1.2.1 Istilah Dalam SPO

1 |1.2 Istilah dalam SPO

ISTILAH – ISTILAH

DALAM SISTEM PENGENDALIAN

PENGANTAR

Sistem pengendalian khususnya pengendalian otomatis memegang peranan yang sangat

penting dalam perkembangan ilmu dan teknologi. Dalam bahasan ini, akan diberikan istilah–

istilah yang diperlukan untuk menjelaskan sistem pengendalian sehingga pemahaman tentang

bidang ini menjadi lebih mudah.

ISTILAH _ ISTILAH DALAM SISTEM PENGEALIAN

1. Sistem

Sistem merupakan kumpulan komponen-komponen yang saling berhubungan dan

bekerja sama untuk mencapai suatu tujuan tertentu.

Sistem tidak dibatasi hanya untuk sistem fisik saja. Konsep sistem dapat digunakan pada gejala

yang abstrak dan dinamis seperti yang dijumpai dalam ekonomi. Oleh karena itu istilah

”sistem” dapat diinterpretasikan untuk menyatakan sistem :

Fisik

Biologi

Sosial

Ekonomi, dan lain-lain

Contoh sistem :

1. Sistem pencernaan makanan pada manusia

Komponen-komponen sistem pencernaan makanan pada manusia terdiri dari mulut,

kerongkongan, lambung, usus 12 jari, usus besar dan anus

2. Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Air

Komponen – komponen Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Air terdiri dari air terjun,

turbin, dan generator

Hal ini mengantar kita pada istilah lain yaitu proses dan plant


2. Proses

Proses adalah nama lain untuk sistem. Kamus Merriam-Webster mendefinisikan proses

sebagai operasi atau perkembangan alamiah yang berlangsung secara kontinyu yang ditandai

oleh suatu deretan perubahan kecil yang berurutan dengan cara yang relatif tetap dan menuju

ke suatu hasil atau keadaan akhir tertentu.

Pada umumnya, setiap operasi yang dikontrol disebut proses.

Sebagai contoh adalah proses kimia, ekonomi, dan biologi.

3. Plant

Plant adalah nama lain untuk sistem. Plant adalah seperangkat peralatan mungkin hanya

terdiri dari beberapa bagian mesin yang bekerja bersama-sama, yang digunakan untuk

melakukan suatu operasi tertentu. Pada sistem pengendalian, setiap obyek fisik yang dikontrol

disebut plant.

Contoh plant :

Continuous Stirred-Tank Reactor (CSTR).

Continuous Stirred-Tank Reactor (CSTR) merupakan suatu tangki reaktor yang digunakan

untuk mencampur dua atau lebih bahan kimia dalam bentuk cairan dengan menggunakan

pengaduk (mixer). Pada Continuous Stirred-Tank Reactor terdapat heater yang akan

menghasilkan panas untuk mengatur temperatur cairan pada harga tertentu.

Gambar fisik Continuous Stirred-Tank Reactor dapat dilihat pada gambar di bawah ini

Pada saat steady state, CSTR memenuhi persamaan berikut :

Cw

QTT inout

Mixer

Inlet flow

Tin – temperatur

Mass flow rate - w

Outlet flow

Tout – temperatur

Mass flow rate - w Q – Heater masukan

Gambar 1.1. Continuous Stirred-Tank Reactor


dimana C adalah panas spesifik dari cairan, w adalah laju aliran cairan, Tin adalah temperatur

cairan pada aliran masuk dan Tout adalah temperatur cairan pada aliran keluar

4. Variabel

Variabel adalah suatu besaran yang nilainya dapat berubah-ubah

Variabel dapat diklasifikasikan menjadi masukan, keluaran, dan parameter.

- Masukan merupakan variabel yang menyebabkan atau menghasilkan keluaran.

Masukan juga dapat didefinisikan sebagai rangsangan yang diberikan pada sistem

pengendalian dari sumber daya luar, biasanya untuk menghasilkan respon tertentu dari

sitem pengendalian tersebut.

Sebagai contoh, pada sistem Continuous Stirred-Tank Reactor (CSTR) yang

merupakan variabel masukan adalah temperatur cairan pada aliran masuk (Tin), laju

aliran cairan (w) dan panas yang dihasilkan heater (Q)

- Keluaran merupakan variabel yang merupakan hasil atau respon nyata dari sistem

pengendalian, dapat sama dengan yang diharapkan sebagai akibat dari masukan, dapat

juga tidak sama.


merupakan variabel keluaran adalah temperatur cairan pada aliran keluar (Tout)

- Parameter merupakan variabel yang tertentu dan konstan berkaitan dengan batasan fisik

dari sistem


merupakan parameter adalah panas spesifik (C).

