LIFE Multi-AD 4 AgroSMEs
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Solutia de control pentru Reactor anaerob multifazic de înaltă performanță pentru tratarea apelor uzate agroindustriale

Proiectul LIFE Multi-AD 4 AgroSME își propune să dezvolte in vederea industrializarii un reactor anaerob multifazic de înaltă performanță, care generează biogaz bogat în metan, conceput special pentru tratarea apelor uzate generate în întreprinderile mici și mijlocii din industria alimentară; vinuri si produse din fructe.

Sistemul Multi-AD va fi fabricat la cerere pentru fiecare caz de tratare a apelor uzate din industrie. Acesta va funcționa continuu, făcând posibilă tratarea întregului volum în mai puțin de 20 de ore. Va reduce în proporție de peste 90% COD (cererea chimică de oxigen) a apei uzate și va avea un sistem de recuperare a biogazului generat, care va avea cel puțin 80% metan, și va oferi utilizatorilor finali un flux suplimentar de energie.

Obiectivul principal este dezvoltarea, optimizarea și automatizarea sistemului de control pentru a maximiza stabilitatea procesului anaerob și a-l face robust față de schimbările în compoziția apei uzate sau în condițiile de funcționare. Sistemul de control va regla automat variabilele de ieșiri controlabile (T, pH, debit), utilizând algoritmi si funcții logice. Principalele funcții ale sistemului de automatizare sunt: monitorizarea nivelului, temperaturii și pH-ului în rezervoare, afișarea parametrilor și alarmarea operatorului la depășirea parametrilor limitelor normale de funcționare.

Sistemul de automatizare a fost realizat pe baza unei scheme tehnologice inovative, ce include detalii despre modul în care apa uzată de la cramă este furnizată la stația de tratare a apelor uzate pentru a fi alimentat reactorul Multi-AD și modul în care biogazul rezultat este procesat pentru a permite o valorificare ulterioară.
Proiectul LIFE Multi-AD a încheiat cu succes etapa de dezvoltare a sistemului de control avansat bazat pentru automatizarea controlului parametrilor procesului. În această etapă, pe baza rezultatelor acțiunilor anterioare s-a construit o unitate de lucru demonstrativă 1:1 a reactorului Multi-AD la scară industrială de 100 m3 pentru a valida performanța acesteia.

Funcționarea cu succes a reactorului anaerob depinde de menținerea factorilor de mediu aproape de gama de confort a microorganismelor. De exemplu, variația temperaturii,  modificările substraturilor sau concentrația substratului pot duce la oprirea producției de gaz. Parametrii importanți în acest proces sunt: ​​temperatura, pH-ul, alcalinitatea, potențialul redox, rata de încărcare organică (OLR), concentrația solidă și substanțele nutritive.

Contributia partenerului SIS consta in automatizarea întregului proces. Această călătorie a început în faza de proiectare, când s-a analizat procesul și s-a creat cea mai bună configurație pentru dulapul de automatizare al acestei instalatii. În plus, s-a folosit software-ul TIA Portal V16 pentru a programa logica, folosind o abordare „cauză-efect”, interconectând astfel întreaga stație și făcând operarea cât mai sigură posibil. Procedurile de simulare și testare au fost realizate folosind extensia PLCSim, pentru a ne asigura că oferim o logică care funcționează ca un farmec.
 Automatizarea nu înseamnă nimic fara control si monitorizare, așa că s-au dezvoltat două soluții pentru această aplicație.
Prima solutie consta intr-o interfață fizică HMI, amplasată pe usa dulapului de automatizare, creată cu ajutorul software-ului WinCC Siemens; este o reprezentare grafică a întregii stații, permitand operatorului să schimbe valorile de referință, să activeze și să dezactiveze pompe, sa monitorizeze valorile și multe altele.                                                                                         

ig. 1 Ecran aplicatie TIA Portal/STEP 7

Interfata cu operatorul (HMI) cuprinte zece ecrane: ecranul principal, patru ecrane de detaliu, ecranul de pompe, ecranul de electrice, ecranul de timere și ecranul de alarme. Ecranul principal prezintă schema completa a sistemului si permite navigarea prin intermediul butoanelor spre celelalte ecrane. Ecranele de detaliu au scopul de a urmări fiecare zona a sistemului cu toate elementele și parametrii asociți acestora. În ecranul de limite sunt vizibile toate valorile extreme ale  sistemului pe fiecare element cu posibilitatea de ajustare de catre operator. Lista mesajelor de alarma a sistemului este disponibilă in ecranul de alarme.

