Bachelor's Thesis

Implementation of AAS technology into PLC of Testbed 4.0

Final Thesis 4.4 MB Appendix 5 MB

Author of thesis: Bc. Jan Panáček

Acad. year: 2025/2026

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

Reviewer: Ing. Silvestr Vaculovič

Abstract:

This bachelor thesis deals with the implementation of Asset Administration Shell (AAS) technology into the Testbed 4.0 environment, which consists of modular production cells controlled by Siemens S7-1200 PLCs. The theoretical part describes the principles of Industry 4.0, cyber-physical systems, AAS technology, and OPC UA communication. The initial state of Testbed 4.0, the original NFC reader firmware, and previous PLC-side AAS solutions are then analyzed. The practical part proposes and implements a unified AAS communication architecture in which the NFC reader interprets the recipe stored on an NFC tag and communicates with process PLCs and the transport PLC using OPC UA methods. The implementation includes production cell reservation, transmission of process and transport parameters, connection of the AAS layer to the cell state interface, and writing results back to the NFC tag. The functionality of the solution was verified using test scenarios in the simulation modes of the cells.

Keywords:

Industry 4.0, Testbed 4.0, Asset Administration Shell, AAS, OPC UA, Siemens S7-1200 PLC, NFC reader, NFC tag, communication architecture.

Date of defence

17.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student odprezentoval připravenou prezentaci a následně odpovídal na dotaz položený oponentem závěrečné práce. V následné rozpravě se komise zabývala praktickým použití NFC tagu na dně sklenice. Jaká je velikost použité NFC paměti? Student obhájil bakalářskou práci. Komise neměla žádné námitky k řešené práci. V průběhu odborné rozpravy student odpověděl na dotazy.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií

Department

Department of Control and Instrumentation

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 problematice AAS, resp. jeho použití k distribuovanému řízení výrobních operací. Navíc prošel předchozí diplomové a bakalářské práce zabývající se různými moduly Testbedu 4.0.
Podařilo se zprovoznit řídicí výrobní proces testbedu, přičemž si výrobek v zastoupení NFC modulu vyjednává jednotlivé výrobní operace s ostatními výrobními moduly, jejichž operace jsou simulovány v reálném PLC. Na této práci je možné dále stavět při vývoji pokročilých distribuovaných výrobních algoritmů.
Po formální stránce je práce v pořádku. Návrh a realizace jsou opatřeny mnoha diagramy a přehlednými tabulkami změn oproti předchozím implementacím.
Student pracoval po celou dobu, přičemž potřeboval součinnost a hodně využíval konzultací. Points proposed by supervisor: 90

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Silvestr Vaculovič

Práce se zabývá implementací technologie AAS do výrobních buněk Testbedu 4.0(T4.0). Teoretický rozbor se věnuje aktuální problematice I4.0, CPS, včetně informačních a komunikačních modelů. Pro analýzu současného stavu T4.0 musel student nastudovat dosavadní práce závěrečné práce věnující se tomuto projektu.

V práci je navržena nová AAS architektura sjednocující vrstvu nad všemi fyzickými zařízeními v PLC. Testování je provedeno na simulovaném stavovém automatu I4.0 komponent, což je dostačující pro ověření funkčnosti AAS vrstvy.

Bakalářská práce splňuje zadání v plném rozsahu. V práci je dobře oddělen studentův přínos od původních návrhů. Některé myšlenky se v textu místy opakují. Topics for thesis defence:
  1. Jak byste řešil integraci nových výrobních buněk do T4.0, pokud by daná buňka nativně nepodporovala standard OPC UA?
Points proposed by reviewer: 94

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová