Předložená diplomová práce se zabývá návrhem řízení kartézského manipulátoru s využitím řídicího systému Siemens, přičemž hlavní důraz je kladen na návrh univerzálního, modulárního a ekonomicky přijatelného řešení.

Úvod práce v rešeršní části analyzuje problematiku manipulátorů, architektury řízení strojních zařízení, principů využívaných pohonů, programování a používaných softwarových nástrojů.

Další důležitou částí je systémový rozbor řešené problematiky, kde jsou navrženy čtyři varianty řízení manipulátoru s podrobným popisem, a na základě multikriteriálního a technicko-ekonomického hodnocení je vybrána optimální varianta, kterou následně autor zpracovává.

Jako řídicí systém ve zvolené variantě je zvolen řídicí systém z rodiny Siemens SIMATIC S7-1200 G2. Dále je zde navržen dotykový panel Siemens MTP1000 Unified Basic a servopohon založený na měničích řady SINAMICS S210 a odpovídajících servopohonech, jejichž parametry byly stanoveny na základě výpočtů a požadavků uvažované aplikace.

Součástí návrhu je rovněž volba podpůrných elektrických komponent, jako jsou jistící prvky, napájecí zdroj 24V DC a další komponenty nezbytné pro realizaci rozvaděče.

Na základě těchto komponent je zpracováno elektrické schéma silové, ovládací i bezpečnostní části zařízení.

Za jednu z hlavních částí práce lze považovat tvorbu programu a vizualizace, které byly vytvořeny v programovacím prostředí Siemens TIA Portal V20.

Autor zde vhodně využívá principy normy IEC 61131-3 a standardu PLCopen pro řízení pohybu. Pozitivně hodnotím zejména návrh strukturovaného a modulárního programu, který umožňuje jak řízení jednotlivých os, tak i jejich synchronizovaný pohyb pomocí interpolace. Nadstandardním prvkem práce je realizace pokročilých funkcí řízení.

V přílohách práce lze nalézt elektro schéma zařízení a zdrojový kód vytvořených programů.

Práce je zpracována přehledně a jednotlivé kapitoly na sebe logicky navazují.

Jako celek práce splnila zadání a doporučuji ji k obhajobě. 

Cílem předložené diplomové práce byl návrh, konfigurace a ověření řídicího systému pro tříosý kartézský portálový manipulátor umístěný v laboratořích ÚVSSR. Jedná se o vysoce aktuální téma v kontextu strategie Průmysl 4.0, které vyžaduje syntézu znalostí z oblasti mechaniky, elektrotechniky a softwarového inženýrství v ekosystému společnosti Siemens.

V rámci systémového rozboru autor precizně definoval mechanické parametry stroje a typy převodů. Tento rozbor se ukázal jako kritický pro následné dimenzování pohonů v nástroji TIA Selection Tool, kde autor na základě analytických výpočtů dynamických momentů zvolil kombinaci servomotorů SIMOTICS S-1FK2 a měničů SINAMICS S210. Součástí návrhu je rovněž kompletní elektrotechnická dokumentace v softwaru EPLAN, zahrnující zapojení silových obvodů i řídicí logiky.

Jádrem práce je implementace softwarových modulů v prostředí TIA Portal v20 za využití standardu PLCopen. Autor využil technologické objekty pro řízení pohybu, které umožňují plynulé polohování, prostorovou interpolaci a synchronizaci os. Přínosná je integrace metody DSC (Dynamic Servo Control), která díky izochronnímu přenosu dat PROFINET IRT zajišťuje vysokou dynamickou tuhost regulace a potlačuje kmitání mechaniky. Uživatelský komfort zvyšuje propracované rozhraní v systému WinCC Unified, které na šesti obrazovkách nabízí od manuálního krokování až po diagnostiku momentové zátěže motorů v reálném čase.

Bezpečnostní architektura je řešena hybridně; zatímco fyzické tlačítko nouzového zastavení vyvolává okamžitou funkci STO přímo v měničích, virtuální E-STOP na panelu využívá protokol PROFIsafe pro pokročilé řízené zastavení typu SS1. Logická správnost celého řešení byla validována prostřednictvím simulace v nástroji S7-PLCSIM, což vzhledem k nekompletnímu hardwarovému vybavení laboratoře představovalo adekvátní metodu ověření.

Přestože je práce na vysoké odborné úrovni, autor se nevyhnul určitým nedostatkům. Co se týče stylistické úpravy a pravopisu, tak práce obsahuje velké množství chyb a překlepů. Například v abstraktu: „Výsledkem je detailně popsaný, otestovaný a připravený na fyzické oživení stroje.“ (chybí podstatné jméno – např. systém). Str. 17 „dimenzováné a efektní volbu motorů“ (pravděpodobně myšleno dimenzování a efektivní). Str. 24 „tři základních provozní režimech“ (má být třech základních provozních režimech). Str. 36. „hladký rychlostní profilu“ (má být profil). Str. 37 „při manipulačních aplikací“ (má být aplikacích). Str. 48 „Účinnost u pohonů je připraví část přivedené energie a nevratně ji přeměnění na ztrátové teplo“ (věta je gramaticky nesrozumitelná). Str. 56 „Výpočet... probíhalo podle následujícího vztahu“ (má být probíhal – výpočet je rod mužský). Dále autor v práci nekonzistentně zaměňuje terminologicky správné účelové přídavné jméno „řídicí“ za dějový tvar „řídící“. Kromě jazykových chyb lze za drobný technický nedostatek považovat nejednoznačné určení barev vodičů DC obvodů na str. 68, kde autor uvádí pouze ‚modrou‘ barvu, což může vést k záměně s vodičem N, který je také přítomen. Tyto připomínky však mají charakter ojedinělých přehlédnutí a nijak nesnižují inženýrskou kvalitu předloženého díla.

Práce splnila všechny stanovené cíle a vytvořila ucelenou metodickou platformu pro fyzické oživení stroje v budoucnu. Výsledný projekt je cenným podkladem pro laboratorní výuku.

Cíle práce byly splněny a zadané téma lze považovat za splněné v požadovaném rozsahu. Topics for thesis defence:

1. V textu na str. 68 zmiňujete použití modré barvy pro DC potenciál. Vzhledem k tomu, že váš návrh počítá s přívodem obsahující vodič N, vysvětlete, jaký konkrétní odstín modré barvy musíte pro DC rozvody zvolit, aby nedošlo k nebezpečné záměně vodičů, a jaké barvy jsou pro tyto účely normou předepsány?
2. V závěru práce vyzdvihujete přínos metody DSC (Dynamic Servo Control). Mohl byste vysvětlit, v čem spočívá princip této metody a proč je její kombinace s protokolem PROFINET IRT klíčová právě pro portálový manipulátor s velkou setrvačnou hmotností?
3. Program jste validoval pomocí nástroje S7-PLCSIM. Které fyzikální jevy reálné mechanické soustavy (např. tření, pružnost řemenu osy Y nebo vůle v převodech) simulace nedokáže postihnout a jak tyto vlivy eliminovat při reálném ladění regulátorů u stroje?
4. V textu uvádíte, že přímé zapojení E-STOP do měničů umožňuje téměř okamžitý restart stroje po odjištění tlačítka. Jakým způsobem byste v budoucnu softwarově zajistil vědomé potvrzení restartu (Acknowledge), aby systém vyhověl striktním požadavkům na bezpečnost, kdy se stroj nesmí po zániku rizika sám rozjet?