Bachelor's Thesis

Design of electromechanical teaching models for teaching electrical engineering and pneumatics

Final Thesis 1.77 MB Appendix 8.69 MB

Author of thesis: Štěpán Metlík

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. František Bradáč, Ph.D.

Reviewer: Ing. Zdeněk Tůma, Ph.D.

Abstract:

This bachelor’s thesis addresses the design of a retrofit for the control system of the SMC MAP-205 educational mechatronics station. The existing Siemens S7-200 control platform is technologically obsolete and does not allow for integration into modern industrial networks. The aim of this thesis is to develop a comprehensive theoretical and software framework for the transition to the modern compact Siemens SIMATIC S7-1200 PLC while fully preserving the original mechanical and pneumatic design. The core of the thesis involves analyzing sequential control, creating new I/O mapping, and programming the control logic in the TIA Portal environment. The proposed program implements a state machine ensuring safe machine operation in automatic, manual, and service modes. An integral part of the solution is the development of an intuitive Human-machine interface (HMI) using global templates for effective control, navigation, and error diagnostics. The result is a hardware solution design and a comprehensive software project, the functionality of which has been virtually verified through simulation. The proposed solution serves as the basis for the future physical implementation of the conversion, thereby transforming the station into a fully-fledged industrial training facility.

Keywords:

PLC, training station, TIA Portal, retrofit, industrial automation, HMI, visualization

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Prezentace: - Řešený problém - Cíle práce - Montovaná sestava - Ukázka manipulátoru - Výběr nové řídicí jednotky - Úprava elektrických schémat - Vývoj řídicího programu - Návrh HMI vizualizace - Virtuální testování - Zhodnocení práce Student seznámil členy komise s výsledky své práce a odpověděl na všechny otázky oponenta. Otázky členů komise: Je uváděná chyba opravdu chybou nebo jen stavem řídicího systému? Zodpovězeno. Je návrh již realizován? Zodpovězeno. Proč pro modernizaci používáte PLC, které se v blízké budoucnosti přestane vyrábět? Zodpovězeno. Student odpověděl na otázky členů komise.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Production Machines, Systems and Robotics

Study programme

Fundamentals of Mechanical Engineering (B-ZSI-P)

Specialization

Fundamentals of Mechanical Engineering (STI)

Composition of Committee

doc. Ing. Vladislav Singule, CSc. (místopředseda)
Ing. Pavel Houška, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Tůma, Ph.D. (člen)
Ing. Daniel Zuth, Ph.D. (člen)
doc. Dr. Ing. Daniel Prostredník, CSc. (předseda)
Ing. Mikuláš Szabari, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. František Bradáč, Ph.D.

Bakalářská práce byla zpracována na téma vytvoření návrhu elektromechanického výukového modelu pro výuku, který vychází z fyzického modelu od firmy SMC MAP 205 umístěném v učebně pneumatiky a hydrauliky. Práce splnila prakticky všechny zadané cíle.

V první části si autor po analýze problému stanovil cíle, kterých chce v rámci řešení dosáhnout.

Následuje průzkum trhu, který vychází ze stanovených cílů a zadání práce. Zde na základě ekonomického zhodnocení je vybrán nový řídicí systém, který bude dále zpracovávat.

Vlastní práce obsahuje vytvoření programu a vizualizace v Siemens TIA portálu v21. Dále jsou v příloze elektro schémata úprav, které jsou nutné pro připojení nového ŘS do aktuálního modelu.

Bakalářskou práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Zdeněk Tůma, Ph.D.

Bakalářská práce se zabývala návrhem modernizace řídícího systému výukové mechatronické stanice SMC MAP-205. V rešeršní části práce je uveden rozbor současné stanice a je proveden kritická analýza současného stavu, která je výchozí pro definování požadavků pro návrh nového systému. V kapitole "Koncepční řešení" byly navrženy čtyři možné platformy obsahující řídicí jednotku a panel. V následující kapitole je pro vítěznou variantu vytořen řídící program uvažující i nově implementované provozní režimy, které na současném zařízení nebylo možno realizovat. Práce je zpracována na vysoké úrovni a je velmi čtivá. Cíle práce byly splněny a proto doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Zdůvodněte použití pulsního časovače TP, který uvádíte na obr.11.
  2. Jak je řešen zbývajících 6 chyb, které uvádíte v kap.5.2.4, na které neumí nový systém zareagovat?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová