Александр Юрьевич Брюханов, доктор технических наук, академик РАН, главный научный сотрудник
Санкт-Петербург
Alexander Yu. Briukhanov, Dr.Sc.(Eng.), academician of the RAS, chief researcher
Saint Petersburg
Эдуард Вадимович Васильев, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник
Санкт-Петербург
Eduard V. Vasilev, Ph.D.(Eng.), leading researcher
Saint Petersburg
Семен Алексеевич Егоров, младший научный сотрудник
Санкт-Петербург
Semen A. Egorov, junior researcher
Saint Petersburg
Современное производство требует внедрения автоматизированных систем управления для повышения эффективности, точности и безопасности технологических процессов. В аграрных отраслях к сложным технологиям относится переработка или утилизация органических отходов путем биотрансформации или деградации. Эти процессы проходят в несколько фаз, и каждая требует различных режимов. Для повышения их эффективности необходима автоматизированная система, позволяющая контролировать процесс биотермической реакции и управлять режимами работы биоферментатора в зависимости от фазы переработки органических отходов. (Цель исследования) Разработать автоматизированную систему управления биоферментатором барабанного типа. (Материалы и методы) Исследования проведены на экспериментальном биоферментаторе барабанного типа в условиях аэрации перерабатываемой органической массы. Автоматизированная система управления работы ферментатора построена по трехуровневой структуре: верхний уровень (сервер и автоматизированное рабочее место оператора), средний уровень (программируемый логический контроллер) и нижний уровень (датчики и исполнительные механизмы). Для измерения температуры в биореакторе используются датчики термосопротивления, размещенные в погружных гильзах. Расход воздуха рассчитывается на основе показаний датчиков перепада давления. Частота вращения барабана определяется с помощью оптического бесконтактного датчика. (Результаты и обсуждение) Предлагаемая система управления обеспечивает автоматизированный контроль параметров процесса переработки и управление режимами биоферментатора. Система успешно прошла испытания, корректно отображая температуру смеси, расхода воздуха на аэрацию и вращение барабана. АСУ позволяет оперативно изменять режимы и определять оптимальные параметры переработки органических отходов. (Выводы) Автоматизированная система управления процессом переработки органических отходов в биоферментаторе барабанного типа обеспечивает мониторинг параметров, что позволит определить оптимальные режимы работы и алгоритмы их корректировки для различных типов органических смесей и получить качественный конечный продукт.
Modern production increasingly relies on the implementation of automated control systems to improve the efficiency, precision, and safety of technological processes. In the agricultural sector, complex technologies involve the processing or disposal of organic waste through biotransformation or degradation. These processes occur in multiple phases, each requiring specific operating conditions. To enhance overall effectiveness, there is a need for an automated system capable of monitoring the biothermal reaction process and managing the operational modes of a biofermenter in accordance with the current phase of organic waste processing. (Research purpose) The aim of this research is to develop an automated control system for a drum-type biofermenter. (Materials and methods) The study was conducted using an experimental drum-type biofermenter operating under conditions of aeration of the processed organic matter. The automated control system is built on a three-level architecture: the upper level consists of a server and an operator’s automated workstation, the middle level includes a programmable logic controller, and the lower level comprises sensors and actuators. Temperature inside the bioreactor is measured using resistance temperature detectors housed in immersion sleeves. Airflow is calculated based on readings from a diff erential pressure sensor. The drum’s rotation speed is monitored using an optical non-contact sensor. (Results and discussion) The proposed control system enables automated monitoring of key processing parameters and supports effective management of the biofermenter’s operating modes. Testing demonstrated the system’s ability to accurately monitor and display the mixture temperature, aeration airfl ow, and drum rotation speed. The system also allows for rapid mode adjustments to operating modes and facilitates the identification of optimal parameters for efficient organic waste processing. (Conclusions) The automated control system for organic waste processing in a drum-type biofermenter ensures continuous monitoring of key parameter. This capability facilitates the identification of optimal operating modes and the development of adjustment algorithms tailored to different types of organic mixtures, ultimately contributing to the production of a high-quality end product.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.