Bachelor's Thesis

An extension of the boxed product package model

Final Thesis 5.06 MB Appendix 12.56 MB

Author of thesis: Tomáš Tománek

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Radek Štohl, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Zdeněk Bradáč, Ph.D.

Abstract:

The subject of the bachelor’s thesis was the technical implementation of an upgrade to the packaging machine models, which involved a comprehensive modernization of one model and an expansion of the other model of the packaging line. These models will be used for teaching industrial PLC programming. The main objective was to eliminate mechanical and electrical deficiencies and to standardize both systems to the industrial 24 V DC voltage standard. The older model underwent a complete hardware overhaul, including replacement of the power supply, new DC motors, and a new electrical wiring design utilizing a universal control board. The newer model of the sorter was expanded with 3D-printed parts equipped with reflective optical sensors and limit microswitches to ensure accurate detection of the presence of boxes and automated material counting. For both systems, control software was developed in Structured Text using state machine logic, along with a user-friendly HMI visualization interface.

Keywords:

Packaging automation, model modernization, training model, PLC, Structured Text (ST), state machines, HMI visualization, FactoryTalk View

Date of defence

17.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student obhájil bakalářskou práci. Komise neměla žádné námitky k řešené práci. V průběhu odborné rozpravy odpověděl na dotazy: Oponenta: - Jak je zajištěna ochrana proti přepólovaní a jak je řešeno nadproudové/zkratové jištění napájení modelu viz. Obrázek 9-3? - Jaká je energetická bilance elektronické desky, jaký je maximální celkový proudový odběr ve větvi +5V a jaký je ztrátový výkon na stabilizátoru IC2 viz. Obrázek 9-3? Jak je řešen odvod tepla z IC2? - Jak jsou využity a zapojeny hradla IC3E a IC3F viz. Obrázek 9-3? Je možné ponechat nevyužité vstupy hradel nezapojené, obzvláště v průmyslovém prostředí? - Jaká je vůbec celková funkce obvodu na Obrázku 9-3? Komise: - Co chybí na vstupech proti ochraně ESD? - Navrhoval jste DPS pro převod napěťových úrovní? - Proč chceme nezapojené vstupy připojovat k GND? - Jaký je rozdíl mezi jištěním a chráněním napájecí větve? - Komise vytknula nedostatečnou ochranu přívodu 230V. - Ověřoval jste i rozběhové proudy oproti nominální spotřebě?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Automation and Measurement (BPC-AMT)

Composition of Committee

doc. Ing. Radovan Hájovský, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Zdeněk Havránek, Ph.D. (člen)
Ing. Radek Štohl, Ph.D. (člen)
Ing. Soběslav Valach (člen)
Ing. et Ing. Lukáš Zezula, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Radek Štohl, Ph.D.

Na základě předložené bakalářské práce lze konstatovat, že všechny body zadání byly splněny v požadovaném rozsahu. Student se podrobně seznámil se stávajícími modely, navrhl jejich rozšíření a modernizaci, realizoval potřebné hardwarové úpravy, vytvořil odpovídající PLC programové vybavení v jazyce Structured Text včetně HMI vizualizace a výsledné řešení experimentálně ověřil. Technická zpráva je zpracována na velmi dobré úrovni, má přehlednou strukturu, odpovídající rozsah a logicky navazuje od analýzy problému přes návrh až k realizaci a testování. Formální úprava práce je kvalitní, práce obsahuje pouze drobné jazykové a typografické nedostatky, které nesnižují její odbornou hodnotu. Student vhodně pracoval s odbornou literaturou a technickou dokumentací, které využil při návrhu i realizaci řešení. Výsledkem práce jsou plně funkční laboratorní modely využitelné při výuce programování PLC a průmyslové automatizace, což významně zvyšuje praktický přínos práce. Během řešení student pracoval samostatně, pravidelně konzultoval dosažené výsledky, aktivně přistupoval k řešení vzniklých technických problémů a prokázal schopnost aplikovat získané teoretické znalosti v praxi.
Práci doporučuji k obhajobě. Points proposed by supervisor: 93

Grade proposed by supervisor: A

V rámci bakalářské práce měl student navrhnout a zrealizovat rozšíření fyzického modelu baličky výrobků na výrobní lince a modelu třídičky. Student se měl za úkol seznámit se stávajícími modely a navrhnout jejich vhodné úpravy. Mělo být vylepšeno elektronické zapojení modelů i jejich konstrukční řešení. Student měl za úkol analyzovat a navrhnout fyzické propojení modelů s řídicím PLC. Pro výukové účely měl následně student modifikovat a zprovoznit dva modely linky a vybavit je novými sensory. Pro otestování funkce měl student navrhnout a implementovat programové vybavení pro připojené PLC. Nakonec měl student ověřit a zhodnotit své řešení.
V první kapitole se student věnoval popisu stávajícího modelu, jeho konstrukce a elektronickému zapojení. Dále zde student analyzoval vlastní funkci modelu.
Ve druhé kapitole student analyzoval a navrhnul možná vylepšení modelu a balící balicí linky. Vytypoval možné komponenty jako jsou snímače a akční členy. Věnoval se zde přizpůsobení úrovní signálů a napájecím obvodům.
Třetí kapitola je zaměřena na návrh elektroniky a elektronického zapojení. Student zde realizuje napájecí obvody a jejich jištění, věnuje se návrhu a realizaci elektronické desky rozhraní a jeho funkci. Bohužel tato kapitola neobsahuje ani zmínku o návrhy zapojení, výpočty komponent a určení jejich funkce.
V následující kapitole student řeší praktickou realizaci a hardwarové úpravy modelů. Popisuje mechanickou montáž obou modelů a potřebné mechanické úpravy, které provedl. Popisuje zde i sensoriku a úpravy ovládacích panelů.
V šesté kapitole se student věnuje programovému vybavení a popisu řídicího softwaru realizovanému v PLC. S touto kapitolou programového vybavení je úzce spjata i další kapitola zahrnující návrh a realizaci vizualizace obou modelů.
V kapitolách 7 a 8 se student zaměřuje na testování a ověření navržených řešení pro oba laboratorní modely a definuje možné další zlepšení a rozšíření modelů pro budoucí úpravy.
V poslední kapitole student na závěr shrnuje dosažené výsledku a hodnotí svoji práci na tomto projektu.

V rámci bakalářské práce student navrhnul a zrealizoval modernizaci dvou výukových laboratorních modelů linky řízené pomocí PLC. Student provedl úpravy v oblasti konstrukce i elektronického zapojení. Dále student navrhnul a zrealizoval demonstrační programové vybavení pro PLC a vizualizaci obou linek. Své počínání a dosažené výsledky student zhodnotil a popsal. Vlastní bakalářská práce je na přijatelné úrovni co do obsahu i rozsahu. Vlastní řazení kapitol je přehledné a dobré. Mám však k práci jisté výhrady, především k chybějícím částem věnujícím se návrhu komponent elektroniky, výpočtům hodnot a podrobnému popisu jejich funkce. V práci se také objevují nepřesnosti. I přes tyto drobné výtky práci hodnotím jako zdařilou a doporučuji ji k obhajobě. Topics for thesis defence:
  1. Jak je zajištěna ochrana proti přepólovaní a jak je řešeno nadproudové/zkratové jištění napájení modelu viz. Obrázek 9-3?
  2. Jaká je energetická bilance elektronické desky, jaký je maximální celkový proudový odběr ve větvi +5V a jaký je ztrátový výkon na stabilizátoru IC2 viz. Obrázek 9-3? Jak je řešen odvod tepla z IC2?
  3. Jak jsou využity a zapojeny hradla IC3E a IC3F viz. Obrázek 9-3? Je možné ponechat nevyužité vstupy hradel nezapojené, obzvláště v průmyslovém prostředí?
  4. Jaká je vůbec celková funkce obvodu na Obrázku 9-3?
Points proposed by reviewer: 73

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová