JURNAL PRAKTIKUM PENGENDALIAN ON-OFF

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam suatu pengendalian proses dikenal berbagai jenis cara  salah satunya adalah proses pengendalian on-off. Pada proses pengendalian jenis ini hanya akan terdapat 2 jenis outputan yaitu bersifat low dan high. Proses penendalian ini apabila digunakan untuk mengendalikan buka tutup control valve maka bukaan control valve hanya akan bisa 0% atau 100%..Syarat utama untuk memakainya adalah bukan untuk menghemat biaya pembelian unit controller melainkan karena proses memang tidak dapat mentolelir fluktuasi process variable pada batas-batas kerja pengendali on-off.

1.2 Permasalahan

Dalam praktikum tentang pengendalian on-off ini terdapat beberapa permasalahan yaitu sebagai berikut :

  1. Peralatan yang harus dikalibrasi ulang
  2. Indikator yang kurang akurat
  3. Tingkat sensitivitas dan resolusi peralatan yang masih kurang

1.3 Tujuan Praktikum

Dalam praktikum tentang pengendalian on-off ini terdapat beberapa tujuan yaitu sebagai berikut :

  1. Mengetahui metode pengendalian on-off
  2. Kapan digunakan metode on-off
  3. Mengetahui hasil outputan metode on-off
  4. Keuntugan dan kerugian mode kontrol on-off
  5. Mengetahui karakteristik mede kontrol on-off

1.4 Sistematika Laporan

Laporan ini disusun dengan format sebagai berikut BAB I Pendahuluan berisi tentang Latar belakang, Permasalahan, Tujuan praktikum, dan Sistematika laporan. BAB II Dasar teori berisi landasan  teori, BAB III Peralatan dan Prosedur Percobaan berisi tentang peralatan, komponen, dan prosedur dalam melakukan percobaan. BAB IV Analisa data dan Pembahasan, BAB V Tugas khusus, BAB VI Kesimpulan, kemudian Daftar pustaka dan terakhir lampiran.

BAB II

DASAR TEORI

Seperti tecerminkan dari namanya , pengendalian on /off hanya bekerja pada dua posisi, yaitu posisi “on” dan posisi “off”. Kalau final kontrol element berupa control valve , kerja valve hanya terbuka penuh atau tertutup penuh. Pada system pengendalian on-off control valve tidak akan pernah bekerja didaerah antara 0 sampai 100%. Karena kerjanya yang on-off , hasil pengendalian pengendali on-off akan menyebabkan proses variable yang bergelombang, tidak pernah konstan. Perubahan proses variable akan seirama dengan perubahan posisi final control element. Besar kecinya fluktuasi proses variable ditentukan oleh titik dimana controller “on” dan titik dimana “off”.

Karena karakteristik kerjanya yang hanya on dan offf, controller jenis on-off juga sering disebut sebagai two posision controller ,gap controller atau snap controller . Kata snap secara harfiah berarti menampar . Sebuah controller on-off kemidian juga lazim disebut snap controller. Ungkapan  kata snap action kelak akan juga dipakai untuk kerja controller jenis lain yang karena besarnya gain menjadi bekerja secara on-off.

Kerja pengendalian on-off , seringkali didapatkan dengan memanfaatka deab band suatu prosses switch. Contoh pengendalaian on-off yang paling mudah ditemui pengendalian suhu pada seterika listrik atau pompa air listrik otomatis. Kedua alat ini bekerja secara on-off dengan memanfaatkan adjustable dead band yang ada pada temperatur switch dan pressure switch.

Kerja penendalian on-off banyak dipakai di system pengendalian yang sederhana karena harganya yang relatif murah. Namun , tidak semua proses dapat dikendalikan secara on-off karena banyak operasi proses yang tidak dapat mentolerir fluktuasi proses variable. Jadi, syarat utama untuk memakai pengendali on-off bukan untuk menghemat biaya unit controller melainkan karena proses memang tidak dapat mentolerir fluktuasi proses variable pada batas-batas kerja pengendalian on-off.

Aksi pengendalian dari controller ini hanya mempunyai dua kedudukan, maksimum atau minimum, tergantung dari variable terkontrolnya, apakah lebih besar atau lebih kecil dari set poin.

