automatul generează ieşirile necesare pentru comanda secvenţelor funcţionale ale
robotului.
a μ P
Intrări
(senzori de poziţie)
CONTROLER
Adresă
(cod stare)
MEMORIE
MICROPRO-
GRAMATĂ
Ieşiri
(comenzi robot)
ROBOT
Figura 8.23
În continuare vor fi analizate principalele structuri de automate
microprogramate insistându-se asupra modalităţilor de implementare a unor legi de
conducere pentru roboţi industriali.
8.2.1. Structura de bază
Configuraţia de bază a unui automat microprogramat derivă direct din cea
prezentată în fig.8.23 cuprinzând cele două blocuri principale: controlerul şi
memoria, precum şi circuitele suplimentare care facilitează interfaţarea cu sistemul
condus (fig.8.24).
În acest sens, se remarcă prezenţa, ca şi în automatele implementate cu
PROM-uri, a unui circuit general de multiplexare care sintetizează logica semnelor
de intrare sub forma unei condiţii generale FLAG. În funcţie de valoarea logică a
acestei variabile, se obţine evoluţia viitoare a automatului.
Bornele 0 şi 1 ale multiplexorului sunt conectate la 0 şi respectiv 1 logic
realizând condiţia fals şi adevărat în mod necondiţionat.

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 35
Cuplarea cu robotul, pe ieşire, este realizată cu un decodificator DZ ce
selectează comenzile de acţionare ale robotului în conformitate cu
microinstrucţiunea curentă.
În mod normal, arhitectura unui astfel de automat este o arhitectură pe 4 biţi
dar, în funcţie de necesităţi, se pot adapta instrucţiuni cu formate convenabile
pentru acoperirea tuturor domeniilor variabilelor. Formatul curent al cuvântului în
memorie cuprinde patru câmpuri: codul de operare (codul microinstrucţiunii -
OPCOD), adresa variabilei de intrare, adresele salt si codul variabilelor de ieşire.
OP.COD ADR.INTRĂRI ADR.SALT ADR. IEŞIRE
3 biţi
k biţi
s biţi
k biţi
k1 log
2
k2 log
2
N
M
1
2
Variabile de intrare
N
2 1 0
MUX
Flag
CONTROLER
OPCOD
3
Adresa
MEMORIE
MICROPROGRAM
0 1 2
DZ
Figura 8.24
Variabile de iesire

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 36
Evoluţia simplă a acestor tipuri de automate face ca cinci tipuri de
microinstrucţiunii să fie, în general, suficiente pentru acoperirea tuturor condiţiilor
de funcţionare. Datorită acestui fapt, lungimea codului de operare este limitată la
trei biţi ceea ce permite realizarea următoarelor funcţii generale:
* incrementare condiţionată a adresei (codului de stare)-microinstrucţiunea
HIC;
* salt condiţionat la o adresă specificată - microinstrucţiunea HBC;
* incrementare necondiţionată a adresei- microinstrucţiunea IUC;
* salt necondiţionat la o adresă specificată - microinstrucţiunea BUC;
* incrementare pe o anumită valoare logică a deciziei Flag şi salt de adresă
pe valoarea complementara a deciziei – microinstrucţiunea IBC.
Cei trei biţi ce definesc OPCOD-ul împreună cu variabila Flag determină
funcţia controlerului şi implicit adresa finală generate de aceasta. Analiza
instrucţiunilor prezentate mai sus indică doua regimuri funcţionale de bază:
incrementarea codului adresei (realizata cu un proces de numărare (COUNT)) şi
salt la o adresa specificată BRANCH) (realizată printr-un proces de încărcare
(LOAD)).
Nr.
crt. Mnemonic
1 HIC
2 HBC
3 IUC
4 BUC
5 IBC
OPCOD
OC 2 OC1
OC0
0 0 0 0
1
0 0 1 0
1
0 1 0 0
1
0 1 1 0
1
1 0 0 0
1
Flag C L Comentariu
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
Tabelul 8.4
0
0
0
1
0
AU AP
AU
AP1
AU AP
AU ADR.
BRANCH
0 } AU
AP1
1
1 } AU ADR.
BRANCH
0 AU
AP1
1
AU ADR.
BRANCH
Analiza detaliată a microinstrucţiunilor este prezentată în tabelul 8.4. Pentru
exemplificare , să considerăm microinstrucţiunea HIC, OPCOD 000. Pentru
Flag=0, adresa următoare (AU) este identică cu adresa prezentă (AP) (funcţia
HOLD) iar pentru Flag=1 conţinutul adresei prezente este incrementat (funcţia
COUNT). La microinstrucţiunea HBC, pentru Flag=0 se păstrează adresa (HOLD)

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 37
iar pentru Flag=1se realizează încărcarea paralel cu adresa de salt (BRANCH),
funcţia LOAD. Următoarele doua microinstrucţiunii realizează fie incrementarea
(IUC), fie încărcarea (BUC) indiferent de valoarea logică a deciziei. Ultima
instrucţiune IBC determină o funcţie LOAD pentru Flag=1.
OC 1
OC 2
OC 0
Flag
0 0
1
OC 1
OC 2
OC 0
0 Flag 1 0
Flag
- -
-
Flag
- -
-
C
L
Figura 8.25
Cele două funcţii de bază COUNT (C) şi LOAD (L)din tabelul 8.4 pot fii
redate sintetic în tabelele de sinteza logică (fig. 8.25).
Implementarea controlerului este posibilă printr-una din procedurile curente
de proiectare logică. S-a preferat sinteza prin circuite multiplexoare, câte unul
pentru fiecare funcţie C respectiv L (fig. 8.26), ieşirile acestora controlând funcţiile
de numărare şi respectiv încărcare ale unui numărător NUM. Starea numărătorului
poate fi deci obţinută fie prin incrementarea (C) fie prin încărcarea paralel (L) a
adresei de salt (BRANCH).
+5V
Flag
+5V
7 6 5 4 3 2 1 0
7 6 5 4 3 2 1 0
MUX
Adresa de salt
(BRANCH)
MUX
OPCOD
OPCOD
3
C
NUM
L
Adresa
Spre memoria

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 38
Figura 8.26
Celelalte elemente ale arhitecturii automatului reprezintă componente
integrate curente de tip MSI sau LSI şi care pot fii preluate direct sau cu mici
adaptări. În general, se caută realizarea acestor automate sub forma unor arhitecturi
standard organizate în jurul unor magistrale pe 4 biţi, pentru eventuale extensii
preferându-se conexiuni de tip bit-slice.
Implementarea sistemului de conducere a unui robot cu un automat de acest
tip necesită parcurgerea aceloraşi etape ca cele determinate la automatele cu
PROM-uri, având în plus câteva particularităţi specifice:
* Se construieşte organigrama stărilor, din protocolul de funcţionare al
robotului, şi se modifica structura acesteia pentru a obţine compatibilitatea
traseelor logice cu instrucţiunile automatului. Eventualele incompatibilităţi se
rezolvă prin introducerea unor stări suplimentare. Fiecare cod de stare defineşte o
adresa a memoriei.
* Se codifică toate variabilele de intrare (de la robot) şi de ieşire (spre
comenzile robotului).
* Se determină formatul microinstrucţiunilor utilizate ţinând cont de
lungimea codurilor adoptate.
* Pentru fiecare cuvânt de adresa de determină microinstrucţiunea
corespunzătoare.
* Se înscrie întreaga informaţie în memorie şi se interconectează toate
componentele conform arhitecturii de bază.
Pentru exemplificarea procedurii se va relua problema implementării
sistemului de conducere al robotului descris în 8.1.2. Organigrama modificată şi
codurile de stare adaptate sunt prezentate in fig. 8.27.

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 39
1
0001
0 1
Start
0010
1 * 0 1
GI
2
IG
0010
3
X +
0011
L x 2 ,L y
1
0
0110
4
1
0100
X - ,Y +
6
L x 1 ,L y
2
0
5
1
Y -
0101
1
L 1 2 0
x L y
a
OPCOD ADR.MUX ADR.BRANCH COD IESIRI
3b 4b 4b 4b
b

