Aksi Kontrol Dasar Dan Kontrol Diindusti

download Aksi Kontrol Dasar Dan Kontrol Diindusti

of 21

  • date post

    20-Jan-2016
  • Category

    Documents

  • view

    65
  • download

    0

Embed Size (px)

description

file

Transcript of Aksi Kontrol Dasar Dan Kontrol Diindusti

  • BAB 5

    AKSI DASAR PENGONTROLAN DAN KONTROL AUTOMATIK DI INDUSTRI

    5.1 PENDAHULUAN

    Kontroler automatik membandingkan harga yang sebenarnya dari keluaran "plant"

    dengan harga yang diinginkan, menentukan deviasi, dan menghasilkan suatu sinyal

    kontrol yang akan memperkecil deviasi sampai nol atau sampai suatu harga yang kecil.

    Cara kontroler automatik menghasilkan sinyal kontrol disebut aksi pengontrolan (control

    action).

    Pada bab ini, kita akan membahas aksi dasar pengontrolan yang biasa digunakan

    dalam kontroler automatik di industri. Pertamakali kita akan memperkenalkan prinsip

    kerja kontroler automatik dan metoda pembangkitan berbagai sinyal kontrol, seperti

    penggunaan turunan dan integral dari sinyal kesalahan. Kemudian kita akan membahas

    pengaruh suatu jenis aksi pengontrolan pada performansi sistem. Selanjutnya kita akan

    membahas secara singkat suatu metoda untuk memperkecil pengaruh gangguan

    eksterna!

    pada performansi sistem. Akhirnya, kita akan memperkenalkan penguat fluida, mem

    bahas prinsip dasar fluidika; dan membahas penerapan peralatan fluidik.

    Klasifikasi kontroler automatik di industri. kontroler automatik di industri

    diklasifikasikan sesuai dengan aksi pengontrolannya sebagai berikut:

    1. Kontroler dua posisi atau "on-off".

    2. Kontroler proporsional.

    3. Kontroler integral.

  • Farida Asriani

    76

    4. Kontroler proporsional.

    5. Kontroler proporsional plus turunan.

    6. Kontroler proporsional plus turunan plus integral.

    Sebagian besar kontroler di industri menggunakan listrik atau fluida tekan seperti minyak atau

    udara sebagai sumber daya. Kontroler automatik juga dapat diklasifikan sesuai dengan jenis

    daya yang digunakan dalam operasi, seperti kontroler pneumatic, kontroler hidraulik, atau

    kontroler elektronik. Jenis apa yang harus digunakan hams berdasarkan sifat "plant" dan kondisi

    kerja, mencakup beberapa pertimbangan seperti keamanan, biaya, ketersediaan, keandalan,

    ketelitian, berat, dan ukuran.

    Elemenn-elemen kontroler automatik di industri. Kontroler automatik harus mendeteksi sinyal

    kesalahan penggerak, yang biasanya mempunyai tingkat daya yang sangat kecil dan

    memperkuatnya sehingga mempunyai tingkat daya yang cukup tinggi. Jadi kontroler

    memerlukan suatu penguat. Keluaran kontroler automatik diumpankan ke peralatan daya,

    seperti motor pneumatik atau katup, motor hidraulik, atau motor listrik

    Gambar 5.1. Diagram blok suatu kontroler automatic dan elemen ukur di industri.

    Aksi kontrol dua posisi atau "on-off". Dalam sistem kontrol dua posisi, elemen

    penggerak hanya mempunyai dua posisi tetap, yang dalam beberapa hal, benar-benar

    merupakan posisi "on" dan "off". Kontrol dua posisi itau on-off relatif sederhana dan murah,

  • Bab 5 Kontrol Automatik

    77

    oleh karenanya banyak digunakan dalam sisten. kontrol di industri maupun di rumah-

    rumah.

    Misal sinyal keluaran kontroler adalah m(t) dan sinyal kesalahan penggerak adalah e(t).

    Pada kontrol dua posisi, sinyal m(t) akan tetap pada harga maksimum atau mini-mumnya,

    bergantung pada tanda sinyal kesalahan penggerak, positif atau negatif, sedemikian rupa

    sehingga

    m(t) = M1 untuk e(t) > 0

    = M2 untuk e(t) < 0

    dimana M1 dan M2 adalah konstanta.

    Aksi kontrol proporsional. Untuk kontroler dengan aksi kontrol proporsional,

    hubungan antara keluaran kontroler m(t) dan sinyal kesalahan penggerak e(t) adalah

    m(t)= Kp e(t)

    atau dalam besaran transformasi laplace

    pKsE

    sM=

    )(

    )(

    di mana Kp adalah kepekaan proporsional atau penguatan.

    Aksi kontrol proporsional plus integral. Aksi kontrol dari kontroler proporsional plus integral

    didefinisikan dengan persamaan berikut:

    +=t

    oi

    p

    p dtteT

    KteKtm )()()(

  • Farida Asriani

    78

    atau fungsi alih kontroler adalah

    )1

    1()(

    )(

    sTK

    sE

    sM

    i

    p +=

    dimana Kp menyatakan kepekaan proporsional atau penguatan, Ti menyatakan

    waktu integral. Baik Kp maupun Tt dapat diatur. Waktu integral mengatur aksi kontrol

    integral, sedangkan Kp mempengaruhi baik bagian proporsional maupun bagian integral dari

    aksi kontrol. Kebalikan dari waktu integral T, disebut laju reset;. Laju reset adalah

    banyaknya pengulangan bagian proporsional dari aksi pengontrolan per menit. Laju reset

    diukur dalam bentuk pengulangan per menit.

    Aksi kontrol proporsional plus turunan. Aksi kontrol dari kontroler proporsional plus

    turunan didefinisikan dengan persamaan berikut:

    dt

    tdeTKteKtm dpp

    )()()( +=

    atau fungsi alih kontroler adalah

    )1()(

    )(sTK

    sE

    sMdp +=

    dimana Kp menyatakan kepekaan proporsional atau penguatan, Td menyatakan

    waktu turunan. Baik Kp maupun Tdt dapat diatur. Aksi kontrol turunan sering disebut

    sebagai kontrol laju karena besar keluaran kontroler sebanding dengan laju perubahan

    sinyal kesalahan penggerak. Waktu turunan Td adalah sel;ang waktu bertambah majunya

    respon aksi kontrol proporsional yang disebabkan oleh aksi laju.

    Disamping mempunyai keunggulan mendahului, kontrol turunan mempubyai

    kelemahan dalam hal memperkuat sinyal desing (noise) sehingga dapat menimbulkan

    pengaruh saturasi pada actuator.

  • Bab 5 Kontrol Automatik

    79

    Aksi kontrol proporsional plus turunan plus integral. Gabungan aksi kontrol

    proporsional, aksi kontrol turunan dan aksi kontrol integral membentuk Aksi kontrol

    proporsional plus turunan plus integral. Gabungan ini mempunyai keunggulan jika

    dibandingkan dengan ketiga aksi sebelumnya. Persamaan kontroler diberikan oleh:

    ++=t

    i

    p

    dpp dtteT

    K

    dt

    tdeTKteKtm

    0

    )()(

    )()(

    atau fungsi alihnya adalah

    )1

    1()(

    )(

    sTsTK

    sE

    sM

    i

    dp ++=

    dimana Kp menyatakan kepekaan proporsional atau penguatan, Td menyatakan

    waktu turunan dan Ti menyatakan waktu integral.

    5.2 KONTROLER PROPORSIONAL

    Pada pasal ini, kita akan menjelaskan kenyataan bahwa kontroler proporsional

    meggunakan prinsip umpan balik didalamnya. Kita akan membahas secara terperinci

    prinsip kerja kontroler proporsional dengan meninjau kontrol pneumatik.. Dari seluruh

    pembahasan ini kita akan lebih menitikberatkan pada prinsip-prinsip dasar operasi

    mekanisme yang sebenarnya, bukan pada pembahasan yang terperinci.

    Sistem pneumatik. Kontroler pneumatik tekanan rendah telah benar-benar dikem-bangkan

    untuk sistem kontrol di industri dan telah digunakan secara luas dalam proses-proses

    industri. Alasan penggunaan kontroler pneumatik yang luas adalah karakteristik jnti

    ledakan. kesederhanaan, dan kemudahan perawatannya.

    Penguat nosel-pengelepak pneumatik (pneumatic nozzle-flapper amplifier). Diagram

    skematik suatu penguat nosel-pengelepak pneumatik ditunjukkan pada Gambar 5.2(a).

  • Farida Asriani

    80

    Sumber daya penguat ini adalah catu udara pada tekanan konstan. Penguat nosel-

    pengelepak mengubah perubahan kecil dari posisi penglepak menjadi perubahan yang

    besar tekanan balik pada nosel. Jika keluaran daya yang besar dapat dikontrol dengan

    daya yang sangat kecil, yaitu yang diperlukan untuk mengatur posisi pengelepak.

    Gambar 5.2. (a) Diagram skematik penguat pneumatic nosel pengelepak, (b) kurva karakteristik yang merelasikan tekanan balik nosel dan jarak nosel pengelepak.

    Pada Gambar 5.2 (a) udara bertekanan tinggi diumpankan melalui orifis, dan

    disemburkan dari nosel ke pengelepak. Biasanya tekanan catu Ps untuk kontroler

    semacam ini adalah 20 psig. Diameter orifis mempunyai orde 0,010 inchi

    sedangkan nosel mempunyai orde 0,015 inchi. Diameter nosel harus lebih besar

  • Bab 5 Kontrol Automatik

    81

    dari diameter orifis agar penguat berfungsi dengan baik. Pengelepak diletakkan di

    depan lubang nosel, dan tekanan balik nosel Pb dikontrol oleh jarak nosel-

    pengelepak X. Jika pengelepak mendekati nosel, maka perlawanan aliran udara

    yang melalui nosel bertambah besar, sehingga menyebabkan tekanan balik nosel

    Pb bertambah besar. Jika nosel tertutup sama sekali oleh pengelepak, maka

    tekanan balik nosel Pb menjadi sama dengan tekanan catu Ps. Jika pengelepak

    dijauhkan dari nosel, sedemikian rupa sehingga jarak nosel pengelepak menjadi

    lebar, (mempunyai orde 0,01 inchi), maka secara praktis tidak ada penghalang

    aliran sehingga tekanan balik nosel Pb berharga minimum yang bergantung pada

    perangkat nosel-pengelepak.

    Penguat nosle pengelepak mengubah perpindahan menjadi sinyal tekanan. Karena

    sistem pengontrolan proses di industri memerlukan daya yang besar untuk

    menggerakkan katup penggerak pneumatik yang besar, oleh karena itu sering

    digunakan relai pneumatik .

    Kontroler proporsional pneumatic. Ada dua jenis kontroler pneumatic yang secara

    luas digunakan di industri yaitu jenis gaya-jarak dan jenis kesetimbangan gaya.

    Diagram skematik kontroler gaya-jrak ditunjukkan pada Gambar 5.3. berikut.

  • Farida Asriani

    82

    Gambar 5.3. (a) Diagram skematik suatu kontroler proporsional pneumatic jenis gaya-jarak; (b) pengelepak yang dipasang pada titik tetap; (c) pengelepak yang dipasang pada pengangin umpan-balik; (d) diagram blok kontroler; (e) diagram blok kontroler