Mae systemau awtomeiddio ffatri ar gyfer Diwydiant 4.0 fel arfer yn cynnwys tair haen o offer i alluogi-cyfathrebiad a rheolaeth amser real:
Ar lefel maes, mae modiwlau I/O, actiwadyddion a gyriannau yn rheoli gweithrediadau ffisegol o fewn y ffatri;
Ar y lefel reoli, mae rheolwyr rhesymeg rhaglenadwy (PLCs) neu systemau rheoli rhifiadol cyfrifiadurol (CNC) yn gyfrifol am gasglu gwybodaeth o lefel y maes a rhoi gorchmynion i'r maes.
Ar lefel gweithredwr, mae dyfeisiau rhyngwyneb peiriant dynol (AEM) yn cyfathrebu â gweithredwyr, sy'n gallu cyhoeddi gorchmynion ar yr un pryd.
Mae angen atebion caledwedd a meddalwedd wedi'u optimeiddio ar bob lefel i fynd i'r afael â'i heriau dylunio unigryw. Ymhlith y rhain, mae heriau ar y lefel reoli yn arbennig o anodd eu datrys.
Wrth i nifer y nodau a gefnogir gan un rheolydd barhau i gynyddu, mae dylunwyr dyfeisiau lefel rheoli yn wynebu heriau penodol y tu hwnt i'r pryderon dylunio awtomeiddio diwydiannol cyffredin megis defnydd ynni, oes cyflenwad pŵer estynedig, a gofynion dibynadwyedd. Mae cefnogi mwy o nodau yn golygu bod angen llai o reolwyr ar draws y datrysiad offer cyfan, gan greu datrysiad awtomeiddio mwy cost-effeithiol. Fel arall, gellir defnyddio'r nodau ychwanegol hyn ledled y ffatri i gyflawni lefelau uwch o awtomeiddio. Fodd bynnag, wrth i nifer y nodau â chymorth gynyddu, rhaid i berfformiad y prosesydd raddfa yn unol â hynny tra'n cynnal defnydd pŵer digon isel i osgoi cynyddu maint y pecyn. At hynny, mae'r rhan fwyaf o CDPau wedi'u cynllunio heb gefnogwyr, gan wneud afradu pŵer yn ystyriaeth ddylunio hanfodol.
Gan fod PLCs a CNC yn rheoli nifer o nodau neu swyddogaethau o fewn ffatri ar yr un pryd, mae natur amser real eu gweithrediadau yn hollbwysig. Er mwyn cael datrysiad i gyflawni amseriad manwl gywir, mae dwy gydran yn hanfodol: system weithredu amser real (RTOS) a pherifferolion hyblyg, sy'n ymwybodol o amser, ar gyfer cyfathrebu diwydiannol. Mae'r RTOS yn cael ei ddefnyddio yn y dyfeisiau hyn i reoli-gwneud penderfyniadau a rheoli hwyrni, gan sicrhau cydymffurfiaeth â gofynion amseru critigol. Mae RTOS masnachol wedi'u mabwysiadu'n eang mewn rheolaeth ddiwydiannol ers blynyddoedd, tra bod diddordeb mewn datrysiadau RT Linux® yn parhau i dyfu. Mae'r datrysiadau hyn yn darparu'r amser{8}}sensitifrwydd a'r galluoedd- gwneud penderfyniadau sydd eu hangen ar gyfer cymwysiadau awtomeiddio diwydiannol tra'n manteisio i'r eithaf ar fanteision llawn cymuned ffynhonnell agored fawr Linux.
Ar gyfer cyfran ymylol cyfathrebu datrysiadau amser real, y prif ofyniad yw cefnogi protocolau bws maes diwydiannol trwy ddull sy'n cyflawni amseroedd cylch protocol hwyrni isel ac amser byr, hyd yn oed wrth gynyddu nifer y nodau. Daw hyn yn her fwy cymhleth pan fydd yn rhaid cefnogi safonau bws maes lluosog o fewn un dyluniad. Mae cefnogaeth aml-brotocol yn hanfodol i sicrhau bod cynhyrchion terfynol yn gydnaws â safonau lluosog-fel EtherCAT, PROFINET, ac Ethernet/IP{5}} a allai gael eu defnyddio eisoes mewn ffatri. Mae cyflawni cefnogaeth aml brotocol trwy galedwedd (ASIC) yn gymhleth, oherwydd efallai y bydd angen ei ASIC pwrpasol ei hun ar bob protocol, gan olygu bod angen dyluniadau bwrdd penodol ar gyfer pob bws maes a gefnogir. Mae dull rhaglenadwy yn symleiddio'r her hon. Yn y dulliau hyn, gellir gweithredu newidiadau protocol fieldbus trwy feddalwedd neu ddiweddariadau cadarnwedd yn unig.
Er mwyn hwyluso'r datrysiad cyfathrebu amser real hwn yn effeithlon, mae angen rhyngwynebau ymylol helaeth ar reolwyr. Mae hyn oherwydd bod yn rhaid iddynt gyfathrebu ar draws haenau lluosog: gyda rhwydweithiau bws maes yn y ffatri, awyrennau cefn yn cysylltu I / O, actiwadyddion, gyriannau, neu reolwyr eraill, a gweinyddwyr sy'n perfformio diagnosteg ffatri trwy brotocolau caffael data fel OPC UA. Mae hyn oll yn golygu bod angen nifer fawr o ryngwynebau ymylol, yn enwedig rhyngwynebau Ethernet. Yn ogystal, mae angen datrysiad cyfathrebu hyblyg a rhaglenadwy.
Mae Pecyn Datblygu Diwydiannol TMDXIDK5728 (IDK) ar gyfer prosesydd Sitara™ AM572x bellach ar gael ar gyfer gwerthuso datrysiadau awtomeiddio ffatri lefel rheoli. Mae'r prosesydd AM572x deuol ARM® Cortex® A15 yn ddelfrydol ar gyfer cymwysiadau diwydiannol oherwydd ei gefnogaeth i ystodau tymheredd diwydiannol, hyd oes estynedig o hyd at 100,000 o oriau, cymorth meddalwedd amser real, a pherifferolion helaeth-gan gynnwys PRU{{12}Processes{S-PRU{{12}Procession{{{11}ProcessionSor-Time-deuol PRU{{113}Procession{{11}ProcessionS{{11})S Uned-Is-system Cyfathrebu Ddiwydiannol) ar gyfer cyfathrebiadau diwydiannol rhaglenadwy. Mae'r TMDXIDK5728 yn darparu pedwar porthladd Ethernet, gyda dau o bosibl yn dod o switsh gigabit a'r ddau arall o bosibl yn dod o'r PRU-ICSS (cyfluniad diofyn), neu bob un o'r pedwar porthladd yn dod o'r PRU-ICSS. Mae'r TMDXIDK5728 yn galluogi gwerthuso datrysiadau diweddaraf TI ar gyfer protocolau bws maes diwydiannol yn seiliedig ar yr AM57x, a ddarperir trwy'r PRU-ICSS-INDUSTRIAL-SW o fewn y Prosesydd{{25}SDK-RTOS. Yn ogystal, gall y TMDXIDK5728 redeg pecyn meddalwedd RT Processor, sy'n darparu darn RT Preempt wedi'i optimeiddio ar gyfer prif gnewyllyn Linux TI i alluogi datblygu cymwysiadau awtomeiddio diwydiannol amser real.