Digitální dvojče systému odstávky lahví

Artem Sagalovich

Bachelor's thesis

The digital twin of the bottle transfer system

Abstract:

Práce se zaměřuje na vytvoření a implementaci digitálního dvojče pro systém odstávky lahví ve sklářském průmyslu, což je žádoucí proces v moderní výrobě skla. Cílem práce je nejen analyzovat požadavky na řízení tohoto systému, ale také navrhnout a realizovat efektivní řídicí algoritmus, který by byl kompatibilní s programovatelným logickým automatem SIMATIC S7-1500T. Využíváním softwarů TIA Portal, NX MCD a SIMIT, práce přináší komplexní řešení pro simulaci a optimalizaci pohybu odstávkového procesu. V úvodní fázi byla provedena podrobná studie mechanismu a kinematiky systému odstávky lahví. Toto zkoumání umožnilo identifikovat klíčové aspekty procesu, které je třeba při návrhu řídicího algoritmu zohlednit. Na základě těchto poznatků byl vyvinut algoritmus, který byl implementován do PLC SIMATIC S7-1500T pomocí TIA Portal, což umožňuje jeho snadné nasazení a integraci. V rámci projektu byl vyvinut simulační model pro elektrické pohony systému v programu SIMIT. Tento model byl následně propojen s 3D modelem v NX MCD. Tento krok umožnil simulovat dynamické chování systému a ověřit funkčnost navrženého řídicího algoritmu. Simulace v digitálním dvojčeti poskytla cenné informace pro další optimalizaci procesu, umožňující efektivnější a přesnější řízení celého systému. Součástí práce bylo také navržení a programování HMI panelu pro interakci s PLC, což zvýšilo efektivitu ovládání a monitorování celého systému.

Abstract:

This thesis focuses on the creation and implementation of a digital twin for the bottle unloading system in the glass industry, a desirable process in modern glass production. The goal of the work is not only to analyze the requirements for controlling this system but also to design and implement an efficient control algorithm compatible with the SIMATIC S7-1500T programmable logic controller. Utilizing software tools such as TIA Portal, NX MCD, and SIMIT, the work provides a comprehensive solution for simulating and optimizing the movement of the unloading process. In the initial phase, a detailed study of the kinematics and dynamics of the bottle unloading system was conducted. This investigation identified key aspects of the process that need to be considered when designing the control algorithm. Based on these insights, an algorithm was developed and implemented into the PLC SIMATIC S7-1500T using TIA Portal, allowing for easy deployment and integration. As part of the project, a simulation model for the system's electric drives was developed in the SIMIT program. This model was subsequently connected to a 3D model in NX MCD. This step enabled the simulation of the system's dynamic behavior and the verification of the proposed control algorithm's functionality. The simulation in the digital twin provided valuable information for further process optimization, allowing for more efficient and precise control of the entire system. Additionally, the work included designing and programming an HMI panel for interaction with the PLC, which enhanced the efficiency of control and monitoring of the entire system.

Keywords

Digitální dvojče, systém odstávky lahví, SIMATIC S7-1500T, TIA Portal, NX MCD, SIMIT, řídicí algoritmus, simulace, elektrické motory, průmyslová automatizace, sklářský průmysl

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 5. 2024

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Petr Školník, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies

Bachelor programme / field:
Mechatronics / Mechatronika