Els sistemes d'automatització de fàbriques per a la indústria 4.0 solen incloure tres nivells d'equips per permetre la comunicació i el control-en temps real:
A nivell de camp, els mòduls d'E/S, els actuadors i les unitats gestionen les operacions físiques dins de la fàbrica;
A nivell de control, els controladors lògics programables (PLC) o els sistemes de control numèric per ordinador (CNC) són els responsables de recopilar informació del nivell de camp i emetre ordres al camp.
A nivell d'operador, els dispositius d'interfície humà-màquina (HMI) es comuniquen amb els operadors, que poden emetre ordres simultàniament.
Cada nivell requereix solucions de maquinari i programari optimitzades per abordar els seus reptes de disseny únics. Entre aquests, els reptes a nivell de control són especialment difícils de resoldre.
A mesura que el nombre de nodes admesos per un únic controlador continua augmentant, els dissenyadors de dispositius de nivell{0}}de control s'enfronten a reptes específics més enllà de les preocupacions habituals de disseny d'automatització industrial, com ara el consum d'energia, la vida útil ampliada de la font d'alimentació i els requisits de fiabilitat. Si admeten més nodes, es necessiten menys controladors a tota la solució de planta, creant una solució d'automatització més rendible-. Com a alternativa, aquests nodes addicionals es poden desplegar a tota la planta per aconseguir nivells més alts d'automatització. Tanmateix, a mesura que creix el nombre de nodes compatibles, el rendiment del processador s'ha d'escalar en conseqüència mantenint un consum d'energia prou baix per evitar augmentar la mida del paquet. A més, la majoria dels PLC estan dissenyats sense ventiladors, la qual cosa fa que la dissipació d'energia sigui una consideració crítica de disseny.
Com que els PLC i els CNC controlen simultàniament nombrosos nodes o funcions dins d'una fàbrica, la naturalesa-en temps real de les seves operacions és fonamental. Per obtenir una solució per aconseguir un temps precís, dos components són essencials: un sistema operatiu-en temps real (RTOS) i perifèrics flexibles-conscients del temps per a la comunicació industrial. El RTOS s'utilitza en aquests dispositius per gestionar-la presa de decisions i controlar la latència, garantint el compliment dels requisits de temps crítics. Els RTOS comercials s'han adoptat àmpliament en el control industrial durant anys, mentre que l'interès per les solucions RT Linux® continua creixent. Aquestes solucions ofereixen les capacitats de-sensibilitat temporal i-de presa de decisions necessàries per a les aplicacions d'automatització industrial alhora que aprofiten tots els avantatges de la gran comunitat-de codi obert de Linux.
Per a la part perifèrica de comunicacions de les solucions en-temps real, el requisit principal és donar suport als protocols de bus de camp industrial mitjançant un mètode que aconsegueix una latència baixa i temps de cicle de protocol curts, fins i tot quan s'augmenta el nombre de nodes. Això esdevé un repte més complex quan s'han de donar suport a diversos estàndards de bus de camp dins d'un únic disseny. El suport de diversos-protocols és essencial per garantir que els productes finals siguin compatibles amb diversos estàndards-com ara EtherCAT, PROFINET i Ethernet/IP-que ja s'han implementat dins d'una fàbrica. Assolir el suport de diversos-protocols mitjançant maquinari (ASIC) és complex, ja que cada protocol pot requerir el seu propi ASIC dedicat, la qual cosa requereix dissenys de plaques diferents per a cada bus de camp compatible. Un enfocament programable simplifica aquest repte. En aquests enfocaments, els canvis de protocol de bus de camp es poden implementar només mitjançant actualitzacions de programari o microprogramari.
Per facilitar aquesta solució de comunicació-en temps real de manera eficient, els controladors necessiten interfícies perifèriques àmplies. Això es deu al fet que s'han de comunicar a través de múltiples capes: amb xarxes de bus de camp a la fàbrica, plaques posteriors que connecten E/S, actuadors, unitats o altres controladors i servidors que realitzen diagnòstics de fàbrica mitjançant protocols d'adquisició de dades com OPC UA. Tot això requereix un gran nombre d'interfícies perifèriques, especialment interfícies Ethernet. A més, es requereix una solució de comunicació flexible i programable.
El kit de desenvolupament industrial (IDK) TMDXIDK5728 per al processador Sitara™ AM572x ja està disponible per avaluar solucions d'automatització de fàbrica a nivell de control-. El processador ARM® Cortex®-A15 de doble-nucli AM572x és ideal per a aplicacions industrials a causa del seu suport per a intervals de temperatura industrials, una vida útil ampliada de fins a 100.000 hores, suport de programari-en temps real i perifèrics-extensos-inclosos PRUICS{1}{1}Processadors}{1}{2}RealTime{1} Unitat-Subsistema de comunicacions industrials) per a comunicacions industrials programables. El TMDXIDK5728 proporciona quatre ports Ethernet, amb dos d'origen potencial d'un commutador gigabit i els altres dos possiblement procedents de la PRU-ICSS (configuració per defecte) o els quatre ports procedents de la PRU-ICSS. El TMDXIDK5728 permet l'avaluació de les últimes solucions de TI per a protocols de bus de camp industrial basats en l'AM57x, lliurades a través del PRU-ICSS-INDUSTRIAL-SW dins del processador-SDK{-RTOS. A més, el TMDXIDK5728 pot executar el paquet de programari Processor-SDK{-Linux-RT, que proporciona un pedaç RT Preempt optimitzat per al nucli principal de Linux de TI per permetre el desenvolupament d'aplicacions d'automatització industrial-en temps real.