flow control

Laboratorium Pengendalian ProsesSemester V 2014/2015

LAPORAN PRAKTIKUMFlow control

Pembimbing: Ir. Irwan Sofia. M, SiNama / NIM : Notma Yanti / 331 12 039Widyawati / 331 12 043Delmayanti / 331 12 046Sri Handayani Layuck / 331 12 049Rosmala Sarif / 331 12 054Miftahul Khaer / 331 12 069

Kelompok / kelas : IV / 3CTgl. Praktikum : 1 - 22 Oktober 2014

Jurusan Teknik KimiaPoliteknik Negeri Ujung Pandang2014FLOW CONTROLPENDAHULUANSistem Pengendalian (Control System) adalah rangkaian operasi yang dilakukan konversi material secara fisika dan kimia sehingga material yang dihasilkan memiliki keadaan yang lebih bermanfaat. Peranan pengendalian proses pada dasarnya adalah suatu usaha untuk mencapai tujuan proses agar berjalan sesuai dengan apa yang diinginkan.Seluruh komponen yang terlihat dalam pengendalian proses disebut sistem pengendalian atau control system.

Jenis-jenis Pengendalian berdasarkan Metode Umum1. Sistem Pengendalian ManualSistem pengendalian dimana faktor manusia sangat dominan dalam aksi pengendalian yang dilakukan pada sistem tersebut. Peran manusia sangat dominan dalam menjalankan perintah, sehingga hasil pengendalian akan dipengaruhi pelakunya. Pada sistem kendali manual ini juga termasuk dalam kategori sistem kendali jerat tertutup.

2. Sistem Pengendalian OtomatisSistem pengendalian dimana faktor manusia tidak dominan dalam aksi pengendalian yang dilakukan pada sistem tersebut. Peran manusia digantikan oleh sistem kontroler yang telah diprogram secara otomatis sesuai fungsinya, sehingga bisa memerankan seperti yang dilakukan manusia. Di dunia industri modern banyak sekali sistem ken dali yang memanfaatkan kontrol otomatis, apalagi untuk industri yang bergerak pada bidang yang proses nya membahayakan keselamatan jiwa manusia.

3. Sistem Pengendalian KontinyuSistem pengendalian yang ber jalan secara kontinyu, pada setiap saat respon sistem selalu ada. Pada gambar 2.7. Sinyal e(t) yang masuk ke kontroler dan sinyal m(t) yang keluar dari kontroler adalah sinyal kontinyu.

Gambar 2.3 Pengendalian Kontinyu4. Sistem Pengendalian DigitalDalam sistem pengendalian otomatis terdapat komponen -komponen utama seperti elemen proses, elemen pengukuran (sensing element dan transmitter), elemen controller (control unit), dan final control element (control value ).

Gambar 2.2 Pengendalian Digital

5. Sistem pengendalian AdaptiveSistem pengendalian yang mempunyai kemampuan untuk beradaptasi dengan perubahan lingkungan disekitarnya.

6. Sistem Pengendalian Diskrit ( digital)Sistem pengendalian yang berjalan secara diskrit, proses pengendalian tidak berjalan setiap saat, hanya pada waktu -waktu tertentu saja (pada saat terjadi pencuplikan pada waktu cupliknya). Pada gambar 2.2 sinyal e*(t) yang masuk ke kontroler dan sinyal m*(t) yang keluar dari kontroler adalah sinyal digital. Sampler pada gambar 2.2 dipergunakan untuk mengubah dari sinyal kontinyu e(t) menjadi sinyal digital e*(t). Rangkaian holding device dipakai untuk mengubah sinyal digital ke sinyal kontinyu.

Gambar 2.4 Pengendalian DisktritKonfigurasi Sistem Pengendali1. Pengendali umpan majuLogika kerjanya alat pengendali melakukan tindakan sebelum gangguan memberikan akibat pada proses. Umumnya mempergunakan pengatur (controller) serta aktuator kendali (control actuator) yang berguna untuk memperoleh respon sistem yang baik. Sistem kendali ini keluarannya tidak diperhitungkan ulang oleh kontroler. Suatu keadaan apakah plant benar-benar telah mencapai target seperti yang dikehendaki masukan atau referensi, tidak dapat mempengaruhi kinerja kontroler.

Gambar 2.5 Sistem pengendalian umpan maju

2. Pengendali umpan balikLogika kerjanya alat pengendali melakukan tindakan setelah gangguan memberikan akibat pada proses. sistem kendali ini memanfaatkan variabel yang sebanding dengan selisih respon yang terjadi terhadap respon yang diinginkan.