Klasifikasi variabel ini dapat dinyatakan dalam diagram blok berikut :

Sedangkan untuk Continuous Stirred-Tank Reactor (CSTR) klasifikasi variabelnya dapat

dinyatakan dalam diagram blok berikut :

Masukan Plant

Proses Keluaran

Gambar 1.2. Diagram blok klasifikasi variabel : masukan, keluaran, parameter


Selain itu, variabel juga dapat diklasifikasikan menjadi :

- Variabel yang dimanipulasi adalah variabel atau keadaan yang diubah oleh kontroler

untuk mempengaruhi nilai variabel yang dikontrol. Variabel yang dimanipulasi dapat

juga didefinisikan sebagai masukan yang dapat kita atur.


merupakan variable yang dimanipulasi adalah panas yang dihasilkan heater (Q)

- Variabel yang dikontrol adalah besaran atau keadaan yang diukur dan dikontrol


merupakan variable yang dikontrol adalah temperature cairan pada aliran keluar (Tout)

- Variabel exogenous adalah masukan yang berasal dari luar sistem dan tidak dapat

diubah oleh kontroler.


merupakan variable exogenous adalah temperatur cairan pada aliran masuk (T in) dan

laju aliran cairan (w)

Klasifikasi variabel ini dapat dinyatakan dalam diagram blok berikut :

Dimana d adalah variabel exogenous, u adalah variabel yang dimanipulasi, dan y adalah

variabel yang dikontrol

Sedangkan untuk Continuous Stirred-Tank Reactor (CSTR) klasifikasi variabelnya dapat

dinyatakan dalam diagram blok berikut :

CSTR Tout

w

Tin

Q Gambar 1.3. Diagram blok klasifikasi variabel : masukan, keluaran, parameter

pada CSTR

d Plant

Proses y

u

Gambar 1.4. Diagram blok klasifikasi variabel : variabel yang dimanipulasi,

variabel yang dikontrol, variabel exogenous


5. Sistem Pengendalian

Sebelum menjelaskan apakah yang dimaksud dengan sistem pengendalian, terlebih

dahulu perlu diketahui arti dari kata pengendalian.

Pengendalian atau kontrol adalah upaya yang dilakukan untuk menjaga/mencapai

kondisi yang diinginkan pada sistem fisik dengan mengubah - ubah variabel tertentu yang

dipilih. Pengendalian dapat juga berarti mengukur nilai dari variabel sistem yang dikontrol dan

menerapkan variabel yang dimanipulasi ke sistem untuk mengoreksi atau membatasi

penyimpangan nilai yang diukur dari nilai yang dikehendaki.

Sebagai contoh : pengendalian temperatur cairan pada Continuous Stirred-Tank Reactor

(CSTR). Temperatur cairan pada aliran keluar diatur sedemikian hingga sama dengan

temperatur yang diinginkan atau setpoin (Tsp) dengan mengubah-ubah besarnya panas yang

dihasilkan heater (Q).

Sistem pengendalian merupakan sistem yang komponen-komponennya telah

dikonfigurasi untuk menghasilkan karakteristik sistem yang diinginkan.

Teknik sistem pengendalian merupakan pengembangan konfigurasi komponen-

komponen yang tepat untuk mencapai obyek performansi.

6. Kontroler

Kontroler adalah komponen dalam sistem pengendalian yang menghasilkan sinyal

kontrol. Dalam sistem pengendalian khususnya sistem pengendalian loop tertutup, kontroler

akan membandingkan setpoint dengan variabel keluaran (keluaran terukur), menghitung

berapa banyak koreksi yang perlu dilakukan, dan mengeluarkan sinyal koreksi (sinyal kontrol)

sesuai dengan perhitungan tadi.

Contoh kontroler adalah kontroler on-off, kontroler PID, kontroler logika fuzzy, dan lain-lain.

CSTR Tout Q

w Tin

Gambar 1.5. Diagram blok klasifikasi variabel : variabel yang dimanipulasi,

variabel yang dikontrol, variabel exogenous pada CSTR


7. Sistem Pengendalian Umpanbalik

Sistem pengendalian umpanbalik adalah sistem yang cenderung mempertahankan suatu

hubungan yang telah ditentukan antara keluaran sistem dan masukan acuan (setpoint) dengan

membandingkan keduanya dan menggunakan perbedaannya sebagai sinyal kontrol. Pada

sistem pengendalian umpan balik, keluaran sistem berpengaruh terhadap aksi pengendalian.

Sistem pengendalian umpan balik tidak terbatas di bidang rekayasa, tetapi dapat juga

ditemukan diberbagai macam bidang bukan rekayasa. Contohnya : tubuh manusia. Tubuh

manusia adalah sistem pengendalian umpanbalik yang sangat maju. Baik suhu tubuh maupun

tekanan darah dijaga tetap konstan dengan alat umpan balik faal tubuh.

Contoh sistem pengendalian umpanbalik lainnya : sistem pengendalian temperatur pada oven

listrik.

Diagram blok dari sistem pengendalian temperatur pada oven listrik adalah sebagai berikut :

Temperatur di dalam oven listrik diukur oleh sensor temperatur, yang merupakan alat analog.

Temperatur analog dikonversi menjadi temperatur digital oleh konverter A/D. Temperatur

digital tersebut dimasukkan ke kontroler melalui sebuah antarmuka. Temperatur digital ini

dibandingkan dengan temperatur masukan yang diprogram, dan jika terdapat kesalahan,

kontroler mengirim sinyal ke pemanas, melalui sebuah antarmuka, penguat, dan relai untuk

membawa temperatur oven listrik ke nilai yang dikehendaki.

Kompor

listrik

Termom eter

Konverter

A/D

Antar

muka

Pemanas

Relai Penguat Interfac e Input

terprogram

Sensor

temperatur

oven

Gambar 1.6. Diagram blok sistem pengendalian temperatur oven listrik


8. Sistem Pengendalian Sekuensial

Sistem pengendalian sekuensial adalah sistem yang melakukan beberapa operasi secara

otomatis step by step yang bekerja sesuai dengan aturan (sequence) yang telah ditentukan.

Kebanyakan pengendalian sekuensial hanya melaksanakan perintah yang mempunyai dua

keadaan (state) secara berurutan; misalnya : start/stop, up/down, tutup/buka, sinyal on/off dan

lain-lain.

Pengendalian sekuensial dapat dibagi menjadi tiga kategori sebagai berikut :

1. Sistem melakukan urutan berikutnya jika kondisi yang ditentukan sebelumnya terpenuhi

(conditional control)

2. Sistem melaksanakan urutan berikutnya jika telah mencapai waktu yang telah ditentukan

(time schedule control).

3. Sistem di mana waktu pelaksanaan atau interval waktu tidak penting, hanya urutan operasi

yang telah ditetapkan yang dipentingkan (executive control).

Contoh sistem pengendalian sekuensial : sistem pengendalian pada lampu lalu lintas, konveyor,

lift, mesin cuci dan lain-lain.

9. Sistem Pengendalian Proses

Sistem pengendalian proses merupakan sistem pengendalian otomatis dimana

keluarannya adalah suatu variabel seperti temperatur, tekanan, aliran, level cairan atau pH.

Pengendalian proses secara luas digunakan di industri.

Contoh sistem pengendalian proses adalah :

1. Pengendalian temperatur pada oven listrik

2. Pengendalian level air pada tandon air, dan lain-lain

10. Servomekanik

Servomekanik merupakan sistem pengendalian umpanbalik dimana keluarannya adalah

variabel berupa posisi, kecepatan, atau percepatan. Oleh karena itu, istilah servomekanisme

dan sistem pengendalian posisi adalah sinonim.

Pada umumnya, keluaran pada servomekanik diharapkan dapat mengikuti perubahan

masukannya.

Contoh servomekanik :

1. Sistem kontrol lengan robot, dimana lengan robot harus mengikuti jalan tertentu di

ruangan yang telah ditentukan

2. Sistem pendaratan otomatis pesawat udara, dimana pesawat udara harus mengikuti


jalan di angkasa yang telah ditentukan, dan lain-lain

11. Sistem pengendalian loop terbuka

Sistem pengendalian loop terbuka merupakan suatu sistem pengendalian yang

keluarannya tidak mempunyai pengaruh terhadap aksi kontrol. Pada sistem pengendalian loop

terbuka tidak terdapat jaringan umpan balik. Dengan kata lain, pada sistem pengendalian loop

terbuka keluarannya tidak dapat digunakan sebagai perbandingan umpan balik dengan

masukan acuan (setpoint).

Contoh sistem pengendalian loop terbuka adalah sistem pengendalian nyala api pada kompor

gas.

Diagram blok dari sistem pengendalian nyala api pada kompor gas adalah sebagai berikut:

Besar kecilnya nyala api pada kompor gas tergantung pada tinggi rendahnya tekanan gas Ps

yang diatur melalui valve input. Sehingga bisa dikatakan bahwa output nyala api open loop

terhadap valve input.

12. Sistem Pengendalian Loop Tertutup

Sistem pengendalian loop tertutup merupakan suatu sistem pengendalian dimana sinyal

keluaran mempunyai pengaruh langsung terhadap aksi kontrol.

Pada sistem pengendalian loop tertutup terdapat jaringan umpanbalik karenanya sistem

pengendalian loop tertutup seringkali disebut sebagai sistem pengendalian umpanbalik.

Praktisnya, istilah pengendalian loop tertutup dan pengendalian umpanbalik dapat saling

dipertukarkan penggunaannya.

Contoh sistem pengendalian loop tertutup adalah sistem pengendalian temperatur pada oven

listrik. Penjelasan lebih detail tentang sistem pengendalian temperatur pada oven listrik dapat

dilihat pada bagian sistem pengendalian umpan balik.

CONTOH SOAL

Lidah api Pressure

Regulator

Pin

Ps

Valve input

Gambar 1.7. Diagram blok sistem pengendalian nyala api pada kompor gas


........

RINGKASAN

........

LATIHAN

.........

1.2.1 Istilah Dalam SPO

Documents

Transcript of 1.2.1 Istilah Dalam SPO