Системи виробничої автоматизації для Industry 4.0 зазвичай складаються з трьох рівнів обладнання для забезпечення-зв’язку й контролю в реальному часі:
На польовому рівні модулі вводу/виводу, приводи та приводи керують фізичними операціями на заводі;
На рівні керування програмовані логічні контролери (PLC) або системи комп’ютерного числового керування (CNC) відповідають за збір інформації з рівня поля та видачу команд на поле.
На рівні оператора пристрої-людино-машинного інтерфейсу (HMI) спілкуються з операторами, які можуть одночасно видавати команди.
Кожен рівень потребує оптимізованих апаратних і програмних рішень для вирішення унікальних завдань дизайну. Серед них виклики на рівні управління особливо складні для вирішення.
Оскільки кількість вузлів, які підтримуються одним контролером, продовжує зростати, розробники пристроїв-рівня керування стикаються зі специфічними проблемами, що виходять за межі звичайних проблем промислової автоматизації, як-от споживання енергії, подовжений термін служби джерела живлення та вимоги до надійності. Підтримка більшої кількості вузлів означає, що для всього заводського рішення потрібно менше контролерів, створюючи економічно-ефективніше рішення автоматизації. Крім того, ці додаткові вузли можна розгорнути по всьому заводу для досягнення вищого рівня автоматизації. Однак із зростанням кількості підтримуваних вузлів продуктивність процесора повинна відповідним чином масштабуватися, зберігаючи достатньо низьке енергоспоживання, щоб уникнути збільшення розміру пакета. Крім того, більшість ПЛК розроблені без вентиляторів, що робить розсіювану потужність критичним фактором при проектуванні.
Оскільки ПЛК і ЧПК одночасно керують багатьма вузлами або функціями на заводі,-природа їх роботи в режимі реального часу має вирішальне значення. Щоб отримати рішення для досягнення точного часу, необхідні два компоненти:-операційна система реального часу (RTOS) і гнучкі-часові периферійні пристрої для промислового зв’язку. RTOS використовується в цих пристроях для керування-прийняттям рішень і керування затримкою, забезпечуючи відповідність критичним вимогам щодо часу. Комерційні RTOS широко застосовуються в промисловому управлінні протягом багатьох років, тоді як інтерес до рішень RT Linux® продовжує зростати. Ці рішення забезпечують-чутливість до часу та можливості-прийняття рішень, необхідні для додатків промислової автоматизації, одночасно використовуючи всі переваги великої спільноти-з відкритим кодом Linux.
Для комунікаційної периферійної частини-рішень реального часу основною вимогою є підтримка промислових протоколів польової шини за допомогою методу, який забезпечує низьку затримку та короткий час циклу протоколу, навіть якщо кількість вузлів збільшується. Це стає більш складним завданням, коли кілька стандартів польової шини повинні підтримуватися в одній конструкції. Підтримка кількох-протоколів має важливе значення для забезпечення сумісності кінцевих продуктів із кількома стандартами-такими як EtherCAT, PROFINET і Ethernet/IP-, які вже можуть бути розгорнуті на заводі. Досягнення підтримки кількох -протоколів за допомогою апаратного забезпечення (ASIC) є складним, оскільки для кожного протоколу може знадобитися власний спеціальний ASIC, що потребує різних конструкцій плати для кожної підтримуваної польової шини. Програмований підхід спрощує це завдання. У цих підходах зміни протоколу польової шини можуть бути реалізовані лише за допомогою оновлення програмного забезпечення або мікропрограми.
Щоб забезпечити ефективне-комунікаційне рішення в режимі реального часу, контролерам потрібні розширені периферійні інтерфейси. Це пояснюється тим, що вони повинні спілкуватися на кількох рівнях: із мережами польових шин на заводі, об’єднавчими платами, що з’єднують введення/виведення, приводами, приводами чи іншими контролерами, а також серверами, які виконують заводську діагностику за допомогою протоколів збору даних, таких як OPC UA. Все це вимагає великої кількості периферійних інтерфейсів, зокрема інтерфейсів Ethernet. Крім того, потрібне гнучке та програмоване комунікаційне рішення.
Набір промислових розробників (IDK) TMDXIDK5728 для процесора Sitara™ AM572x тепер доступний для оцінки рішень автоматизації заводу-рівня управління. Двоядерний-процесор ARM® Cortex®-A15 AM572x ідеально підходить для промислових застосувань завдяки підтримці промислових температурних діапазонів, збільшеному терміну служби до 100 000 годин,-підтримці програмного забезпечення в режимі реального{10}}часу та широкій кількості периферійних пристроїв-включаючи подвійний PRU-ICSS (процесор) Блок-Реального Часу-Підсистема промислового зв’язку) для програмованого промислового зв’язку. TMDXIDK5728 забезпечує чотири порти Ethernet, два з яких потенційно отримуються від гігабітного комутатора, а інші два – потенційно з PRU-ICSS (конфігурація за замовчуванням), або всі чотири порти з PRU-ICSS. TMDXIDK5728 дає змогу оцінити останні рішення TI для протоколів промислової польової шини на основі AM57x, які постачаються через PRU-ICSS-INDUSTRIAL-SW у складі Processor-SDK-RTOS. Крім того, TMDXIDK5728 може запускати програмний пакет Processor-SDK-Linux-RT, який забезпечує оптимізоване виправлення RT Preempt для основного ядра Linux TI, щоб уможливити розробку-додатків промислової автоматизації в реальному часі.