Sistemele de automatizare din fabrică pentru Industry 4.0 cuprind de obicei trei niveluri de echipamente pentru a permite comunicarea și controlul-în timp real:
La nivel de teren, modulele I/O, actuatoarele și unitățile gestionează operațiunile fizice din fabrică;
La nivel de control, controlerele logice programabile (PLC) sau sistemele de control numeric computerizat (CNC) sunt responsabile pentru colectarea informațiilor de la nivel de teren și emiterea comenzilor către teren.
La nivel de operator, dispozitivele de interfață uman-mașină (HMI) comunică cu operatorii, care pot lansa simultan comenzi.
Fiecare nivel necesită soluții hardware și software optimizate pentru a răspunde provocărilor sale unice de proiectare. Printre acestea, provocările la nivel de control sunt deosebit de dificil de rezolvat.
Pe măsură ce numărul de noduri acceptate de un singur controler continuă să crească, proiectanții de dispozitive de control-se confruntă cu provocări specifice, dincolo de preocupările comune de proiectare a automatizării industriale, cum ar fi consumul de energie, durata de viață extinsă a sursei de alimentare și cerințele de fiabilitate. Susținerea mai multor noduri înseamnă că sunt necesare mai puține controlere în întreaga soluție a fabricii, creând o soluție de automatizare mai rentabilă-. Alternativ, aceste noduri suplimentare pot fi implementate în întreaga fabrică pentru a atinge niveluri mai ridicate de automatizare. Cu toate acestea, pe măsură ce numărul de noduri suportate crește, performanța procesorului trebuie să se scaleze în consecință, menținând în același timp un consum de energie suficient de scăzut pentru a evita creșterea dimensiunii pachetului. În plus, majoritatea PLC-urilor sunt proiectate fără ventilatoare, ceea ce face ca disiparea puterii să fie o considerație critică de proiectare.
Deoarece PLC-urile și CNC-urile controlează simultan numeroase noduri sau funcții dintr-o fabrică, natura-în timp real a operațiunilor lor este critică. Pentru o soluție care să obțină o sincronizare precisă, două componente sunt esențiale: un sistem de operare-în timp real (RTOS) și periferice flexibile,-conștiente de timp pentru comunicații industriale. RTOS este folosit în aceste dispozitive pentru a gestiona-luarea deciziilor și a controla latența, asigurând conformitatea cu cerințele critice de sincronizare. RTOS comerciale au fost adoptate pe scară largă în controlul industrial de ani de zile, în timp ce interesul pentru soluțiile RT Linux® continuă să crească. Aceste soluții oferă capacități de-sensibilitate în timp și-de luare a deciziilor necesare pentru aplicațiile de automatizare industrială, valorificând în același timp avantajele întregii comunități open-de Linux.
Pentru porțiunea periferică de comunicație a soluțiilor{0}}în timp real, cerința principală este suportarea protocoalelor de fieldbus industriale printr-o metodă care realizează o latență scăzută și timpi scurti de ciclu al protocolului, chiar și atunci când crește numărul de noduri. Aceasta devine o provocare mai complexă atunci când mai multe standarde fieldbus trebuie să fie suportate într-un singur design. Suportul multi-protocoal este esențial pentru a ne asigura că produsele finale sunt compatibile cu mai multe standarde-cum ar fi EtherCAT, PROFINET și Ethernet/IP-care pot fi deja implementate într-o fabrică. Obținerea suportului pentru mai multe-protocoale prin hardware (ASIC) este complexă, deoarece fiecare protocol poate necesita propriul său ASIC dedicat, necesitând designuri de placă distincte pentru fiecare fieldbus acceptat. O abordare programabilă simplifică această provocare. În aceste abordări, modificările protocolului fieldbus pot fi implementate numai prin actualizări de software sau firmware.
Pentru a facilita eficient această soluție de comunicare-în timp real, controlerele necesită interfețe periferice extinse. Acest lucru se datorează faptului că trebuie să comunice pe mai multe straturi: cu rețele fieldbus din fabrică, backplane care conectează I/O, actuatoare, unități sau alte controlere și servere care efectuează diagnostice din fabrică prin protocoale de achiziție de date precum OPC UA. Toate acestea necesită un număr mare de interfețe periferice, în special interfețe Ethernet. În plus, este necesară o soluție de comunicare flexibilă și programabilă.
Kitul de dezvoltare industrială (IDK) TMDXIDK5728 pentru procesorul Sitara™ AM572x este acum disponibil pentru evaluarea soluțiilor de automatizare din fabrică la nivel de control-. Procesorul AM572x dual-core ARM® Cortex®-A15 este ideal pentru aplicații industriale datorită suportului pentru intervale de temperatură industrială, o durată de viață extinsă de până la 100.000 de ore, suport pentru software-în timp real și periferice extinse{-inclusiv procesoare dual{1}RealTime}{1}PRUICS{1} Unitate-Subsistem de comunicații industriale) pentru comunicații industriale programabile. TMDXIDK5728 oferă patru porturi Ethernet, dintre care două pot fi provenite de la un comutator gigabit și celelalte două pot fi provenite din PRU-ICSS (configurație implicită) sau toate cele patru porturi provenite de la PRU-ICSS. TMDXIDK5728 permite evaluarea celor mai recente soluții TI pentru protocoale de magistrală de câmp industrial bazate pe AM57x, livrate prin intermediul PRU-ICSS-INDUSTRIAL-SW din Procesor-SDK{-RTOS. În plus, TMDXIDK5728 poate rula pachetul software Processor-SDK{-Linux{-RT, care oferă o corecție optimizată RT Preempt pentru nucleul principal Linux al TI pentru a permite dezvoltarea aplicațiilor de automatizare industrială-în timp real.