Gambar 2.6 Sistem pengendalian umpan balik

3. Pengendali InterensialYaitu jenis pengendali yang menggunakan hasil pengukuran sekunder untuk mengatur peubah pengendalinya, misalnya untuk kasus pengaturan level. Hasil pengukuran yang dikontrol adalah aliran masuk dan keluar.

Jenis Jenis Variabel Proses dalam sistem pengendalian: 1. Proses Variable (PV) adalah besaran fisika atau kimia yang menunjukkan keadaan sistem proses yang dikendalikan tetap atau terkendali.2. Manipulated Variable (MV) adalah varible yang digunakan untuk melakukan koreksi atau pengendalian PV (Proses Variable). Masukan dari suatu proses yang dapat diubah-ubah atau dimanipulasi agar process variable besarnya sesuai dengan set point (sinyal yang diumpankan pada suatu sistem kendali yang digunakan sebagai acuan untuk menentukan keluaran sistem kontrol).3. Set Point (SP) adalah nilai variabel yang diinginkan (nilai acuan) dari suatu proses. Suatu kontroler akan selalu berusaha menyamakan variabel terkendali terhadap set point.4. Gabungan (W) adalah variabel masukan yang mampu mempengaruhi nilai PV (Proses Variable) tetapi tidak digunakan untuk mengendalikan suatu proses.5. Variabel keluaran tidak dikendalikan adalah variabel yang menunjukkan keadaan sistem proses tetapi tidak dikendalikan secara langsung.

PERCOBAAN 1 :UJI LINEARITAS POMPA A DAN POMPA B1.1 Tujuan Instruksi Khusus Mahasiswa dapat mengendalikan laju alir secara manual dengan memvariasikan kecepatan pompa peristaltic.

1.2 Dasar TeoriFaktor linieritas pengendalian laju alir ditentukan oleh karakteristik katup kendali,tipe instrument ukur laju alir yang dipakai dan penyempitan dalam pipa. Faktor lain yangberkaitan dengan perancangan pengendalian laju alir adalah sensor laju alir dan sinyalpengukuran yang dikirim ke pengendali. Jika laju alir diukur dengan instrument beda tekanan melintas pelat orifice, maka signal pengukuran sebanding dengan akar laju alir. Jika signal dipakai sebagai variabel proses untuk pengendali, maka hubungan akar laju alir menambah ketidaklinieran lingkar pengendalian. Katup kendali jenis presentase sama (equal-percentage) akan menghasilkan perubahan besar pada gainproses sepanjang rentang bukaan katup. Pilihan yang lebih baik adalah dengan memakai katup jenis bukaan cepat (quick-opening)jika tidak ada perubahan tekanan jatuh melintas katup. Jenis linier dapat dipakai jika terjadi cukup penurunan tekanan melintas katup pada saat kenaikan laju alir.

1.3 Prosedur Kerja Praktikum ini menggunakan PCT40 bench yang dilengkapi dengan selang-selang fleksibel. PCT 40 terhubung dengan sebuah komputer melalui koneksi USB. Pada komputer telah terinstall paket software yang dapat digunakan untuk mengendalikan dan mengelola signal-signal yang berasal dari semua sensor dan controller.

a. Linearisasi Pompa A Pastikan pompa B dalam keadaan tertutup (0%) Diatur pompa A pada 0%,dan klik GO untuk memulai data logging. Dicatat data F1 pada data logging selama 30 detik kemudian di rata-ratakan. Dilakukan variasi pompa A pada 10%, 20%, 30%, sampai 100% (setiap perubahan, kembalikan dahulu pompa A pada 0% dengan laju pada FLOW = 1 mL/menit) Diklik STOP untuk menyelesaikan atau mengakhiri data longging.

b. Linearisasi Pompa B Pastikan pompa A dalam keadaan tertutup (0%) Diatur pompa B pada 0%,dan klik GO untuk memulai data logging. Dicatat data F1 pada data logging selama 30 detik kemudian di rata-ratakan. Dilakukan variasi pompa B pada 10%, 20%, 30%, sampai 100% (setiap perubahan, kembalikan dahulu pompa B pada 0% dengan laju pada FLOW = 1 mL/menit) Diklik STOP untuk menyelesaikan atau mengakhiri data longging.

1.4 Data PengamatanUji linearisasi pompa AUji linearisasi pompa B

Pompa A (%)F (ml/min)LinearisasiPompa B (%)F(ml/min)Linearisasi

010010

101140101140

20134.1628020146.1667280

30312.3342030310.83420

4047256040487.6560

50611.570050668.6700

60803.584060820840

70951.6698070925.5980

801097.857112080974.21120

901196.41260909921260

1001350.214001009951400

1.5 Hasil dan Pembahasan

Dari data pengamatan dan grafik dapat dilihat bahwa grafik dari masing-masing pompa pada uji linearitas tidak linear, hal ini disebabkan pada saat pengkalibrasian alat pada pompa A 100%dan pompa B 0%maupun sebaliknya, nilai laju alir maksimum yang didapatkan tidaklah sesuai dengan ketentuan yang ada yaitu sebesar 1400 mL/menit dimana laju alir maksimum yang diperoleh untuk pompa A = 1350.2 mL/menit dan pompa B = 995 mL/menit. Dan dapat juga dilihat bahwa pada saat pompa A/pompa B 0% dan 10%, laju alirnya = 1 mL/menit. Ini berarti pada saat pompa A/pompa B 10%, belum terjadi pengaruh terhadap laju alir.1.6 KesimpulanDari grafik yang diperoleh antara bukaan Vs laju alir untuk uji linearitas pompa A dan pompa B dapat disimpulkan bahwa untuk linearitas pada pompa A dapat dikatakan kinerja dari pompa A hampir mendekati nilai laju alir maksimum sedangkan untuk pompa B nilai maksimum laju alir yang diperoleh pada uji linearitas sangat jauh dari nilai maksimum yang ditetapkan pada bukaan 100%.

PERCOBAAN II:PENGARUH GANGGUAN TERHADAP VARIABEL PROSES PADA OPERASI MANUAL ( TANPA PENGENDALI)

2.1 Tujuan Instruksi KhususMahasiswa dapat mengetahui pengaruh atau respon pompa jika diberi gangguan yang divariasikan.

2.2 Dasar TeoriSistem pengendalian dimana faktor manusia sangat dominan dalam aksi pengendalian yang dilakukan pada sistem tersebut. Peran manusia sangat dominan dalam menjalankan perintah, sehingga hasil pengendalian akan dipengaruhi pelakunya. Pada sistem kendali manual ini juga termasuk dalam kategori sistem kendali jerat tertutup. Pengendali secara manual selain melelahkan juga membosankan karena membutuhkan perhatian yang terus menerus pada semua instrumen untuk menjamin kondisi operasi tetap aman. Untuk memudahkan pengendalian cara ini ditambahkan sinyal peringatan untuk mengingatkan operator tindakan yang harus dilakukan bila ada penyimpangan.Pada sistem pengendalian otomatis sebagai pengendali dan elemen pengendali akhir adalah alat- alat yang ditambahkan pada sistem pengendalian tersebut sehingga dapat mengurangi atau menghilangkan intervensi manusia dalam proses pengendaliannya. Dalam sistem pengndalian otomatis untuk menjaga keamanan operasi harus dilengkapi dengan suatu perubah atau switch untuk mengendalikannya ke sistem pengandalian secara manual bila terjadi kegagalan dalam sistem pengendalian otomatis. Selain itu, sebelum suatu sistem pengendalian otomatis dijalankan terlebih dahulu harus dipastikan bahwa pengendalian peralatan tersenut secara manual sama baiknya dengan pengendalian secara otomatis.

2.3 Prosedur Kerja Pastikan SOL 1 terbuka dan atur pompa A pada 50 %, klik GO untuk pembacaan F1. Pada pembacaan pompa A yang konstan, disturbance (gangguan) dapat diberikan dengan cara mengatur kecepatan pompa B pada 0, 10, 20, 30, 40, 50 dan 100 %. Catat waktu yang dibutuhkan dan laju alir yang dihasilkan selama 2 menit. Klik STOP untuk mengakhiri pengambilan data.

2.4 Data Pengamatan

F (mL/men)t (sec)

