ASPEK DESAIN SISTEM PENGENDALIAN PROSES

Klasifikasi Variabel dalam Proses KimiaVariabel dalam proses kimia dibagi menjadi:Input, variabel yang tergolong input dibedakan menjadi: 1. variabel yang dimanipulasi, yaitu variabel yang bisa diatur secara bebas

2. Gangguan/disturbance: perubahan yang terjadi pada proses yang bukan hasil pengaturan

b. Output, variabel output dibagi menjadi: 1. variabel yang dapat diukur, yaitu variabel yang nilainya bisa diukur secara langsung dengan alat ukur. Misal suhu, kecepatan alir, tinggi cairan

2. variabel yang tak dapat diukur, yaitu variabel yang nilainya tak bisa diukur secara langsung. Misal konsentrasi, komposisi,

Input : Fi, Ti, Fst Variabel yang dimanipulasi Fst gangguan Fi, TiOutput: F, T-var yang dapat diukur F,T- Var yg tdk dpt diukur CA

Input : Fi, Ti, Fst, F Variabel yang dimanipulasi Fst, F gangguan TiOutput: T-var yang dapat diukur T- Var yg tdk dpt diukur CA

Input : Fi, Ti. CAi, Fc, TcVar yang dimanipulasi Gangguan Fi, Ti. CAi, Fc, TcOutput : F, T, CA, Fc, Tco-var yg dpt diukur F, T, Fc, Tco- Var yg tdk dpt diukur CA

Fi, Ti. CAi F, T, CACoolant, Fc, TcCoolant, Fc, Tc oInput : Fi, Ti. CAi, Fc, Tc, FVar yang dimanipulasi Fc, FGangguan Fi, Ti. CAi, TcOutput : T, CA, Fc, Tco-var yg dpt diukur T, Fc, Tco- Var yg tdk dpt diukur CA

Elemen Perancangan Sistem PengendalianMenentukan tujuan sistem pengendalianProses diinginkan berlangsung pada suhu T. Tujuan pengendalian proses adalah untuk menghilangkan gangguan yg menyebabkan perubahan suhu reaktor menjadi tidak sama dengan T. T = Ts

Memilih PengukuranUntuk memonitor variabel proses diperlukan pengukuran nilai variabel tersebut dengan alat-alat ukur. Jika variabel tidak bisa diukur secara langsung, maka harus variabel tersebut harus dihubungkan dengan variabel lain (variabel sekunder) yg bisa diukur. misal: konsetrasi CA = k CAo. = A exp(-E/RT). CAo komposisi y = kx

Untuk memonitor perubahan suhu dalam tangki dipasang termokopel.

Memilih variabel yang dimanipulasiDalam contoh tanki berpengaduk, var yg dimanipulasi adalah Fst dan F. Untuk menentukan var yg terbaik harus dilakukan analisis.

Memilih konfigurasi pengendalianKonfigurasi pengendalian adalah struktur informasi yang digunakan untuk menghubungkan pengukuran yang tersedia dengan variabel yang dimanipulasi.Berdasarkan jumlah output dan input yang akan dikendalikan, konfigurasi pengendalian dibagi menjadi:Single input- single output (SISO)Multiple input-multiple output (MIMO)

Berdasarkan struktur infromasi, konfigurasi pengendalian dibagi menjadi:1. Konfigurasi kendali feedback, yaitu dengan mengukur nilai variabel kendali untuk melakukan pengaturan variabel yg manipulasi

2. Konfigurasi kendali inferensial, yaitu dengan mengukur variabel sekunder untuk mengatur nilai variabel manipulasi

3. Konfigurasi kendali feedforward, yaitu mengukur nilai gangguan untuk mengatur nilai variabel manipulasi

Merancang Controller

Controller adalah elemen sistem kendali yang berfungsi untuk menerima informasi pengukuran,kemudian melakukan tindakan yang diperlukan untuk mengatur nilai variabel manipulasi.Controller akan melakukan pengaturan pada variabel manipulasi berdasarkan informasi pengukuran yang diterimanya. Untuk menentukan bagaimana controller akan melakukan pengaturan tersebut maka perlu dirumuskan suatu aturan pengendalian atau Control Law.

Mengendalikan tinggi cairan dalam tangki

Pada soal ini, akan dicari hubungan antara tinggi cairan dalam tangki (h) sebagai variabel kendali dengan kecepatan aliran keluar (F) sebagai manipulated variabelDengan menyusun neraca massa pada sistem pada keadaan unsteady diperoleh:

Integrasi persamaan di atas maka akan diperoleh dengan mengambil kondisi awal h(0) = h0:

Pada proses, variabel manipulasi adalah F st, sedangkan variabel yg diukur adalah Ti. Diinginkan suhu cairan dalam tangki selalu T, sehingga T = Ts. Untuk menjaga suhu cairan dalam tangki selalu T, maka dilakukan pengaturan aliran steam Fst (Q) yang masuk melalui controller. Untuk itu perlu dirumuskan Control Law yang menghubungkan antara suhu Ti dengan Fst Mengendalikan suhu cairan dalam tangki

Neraca energi dalam tangki:

Pada suatu saat Ti naik , sehingga suhu dalam tangki (T) berubah. Proses berada pada keadaan unsteady. Perubahan T terhadap waktu diperoleh dengan menyusun neraca energi dalam tanki pada keadaan unsteady 2Persamaan (2) Persamaan (1):3

(T Ts) = , yaitu deviasi kesalahan suhu cairan tangki dari nilai yang diinginkan Ts.Agar nilai = 0 maka dilakukan pengaturan harga Q. Jadi controller harus mengatur agar Q berubah jika berubah. Perubahan yang paling sederhana adalah Q berubah secara proporsional terhadap .4Hukum ini disebut Kendali ProposionalGain proporsional

Persamaan (4) disubstitusikan ke persamaan (3):

5(T-Ts)t = 0 = 1 = 2

Hukum kendali yang lain disebut Kendali Integral (Integral control)