PENGENDALIAN PROSES

PEMODELAN DAN SIMULASI REAKTOR CSTR

Hermawan Putra Prasetyo – 2409105019

1. Gambar Sketsa 3 Buah CSTR (Continuous Stirred-Tank Reactors) Isothermal.

Ketiga CSTR itu digunakan untuk menghasilkan produk B dari reaktan A yang dikonsumsi di

setiap reaktor yang tercampur sempurna dengan reaksi orde satu dalam fasa cair.

Asumsi-asumsi yang digunakan:

F3 = F2 = F1 = F0 ?F = 20.

V3 = V2 = V1 ?V = 36.

k3 = k2 = k1 ?k = 0.5.

Neracamassareaktor 1 :

Laju mol masuk – laju mol keluar – laju mol terkonsumsi = laju mol terakumulasi.

Dengan menggunakan transformasi Laplace:

F CA0 (s)- F CA1(s) - V k CA1 (s) = V s CA1 (s)

F CAo (s) = F CA1 (s) + V k CA1 (s) + V s CA1 (s)

F CA0 (s) = (F + V k +V s) CA1 (s)

Dengan cara yang sama.

Sehingga Menghasilkan

Dengan nilai substitusi sebagai berikut:

Hasilnya:

2. Simulasi Open-Loop, Tanpa Elemen Pengendali:

Simulasi system CSTR Open-Loop dengan memberikan input, system, dan ouput, tanpa

elemen pengendali.

0.14579

0.85027s +2.69252s +2.8421s+13 2

Transfer FcnStep Scope

Gambar1 Blok Diagram Simulasi System CSTR Tanpa Elemen Pengendali.

0 10 20 30 40 50 60 700

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

Open Loop

Time (Sec)

Am

plitu

de

Gambar 2 Grafik Simulasi System CSTR Tanpa Elemen Pengendali.

3. Simulasi Closed-Loop Transmitter Dan Control Valve DenganVariasi Nilai Gain:

Variasi pertama dengan memberikan nilai:

Gain Controller = 1.

Gain Transmitter = 1.

Gain Control Valve = 1.

0.14579

0.85027s +2.69252s +2.8421s+13 2

Transfer FcnSum1

Sum

0

Set Point

1

Sensor Transmitter

Scope

PID

PID Controller

Input

1

Control Valve

Gambar3 Blok Diagram Simulasi System CSTR DenganVariasi Gain Pada Transmitter Dan

Control Valve.

0 10 20 30 40 50 60 700

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14Closed Loop

Time (Sec)

Am

plit

ude

Gambar 4 Grafik Simulasi System CSTR DenganVariasi Gain Pada Transmitter Dan Control

Valve.

Variasi Kedua dengan memberikan nilai:

Gain Controller = 1.

Gain Transmitter = 5.

Gain Control Valve = 1.

Sum

Sum1

0.14579

0.85027s +2.69252s +2.8421s+13 2

Sistem 3 CSTR

0

SetPoint

5

Sensor Transmitter

Output

Input

PID

Controller

1

Control Valve

Gambar 5 Variasi dengan nilai Gain Transmitter 5.

0 10 20 30 40 50 60 70 800

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1Closed Loop

Time (Sec)

Am

plit

ude

Gambar 6 Grafik simulasi dengan gain transmitter 5.

Variasi Ketiga dengan memberikan nilai:

Gain Controller = 1.

Gain Transmitter = 5.

Gain Control Valve = 8.

Sum

Sum1

0.14579

0.85027s +2.69252s +2.8421s+13 2

Sistem 3 CSTR

0

SetPoint

5

Sensor Transmitter

Output

Input

PID

Controller

8

Control Valve

Gambar 7 Gain transmitter 5 dan gain transmitter 8.

0 50 100 1500

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025Closed Loop

Time (Sec)

Am

plit

ude

Gambar 8 Grafik hasil Gain transmitter 5 dan gain transmitter 8.

4. Simulasi Closed-Loop Bila Control Valve dan Transmitter Berupa Orde 1.

Simulasi Closed Loop, jika control valve dan transmitter berupa orde 1.

Variasi 1:

Gain controller = 1

transmitter =

control valve =

Sum

Sum1

2

2s+1

Transmitter

0.14579

0.85027s +2.69252s +2.8421s+13 2

Sistem 3 CSTR

0

SetPointOutput

Input

PID

Controller

1

5s+1

Control Valve

Gambar9 Blok Diagram Simulasi Closed Loop, Control Valve Dan Transmitter Berupa Orde 1.

0 10 20 30 40 50 60 700

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14Closed Loop

Time (Sec)

Am

plit

ude

Gambar 10 Grafik Simulasi Closed Loop, Control Valve Dan Transmitter Berupa Orde 1.

Variasi 2:

Gain controller = 1

transmitter =

control valve =

Sum

Sum1

2

2s+1

Transmitter

0.14579

0.85027s +2.69252s +2.8421s+13 2

Sistem 3 CSTR

0

SetPointOutput

Input

PID

Controller

1

10s+1

Control Valve

Gambar 11 Diagram blok simulasi dengan variasi 1.

0 10 20 30 40 50 60 700

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14Closed Loop

Time (Sec)

Am

plit

ude

Gambar 12 Grafik respon.

Variasi 3:

Gain controller = 1

transmitter =

control valve =

Sum

Sum1

2

6s+1

Transmitter

0.14579

0.85027s +2.69252s +2.8421s+13 2

Sistem 3 CSTR

0

SetPointOutput

Input

PID

Controller

1

10s+1

Control Valve

Gambar 13 Diagram blok orde 1.

0 10 20 30 40 50 60 700

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16Closed Loop

Time (Sec)

Am

plit

ude

Gambar 14 Grafik respon.