0%10%20%30%40%50%100%

6656656656656656656650

67266578010101170134014925

66866676797611731343149910

667667803101011651332149915

66766582498411671334149920

670664798101011761336149925

66766675999311701333149930

66466477899211771342149935

66766686499411721342149940

66467283198911651334149945

665666780101111701340149950

66666786098011701336149955

663665817101111721332149960

66566478897611731348149965

66466787399311671340149970

66466479899311731325149975

66466982898111671327149980

660664817100311711342149985

66366782597311791332149990

666664810101211721328149995

664663836975117613431499100

6656678151008118213311499105

667665838988117413381499110

664669803976117213411499115

6656678261010117813291499120


Grafik di atas merupakan hubungan antara waktu vs laju alir, dimana pompa A sebagai set point pada kecepatan 50% dan pompa B sebagai gangguan dengan variasi gangguan 10, 20, 30, 40, 50, dan 100%. Dari grafik dapat dilihat bahwa semakin besar gangguan yang diberikan, maka semakin besar pula offset yang dihasilkan, namun responya semakin stabil. Pada saat gangguan (pompa B) yang diberikan 10% belum terjadi perubahan. Pada gangguan 20% dan 30% repon yang diperoleh tidak stabil dalam waktu 2 menit sedangkan untuk gangguan 40%, 50%, dan 100%, offset yang diperoleh semakin besar dan respon yang dihasilkan semakin stabil. Hal ini semakin memperkuat hasil linearitas pompa B pada percobaan 1 bahwa semakin besar gangguan yang diberikan maka semakin mendekati stabil keadaan yang diperoleh.

2.6 KesimpulanSemakin besar gangguan yang diberikan maka respon akan semakin stabil tetapi offset yang dihasilkan semakin besar.

PERCOBAAN III : EFEK PERUBAHAN NILAI GAIN CONTOLLER TERHADAP OFFSET PADAPENGENDALIAN MODE PROPORSIONAL

3.1 Tujuan Istruksi KhususMengetahui pengaruh perubahan nilai gain (Kc) terhadap offset pada pengendalian mode proporsional

3.2 Dasar TeoriSistem pengendalian proses merupakan factor yang sangat menentukan dalam menjamin tingkat keberhasilan suatu proses. Dengan unit pengendali yang kuat maka proses dapat dijalankan pada kondisi optimalnya dengan cara merejeksi / menolak segala macam gangguan seperti fluktuasi laju aliran umpan, suhu, aliran pendingin, ataupun gangguan lain yang tidak terprediksi.P-Contoller merupakan % perubahan signal kendali sebanding dengan % perubahan signal pengukuran. Dengan kata lain signal pengendali merupakan kelipatan signal pengukuran. Respon proporsional merupakan dasar pengendali PID. Pemakaian pengendali proporsional selalu menghasilkan offset . Offset berarti mempertahankan nilai variable proses pada suatu harga yang berbeda dengan settpoint. Offset muncul dalam usaha pengendali mempertahankan kesetimbangan massa atau energi. Pengndali proporsional hanya dapat digunakan untuk proses yang dapat menerima offset. Factor kelipatan disebut gain pengendali (Kc). Pengndali proporsional sebanding dengan errornya dengan persamaan matematis sebagai berikut :Y = Kc . + Y0dimana Y0 adalah nilai laju alir pada bukaan 0% yang digunakan sebagai setpoint, Kc adalah nilai Gain yang dapat diperoleh dari persamaan gain (Kc) = 1/Pb........(2), dimana harga PB berkisar 0 500. Error () adalah offset yang diperoleh akibat nilai Pb dan gangguan yang diberikan dan Y adalah nilai laju alir dari pembacaan tiap 5 detik selama 2 menit dengan variasi Pb dan gangguan. Kc berlaku sebagai Gain (penguat) saja tanpa memberikan efek dinamik kepada kinerja kontroler. Penggunaan kontrol P memiliki berbagai keterbatasan karena sifat kontrol yang tidak dinamik ini. Walaupun demikian dalam aplikasi-aplikasi dasar yang sederhana kontrol P ini cukup mampu untuk memperbaiki respon transien khususnya rise time dan settling time.Oleh pengendali, errordihitung melalui algoritma tertentu untuk menghasilkan sinyal kendali (controller signal atau controller output). Sinyal kendali dipakai untuk melakukan aksi mekanik katup kendali yang akan mengubah manipulated variable. Perubahan manipulated variable dipakai untuk menjaga variabel proses terukur pada nilai setpointdari adanya perubahan pada variabel gangguan. Variasi nilai Proportional Band(PB) untukmendapatkan nilai paling baik, yaitu variabel proses (PV) paling nilai Set point(SP) dan nilai offset(error) paling kecil. Nilai Proportional Band(PB) menunjukan besarnya presentase perubahan nilai variabel proses (PV) yang dapat menghasilkan perubahan variabel termanipulasi (MV). Semakin kecil nilai Proportional Band(PB) pengendali semakin peka dan tanggapan semakin cepat, offset(error) yang terjadi semakin kecil, tetapi sistem cenderung tidak stabil dan terjadi osilasi.PB pada dasarnya merupakan persentasi rentang variable proses yang dapat dikendalikan atau range error maksimum sebagai masukan pengendali yang dapat menyebabkan pengendali memberikan keluaran dengan range maksimum. Semakin sempit proporsional band, offset semakin kecil sesuai dengan proses kapasitas besar, waktu mati kecil sehingga dapat memakai proporsional band yang sempit.Kontroler proporsional memiliki keluaran yang sebanding / proporsional dengan besar dari sinyal kesalahan. Secara lebih sederhana dapat dikatakan, bahwa keluaran controller proporsional merupakan perkalian anatara konstanta proporsional dengan error.

