Laporan Praktikum

LABORATORIUM PENGENDALIAN PROSES

SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2013 / 2014MODUL : Pengendalian LevelPEMBIMBING : Ir. Herawati Budiastuti, Ph.D

oleh :Kelompok 2Abdussalam Topandi

121424001

Achmad Faisal

121424002Ulfia Tiaravani121424031Yuliani Wardani Saputra121424032Kelas 2A-TKPB

PROGRAM STUDI D4 TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2014

a. Tujuan Praktikum1) Dapat mengetahui dan memahami konsep dasar pengendalian, jenis variable, unit instrumentasi yang terlibat serta jenis pengendali yang digunakan dalam pengendalian level

2) Dapat mengendalikan level cairan pada titik ketinggian yang diinginkan dengan system pengendali kontinyu atau PID berbasis computerb. Data Percobaan

Optimasi Ia. Run 1 ( PB=50% , SP=50%, IT=0.1 s, DT=0 s b. Run 2 ( PB=100% , SP=50%, IT=0.1 s, DT=0 s

c. Run 3 ( PB=150% , SP=50%, IT=0.1 s, DT=0 s Optimasi II

Dari Optimasi I, didapat PB yang terbaik yaitu PB=50%. Dapat teramati, pada PB=50% selisih PV dan SP tidak terlalu besar.

a. Run 1 ( PB=50% , SP=50%, IT=0.1 s, DT=0 s

b. Run 2 ( PB=50% , SP=50%, IT=0.5 s, DT=0 s c. Run 3 ( PB=50% , SP=50%, IT= 1 s, DT=0 s

d. Run 4 ( PB=50% , SP=50%, IT= 2 s, DT=0 s Optimasi III

Dari optimasi II, didapat Ti yang terbaik yaitu Ti=0.1 s. Karena Selisih PV dengan SP yang sangat kecil. Dan merupakan waktu tercepat dalam membentuk 1 amplitudo.a. Run 1 ( PB=50% , SP=50%, IT= 0.1 s, DT=0.1 s

b. Run 2 ( PB=50% , SP=50%, IT= 0.5 s, DT=0.5 s

c. Run 3 ( PB=50% , SP=50%, IT= 1 s, DT= 1 s

d. Run 4 ( PB=50% , SP=50%, IT= 2 s, DT= 2 s

Dari Optimasi III, didapatkan DT terbaik adalah pada DT=0.1 s. Karena Selain selisih PV dan SP yang sangat kecil, juga karena kurva MV pada DT=0.1 s lebih halus/konstan (tidak terlalu fluktuatif) daripada yang lainnya.c. Pembahasan

Pembahasan oleh Abdussalam Topandi (121424001)Pada praktikum ini, dilakukan pengendalian level cairan dengan pengendali kontinyu menggunakan parameter Proportional Band, Integral Time, dan Derivative Time dengan variasi nilai tertentu untuk menentukan nilai parameter yang optimal. Selain itu, diamati pula pengaruh parameter tersebut.

Parameter pertama yang divariasikan nilainya yaitu proportional band, sedangkan nilai integral time ditetapkan pada nilai minimal (0,1 detik) dan nilai derivative time nol. Variasi nilai yang dilakukan pada proportional band adalah 50%, 100%, dan 150%. Dari ketiga variasi tersebut, meskipun tidak mencolok, terdapat perbedaan dari nilai offset, lamanya settling time, serta osilasi. Pada nilai 150% dan 100% , pengendali terlihat kurang peka, karena waktu yang dibutuhkan hingga stabil lebih lama dibandingkan dengan nilai variasi 50%. Meskipun kurva tidak diamati hingga akhir, settling time dapat diperkirakan dengan melihat osilasi kurva serta waktu yang dibutuhkan untuk mencapai setpoint. Sementara itu, pada nilai 50%, walaupun kurva terlihat kurang stabil, pengendali cenderung lebih peka dan cepat mencapai stabilitas dibanding kedua variasi lainnya, sehingga nilai 100% ditentukan sebagai kondisi terbaik dari variasi nilai PB.

Setelah diperoleh nilai 50% sebagai kondisi terbaik dari variasi nilai PB, dilakukan pula variasi nilai IT, yaitu 0,1 detik, 0,5 detik, 1 detik dan 2 detik. Dari kurva yang diperoleh, nilai IT menambah kelambatan sistem, sehingga nilai manipulated variable naik dan turun secara perlahan, dan kurva cenderung lebih stabil. Dapat dilihat dari kurva, semakin tinggi nilai IT, semakin lambat pula sistemnya, dan kurva di awal sistem lebih stabil. Meskipun begitu, settling time harus tetap diperhatikan. Dari ketiga variasi, nilai 0,1 detik merupakan nilai terbaik, karena selisih PV dengan SV sangat kecil dibandingkan dengan nilai lainnya, serta settling time yang dibutuhkan paling sedikit, sehingga cepat dama membentuk 1 amplitudo.Kemudian, dilakukan pula variasi nilai DT, yaitu 0,1 detik, 0,5 detik, 1 detik dan 2 detik. Dari kurva yang didapat, dapat dilihat bahwa DT ini dapat mempercepat respon dan memperkecil overshoot. Pada DT 0,1 detik kurva cenderung stabil. Tetapi pada pengendalian derivatif ini MV yang dihasilkan tidak stabil, hal tersebut terjadi karena katup mengalami buka-tutup terus menerus hingga PV mencapai SP. Hal ini dapat merusak katup tersebut. Selain itu, dari kurva yang diperoleh, semakin besar nilai DT, manipulated variable semakin naik-turun, actuator semakin sering bergerak, dan menyebabkan sistem tidak stabil. Oleh karena itu, pengendalian level tidak cocok menggunakan derivative. Pembahasan oleh Achmad Faisal (121424002)Proses pengendalian level dilakukan untuk mengendalikan level cairan pada ketinggian yang diinginkan. Jenis pengendali yang digunakan dalam praktikum ini adalah sistem pengendali kontinyu yaitu PID berbasis komputer. Parameter yang variasikan pada pengendalian level dengan PID ini ada tiga, yaitu Proportional Band (PB), Integral Time (IT), dan Derivative Time (DT). Dari variasi parameter tersebut dapat ditentukan kondisi yang optimal dalam pengendalian level pada praktikum ini, yaitu menghasilkan nilai variable proses termanipulasi dengan respon cepat, settling time singkat, dan error yang kecil.

Optimasi I

Optimasi I merupakan pengendali Proportional (P). Optimasi I dilakukan untuk menentukan kondisi PB paling optimal yaitu dengan cara memvariasikan nilai PB (50%, 75%, 100%) dengan IT tetap (0.1 detik) dan DT tetap (0 detik). Nilai PB menunjukkan besarnya persentase rentang nilai Variable Process (PV) dengan nilai Set Point (SP). Semakin kecil nilai PB semakin cepat waktu tanggap / respon dan offset yang terjadi semakin kecil. Tetapi sistem tidak stabil sehingga terjadi respon bergelombang (osilasi) sebaliknya dengan nilai PB yang besar, sistem agak stabil tetapi respon lambat dan offset besar. Pada optimasi I, didapatkan PB yang optimum adalah PB=50%.

Optimasi II

Optimasi II merupakan pengendali Proportional Integral (PI). Optimasi II dilakukan untuk menentukan nilai IT (Integral Time) yang paling optimal. Nilai IT yang di variasikan adalah 0.1 detik, 0.5 detik, 1 detik dan 2 detik. Integral Time adalah waktu yang di butuhkan sinyal untuk mencapai setpoint. Penambahan aksi integral ini bertujuan untuk menghilangkan offset. Namun dengan menambahkan aksi integral ini membuat respon menjadi lambat. Pada optimasi ini, nilai PB yang digunakan adalah nilai PB optimum pada optimasi I. Pada optimasi II, didapatkan IT yang paling optimal adalah IT=0.1 detik. Karena waktu respon yang lebih cepat dan menghasilkan offset dan error yang paling kecil.

Optimasi III

Optimasi III merupakan pengendali Proportional Integral Derivative (PID). Optimasi III dilakukan untuk menentukan nilai DT (Derivative Time) yang paling optimal. Nilai DT yang di variasikan adalah 0.1 detik, 0.5 detik, 1 detik dan 2 detik. Kelambatan yang terjadi dari aksi integral pada pengendali PI dapat diminimalisasi dengan menambahkan pengendali derivative. Penambahan aksi derivatif ini bertujuan untuk mempercepat respon dan memperkecil overshoot. Namun kelemahan dari aksi pengendalian ini adalah dapat menyebabkan kepekaan terhadap noise (gangguan) meningkat. Pada optimasi ini, nilai PB & TI yang digunakan adalah nilai PB optimal pada optimasi I dan TI optimal pada optimasi II. Pada optimasi III, didapatkan DT yang paling optimal adalah DT=0.1 detik. Karena respon cepat, menghasilkan offset dan error kecil, juga karena kurva MV pada DT=0.1 detik lebih halus (tidak terlalu fluktuatif) daripada yang lainnya.

Pada percobaan pengendalian level ini, didapatkan parameter paling optimal adalah PB = 50%, TI = 0.1 detik, dan DT = 0.1 detik. Pembahasan oleh Ulfia Tiaravani (121424031)Praktikum kali ini yaitu mengenai pengendalian level, pengendalian level ini merupakan salah satu pengendalian yang banyak dijumpai di industri kimia. Dengan adanya pengendalian level, maka terjadinya keluberan pada suatu tangki penampungan dapat dihindari. Praktikum kali ini bertujuan untuk memahami konsep dasar pengendalian, jenis variabel yang berperan, unit instrumentasi yang terlibat serta jenis pengendali yang digunakan pada pengendalian level serta dapat mengendalikan level cairan pada titik ketinggian yang diinginkan dengan sistem pengendali kontinyu atau PID berbasis komputer. Jenis pengendali yang digunakan adalah pengendali kontinyu. Pengendali kontinyu dapat berupa pengendali proportional (P), pengendali proportional integral (PI), dan pengendali proportional integral derivative (PID). Dalam hal ini dilakukan variasi terhadap PB (Proportional Band), IT (Integral Time), dan DT (Derivative Time). Prinsip kerja dari proses ini adalah mengendalikan laju alir air masuk agar level cairan sesuai dengan setpoint yang diinginkan dengan mengatur bukaan valve. Laju alir masuk sebagai manipulated variable (MV) dan level cairan sebagai process variable (PV). Unit instrumentasi yang terlibat dalam pengendalian ini terdiri dari unit proses (tangki/reaktor), unit pengukuran (skala yang terdapat pada tangki), unit pengendali (controller CRL&PC), dan unit kendali akhir berupa aksi dari control valve. Pada praktikum kali ini tidak diberikan gangguan (noise) karena jika menggunakan gangguan (noise) maka akan sulit untuk membedakan respon pengendalian yang dipengaruhi oleh parameter PID atau oleh gangguan, sehingga dengan tidak adanya penambahan noise dapat diketahui pengaruh PB, IT dan DT pada respon pengendalian. Pada praktikum ini dilakukan tiga optimasi percobaan hingga dihasilkan kondisi terbaik dari masing-masing variasi sehingga dapat diketahui nilai PB, TI, dan DT yang optimum. Praktikan mengatur set point pada 50% untuk ketiga optimasi. Pada optimasi pertama yaitu penentuan nilai PB yang optimum. Nilai PB ini merupakan lebar daerah pengendalian variabel. Untuk mendapat nilai PB yang optimum, praktikan melakukan 3 kali run pada PB 50%, 100%, dan 150% dengan nilai IT minimal (0,1 detik) dan DT 0. Jika dibandingkan dengan variasi PB yang lain pada variasi PB 50%, T=0,1 