LAPORAN RESMI PRAKTIKUM

SISTEM PENGENDALIAN OTOMATIK P1

SIMULASI PENGENDALIAN SUHU PADA PCT 13 DENGAN LABVIEW 2012

Disusun oleh :

Faridhul Ikhsan

2412100036Asisten :

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK FISIKA

JURUSAN TEKNIK FISIKA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2015

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM

SISTEM PENGENDALIAN OTOMATIK P1

SIMULASI PENGENDALIAN SUHU PADA PCT 13 DENGAN LABVIEW 2012

Disusun oleh :

Faridhul Ikhsan

2412100036Asisten :

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK FISIKA

JURUSAN TEKNIK FISIKA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2015

ABSTRAKDAFTAR ISI

DAFTAR GAMBAR

DAFTAR TABEL

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Kegiatan industri saat ini sangat membutuhkan kecepatan dan keakuratan yang tinggi dalam mencapai target produksi. Dalam mencapai hal tersebut, pada kegiatan produksi sistem yang digunakan harus diatur sedemikian rupa agar sesuai dengan keinginan. Sistem kontrol adalah hal yang mendukung dalam kegiatan industri ini. Teknologi sistem kontrol terus berkembang dari hal sederhana hinggi hal rumit. Dalam kegiatan industri saat ini hampir selalu menggunakan sistem kontrol, untuk mencapai target dan rencana yang diinginkan [1].Terdapat banyak jenis sistem kontrol yang digunakan, salah satu teknik yang sering digunakan adalah PID. Metode kontrol Proporsional-Integral-Derivatif (PID) banyak diterapkan di bidang industri. Kontroler ini memiliki parameter-parameter pengontrol, yaitu Kp,Ti dan Td. Ketiga parameter tersebut diturunkan dari perhitungan matematis pada metode PID konvensional. Kesulitan timbul bila plant yang dikendalikan adalah sistem dengan orde tinggi. Maka dari itu diperlukan metode tuning PID yang dapat diterapkan dalam sistem orde tinggi. Metode osilasi Ziegler-Nichols merupakan sebuah metode penalaan PID yang dapat dilakukan secara otomatis tanpa memodelkan sistem. Pada metode ini berlangsung dua tahap pada awal aplikasinya, yaitu tahap penalaan untuk menetukan parameter parameter kontrol dan tahap pengontrolan dengan menerapkan parameter-parameter tersebut [2].Salah satu penggunaan metode ini adalah pada sistem kontrol temperatur/suhu. Kontrol suhu di industri sangat krusial dan dibutuhkan agar didapatkan suhu yang sesuai dengan set point. Hal ini dilakukan untuk mencegah plan meledak dan rusak agar tidak mengganggu proses produksi [3]. Oleh karena itu pada pratikum kali ini membahas tentang salah satu control PID sederhana pada sistem pengendalian suhu [1].1.2Permasalahan

Berdasarkan latar belakang di atas terdapat beberapa permasalahan dalam praktikum ini, diantaranya ialah sebagai berikut.a. Bagaimana mengetahui konfigurasi hardware National Instrument Field Point yang digunakan untuk mengendalikan besarnya suhu pada PCT 13 ?b. Bagaimana mengetahui cara pemrograman Labview 2012 ?c. Bagaimana mengetahui peran mode Kontrol PID secara Real Time ?1.3Tujuan

Tujuan dari dilakukannya praktikum ini adalah sebagai berikut.a. Praktikan dapat mengetahui konfigurasi hardware National Instrument Field Point yang digunakan untuk mengendalikan besarnya suhu pada PCT 13.b. Praktikan dapat mengetahui cara pemrograman Labview 2012 ?c. Praktikan dapat mengetahui peran mode Kontrol PID secara Real Time ?BAB IIDASAR TEORI

