Questo laboratorio, unico nel suo genere nell'Università di Firenze, è stato sviluppato a partire dall'inizio degli anni '80. Esso è situato nel Dipartimento di Sistemi e Informatica, presso la Facoltà di Ingegneria. Viene utilizzato sia per attività di ricerca, che per la didattica con piccoli gruppi di studenti. Si compone di un certo numero di elaboratori (inizialmente Macintosh, attualmente PC) connesi in rete ed ai quali possono essere collegati dei processi continui concepiti espressamente per un uso didattico (FeedBack Processo Termico PT326, Sistemi continui fino al terzo ordine,  Motore in Corrente Continua MS150) o realizzati all'interno del laboratorio stesso (Sistemi di serbatoi con controllo di livello, Reattori continui a flusso disperso).

Per l'interfacciamento con la strumentazione analogica sono disponibili due schede multifunzione National Instruments, Serie E6024 ed alcuni moduli 6B11/6B12 con protocollo seriale RS-232 per acquisizione remota.

Sono anche disponibili sensori di processo fra cui misuratori di portata e di parametri chimici (pH, RedOx, Ossigeno Disciolto, Conducibilità, Solidi Sospesi) per il monitoraggio ed il controllo di processi di tipo continuo. Per questi dispositivi, originariamente concepiti per una lettura visuale, l'elettronica di interfacciamento al PC è stata realizzata nel laboratorio.

E' disponibile, infine, un PLC Siemens S7 - 212 per esperienze di automazione industriale. Tale dispositivo è programmabile da PC mediante un suo linguaggio proprietario (StepWin). Attualmente viene usato nelle esercitazioni di Controllo dei Processi per l'automazione di processi idraulici attraverso il controllo di elettropompe in CC, elettrovalvole e sensori di livello.
 
 

Uso del Laboratorio per la Didattica

Per quanto riguarda l'utilizzo didattico del laboratorio, in esso vengono svolte esercitazioni pratiche a piccoli gruppi di studenti che frequentano i corsi di Controllo dei Processi e Modellistica e Controllo dei Sistemi Ambientali.
 

Per il corso di Controllo dei Processi vengono realizzati in pratica dei regolatori digitali per processi continui partendo dalla modellazione ed identificazione di un semplice processo disponibile in laboratorio  Sulla base del modello identificato, si procede poi al progetto ed alla messa a punto sperimentale di regolatori digitali mediante il linguaggio LabVIEW. L'elaborato finale contiene la descrizione del progetto realizzato e le prove sperimentali effettuate.

Per uso didattico sono state realizzate due ToolBox in ambiente LabView relative a regolatori PID e Fuzzy, che vengono utilizzate dagli studenti del corso di Controllo dei Processi per i propri elaborati sperimentali.

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Per il corso di Modellistica e Controllo dei Sistemi Ambientali possono essere svolte analoghe esperienze di modellistica ed identificazione; inoltre è disponibile della strumentazione portatile per effettuare misure di qualità ambientale in campo (Ossigeno Disciolto, velocità della corrente fluviale, Fotometro portatile per la determinazione sul posto di vari parametri di qualità fluviale come COD, composti azotati, fosforo, etc.) da utilizzare per la calibrazione di modelli di qualità fluviale.
 
 

Uso del Laboratorio per la Ricerca

Per quanto riguarda l'utilizzo recente di questa struttura per la ricerca, è stato realizato un piccolo reattore a flusso disperso

Inoltre nel laboratorio si svolge la prototipazione di sistemi che vengono poi trasferiti in altri laboratori collegati per ulteriori sviluppi. E' questo il caso del Laboratorio per lo Studio dei Processi di Depurazione Biologica presso l'Impianto di Potabilizzazione dell'Anconella, del Comune di Firenze, ed il Laboratorio del Dipartimento Tecnologie Ambientali di ENEA, Bologna.

Nella prima collaborazione è stato congiuntamente realizzato un respirometro chiuso per lo studio delle cinetiche batteriche connesse alla depurazione biologica. Nella collaborazione che ha portato allo sviluppo dello strumento rientrano anche le tesi di laurea di Roberto Baronti (Modellistica e realizzazione di un respirometro per processi di depurazione biologica, Facoltà di Ingegneria di Firenze, Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica, relatore Prof. Stefano Marsili-Libelli, Maggio 1998) e Richard Lee Dallaghan (Studio delle cinetiche di degradazione dei composti azotati con tecniche respiratorie, Facoltà di Ingegneria di Firenze, Corso di Laurea in Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio, relatore Prof. Stefano Marsili-Libelli, Novembre 1999), che hanno contribuito al raggiungimento del risultato finale, consistente in un algoritmo di stima che, basandosi sulle misure fornite dal respirometro, ricostruisce la dinamica del consumo di ossigeno relativamente all'ossidazione di composti azotati. I risultati di questa ricerca, volta a stimare gli errori di identificazione dei modelli in respirometria, sono riassunti nel lavoro
 
 

Respirometro chiuso per lo studio delle cinetiche della depurazione biologica (realizzato congiuntamente presso il Laboratorio per lo Studio dei Processi di Depurazione Biologica, Impianto di Potabilizzazione dell'Anconella, del Comune di Firenze)

Nel secondo si è sviluppato un modello matematico del processo discontinuo SBR per la rimozione dei nutrienti e un regolatore fuzzy per il controllo dello stesso. Il regolatore fuzzy ha il compito di "riconoscere" il termine della fase anaerobica, durante la quale si ha assorbimento del carbonio organico ed emissione dei fosfati, e comandare il passaggio alla fase aerobica durante la quale si ha ossidazione dell'ammoniaca. Mediante questo regolatore si è ottenuta una notevole riduzione del ciclo di depurazione, con aumento della capacità depurativa a parità di dimensioni del processo.

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