Digitální dvojče reálného zařízení pro výuku programování PLC

Zdeněk Ort

Bachelor's thesis

Digital twin of a real device for PLC programming training

Abstract:

Bakalářská práce je zaměřena na tvorbu digitálního dvojčete vybraného technologického procesu. Práce představuje možnosti pro virtuální testování řídících systémů bez potřeby vytváření fyzických prototypů. S pomocí programu SIMIT od společnosti Siemens je vytvořena simulace a vizualizace digitálního dvojčete. Simulace a vizualizace slouží jako zpětná vazba řídícímu programu vytvořeném v prostředí TIA Portal. Cílem práce je ukázat možnosti simulace a vizualizace digitálních dvojčat, které mohou posloužit jako nástroj pro vzdělávání a rozvoj praktických dovedností v oblasti mechatroniky a automatizace. Digitální dvojče reálného zařízení je virtuální simulace reálného zařízení. Pro zařízení se vytvoří vizualizace, kde jsou zobrazeny hlavní komponenty. Následně se tyto komponenty rozpohybují a pomocí řídícího programu a simulovaného prostředí otestují jednotlivé funkce tohoto zařízení. Práce zahrnuje analýzu procesu prostřihovacího zařízení, návrh řídícího algoritmu a jeho implementaci v simulačním prostředí. Detailně jsou popsány kroky od konceptu po realizaci celého digitálního dvojčete, s důrazem na řídící systém a interaktivní vizualizaci. Tato práce by měla sloužit jako předloha pro výuku. K této práci je také příloha, kterou lze přímo použít jako studijní materiál v hodinách zaměřených na programování PLC a vytváření automatizace strojních zařízení.

Abstract:

The bachelor's thesis is focused on the creation of a digital twin of a selected technological process. The work presents possibilities for virtual testing of control systems without the need to create physical prototypes. With the help of the SIMIT program from Siemens, a simulation and visualization of a digital twin is created. Simulation and visualization serve as feedback to the control program created in the TIA Portal environment. The aim of the work is to show the possibilities of simulation and visualization of digital twins, which can serve as a tool for education and development of practical skills in the field of mechatronics and automation. A digital twin of a real device is a virtual simulation of a real device. A visualization is created for the device, showing the main components. Subsequently, these components are moved and with the help of a control program and a simulated environment, they test the individual functions of this device. The work includes the analysis of the slitting device process, the design of the control algorithm and its implementation in a simulation environment. The steps from the concept to the realization of the entire digital twin are described in detail, with an emphasis on the control system and interactive visualization. This work should serve as a model for teaching. There is also an appendix to this work that can be directly used as study material in classes focused on PLC programming and creating automation of machinery.

Keywords

Digitální dvojče, SIMIT, TIA Portal, PLC programování

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