3.3 Prosedur Kerja Dipastikan SOL1 terbuka dan atur pompa B pada 0%. Diklik PID pada pompa A dan pilih mode operasi Manual serta atur kecepatan pompa A pada 50%. Berikan pula nilai awal setpoint, P, I, D, dan masing-masing 600 mL/menit, 5% ,0 dan 1. Diklik Apply dan GO untuk memulai data logging. Diperhatikan laju alir F1, dan tunggu sampai menunjukkan angka yang konstan. Disturbance dapat diberikan dengan cara mengatur kecepatan pompa B pada 20, 30, 50, dan 100%. Dicatat waktu yang dibutuhkan dan laju alir yang dihasilkan. Jika selesai, maka klik STOP untuk mengakhiri data logging. Dilakukan percobaan di atas pada variasi PB 1, 5, 10, 25, 50, 100, dan 200.

3.4 Data pengamatan1. PB= 1Pompa Bt(sec)Pompa Bt(sec)

0%20%30%50%100%0%20%30%50%100%

618639666667655061663867171672465

609637672727689561563967571972570

6136416657237281061264467571372475

6136456607157351561563669371172880

6166506616917332062163969171272485

6166436657177292561463769771272290

6146426717217283061264167771072295

62364666772472535616639675710724100

62663766772272840621640671716721105

61063867570572545621645666714722110

62064367970172850616643699712723115

61764567571872555618644673718724120

62064267971972860620645673712722125

2. PB = 5Pompa Bt(sec)Pompa Bt(sec)

0%20%30%50%100%0%20%30%50%100%

625635669616636062667568575581765

625662682787710562567068875081970

6266796867138281062467769374581675

6236756877878251562667569274881880

6176736837508232062667869874681885

6246746917878212562567969474981790

6276737077648083061867369875081795

62167369173480035619672692753814100

62567669476581640618676690756817105

61867468977281945620677692724816110

62767968876782050619676694774814115

62566969074982155620678698781814120

62467069276081960621677692750816125


0%20%30%50%100%0%20%30%50%100%

626635635628626067971974980786265

677722701706756568073375780986570

6787297588128491068572975280488275

6837217557108531568072475481185980

6777207487998522068572071881986585

6807287518028812568872972582488690

6877267448038653068671875880286395

68472974480685835681721751799861100

68472674281785340686720745796862105

68472774080485845686719750801860110

68572475680985350689717748810881115

68273774480485355680722748812859120

67772872481086060683727751809862125


0%20%30%50%100%0%20%30%50%100%

677672675677675067571878888596265

678717787898995567471976589297170

6757177718889621067572079189096275

6787167928959621567672576689495880

6767137708969622067372278189596885

6747217908889642567772577688896090

6757157768839733067971577989496795

67771679288396735673724767893964100

67572276788396640677716790889963105

67771978188896445676721780896967110

67671779188996250673720787889968115

67771876588896455677719773889965120

67572277789197160675726797895962125


0%20%30%50%100%0%20%30%50%100%

6316726126696650627702730947105565

63770377399210705636716781946106970

634732965940106610634721798960106175

631672778947106015628713796957107780

638675778958106520634702784949107085

628721792959106425638707772959105890

628705804945106230632686786960106295

6366717909491064356387847969531067100

6336917819371062406317707989641080105

6277327309331064456307767869581074110

6367087819381059506317057769591055115

6276757309421085556327987919631056120

6366847819431052606297107889601076125


0%20%30%50%100%0%20%30%50%100%

67265064064264706477288631082121965

6537177861028109156447518421072121770

64472184310881291106467158721082122175

64775684510741241156487328391077121880

64375284910831246206497598641085121485

64471285910681218256447228401079121490

64771286610711224306467278651080121795

646753866108012243564174183610841217100

647749836107412174064771587310781212105

646713845108112194564675283310721210110

647746867107212235064972986810761214115