Unitatea demo Multi-AD realizată va fi instalată și testată pe sistem cu posibilitatea de reproiectare, astfel putandu-se optimiza modelul și parametrii operaționali ai acestuia. În cele din urmă, faptul că reactorul Multi-AD este complet automatizat cu control avansat, se incadreaza in conceptul Industry 4.0, deoarece dispozitivul nostru utilizează un număr mare de senzori și implementează mașini de calcul inteligente, printre alte tehnologii.
Acest proiect LIFE Multi-AD ofera o soluție tehnologică inovatoare, gata să fie adoptată de întreprinderile mici și mijlocii din industria alimentară și băuturi.

Posted by Pascal Pierre
Actualidades

Solución de control para el reactor anaeróbico multifásico de alto rendimiento para el tratamiento de aguas residuales agroindustriales

El proyecto LIFE Multi-AD 4 AgroSMEs tiene como objetivo desarrollar un reactor anaerobio multifásico de alto rendimiento para su industrialización, que genere biogás rico en metano, especialmente diseñado para el tratamiento de aguas residuales generadas en pequeñas y medianas empresas de la industria alimentaria y de bebidas.

El éxito del funcionamiento de un reactor anaerobio depende de que los factores ambientales se mantengan cerca del rango de confort de los microorganismos. Por ejemplo, los cambios en la temperatura, el pH o la concentración de materia orgánica de las aguas residuales pueden hacer que se detenga la producción de biogás. Así, los parámetros clave en este proceso son: la temperatura, el pH, el potencial redox, la tasa de carga orgánica y la concentración de sólidos y nutrientes.

Uno de los objetivos específicos del proyecto LIFE Multi-AD es desarrollar, optimizar y automatizar el sistema de control para maximizar la estabilidad del proceso anaeróbico y hacerlo robusto a los cambios en la composición de las aguas residuales o en las condiciones de funcionamiento. El sistema de control ajustará automáticamente las variables de salida controlables (temperatura, pH, sólidos suspendidos totales (SST), demanda química de oxígeno (DQO), flujo de aguas residuales), utilizando algoritmos y funciones lógicas. Las principales funciones del sistema de automatización son: monitorizar el nivel, la DQO, el SST, la temperatura y el pH en los tanques, mostrar los parámetros y alertar al operador cuando se superan los parámetros de los límites normales de funcionamiento.

El sistema de automatización se ha desarrollado sobre la base de un esquema tecnológico innovador, que incluye detalles sobre cómo se suministran las aguas residuales de la industria de bebidas a la planta de tratamiento de aguas residuales para alimentar el reactor Multi-AD y cómo se procesa el biogás resultante para permitir su posterior capitalización.

 

El proyecto LIFE Multi-AD ha completado con éxito la fase de desarrollo del sistema de control basado en la automatización del control de los parámetros del proceso. En esta fase, basándose en los resultados de las acciones anteriores, se construyó una unidad de trabajo de demostración 1:1 del reactor Multi-AD a escala industrial de 100 m3 para validar su rendimiento.
La parte de SIS en el proyecto fue la automatización de todo el proceso. Este viaje ha comenzado en la fase de diseño, cuando analizamos el proceso y creamos la mejor configuración para el armario de automatización de esta aplicación. Además, utilizamos el TIA Portal V16 para programar la lógica, utilizando un enfoque de “Causa-Efecto”, interconectando así toda la estación y haciendo la operación lo más segura posible. Los procedimientos de simulación y prueba se realizaron mediante el uso de la extensión PLCSim, para garantizar que entregamos una lógica que funciona a las mil maravillas.
La automatización no significa nada si no se puede controlar y supervisar, por lo que desarrollamos dos soluciones para esta aplicación.

La primera es una interfaz HMI física, colocada en el armario de automatización, creada con la ayuda del software WinCC de Siemens, es una representación gráfica de toda la estación, que facilita a un operario el cambio de valores de consigna, la activación y desactivación de bombas, la supervisión de valores y mucho más.

Fig. 1 Portal TIA / Paso 7 Pantalla de aplicación

La interfaz del operador consta de diez pantallas: la pantalla principal, cuatro pantallas detalladas, la pantalla de la bomba, la pantalla eléctrica, la pantalla del temporizador y la pantalla de la alarma. La pantalla principal muestra el esquema completo del sistema y permite la navegación a través de los botones hacia las demás pantallas. Las pantallas de detalle tienen como objetivo el seguimiento de cada área del sistema con todos los elementos y parámetros asociados a ellas. En la pantalla de límites son visibles todos los valores extremos del sistema en cada elemento con la posibilidad de ajuste por parte del operador. En la pantalla de alarmas está disponible la lista de mensajes de alarma del sistema.

La unidad de demostración del Multi-AD realizada fue instalada y ha sido probada en el sistema con la posibilidad de rediseño, pudiendo así optimizar su modelo y parámetros de funcionamiento. Por último, el hecho de que el reactor Multi-AD esté totalmente automatizado con un control avanzado forma parte del concepto de Industria 4.0, ya que nuestro dispositivo utiliza un gran número de sensores e implementa máquinas de computación inteligentes, entre otras tecnologías.

Este proyecto LIFE Multi-AD ofrece una solución tecnológica innovadora, lista para ser adoptada por las pequeñas y medianas empresas de la industria alimentaria y de bebidas.

Posted by Pascal Pierre
Actualités

Solution de contrôle pour un réacteur anaérobie multiphase à haute performance pour le traitement des eaux usées agro-industrielles

Le projet LIFE Multi-AD 4 AgroSMEs a pour objectif de développer un réacteur anaérobie multiphase à haute performance en vue de son industrialisation, qui génère du biogaz riche en méthane, spécialement conçu pour le traitement des eaux usées générées dans les petites et moyennes entreprises de l’industrie alimentaire et des boissons.

Le bon fonctionnement d’un réacteur anaérobie dépend du maintien des facteurs environnementaux à proximité de la zone de confort des micro-organismes. Par exemple, les changements de température, de pH ou de concentration en matière organique des eaux usées peuvent entraîner l’arrêt de la production de biogaz. Ainsi, les paramètres clés de ce processus sont : la température, le pH, le potentiel redox, le taux de charge organique, la concentration en solides et en nutriments.

L’un des objectifs spécifiques du projet LIFE Multi-AD est de développer, d’optimiser et d’automatiser le système de contrôle afin de maximiser la stabilité du processus anaérobie et de le rendre robuste aux changements de composition des eaux usées ou des conditions de fonctionnement. Le système de contrôle ajustera automatiquement les variables de sortie contrôlables (température, pH, total des solides en suspension (TSS), demande chimique en oxygène (COD), débit des eaux usées), en utilisant des algorithmes et des fonctions logiques. Les principales fonctions du système d’automatisation sont : la surveillance du niveau, de la DCO, des MES, de la température et du pH dans les réservoirs, l’affichage des paramètres et l’alerte de l’opérateur lorsque les paramètres des limites normales de fonctionnement sont dépassés.

Le système d’automatisation a été développé sur la base d’un schéma technologique innovant, qui comprend des détails sur la façon dont les eaux usées de l’industrie des boissons sont fournies à la station d’épuration des eaux usées pour alimenter le réacteur Multi-AD et comment le biogaz résultant est traité pour permettre une capitalisation supplémentaire.

Le projet LIFE Multi-AD a terminé avec succès la phase de développement du système de contrôle avancé pour l’automatisation du contrôle des paramètres du processus. A ce stade, sur la base des résultats des actions précédentes, une unité de travail de démonstration 1 : 1 du réacteur Multi-AD à une échelle industrielle de 100 m3 a été construite pour valider ses performances.
La part de SIS dans ce projet était l’automatisation de l’ensemble du processus. Ce voyage a commencé dès la phase de conception, lorsque nous avons analysé le processus et créé la meilleure configuration pour l’armoire d’automatisation de cette application. De plus, nous avons utilisé TIA Portal V16 pour programmer la logique, en utilisant une approche “Cause-effet”, interconnectant ainsi toute la station et rendant l’opération aussi sûre que possible. Les procédures de simulation et de test ont été effectuées à l’aide de l’extension PLCSim, afin de garantir que nous livrons une logique qui fonctionne comme un charme.

L’automatisation ne signifie rien si vous ne pouvez pas la contrôler et la surveiller, c’est pourquoi nous avons développé deux solutions pour cette application.
La première est une interface IHM physique, placée sur l’armoire d’automatisation, créée à l’aide du logiciel WinCC Siemens. Il s’agit d’une représentation graphique de l’ensemble de la station, qui permet à un opérateur de modifier facilement les points de consigne, d’activer et de désactiver les pompes, de surveiller les valeurs et bien plus encore.

Fig. 1 Portail TIA/ Étape 7/ Écran d’application

L’interface opérateur se compose de dix écrans : l’écran principal, quatre écrans de détail, l’écran de la pompe, l’écran électrique, l’écran de la minuterie et l’écran d’alarme. L’écran principal présente le schéma complet du système et permet de naviguer vers les autres écrans grâce aux boutons. Les écrans de détail ont pour but de suivre chaque zone du système avec tous les éléments et paramètres qui leur sont associés. Dans l’écran des limites sont visibles toutes les valeurs extrêmes du système sur chaque élément avec la possibilité d’ajustement par l’opérateur. La liste des messages d’alarme du système est disponible dans l’écran des alarmes.

L’unité de démonstration Multi-AD réalisée a été installée et a été testée sur le système avec la possibilité de la redessiner, pouvant ainsi optimiser son modèle et ses paramètres opérationnels. Enfin, le fait que le réacteur Multi-AD soit entièrement automatisé avec un contrôle avancé fait partie du concept d’industrie 4.0, car notre dispositif utilise un grand nombre de capteurs et met en œuvre des machines de calcul intelligentes, entre autres technologies.