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 40
Variabile de intrare Cod Variabile de iesire Cod
START
GI
L 2 x L 1 y
L 1 x L 2 y
L 1 x L 1 y
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
c
Figura 8.27
I G 0 0 0 1
X +
0 0 1 0
X ,Y 0 0 1 1
Y
0 1 0 0
S-a utilizat un format asociat unei arhitecturi pe 4 biţi (nu neapărat necesar)
din considerentele expuse mai sus.
Implementarea organigramei utilizează două tipuri de microinstrucţiunii:
IBC în stările 1, 1’, 3, 4, 5 şi BUC în stările 2 şi 6. Starea este introdusă
suplimentar pentru a permite aplicarea microinstrucţiunii IBC în starea 5 unde
funcţia de salt se realizează pe traseul 5 5 iar incrementarea pe traseul 5 6 .
Întregul sistem de conducere este prezentat în fig. 8.28. Se observă că
mărimile de intrare sunt introduse prin complementare întru-cât codificarea prin
IBC este realizată complementar definirii acestei microinstrucţiunii (tabelul 8.4). În
figură este prezentată detaliat şi informaţia conţinută în memorie. De exemplu,
adresa 0001 (starea 1) identifică un cuvânt în care primul câmp (3 biţi) determină
microinstrucţiunea IBC, următorul câmp (4 biţi) identifică codul mărimii de intrare
START, al treilea câmp determină adresa de salt 0001 (starea 1) iar ultimul câmp,
asociat variabilei de ieşire primeşte cod 0000 întru-cât stării 1 nu i se asociază nici
o ieşire. Toate celelalte cuvinte din memorie sunt construite după aceeaşi
procedură.

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 41
L 1 XL 1 Y
L 1 XL 2 Y
L 2 XL 1 Y
GI
START
+5V
15 ……….6 5 4 3 2 1
MUX
CONTROLER
MEMORIE
0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0
0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0
0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0
0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1
0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0
0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0
0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1
DZ
0 1 2 3 4 5 …. 15
IG X + Y + Y -
X -
Figura 8.28
8.2.2. Automate cu stivă
Evoluţiile unui robot industrial reprezintă, de foarte dese ori, cicluri
tehnologice, condiţionate de factori externi sau de mărimi interne proprii robotului.
Într-o interpretare mai generală a acestor evoluţii, acestea pot fi considerate ca
secvenţe funcţionale de tip subrutină în cadrul unor programe de conducere cu o
structură riguros definită.
De exemplu, evoluţiile de tipul celor prezentate în figura 8.29 necesită apelul
succesiv al unor subrutine şi revenirea din acestea ori de câte ori condiţiile de
finalizare (CF) sunt realizate.

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 42
s
1
s
2
s 3
s
4
s 5
'
s 6
'
s 2
'
s 3
"
s 1
"
s 2
s 6
'
s 4
"
s 3
'
s 5
CF”
"
s 4
CF’
'
s 6
Nr.
crt.
Figura 8.29
OPCOD Flag Comentariu
OC
AU
AP1
AU ADR. BRANCH ; STIVA AP
OC 2 OC 1 0
6 1 0 1 0
1
7 1 1 0 0
1
1
AU
ADR.
BRANCH
AU STIVA
Tabelul 8.5
Implementarea unor automate care să asigure o funcţionare pe principiul
stivei reclamă în primul rând introducerea, pe lângă instrucţiunile folosite în mod
curent, a unor instrucţiuni specifice funcţiilor de tip subrutină. În mod curent, se
utilizează două instrucţiuni de acest fel (tabelul 8.5), BSR (BRANCH
SUBRUTINE) şi RSR (RETURN SUBRUTINE).
În microinstrucţiunea BRS este testată condiţia Flag, dacă Flag=0 se
realizează incrementarea normală a adresei, dacă Flag=1 se face un salt la adresa de
început a subrutinei, în stivă memorandu-se codul (AP)+1. A doua