647751839108012165564570584110771212120

646717857107212186064774885410811213125


0%20%30%50%100%0%20%30%50%100%

66464865065065206507608841167134065

659722855836109956537389181173134670

65373890211621348106507388851164134375

65373692111761355156537749131162134080

65273289611811349206507768821163134085

65173589511691341256517349181169134390

65274092111771344306507598901159134395

656752881117013483565076591011681337100

655765915117413484065173888611711341105

653766883117813454565276691411801340110

653767913116813445065376889111731343115

651779891116213435565473091311761336120

654775911116913386065373689311801339125

3.5 Hasil dan Pembahasan1. PB = 1

2. PB = 5

3. PB = 10

4. PB = 25

5. PB = 50

6. PB = 100

7. PB = 200

Grafik di atas merupakan hubungan antara waktu vs laju alir pada efek gain (Kc) controller terhadap penyimpangan (offset) pada operasi pengendalian mode P-Controller dengan set point 600, dimana dilakukan variasi nilai PB (Proporsional Band) 1, 5, 10, 25, 50, 100, dan 200; serta variasi gangguan (pompa B) yang diberikan untuk tiap-tiap variasi PB adalah tetap, yaitu 0, 20, 30, 50, dan 100 %. Dari grafik PB = 1 sampai grafik PB = 200 di atas dapat dilihat bahwa semakin besar nilai PB, maka respon yang dihasilkan pada grafik semakin stabil tetapi offset yang dihasilkan semakin besar. Pada PB = 1 sampai PB = 10 grafik yang dihasilkan tidak stabi (berosilasi), namun mulai memperlihatkan kestabilan pada saat diberikan gangguan 100%. Pada PB = 25 sampai PB = 200 respon semakin stabil saat diberikan gangguan sebesar 50% dan 100%. Hal ini dapat diperjelas dengan persamaan gain (Kc)

Y = Kc X + Y0 ........(1) ,

dimana Y0 adalah nilai laju alir pada bukaan 0% yang digunakan sebagai setpoint, Kc adalah nilai Gain yang dapat diperoleh dari

Kc = 1/Pb........(2)

adalah offset yang diperoleh akibat nilai Pb dan gangguan yang diberikan dan Y adalah nilai laju alir dari pembacaan tiap 5 detik selama 2 menit dengan variasi Pb dan gangguan.Dari persamaan (1) dan (2) dapat dinyatakan bahwa semakin besar nilai PB yang digunakan maka nilai Kc semakin kecil dan nilai semakin besar dan keadaan yang diperoleh pun semakin cepat stabil. Sedangkan semakin kecil nilai PB yang digunakan maka nilai Kc semakin besar dan nilai semakin kecil dan keadaan yang diperoleh semakin tidak stabil.

3.6 KesimpulanSemakin besar nilai PB yang digunakan maka nilai Kc semakin kecil dan nilai semakin besar dan respon yang diperoleh pun semakin cepat stabil. Sedangkan semakin kecil nilai PB yang digunakan maka nilai Kc semakin besar dan nilai semakin kecil dan repon yang diperoleh semakin tidak stabil.

PERCOBAAN IV : OPTIMASI PARAMETER PID-CONTROLLER DAN PENGENDALIANNYA4.1 Tujuan Instruksi KhususMahasiswa dapat menentukan nilai-nilai optimum dari Proporsional Band (PB), Integral Time (TI), dan Derivatif Time (Td) 4.2 Dasar TeoriKelambatan akibat aksi integral dapat dihilangkan dengan aksi derivative pada pengendali Proporsional Integral (PI-Controller), sehingga menghasilkan jenis pengendali Proporsional Integral Derivatif (PID-Controller). Meskipun respon pada PID-Controller cepat tetapi sistem menjadi peka terhadap noise/bising/turbulen, karena derivative perubahan error persamaan yang ada dalamnya. Pengkontrol mengambil harga terukur dari suatu proses atau peralatan lainnya dan membandingkannya dengan harga setpoint acuan; beda/deviasi (error signal)nya kemudian digunakan menyetel beberapa masukan ke proses agar mengembalikan harga proses terukur ke harga setpoint yang diinginkan. Tidak seperti pengkontrol sederhana, pengkontrol PID bisa mengatur keluaran proses didasarkan pada penyebab dan laju perubahan deviasi, sehingga kontrol menjadi stabil dan lebih akurat.

x (t) = Kp. e (t) + KI Int (0, t, e (v) + Kd. d(e(t))

Koefisien Kd seperti istilah koefisien integral juga diketahui sebagai waktu derivative atau waktu kenaikan (advance)Td = KdPengontrol Proporsional, Integral, dan Derivatif (PID Controller) dikenal juga sebagai kontroler proportional-plus-reset-plus-rate. Dalam aksi pengontrolan proporsional, integral, dan derivatif (PID Control), posisi alat pengoreksi akhir (control valve) ditentukan oleh tiga hal:1. Besarnya sinyal kesalahan, ini adalah bagian proporsional;2. Integral waktu dari sinyal kesalahan, artinya besarnya kesalahan dikalikan dengan waktu di mana kesalahan tersebut terjadi, ini adalah bagian integral;3. Laju perubahan kesalahan terhadap waktu. Perubahan kesalahan yang cepat menyebabkan suatu aksi korektif yang lebih besar dari perubahan kesalahan. Ini adalah bagian derivatif. Beberapa ciri khas dari PID Control adalah:1. Bila pada proses kesalahannya sangat besar, maka PI Control akan membutuhkan waktu yang panjang untuk mencapai set point-nya, tetapi untuk PID Contrrol proses pencapaian set point lebih cepat.2. Rate time akan berpengaruh terhadap respon controller. Rate time yang terlalu besar mempercepat laju pencapaian set point tetapi akan menyebabkan terjadinya osilasi di sekitar set point.PID Control digunakan pada dua jenis proses yang sangat sulit pengontrolannya, di mana PI Control tidak lagi memadai, yaitu: proses dengan beban berubah dengan sangat cepat dan proses yang memiliki kelambatan yang besar antara tindakan korektif dan hasil yang muncul dari tindakan tersebut. Aksi PID Control memiliki beberapa kelemahan seperti berikut ini :1. Untuk respon dengan error konstan dan tidak nol, kontroler ini tidak memberikan aksi;2. Untuk respon yang bergejolak dengan error yang hampir nol, kontroler ini dapat memperoleh nilai derivatif yang besar, yang menghasilkan aksi kontrol yang besar, meskipun seharusnya tidak diperlukan.

4.3 Prosedur Kerja Buat data sheet baru dan persiapkan sebuah on/off controller (Automatic, PID=0) serta set point 1000 mL/menit. Klik Apply dan Go untuk memulai data logging. Terlihat bahwa laju alir meningkat dan melewati set point dan akhirnya membentuk overshoot dan beroscilasi kontinu. Pada oscilasi yang kedua atau ketiga, klik STOP untuk menghentikan data logging. Buat data kurva dengan menggunakan software EXCEL antara data waktu versus laju alir air. Dari gambar kurva tersebut, jarak puncak atas dan puncak bawah sebagai y dan waktu yang dibutuhkan dari puncak ke puncak sebagai t. Dari nilai y dan t tersebut, nilai awal untuk P, I, dan D dapat ditemukan sebagai berikut: P=I= t ; D= Nilai-nilai P, I, dan D hasil optimasi ini selanjutnya disebut sebagai nilai hasil optimasi atau nilai optimal. Selanjutnya, ketikkan nilai optimal P, I, dan D pada software, dan buat data sheet baru dengan memvariasikan set point yaitu 1000, 600, 200 dengan load tetap (pomp. B = 0%) lalu klik GO untuk memulai data logging dan jika selesai klik STOP.

4.4 Data Pengamatana. Menentukan nilai P, I, dan D Optimum

F (mL/menit)808110899080111109858061110

Waktu (detik)05101520253035

Dri grafik di atas, dapat dihitung nilai P, I, dan D hasil optimasi adalah sebagai berikut:

TI= t = 20 5 = 15

Setelah didapatkan nilai optimasi, dibuatkan sheet data baru pada komputer dan tetapkan setpoint 200 mm dan kemudian klik apply dan ikon GO unntuk memulai data logging.b. Gangguan perubahan set point 1000, 600, 200 (pompa B = 0)

F (mL/min)t (sec)F (mL/min)t (sec)F (mL/min)t (sec)F (mL/min)t (sec)F (mL/min)t (sec)

3880997235609470201705598940

2275998240605475188710750945

31710998245610480177715812950

404151000250610485227720839955

48020998255609490212725857960

541251000260455495196730875965

60130999265376500191735891970

653351000270372505174740904975

693401000275357510188745916980

736451002280343515166750929985

769501000285304520383755938990

800551001290284525418760946995

8206010022953085304407659511000

844659973002945354587709571005

8667010003052415404777759621010

881759973102395454947809631015

899809993152575505057859631020

910859993202645555177909691025

921909993252155605327959721030

9309510003302205655358009781035

94210010003352245705508059761040

9501058933402535755558109811045

9531107993452525805548159821050

9591157683502385855628209871055

9641207503552385905708259871060

9711257313602185955718309871065

9761307173652286005798359951070

9781357013702296055808409981075

9791406853751996105848459981080

9831456753802156155838509981085

9871506643852226205848559971090

9891556603901906255908609991095

9901606533951686305938659981100

9921656434001856355908709971105

9891706404052236405938759981110

9931756344101836455988809981115

99518063341517865059388510001120

99618562342019065559189010001125

9971906214251826605938959991130

99819561743018266559890010031135

99520061743522667059690510011140

99520560944022167559991010001145

99621060944520968059591510001150

9952156094502196855939209981155

9982206124552026906049259991160

9982256084602096956019309971165

996230605465209700601935

c. Gangguan beban ( set point konstan =1000 ) terhadap offset pada PID optimum

F (mL/min)t (sec)F (mL/min)t (sec)F (mL/min)t (sec)F (mL/min)t (sec)F (mL/min)t (sec)F (mL/min)t (sec)

4040993235101847099670585394010841175

485599424010184751011710116794510851180

5461099824510144801008715119595010701185

606159962509854851000720117295510651190

656209952559834901001725106996010471195

698259962601017495996730106196510421200

735309962651008500992735105697010061205

76435998270978505985740105097510241210

7984011032751010510987745104098010331215

8214510452801009515998750104398510371220

8445010852859795201003755102699010091225

86655102929010065251006760102199510131230

880601074295101753010117651009100010081235

8966510183009905359987701022100510031240

9107010503059815409027751020101010281245

922751046310101454510967801018101510091250

932801005315100055010977851011102010001255

94185103132098955510747901018102510281260

94890104132510575601062795100010309961265

9549599533011095651052800101210359761270

961100102033510795701039805101510409791275

964105103834010555751038810100310459941280

9681101002345107558010338151004105010091285

979115992350106858510288201005105510291290

979120102835510335901033825995106010011295

979125102536010225951028830993106510281300

98413099136510286001020835100310709991305

98613598437010446051016840998107510241310

98814099037510546101019845101410809961315

98914510063801031615101585099910859761320

989150101938510156201014855101110909871325

991155102239010066251009860100410959791330

995160102339510006301006865101211009951335

995165101940099263510078701001110510261340

99217010194051006640101087510001110

9951751017410100764510068809921115

9941801017415103165010048859931120

9951851014420103165599989010091125

99519010094251022660100189510111130

995195992430100866510079009961135

998200988435100067010039056951140

995205979440996675100491011431145

997210981445995680100891511621150

992215983450997685100092011481155

99122098745599269099892510961160

9912251003460989695100093010961165

9922301013465982700101593510681170


a. Gangguan perubahan set point

Pada grafik diatas, dilakukan gangguan dengan mengubah set point dari 1000 -> 600 > 200 > 600 -> 1000. Pengendali PID peka terhadap adanya perubahan atau gangguan, dan cepat dan mengantisipasi semua jenis perubahan akibat perubahan "set-point maupun gangguan. Namun pada saat set point berada 200, respon tidak mencapai kestabilan.Pada percobaan ini kecepatan aliran air yang berasal dari pompa peristaltik dimonitor secara terus menerus oleh sebuah flow sensor yang akan mengirimkan signal hasil pembacaannya ke PID-controller pada softwere. PID-controller kemudian mengatur kecepatan pompa sedemikian rupa sehingga kecepatan aliran air menuju nilai yang diinginkan.

b. Gangguan Beban terhadap Offset pada PID Optimum

Dari grafik di atas, set poin = 1000, serta diberikan gangguan dengan mengatur pompa B pada 20%, 30%, 40%, 50%, dan 100%. Dapat dilihat bahwa PID-controller mengatur kecepatan pompa sedemikian rupa sehingga kecepatan aliran air menuju nilai yang diinginkan, dimana saat diberikan gangguan PID-Controller akan mengatur respon kembali pada nilai set point.

4.6 Kesimpulan

PID-Controller cenderung akan mengatur respon kembali pada nilai set point saat diberikan gangguan. PID-Controller cepat tetapi sistem menjadi peka terhadap noise/bising/turbulen, karena derivative perubahan error persamaan yang ada dalamnya. PID juga dapat mengatur keluaran proses didasarkan pada penyebab dan laju perubahan deviasi, sehingga kontrol menjadi stabil dan lebih akurat.

DAFTAR PUSTAKA

Hb. Slamet Yulistiono, Dipl.-Ing., MT, 2010, JOBSHEET LABORATORIUM PENGENDALIAN PROSES, Politeknik Negeri Ujung Pandang.

Suriani Hama, 2013, LAPORAN PRAKTIKUM FLOW CONTROL, Politeknik Negeri Ujung Pandang.

Anonim, 2010/2011, LAPORAN PENGENDALIAN LAJU ALIR, Politeknik Negeri Lhokseumawe.

flow control

Documents