Pengendalian
Level
1. TUJUAN :
q Mengetahui prinsip alat pengukur ketinggian level switch dan
differential switch.
q Mengetahui prinsip alat pengukur controller.
q Untuk mengetahui karakterisitk masing – masing
parameter pengendalian PID
q Melakukan optimasi parameter
pengendalian dengan metode Tuning.
q
Melakukan optimasi dengan mode PSV
2. DASAR
TEORI :
Proses operasi dalam industri kimia bertujuan untuk mengoperasikan
rangkaian peralatan sehingga proses dapat berjalan sesuai dengan satuan operasi
yang berlaku. Untuk mencapai hal tersebut maka diperlukan pengendalian. Hal
yang perlu diperhatikan dalam proses operasi teknik kimia seperti suhu (T),
tekanan (P), laju alir (F) tinggi permukaan cairan (L), komposisi, pH, dan lain
sebagainya. Peranan pengendalian proses pada dasarnya adalah mencapai tujuan
proses agar berjalan sesuai dengan apa yang diinginkan.
Ketinggian suatu cairan merupakan salah satu hal yang harus
dikendalikan dalam suatu industry kimia. Apabila ketinggian cairan tidak
dikendalikan maka proses dalam industry akan terganggu. Jika ketinggian cairan
melebihi ketinggian yang diinginkan maka akan terjadi overflow atau cairan akan
meluap sehingga mengganggu atau daoat merusak alat-alat lain dan jika
ketinggian cairan kurang dari ketinggian yang diinginkan maka proses tidak akan
bekerja. Oleh karena itu ketinggian suatu cairan harus dikendalikan dalam suatu
industry.
Jenis-jenis
variable yang berperan dalam sistem pengendalian, yaitu:
1)
Process Variable (PV) adalah
besaran fisik atau kimia yang menunjukkan keadaan sistem proses yang
dikendalikan agar nilainya tetap atau berubah mengikuti alur tertentu (variable
terkendali).
2)
Manipulated Variable (MV) adalah
variable yang digunakan untuk melakukan koreksi atau mengendalikan PV (variable
pengendali).
3)
Set Point (SP) adalah nilai
variable proses yang diinginkan (nilai acuan).
4)
Gangguan (w) adalah variable
masukan yang mampu mempengaruhi nilai PV tetapi tidak digunakan untuk
mengendalikan.
5)
Variable Keluaran Tak Dikendalikan
adalah variable yang menunjukkan keadaan sistem proses tetapi tidak
dikendalikan secara langsung.
Pengendalian proses adalah
bagian dari pengendalian automik yang diterapkan di bidang teknologi proses
untuk menjaga kondisi proses agar sesuai dengan yang diinginkan. Seluruh
komponen yang terlibat dalam pengendalian proses disebut sistem pengendalian
atau sistem control. Langkah-langkah sistem pengendalian proses adalah sebagai
berikut:
a.
Mengukur
Tahap pertama dari langkah pengendalian adalah
mengukur atau mengamati nilai variable proses.
b.
Membandingkan
Hasil pengukuran atau pengamatan variable
proses (nilai terukur) dibandingkan dengan nilai acuan (set point).
c.
Mengevaluasi
Perbedaan antara nilai terukur dan nilai acuan
dievaluasi untuk menentukan langkah atau cara melakukan koreksi atas perbedaan
itu. Yang digunakan sebanyak tiga
mode anatarai lain
1.
Level Switch
Pengukuran
level menggunakan level switch umumnya digunakan di lapangan dengan prinsip
kerja seperti pada sistem pengendali otomatis secara on-off dimana terdapat
batas atas dan batas bawah dengan range
yang ditentukan. Batas atas dan batas bawah ini ditentukan oleh pelampung yang
terbuat dari plastic yang menempel pada batang besi yang ketinggiannya dapat
diatur sesuai keinginan. Apabila ketinggian air di bawah level switch ini maka
pelampung berada pada batas bawahnya dan ketika ketinggian cairan meningkat
maka akan membuat pelampung ini naik hingga batas atasnya.
2.
Differential Switch
Pengukuran level menggunakan differential switch memiliki
prinsip kerja yang hampir sama dengan level switch, bedanya yaitu alat pengukur
ketinggiannya. Differential switch terdiri dari dua buah batang elektroda yang
dipasang berdekatan, dimana batang elektroda yang satu dipasang lebih panjang
daripada elektroda yang lainnya dengan beda ketinggian 10 mm. Range dari batas
atas dan batas bawahnya ditentukan oleh ketinggian kedua buah elektroda tadi.
Elektroda yang lebih panjang berfungsi sebagai batas bawah dan elektroda yang
lebih pendek berfungsi sebagai batas atasnya.
