Kontroler Proporsional

Kontroler Proporsional

Dasar Rasionil
Mengapa penting bagi anda untuk mempelajari pelajaran ini?
Kontroler Proporsional bisa berupa pneumatik, elektronik analog, digital atau algoritma didalam prosesor DCS merupakan kontroler fundamental yang banyak dipakai di lup pengontrolan. Materi dalam modul ini akan membantu siswa untuk dapat mendefinisikan penggunaan, batasan, kelebihan dan kelemahan kontroler proporsional.
Tujuan Pelajaran
Pada saat anda menyelesaikan modul ini, anda akan dapat….
Dengan mempelajari secara lengkap dan sukses pada unit ini siswa akan lebih mengenal tentang prinsip kerja kontroler proporsional. Siswa akan memahami fungsi komponen-komponen yang ada pada kontroler juga terminologi yang berhubungan dengan kontrol proporsional. Siswa perlu melakukan perhitungan output kontroler.
Tujuan Sasaran

Berikut ini adalah apa yang akan anda dapatkan setelah anda menyelesaikan setiap bahan..
1. Dapat menggambar dan melabeli sebuah diagram pada controller proporsional pneumatik menggunakan terminologi-terminologinya.

2. Mendeskripsikan operasi dari controller Proporsional Pneumatik. Menjelaskan konsep tuning negatif feed back, gain, dan bias.

3. Menjelaskan terminologi dari “Offset”, “Gain” dan “Proportional Band”

Prasyarat

II-207-02
Evaluasi Kerja
Untuk memperlihatkan bahwa anda sudah menguasai bahan berikut ini adalah apa yang akan anda tanyakan untuk dikerjakan..
Tugas modul yang di berikan harus di selesaikan dan dikumpulkan untuk penilaian.

Ketika menjawab pertanyaan Self-Test dalam modul maka koreksilah jawaban anda melalui petunjuk jawaban Self-Test untuk meyakinkan bahwa anda menguasai meteri modul tersebut.

Pendahuluan

Kontroler proporsional ialah kontroler tersederhana digunakan untuk mengontrol industri proses selain kontroler on-off. Ada banyak digunakan diindustri dan dibanyak proses kontroler ini sangat efektif. Modul ini akan menjelaskan prinsip kerja kontroler P, terminology yang berhubungan dengan kontroler juga batasan dan kelebihan.

Unit ini akan memfokuskan kontroler pneumatik karena kontroler jenis ini lebih mudah untuk dimengerti. Siswa akan memahami prinsip kerja kontrol jenis proporsional ini adalah sama baik itu kontroler pneumatik, elektronik maupun kontroler digital.

Ada banyak konsep penting tentang kontroler P yang harus dipahami oleh siswa agar siswa benar-benar memahami cara kerja mode kontroler yang lain pada akhir modul ini. Dinasehatkan bahwa siswa untuk mengingatnya.

TUJUAN ONE
Pada saat anda meyelesaikan modul ini anda akan dapat…
Dapat menggambar dan melabeli sebuah diagram pada controller proporsional pneumatik menggunakan terminologi-terminologinya.
Kegiatan Belajar
Lengkapi setiap activitas pelajaran seperti daftar dibawah ini..
• Mendiskusikan persamaan dan perbedaan komponen antara kontroler pneumatic basik dengan kontrole mode P.
• Menetapkan 3 kondisi eror yang mendefinisikan output kontroler
Bahan Pelajaran

Kontroler Mode P
Diagram
Diagram pada Gambar 1 adalah gambar kontroler mode proporsional.
Bandingkan gambar diagram ini dengan diagram kontroler basik pada modul sebelumnya.
Anda akan melihat bahwa kontroler mode P mempunyai tambahan sepasang komponen, yaitu below feedback dan sprin bias. Dalam kenyataanya spring bias dapat diganti dengan below yang mempunyai efek yang sama. Konsep bias didiskusikan pada akhir unit ini.

Gambar 1: Kontroler Pneumatik Mode P
Definisi
Dari pelajaran sebelumnya bahwa output kontroler on-off tergantung adanya eror dan arah atau tanda eror (apakah eror positif atau eror negatif).
Kontroler P mempunyai reaksi tidak hanya adanya dan tandanya eror tetapi output juga tergantung pada ukuran eror.
Hal ini berarti bahwa eror yang lebih besar, maka output kontroler juga lebih besar. Oleh karena itu, output kontroler P tergantung tidak hanya adanya dan arah atau tanda eror tetapi juga besarnya (ukuran) eror.

