BAB I

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Proses yang terjadi secara alami pada umumnya selalu dinamis. Perubahan selalu terjadi dan bila penanganan atau pengendalian dilakukan dengan tidak sesuai maka variabel-variabel proses yang penting, yang terkait pada keselamatan, kualitas produk, laju produksi, tidak akan dapat mencapai keadaan yang sesuai dengan rancangan.

Hal yang pertama perlu dimengerti adalah pengertian sistem. Sistem adalah suatu susunan komponen-komponen yang berhubungan satu sama lain dan bertindak sebagai suatu kesatuan yang utuh. Sedangkan kontrol berarti mengatur atau mengendalikan. Jadi sistem kontrol berarti suatu susunan dari komponen-komponen fisik yang saling berhubungan atau bertalian satu sama lain agar memberi perintah, mengarahkan atau mengendalikan sistem lain.

Dalam proses-proses di industri kimia diharapkan dapat bekerja seefisien dan setepat mungkin agar dapat dihasilkan prosuk yang diharapkan. Dalam upaya mendapatkan produk yang memenuhi spesifikasi pasar, tentunya diperlukan pengendalian sistem-sistem dinamis proses ini.

Sistem kontrol dalam proses Teknik Kimia juga sangat penting karena beberapa alasan yaitu:1. Untuk mencegah kecelakaan para pekerja industri (Safety).

2. Menjaga lingkungan dengan mencegah emisi gas buang dan meminimalisasi limbah yang dihasilkan peralatan proses

3. Mempertahankan kualitas produk (komposisi, kemurnian, warna) dalam basis yang kontinu dan dengan harga yang minimum

4. Mengatur agar produksi di pabrik menggunakan biaya serendah mungkin.

Jadi proses produksi di pabrik harus dapat menyediakan lingkungan yang aman juga harus dapat menjaga kualitas produk dengan baik.

1.2 Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini adalah:

1. Mampu menggunakan Saced software dengan baik

2. Mengetahui respon dari controller manual, on/off, proportional, PI, PD, PID terhadap gangguan.

3. Dapat menentukan controller terbaik suatu system.

1.3 Ruang Lingkup

Pada percobaan ini uji pengendali dilakukan untuk pengendalian ketinggian (level) dan temperatur. Pengendali yang akan diuji coba adalah manual, on/off, proportional, PI, PD dan PID.

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Pemodelan, Simulasi, dan Proses Kontrol

Perkembangan dan pengoperasian yang baik pada industri membutuhkan pemilihan alat dan parameter proses. Pemilihan ini ditambahkan dengan perubahan alat-alat/peralatan dan kontrol, seperti kemampuan untuk mengatur dan memanipulasi.

Dalam melakukan hal diatas, industrial engineering proceses menggunakan alat dan tehnik yang berbeda berdasarkan pada :

1. Pemodelan sistem

2. Simulasi dari reaksi tak berubah (stasioner) dan berubah (dinamik)

Proses kontrol adalah sasaran dari pemodelan dan simulasi yang menjamin bahwa reaksi dinamik mungkin efisien dan tepat.

2.2 Dinamika dan Kontrol

Jumlah variabel yang dapat diketahui mirip seperti dejat kebebasan. Variabel yang mudah dikontrol adalah : ketinggian, aliran, tekanan, temperatur dan komposisi. Kita akan menyatukan itu semua ke variabel kontrol dan nilai mereka disebut set point. Dalam pengaturan input dari set point ditetapkan dalam nilai konstan. Dalam pengendali programmer besarnya umpan masuk merupakan nilai yang merupakan fungsi dari waktu, menurut aturan program.

Fungsi dari alat pengatur pada sistem adalah untuk mengaktifkan secara otomatis kontrol elemen-elemen yang memperbolehkan untuk merubah nilai dari variabel yang dimanipulasi, sehingga variabel kontrol dapat diatur.

Ada Tiga komponen dasar dari seluruh sistem kontrol ialah :

1. Sensor/transmitter disebut juga elemen primer dan sekunder

2. Pengendali (controller) atau otak dari keseluruhan sistem kontrol

3. Sistem pengendali akhir (final control element) sering berupa keran pengontrol, bentuk lainnya biasanya berupa pompa multi kecepatan, konveyor atau motor elektrik

Ketiga komponen diatas menyelesaikan tiga operasi dasar yang harus ada dalam setiap sistem kontrol. Ketiga operasi tersebut adalah :

1. Pengukuran, measuring (M) mengukur variabel-variabel yang akan dikontrol biasanya dilakukan oleh kombinasi dari sensor dan transmitter. Dalam beberapa sistem, sinyal dari sensor dapat langsung dikirim langsung ke pengendali, jadi terkadang tidak diperlukan adanya transmitter.

2. Keputusan, decision (D) berdasarkan pengukuran, pengendali lalu memutuskan apa yang harus dilakukan untuk menjaga variabel pada harga yang diinginkan.

3. Tindakan, action (A) sebagai hasil dari keputusan pengendali, sistem tersebut harus mengambil suatu tindakan, dan tindakan teersebut dilaksanakan oleh final pengendali element

2.2.1 Dinamik pada Open LoopSistem dinamik mempelajari proses keadaan non-stasioner. Hal ini dipelajari sebelum mendesain control untuk menghindari keterbalikan dari beberapa penyimpangan pada keadaan stationer. Didalam proses, variabel yang dimanipulasi merubah nilai dari variabel kontrol juga. Dalam kasus yang sederhana, ini dapat diprediksi menggunakan model matamatika. Jadi model matematika merupakan dasar yang harus dimiliki untuk dapat mempelajari proses.

Simulasi dinamik dari suatu proses terdiri dari :

1. Menentukan persamaan material dan energi balance, keseimbangan, physical law atau sumber independent lainnya.

2. Memilih nilai besarnya fisika-kimia yang dibutuhkan dan nilai awal.

3. Mendapatkan bentuk diferensial dari variabel yang berubah akibat adanya gangguan pada rezim stasioner yang bermuladari keadaan awal.

Sistem dinamik pada loop terbuka menggambarkan jalannya proses dalam ketidakhadiran pengendali. Kecepatan dan toleransi dari reaksi pada proses merupakan fungsi dari gangguan yang dapat dipelajari, inilah yang dibutuhkan dalam sistem control.2.2.2 Feedback Control

Sistem kontrol umpan balik terdiri dari mengukur variabel kontrol, untuk membandingkan nilainya dengan nilai yang diinginkan (set point) dan sesuai dengan kesalahannya, dan bertindak/memainkan pada elemen kontrol dari variabel yang dimanipulasi. Pasa sistem umpan balik pemeriksa tindakan terus bekerja walaupun tidak ada error.

Jika kontrol tertutup dirubah menjadi operasi manual, operator dapat memerintah langsung kerangan pengatur dan nilai variabel yang diperoleh dari pemancar dapat diamati dipengatur. Dalam kasus ini, kita beroperasi dalam open loop, karena signal output dari pengontrol mati.

Elemen utama dari sistem kontrol loop tertutup adalah :

1. Sensor : alat yang dapat mengukur nilai dari variabel kontrol

2. Transducer : alat yang merubah ukuran dalam signal dalam bentuk normal, pneumatic atau elektrik, menurut jarak antara proses dan ruang control, kemudian dikirim ke komparator

3. Controller : alat yang menerima error dari komparator dan kontroler ini bertindak pada elemen kontrol akhir. Ada 3 jenis tindakan perbaikan, yaitu :

- Proportional : signal mengirim ke elemen akhir yang sebanding dengan kesalahan. Jika konstanta proporsional sangat besar kontrol berjalan/bertindak sebagai pengatur on/off.

- Integral : perbaikan signal dikirim sebanding dengan akumulasi error dengan waktu.

- Derivative : signal sebanding dengan kecepatan variasi kesalahan.

1. Proportional Controller (atau P-Controller)

Output dari P-Controller sebanding terhadap error.

Dengan Kc = gain proporsional pengendali, dan ps = sinyal bias pengendali (actuating sinyal yang dihasilkan pengendali jika = 0)

Suatu pengendali proporsional dijelaskan oleh nilai gain proporsionalnya Kc, atau setara dengan itu dengan nilai proportional band-nya PB, dengan PB = 1001 Kc. Nilai PB mengkarakterisasi rentang perubahan error untuk dapat menghasilkan rentang penuh nilai sinyal pengendali.

Jadi, makin besar harga gain Kc, atau makin kecil harga proportional band PB, makin tinggi sensitivitas pembangkitan sinyal pengendali terhadap penyimpangan .

Kc >>>> ( makin sensitif

PB