Berikut adalah gambar dari level switch dan differential switch yang
digunakan dalam praktikum:
3. Controller
Unit pengendali atau
controller atau regulator yang bertugas membandingkan, mengevaluasi dan
mengirimkan sinyal ke unit kendali akhir. Hasil evalusi berupa sinyal kendali
yang dikirim ke unit kendali akhir. Sinyal kendali berupa sinyal standar yang
serupa dengan sinyal pengukuran.
Pada controller bisaanya dilengkapi dengan control unit
yang berfungsi untuk menentukan besarnya koreksi yang diperlukan. Unit ini
mengubah error menjadi manipulated variable berupa sinyal. Sinyal ini kemudian
dikirim ke unit pengendali akhir (final control element).
d.
Mengoreksi
Tahap ini bertugas melakukan koreksi variable
proses, agar perbedaan antara nilai terukur dan nilai acuan tidak ada atau
sekecil mungkin.
Untuk pelaksanan langkah-langkah pengendalian
proses tersebut diperlukan instrumentasi sebagai berikut:
1.
Unit proses.
2.
Unit pengukuran. Bagian ini
bertugas mengubah nilai variable proses yang berupa besaran fisik atau kimia
menjadi sinyal standar (sinyal pneumatic dan sinyal listrik).
Unit pengukuran ini terdiri atas:
a)
Sensor: elemen perasa (sensing
element) yang langsung “merasakan” variable proses. Sensor merupakan bagian
paling ujung dari sistem/unit pengukuran dalam sistem pengendalian. Contoh dari
elemen perasa yang banyak dipakai adalah thermocouple,
orificemeter, venturimeter, sensor elektromagnetik, dll.
b)
Transmitter atau tranducer: bagian
yang menghitung variable proses dan mengubah sinyal dari sensor menjadi sinyal
standar atau menghasilkan sinyal proporsional, seperti:
1 DC voltage 0-5 volt
1 DC current 4-20 mA
1 Pressure 3-15 psi
3.
Unit pengendali atau controller
atau regulator yang bertugas membandingkan, mengevaluasi dan mengirimkan sinyal
ke unit kendali akhir. Hasil evalusi berupa sinyal kendali yang dikirim ke unit
kendali akhir. Sinyal kendali berupa sinyal standar yang serupa dengan sinyal
pengukuran.
Pada controller bisaanya dilengkapi dengan control unit
yang berfungsi untuk menentukan besarnya koreksi yang diperlukan. Unit ini
mengubah error menjadi manipulated variable berupa sinyal. Sinyal ini kemudian
dikirim ke unit pengendali akhir (final control element).
4.
Unit kendali akhir yang bertugas
menerjemahkan sinyal kendali menjadi aksi atau tindakan koreksi melalui
pengaturan variable termanipulasi. Unit kendali akhir ini terdiri atas:
a)
Actuator atau servo motor: elemen
power atau penggerak elemen kendali akhir. Elemen ini menerima sinyal yang
dihasilkan oleh controller dan mengubahnya ke dalam action proporsional ke
sinyal penerima.
b)
Elemen kendali akhir atau final
control element: bagian akhir dari sistem pengendalian yang berfungsi untuk
mengubah measurement variable dengan cara memanipulasi besarnya manipulated
variable yang diperintahkan oleh controller. Contoh paling umum dari elemen
kendali akhir adalah control valve (katup kendali).
Pengendalian level bisaanya digunakan
untuk mengendalikan aliran air pada ketinggian tertentu dengan tekanan tertentu
pada suatu tabung atau pipa.
Tipe-tipe
pengendalian
q Pengendali ON-OFF
Pengendali yang paling dasar adalah mode on-off atau sering
disebut metode dua posisi. Jenis pengendali on-off ini merupakan contoh
dari mode pengendali tidak terus menerus (diskontinyu). Mode ini paling
sederhana, murah dan seringkali bisa dipakai untuk mengendalikan proses-proses
yang penyimpanannya dapat ditoleransi. Keluaran pengendali hanya memiliki dua
kemungkinan nilai, yaitu nilai maksimum (100%) dan nilai minimum (0%). Sebagai
contoh adalah pengendali temperature ruangan dengan memakai AC, setrika listrik
menggunakan sakelar temperature.
Respon Pengendali :
§ Hanya memiliki dua nilai keluaran, maksimum (100%) atau minimum (0%).
§ Selalu terjadi cycling (perubahan periodic pada nilai PV)
§ Cocok dipakai untuk respon PV yang lambat
§ Tidak cocok jika terdapat waktu mati.
Gambar 6.7.
Pengendali dua posisi pada proses pengendalian tinggi air.
Mekanisme
pengendali ini mudah difahami bila ditinjau pengatur tinggi air dalam tangki.
Air dalam tangki secara terus menerus dikeluarkan dengan laju tetap. Apabila
permukaan air turun melebihi titik acuan R, maka sensor tinggi air akan memberi
sinyal bahwa terjadi penurunan permukaan air melebihi batas. Sinyal ini masuk
ke pengendali dan pengendali memerintah pompa untuk bekerja. Dengan bekerjanya
pompa, air akan masuk ke tangki dan permukaan air akan naik kembali. Pada saat
tinggi air tepat mencapai R pompa berhenti.Akibat terjadi pengosongan tangki,
dan proses di atas berulang lagi. Dengan demikian pompa akan selalu matihidup
secara periodic seiring dengan perubahan tinggi permukaan air. Peristiwa ini
disebut cycling atau osilasi.
Gambar Osilasi pada variabel proses (PV)
Keterangan gambar:
y = sinyal pengukuran tinggi air
u = sinyal kendali ke pompa
 |
secara matematik, u =
Pengendali On-Off
dengan Histerisis
Untuk mencegah osilasi terlalu cepat pada
pengendalian on-off dua posisi, perlu dibuat lebih dari satu batas yaitu batas
atas (BA) dan batas bawah (BB).
Adapun langkah pengerjaan pengendalian on-off dengan
histerisis:
Ø Dibuat lebih dari satu batas atas (BA) dan batas bawah (BB)
Ø Batas atas adalah batas tertinggi variable proses saat naik
Ø Batas bawah adalah batas terbawah variable proses saat turun
Ø BA dan BB disebut celah diferensial (differential gap), daerah netral,
atau histerisis
Ø
Fungsi celah diferensial adalah
untuk memperlambat periode-periode cycling
Gambar Pengendali dua posisi pada
proses pengendalian tinggi air dengan celah diferensial.
Dengan adanya dua titik acuan (batas), maka terdapat daerah netral yang
berada di antara dua titik acuan. Jika permukaan air berada pada daerah netral,
terdapat dua kemungkinan. Pertama, bila air sedang turun maka pompa tidak
bekerja, karena permukaan air masih di atas batas bawah. Kedua, bila permukaan
air sedang naik maka pompa sedang bekerja, karena permukaan air di bawah batas
atas.
Gambar
Pengendali dua posis pada proses pengendalian tinggi air dengan
celah
differensial.
(a) Osilasi pada variabel proses (PV)
(b) Keluaran pengendali
Pengendali dua posisi mencatu energy atau
massa ke dalam proses dengan bentuk pulsa-pulsa, sehingga menimbulkan osilasi
atau cycling pada variable proses.
Amplitude
cycling bergantung pada tiga factor, yaitu:
·
Konstanta waktu proses
·
Waktu mati
·
Besarnya perubahan beban
Kelebihan
pengendali dua posisi:
·
Perancangan mudah
·
Murah
·
Terpercaya
Kekurangan
pengendalian dua posisi:
·
Terjadi fluktuasi pada variable
proses, terutama bila perubahan beban cukup besar.
q Pengendali Proporsional
Proporsional adalah persen perubahan sinyal kendali sebanding dengan
persen perubahan sinyal pengukuran. Dengan kata lain sinyal kendali merupakan
kelipatan sinyal pengukuran. Respon proporsional merupakan dasar pengendali
PID. Pemakaian pengendali proporsional selalu menghasilkan offset. Offset berarti
pengendali mempertahankan nilai PV pada suatu harga yang berbeda dengan setpoint.
Offset muncul dalam usaha pengendali mempertahankan keseimbangan massa
dan/atau energi. Pengendali proporsional hanya dapat digunakan untuk proses
yang dapat menerima offset. Faktor kelipatan disebut gain pengendali
(Kc). Pengendali proporsional sebanding dengan error-nya.
Persamaan matematika :
U = Kc.e + Uo
dengan,
U =
Keluaran pengendali (sinyal kendali),
Kc =
Proportional gain (gain pengendali)
e =
Error (SP – PV)
Uo =
bisa, yaitu nilai sinyal kendali saat tidak ada error (e = 0)
Istilah gain pengendali bisaanya
dinyatakan dalam proportional band (PB)
Harga PB berkisar 0 – 500.
PB pada dasarnya menunjukkan persentasi
rentang PV yang dapat dikendalikan atau range error
maksimum sebagai masukan pengendali yang dapat menyebabkan pengendali memberikan keluaran dengan range maksimum.
Semakin sempit proportional band, offset semakin kecil yang sesuai
dengan proses dengan kapasitas besar, waktu mati kecil sehingga dapat memakai proportional
band yang sempit.