detik dan DT=0, selisih antara PV dengan SP tidak terlalu besar dan kurva offset cukup halus. MV (Manipulated Variable) mempunyai kurva yang fluktuatif ini berarti bukaan valve tidak stabil. Dapat dilihat dari kurva optimasi 1 bahwa apabila semakin kecil nilai PB respon yang ditunjukkan akan semakin cepat, error dan offset semakin kecil, tetapi sistem cenderung tidak stabil (terjadi osilasi). Sehingga dari ketiga run (variasi PB), PB optimum yang dipilih yaitu PB 50%. PB optimum ini selanjutnya akan dipakai untuk optimasi 2. Pengendalian kedua yaitu pengendalian integral, yang dilakukan dengan cara memvariasikan nilai IT (Integral Time). Pada optimasi 2 ini akan ditentukan nilai IT optimum. Pengendalian integral ini bertujuan untuk menghilangkan offset dan error. Pada optimasi pengendalian ini praktikan melakukan 4 kali run pada nilai IT 0,1 detik, 0,5 detik, 1 detik, dan 2 detik dengan menggunakan parameter PB yang didapat dari pengendalian pertama (PB 50%) dan DT=0. Jika dibandingkan dengan variasi IT yang lain, pada variasi IT 0,1 detik, PB 50%, dan DT=0 selisih antara PV dengan SP sangat kecil, dan respon lebih cepat. Error pada IT 0,1 detik semakin lama semakin kecil karena adanya aksi integral yang menyebabkan nilai keluaran pengendali berubah terus selama ada error sampai error hilang. Dari keempat variasi tersebut dapat dilihat bahwa semakin kecil IT, error akan semakin kecil, waktu stabil sistem akan semakin cepat. Atau dapat dikatakan bahwa penambahan aksi integral akan menambah kelambatan respon dan ketidakstabilan sistem. Sehingga dari keempat run, praktikan memilih IT optimum pada 0,1 detik. Pengendalian ketiga yaitu Pengendalian derivatif yang dilakukan dengan cara memvariasikan nilai DT (Derivative Time), parameter PB dan IT menggunakan nilai optimum yang didapat dari pengendalian pertama dan kedua yaitu pada PB 50% dan IT 0,1 detik. Pengendalian Derivatif ini dilakukan untuk mempercepat waktu stabil yang kerap lambat akibat aksi integral. Pada optimasi pengendalian ini praktikan melakukan 4 kali run DT 0,1 detik, 0,5 detik, 1 detik, dan 2 detik. Jika dibandingkan dengan 3 variasi lain, pada DT 0,1 detik kurva cenderung stabil, nilai PV mendekati nilai SP walaupun tetap menghasilkan kurva MV yang fluktuatif (tidak stabil/katup mengalami buka tutup terus-menerus). Semakin besar DT, kurva MV semakin fluktuatif dan selisih PV dengan SP yang semakin besar. Sehingga dari keempat run, praktikan memilih DT optimum pada 0,1 detik.Berdasarkan ketiga pengendalian tersebut nilai optimum masing-masing parameter yaitu PB 50%, IT 0,1 detik, dan DT 0,1 detik dimana tiap fungsi parameter mempunyai kelebihan dan kekurangan. Pengendalian yang sesuai untuk mengendalikan ketinggian permukaan cairan yaitu dengan Pengendalian Integral. Karena dengan pengendalian integral akan diperoleh hasil sesuai keinginan yaitu selisih PV dengan SP yang sangat kecil, offset kecil, kecenderungan stabil dan tidak terjadi fluktuasi. Pembahasan oleh Yuliani Wardani Saputra (121424032)d. Kesimpulan

Setelah praktikum ini didapatkan:

PB paling optimum adalah PB = 50%

TI paling optimum adalah TI = 0.1 s

DT paling optimum adalah DT = 0.1 s Tiap fungsi parameter mempunyai kelebihan dan kekurangan Jenis pengendali yang sesuai untuk level yaitu pengendali integralTanggal Praktikum : 11 April 2014

Tanggal Pengumupulan: 21 April 2014

(Laporan)

Pengendalian Level (Kelompok 2)11