a) Instrument Sebagai Alat Ukur 5:4)

Adalah merubah besaran fisis atau variabel proses kedalam bentuk

satuan yang dapat diamati, dimengerti sehingga dapat dimanfaatkan

untuk keperluan data pengukuran / monitoring maupun untuk analisa.

Secara umum variabel proses akan diubah kedalam bentuk sajian berupa

tampilan, rekord, maupun printditentukan oleh alat ukur tersebut yang

terdiri atas elemen – elemen pengukuran yaitu:

v  Tranducer Element

Adalah suatu elemen yang pertama kali mengindra suatu besaran proses

kemudian merubah besaran tersebut dalam bentuk gerakan mekanik

maupun besaran listrik.

v  Signal Conditioning Element

Adalah elemen yang berfungsi memproses / memanipulasi output dari

tranduser kedalam bentuk sesuai dengan rangkaian setelahnya. Elemen

ini bisa dalam bentuk amplifier, mekanikal linkages, ADC dll.

v  Data Presentation Element

Yaitu elemen yang berfungsi menampilkan data informasi hasil

pengukuran kedalam bentuk satuan pengukuran dengan penyajian data

menggunakan print out, rekorder, indikator, ataupun dengan

menggunakan tampilan sepertidekstop.

b) Sebagai Alat Pengendali ( control )

Yaitu berfungsi mengendalikan jalannya operasi agar variabel proses

yang sedang diukur dapat diatur dan dikendalikan, tetap pada nilai yang

ditentukan (set point ).

c).  Sebagai Alat Pengaman ( safety )

Instrumentasi memberikan tanda bahaya atau tanda gangguan apabila

terjadi gangguan atau kondisi yang tidak normal yang diakibatkan oleh

tidak berfungsinya suatu peralatan pada suatu proses, serta berfungsi

untuk mengetripkan suatu proses apabila gangguan tersebut tidak

teratasi dalam waktu tertentu.

d). Sebagai Alat Analisa ( analyze )

Instrument berfungsi sebagai alat untuk menganalisa produk yang

dikelola, apakah sudah memenuhi spesifikasi seperti yang diinginkan atau

sesuai dengan standar. Misalkan untuk mengetahui polusi dari hasil

buangan sisa produksi yang diproses agar tidak membahayakan dan

merusak lingkungan 5:2).

3.2   Dasar – Dasar Sistem Pengendalian

Setiap proses selalu mempunyai suatu keadaan yang diinginkan dan

suatu keadaan yang sedang berlangsung. Supaya keadaan yang

diinginkan selalu sama dengan keadaan yang sedang berlangsung, maka

pengontrolan mempunyai arti penting untuk menjaga nilai yang

diinginkan4:95).

3.3 Macam – Macam Sistem Pengendalian:

1. Pengendalian Manual

Merupakan pengendalian dengan sensor yang dipunyai manusia.

2. Pengendalian Otomatis

Adalah pengendalian dengan menggunakan kontroler. Peranan manusia

hanya sebatas memberikan nilai set.

3.4 Variasi Rangkaian Pengendali

3.4.1 Rangkaian Pengendali Umpan Balik

Gambar 3.2 Loop Pengendalian Umpan Balik 8:91)

Kerugian sistem Pengendalian Umpan Balik 4:105)

o Pengendalian umpan balik tidak dapat mengambil aksi perbaikan

terhadap suatu penyimpangan pada proses sebelum sistem kontrol itu

mendapatkan sinyal dari transmiter yang diletakan setelah control valve.

Jadi hanya setelah ada penyimpangan pada proses barulah sistem kontrol

mengambil aksi perbaikan.o Karena aksi perbaikan datang setelah penyimpangan maka terdapat

keterlambatan pengontrolan pada rangkaian. Semakin banyak elemen

digunakan maka semakin besar keterlambatan 4:106).

3.4.2. Rangkaian Pengendali Umpan Maju 4:105)

Prinsip kerjanya mendeteksi secara dini adanya gangguan, sehingga

dapat segera melakukan koreksi terhadap sistem agar output tidak

banyak terpengaruh.

Beberapa keuntungan sistem pengendali umpan maju ( feed forward )

antara lain:o Kesalahan dapat ditekan seminimal mungkin

o Spesifikasi produk dari proses yang dikendalikan  menjadi lebih konstan

o Pemakaian energi menjadi lebih efisien

o Biaya produksi menjadi lebih rendah

3.4.3 Rangkaian Pengendali Cascade 3:7)

Rangkaian pengendali cascade merupakan gabungan dari kedua metoda

sistem pengendali diatas yaitu ( pengendali umpan balik dan pengendali

umpan maju ), dimana yang satu berfungsi sebagai master control dan

yang satu berfungsi sebagai slave control.

