Bachelor's Thesis

Specialized industrial remote I/O device

Final Thesis 8.38 MB Appendix 3.31 MB

Author of thesis: Miroslav Juřík

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Jakub Arm, Ph.D.

Reviewer: Ing. Matěj Turinský

Abstract:

This semestral thesis deals with the design of a specialized Remote IO device communicating via SLMP protocol with industrial devices manufactured by Mitsubishi Electric and Panasonic Industry. The device is being developed for use in the company ALPS Electric Czech s.r.o. in the production plant in Sebranice u Boskovic.

Keywords:

Industrial embeded device, Remote IO, ESP32, SLMP, MC Protocol, TCP/IP, Ethernet

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student odprezentoval připravenou prezentaci a následně odpovídal na čtyři dotazy položené oponentem závěrečné práce. V následné rozpravě byl diskutován a ujasněn rozsah autorovy práce a doplňující dotazy k technickému řešení. Student obhájil bakalářskou práci. Komise neměla žádné námitky k řešené práci. V průběhu odborné rozpravy student odpověděl na dotazy.

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Automation and Measurement (BPC-AMT)

Composition of Committee

prof. Ing. Michal Prauzek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Beneš, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Jakub Arm, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Fialka, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Petyovský, Ph.D. (člen)
Ing. Lukáš Pohl, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Jakub Arm, Ph.D.

Student  se musel zorientovat v náročné oblasti programování procesorů ESP32 spolu s návrhem DPS pro průmyslové prostředí a Ethernet komunikací v embedded prostředí.
V rámci práce byl vytvořen kompletní funkční prototyp, který byl otestován laboratorním měřením komunikačních i elektrických parametrů. K tomu byla vypracována i výrobní dokumentace celého zařízení.
Formální úroveň je celkově v pořádku. V textu se avšak objevují stylistické nepřesnosti a místy méně přirozené anglické formulace. Tyto nedostatky ale nesnižují srozumitelnost práce ani její odbornou hodnotu.
Student pracoval samostatně v kooperaci s firmou, od které je zadání. Dílčí výsledky a problém konzultoval.
Vytvořené zařízení bude nasazeno v reálné komerční praxi. Points proposed by supervisor: 95

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Matěj Turinský

Práce se zabývá návrhem a realizací rozšiřujícího vstupně/výstupního (V/V) modulu pro průmyslový provoz ve spolupráci se společností ALPS Electric Czech.
V první kapitole se práce zaměřuje na popis běžně používaných komunikačních protokolů a typů logiky pro průmyslové V/V moduly. Po úvodu do problematiky práce navazuje průzkumem aktuálně dostupných řešení vyhovujících zadání. Nedostatky dostupných řešení shrnuje tabulka 1.1, na jejímž základě mohl student více zdůraznit potřebu návrhu vlastního V/V modulu a podpořit tak významnost své práce.
Druhá a třetí kapitola popisuje návrh HW a SW V/V modulu označeného jako RemoteIO. V jednotlivých podkapitolách student srozumitelně popisuje funkci jednotlivých bloků elektrického zapojení a následně i návrh desky plošných spojů a pouzdra samotného zařízení. Popis SW je uveden popisem vybraného protokolu SLMP, který je použit pro přenos binárních a konfiguračních dat mezi V/V modulem a řídící jednotkou. Samotný program je rozdělen do tří celků a to správa SLMP komunikace, webového konfiguračního rozhraní a obsluha V/V obvodů. Samotný kód je přehledný a dobře strukturovaný a svědčí o znalostech studenta v oblasti programování vestavných systémů.
Čtvrtá kapitola se věnuje testování prototypu RemoteIO. V souladu se zadáním se primárně zaměřuje na časové charakteristiky V/V obvodů a zároveň ověřuje i jejich napěťové rozsahy a vliv rušení způsobovaného napájecím zdrojem (step-down DC-DC měnič).
Pátá kapitola pak obsahuje stručný, spíše uživatelský, přehled popisující práci s navrženým zařízením. Vzhledem k rozsahu práce (35 stran úvod-závěr i bez této kapitoly) mohl být tento “uživatelský manuál” součástí přílohy.
Po formální stránce je text práce na dobré úrovni a obsahuje jen minimum překlepů či chyb (např kapitola 3.1.1 “to send request connected to other devices connected”, 4.1 - “londer delay”). Zároveň množství a druh literatury považuji za odpovídající typu práce.
Student prokázal znalosti v dané problematice a vytvořil V/V modul s parametry vyhovující zadání bakalářské práce. Vzhledem k praktickému charakteru práce doporučuji pro obhajobu i praktickou ukázku prototypu RemoteIO.
Celkově práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení 92 bodů (A). Topics for thesis defence:
  1. 1) Použitý mikrokontroler ESP32-S3 není úplně běžný v průmyslových aplikacích nebo pokud systém nevyžaduje bezdrátovou komunikaci. Byly uvažovány i jiné mikrokontrolery (např. ST STM32, NXP LPC) popřípadě jaký byl důvod výběru právě ESP-S3?
  2. 2) Jaké výhody přináší použití síťového modulu W5500 s HW integrací TCP/IP oproti použití SW řešení implementovaného v rámci ESP-IDF (využívající lwIP stack) v kombinaci s RMII PHY (např. LAN8720)?
  3. 3) V rámci závěru uvádíte možnost podpory dalších protokolů kromě SLMP. Jaké další protokoly by to byly?
  4. 4) Jaké izolační napětí uvažujete pro galvanicky oddělené V/V? Na DPS je totiž minimální izolační vzdálenost cca 2mm.
Points proposed by reviewer: 92

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová