BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Tujuan Percobaan

Untuk mengetahui cara kerja PCT 42 pH control

Mengetahui pengendalian dengan metode direct action dan reverse action

1.2 Dasar Teori1.2.1 Sistem Pengendalian

Pengendalian Proses adalah bagian dari pengendalian automatik yang diterapkan di bidang teknologi proses untuk menjaga kondisi proses agar sesuai dengan yang diinginkan. Seluruh komponen yang terlibat dalam pengendalian proses disebut sistem pengendalian atau sistem kontrol. Tujuan pengendalian proses bertujuan untuk mempertahankan nilai proses agar sesuai dengan kebutuhan operasi.

Tujuan pengendalian adalah mempertahankan nilai variabel proses agar sesuai dengan kebutuhan operasi sesuai dengan yang diinginkan. Tujuan pengendalian erat berkaitan dengan kualitas pengendalian yang didasarkan atas bentuk tanggapan variabel proses. Setelah terjadi perubahan nilai acuan (settpoint) atau beban diharapkan,

Penyimpangan maksimum dari nilai acuan sekecil mungkin

Waktu yang diperlukan oleh variabel proses mencapai kondisi mantap sekecil mungkin

Perbedaan nilai acuan dan variabel proses setelah tunak sekecil mungkinAtau dapat dinyatakan dengan istilah umum, yaitu

Minimum overshoot

Minimum offset

Minimum settling timeDengan kata lain kualitas pengendalian yang diharapkan adalah,

Tanggapan cepat

Hasilnya stabil dan tidak ada penyimpangan

Settling time

settpoint

Variabel prosesoffset

Overshoot (maksimum error)

Gambar 1. Grafik pengendalian proses 1.2.2 Jenis VariabelJenis variabel yang mendapatkan perhatian penting dalam bidang pengendalian proses adalah variabel proses (process variable, PV) atau yang disebut juga variabel terkendali (controlled variable). Variabel proses adalah besaran fisika atau kimia yang menunjukkan keadaan proses. Variabel ini bersifat dinamik, artinya nilai variabel dapat berubah spontan oleh sebab lain baik yang diketahui ataupun tidak. Di antara banyak macam variabel proses terdapat empat variabel dasar, yaitu: suhu (T), tekanan (P), laju alir (F), dan tinggi permukaan cairan (L).Dalam teknik pengendalian proses, titik berar permasalahan adalah menjaga agar nilai variabel proses tetap atau berubah mengikuti alur (trayektori) tertentu. Variabel yang digunakan untuk melakukan koreksi atau mengendalikan variabel proses disebut variabel termanipulasi (manipulated variable, MV) atau variabel pengendali. Sedangkan nilai yang diinginkan dan dijadikan acuan atau referensi variabel proses disebut nilai acuan (settpoint value, SV).

Selain ketiga jenis variabel tersebut masih terdapat variabel lain yaitu gangguan (disturbance) baik yang terukur (measured disturbance) maupun tidak terukur (unmeasured disturbance) dan variabel keluaran tak terkendali (uncontrolled output variable). Variabel gangguan adalah variabel masukan yang mampu mempengaruhi nilai variabel proses tetapi tidak digunakan untuk mengendalikan. Variabel keluaran tak terkendali adalah variabel keluaran yang tidak dikendalikan secara langsung.

Gambar 2. Jenis variabel dalam sistem proses1.2.3 Sistem Pengendalian Umpan Balik

Prinsip mekanisme kerja sistem pengendalian umpan balik adalah mengukur variabel proses dan kemudian melakukan koreksi bila nilainya tidak sesuai dengan yang diinginkan. Ciri utama pengendalian umpan balik adalah adanya umpan balik negatif, artinya jika nilai variabel proses berubah, terdapat umpan balik yang melakukan tindakan untuk memperkecil perubahan itu. Mekanisme Pengendalian Umpan Balik

Mekanisme pengendalian yang mengakibatkan variabel termanipulasi (MV) naik karena variabel proses (PV) turun, atau sebaliknya disebut aksi naik-turun (increase-decrease) atau disebut juga aksi berlawanan (reverse action). Kebalikan dari mekanisme tersebut adalah aksi naik-naik (increase-increase) atau disebut juga aksi langsung (direct action), artinya jika variabel proses (PV) naik maka variabel termanipulasi (MV) juga akan naik.

1.2.4 Langkah Pengendalian

Langkah pengendalian umpan balik adalah sebagai berikut:

1. Mengukur, tahap pertama dari langkah pengendalian adalah mengukur atau mengamati nilai variabel proses

2. Membandingkan, hasil pengukuran atau pengamatan variabel proses (nilai terukur) dibandingkan dengan nilai acuan (setpoint)

3. Mengevaluasi, perbedaan antara nilai terukur dan nilai acuan dievaluasi untuk menentukan langkah atau cara melakukan koreksi atas perbedaan itu.

4. Mengoreksi, tahap ini bertugas melakukan koreksi variabel proses agar perbedaan antara nilai terukur dan nilai acuan tidak ada atau sekecil mungkin

1.2.5 Instumentasi proses

Pelaksanaan langkah pengendalian pada penjelasan diatas memerlukan instrumentasi sebagai berikut:

1. Unit Pengukuran

Bagian ini bertugas mengubah nilai variabel proses yang berupa besaran fisik atau kimia seperti laju alir, tekanan, suhu, pH, konsentrasi, dan sebagainya menjadi sinyal standar. Bentuk sinyal standar yang populer dibidang pengendalian proses adalah berupa sinyal penuematik (tekanan udara) dan sinyal listrik. Unit pengukuran terdiri dari atas dua bagian yaitu sensor dan transmiter.

Sensor yaitu elemen perasa yang lansung bersentuhan dengan variabel proses.

Transmiter yaitu bagian yang berfungsi mengubah sinyal dari sensor (gerakan mekanik, perubahan hambatan, perubahnan tegangan atau arus) menjadi sinyal standar.

2. Unit Pengendali

Bagian ini bertugas membandingkan, mengevaluasi, dan mengirimkan sinyal ke unit kendali akhir. Evaluasi yang dilakukan berupa operasi matematika. Hasil evaluasi berupa sinyal kendali yang dikirim keunit kendali akhir. Sinyal kendali berupa sinyal standar yang serupa dengan sinyal pengukuran.

Controller (pengendali) yaitu menerima nilai error dari hasil pembanding, kemudian menginterprestasikan nilai yang tepat lalu memerintahkan elemen kontrol pengendali akhir agar bisa sesuai dengan nilai yang diinginkan. Respon dari konriller memiliki tiga kriteria koreksi, yaitu:

1. Proportional : sinyal keluaran sebanding dengan penyimpangan (deviasi). Pengendali ini cepat stabil dan memiliki offset kecil.

2. Integral: keluaran selalu berubah selama terjadi deviasi dan kecepatan perubahan keluaran tersebut sebanding dengan penyimpangan. Pengendali ini lambat stabil karena sering terjadi gangguan, tetapi memiliki offset kecil.

3. Derivatif: mempercepat respon pengendali tetapi sangat peka terhadap noise (gangguan akibat bising, turbulensi). Pengendali ini cepat stabil dan memiliki offset kecil

4. Kombinasi: pengontrol tipe integral dan derivatif jarang digunakan secara tersendiri, tetapi digabungkan dengan sistem proportional untuk menghilangkan keragu-raguan jika jenir proportional memerlukan karakteristik yang stabil. Dengan penggabungan ini akan diperoleh suatu sistem kontrol yang lebih stabil sehingga sensitivitas responnya akan menjadi lebih besar.

3. Unit Kendali Akhir

Bagian ini bertugas menerjemahkan sinyal kendali menjadi aksi atau koreksi melalui pengaturan variabel termanipulasi. Unit ini terdiri atas dua bagian besar, yaitu aktuator dan elemen kendali akhir. Aktuator adalah penggerak elemen kendali akhir. Bagian ini dapat berupa motor listrik, selenoida, atau membran peneumatik. Sedangkan elemen kendali akhir biasanya berupa katup kendali akhir (control valve) atau elemen pemanas.

1.2.6 Tanggapan Transien Sistem Tertutup

Jika ke dalam sistem pengendalian terjadi perubahan nilai acuan, idealnya nilai variabel proses tepat mengikuti nilai acuan baru. Tetapi kondisi demikian biasanyatidak terjadi. Nilai variabel proses akan mengalami beberapa kemungkinan perubahan, yaitu:

Tanpa osilasi (everdamped) Osilasi teredam (underdamped)

Osilasi kontinyu (sastrained oscilation)

Tidak stabil (amplitudo membesar)

Keempat tanggapan diatas dibuat dengan memberi masukan berupa step function (fungsi langkah) yaitu dengan perubahan mendadak dari satu nilai masukan konstan ke nilai masukan konstan yang lain. Besarnya perubahan tersebut biasanya paling besar 10%.

Tanggapan tanpa osilasi bersifat lambat namun stabil. Sedangkan tanggapan osilasi teredam mengalami sedikit gelombang di awal perubahan, dan selanjutnya amplitudo mengecil dan akhirnya hilang. Tanggapan ini cukup cepat meskipun terjadi sedikit ketidakstabilan. Pada tanggapan dengan osilasi kontinyu, variabel proses secara terus menerus bergelombang dengan amplitudo dan frekuensi yang tetap, terakhir, tanggapan tak stabil memiliki amplitudo besar, kondisi demikian sangat berbahaya karena dapat merusak sistem keseluruhan.

Tanggapan teredam ( >1) Tanggapan osilasi teredam (0