Persamaanya adalah:

m = N1 jika e < 0

m = N2 Jika e> 0

dimana :           m   = manipulated variable

N1 = harga maksimum dari m (ON)

N2 = harga minimum dari m (OFF)

Pada gambar terlihat, jika error sering naik turun dengan cepat, maka fariabel termanipulasi (m) akan sering sekali berubah dari maksimum ke minimum atau sebaliknya, hal ini dalam prakteknya tidak diseukai, untuk itu pada pengendalian diberi gap.

Instrumentasi merupakan device atau peralatan yang digunakan untuk menunjang sebuah sistem dalam menjalankan proses tertentu untuk tujuan tertentu pula. Setiap kegiatan proses dalam sebuah system di industri senantiasa membutuhkan peralatan–peralatan otomatis untuk mengendalikan parameter–parameter  prosesnya. Otomatisasi tidak saja diperlukan demi kelancaran operasi, keamanan, ekonomi, maupun mutu produk, tetapi lebih mengutamakan pada kepentingan penggunaan manusia (user) sebagai kontrol manual, kecepatan, kualitas, serta kuantitas yang dihasilkan dibandingkan dengan menggunakan kontrol manual, dalam hal ini manusia sebagai pengendali dan pelaku keputusan.

Hampir semua proses industri dalam menjalankan proses produksinya membutuhkan bantuan sistem pengendali, contohnya pengendalian di suatu proses pengilangan minyak. Proses di suatu pengilangan minyak tidak mungkin dapat dijalankan tanpa bantuan fungsi sistem pengendalian. Ada banyak pengendalian yang harus dikendalikan di dalam suatu proses. Diantaranya yang paling umum, adalah tekanan (pressure) didalam sebuah vessel atau pipa, aliran (flow) didalam pipa, suhu (temperature) di unit proses seperti heat exchanger, atau permukaan zat cair (level) disebuah tangki. Ada beberapa parameter lain diluar keempat elemen diatas yang cukup penting juga dan juga perlu dikendalikan karena kebutuhan spesifik proses, diantaranya : pH, Velocity, berat, lain sebagainya.

Gabungan serta kerja alat–alat pengendali otomatis itulah yang dinamai dengan sistem pengendalian proses (proses control system). Sedangkan semua peralatan yang membentuk sistem pengendali disebut Instrumentasi pengendali proses (process control instrumentation). Dan sekarang tidak lagi memakai pe-ngendalian manual kontrol tetapi masih tetap dipakai pada beberapa aplikasi tertentu.
Sistem dibuat otomatis peran operator didalam sistem pengen-dalian manual digantikan oleh sebuah alat yang disebut controller. Tugas pelaksana keputusan (aksi control valve) tidak lagi dilakukan oleh operator (manusia), tetapi atas perintah controller yang operasinya dikendalikan oleh user. Untuk keperluan pengendalian otomatis, valve harus dilengkapi dengan alat yang disebut actuator, sehingga unit valve sekarang menjadi unit yang disebut control valve. Semua peralatan pengendalian inilah (controller dan control valve) yang disebut sebagai instrumentasi pengendali proses.

Pengendalian pada umumnya menghendaki proses berjalan dengan stabil. Proses yang stabil merupakan sebuah proses dimana besarnya setpoint sama dengan besarnya meassurment variabel, sehingga error sama dengan nol. Error yang sama dengan nol ini dapat mengakibatkan tidak adanya manipulated variabel untuk membuka atau menutup valve yang menjadikan sebuah proses yang berjalan secara kontinyu tanpa gangguan. Namun pada kenyatannya perubahan load, kinerja mekanik instrument, perubahan setpoint dan faktor – faktor lain yang dapat mengakibatkan suatu proses tidak stabil. Hal ini lazim terjadi pada suatu sistem pengendalian, sehingga perlu sebuah controller untuk mengendalikan suatu proses agar dapat kembali ke posisi stabil.

