6.bab ii new

5/12/2018 6.BAB II new - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/6bab-ii-new-55a4d8dd57f78 1/28

BAB II

TEORI PENUNJANG

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai teori-teori yang digunakan

dalam penyelesaian proyek akhir ini, dintaranya sekilas tentang tanaman

tomat, pembuatan miniatur greenhouse, karakteristik sensor suhu,

kelembaban, cahaya yang digunakan, serta perangkat keras lain yang

digunakan.

2.1. DASAR TEORI TOMAT

2.1.1. Karakteristik Tomat

Klasifikasi botani tanaman bayam adalah sebagai berikut :Kingdom : Plantae (Tumbuh-tumbuhan)

Divisi : Spermatophyta (tumbuhan berbiji)

Subdivisi : Angiospermae (berbiji tertutup)

Kelas : Dicotylodenae (biji berkeping satu)

Ordo : Tubiflorae

Famili : Solanaceae

Genus : Lycopersicum

Spesies : Lycopersicum esculentum Mill

2.1.2 Syarat Pertumbuhan Tomat

Syarat tumbuh tanaman tomat adalah sebagai berikut:

a) Tumbuh pada dataran rendah maupun dataran tinggi

b) Suhu : 25-30 ° C

c) Kelembaban : 80%

2.2. LDR (Light Dependent Resistor)

LDR atau light Dependent Resistor adalah salah satu jenis

resistor yang nilai hambatannya dipengaruhi oleh cahaya yangditerima olehnya. LDR dibuat dari Cadmium Sulfida yang peka

terhadap cahaya. Seperti yang telah diketahui bahwa cahaya

memiliki dua sifat yang berbeda yaitu sebagai gelombang

elektromagnetik dan foton/partikel energi (dualisme cahaya).

Saat cahaya menerangi LDR, foton akan menabrak ikatan

Cadmium Sulfida dan melepaskan elektron. Semakin besar

intensitas cahaya yang datang, semakin banyak elektron yang



terlepas dari ikatan. Sehingga hambatan LDR akan turun saat

cahaya meneranginya.

Gambar 2.1 Karakteristik LDR

Gambar 2.2 Simbol LDR

Gambar 2.3 Fisik LDR

2.3. Sensor Temperatur dan Kelembaban

H500M sebagai alat deteksi temperature dan kelembaban

yang memiliki karakteristik sebagai berikut :

1. Range kelembaban 0% - 100%RH

2. Output kelembaban berupa tegangan dengan range 0.38-3.68V

(linier 0%RH – 100%RH)

3. Akurasi ±≤ 4%RH (@250C, 30%RH – 80%RH)

4. Konsumsi Daya < 1.5mA

5. Input tegangan 5V dc ±2%

6. Range temperatur 0 - 50

0

C

6



Gambar 2.4 Sensor H500M

2.4. Programmable Logic Controller (PLC)

Sebuah PLC ( Programmable Logic Controller ) adalah sebuah

alat yang digunakan untuk menggantikan rangkaian sederetan relai

yang dijumpai pada sistem kontrol proses konvensional. PLC

bekerja dengan cara mengamati masukan (melalui sensor-sensor

terkait), kemudian melakukan proses dan melakukan tindakan

sesuai yang dibutuhkan, yang berupa menghidupkan atau

mematikan keluarannya.

Semakin kompleks proses yang harus ditangani, semakin

penting penggunaan PLC untuk mempermudah proses-proses

tersebut (dan sekaligus menggantikan beberapa alat yang

diperlukan). Selain itu sistem kontrol proses konvensional

memiliki beberapa kelemahan, antara lain :

1) Perlu kerja keras saat dilakukan pengkabelan.

2) Kesulitan saat dilakukan penggantian dan atau perubahan.

3) Kesulitan saat dilakukan pelacakan kesalahan.

4) Saat terjadi masalah, waktu tunggu tidak menentu dan

biasanya lama.Sedangkan penggunaan kontroler PLC memiliki beberapa

kelebihan dibandingkan dengan sistem kontrol konvesional, antara

lain:1) Dibandingkan dengan sistem kontrol proses konvensional,

jumlah kabel yang dibutuhkan bisa berkurang hingga 80 %.

2) PLC mengkonsumsi daya lebih rendah dibandingkan dengan

sistem kontrol proses konvensional (berbasis relay).

3) Fungsi diagnostik pada sebuah kontroler PLC membolehkan

7



pendeteksian kesalahan yang mudah dan cepat.4) Perubahan pada urutan operasional atau proses atau aplikasi

dapat dilakukan dengan mudah, hanya dengan melakukan perubahan atau penggantian program, baik melalui terminal

konsol maupun komputer PC.5) Tidak membutuhkan spare part yang banyak.

6) Ketahanan PLC jauh lebih baik dibandingkan dengan relay

auto- mekanik.

2.4.1. Komponen-Komponen PLC

PLC sesungguhnya merupakan sistem mikrokontroller

khusus untuk industri, artinya seperangkat perangkat lunak dan

keras yang diadaptasi untuk keperluan aplikasi dalam dunia

industri. Elemen – elemen dasar sebuah PLC terdiri dari CPU,Memory, dan Perangkat Input/Output. Gambar dibawah

menunjukkan elemen-elemen dari PLC

Gambar 2.5 Elemen – Elemen PLC

2.4.1.1. CPU (Central Processing Unit )

CPU merupakan otak dari sebuah kontroller PLC. CPU itu

sendiri biasanya merupakan sebuah mikrokontroller (versi mini

mikrokomputer lengkap). Pada awalnya merupakan

8



mikrokontroller 8-bit seperti 8051, namun saat ini bisa

merupakan mikrokontroller 16 atau 32-bit.

2.4.1.2. Memori

Memori digunakan oleh PLC untuk sistem kontrol proses.

Selain berfungsi untuk menyimpan sistem operasi, juga

digunakan untuk menyimpan program yang harus dijalankan,

dalam bentuk biner, hasil terjemahan diagram tangga yang telah

dibuat oleh pemrogram.

Sistem memori PLC dibagi berdasarkan tugas yang

diberikan:

1. Executive Memory, lokasi memori untuk menyimpan

kumpulan program secara permanen yang merupakan

instruksi software, yaitu relay instruction, block transfer, dan

math instruction. Lokasi memori ini tidak tersedia bagi

pemakai tetapi memori ini yang menjalankan sistem.

2. Application Memory, lokasi memori untuk

menyimpan kumpulan user program (program pemakai),

yaitu area yang menyimpan ladder diagram, timer, dan data –

data yang telah dimasukkan.

2.4.1.2.1. Tipe Memori PLC

1. ROM ( Read Only Memory)

ROM dirancang untuk menyimpan secara permanent

yang telah fixed. Isinya masih bisa diuji dan dibaca tetapi

tidak bisa dubah, ROM tidak memerlukan back up power

untuk menjaga memorinya. Executive program biasanya

disimpan di ROM.2. RAM ( Random Access Memory)

RAM dikenal sebagai read write memori dan

dirancang supaya informasi dapat ditulis dan dibaca dari

lokasi manapun. Ada 2 jenis RAM, Volatile dan Non

Volatile. Volatile memerlukan battery back up kalau power

hilang sedangkan non volatile RAM akan menjaga

programnya meskipun power hilang.

3. PROM ( Programmable Read Only Memory)

9



PERIKSA STATUS

MASUKAN

EKSEKUSI

PROGRAM

UPDATE STATUS

KELUARAN

Memori ini biasanya digunakan untuk program yang

diyakini benar untuk system control dengan PLC. Jika

dibutuhkan perubahan algoritma pada sistem kontrol

tersebut, maka PROM harus diganti (di upload) dengan

program baru. PROM bisa digunakan sebagai back up

permanen user program.

4. EPROM ( Erasable Programmable Read Only

Memory)

Memori ini mirip PROM, tetapi masih dapat dihapus

dengan membuka jendela dibagian atas IC dengan disinari

UV selama beberapa menit. EPROM bisa dipertimbangkan

sebagai alat penyimpanan semi permanen sehingga akan

menyimpan sebuah program secara permanen sampaidirasakan perlu adanya perubahan.

5. EEPROM ( Electrically Erasable Programmable Read

Only Memory)

Memori ini mirip EPROM, tetapi cara

penghapusannya lebih fleksible. Cara penghapusan

program dengan memberikan tegangan pada kedua kaki

(pin) memori untuk proses burning. Hal ini berarti bahwa

tipe memori ini bisa dipakai berulang.

2.4.1.3. Pemrograman PLC

Kontroller PLC dapat diprogram melalui komputer, tetapi

juga bisa diprogram melalui pemrograman manual, yang biasa

disebut dengan konsol (console). Untuk keperluan ini

dibutuhkan perangkat lunak, yang biasanya juga bergantung

pada produk PLC-nya.

2.4.2. Operasional PLC

Sebuah PLC bekerja secara kontinyu dengan cara men- scan program. Ibaratnya kita bisa mengilustrasikan satu siklus

scan ini menjadi 3 langkah atau 3 tahap. Umumnya lebih dari 3

tetapi secara garis besarnya ada 3 tahap sebagaimana ditunjukkan

pada gambar dibawah.

10



Gambar 2.6 Proses Scanning Program PLC

Keterangan :

1. Periksa status masukan, pertama PLC akan melihat masing-

masing status keluaran apakah kondisinya sedang ON atau

OFF . Dengan kata lain, apakah sensor yang terhubungkandengan masukan pertama ON ? Bagaimana dengan yang

terhubungkan pada masukan kedua ? Demikian seterusnya,

hasilnya disimpan ke dalam memori yang terkait dan akan

digunakan pada langkah berikutnya.2. Eksekusi Program, berikutnya PLC akan mengerjakan atau

mengeksekusi program Anda (diagram tangga) per instruksi.Mungkin program Anda mengatakan bahwa masukan pertamastatusnya ON maka keluaran pertama akan di-ON -kan.

Karena PLC sudah tahu masukan yang mana saja yang ON dan OFF , dari langkah pertama dapat ditentukan apakahmemang keluaran pertama harus di-ON -kan atau tidak (berdasarkan status masukan pertama). Kemudian akanmenyimpan hasil eksekusi untuk digunakan kemudian.

3. Perbaharui status keluaran, akhirnya PLC akanmemperbaharui atau mengupdate status keluaran. Pembaharuankeluaran ini bergantung pada masukan mana yang ON selamalangkah 1 dan hasil dari eksekusi program di langkah 2. Jikamasukan pertama statusnya ON , maka dari langkah 2,eksekusi program akan menghasilkan keluaran pertama,sehingga pada langkah 3 ini keluaran pertama akandiperbaharui menjadi ON .

Setelah langkah 3, PLC akan menghalangi lagi scanning

program-nya dari langkah 1, demikian seterusnya. Waktu

scan didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan untuk

mengerjakan tiga langkah tersebut. Masing- masing langkah bisa

memiliki waktu tanggap (response time) yang berbeda-beda,

11



waktu total tanggap atau total response time adalah jumlah

semua waktu tanggap masing-masing langkah.

2.5. PLC Allen BradleyProgrammable Logic Controler (PLC) Allen Bradley

merupakan salah satu jenis PLC yang banyak digunakan untuk keperluan otomasi di industri. Ada 2 macam bentuk PLC AllenBradley yaitu bentuk compact dan bentuk modular . Untuk bentuk compact , PLCnya menggunakan system rak (CPU dan I/O jadi satukesatuan) dengan kapasitas memori yang terbatas.

Gambar 2.7 Bentuk PLC Compact

Sedangkan untuk PLC bentuk modular terdiri dari modulCPU dan modul I/O (merupakan bagian yang terpisah-pisah).

Gambar 2.8 Bentuk PLC Modular

2.5.1. Modul PLC Allen Bradley Bentuk Modular Didalam 1 backplane ada yang bisa untuk 4, 7, 10, dan 13

modul. Pemilihan backplane disesuaikan dengan kebutuhan,

12



semakin komplek system yang dibuat maka semakin banyak backplane yang digunakan. Apabila modul yang dibutuhkan lebihdari 13, maka harus menggunakan tambahan backplane karenatiap backplane maksimal untuk 13 modul saja.

2.5.1.1. Processor SLC 5/05Kecerdasan PLC ditentukan oleh tipe prosesor

(mikroprosesor) yang digunakan. Prosesor bertugas untuk memerintah dan mengontrol kegiatan-kegiatan di seluruhsistem. Prosesor tipe SLC 5/05(1747-L552C 5/05 CPU -32K Mem) mempunyai kapasitas maksimum 28,672instruction words.

2.5.1.2. Analog Input (1746-N14)Modul analog input ini terdiri dari 4 channel, input tiapchannel dapat berupa tegangan dc maupun arus dc. Untuk merubah input tegangan atau arus digunakan dip switch yangletaknya berada pada sisi modul. Pada modul tipe ini rangetegangannya +/- 10 V sedangkan range arus +/- 20 mA.

2.5.1.3. Analog Output (1746-NO41)Seperti modul analog input, modul ini juga terdiri dari 4

channel namun output tiap channelnya hanya berupa arus dc

dengan range 4mA – 21mA.

2.5.1.4. Digital Input (746-IB16)Modul digital input mempunyai 16 terminal. Inputnya

berupa tegangan dc dengan range 10-30 V.

2.5.1.5. Digital Output (1746-OW16)Modul digital output mempunyai 2 channel dengan 8

terminal output tiap channelnya. Outputnya dapat berupa

tegangan dc dengan range 5-125 V atau berupa tegangan acdengan range 5-265 V.

2.5.2. Instruksi-Instruksi PemrogramanInstruksi-instruksi pemrograman PLC tipe ini yakni :

Tabel 2.1 Tipe-tipe Relay Logic ( Bit )

T e Nama Mnemonic

Rela Normall Close XIC

13



Lo ic Bit Normall O en XIO

Out ut Ener ize OTE

Out ut Latch OTL

Out ut Unlatch OTU

One Shot Risin OSR

Dimana :

1. Examine If Close (XIC)

Gambar 2.9 Instruksi XIC

Fun g si : Menentukan status bit B sebagaikondisi eksekusi untuk operasi selanjutnya di dalamsuatu baris instruksi.

Contoh:

Gambar 2.10 Contoh Penggunaan Instruksi XIC

2. Examine If Open (XIO)

Gambar 2.11 Instruksi XIO

14



F u ngsi : Menentukan status dari invers bit B sebagai

kondisi eksekusi untuk operasi selanjutnya di dalam

suatu baris instruksi.

Contoh :

Gambar 2.12 Contoh Penggunaan Instruksi XIO

3. Output Energize (OTE)

Gambar 2.13 Instruksi OTE

F u ng s i : Status bit B ON untuk suatu kondisi

eksekusi ON dan status bit B akan OFF untuk

suatu kondisi eksekusi OFF .

Contoh :

Gambar 2.14 Contoh Penggunaan OTE

15



4. Pewaktu (Timer )

Timer pada jenis ini terdiri dari Timer On

Delay (TON) dan Timer Off Delay (TOD). Alamat padatimer dimulai dari T4:00 sampai 39. Timer inidilengkapi dengan bits yang terdiri dari EN (Timer EnableBit), TT (Timer Timing Bit) dan DN (Timer Done Bit).

Simbol dari TON :

Gambar 2.15 Simbol TON

Time Base = satuan waktu yang digunakan

Preset = waktu yang dibutuhkan untuk mengaktifkan

DN setelah EN aktif Accum = nilai timer, ketika Accum sama dengan

Preset , DN akan aktif

Contoh :

Gambar 2.16 Contoh Penggunaan TON

5. Pencacah (Counter )Counter terdiri dari 2 bagian yakni CTU (Counter

UP ) dan CTD (Counter Down). Simbol dari CTU:

16



Gambar 2.17 Simbol CTU

Preset = hitungan dimana DN akan aktif Accum = nilai counter, ketika Accum sama dengan

Preset , DN akan aktif

Contoh :

Gambar 2.18 Contoh Penggunaan CTU

6. Reset ( RES )Digunakan untuk mereset nilai accum dari suatu

counter hingga nilai menjadi nol (untuk CTU).

Contoh :

Gambar 2.19 Contoh Penggunaan RES

7. Add ( ADD)

17



Nilai pada source A ditambahkan dengan nilai pada source B dan disimpan pada Destination.

Gambar 2.20 Simbol ADD

Contoh :

Gambar 2.21 Contoh Penggunaan ADD

8. Move ( MOV )Proccessor meng-copy nilai pada source ke alamat

tujuan destination

Gambar 2.22 Simbol MOV

Contoh :

Gambar 2.23 Contoh Penggunaan MOV

18



9. Jump to Subroutine (JSR)Jika kondisi pada rung untuk instruksi JSR adalah true,

maka processor akan jump ke subroutine dengan nomor yang

bersesuaian.

Gambar 2.24 Simbol JSR

Contoh :

Gambar 2.25 Contoh Penggunaan JSR

10. Subroutine (SBR)Target dari subroutine diidentifikasi oleh nomor file

yang dimasukkan dalam instruksi JSR.

Contoh :

Gambar 2.26 Simbol SBR

11. Return from Subroutine (RET)Instruksi output ini menandakan akhir dari subroutine

atau akhir dari eksekusi subroutine sehingga scanningdilanjutkan ke rung setelah rung yang memanggil subroutineini.

Contoh :

19



Gambar 2.27 Simbol RET

2.5.3. RSLinx

RSLinx merupakan software yang digunakan untuk setting

komunikasi antara PLC dengan PC. Secara singkat setting

komunikasinya adalah sebagai berikut:

1. Menjalankan RSLinx kemudian klik menu communication, lalu

masuk ke menu RSWho seperti terlihat pada gambar di

bawah ini. Disitu akan ditemukan driver yang sudah aktif.

Pada percobaan ini dipakai AB_DFI-1, DH-485.

Gambar 2.28 Menu Window RSWho

2. Bila AB_DFI-1, DH-485 tersebut belum ada maka untuk

membuatnya dengan cara berikut (pada contoh ini

menggunakan AB_DFI-2, DH-485). Pada menucommunication, klik configure driver kemudian pilih driver

RS-232 DFI Devices lalu klik Add New. Setelah di klik

kemudian akan muncul menu Add New RSLinx Driver lalu

ketik nama driver yang baru. Hasilnya seperti gambar di bawah

ini.

20



Gambar 2.29 Window Pengisian New RSLinx Driver

3. Setelah itu akan muncul menu configure RS-232 DFI Device.

Kemudian setting semua menu, atau untuk lebih mudah pilihAuto-configure setelah itu klik OK.

Gambar 2.30 Window Configure RS-232 DF1 Device

2.5.4. RSView32RSView32 adalah salah satu software HMI yang

memungkinkan monitoring data-data yang ada di lapangan,dalam hal ini data dari sensor dan tranducer yang ada dilapangan yang di kontrol oleh PLC.

PLC dikomunikasikan dengan RSView32 dan RSView32akan menampilkan data-data tersebut dalam tampilan yangmemudahkan operator untuk mengamati jalannya prosesyang ada di lapangan. Kelebihan lain dari penggunaansoftware ini adalah efektivitas dan keamanan dari proses

21



kontrol dan monitoring. Berikut adalah setting supaya RSView bisa dihubungkan dengan PLC :

1 1. Mengatur konfigurasi komunikasi antara PC ( Personal

Computer ) dengan PLC ( Programmable Logic Controller )menggunakan software RSLinx.

2 2. Menjalankan software RSLogix lalu membuka ladder yang

telah dibuat atau membuat ladder baru.

3 3. Men-download ladder yang aktif ke PLC.

4 4. Menjalankan software RSView lalu membuka project yang

telah dibuat atau membuat project baru.

5. Me-run project tersebut untuk monitoring data dari PLC.

Agar project yang dibuat dapat online dengan PLC, terlebih

dahulu kita menentukan channel yang sedang aktif.

Gambar 2.31 Tampilan Window Dari Sub Sistem Channel

Setelah itu dibuat node untuk system yang telah dibuat :

Gambar 2.32 Tampilan Window Node

22



Maka project yang telah dibuat telah online dengan PLC,

dengan mengisi tag database. Pada data source dipilih type

device, pada node

name ketikkan node yang telah dibuat dan pada address

ketikkan input atau output yang diperlukan atau yang telah

digunakan dalam RSLogix. Untuk type tag-nya pilih digital. Pada

object yang akan dimonitoring di animasi dengan tag yang telah

dibuat.

Jadi dapat dikatakan, software RS Logix berfungsi sebagai

pemrogram / pengendali PLC, sedangkan RS View berfungsi

sebagai visualisasi / monitoring data-data dari plant (PLC).

2.5.5. RSLogic 500

RSLogic merupakan software yang digunakan untuk membuat

program didalam PLC. Adapun cara-cara yang harus dilakukan untuk

membuat suatu program ladder diagram dengan menggunakan software

ini adalah sebagai berikut :

0 1. Dari Start Menu Program pilih Program Files → Rockwell

Software → RS Logix 500 English → RS Logix 500

English.

1 2. Pada layar monitor akan muncul logo RS Logix 500 English

untuk beberapa saat saja.

2 3. Apabila kita ingin membuat suatu program ladder diagramyang baru maka pilihlah icon New sedangkan apabila kita

ingin membuka sebuah file program ladder diagram yang

telah kita buat sebelumnya maka pilihlah icon Open a File

dan pilih nama file-nya.

3 4. Setelah itu akan muncul sebuah layar gambar yang

digunakan untuk menggambar ataupun mengedit program

ladder diagram yang telah kita buat sebelumnya.

4 5. Untuk meng-on-line-kan program ladder yang telah kita buat

kedalam PLC Allen Bradley maka pilih icon ↓ disampingkata OFFLINE yang terletak di pojok sebelah kiri atas

bidang gambar dan pilihlah Download . Apabila seluruh

penulisan program ladder diagram yang telah kita buat

adalah benar maka tidak akan muncul pesan kesalahan

apapun pada layar monitor dan proses download akan

selesai 100%. Kemudian apabila muncul perintah “ Do you

want to go Online ?” pada layar monitor maka pilihlah OK

untuk meng-on-line-kan program ladder diagram tersebut

23



kedalam PLC Allen Bradley dan apabila kita tidak ingin

meng-on-line-kan program tersebut maka klik Cancel .

2.6. Kontroller

Karakteristik pada semua plant harus diterima sesuai dengan

yang telah dibuat sehingga komponen penyusun dari suatu sistem

tdak dapat diubah. Perubahan perilaku sistem hanya bisa dilakukan

dengan menambah suatu bab sistem yaitu kontroler. Oleh karena itu

kontroler dalam sebuah sistem kontrol mempunyai pengaruh yang

besar terhadap perilaku sistem.

Tujuan pembuatan sistem kontrol adalah untuk mendapatkan

sinyal aktual sesuai dengan yang diinginkan sehingga sinyal

tersebut sama dengan sinyal yang disetting. Pada sistem kontrol

yang berumpan balik merupakan sistem kontrol yang cenderung

menjaga hubungan yang telah ditentukan antara keluaran dan

masukan acuan dengan membandingkan dan menggunakan selisih

sebagai alat pengontrolan. Kerja dari kontroler yang maksimum dan

baik harus mampu mengamati perbedaan antara nilai setting dengan

nilai keluaran secara cepat agar segera dapat menghasilkan sinyal

keluaran untuk mempengaruhi plant. Apabila reaksi sistem semakin

cepat mengikuti sinyal aktual dan semakin kecil kesalahan (error)

yang terjadi, maka semakin baik kinerja dari sistem kontrol.

Dalam persyaratan umum sistem kontrol terdapat persyaratan

utama yaitu setiap sistem kontrol harus stabil. Tetapi selain

kestabilan mutlak, suatu sistem kontrol harus mempunyai kestabilan

relatif yang kayak jadi kecepatan respon harus cukup cepat dan

menunjukkan peredaman yang layak. Suatu sistem kontrol juga

harus mampu memperkecil kesalahan sampai nol atau sampai pada

suatu harga yang dapat ditoleransi. Setiap sistem kontrol yang

berguna harus memenuhi persyaratan ini. Persyaratan kestabilan

relatif yang layak dan ketelitian keadaan yang tunak (steady state)

cenderung tidak dapat dipenuhi secara bersama-sama. Oleh karena

itu dalam mendesain sistem kontrol perlu dilakukan kompromi yang

efektif diantara dua persyaratan ini.

Dalam menganalisis dan mendesain sistem kontrol, kita

harus mempunyai suatu dasar perbandingan performansi berbagai

sistem kontrol. Dengan sinyal masukan uji dapat dilakukan analisis

matematik dan eksperimental sistem kntrol secara mudah karena

sinyal-sinyal ini merupakan fungsi waktu yang sederhana. Sinyal

masukan uji yang biasa digunakan adalah fingsi tangga, fungsi

24



”ramp”, fungsi percepatan, fungsi sinusoidal,dsb. Salah satu

eksperimen yang dilakukan yaitu jika masukan sistem kontrol

merupakan fungsi waktu yang berangsur-angsur berubah maka

fungsi waktu ”ramp” merupakan sinyal uji yang baik.

Respon waktu sistem kontrol terdiri dari dua bagian yaitu

respon transien dan keadaan tunak (steady state). Yang dimaksud

dengan respon transien adalah respon sistem yang berlangsung dari

keadaan awal sampai keadaan akhir. Untuk respon keadaan tunak

dimaksudkan sebagai perilaku keluaran sistem jika t mendekati tak

terhingga. Sistem kontrol berada dalam kesetimbangan jika tidak

ada suatu gangguan atau masukan, keluaran berada dalam keadaan

yang tetap. Sistem kontrol linier parameter konstan tidak stabil jika

keluaran berosilasi terus-menerus atau keluaran membesar tanpa

batas dari keadaan kesetimbangannya ketika dikenai suatu

gangguan. Respon transien sistem kontrol praktis sering

menunjukkan osilasi teredam sebelum mencapai keadaan tunak.

Dalam menentukan karakteristik respon transien sistem

kontrol terhadap masukan tangga satuan, secara umum dicari

parameter berikut :

1. Waktu tunda (delay time) td : Waktu yang diperlukan

respon untuk mencapai setengah harga akhir yang pertama kali.

2. Waktu naik (rise time) tr : Waktu yang diperlukan

respon untuk naik dai 10-90% dari harga akhir.

3. Waktu puncak (peak time) tp : Waktu yang

diperlukan respon untuk mencapai puncak lewatan yang

pertama kali.

4. Lewatan maksimum (maksimum overshoot) Mp :

Harga puncak maksimum dari kurva respon yang diukur dari

satu.

Waktu penetapan (settling time) ts : Waktu yang diperlukan

kurva respon untuk mencapai dan menetap dalam daerah sekitar

harga akhir dengan ukuran ditentukan dari presentasi mutlak harga

akhir (5% atau 2%).

2.6.1 KONTROLER PROPORTIONAL

Kontroler proporsional memiliki keluaran yang

sebanding/proposional dengan besar dari sinyal kesalahan (selisih

antara besaran yang diinginkan dengan harga aktual). Secara lebih

sederhana dapat dikatakan, bahwa keluaran kontroler proporsional

merupakan perkalian antara konstanta proporsional dengan error.

25



Perubahan pada sinyal masukan akan segera menyebabkan sistem

secara langsung mengubah keluaran sebesar konstanta pengali.

Berikut ini merupakan ketentuan-ketentuan kontroler proporsional

yang perlu diperhatikan saat diterapkan pada suatu sistem, antara

lain:

1. Jika nilai Kp kecil, kontroler

proporsional hanya mampu melakukan koreksi kesalahan yang

kecil, sehingga akan menghasilkan respon sistem yang lambat.

2. Jika nilai Kp dinaikkan, respon sistem

menunjukkan semakin cepat mencapai keadaan mantap.

Namun jika nilai Kp diperbesar sehingga mencapai harga yang

berlebihan, akan mengakibatkan sistem bekerja tidak stabil,

atau respon sistem akan berosilasi.

Gambar 2.33 menunjukkan blok diagram yang menggambarkan

hubungan antara besaran setting, besaran aktual dengan besaran

keluaran pengendali proporsional. Sinyal keasalahan (error)

merupakan selisih antara besaran setting dengan besaran

aktualmya. Selisih ini akan mempengaruhi pengendali, untuk

mengeluarkan sinyal positipf (mempercepat pencapaian harga

setting ) atau negatif (memperlambat tercapainya harga yang

diinginkan).

Gambar 2.33 Diagram Blok Pengendali Proporsional

Secara matematis dinyatakan sebagai :

u(t) = KP . e(t).......................................(2.1)

Dalam bentuk Transformasi Laplace dinyatakan sebagai :

.........................................(2.2)

2.6.2 KONTROLER INTEGRATOR

Fungsi dari kontroler Integral yaitu untuk menghasilkan

respon sistem yang memiliki kesalahan dengan keadaan mantap

nol. Untuk mendapatkan kerja kontroler yang maksimal maka

dalam sebuah plant harus memiliki unsur integrator (I/s).

Pemasangan kontroler integral dalam sebuah sistem dapat

26

p K s E sU =)()(



memperbaiki respon sistem yaitu mempunyai kesalahan (error)

dengan keadaan stabil nol. Hal ini disebabkan terlalu cepat respon

yang dihasilkan oleh pengendali proporsional sehingga sulit

menekan agar sinyal error yang dihasilkan menjadi nol. Keluaran

kontroler integral sangat dipengaruhi olch perubahan yang

sebanding dengan nilai sinyal kesalahan. Keluaran kontroler ini

merupakan jumlahan yang terus menerus dari perubahan masukan.

Kalau sinyal kesalahan tidak mengalami perubahan, keluaran akan

menjaga keadaan seperti sebelum terjadi perubahan masukan.

Beberapa karakteristik yang perlu diperhatikan saat menggunakan

kontroler integral antara lain :

1. Keluaran kontroler membutuhkan

selang waktu tertentu, sehingga kontroler integral cenderung

memperlambat respon.

2. Ketika sinyal kesalahan berharga nol.

keluaran kontroler akan bertahan pada nilai sebelum ada

kesalahan.

3. Jika sinyal kesalahan tidak berharga

nol, keluaran akan menunjukkan kenaikan atau penurunan yang

dipengaruhi oleh besar dari sinyal kesalahan dan nilai Ki.

4. Konstanta integral Ki yang berharga

besar akan mempercepat penghilangan offset. Tetapi semakin besar nilai konstanta Ki akan mengakibatkan peningkatan

osilasi dari sinyal keluaran kontroler

Pada gambar 2.34 menunjukkan blok diagram antara besaran

kesalahan dengan keluaran suatu pengendali integral.

Gambar 2.34 Blok Diagram Hubungan Antara Besaran Kesalahan Dengan Pengendali Integral


..............................(2.3)


........................................(2.4)

27

∫ =t

i dt t e K t u0

)()(

s

K

s E

sU i

=)(

)(



2.6.3. KONTROLER DIFERENSIAL

Keluaran kontroler diferensial memiliki sifat sama seperti

suatu operasi derivatif. Perubahan yang mendadak pada masukan

kontroler akan mengakibatkan perubahan yang sangat besar dan

cepat.

Karakteristik kontroler diferensial adalah sebagai berikut :

1. Kontroler ini tidak dapat menghasilkan keluaran bila tidak

ada perubahan pada masukan (berupa sinyal kesalahan).

2. Jika sinyal kesalahan berubah terhadap waktu, maka

keluaran yang dihasilkan kontroler tergantung pada nilai Td dan

laju perubahan sinyal kesalahan.3. Kontroler diferensial mempunyai suatu karakter untuk

mendahului, sehingga kontroler ini dapat menghasilkan koreksi

yang signifikan sebelum pembangkit kesalahan menjasi sangat

besar.

Jadi kontroler diferensial dapat mengantisipasi pembangkit

kesalahan, memberikan aksi yang bersifat korektif dan cenderung

meningkatkan stabilitas sistem

Berdasarkan karakteristik kontroler tersebut, kontroler

diferensial secara umum dipakai untuk mempercepat respon awalsuatu sistem, tetapi tidak memperkecil kesalahan pada keadaan

mantap. Kerja kontroler diferensial hanya efektif pada lingkup

yang sempit, yaitu pada periode peralihan. Oleh sebab itu

kontroler diferensial tidak pernah digunakan tanpa ada kontroler

lain sebuah sistem.

Gambar 2.35 menunjukkan blok diagram yang menggambarkan

hubungan antara sinyal kesalahan dengan keluaran pengendali.

Gambar 2.35 Blok Diagram Hubungan Antara Besaran Kesalahan Dengan Pengendali Diferensial


28

)()( t edt d K t u =



...................................(2.5)


...................................(2.6)

2.6.4. KONTROLLER PID

Setiap kekurangan dan kelebihan dari masing – masing

kontroler P, I, D dapat saling menutupi dengan menggabungkan

ketiganya secara paralel menjadi kontroler proporsional plus

integral plus differensial ( kontroller PID ). Elemen – elemen

kontroller P,I, dan D masing – masing secara keseluruhan

bertujuan untuk mempercepat reaksi sebuah sistem,

menghilangkan offset dan menghasilkan perubahan awal yang

besar [3]. Keluaran kontroller PID merupakan jumlahan dari

keluaran kontroller proporsional, integral dan differensial.

Penyetelan konstanta K p, Ti dan Td akan mengakibatkan

penonjolan sifat dari masing – masing elemen. Satu atau dua dari

ketiga konstanta tersebut dapat disetel lebih menonjol dibanding

yang lain. Konstanta yang menonjol itulah yang akan memberi

konstribusi pengaruh pada respon sistem secara keseluruhan.

Kontroller PID memproduksi keluaran yang tergantung

pada magnitud ( besaran ), waktu, dan perubahan rata – rata dari

sinyal error sistem. PID bisa lebih cepat mengurangi error sistem

hingga nol daripada kontroller – kontroller yang lain.

Bagaimanapun kontroller ini harus selalu dituning untuk setiap

proses yang dikontrolagar bisa menghadapi perubahan –

perubahan proses dari waktu ke waktu. Tuning pada kontroller

PID terdiri dari penentuan – penentuan nilai yang sesuai untuk

penguatan ( proportional ) dan waktu ( integral dan differensial ).

Parameter tuning saling berhubungan untuk mengubah keluaran

kontroller dan memproduksi perubahan – perubahan nilai dari

proses variabel.

Gambar 2.36 berikut menunjukkan blok diagram pengendali PID

29

S K s E sU D .)()( =



.Gambar 2.36 Blok Diagram Hubungan Antara Besaran

Kesalahan Dengan Pengendali Proposional

Plus Integral Plus Diferensial


...............(2.7)


.......................(2.8)

Pembuatan kontroller PID ini hanya digunakan untuk

proses – proses yang membutuhkan energi besar seperti proses

panas, proses pengaturan pada posisi valve sedangkan untuk

mengontrol kecepatan motor kita cukup menggunakan kontrol

PI saja agar efisien dalam proses kontrol dan juga hemat dalam

biaya.

2.7. Motor

Prinsip kerja sebuah motor dapat dijelaskan sebagai

berikut: bila ada penghantar yang dialiri arus listrik, yang

ditempatkan di suatu medan magnet, maka penghantar tersebut akan

mengalami gaya dan gaya itu akan menghasilkan torsi yang akan

memutar jangkar.

30

)()()()(.)( t edt

d Kd t d t e Kit e Kpt u ++= ∫

++=

++=

s

s s Kp

s s

Kpe E

sU

i

i Di

D

i

τ

τ τ τ

τ

τ

1

11

)(

)(

2



Gambar 2.37 Prinsip Kerja Motor

Proses perubahan energi pada motor DC arus searah dapat

digambarkan pada gambar 2.38 berikut ini:

Gambar 2.38 Proses Perubahan Energi Pada Motor DC

Mengingat hukum kekekalan energi, proses perubahan

energi listrik menjadi energi mekanik dapat dinyatakan sebagai

berikut:

Energi listrik sebagai masukan = Energi mekanik sebagai

keluaran + energi yang diubah menjadi panas + energi yang

tersimpan dalam medan magnet.

Besarnya gaya yang ditimbulkan oleh penghantar yang

dialiri arus, tergantung pada:

1. Kuatnya medan magnet (Besarnya induksi magnet)

2. Besarnya arus yang mengalir pada penghantar

3. Panjang kawat penghantar

Berdasarkan point-point diatas, maka akan didapatkan

rumusan untuk gaya tersebut yaitu:

BIL F = .........................................................................(2.9)

31

EnergiListrik

MedanMagnet

EnergiMekanik



Halaman Ini Sengaja Dikosongkan

32

6.bab ii new

Documents