Tanggapan loop terbuka
pengendali proporsional
Gambar
Respon Pengendali Proporsional
q Pengendali Proportional
Integral
Penambahan fungsi aksi integral pada pengendali proporsional adalah
menghilangkan offset dengan tetap mempertahankan respons. Pada
pengendali proporsional-integral sistem pengendali cenderung mudah osilasi,
sehingga PB perlu lebih besar.
Persamaan pengendali PI:
dengan
:
ti = waktu integral (integral
action)
Aksi integral merespons besar dan lamanya error. Aksi integral
dapat dinyatakan dalam menit per-pengulangan (= waktu integral) atau
pengulangan per-menit (konstanta integral). Respon loop terbuka pengendali
proporsional integral (PI) pada gambar di bawah ini.
Persamaan:
Gambar 6.13
Respon loop terbuka Pengendali Proporsional-Integral (PI)
Catatan :
§ Waktu integral tidak boleh lebih kecil disbanding waktu mati proses
sebab valve akan mencapai batas sebelum pengukuran (PV) dapat dibawa kembali ke
setpoint.
§ Ketika aksi integral diterapkan pada sistem pengendalian yang memiliki error
dalam waktu yang lama, misalnya proses batch, maka aksi integral akan mengemudikan
sinyal kendali kearah keluaran maksimum menghasilkan integral resr wind-up atrau
ke arah minimum (integral reset wind-down).
q
Pengendali Proporsional Integral Differential (PID)
Kelambatan akibat aksi integral dapat dihilangkan dengan menambah aksi
aksi derivative pada pengendali proporsional integral (PI) sehingga menghasilkan
jenis pengendali proporsional-integral-derivatif (PID). Aksi derivarif
bertujuan mempercepat respons perubahan PV dan memperkecil overshoot,
namun sistem ini sangat peka terhadap gangguan bising (noise). Sistem
ini sangat cocok pada proses yang memiliki konstanta waktu jauh lebih besar
dibanding waktu mati, penambahan aksi derivative dapat memperbaiki kualitas
pengendalian, namun tidak dapat digunakan pada proses dengan waktu mati
dominant, penambahan aksi derivative dapat menyebabkan ketidakstabilan, sebab
adanya keterlambatan (lag) respons pengukuran.
Persamaan
standar pengendali proporsional-integral-derivatif (PID)
Dengan:
td = waktu derivative (menit)
Gambar
6.14 Respons steep loop terbuka pengendali (PID)
Sifat-sifat pengendali
proporsional-integral-derivatif (PID) yaitu tanggapan cepat dan amplitude
osilasi kecil (lebih stabil), tidak terjadi offset dan peka terhadap noise.
q Pengendalian Proporsional
Derivativ (PD)
Pengendali proporsional-derivatif (PD) banyak menimbulkan masalah
sehingga model pengendali ini hamper tidak pernah dipakai di industri karena
kepekaan terhadap noise dan tidak sesuai untuk proses dengan waktu
dominan. Model pengendali PD sesuai untuk proses multikapasitas, proses batch
dan proses lain yang memiliki tanggapan lambat.
Persamaan
standar pengendali proporsional-derivatif (PD)
Gambar
6.15 Respons steep loop terbuka pengendali (PD)
Pengendali proporsional derivative (PD)
tanggapan cepat terhadap respons dengan overshoot kecil namun sangat peka
terhadap noise.
q Penentuan Parameter
Pengendali Optimum (Optimum Control Setting)
Ada banyak cara yang digunakan untuk
menentukan nilai parameter pengendali optimum pada sistem pengendali,
diantaranya adalah:
a.
Metode Osilasi teredam (Damped
Ossilation Method)
Metode ini didasarkan pada respon proses
yang mempunyai decay ratio ¼ pada suatu sistem tertutup yang hanya menggunakan
aksi proporsional. Metode ini dilakukan dengan cara mengecilkan nilai gain dari
harga terkecil sampai satu nilai tertentu sehingga didapat respon yang
berosilasi dan mempunyai decay ratio ¼.
b.
Metode Loop Tuning
(Continous–Cycling Method)
Metode penyetelan dengan menggunakan metode loop tuning pada dasarnya
adalah penyetelan secara eksperimen untuk mendapatkan suatu nilai konstanta
kritis atau penguat ultimat (gain ultimat) pada kontroller yang hanya
menggunakan aksi proportional dalam siklus pengendali tertutup (closed loop
sistem). Penyetelan dilakukan secara coba–coba dengan cara merubah nilai gain
secara selangkah demi selangkah, sampai didapatkan respon dari sistem yang
berosilasi secara terus menerus. Kondisi dimana sistem berosilasi secara terus
menerus yang disebabkan oleh nilai penguatan proporsional yang digunakan disebut
gain ultimate (Ku) dan besarnya perioda yang terjadi tiap cycle disebut
ultimate periode (Pu).
Gambar Respon Proses pada kondisi Kritis atau Kondisi ultimat
Pada kondisi respon proses yang berisolasi
secara continue waktu tiap periode kritis dapat dihitung dengan mengambil titik
sembarang dari satu puncak ke puncak berikutnya (lihat gambar di atas). Untuk
mendapatkan parameter yang optimum maka Ziegler Nichlos telah menetapkan sesuai
dengan tabel berikut ini :
|
AKSI KONTROL
|
NILAI PENGENDALI
|
||
|
Kc
|
TI
|
TD
|
|
|
P
P + I
P + I
+ D
|
0.50
Ku
0.45
Ku
0.60
Ku
|
-
Pu
/1.2
Pu
/2.0
|
-
-
Pu /8
|
Tabel Pengesetan parameter pengendali menurut
metode Ziegler Nichols.
c.
Metode Kurva Reaksi (Reaction
Curve Method)
Metode ini juga dikembangkan oleh Ziegler Nichlos dan sering disebut
dengan metoda reaksi proses. Pendekatan dasarnya yaitu didasarkan pada respon
transient suatu proses akibat adanya suatu perubahan step input pada suatu
rangkaian terbuka (open loop). Pada saat mulai untuk metode ini, bisaanya dilakukan
gangguan terhadap proses yaitu dengan cara melakukan perubahan step terhadap
output kontroller sebesar M%. Nilai variabel kontrol saat dilakukan gangguan
dan setelah mencapai nilai jenuh diukur atau dicatat (jika menggunakan
recorder), serta waktu yang dibutuhkan proses untuk mencapai nilai jenuh yang
baru. Selang waktu yang dibutuhkan tepat saat gangguan dilakukan dan saat
tercapainya nilai baru yang jenuh merupakan penjumlahan dari waktu mati (TAD)
dan waktu naik (Ta) secara keseluruhan. Tanggapan proses untuk loop
terbuka diperlihatkan pada gambar 1.6. dibawah ini :
Gambar Tanggapan Proses Loop Terbuka
Berdasarkan hasil dan respon proses tersebut diatas maka
COHEN & COONS menetapkan nilai – nilai parameter pengendali seperti tabel
berikut :
|
Metode
Kontroller
|
Penyetelan
Kontroller
|
||
|
Kc
|
TI
|
TD
|
|
|
P
|
 |
|
|
|
P
+ I
|
 |
 |
|
|
P
+ D
|
 |
|
 |
|
P
+ I + D
|
 |
 |
 |
Dimana Us = penguatan sistem = Cp/M%
q Kestabilan
Dalam kondisi normal, sistem pengendalian harus menghasilkan operasi
yang stabil. Artinya pengendali mampu mengembalikan penyimpangan variabel
proses ke nilai yang diinginkan dengan sesedikit mungkin overshoot dan
osilasi. Pada gain pengendali yang besar (proportional band terlalu
kecil) dapat menyebabkan sistem berosilasi meskipun memiliki tanggapan cepat.
Sebaliknya jika gain terlalu kecil, penyimpangan variabel proses terlalu
besar. Kalaupun kembali ke nilai yang dikehendaki, akan membutuhkan waktu yang lama.
Untuk mendapatkan kompromi antara kecepatan dan kestabilan sistem, telah
dibakukan criteria Redaman Seperempat Amplitude. Artinya, amplitude
puncak gelombang berikutnya adalah seperempat amplitude sebelumnya. Ini terjadi
jika gain total pada periode osilasi.
Gc Gv Gp Gt
= 0,5
Dengan G
adalah gain, indeks c,v,p,t berturut-turut menunjukkan pengendali,
elemen kendali akhir, proses dan transmitter.
Dinamika elemen kendali akhir dan transmitter bisaanya diabaikan
terhadap dinamika proses, sehingga hanya memiliki nilai Kv dan Kt. Dengan
memasukkan gain keduanya ke dalam dinamika proses, maka persamaan di
atas menjadi;
Gc Gps = 0,5
Di sini Gps = Kv Gp Kt yaitu gain sistem proses
termasuk elemen kendali akhir dan transmitter.
q Pemilihan Jenis Pengendali
Hakikat utama pengendalian proses adalah mempertahankan nilai variable
proses agar sesuai dengan kebutuhan operasi, untuk mecapai hal tersebut maka
perlu dilakukan pemilihan jenis pengendali yang tepat dan sesuai dengan tujuan
dan kebutuhan operasi.Teknik pemilihan dan penerapan jenis pengendali sebagai
berikut:
1.