Gambar 2.2 Diagram blok aliran proses

Didalam pengendalian otomatis sesuatu yang perlu diketahui definisi dari istilah – istilahnya yaitu :

  • Proses (Process) adalah tatanan peralatan yang mempunyai suatu fungsi tertentu. Input proses dapat bermacam – macam, yang pasti ia merupakan besaran yang di manipulasi oleh final control element atau control valve agar measurement variable sama dengan set point.
  • Controlled variable adalah besaran atau variabel yang dikendalikan. Besaran ini adalah diagram kotak disebut juga output proses atau proses variable.
  • Manipulated variable adalah input dari suatu proses yang dapat dimanipulasi atau diubah–ubah besarnya agar process variable atau controlled variable besarnya sama dengan set point.
  • Distrubance adalah besaran lain, selain manipulated variable, yang dapat menyebabkan berubahnya controlled variable. Besaran ini lazim disebut load.
  • Sensing element adalah bagian suatu ujung suatu sistem penguluran (measuring system). Contoh sensing element yang banyak dipakai misalnya thermocouple atau oriface plate. Pada bagian ini juga bisa disebut sensor atau primary element.
  • Transmitter adalah alat yang berfungsi untuk membaca sinyal sensing element, dan mengubah menjadi sinyal yang dapat dimengerti oleh controller.
  • Measurement variable atau measured variable adalah sinyal yang keluar dari transmitter. Besaran ini merupakan cerminan besaranya sinyal sistem pengukuran.
  • Set point adalah besar process variable yang dikehendaki. Sebuah controller akan selalu berusaha menyamakan controlled variable dengan set point.
  • Error adalah selisih antara set point dikurangi measured variable. Error bisa negatif dan juga bisa positif. Bila set point lebih besar dari measured variable maka error akan menjadi positif. Sebaliknya jika set point lebih kecil dari measured variable maka error menjadi negatif.
  • Controller adalah elemen yang mengerjakan tiga dari empat tahap langkah pengendalian, yaitu membandingkan set point dengan measurement variable, menghitung berapa banyak koreksi yang perlu dilakukan, dan mengeluarkan sinyal koreksi yang sesuai dengan hasil perhitungan. Controller sepenuhnya mengantikan peran manusia dalam mengendalikan sebuah proses.
  • Control unit adalah bagian dari controller yang menghitung besarnya koreksi yang diperlukan. Input control unit adalah error, dan outputnya adalah sinyal yang keluar dari controller. Control unit memiliki transfer function yang tergantung pada jenis controller. Output control unit adalah hasil penyesuaian matematik transfer function dengan memasukkan nilai error sebagai input.
  • Final control element adalah bagian akhir dari instrumentasi sistem pengendalian. Bagian ini berfungsi untuk mengubah measurument variable dengan cara memanipulasi besarnya manipulated variable, berdasarkan perintah controller.

Control valve adalah suatu jenis final control element yang paling umum dipakai untuk sistem pengendalian proses, sehingga final control element cenderung diartikan control valve, sebuah control valve bekerja tidak hanya menutup secara penuh atau membuka secara penuh, tetapi pengendalian secara continuous yaitu control valve harus mengendalikan secara kontinu manipulated variable (mengatur besar bukaanvalve) agar proses variable selalu sama dengan set point.

Sebuah control valve terdiri dari tiga dua bagian dasar yaitu actuator. Bonnet  dan valve body. Actuator adalah bagian yang mengerjakan gerak buka tutup valve yang terdiri dari diapragma, upper diapragma case, pegas, yoke, stem, dll. Bonnet terdiri dari stud bolt/nut, valve stem,dll. Sedangkan valve yang berhubungan langsung/menentukan besarnya flow yang berhubungan dengan fluida yang masuk ke proses, yaitu terdiri dari plug, seat, valve body, gasket , dll.

Suatu aktuator bisa bekerja apabila ada suplay tekanan dan sinyal control peneumatik ataupun elektrik, besarnya suplay tekanan pneumatik tergantung dari system, model, dan ukuran control valve itu sendiri (biasanya 20 psig), sedangkan sinyal urnumnya control 3-15 Psig untuk pneumetik dan 4 – 20 mA untuk elektrik, bila sebuah control valve suplay dan sinyal controlnya pneumatik maka sinyal elekrik harus 4-20 mA harus dirubah ke 3-15 psig sinyal pneumetik oleh suatu konverter I/P. Actuator control valve dilengkapi .pula dengan positioner yang fungsinya digunakan untuk menanggulangi hysterisis pada aksi control valve,

positioner terdiri dari empat bagian yaitu :