Ce projet LIFE Multi-AD offre une solution technologique innovante, prête à être adoptée par les petites et moyennes entreprises de l’industrie alimentaire et des boissons.

L’interface opérateur se compose de dix écrans : l’écran principal, quatre écrans de détail, l’écran de la pompe, l’écran électrique, l’écran de la minuterie et l’écran d’alarme. L’écran principal présente le schéma complet du système et permet de naviguer vers les autres écrans grâce aux boutons. Les écrans de détail ont pour but de suivre chaque zone du système avec tous les éléments et paramètres qui leur sont associés. Dans l’écran des limites sont visibles toutes les valeurs extrêmes du système sur chaque élément avec la possibilité d’ajustement par l’opérateur. La liste des messages d’alarme du système est disponible dans l’écran des alarmes.

L’unité de démonstration Multi-AD réalisée a été installée et a été testée sur le système avec la possibilité de la redessiner, pouvant ainsi optimiser son modèle et ses paramètres opérationnels. Enfin, le fait que le réacteur Multi-AD soit entièrement automatisé avec un contrôle avancé fait partie du concept d’industrie 4.0, car notre dispositif utilise un grand nombre de capteurs et met en œuvre des machines de calcul intelligentes, entre autres technologies.

Posted by Pascal Pierre
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Control solution for High performance multiphase anaerobic reactor for agroindustrial wastewater treatment

The LIFE Multi-AD 4 AgroSMEs project aims to develop a high-performance multiphase anaerobic reactor for its industrialization, which generates methane-rich biogas, specially designed for wastewater treatment generated in small and medium enterprises in the food and beverage industry.
The successful operation of an anaerobic reactor depends on keeping the environmental factors close to the comfort range of the microorganisms. For example, changes in temperature, pH or organic matter concentration of wastewater can cause biogas production to stop. Thus, keymportant parameters in this process are: temperature, pH,  redox potential, organic loading rate, solid and nutrient concentration.
One of the specific objetives of the LIFE Multi-AD project  is to develop, optimize and automate the control system to maximize the stability of the anaerobic process and make it robust to changes in wastewater composition or operating conditions. The control system will automatically adjust the controllable output variables (temperature, pH, total suspended solids (TSS), chemical oxygen demand (COD), wastewater flow), using algorithms and logic functions. The main functions of the automation system are: monitoring the level, COD, TSS, temperature and pH in the tanks, displaying the parameters and alerting the operator when the parameters of the normal operating limits are exceeded.
The automation system was developed based on an innovative technological scheme, which includes details on how wastewater from the beverage industry is supplied to the wastewater treatment plant to power the Multi-AD reactor and how the resulting biogas is processed to allow further capitalization.
 
The LIFE Multi-AD project has successfully completed the development stage of the advanced based control system for automating the control of process parameters. At this stage, based on the results of the previous actions, a 1: 1 demonstration work unit of the Multi-AD reactor on an industrial scale of 100 m3 was built to validate its performance.
SIS part of the project was the automation of the whole process. This journey has started at the design phase, when we analyzed the process and created the best configuration for the automation cabinet of this application. Further, we used TIA Portal V16 to program the logic, using a “Cause-effect” approach, thus interconnecting the whole station and making the operation as safe as possible. Simulation and testing procedures were done by using the extension PLCSim, to ensure that we deliver a logic that works like a charm.
Automation means nothing if you cannot control and monitor it, so we developed two solutions for this application.
The first one is a physical HMI interface, placed on the automation cabinet, created with the help of WinCC Siemens software, it is a graphical representation of the whole station, making it easy for an operator to change set-points, activate and deactivate pumps, monitor values and much more.                                                             

Fig. 1 TIA Portal/STEP 7 Aplication screen

The operator interface consists of ten screens: the main screen, four detail screens, the pump screen, the electrical screen, the timer screen and the alarm screen. The main screen shows the complete scheme of the system and allows navigation through the buttons to the other screens. The detail screens aim to track each area of the system with all the elements and parameters associated with them. In the limits screen are visible all the extreme values of the system on each element with the possibility of adjustment by the operator. The list of system alarm messages is available in the alarm screen.
The realized Multi-AD demo unit was installed and has been tested on the system with the possibility of redesign, thus being able to optimize its model and operational parameters. Finally, the fact that the Multi-AD reactor is fully automated with advanced control is part of the Industry 4.0 concept, as our device uses a large number of sensors and implements intelligent computing machines, among other technologies.
This LIFE Multi-AD project offers an innovative technological solution, ready to be adopted by small and medium enterprises in the food and beverage industry.

Posted by Pascal Pierre