kendali makalah
TRANSCRIPT
SISTEM KENDALI SUHU PADA MINIATUR PROSES INDUSTRI
BERBAHAN BAKU PADAT
Disusun Sebagai Tugas Mata Kuliah Sistem Kendali
Program Study Teknik Elektro
Oleh:Oleh:
Jiman Nurrahman Jiman Nurrahman (13 2010 026)(13 2010 026)
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PALEMBANG
TAHUN AKADEMIK 2013/2014
PEMBAHASANPEMBAHASAN
SISTEM KENDALI SUHU PADA MINIATUR PROSES INDUSTRI
BERBAHAN BAKU PADAT11
1.1. Latar BelakangLatar Belakang
Perkembangan teknologi di era globalisasi sangat pesat sekali, terbukti dengan lahirnya
penemuan-penemuan baru dalam segala bidang secara terus menerus. Dalam bidang kehidupan
apapun di masa sekarang ini dituntut suatu efisiensi.Misalnya, di sebuah perusahaan atau industri
yang dapat dikatakan tidak bisa lepas dari bidang elektronika dituntut suatu sistem yang efisien.
Efisien disini mengandung maksud bahwa sistem yang digunakan harus dapat berjalan sesuai
dengan yang telah direncanakan, dengan mengurangi resiko kesalahan.
Dalam pengoperasian suatu proses industry harus memenuhi beberapa persyaratan.
Diantaranya adalah masalah keamanan (safety), spesifikasi produksi, pengaruh terhadap
lingkungan, batasan operasi serta masalah ekonomi. Untuk menjamin persyaratan tersebut
terpenuhi, maka proses industry perlu memiliki suatu system yang dapat memonitor dan
mengendalikan semua proses yang ada di dalamnya supaya tujuannya dapat terpenuhi .. Salah
satu arah perkembangan sistem kontrol adalah implementasi sistem kontrol pada sistem
terintegrasi (embedded system) contohnya pada sistem pengendalian suhu pada miniatur proses
industry berbahan baku padat. Pada alat ini tediri dari sebuah heater sebagai sumber panasnya
dan kipas (blower) untuk membantu proses pemerataan aliran udara panas.
Jika nilai suatu temperature digunakan untuk mengontrol aliran atau jumlah bahan bakar
yang digunakan dalam proses pemanasan, maka tidak akan terjadi overheating pada proses
tersebut sehingga jumlah bahan bakar dapat dihemat [1]. Secara umum kontroler di industri
dibagi menjadi dua bagian besar yaitu kontroler konvensional dan kontroler nonkonvensional.
Kontroler konvensional terdiri dari kontroler on-off, Proporsional (P), Proporsional Integral (PI),
Proporsional Derivatif (PD), dan Proporsional Integral Derivatif (PID) sedangkan kontroler
nonkonvensional terdiri dari neural network, fuzzy logic, dan algoritma genetika [2]. Pemilihan
jenis kontroler bergantung pada jenis plant-nya. Secara teori kontroler PID merupakan kontroler
11 Jurnal Jurnal Sitti Fatimang*, Muh. Tola, Rhiza S. Sadjad
yang paling baik dari jenis kontroler konvensional, namun untuk jenis plant tertentu kontroler
proporsional cukup untuk mencapai kestabilan yang baik. Kontrol PID dalam banyak kasus telah
terbukti menghasilkan unjuk kerja relative memuaskan, baik digunakan sebagai system regulator
maupun sebagai system servo [3]
Untuk memudahkan dalam memahami kendali, maka system tersebut digambarkan dalam
bentuk pemodelan, yaitu model fisik dan model matematis. Model matematik yang dibangun
dengan menggunakan fasilitas SIMULINK pada program MATLAB, merupakan bagian-bagian
kendalian dari dua buah silo, 2 belt dan cup-conveyor, 2 kiln, serta 1 cooler.
Perencanaan Pengaturan suhu pada miniatur proses industri, dimana pada masukan
kendaliannya akan diberi gangguan dan beberapa isyarat kendalian, sedangkan parameter
keluaran yang dikendalikan pada silo adalah level dan suhu.
Gambar 1. Ilustrasi system Kendali Proses Berbahan Baku Padat.
2. Perancangan Model Kendalian (Plant)
2.1. Model Fisik
Bentuk fisik dari rancangan miniatur industry tersebut cenderung mengikuti bentuk
rancangan dari bentuk fisik dari suatu\ pabrik. Yang dimana terdiri dari 2 buah tangki (silo), 2
buah belt berjalan yang membawa material bahan, 2 buah kiln dan 1 cooler.
KENDALIAN KENDALIAN
SUHU SENSORSUHU SENSOR
SILO 2SILO 2
SILO 1SILO 1GANGGUANGANGGUAN
PENGENDALIPENGENDALI
Gambar 2. Ilustrasi system Kendali Proses Berbahan Baku Padat
Pada gambar 1 terlihat arah aliran material jika proses industri dijalankan dan membentuk suatu
kalang (loop) tertutup.