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 43
microinstrucţiune asigură revenirea din subrutină: pentru FLAG=0 se rămâne în
subrutină executându-se un salt la adresa de început a subrutinei, iar pentru
FLAG=1 se revine în subrutina superioară pe baza adresei memorată în stivă.
Se observă deci, că funcţiile implicate de lucrul în subrutină al acestui
automat sunt aceleaşi cu ale oricărui calculator numeric. Diferenţa este numai de
ordin cantitativ dimensiunile registrului stivă fiind mult mai modeste. În mod
curent, se poate utiliza o stivă de 4 registre a 4 biţi (pentru o magistrală similară)
fig.8.30.
Stiva (4x4)
A
B
C
CONTROL
S 0
S 0
0
S 1 0
1
1
A
0
1
0
1
Functie
Stare
neschimbata
PUSH
POP
*
D
Figura 8.30
Arhitectura automatului (fig.8.31) este similară cu cea discutată în cadrul
configuraţiei de bază, aceasta conţinând în plus o magistrală pentru adrese, în cazul
lucrului cu o consolă sau întru-un sistem de întreruperi (adrese de fortaj). În
schimb, apare cu totul diferită structura controlerului (fig.8.32). Se remarcă în
primul rând complexitatea configuraţiei şi numărul relativ mare de variabile de
control implicate.
Controlerul este realizat sub forma unei configuraţii de circuite grupate în
jurul unui multiplexor MUX. Sursa multiplexorului poate fi construită de: adrese
de fortaj, adrese de salt (BRANCH), adresa curenta şi stivă. Stiva, la rândul ei, este
încărcată de la un bloc sumator funcţionând în regim de incrementare prin controlul
variabilei de transport c. Ieşirea multiplexorului este preluată de un numărător care
realizează funcţiile uzuale de încărcare şi incrementare. Controlul acestor circuite
este realizat de un decodificator D implementat, în mod curent, printr-un PROM.
Aceasta primeşte ca vector de adresă variabila.

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 44
Intrari
+5V
N 2 1 0
MUX
Adrese de fortaj
Adrese de salt
Flag
OPCOD
CONTROLER
MEMORIE
DZ
Iesiri
Figura 8.31

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 45
c i
Flag
OC 2
S 0
S 1
STIVA
Adresa
salt
Adresa
de fortaj
OC 1
D
OC 0
A
B
3 2 1 0
MUX
C
L
NUM
Adresa
Figura 8.32
Flag şi OPCOD-ul microinstrucţiunii şi generează la ieşire cele şapte
semnale de control interne, c
1
, S, S, A, B, C, L conform cu funcţiile impuse de
fiecare microinstrucţiune (tabelul 8.6).
Primele şapte microinstrucţiunii au funcţii deja analizate, ultima LJA
(LOAD JAM ADRESS) este utilizată în regimuri de lucru cu operator realizând
incrementarea normală a adresei în cazul în care FLAG=0 sau salt la o adresa de
forţare (JAM) cu memorarea în stivă a adresei următoare dacă condiţia FLAG este
1.
Mnemonic OPCOD Flag C L A B
0
OC
2
OC
1
OC
0
1 HIC 0 0 0 0
1
S S
1
C
1
0 1 1 0 - - - - - -
1 0 - - - - - - - - - -

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 46
2 HBC 0 0 1 0
1
3 IUC 0 1 0 0
1
4 BUC 0 1 1 0
1
5 IBC 1 0 1 0
1
6 BSR 1 0 1 0
1
7 RSR 1 0 1 0
1
8 LJA 1 1 1 0
1
Tabelul 8.6
0 1 1 0 - - - -
0 1 0 1 - - - -
1 0 - - - - - - - -
1 0 - - - - - - -
0 1 0 1 - - - - -
0 1 0 1- - - - - -
1 0 - - - - - -
0 1 0 1 - - -
1 0 - - -- - -
0 1 0 1 0 1 1
1 0 - - - - - -
0 1 1 1 1 0 0
1 0 - - - - - - -
0 1 0 0 0 1 1
8.2.3. Conducerea unui robot-manipulator prin automate cu stivă.
Pentru ilustrarea modului de utilizare a acestui automat, se va considera
sistemul de conducere al unui robot manipulator ce deserveşte o linie de acoperiri
galvanice (fig.8.38).
s
T 1 T 2 T 3
J C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 C 7
Figura 8.33
În conformitate cu analiza efectuată în capitolul precedent, robotul preia piese
dintr-o cuvă, execută un ciclu de ridicare, deplasare la dreapta cu un pas, coborâre
cu menţinerea poziţiei în cuvă un timp prestabilit etc. Acest ciclu poate fi
interpretat ca o subrutină tehnologică în care parametrii sunt menţinuţi constanţi cu
excepţia timpului de tratare în cuvă. În fig. 8.34, organigrama de stări este defalcată
în două părţi: stările asociate fluxului tehnologic principal (1, 2, 3, ……, 7,….) şi
stările subrutinei (1’, 2’, 3’, 4’). Condiţia de trecere pe subrutină este dată de
decizia FT (final-timp), condiţie care marchează în acelaşi timp şi sfârşitul
subrutinei.

