HARDWARE ARCHITECTURE OF THE INFORMATION AND CONTROL SYSTEM OF A PRIMARY MILK PASTEURIZATION UNIT

E. V. Skodtaev

About the authors

E. V. Skodtaev

Скодтаев Э.В. – Магистр Российского университета дружбы народов, 117198, город Москва, Миклуха-маклая 6, + 7 (499) 936-87-87, Область научных интересов: искусственный интеллект, моделирование систем автоматизации, машинное обучение, промышленный интернет вещей, системы автоматизации.

Download PDF

UDC: 65.011.56:681.5.08
DOI: 10.24412/2413-7383-2025-2-37-129-147
Language: Russian

Abstract: The development addresses the practical necessity of automating milk pasteurization processes in geographically isolated mountainous regions where centralized infrastructure is often lacking. The core engineering challenge is the formulation of a fault -tolerant hardware architecture that ensures autonomous operation with minimal dependence on human intervention. The proposed solution adopts a structured three -tier model: at the field level, sensors and actuators handle real - time physical measurements and process control; the control level utilizes a Modbus TCP/IP protocol stack to manage logic operations and facilitate communication between distributed modules; t he monitoring level integrates an HMI interface with 4G connectivity to enable remote supervision, data logging, and diagnostics. As a result, the system delivers a cohesive framework for signal acquisition, control execution, data transmission, visualizat ion, and persistent storage. The architecture demonstrates its suitability for deployment in milk processing stations, particularly under conditions of logistical and infrastructural constraints.

Keywords: hardware architecture, milk pasteurization, automation, Modbus TCP/IP, remote monitoring.

References

1. Tsyrulnik, A. G. & Kislyakova, S. V. (Comps.). Application of Artificial Intelligence Technologies and Robotics in Agriculture: Bibliographic Literature List. Moscow, 2022. 39 p.
2. Ivanova, S. B. Salnikov, I. S. & Salnikov, R. I. Robotized Computer-Hardware Complexes of Broad Purpose: Necessity and Problems of Creation // Problems of Artificial Intelligence. 2023. No. 1. P. 89–95.
3. Rylov, S. A. IIoT Hardware Architecture of Distributed Control Systems for Continuous Industrial Production and Agrocomplexes // Electrotechnologies and Electrical Equipment in Agroindustrial Complex. 2023. Vol. 70, No. 1(50). P. 105–113. DOI: 10.22314/2658-4859-2023-70-1-105-113.
4. Antsyferov, S. S. & Sigov, A. S. Technological Foundations for the Construction of Intelligent Systems // Problems of Artificial Intelligence. 2020. No. 1. P. 11–18.
5. Rylov, S. A. Industrial Internet: Modern Approach and Concepts. Moscow: RTU MIREA, 2023. 124 p.
6. Salnikov, I. S. Salnikov, R. I. & Tereshchenko, S. V. Principles of Operation of a Robotized Computer // Problems of Artificial Intelligence. 2022. No. 2. P. 81–87.
7. Silaev, A. A. Domestic Industrial Logic Controllers // Innovative Scientific Research. 2023. No. 2-2(26). P. 92–98.
8. Pavlysh, V. N. & Perinskaya, E. V. Mathematical Modeling of Operating Processes of Specialized Convective Apparatuses // Problems of Artificial Intelligence. 2021. No. 4. P. 59–66.
9. Yelizarov, I. A. Tretyakov, A. A. Pchelintsev, A. N. et al. Integrated Design and Control Systems: SCADA Systems: Textbook. Tambov: Publishing House of TSTU, 2015. 160 p. 400 copies.
10. Tverskoy, Yu. S. & Gaidina, Yu. A. Technology of Intelligent Automation of Process Control Systems Based on a Hardware-Software Complex // Power Technology and Engineering. 2024. Vol. 57, No. 3. P. 922–929.
11. Al-Hilphy, A. R. Abdulstar, A. R. & Gavahian, M. Moderate Electric Field Pasteurization of Milk in a Continuous Flow Unit: Effects of Process Parameters, Energy Consumption, and Shelf-life Determination // Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2021. Vol. 67. P. 102568.
12. Franzoi, M. Costa, A. Vigolo, V. Penasa, M. & De Marchi, M. Effect of Pasteurization on Coagulation Properties of Bovine Milk and the Role of Major Composition Traits and Protein Fractions // Journal of Food Composition and Analysis. 2022. Vol. 114. P. 104808.
13. Zhu, D. Kebede, B. Chen, G. McComb, K. & Frew, R. Effects of the Vat Pasteurization Process and Refrigerated Storage on the Bovine Milk Metabolome // Journal of Dairy Science. 2020. Vol. 103, No. 3. P. 2077–2088.
14. Ikonnikov, D. V. Development of a Control Cabinet and Automation of the Technological Process of a Sewer Pumping Station // Young Scientist. 2023. No. 6(453). P. 92–98. РЕЗЮМЕ Э.В Скодтаев Аппаратная архитектура информационно-управляющей системы мобильной установки первичной пастеризации молока В статье рассматривается разработка и реализация аппаратной архитектуры информационно-управляющей системы, предназначенной для эксплуатации в составе мобильной установки первичной пастеризации молока, функционирующей в усло- виях ограниченной инженерной инфраструктуры, характерной для горных и трудно- доступных территорий. Целью проектирования является создание автономной, энергоэффективной и устойчивой к сбоям системы управления, обеспечивающей минимальную зависимость от операторского вмешательства при сохранении полной функциональной управляемости. C Скодтаев Э. В. Функциональная структура системы организована по трехуровневой модели: на полевом уровне реализована интеграция сенсорных модулей измерения температуры, давления и расхода, а также исполнительных механизмов; уровень управления основан на программируемом логическом контроллере с поддержкой промышленного протокола Modbus TCP/IP для синхронного взаимодействия с периферийными уст- ройствами; верхний уровень включает человеко-машинный интерфейс (HMI), модем связи по каналу 4G и сетевое хранилище (NAS), обеспечивающие визуализацию данных, оперативное управление и архивирование технологической информации. Предложенное техническое решение охватывает полный контур автоматизации — от первичного сбора и обработки параметров технологического процесса до передачи теле- метрии в облачное хранилище и организации удаленного мониторинга. Разработка обладает прикладной значимостью и научной новизной в контексте цифровизации агропромышлен -

Issue: 2(37)'2025
Section: AUTOMATION AND CONTROL OF TECHNOLOGICAL PROCESSES AND PRODUCTION
How to cite: E. V. Skodtaev. HARDWARE ARCHITECTURE OF THE INFORMATION AND CONTROL SYSTEM OF A PRIMARY MILK PASTEURIZATION UNIT // Problems of Artificial Intelligence. - 2025. - № 2 (37). - P. 129-147. - https://paijournal.guiaidn.ru/en/2025/2(37)-13.html

Back to issue 2(37)'2025