Penggunaan pengendali dua posisi,
jenis ini dapat digunakan jika :
·
Variabel proses tidak memerlukan
ketelitian tinggi
·
Cycling pada variable proses dapat diterima dan laju perubahan variable proses
lambat.
2.
Pengendali proporsional, jenis ini
digunakan jika pengendali dua posisi tidak mencukupi. Jenis ini dapat digunakan
jika :
·
Offset dapat diterima dengan Kc (atau PB) yang moderat atau jika PB besar
·
Sistem operasi memiliki aksi
integrasi, contoh tekanan gas dan tinggi permukaan cairan dan sistem proses
memiliki tanggapan lambat hingga sedang.
3.
Jika pengendali proporsional tidak
mencukupi, perlu digunakan pengendali proporsional – integral. Jenis ini dapat
digunakan jika :
·
Variabel proses memiliki tanggapan
yang cepat, contoh laju alir. Sebab aksi integral memperlambat tanggapan,
sehingga jika prosesnya cepat, penambahan aksi integral masih tetap memuaskan.
Oleh sebab itu tekanan gas dan tinggi permukaan cairan jarang dikendalikan
dengan PI.
·
Sistem proses yang tidak dapat
membolehkan adanya offset.
4.
Jika pengendali PI tidak
mencukupi, perlu digunakan pengendali
proporsional integral derivatif (PID).
Jenis ini dapat digunakan jika sistem proses memiliki tanggapan lambat,
offset tidak diperbolehkan, waktu mati cukup kecil (tidak dominant) dan
tidak ada noise, contoh suhu, komposisi, dan pH.
5.
Pengendali jenis
proporsional-derivatif (PD) hamper tidak pernah digunakan di industri.
Adanya aksi derivative mempercepat
tanggapan, tetapi sangat peka terhadap noise. Padahal variable proses di
industri hampir selalu mengandung noise. Namun demikian jika diinginkan
memakai PB yang kecil sementara overshoot diharapkan tetap kecil,
penambahan derivative dapat membantu. Pengendali PD cocok dipakai untuk proses batch
dan multikapasitas dengan catatan noise tidak ada.
3. Alat Dan
Bahan :
Ø Alat:
q Serangkaian alat pengendalian level (PCT-40)
q Seperangkat komputer
Ø Bahan:
q Air
4.
Cara Kerja
q Section
I
a.
Pengendalian level mode controller manual dan
automatic
1.
Menyalakan computer dan
seperangkat alat pengendalian level
PCT-40.
2.
Menyalakan kran air.
3.
Membuka program PCT40 software dan
memilih section 1.
4.
Memasang selang input dari pompa
pada SOL 1.
5.
Memilih ikon pada tab menu untuk
menampilkan layar diagram pengendalian level yang berisi penampakan dari level
tangki.
6.
Memilih
“configure” pada menu kemudian mengatur interval waktu pengambilan data sebesar
5 detik secara kontinyu.
7.
Memastikan sirkulasi air yang
masuk ke tangki sudah lancar kemudian mengosongkan air yang ada di dalam
tangki.
8.
Pada layar diagram, memilih
“control” di bawah tank level kemudian mengubah set point yang diinginkan yaitu
50, 100 dan 150 serta memilih sistem manual
dengan pengeluaran 50% lalu meng-klik “Ok”.
9.
Memilih ikon “GO” untuk merekam
data. Jika selesai mengambil data pilih “STOP”.
10.
Menyimpan data yang telah
diperoleh ke dalam bentuk excel.
11.
Memilih
ikon “new sheet” untuk mengambil data baru.
12.
Mengulangi
percobaan di atas dengan mengganti mode operasi pada menu “control” di samping
tampilan tangki dengan “automatic” dan off.
b. Pengendalian Level dengan Mode Level Switch
1.
Menyalakan computer dan
seperangkat alat pengendalian level
PCT-40.
2.
Menyalakan kran air.
3.
Membuka program PCT40 software dan
memilih section 1.
4.
Memasang selang input dari pompa
pada SOL 1.
5.
Memilih ikon pada tab menu untuk
menampilkan layar diagram pengendalian level yang berisi penampakan dari level
tangki.
6.
Memastikan sirkulasi air yang masuk
ke tangki sudah lancar kemudian mengosongkan air yang ada di dalam tangki.
7.
Mengatur level float switch pada
ketinggian tertentu (tidak sama dengan nilai set point).
8.
Memilih
“configure” pada menu kemudian mengatur interval waktu pengambilan data sebesar
5 detik secara kontinyu.
9.
Pada layar diagram, memilih
“control” di bawah tank level kemudian mengubah set point yang diinginkan yaitu
50,100 dan 150.
10.
Memilih kolom pengendalian di kiri
atas pada “level switch serta memilih sistem automatik lalu meng-klik “Ok”.
11.
Memilih ikon “GO” untuk merekam
data. Jika selesai mengambil data pilih “STOP”.
12.
Menyimpan data yang telah
diperoleh ke dalam bentuk excel.
13.
Memilih
ikon “new sheet” untuk mengambil data baru.
14.
Mengulangi
percobaan di atas dengan memberian gangguan selama proses yaitu dengan cara
membuka atau meng-klik SOL 2 pada layar diagram.
15.
Memilih
ikon “new sheet” untuk mengambil data baru.
16.
Mengulangi
percobaan di atas dengan mengganti mode operasi pada menu “control” di samping
tampilan tangki dengan “automatic” dan off.
c. Pengendalian level mode
differential switch:
1.
Menyalakan komputer dan alat
pengendalian level serta memeriksa rangkaiannya.
2.
Menyalakan kran air.
3.
Memasang selang input dari pompa
pada SOL 1.
4.
Membuka program PCT40 software dan
memilih section 1.
5.
Memilih ikon pada tab menu untuk
menampilkan layar diagram pengendalian level yang berisi penampakan dari level
tangki.
6.
Memastikan sirkulasi air yang
masuk ke tangki sudah lancar kemudian mengosongkan air yang ada di dalam
tangki.
7.
Memilih
“configure” pada menu kemudian mengatur interval waktu pengambilan data sebesar
5 detik secara kontinyu.
8.
Pada layar diagram, memilih
“control” di bawah tank level kemudian mengubah set point yang diinginkan yaitu
50 serta memilih sistem “automatik” dengan
pengeluaran 100% lalu meng-klik “Ok”.
9.
Memilih kolom pengendalian di kiri
atas pada “differential switch” sistem.
10.
Memilih ikon “GO” untuk merekam
data. Jika telah selesai mengambil data pilih “STOP”.
11.
Menyimpan data yang telah
diperoleh ke dalam bentuk exel.
12.
Memilih
ikon “new sheet” untuk mengambil data baru.
13.
Mengulangi
percobaan di atas dengan memberikan 1 gangguan selama proses yaitu dengan cara
membuka atau meng-klik SOL 2 pada layar diagram.
14.
Mengulangi
percobaan diatas dengan mengganti mode operasi pada menu “control” disamping
tangki dengan “manual” dan off.
q Section
2
Membandingkan respon
pengendalian P, PI, dan PID dengan metode Tuning:
1.
Menyalakan computer dan alat
pengendalian level serta memeriksa rangkaiannya.
2.
Menyalakan kran air.
3.
Memasang selang input dari pompa pada
PSV.
4.
Membuka program PCT40 software dan
memilih section 2.
5.
Memilih ikon pada tab menu untuk
menampilkan layar diagram pengendalian level yang berisi penampakan dari level
tangki.
6.
Memastikan sirkulasi air yang
masuk ke tangki sudah lancar kemudian mengosongkan air yang ada di dalam
tangki.
7.
Pada layar diagram, memilih
“control” di bawah tank level kemudian mengubah set point yang diinginkan yaitu
200 dan nilai
PB, TI, dan TD sesuai dengan perhitungan optimasi pada prosedur sebelumnya
serta memilih sistem “automatic” lalu meng-klik “Ok”.
8.
Memilih kolom pengendalian di kiri
atas pada “controller” sistem.
9.
Membuka drain di bawah tangki
level ½ putaran.
10.
Memilih ikon “GO” untuk merekam
data dan “STOP” untuk menghentikan proses pengambilan data.
11.
Setelah beberapa saat proses
diberi gangguan pada SOL 3 dan setelah beberapa menit proses dihentikan
kemudian menyimpan data dalam bentuk excel.
12.
Memilih ikon “new sheet” untuk
mengambil data baru.
13.
Mengulangi prosedur di atas dengan
hanya mengisi nilai PB dan TI saja untuk pengendalian PI dan hanya mengisi
nilai PB saja untuk pengendalian P dengan gangguan pada SOL 3.
14.
Membandingkan respon ketiga
pengendalian di atas.
Ø Optimasi parameter
pengendalian dengan metode Tuning:
1.
Menyalakan computer dan alat
pengendalian level serta memeriksa rangkaiannya.
2.
Menyalakan kran air.
3.
Memasang selang input dari pompa
pada PSV.
4.
Membuka program PCT40 software dan
memilih section 2.
5.
Memilih ikon pada tab menu untuk
menampilkan layar diagram pengendalian level yang berisi penampakan dari level tangki.
6.
Memastikan sirkulasi air yang
masuk ke tangki sudah lancar kemudian mengosongkan air yang ada di dalam tangki.
7.
Memilih “configure” pada menu
kemudian mengatur interval waktu pengambilan data sebesar 5 detik secara
kontinyu.
8.
Pada layar diagram, memilih
“control” di bawah tank level kemudian mengubah set point yang diinginkan yaitu
100 serta memilih sistem “automatic” lalu meng-klik “Ok”.
9.
Memilih kolom pengendalian di kiri
atas pada “controller” sistem.
10.
Membuka drain di bawah tangki
level ½ putaran.
11.
Memilih ikon “GO” untuk merekam
data dan “STOP” untuk menghentikan proses pengambilan data.
12.
Memilih tampilan grafik pada tab
menu untuk melihat grafik respon yang terbentuk.
13.
Menghentikan proses setelah
terjadi osilasi respon yang sama.
14.
Menyimpan data yang telah
diperoleh ke dalam bentuk exel.
15.
Menghitung nilai amplitudo dan
waktu 1 gelombang (t).
16.
Menghitung nilai PB, TI, dan Td
dengan rumus seperti di bawah ini:
PB = y/3
TI = t
Td
= t/6
Terhadap
Respon Pengendali:
1.
Menyalakan computer dan alat pengendalian level
serta memeriksa rangkaiannya.
2.
Menyalakan kran air.
3.
Membuka program PCT40 software dan memilih
section 3.
4.
Memasang selang output dari pompa pada PSV.
5.
Memilih ikon pada tab menu untuk menampilkan
layar diagram pengendalian level yang berisi penampakan dari level tangki.
6.
Memastikan sirkulasi air yang masuk ke tangki
sudah lancar kemudian mengosongkan air yang ada di dalam tangki.
7.
Pada layar diagram, memilih “control” di bawah
tank level kemudian mengubah set point yang diinginkan yaitu 150 dan mengisi nilai PB sebesar 0, IT sebesar 0 dan DT sebesar 0 serta memilih
sistem “automatic” lalu meng-klik “Ok”.
8.
Mensetting PSV 50 pada
kolom PSV
9.
Memilih kolom pengendalian di kiri atas pada
“controller” sistem.
10.
Memilih ikon “GO” untuk merekam data. Memberi
gangguan SOL2
11.
Jika laju alir yang semakin tinggi maka PSV
diturunkan dan begitu pula dengan sebaliknya.
12.
Jika telah selesai mengambil data pilih “STOP”.
13.
Menyimpan data yang telah diperoleh ke dalam
bentuk excel.
14.
Memilih ikon “new sheet” untuk mengambil data
baru.
Optimasi parameter pengendalian pada Out flown:
1.
Menyalakan komputer
dan alat pengendalian level serta memeriksa rangkaiannya.
2.
Menyalakan kran air.
3.
Membuka program PCT40 software dan memilih
section 3.
4.
Memasang selang output dari pompa pada PSV.
5.
Memilih ikon pada tab menu untuk menampilkan
layar diagram pengendalian level yang berisi penampakan dari level tangki.
6.
Memastikan sirkulasi air yang masuk ke tangki
sudah lancar kemudian mengosongkan air yang ada di dalam tangki.
7.
Pada layar diagram, memilih “control” di bawah
tank level kemudian mengubah set point yang diinginkan yaitu 150 serta memilih sistem “automatic” lalu
meng-klik “Ok”.
8.
Mensetting PSV 100 pada kolom PSV
9.
Memilih kolom pengendalian di kiri atas pada
“controller” sistem.
10.
Memilih ikon “GO” untuk merekam data dan
memberi gangguan SOL 3
11.
Nilai PSV sama dengan nilai PSV yang diberikan
pada kondisi on-off
12.
Memilih “STOP” untuk menghentikan proses
pengambilan data.
13.
Memilih tampilan grafik pada tab menu untuk
melihat grafik respon yang terbentuk.
14.
Menghentikan proses setelah terjadi osilasi
respon yang sama.
15.
Menyimpan data yang telah diperoleh ke dalam
bentuk excel.
16.
Menghitung nilai amplitudo dan waktu 1
gelombang (t).
17.
Menghitung nilai PB, TI, dan Td dengan rumus
seperti di bawah ini:
PB = y/3
TI = t
Td = t/6
5. HASIL
DAN PEMBAHASAN
Pada praktikum
kali ini adalalah pengendalian level atau permukaan cairan. Tujuan dilakukan
pengukuran ketinggian cairan adalah untuk mencegah kerusakan alat akibat
kekosongan level serta kerugian akibat cairan terbuang, sebagai pengontrol
jalannya proses, dan mendapatkan kualitas terbaik. Namun dalam praktikum yang
dilakukan yaitu pengendalian level
1.
Section I
a.
Level Switch
Manual Sp = 50,100 dan 150
kimia kimia industri
ReplyDelete