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 47
1
D
0001
(subrutină)
a
2
C 1
0010
Timp 1
0
1’
1000
R
s
0
3
001
FT
D
1
b
a
2’
1001
D
C*
0
4
C 3
0100
Timp 2
0
3’
1010
C
J
0
5
6
FT
0101
D
C 6
0110
Timp 3
0
b
a
4’
101
TIMP
FT
b
0
FT
1
b
7
0111
D
a
Figura 8.34
Valoarea temporizării impuse din motive tehnologice diferă în fiecare ciclu, ceea
ce face necesara introducerea ei, în afara subrutinei, în starea ce precede subrutina.

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 48
Datorită rolului deosebit al informaţilor de temporizare, acestora li se vor
aloca un timp special în formatul cuvântului din memorie. Se va considera ca o
lungime de 4 biţi este suficientă pentru acoperirea temporizărilor solicitate (tabelul
8.7). În consecinţă, formatul microinstrucţiunilor va fi
OPCOD ADR.INTR ADR.BRANCH COD COD
IEŞIRE TEMP
3b 4b 4b 4b 4b
Variabile de
intrare
FT
C
*
Cod
C 0 0 1 0
1
0 0 1 1
C2
0 1 0 0
C3
0 1 0 0
0 1 0 1
C4
0 1 1 0
C5
0 1 1 1
C
1 0 0 0
6
1 0 0 1
C7
1 0 1 0
J
1 0 1 0
1 1 0 0
s
Variabile
de
ieşire
D
R
C
TIMP
L TIMP
Cod
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
Temporizări
TIMP 1
TIMP 2
TIMP 3
Cod timp
T3 T2 T1 T0
1 0 1 0
1 1 0 0
0 1 1 0

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 49
*
C U 7
i1
c
i
OPCOD ADR.INTRĂRI ADR.BRANCH COD IEŞIRI COD
TEMPORIZĂRI
3b 4b 4b 4b 4b
Tabelul 8.7
Adresa
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
.
.
.
1 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 0 0
1 0 1
1 0 0
1 0 1
1 0 0
1 0 0
1 0 0
1 1 0
Structura cuvintelor în memorie
0 0 1 0
1 0 1 1
0 1 0 0
1 0 1 1
0 1 1 1
1 0 1 1
1 0 1 0
1 1 0 0
1 0 0 1
1 0 1 1
0 0 0 1
1 0 0 0
0 0 1 1
1 0 0 0
0 1 0 1
1 0 0 0
1 0 0 0
1 0 0 1
1 01 0
1 0 1 1
Tabelul 8.8
0 0 0 1
0 1 1 0
0 0 0 1
0 1 1 0
0 0 0 1
0 1 1 0
0 0 1 1
0 0 0 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 0 0 0
1 0 1 0
0 0 0 0
1 1 0 0
0 0 0 0
0 1 1 0
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 50
ADR.
INTRĂRI
C FT s J C 7 C 6 C 5 C +5V
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
C 3 C 2 C 1
MEMORIE
ADR. SALT
OPCOD
CONTROLER
INF. TEMPORIZARE
DZ
0 1 2 3 4 5 6 7 …. 15
L TIMP
N
GT
TIMP
Figura 8.35
FT
Variabile de ieşire cuprind cele patru comenzi D S R C pentrtu
acţionarea robotului, o variabilă TIMP ce determină declanşarea generatorului de
tact ce formează baza de timp a sistemului şi o variabilă LTIMP ce încecarcă codul
temporizării dorite.
Configuraţia completă a sistemului de conducere este prezentată în fig. 8.35
iar structura detaliată a informaţiei în memorie se poate urmării în tabelul 8.8. Se
remarcă prezenţa unui circuit specializat pentru marcarea temporizărilor format
dintr-un numărător N încărcat în paralel din câmpul corespunzător al memoriei sub
controlul variavilei de încărcare LTIMP. În generatorul de tact GT ale cărui
impulsuri decrementează valoarea memorată în numărător. La atingerea timpului
impus, numărătorul N devine zero şi un circuit logic detectează starea respectivă

Sisteme de conducere cu logica flexibilă 51
formând totodată un semna FT (final timp) utilizat în logica de control a
automatului.
O remarcă deosebită trebuie alocată spaţiului redus de memorie utilizată
având în vedere complexitatea circuitului funcţional impus. Este o consecinţă
firească a utilizării facilităţilor oferite de configuraţiile cu stivă care asigură o mai
judicioasă utilizare a resurselor interne ale automatelor.