3.5 Mode Pengontrolan 3:7)

Kontroler menghasilkan sinyal pengaturan dan inputnya berupa sinyal

kesalahan. Sinyal kesalahan adalah selisih antara harga yang diinginkan

dengan harga pengukuran.

Berdasarkan responsnya maka kontroler dapat di bagi menjadi kontroler:

a) Kontroler ON – OFF

Disebut juga kontroler bang – bang atau dua posisi. Kontroler ini adalah

jenisproportional dengan penguatan sangat tinggi. Jika sinyal kesalahan

berubah tanda, maka valve akan membuka atau menutup ( posisi ON atau

OFF ).

b) Kontroler Proportional

Perubahan output kontroler ini sebanding dengan besarnya sinyal

kesalahan. Jenis kontroler ini memberikan nilai output yang setabil.

c) Kontroler Proportional + Integral ( PI )

Komponen Integral ( Reset ) berfungsi menghilangkan offset, tetapi

respon kontroler akan menjadi lebih lambat.

d) Kontroler  Proportinal + Derivatif (PD)

Aksi derivatif disebut juga aksi rate. Berfungsi untuk menaikan laju

respon kontroler. Dalam prakteknya kombinasi PD jarang dipakai sebab

dapat menguatkan noise.

e) Kontroler Proportional + Integral + Derivatif ( PID )

Fungsi kontroler PID ialah menghasilkan respon yang cepat,

menghilangkanoffset serta menghilangkan keterlambatan akibat

aksi integral.

3.6 Elemem Sistem Pengendalian

3.6.1 Elemen Pengukur 5:39)

o Elemen Sensor  ( Primary Sensing )

Sensor level        :        Displacer, Capsule, Floater

Sensor aliran : Capsule, Bellows, Orifice Plate, Venturi tube

Sensor suhu : Termokopel, Bimetal, RTD

Sensor tekanan : Bourdon tube, Bellows, Diafragmao Transmiter ( secondary element )

Transmiter adalah suatu instrument yang berfungsi untuk mengukur

keadaan besaran proses dan menghasilkan output pengukuran yang

sebanding dengan nilai yang di ukur.

Bila diihat dari besaran yang dikeluarkan, maka ada dua jenis transmiter

yaitu:

o Transmiter Pneumatik, output sinyal adalah 3 – 15 Psi

o Transmiter Elektronik, output sinyal adalah 4 – 20 mA DC, dan 1 – 5 VDC

3.6.2   Elemen Pengendali

Elemen pengendali adalah elemen yang berfungsi menjaga atau

mempertahankan suatu proses variabel agar tetap pada nilai yang

diinginkan. Yaitu dengan cara membandingkan nilai dari besaran proses

yang dikendalikan dengan nilai yang diinginkan dan mengeluarkan sinyal

yang sesuai dengan mode controller dengan tujuan untuk mengurangi

nilai error.

3.6.3   Elemen Akhir ( Final Control Element )

Control valve merupakan salah satu dari final control element dalam

sistem pengendalian. Control valve adalah alat yang dioperasikan dengan

daya, atauvalve yang dapat dioperasikan secara otomatis dengan bukaan

plug sesuai dengan nilai sinyal yang di berikan dan tentunya jenis plug itu

sendiri.

Macam control valve berdasarkan aksinya:

v  Air To Open ( ATO ) atau Fail close ( FC )

Adalah control valve dengan bukaan plug yang sebanding dengan nilai

sinyal yang diumpankan kepadanya dan berbanding terbalik dengan

tutupan valve. Sehingga saat sinyal minimum maka bukaan valve juga

minimum. Control valveini mempunyai karakteristik jika tidak ada sinyal

ataupun kegagalan sinyal maka plug akan menutup.

v  Air To Close ( ATC ) atau Fail Open ( FO )

Artinya control valve yang mempunyai karakteristik jika terjadi kegagalan

sinyal, maka plug akan menutup. Atau bisa dikatakan ada sinyal untuk

menutup. Bukaan control valve ini berbanding terbalik dengan besarnya

sinyal yang diberikan namun sebanding dengan besarnya tutupan valve.

Akan timbul pertanyaan Apakah instrumentasi?

Mengapa pengenalan instrumentasi merupakan hal penting dalam suatu industri ? Apa yang perlu diketahui tentang instrument dan bagaimana konsep pengukuran ? Beberapa pertanyaan lain menjadi pemikiran pembaca dan menjadi dasar materi ini.

Instrumentasi adalah suatu alat yang mempunyai fungsi khusus dan tertentu. Ada beberapa macam Instrumentasi di dalam plant proses dan industri, antara lain :

1. Alat ukur Sebagai Sensor / Tranduser : Perangkat yang digunakan untuk merasakan besaran proses yang akan diukur dan mengubahnya dari suatu besaran ( missal : temperatur ) ke bentuk besaran lainnya ( misal : besaran listrik ) 

2. Instrument pengendali (Controller) : adalah alat yang digunakan untuk melakukan perhitungan-perhitungan pengontrol berdasarkan perbandingan sinyal umpan balik( process variable ) dan sinyal referens ( set point ).

3. Control Valve ( Elemen Kontrol Akhir ) : Perangkat yang digunakan untuk melakukan aksi pengontrol berdasarkan sinyal control.

Pada topik ini ditekankan tentang pengenalan alat ukur yang ada dalam proses industri, konsep pengukuran, alat ukur apa saja yang dipergunakan sampai, pengendalian proses dan hal-hal yang berhubungan dengan cara kalibrasi maupun sistem proteksi

Terminologi instrumentasi yang merupakan bagian penting untuk bisa memanfaatkan instrumentasi dengan baik.

Sinyal dalam pengukuranSetiap kali kita melakukan pengukuran, kita harus sudah tahu secara pasti tentang apa yang akan diukur, dan apa yang akan dihasilkan. Berikut adalah terminologi tentang sinyal :1. Variabel Pengukuran ( measured variable ) : adalah suatu besaran fisik yang dikenai pengukuran.contohnya : temperature, tekanan, laju aliran, level dll.

2. Sinyal pengukuran ( mesuared signal ) : adalah variable pengukuran dalam bentuk listrik, mekanik, pneumatic atau variable yang lain yang masuk pada suatu instrumentasi, atau dalam kata lain sinyal pengukuran adalah variable yang dihasilkan oleh sesuatu sensor atau transduser.

3. Sinyal input adalah sinyal dimasukkan / masuk pada suatu elemen, instrumentasi atau sistem.

4. Sinyal output adalah sinyal yang dihasilkan / dikeluarkan oleh suatu elemen, instrumentasi atau sistem lain.

5. Daerah pengukuran ( range ) adalah suatu daerah yang dibatasi oleh harga maximum dan harga minimum suatu besaran yang terukur,. Misalnya : 0 - 150 ºC , 1 - 10 kg 4 - 20 mA , 3 - 15 psi dll.

6. Daerah ukur (Span ) adalah selisih antara batas atas dengan batas bawah dari suatu daerah pengukuran. Misalnya untuk daerah pengukuran 4 - 20 mA mempunyai daerah ukur 16 mA.

KUALITAS HASIL PENGUKURANDari langkah pengukuran diketahui angka hasil pengukuran yang dapat diamati dari jarum penunjuk atau scala alat ukur. Yang menjadi pertanyaan sekarang. Apakah angka yang ditunjuk alat ukur dapat dipercaya? atau seberapa besar kesalahan yang mungkin termuat dalam angka penunjuk. Untuk menentukan tingkat kesalahan (Akurasi) alat ukur pada umumnya dapat dilihat pada daftar spesifikasi atau standar kalibrasi alat tersebut.

Beberapa contoh terminology yang berhubungan denga ketelitian :a) Ketelitian ( Accuracy ) adalah suatu ukuran yang menyatakan seberapa jauh instrument menunjukkan harga yang menyimpang / mendekati harga sebenarnya.

b) Keterulangan ( Repeatability ) adalah sejauh mana instrument dapat menunjukkan output yang sama, untuk input yang tetap, jika pengukuran dilakukan berulang-ulang

c) Sensitivitas ( sensitivity ) adalah perbandingan antara perubahan output terhadap perubahan input pada saat keadaan mantap.

d) Resolusi adalah ukuran atau skala pengukuran terkecil yang dapat dibaca dari sekala instrumentasi.

e) Threshold adalah nilai input terkecil yang dapat terbaca pada bagian skala terendah(batas daerah bawah)

f) Hysterisis adalah suatu keadaan dimana lintasan kalibrasi pada saat harga input bergerak naik adalah tidak sama dengan lintasan kalibrasi pada saat jika harga input diturunkan.

g) Dead Band adalah suatu daerah ukur dimana adanya input tidak mengakibatkan adanya output. pengukuran yang meliputi :1. Pengukuran tekanan2. Pengukuran aliran3. Pengukuran level4. Pengukuran temperaturPengukuran tekanan akan dikemukakan contoh contoh dari macam-macam sistem pengukuran tekanan, yang biasa dilakukan di industri seperti di industri industri.Macam macam elemen pengukuran tekanan mulai dari yang sederhana, manometer U, bellows, diafragma, strain gage dll. Demikian pula pada pengukuran aliran, pengukuran level serta pengukuran temperatur dimana uraian didasarkan pada gambar -gambar 

Dengan metode ini diharapkan para calon teknisi tidak kesulitan dan selanjutnya menjadi referensi didalam menganalisa macam macam instrumentasi proses control yang baru yang kiranya ditemukan dikemudian setelah bekerja dilapangan nanti