2.1KontrolerKontroler termasuk salah satu komponen sistem pengaturan yang berfungsi mengolah sinyal error mejadi sinyal kontrol. Sinyal error adalah selisih antara sinyal umpan balik yang dapat berupa sinyal keluaran plant sebenarnya atau sinyal keluaran terukur dengan sinyal masukan acuan (set point). Sehingga masukan kontroler adalah sinyal eror dan keluaran kontroler disebut sinyal kontrol [4].2.1.1 Kontroler ProporsionalKontroler proporsional merupakan kontroler yang aksi kontrolnya proporsional terhadap sinyal kesalahan. Kontroler P, pengaruhnya pada sistem adalah sebagai berikut:

a. menambah atau mengurangi kestabilan,b. dapat memperbaiki respon transien khususnya rise time, settling time,c. mengurangi (bukan menghilangkan) error steady state.

Untuk menghilangkan Ess, dibutuhkan Kp besar, tetapi akan membuat sistem lebih tidak stabil. Kontroler Proporsional memberi pengaruh langsung (sebanding) pada eror. Semakin besar eror, semakin besar sinyal kendali yang dihasilkan kontroler. Grafik respon sistem dengan kendali proporsional ini adalah sebagai berikut [4].

Gambar 2.1 Grafik respon dengan kendali Proporsional

2.1.2 Kontroler IntegralKontroler integral merupakan kontroler yang aksi kontrolnya merupakan integral terhadap sinyal kesalahan. Kontroler I, pengaruhnya pada sistem adalah sebagai berikut:

a. menghilangkan Error Steady State,b. respon lebih lambat (dibandingkan dengan P),c. dapat menambah ketidakstabilan (karena menambah orde pada sistem).

Gain kontroler ini dapat berdiri dengan gain kontroler Proportional, sehingga sering disebut gain kontroler P-I, dan dirumuskan sebagai berikut.

Grafik respon sistem dengan kendali proporsional integral (P-I) ini adalah sebagai berikut [4].

Gambar 2.2 Grafik respon dengan kendali PI2.1.3 Kontroler DerivatifKontroler derivatif merupakan kontroler yang aksi kontrolnya seperti peredam terhadap sinyal kesalahan. Kontroler D, pengaruhnya pada sistem adalah sebagai berikut:

a. memberikan efek redaman pada sistem yang berosilasi sehingga bisa memperbesar pemberian nilai Kp,

b. memperbaiki respon transien, karena memberikan aksi saat ada perubahan eror,c. D hanya berubah saat ada perubahan error, sehingga saat ada eror statis D tidak beraksi, sehingga D tidak boleh digunakan sendiri.

Kontroler PID merupakan kontroler yang aksi kontrolnya merupakan kombinasi dari aksi kontrol proporsional, aksi kontrol integral dan aksi kontrol differensial. Karakteristik dari kontroler jenis ini adalah sebagai berikut:

a. paling baik, tapi paling mahal,b. melengkapi kontroler proporsional dan PI,c. offset dihilangkan dengan aksi integral, sedangkan aksi derivatif menurunkan overshoot dan waktu osilasi,d. digunakan pada sistem yang agak lamban dalam merespon,e. kontroler sering dipasang karena berbagai kepandaian yang dimilikinya dan bukan karena analisis sistem mengindikasikan kebutuhan akan ketiga mode kontrol di atas.

Gain dari kontroler PID merupakan gabungan antara kontroler proporsinal, integral, dan derivatif.

Grafik respon sistem dengan kendali PID ini adalah sebagai berikut [4].