TUJUAN TWO
Pada saat anda meyelesaikan modul ini anda akan dapat…
4. Mendeskripsikan operasi dari controller Proporsional Pneumatik. Menjelaskan konsep tuning negatif feed back, gain, dan bias.
Kegiatan Belajar
Lengkapi setiap activitas pelajaran seperti daftar dibawah ini..
• Menjelaskan bagaimana below feedback digabungkan kedlam kontroler.
• Mendiskusikan sebab-sebab penyetelan fulcrum
Bahan Pelajaran

Cara Kerja
Below Feedback
Bahwa output kontroler tidak hanya digunakan atau dikirim ke final control element tetapi juga digunakan ke belw feedback. Anda telah mendapatkan pengertian bahwa selisih antara tekanan set point dengan tekanan proses variabel akan menyebabkan flapper bergerak menjauh atau mendekat ke nozzle dari suplai udara. Hal ini akan mengakibatkan perubahan output kontroler. Output menghasilkan sebuah gaya pada below feedback dan digunakan untuk melawan flapper beam.
Adanya tambahan below feedback akan memperkecil gain kontroler, oleh karena itu feedback yang digunakan selalu negative.
Fulcrum yang dapat disetel (adjustable)
Seperti telah dipahami bahwa poin pivot dari flapper beam mempunyai dua lengan dan disebut L1 dan L2. Dua lengan tersebut mempunyai jarak yang sama tetapi tipe poin pivot untuk kontroler ini posisi lengannya dari fulcrum beam dapat diatur dengan jarak yang berbeda. Hal ini berarti mempunyai pengaruh terhadap perubahan gain kontroler. Konsep gain akan ditrangkan secara detail pada akhir bab ini.
Jika pivot ditempatkan lebih dekat kekiri flapper beam maka perubahan besar selisih antara set point dengan proses variabel akan menghasilkan perubahan kecil output.
Jika pivot ditempatkan lebih dekat kekanan flapper beam maka perubahan kecil selisih antara set point dengan proses variabel akan menghasilkan perubahan besar output.
Gain kontroler mode P dapat diatur dengan mengatur posisi fulrum terhadap flapper beam.
Deteksi Eror
Seperti halnya kontroler on-off, deteksi eror dilakukan dengan adanya selisih antara tekanan yang disuplaikan ke below set point dan below input. Selisih gaya yang dihasilkan oleh tekanan menyebabkan flapper bergerak mendekati atau menjahui nozzle yang digunakan untuk mengatur atau menyetel output dari kontroler.
Oleh karena itu output akan meresponse arah dan besarnya eror.

TUJUAN THREE
Pada saat anda meyelesaikan modul ini anda akan dapat…
Menjelaskan terminologi dari “Offset”, “Gain” dan “Proportional Band”

Kegiatan Belajar
Lengkapi setiap activitas pelajaran seperti daftar dibawah ini..
• Mampu mendefinisikan istilah-istilah berikut dengan respek terhadap kontroler mode P:
a. Offset.
b. Gain.
c. Proportional Band
• Menunjukkan pemahaman hubungan antara Gain danProportional Band.
• Mampu menghitung gain atau proportional band dari kontroler dengan diketahuinya nilai proportional band atau gain.
Bahan Pelajaran

Kontrol Proporsional
Contoh sederhana adalah control level, seperti terlihat pada Gambar 2, dimana pelampung mengoperasikan control valve yang menyuplai air untuk mempertahankan level air didalam tangki. Diasumsikan valve tersebut tertutup ketika level tangki penuh dan akan membuka penuh ketika level tangki turun sampai minimum; Juga diasumsikan bukaan valve mempunyai hubungan yang linier dengan aliran air tersebut (25% bukaan valve akan menyebabkan 25% aliran air, 50% bukaan valve akan menyebabkan 50% aliran air dan seterusnya).

Gambar 2: Kontrol Proporsional Sederhana

Jika kecepatan output cairan dari tangki adalah 200 L/menit, kita dapat menyetel valve sampai pada set point 50% dari level maksimum. Dengan kondisi ini aliran input dan output akan sama. Bila kecepatan discharge dinaikkan sampai 300 L/menit, maka level didalam tangki akan turun, dan menyebabkan pelampung juga turun kebawah. Hal ini juga akan menaikkan bukaan valve sehingga aliran yang masuk sama dengan aliran yang keluar. Sekarang level akan stabil dibawah nilai set point asalnya. Juga jika kecepatan discharge diturunkan menjadi 100 L/menit, level akan stabil diatas set point ini. Ini karena perubahan level (proses variabel) harus berlangsung sebelum final control element (valve) kembali keposisinya lagi.
Selisih antara set point dengan nilai nyata proses variabel disebut offset.
Offset adalah karakteristik alamiah (inherent) dari kontroler proporsional.
Jika pivot F pada Gambar 2 digerakkan kekiri sehingga perbandingan lengan lever AF/FB mengecil, maka perubahan kecil level akan menyebabkan control valve dari minimum kearah bukaan maksimum dan offset akan dikurangi. Hal ini berarti menaikkan sensitivitas kontrol dan ketika sensitivitas naik maka offset diturunkan.

Gambar 3 menunjukkan kesetimbangan momen kontroler proporsional pneumatik.
Anda sekarang harus realistis bahwa secara nyata kontroler on-off perlu ditambah below negatif feedback.
Below negatif feedback akan merubah kontroler on-off menjadi kontroler porporsional.
Penambahan below negatif feedback akan menurunkan gain kontroler. Ingat bahwa kontroler on-off mempunyai gain sangat tinggi sedang kontroler proporsional mempunyai gain lebih rendah.