Tangki (Silo 1 dan 2)
Tangki adalah tempat penampungan bahan baku dan produk yang dihasilkan oleh peroses
industri. Dalam rancangan ini digunakan dua buah tangki, tangki 1 yang berfungsi sebagai tangki
basah, daya tampung 5 sampai dengan 8,8 liter dan tangki 2 yang berfungsi sebagai tangki kering
tempat penyimpanan akhir mempunyai daya tampung 10 sampai dengan 13 liter. Adapun
ukuran-ukuran dari tangki tersebut di atas maka dapat dlihat pada gambar berikut ini :
Gambar .3. Bagian selinder dari silo 1 dan silo 2
rs = 13 cmrs = 13 cmrs = rs = 1313 cm cm
ht2= 15 ht2= 15 ht1=11cmht1=11cm
Gambar 4 Bagian kerucut dari silo
Ban Berjalan (Belt Conveyor)
Ban berjalan adalah alat untuk mengangkut material Pada miniatur industri ini ada dua,
yaitu Ban berjalan 1 digunakan untuk mengangkut bahan dari silo 1 ke kiln1 untuk dilakukan
proses pemanasan. Sedangkan ban berjalan ke 2 digunakan untuk mengangkut bahan dari silo 2
hasil penampungan proses yang dilakukan kembali ke silo pertama. Sehingga proses akan
berjalan secara terus menerus seperti yang terjadi di industri yang sebenarnya. Ban berjalan
adalah kombinasi antara ban berjalan dengan bucket yang digunakan untuk menaikkan bahan
baku ke tempat tangki yang lebih tinggi. Panjang ban berjalan hanya disesuaikan dengan
ketinggian dan susunan dari komponen-komponen penyusun miniatur industri. Ban berjalan
dalam dalam rancangan miniatur industri ada dua, dan keduanya menggunakan penggerak motor
½ phasa. Ban berjalan 1 panjangnya 160 cm digunakan untuk mengangkut bahan dari tangki 1 ke
tanur putar (kiln) 1. Sedangkan ban berjalan 2 panjangnya 244 cm digunakan untuk mengngkut
bahan dari tangki (silo) 2 menuju penampungan proses yang dilakukan kembali ke tangki
(silo)1.Hal ini dibuat karena diinginkan proses akan berjalan secara terus menerus seperti yang
terjadi di industry yang sebenarnya. Belt conveyor di operasikan pada kemiringan conveyor
sampai dengan . . Bentuk fisik Ban berjalan dapat dilihat pada gambar 5 berikut
Gambar. 5 Bentuk fisik ban berjalan miniatur industry
Rs= 13cmRs= 13cm
hk= 13 cmhk= 13 cm
r=2.5r=2.5
Untuk perhitungan jumlah cawan yang ada pada belt conveyor dapat dihitung dengan
perkalian waktu dengan jumlah cawan yang ada serta perbandingan motor yang memutar belt
conveyor tersebut.
Tanur Putar (Rotary kiln)
Tanur putar adalah alat berbentuk selinder memanjang horizontal yang diletakkan dengan
kemiringan tertentu. Perancangan tanur putar ini merupakan komponen yang mewakili dari
sistem industri yang biasanya digunakan pada suatu industri yang berfungsi sebagai proses
pemanasan dan pendinginan material. Kiln yang digunakan ada 2 yang ukurannya sama yaitu
panjangnya 870 mm, diamater luar 244 mm dan diamater dalam 232 mm. Pada kiln pertama
penutup bagian intlet dibuatkan lubang berdiamater 50 mm dan lubang kecil dengan diameter 10
mm tempat untuk melakukan pengukuran temperatur. Lubang berdiamater 50 mm dibuat agar
temparaturnya selalu lebih rendah dibandingkan dengan kiln 2.
Pada kiln bagian dalamnya dibuat berulir dan bagian tengah diberi gir agar dapat berputar
sehingga bahan baku dapat tersirkulasi. Untuk memutar tanur putar digunakan motor ½ hp tiga
(3) phasa dan kecepatan putar dapat diatur secara manual.
Proses pemanasan pada kiln menggunakan gas, pada ujung outletnya dilengkapai dengan
sumber api gas yang bisa diatur bukaan gasnya. Presentasi bukaan gas akan menetukan tinggi
rendahnya temperatur yang diinginkan.
Adapun gambar kiln 1 dan kiln 2 (heater) dapat dilihat pada gambar 6
Gambar 6. Bentuk Kiln (heater).
Alat Pendingin (Cooler )
Pendingin berfungsi untuk mendinginkan material (bahan baku) setelah mengalami
pemanasan dua tahap pada kiln. Cooler ini mempunyai ukuran panjang 870 mm, diamater luar
200 mm dan diameter dalam 190 mm.
Cooler menggunakan dua buah blower yang ditempatkan pada outlet dari kiln, dan
disemprotkan ke arah inlet. Keluaran dari cooler dimasukkan ke dalam silo 2 sebagai penampung
bahan yang sudah diproses. Untuk memutar pendingin digunakan motor ½ hp tiga (3) phasa dan
kecepatan putar dapat diatur secara manual.
Adapun bentuk fisik cooler dapat dilahat pada gambar 7. Berikut
Gambar 7 Bentuk fisik Pendingin (cooler).
2.2. Model Simulink Kendalian
Perancangan pemodelan kendalian dengan menggunakan simulink pada program simulasi
Matlab berdasarkan teori model fisik. Dimana hasil rancangan kendalian miniatur industry
dibuat seakan-akan beroperasi secara terus menerus dan dikendalikan sesuai dengan parameter-
parameter yang dimasukkan. Hasil dari simulasi yang dibuat yang kemudian akan diverifikasi
dan dibandingkan dengan sistem teori yang menggunakan rumus persamaan-persamaan.
3. Sistem Pengendalian Suhu
3.1. Gangguan
Sistem Pengendalian suhu dibuat untuk mengembalikan proses yang terganggu ketika
suatu sistem kendalian suhu yang berjalan normal diberi gangguan. Proses yang berjalan normal
diberi gangguan berupa penambahan level air dan suhu air.
Pada keadaan normal ketinggian suhu pada kiln1, kiln2 dan cooler cenderung konstan.
Dengan menggunakan pengendalian suhu yang sama dengan keadaan normal , maka akan
dilakukan scenario gangguan Pada mulanya proses berjalan normal sampai batas waktu tertentu,
kemudiaan diberi masukan air dan suhu air.
Untuk mengantisipasi masalah tersebut perlu ditambahkan suatu pengendali suhu dengan
tujuan agar proses yang mengalami suatu gangguan dapat dikembalikan ke kondisi normalnya.
Dengan menggunakan sensor suhu yang dapat mendeteksi ketinggian suhu jika suhu pada
kiln1,kiln2 dan cooler mencapai nilai yang sudah tidak termasuk dalam batas nilai normal.
3.2. Pengendali
Perancangan pengendali suhu pada miniature industri ini bertujuan untuk mengantisipasi
segala kemungkinan terburuk yang akan terjadi pada proses industri yang berjalan normal.
Rancangan pengendali suhu pada miniatur proses insutri dapat dilihat pada gambar 8
Gambar 8. Sistem kendali Miniatur Industri dilengkapi pengendali suhu.
Pada blok pengendali, data masukan ke pengendali adalah hasil deteksi sensor suhu dari
kiln 1 yang akan dibandingkan dengan suhu referensi keadaan normal, sedangkan keluaran dari
pengendali akan dibandingkan dengan bukaan katup di kiln1 Suhu referensi keadaan normal
pada kiln1 adalah 42oC. Sedangkan suhu output kiln1 yang mengalami gangguan adalah 46oC.
Pada pengendali ini menggunakan kontrol PID dimana konstanta Proporsional dan konstanta
Integrativenya akan diatur agar dapat mengembalikan ke kondisi suhu normal.
4. Kesimpulan 22
Berdasarkan hasil penelitian maka dapat disimpulkan
1. Pada simulasi gangguan berupa penambahan suhu air sebesar 100oC, diperoleh : Suhu
kiln1 dari keadaan normal 42 oC menjadi 46 oC , suhu kiln 2 dari keadaan normal 72 oC
menjadi 75,6 oC , suhu pendingin keadaan normal 27 oC menjadi 30,3 oC.
2. Untuk mengantisipasi dampak dari gangguan tersebut maka dibuatlah pengendali PI yang
berfungsi untuk mengembalikan kestabilan suhu. Pengendali suhu ini hanya ditambahkan
pada kiln1, dengan pengaturan Kp sebesar 0,5 dan Ki sebesar 0,01.
3. Setelah melakukan validasi data maka persentase hasil perhitungan terhadap hasil
pengukuran pada Kiln 1 = 92 %, kiln 2 = 94,5% dan pendingin 101%.
Daftar Pustaka
22 Jurnal Jurnal Sitti Fatimang*, Muh. Tola, Rhiza S. Sadjad
[1] Pertamina VI, “Bimbingan Profesi Sarjana Teknik (BPST), Direktorat Pengolahan, Balongan
2007
[2] Frans Gunterus, “Falsafah Dasar Kendali Proses”, Farco Indonesia 1994
[3] Iwan setiawan,””Kontrol PID Untuk Proses Industri”, Elexmedia Komputindo, 2008
[4] Andani,”Miniatur Kendalian Industri Proses Berbahan Baku Padat’, Disertasi, program
pascasarjana Universitas Hasanuddin, Makassar 2010
[5] http;//unhas ac.id/rhiza (juni 2010)
[6] Andani,Rhiza S.Sadjad “Model Simulink dari Miniatur Sistem Kendali Proses pada Industri
Manufaktur Berbahan baku Padat”, Prosiding Seminar Nasional Teknologi Industri Fakultas
Teknologi Universitas Trisakti Maret 2010
[7] Muh. Ali Suaib, Yusar setiawan,”Kendali Level pada Miniatur Industri Berbahan Baku
Padat”, Jurnal Teknik Elektro Unhas tahun 2010
[8] Al Husaini, ‘Sistem Pengering Gabah Berbasis Mikrokontroller”, Jurnal program pasca
sarjana Universitas hasanuddin, 2011 Sitti