  • Resricted Orifice yang berfungsi menghambat tekanan sumber (suplay).
  • Bellow dan spring berfungsi sebagai penterjemah tekanan pneumetik ke besaran gerak.
  • Nozzel dan Baffle berfungsi untuk membocorkan sebagian tekanan suplay yang bekerja pada diapragma.
  • Elongated Slot berfungsi sebagai engsel untuk menjaga agar baffle naik turun seirama dengan gerak stem
  • Rellay

Manfaat yang lain dari positioner adalah untuk mempercepat reaksi control valve sehingga lag time dapat diperkecil, valve positioner dapat diartikan juga sebagai controller karena didalamnya terdapat proses umpan balik (Proporsional Control) dari aksi actuator ke positioner.

Untuk sebuah actuator pada urnumnya dikalibrasi untuk bergerak saat sinyal pneumetik lebih besar dari 3 psi dan kondisi gerak penuh pada saat sinyal 15 Psig, artinya 3-15 Psig setara dengan 0-100% pergerakan stem valve (strok) .Suatu kombinasi actuator dan valve dibuat untuk menghasilkan control valve fail   to close dan control valve fail to open. Kedua kondisi ini diciptakan demi kepentingan proses. Kontruksinya control valve fail open juga disebut air to close, sedangkan fail close disebut juga air to open.

Spesifikasi katup penting sekali untuk menyesuaikan karakteristik katup pengatur dengan karakteristik proses.  Dengan menggunakan penyesuaian itu seti-daknya akan mengurangi kesulitan – kesulitan yang dihadapi, yaitu dengan meng-gunakan karakteristik aliran pada katup. Karakteristik aliran yang dgunakan adalah :

Linear

Karakteristik ini menyatakan perubahan besarnya aliran yang proporsional dengan bukaan katup. Sepuluh persen bukaan katup berarti sepuluh persen aliran. Kontrol valve jenis ini banyak digunakan untuk pengendalian level per-mukaan dengan gain yang tetap.  Persamaan matematis dari jenis ini adalah :

f(x)=x

Equal Percentage

Kontrol valve jenis ini menyatakan perubahan bukaan katup akan mengakibatkan perubahan aliran semakin lambat untuk  harga a yang semakin besar, dengan model matematisnya :

f(x)=a­­x-1

Quick Opening

Karakteristik ini menyatakan perubahan maksimum yang terjadi pada bukaan yang relatip kecil. Katup dengan karakteristik aliran seperti ini banyak digunakan untuk pengaturan on-off.

Untuk perubahan tekanan (Dp) yang melewati katup diasumsikan tetap. Akan tetapi perubahan tekanan proses sering merubah karakteristik itu sendiri, sehingga dalam membuat asumsi harus dengan tingkat perubahan karakteristik yang tergantung pada penurunan tekanan proses. Untuk kasus normal diasumsikan bahwa penu-runan tekanan proses sama dengan penurunan tekanan katup dan perubahan yang dihasilkan kecil dan karakteristik dengan pengaruh perubahan tekanan dapat dia-tur.  Kebanyakan control valve dioperasikan pada beban yang berubah – ubah dan dalam tekanan yang bervariasi serta respon valve yang cepat.  Efektifitas respon dipengaruhi oleh karakteristik valve. Equal percentage dapat dipakai untuk keperluan proses yang cepat dan dinamika sistem belum diketahui dengan baik. Quick opening dapat dipakai untuk kontrol on-off .

BAB III

PERALATAN DAN PROSEDUR PERCOBAAN

Peralatan Percobaan

1.1 set simulasi pengendalian ON/OFF dengan
variabel control temperatur.

2. Termometer digital

3. Multimeter digital

4. Air dan tempatnya

3.2 Prosedur Percobaan

Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Percobaan

  1. Aturlah peralatan sesuai dengan gambar.
  2. Aktifkan controller dan beri nilai pada set poin
  3. Start controller dan amati loop proses yang terjadi.
  4. Amati dan catat perubahan suhu pada termometer digital
  5. Amati dan catat perubahan meassurment variabel pada controller
  6. Amati dan catat perubahan error pada controoler
  7. Amati dan catat kondisi kontroller ON atau OFF.
  8. Aturan tambahan dari asisten.

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: