Simulátor výrobního zařízení založený na RPi+UniPi

Abstract

Cílem této bakalářské práce je vývoj hardwarového simulátoru automatizačních komponent (na způsob digitálního dvojčete výrobního zařízení) za účelem usnadnění vývoje řídicího programu v PLC. Simulátor v současné verzi modeluje chování lineárního pneumatického pohonu s bistabilmním a monostabilním rozvaděčem. Simulátor je hardwarově postaven na Raspberry Pi B+ v1.2 a UniPi v 1.1. Softwarově bylo otestováno několik verzí. První verze obsahovala jenom program simulátoru. Druhá verze také obsahovala vizualizaci. Třetí verze obsahovala vizualizaci a graf průběhu simulace. Teoretická část této bakalářské práce popisuje reálné systémy jako objekt simulace. Tyto systémy zatím budou převedené do modelu simulátoru výrobního zařízení. Takže teoretická část popisuje hadware použitý pro simulaci: Raspberry Pi B+ v1.2 a UniPi v.1.1, popisuje hardware pro testování (PLC) a metody komunikace mezi těmito zařízení. Praktická část bakalářky popisuje fyzické zapojení mezi jednotlivými hardware zařízení (elektronická schémata), programy pro PLC, vytvořený pro testování. Ale větší část je věnována procesu vyvíjení simulátoru, popisuje vyvíjení na třech různých platformách (Python, Node Red, Mervis), použité moduly a metody, výsledné programy, zdrojové kódy a jednotlivé platformy.

The main goal of this bachelor thesis is to develop a hardware simulator of specific automation components (with a method of digital twin). The simulator should make developing control programs for PLC easier. The simulator in the current version simulates a system of the linear pneumatic actuator with a monostable and bistable direct control valve. The simulator was built on the basis of Raspberry Pi B+ v 1.2 and UniPi v1.1. During development, several versions of the simulator were tested. The first version was strictly simulator without visualization or plotting. The second version included visualization, the third version included visualization and plotting. The theoretical part of this bachelor thesis describes real systems with monostable and bistable valves as an object for simulation. Those systems were translated into product system simulation models. Also theoretical part of the bachelor thesis describes hardware for simulation such as Raspberry Pi and UniPi, hardware for testing the simulator (PLC), and methods of communication between that hardware equipment. The practical part of the bachelor thesis describes the physical connection (an electrical circuit) between hardware, programs for PLC, created for testing. But the major part of the practical part is the process of developing the simulator. It describes developing the simulator on three different platforms (Python, Node-Red, Mervis), used modules and methods, final programs, source codes, and also describes each platform.