Gambar 2.3 Grafik respon dengan kendali PID

2.2LABVIEW 2012Labview adalah suatu bahasa pemrograman berbasis grafis yang menggunakan icon sebagai ganti bentuk teks untuk menciptakan aplikasi. Berlawanan dengan bahasa pemrograman berbasis text, di mana instruksi menentukan pelaksanaan program, Labview menggunakan pemrograman dataflow, yang mana alur data menentukan pelaksanaan (execution). Tampilan pada Labview menirukan instrument secara virtual. Dalam LabVIEW, anda membangun antarmuka pemakai dengan satu set peralatan (tools) dan objek-objek. Antarmuka pemakai dikenal sebagai panel depan (front Panel). Anda selanjutnya menambahkan kode menggunakan grafis yang mewakili fungsi untuk mengendalikan objek panel muka. Diagram blok berisi kode ini. Dalam beberapa hal, diagram blok menyerupai suatu flowchart.Program LabVIEW disebut sebagai virtual instruments atau VIs sebab operasi dan penampilannya meniru instrumen secara fisik, seperti multimeter dan osiloskop. Labview berisi berbagai macam peralatan untuk menghasilkan ketelitian (acquiring), tampilan (displaying), dan menyimpan data (storing data), seperti halnya perlengkapan untuk membantu anda melakukan pemecahan masalah pengkodean (code trouble shoot).Setiap Virtual Instrumen (VI) menggunakan fungsi-fungsi yang menggerakkan masukan dari pemakai antarmuka atau sumber lain dan menampilkan informasi itu atau memindahkannya ke file lain atau ke komputer lain. VI berisi dua komponen sebagai berikut [1] :a. Panel muka-Melayani antarmuka pemakai.

Gambar 2.4 Komponen-komponen Front Panelb. Diagram Block-Berisi source code grafis yang menggambarkan fungsi-fungsi VI.

Gambar 2.5 Komponen-komponen Block Diagram

Icon dan Connector Pane-Mengidentifikasi VI sedemikian rupa sehingga anda dapat menggunakan VI di dalam VI yang lain atau disebut dengan sub VI atau juga disebut dengan sub routine didalam program berbasis text.(Halaman ini memang dikosongkan)

BAB III

METODOLOGI PERCOBAANPada percobaan ini dilakukan simulasi kontrol suhu pada PCT 13 menggunakan program LABVIEW 20123.1Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam melakukan percobaan antara lain sebagai berikut.a. Software LABVIEWb. PC komputerc. Satu set PCT 133.2Langkah Percobaan

Adapun prosedur yang dilakukan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut.a. Program simulasi LABVIEW dibukab. Simulasi dan satu set PCT 13 yang telah dibuat yaitu pengendalian suhu disiapkanc. Parameter PID, seperti Kp, Ti, Td diubah sesuai keinginan / dituning melalui program Labview yang terhubung dengan PCT 13d. Respon diamati dan dicatat

e. Pengambilan data dan tuning dilakukan hingga mendapatkan variasi nilai tertentu yang stabil dan dekat dengan set point

Gambar 3.1 Simulasi LABVIEW Pengendalian suhuBAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisis Data

Setelah dilakukan simulasi dengan LABVIEW dengan pengambilan data sebanyak dua kali dalam simulasi, data yang diambil tercantum pada tabel berikut. Setting set point : 50oC dan 40oC, suhu awal feed water (Tin) : 32,52 oC, dan suhu awal tanki (Tout) : 48,20 oC pada percobaan pertama dan suhu awal feed water (Tin) : 35 oC, dan suhu awal tanki (Tout) : 38,53 oC.Tabel 4.1 Pengambilan data respon sistemDataKcTiTdTs

1250,080,518 detik

22011,517 detik

Respon sistem yang telah didapat saat praktikum dapat dilihat pada gambar berikut. Pengambilan data ke 1 atau tuning 1 diperoleh Ts (settling time) = 18 detik. Sedangkan pengambilan data ke diperoleh Ts (settling time) = 17 detik. Berikut ialah grafik respon kontrol (garis biru) dengan set point temperatur 50 oC dan 40 oC (garis merah).

Gambar 4.1 Respon Sistem Data ke-1

Gambar 4.2 Respon Sistem Data ke-24.2 PembahasanBerdasarkan teori, mode kontrol Proportional (P) dengan parameter Kp diterapkan untuk mengatur besarnya amplitudo. Sebab pada mode kontrol on-off amplitudo tidak terkendali. Sehingga diterapkanlah mode kontrol P. Sedangkan mode kontrol Proportional Integral (PI) diterapkan untuk memperbaiki atau mengurangi error stedy state melalui parameter Ti sekaligus untuk mengatur amplitudo melalui parameter Kp. Kemudian mode kontrol Proportional Integral Derivatif (PID) dengan diterapkan untuk mengatur amplitudo (melalui parameter Kp), mengurangi error steady state (melalui parameter Ti) dan mempercepat settling time (melalui parameter Td).Tuning pertama dilakukan dengan Kc = 25, Ti = 0,08 dan Td = 0,5. Sedangkan tuning kedua dilakukan dengan Kc = 20, Ti = 1 dan Td = 1,5. Tuning kedua dilakukan dengan memperbesar Ti dan menambahkan nilai Td. Respon kontrol tuning 1 memiliki overshoot yang lebih tinggi daripada respon kontrol tuning 2. Namun tuning 2 memiliki setting time yang lebih cepat (17 detik) daripada tuning 1 (18 detik).

Hal ini sesuai dengan teori, dimana overshoot yang tinggi berimbas pada settling time yang cepat dan overshoot yang rendah beimbas pada settling time yang lambat. Akan tetapi yang perlu diingat ialah temperatur atau variabel fisis apapun harus dikontrol pada upper limit dan lower limit tertentu, dimana nilai upper limit dan lower limit tersebut tergantung dari proses. Overshoot yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan keadaan yang berbahaya pada plant yang dikontrol. Sedangkan settling time yang terlalu lambat membuat aksi aktuator juga lambat. Hal ini juga dapat mengakibatkan keadaan yang tidak sesuai dengan harapan, karena sinyal kontrol lambat untuk direspon oleh aktuator.

Sementara percobaan ini dilakukan dua percobaan dengan set point yang berbeda. Hal ini dilakukan untuk memperoleh keadaan steady state yang mendekati set point yang di inginkan.(Halaman ini memang dikosongkan)BAB VPENUTUP5.1Kesimpulan

Berdasarkan hasil praktikum tersebut dapat ditarik suatu kesimpulan antara lain sebagai berikut.a. Tuning 2 memiliki overshoot yang lebih tinggi daripada respon kontrol tuning 1.

b. Tuning 2 memiliki setting time yang lebih cepat (17 detik) daripada tuning 1 (18 detik) .c. Overshoot yang tinggi berimbas pada settling time yang cepat, sedangkan overshoot yang rendah beimbas pada settling time yang lambat.

d. Masih diperlukan tuning lagi untuk mencari parameter Kp, Ti, dan Td yang tepat, agar respon kontrol memiliki overshoot yang masih dapat ditolerir oleh proses dan settling time yang relatif cepat.5.2Saran

Saran untuk praktikum selanjutnya, yaitu :a. Sebelum dilaksanakan praktikum sebaiknya PCT 13 beroperasi dengan baik.b. Sambungan komponen elektronik dengan pompa heat exchanger sebaiknya diperkuat agar tidak mudah lepas.(Halaman ini memang dikosongkan)

DAFTAR PUSTAKA

[1] I. Setiawan, Kontrol PID untuk Proses Industri, Jakarta: Elex Media Komputindo, 2008.

[2]

T. Pratomo, "Purwarupa Sistem Kendali Suhu dengan Pengendali PID pada Sistem Pemanas dalam Proses Refluks/Distilasi.," IJEIS, vol. 3, no. 1, pp. 23-24, 2013

[3]

A. Juanda, "elib.unikom.ac.id," [Online]. Available: http//elib.unikom.ac.id/files/disk1/365/jbptunikompp-gdl-anggajuand-18247-4-babii.pdf. [Accessed 08 04 2015].

[4]

Anonim, Modul 4 Pemrograman DCS Centum CS 3000 Yokogawa, Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2013.

1i

i