Tööstus 4.0 tehase automatiseerimissüsteemid koosnevad tavaliselt kolmest seadmete tasemest, et võimaldada reaalajas -kommunikatsiooni ja juhtimist:
Välitasandil juhivad I/O moodulid, täiturid ja ajamid füüsilisi toiminguid tehases;
Juhtimistasandil vastutavad programmeeritavad loogikakontrollerid (PLC) või arvuti arvjuhtimise (CNC) süsteemid välja tasemelt teabe kogumise ja põllule käskude andmise eest.
Operaatori tasandil suhtlevad inim{0}}masinliidese (HMI) seadmed operaatoritega, kes saavad samaaegselt käske anda.
Iga tase nõuab optimeeritud riist- ja tarkvaralahendusi, et lahendada selle ainulaadsed disainiprobleemid. Nende hulgas on kontrollitasandi väljakutseid eriti raske lahendada.
Kuna ühe kontrolleri toetatud sõlmede arv kasvab jätkuvalt, seisavad juht{0}}taseme seadmete projekteerijad silmitsi spetsiifiliste väljakutsetega, mis ei piirdu tavapäraste tööstusautomaatika disainiga seotud probleemidega, nagu energiatarbimine, pikenenud toiteallika eluiga ja töökindlusnõuded. Rohkemate sõlmede toetamine tähendab, et kogu tehaselahenduses on vaja vähem kontrollereid, luues kuluefektiivsema-automaatikalahenduse. Teise võimalusena saab neid täiendavaid sõlme kasutada kogu tehases, et saavutada kõrgem automatiseeritus. Kuna aga toetatud sõlmede arv kasvab, peab protsessori jõudlus vastavalt skaleerima, säilitades samal ajal piisavalt madala energiatarbimise, et vältida paketi suuruse suurenemist. Lisaks on enamik PLC-sid konstrueeritud ilma ventilaatoriteta, mistõttu on võimsuse hajumine kriitilise tähtsusega.
Kuna PLC-d ja CNC-d juhivad samaaegselt tehases paljusid sõlme või funktsioone, on nende toimingute{0}}reaalajas olemus ülioluline. Täpse ajastuse saavutamiseks on lahenduse jaoks hädavajalikud kaks komponenti: reaalajas -operatsioonisüsteem (RTOS) ja paindlikud, ajateadlikud välisseadmed tööstuslikuks suhtluseks. RTOS-i kasutatakse nendes seadmetes otsuste tegemise-haldamiseks ja latentsuse juhtimiseks, tagades vastavuse kriitilistele ajastusnõuetele. Kaubanduslikud RTOS-id on tööstusliku juhtimise valdkonnas laialdaselt kasutusele võetud juba aastaid, samas kui huvi RT Linux® lahenduste vastu kasvab jätkuvalt. Need lahendused pakuvad tööstusliku automatiseerimise rakenduste jaoks vajalikku aja-tundlikkust ja otsustusvõimet{9}}, kasutades samas ära suure Linuxi{10}}ava lähtekoodiga kogukonna kõiki eeliseid.
Reaalajas{0}}lahenduste side välisseadmete puhul on esmane nõue tööstuslike väljasiiniprotokollide toetamine meetodi abil, mis tagab madala latentsusaja ja lühikese protokollitsükli aja isegi sõlmede arvu suurendamisel. See muutub keerulisemaks väljakutseks, kui ühes disainis tuleb toetada mitut väljasiini standardit. Mitme-protokolli tugi on oluline tagamaks, et lõpptooted ühilduvad mitmete standarditega,-nagu EtherCAT, PROFINET ja Ethernet/IP-, mis võivad olla juba tehases juurutatud. Mitme-protokolli toe saavutamine riistvara (ASIC) kaudu on keeruline, kuna iga protokoll võib vajada oma spetsiaalset ASIC-i, mistõttu on vaja iga toetatud väljasiini jaoks eraldi plaadikujundust. Programmeeritav lähenemine lihtsustab seda väljakutset. Nende lähenemisviiside puhul saab väljasiiniprotokolli muudatusi rakendada ainult tarkvara või püsivara värskenduste kaudu.
Selle reaalajas{0}}kommunikatsioonilahenduse tõhusaks hõlbustamiseks vajavad kontrollerid ulatuslikke välisseadmeid. Selle põhjuseks on asjaolu, et nad peavad suhtlema mitme kihi kaudu: tehases asuvate väljasiinivõrkudega, sisend-/väljundit ühendavate tagaplaanidega, täiturmehhanismid, draivid või muud kontrollerid ning serverid, mis teostavad andmehõiveprotokollide (nt OPC UA) kaudu tehasediagnostikat. Kõik see nõuab suurt hulka välisliideseid, eriti Etherneti liideseid. Lisaks on vaja paindlikku ja programmeeritavat sidelahendust.
Sitara™ AM572x protsessori tööstusliku arenduskomplekti TMDXIDK5728 (IDK) on nüüd saadaval juht-taseme tehase automatiseerimislahenduste hindamiseks. Kahetuumaline AM572x ARM® Cortex®-A15 protsessor sobib ideaalselt tööstuslikeks rakendusteks, kuna see toetab tööstuslikke temperatuurivahemikke, pikendab tööiga kuni 100 000 tundi, reaalajas tarkvara tugi ja ulatuslikud välisseadmed-kaasa arvatud kahe protsessori PRUSS{{12}PRU Reaalaja{13}}üksus-Tööstusliku side alamsüsteem) programmeeritava tööstusliku side jaoks. TMDXIDK5728 pakub nelja Etherneti porti, millest kaks on potentsiaalselt hangitud gigabitisest lülitist ja ülejäänud kaks PRU-ICSS-ist (vaikekonfiguratsioon) või kõik neli PRU-ICSS-i porti. TMDXIDK5728 võimaldab hinnata TI uusimaid lahendusi AM57x-l põhinevate tööstuslike väljasiiniprotokollide jaoks, mis tarnitakse protsessori -SDK-RTOS-is oleva PRU-ICSS-INDUSTRIAL-SW kaudu. Lisaks saab TMDXIDK5728 käitada protsessori-SDK-Linux-RT tarkvarapaketti, mis pakub optimeeritud RT Preempt plaastrit TI põhilisele Linuxi tuumale, et võimaldada reaalajas tööstusautomaatika rakenduste arendamist.