Gambar 3: Kontroler Proposional Pneumatik Kesetimbangan Momen

Untuk Gambar 3, diasumsikan bahwa :

1. Poin pivot disetel sedemikian sehingga L1 dan L2 sama.
2. Set point dan proses variable keduanya disetel pada nilai minimum (dengan asumsi range yang digunakan 3 sampai 15 psi ).
3. Gaya pegas disetel sehingga output kontroler pada nilai minimum 3 psi.
Jika proses variable (PV) naik melebihi set point, dengan menaiknya output berhubungan secara linier dengan deviasi (tekanan proses variabel dikurangi tekanan set point).Pada saat PV naik sampai nilai maksimum 15 psi, output kontroler juga akan naik sampai maksimum (Gambar 4); simpangan 12 psi pada PV disebabkan output kontroler naik 12 psi. Pada kontroler proporsional, simpangan sering disebut offset.

Gambar 4: Output Kontroler Vs Proses Variabel

Output kontroler (V), atau posisi valve berhubungan langsung dengan PV (proses variabel). Jika proses variabel naik sampai range penuh, maka output kontroler juga demikian, dan stroke final kontrol element juga membuka 100%.
Persen range proses variabel yang menyebabkan 100% perubahan output kontroler sering disebut proportional band.

Contoh diatas PB (Proportional Band) adalah 100% karena 100% perubahan PV akan menyebabkan 100% perubahan V.
Perbandingan perubahan output (ΔV) menyebabkan perubahan input (ΔPV) disebut gain (k) dari kontroler proporsional.

K = V
PV
Jika pivot ditengah sehingga L2 = L1, maka gain kontroler proporsional adalah:

k = V
PV
= 100%
100%
k = 1

gain (k) proportional juga dapat dihitung dengan:

k = L2
L1

Apa yang terjadi jika poin pivot pada Gambar 3 sekarang disetel sehingga L2/L1 = 2, dan Set Point (SP) dan PV menggunakan tekanan 20 kPa, sedang gaya spring disetel sedemikian sehingga output adalah 20 kPa. (Secara normal kalibrasi seperti ini tidak diperlukan pada kontroler nyata namun gambarannya lebih komplek bila dibandingkan dengan ditunjukkan pada gambar sket). Setelah penyetelan ini, jika tekanan input PV naik diatas SP, maka sinyal PV harus naik sampai hanya 60 kPa atau 50% sebelum output naik sampai maksimum 100%.

Oleh karena itu:

k = V
PV
= 100%
50%
k = 2

Juga:
k = L2
L1
k = 2

Jika L2 = 4 L1 kemudian:

k = L2
L1
k = 4

Dan:
k = V
PV

= 100%
25%
k = 4

Jika L2 = 0.5 L1, kemudian:

k = L2
L1
k = 0.5

Dan:
k = V
PV
= 50%
100%
k = 0.5
Dapat dilihat bahwa lebar PB atau Gain menentukan output kontroler proporsional dan banyaknya gerakan valve pada eror yang diberikan; sebagai contoh, selisih antara nilai PV dan SP. Jika Gain dinaikkan atau PB diturunkan atau disempitkan, maka offset dari kontroler proporsional menurun menyebabkan proses tetap mendekati SP, (Gambar 4) dengan variasi beban proses. Sebelumnya Gain kontroler hanya dinaikkan sampai pada nilai tertentu atau output kontroler akan mulai berosilasi seperti kontroler on-off. Suatu kontroler dengan PB 2% atau lebih kecil dapat dianggap beroperasi seperti kontroler on-off, dengan kata laingain kontrolernya sangat tinggi. Hal ini berarti bahwa perubahan kecil input menyebabkan perubahan besar output. Pada Gambar 2, jika perbandingan AF/BF sangat kecil, maka gangguan permukaan air dapat menyebabkan valve diposisikan dari tutup penuh menjadi posisi buka penuh.

Kenyataan bahwa PB sama dengan persentasi perubahan PV% yang menyebabkan 100% perubahan output kontroler (100% V), sehingga persamaan berikut dapat digunakan sebagai pegangan:

k = 100
PB
PB = Proportional band
k = Gain

dan sebaliknya:
PB = 100
k
Secara normal, pengontrolan proses yang baik dapat dicapai jika output kontroler diatas nilai minimum ketika erornya nol, sehingga final control element seperti valve bekerja lebih baik jika pada bukaan pertengahan.
Untuk mengatasi pengaruh ini, konstanta gaya spring, sering disebut manual reset dimasukkan dengan menempatkan spring yang berlawanan trhadap below negatif feedback.
Ketika PV pada SP, gerakan momen searah jarum jam akan sama dengan gerakan momen berlawanan arah jarum jam., sehingga gaya below negative feedback juga selalu sama dengan gaya spring. Gaya spring dapat disetel pada nilai output yang diinginkan ketika PV sama dengan SP seperti ditunjukkan pada Gambar 5.

Gambar 5: Kontrol Proporsional

Satu Tanggapan

  1. pak ni gambar2 nya mana ?????
    kok g ada .
    ato aku minta link aslinya donk pak ???

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: