12-02-2026 - Industrial Automation - Hardware Architectures [EN]-[IT]

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~~~ La versione in italiano inizia subito dopo la versione in inglese ~~~

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ENGLISH

12-02-2026 - Industrial Automation - Hardware Architectures [EN]-[IT]

With this post, I would like to provide a brief explanation of the topic in question.
(lesson/article code: EX_LS_09)

Image created with artificial intelligence, the software used is ChatGPT

Introduction to Hardware Control Architectures
Hardware control architectures are the way in which the hardware that performs the control functions of an industrial process is organized. Hardware refers to electronic and computer devices.
We can say that control hardware architectures describe which control devices are used, how they are structured, how they communicate with each other, and at what level of the automation hierarchy they operate.
The Hierarchy of Hardware Architectures for Control

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The hierarchy of hardware architectures includes three levels:
-Field level → direct control of sensors and actuators
-Machine/cell level → logic and procedural control
-Plant level → supervision and data acquisition (SCADA)

Main Hardware Architectures for Control
We can divide the main hardware architectures for control into three large families:
-Control Systems Embedded

• Bus Control Architectures
• PC-Based Control Systems

Embedded Control Systems

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Embedded control systems are dedicated control devices, each designed for a specific task.
They are used at the field level, especially for controlling axis motors or intelligent sensors.

Bus Control Architectures

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Bus control architectures are modular systems based on communication buses and have a structure similar to an industrial PC.
Below is a list of typical buses.
-VME
-PCI / PCIe
-CAN
-Industrial Fieldbuses

Modular systems based on communication buses are used at the machine and cell levels and in logic, sequential, and process control.

PC-based control systems

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These systems are control systems built with industrial PCs. These systems feature high computing power, advanced human-machine interfaces, direct connection to computer networks, and the need for real-time operating systems (RTOS).
These systems are used in the supervisory level, in SCADA, and in plant control.

Comparison
Recalling the first image I included, the one showing the hierarchy of control hardware architectures, below I provide a table that provides a brief comparison between embedded, bus-based (PLC), and PC-based systems.

Image created with artificial intelligence, ChatGPT software used

Typical layout of an embedded control board
We previously discussed embedded control systems, which are microprocessor-based electronic processing systems specifically designed for a specific purpose, meaning they cannot be reprogrammed by the user for other purposes.
An embedded control board is composed of 7 main elements.
1-Processing unit (heart of the board)
2-Memory
3-Power supply section
4-Inputs and outputs (I/O)
5-Isolation circuits
6-Communication interfaces
7-Connectors

Below is an image representing the typical layout of an embedded control board.

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The Typical Layout of a Bus Control Architecture
This is a step up from the embedded board I showed above.
We're not talking about a single board, but a modular system.
We can say that the layout of a bus control architecture consists of seven elements, which I list below:
1-Mechanical structure: rack/backplane
2-Power supply module
3-CPU module (processing unit)
4-System bus
5-I/O modules
6-Communication modules
7-Functional separation (key aspect)

We can say that a bus control architecture is a modular system in which the CPU, power supply, I/O, and communications are distributed across separate modules interconnected via a common system bus.

Conclusions
Regarding hardware architectures for control, we can say that there is no single best architecture, but rather the architecture that best suits the control level and the problem.

Historical Notes and Questions
The 1970s saw the birth of the PLC, introducing key innovations such as the transformation of control logic into software and the drastic simplification of wiring.
Did you know that it was precisely during this period that the modern concept of hardware architecture for control was born?

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ITALIAN

12-02-2026-Automazione industriale - Architetture Hardware [EN]-[IT]

Con questo post desidero fornire una breve spiegazione sull’argomento indicato in oggetto
(codice lezione/articolo: EX_LS_09)

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Introduzione alle architetture hardware per il controllo
Le architetture hardware per il controllo sono il modo in cui viene organizzato l’hardware che realizza le funzioni di controllo di un processo industriale. Per l’hardware si intendono i dispositivi elettronici e informatici.
Possiamo dire che le architetture hardware per il controllo descrivono quali dispositivi di controllo di usano, come sono strutturati, come comunicano tra loro e a quale livello della gerarchia dell’automazione operano.
La gerarchia delle architetture hardware per il controllo

immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Napkin.ai

La gerarchia delle architetture hardware prevede tre livelli:
-Livello di campo → controllo diretto di sensori e attuatori
-Livello di macchina/cella → controllo logico e di procedure
-Livello di stabilimento → supervisione e acquisizione dati (SCADA)

Principali architetture hardware per il controllo
Possiamo dividere le principali architetture hardware per il controllo in tre grandi famiglie:
-Sistemi di controllo embedded
-Architetture di controllo a bus
-Sistemi di controllo PC-based

Sistemi di controllo embedded

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I sistemi di controllo embedded sono dispositivi dedicati al controllo ed ognuno è progettato per un compito specifico.
Questi vengono impiegati nel livello di campo, soprattutto per il controllo dei motori degli assi o dei sensori intelligenti.

Architetture di controllo a bus

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Le architetture di controllo a bus sono sistemi modulari basati su bus di comunicazione ed hanno una struttura simile a un PC industriale.
Qui di seguito un elenco dei Bus tipici.
-VME
-PCI / PCIe
-CAN
-Fieldbus industriali

I sistemi modulari basati su bus di comunicazione si usano nel livello di macchina e di cella e nel controllo logico, sequenziale e di processo

Sistemi di controllo PC-based

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Questi sistemi sono sistemi di controllo realizzati con PC industriali. Questi sistemi hanno la caratteristica di grande potenza di calcolo, Interfaccia uomo-macchina evoluta, connessione diretta alle reti informatiche e necessità di sistemi operativi real-time (RTOS).
Questi sistemi si usano nel livello di supervisione, nello SCADA e nel controllo di stabilimento.

Confronto
Tenendo presente la prima immagine che ho inserito, quella relativa alla gerarchia delle architetture hardware per il controllo, qui di seguito mostro una tabella in cui è mostrato un confronto sintetico tra sistemi embedded, a bus (PLC) e PC-based.

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Il layout tipico di una scheda di controllo embedded
Prima abbiamo parlato di sistemi di controllo embedded ovvero sistemi elettronici di elaborazione a microprocessore progettati appositamente per un determinato utilizzo, ovvero non riprogrammabili dall'utente per altri scopi.
Una scheda di controllo embedded è composta da 7 elementi principali.
1-Unità di elaborazione (cuore della scheda)
2-Memorie
3-Sezione di alimentazione
4-Ingressi e uscite (I/O)
5-Circuiti di isolamento
6-Interfacce di comunicazione
7-Connettori

Qui di seguito un'immagine che rappresenta il layout tipico di una scheda di controllo Embedded

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Il layout tipico di un’architettura di controllo a bus
Qui siamo un livello sopra rispetto alla scheda embedded che ho mostrato qui sopra.
Non stiamo parlando di una singola scheda, ma di un sistema modulare.
Possiamo dire che il layout di un’architettura di controllo a bus è costituito da 7 elementi e li elenco qui sotto:
1-Struttura meccanica: rack / backplane
2-Modulo di alimentazione
3-Modulo CPU (unità di elaborazione)
4-Bus di sistema
5-Moduli di I/O
6-Moduli di comunicazione
7-Separazione funzionale (aspetto chiave)

Possiamo dire che un’architettura di controllo a bus è un sistema modulare in cui CPU, alimentazione, I/O e comunicazione sono distribuiti su moduli distinti interconnessi tramite un bus di sistema comune.

Conclusioni
Per quanto riguarda le architetture hardware per il controllo possiamo dire che non esiste un’architettura migliore in assoluto, ma esiste l’architettura più adatta al livello di controllo e al problema.

Cenni storici e domande
Negli ‘70 avviene la nascita del PLC, che introduce innovazioni chiave come il fatto che la logica di controllo diventa software e il cablaggio si semplifica drasticamente.
Sapevate che è proprio in questo periodo che nasce il concetto moderno di architettura hardware per il controllo?

THE END