ISSN 1693-3346 Serpong, 20 Nopember 2007digilib.batan.go.id/e-prosiding/File...

Prosiding Pertemuan I1miah Nasional Rekayasa Perangkat NuklirSerpong, 20 Nopember 2007

ABSTRAK

ISSN 1693-3346

Telah dirancang sistem monitor proses pabrik kertas dan sistem kendali gramatur kertas

(Basis Weight) untuk arah mesin kertas dengan lebar scanner 3,5 meter menggunakan

metoda absorpsi sinar beta jenis Kripton 85 yang mempunyai ketelitian ukur gramatur 2,5

gram/m2 • Keunggulan sistem ini bila dibandingkan dengan metoda cuplikan adalah dapat

memonitor proses dan mengendalikan gramatur secara ON-LINE terus menerus selama

produksi dan tidak merusak hasil produksi.

ABSTRACT

Monitoring Process System and Basis Weight (gramatur) of 3.5 metre width Paper

Machine have been designed by using source Kripton. 85 beta absorption method with

gramature accuracy 2,5 gram/m2 •

The advantage of this system compared by sample method system is the effectiveness of

the technique to measure basis weight and ON-LINE monitoring of production process

paper industries without disturbing the process production.

1. PENDAHULUAN

Basis Weight merupakan variabel penting yang digunakan sebagai standard acuan dari

hasil produksi di Industri Kertas terutama untuk berat kertas (gramatur) antara 60

gram/m2 sampai 200 gram/m 2.

Basis Weight machine direction control system yang dirancang, dengan memanfaatkan

Scanner yang tersedia dan sistem aktuator proses yang ada di mesin kertas

menggunakan metoda transmisi radiasi beta untuk pengukuran Basis Weight. Sistem

yang dikonstruksi diharapkan dapat mengendalikan secara ON-Line variabel proses

kertas sehingga akan mengurangi kerugian bahan baku akibat dari bertluktuasinya nilai

basis weight hasil produksi dan sekaligus meningkatkan mutu kertas yang diinginkan

oleh pembeli.

Konsep rancangan sistem ini mengacu kepada rancangan sistem ACCU - RAY yang

telah banyak digunakan oleh beberapa pabrik kertas didunia dimana hasil

pengendalian prosesnya akan memenuhi standard pelaporan tampilan komputer Proses

ACCU - RAY 1180 Micro Profile Manager, hal terse but akan mudah diadaptasi oleh

setiap operator mesin kertas di berbagai pabrik kertas diseluruh dunia, sedangkan

112

Prosiding Pertemuan IImiah Nasional Rekayasa Perangkat NuklirSerpong, 20 Nopember 2007

ISSN 1693-3346

konfigurasi hardware tersusun dari Komputer Proses, satu unit Frame Digital Interface

(Kendali scanner), satu unit remote terminal (unit Data Akusisi), satu unit remote

aktuator (Data Aktuator kendali Proses) dimana hubungan antar unit processor

menggunakan standard komunikasi RS232/RS422 .

2. SISTEM PENGUKURAN BASIS WEIGHT (GRAMATUR) DAN MONITOR

PROSES PABRIK

2.1 Pengukuran Basis Weight (Gramatur)

Pengukuran basis weight berdasarkan metoda transmisi-absorpsi pancaran radioisotop

Beta yang memenuhi formula:

1 = 10 e -ux •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• (1)

Kemudian disederhanakan menjadi In 1 = In 10 - ux dengan asumsi In 10 dan u

merupakan konstanta sehingga formulasi diatas dapat disederhanakan menjadi :

X sebanding proporsional dengan logaritmik 1

dimana 10 = Intensitas radiasi beta sebelum diarbsorpsi kertas

= Intensitas radiasi beta setelah diarbsorpsi kertas

u = konstanta atenuasi massa untuk kertas

x = berat kertas per satuan luas (gram/ m2)

Dari formula terse but diatas terdapat hubungan linier antara berat kertas persatuan luas

dengan logaritmik intensitas radiasi beta yang terarbsorpsi oleh material kertas,

intensitas radiasi beta setelah diarbsorpsi oleh kertas kemudian diukur intensitasnya

menggunakan detektor IonChamber High sensitive beta yang hasilnya merupakan arus

listrik searah (DC) yang dikonversi ke standard signal 4-20 mA, untuk kemudian

ditransmisikan melalui kabel signal ke Remote Terminal Unit (Data Acqusition Unit).

Konsep perancangan sistem ini menggunakan sumber radioctive Beta Kr85 aktivitas

100 mCi yang dapat digunakan untuk mengukur Basis Weight (gramatur) kertas dari

standard 60 gram sampai 200 gram per meter persegi.

2.2. PENGENDALIAN BASIS WEIGHT

Pengendalian Basis Weight dapat dilihat pad a gambar 1, dimana metoda pengendalian

menggunakan metoda Pengendalian Proposional Integral bipolar pulse duration..

Signal variabel BW diukur oleh Remote Terminal unit kemudian diintegrasikan ke

Sistem Komputer Proses dan hasil perhitungan komputer diumpan balik melalui

113


ISSN 1693-3346

Remote Aktuator unit dan dilanjutkan ke unit Dezurich controller stock valve untuk

membuka increaceldecreace valve stock sehingga hasil pengendalian akan

menyesuaikan dengan target secara otomatis dimana nilai target dimasukan pada

tampilan proses komputer pad a kolom Product Grade sebelum proses dilaksanakan.

PICONTROL

RTU

F,lektrometRAU

SENSOR

BW

FLOWSTOCKPULP DEC INC

....! ....... ::'...

SOURCE

Kr 85 Beta

SheetKertas

SPEEDMACHINE

CONSISTENCY

PULP

Gambar 1. Blok Sistem Kendali Basis WeightMesin Kertas

DEZURICHCONTOLLER

STOCK VALVE

Katup Aliran Pulp

3. INTEGTRASI HARDWARE SISTEM PROSES DAN KENDALl BASIS

WEIGHT

Integrasi hardware sistem proses dan kendali Basis weight dapat dilihat pada gambar2,

dimana blok sistem secara keseluruhan akan tersusun dari Komputer Proses, Remote

Terminal Unit (Data Akusisi Unit), Remote Aktuator Unit (Data Aktuator Kendali

Proses), Frame digital interface dan Scanner yang dilengkapi Source Kr85, detektor

beta dan Beberapa kelengkapan variabel proses.

3.1 Komputer Proses

114


ISSN 1693-3346

Komputer Proses digunakan sebagai monitor Tampilan Proses, perhitungan kontrol ,

pengolahan signal signal pengukuran proses , memasukan nilai target BW, dan

terintegrasi ke remote terminal unit, remote aktuator unit, frame digital interface, serta

melaporkan hasil produksi dan dapat dicetak setiap saat.

3.2 Remote Terminal Unit (Data Akusisi Unit)

Remote Terminal Unit berfungsi sebagai data akusisi sistem dari besaran variabel

proses yang meliputi basis weight, moisture, dry stock (consistency), steam presure,

head pospaper break (sheet break), machine speed, reel speed, wire speed, valve

position bw feed back,valve position steam presure feed back dan lain lain, besaran

variable proses tersebut dikonversi ke besaran digital kemudian dikonversi ke variabel

komunikasi serial asynchronous yang dilengkapi dengan protokol khusus yang

akhimya besaran variable proses tersebut dapat diterima oleh Komputer Proses.

Sistem ini dilengkapi dengan processor pengolah signal head pulse, logic pulse dan

sinkronisasi logic yang akan menghasilkan besaran moisture, disamping itu sistem ini

tersusun dari modul processor, modul data akusisi dengan ADC resolusi 12 bit, modul

power supply, modul frekuensi to voltage converter, modul pengkondisi signal, modul

power supply dimana modul modul tersebut menggunakan adopsi standard modul 3U

DIN dan standard Rack 19" .

3.3 Remote Aktuator Unit (Aktuator Kendali Proses)

Remote Aktuator Unit berfungsi sebagai pengendali aktuator stock valve dan steam

presure valve dimana variable control yang diterima dari computer proses

melalui serial komunikasi asynchronous RS232/RS422 dikonversi oleh unit ini

menjadi signal kontrol untuk menggerakan unit unit actuator proses. Unit ini tersusun

oleh modul processor, modullogic output, modul relay

logic, modul digital to analog, dan modul power supply dimana modul modul tersebut

menggunakan standard modul 3U DIN dan standard rack 19".

3.4 Scanner Basis Weight.

Scanner Basis Weight yang digunakan memenuhi standard ketas Paper Machine

dengan lebar sheet atau lebar tambour 3,5 meter, standard Head Basis Weight untuk

digunakan mengukur berat kertas antara 60 gram per meter square sampai 200 gram

per meter square dengan ketelitian ukur 2 gram per meter square dengan source Kr85

115


ISSN 1693-3346

beraktivitas 100 mCi, jika digunakan untuk mengukur berat kertas yang lebih tipis

digunakan source premetium.

Dilengkapi mounting head Moisture yang digunakan untuk mengukur besaran moisture

dengan dua filter infrared sehingga dari korelasi kedua filter tersebut akan

menghasilkan nilai moisture kertas , scanner ini dilengkapi juga dengan motor AC

variabel speed sehingga kecepatan scanner dapat diatur sesuai dengan keperluan ,

resolusi scan minimum 15 detik per scan dan maksimum 30 detik per scan, pengaturan

speed motor dilakukan oleh remote aktuator unit dengan menginjeksikan standard arus

0-20 mA atau standard voltage 0-10 Volt.

Kelengkapan lain dari scanner ini adalah sensor sheet break , head position selebar

position slice valve yang terdapat di unit Wire.

3.5 Frame Digital Paralel Interface (FDPI)

Frame digital paralel interface berfungsi sebagai pengendali scanner , unit ini

menerima batasan batasan operasi dari komputer proses diantaranya : operasi loleal ,

operasi remote, menerima konstanta variabel speed AC drive motor scanner, menerima

batas kertas kiri dan batas kertas kanan , mengirim besaran head position ke Remote

Terminal Unit (Data Akusisi Unit).

Unit ini dapat dioperasikan stand alone tanpa interaksi dengan komputer proses tetapi

selalu memberikan informasi besaran head position melalui remote terminal unit .dan

dilengkapi dengan sebuah processor yang melakukan proses logic dimana batasan

pengoprasiannya diterima dari komputer proses.

116


3.6. Blok sistem Instrumentasi proses pabrik kertas tampak atas

ISSN 1693-3346

PULP

PRE PARA nON

HEAD BOX

""""""'"WIRE SYSTEM

MACHINE GLOS

ARAHPROSESKERTAS

" •••••••••••••••••••••••• n •••••••••• Y' •••••••••

·········r·······························································1 ; .

HEAD BOX18 SLICE

f'" .

t······· ..·

PANEL FRAMEDIGITAL

PHERIPHERAL

INTERFACE

____ ~ANGGAKE LANT AIBA W AH

PANEL TERMINAL PROSESDAN SCANNER

..... " ······ ..·.. ···1

DRYER SYSTEM t···· · ······..·······..···········..········· · j

GROUP GENAPGROUP GANJIL

CONTROLROOM

CALANDER

SCANNERBW MOIST

1 TAMBOUR = 3 TON

(HASIL I JAM PROSES)

117

100METER

REMOTE TERMiNAL UNIT(DATA AKUSISI UNIT)

~~ •• ~~~ • '~"ATOR UNIT

JALUR KABEL LI PROSES)

DILANTAI

AWAH

._ .. n__ ._. ._._.'"_n .._ ...•;

I 20 METER!..._,_._ .._-----~


3.7. Blok Instrumentasi proses pabrik kertas tampak samping

ISSN 1693-3346

r-- - -----I PULP PREPARATION PROCESS: CHEST, STOCK BOX, CHEST TANK:

INSTRUMENTASI PENDUKUNG MELIPUTI:1. FLOW STOCK PULP (MASS FLOW)

RANGE 00.00 SID 60.00 M3/JAM ATAU 0000 SID 1750 LITER/MINUTE2. DOSING STOCK VALVE POSITION (0 % SID 100%)3. LEVEL CONTROL CHEST TANK

4. PULP CONSISTENCY ( 2.0 % SID 4.0 % , OPERASI 3.0 % )5. LIMIT SWITCH DOSING VALVE POSITION INCREASE (INC)6. LIMIT SWITCH DOSING VALVE POSITION DECREASE (DEC)7. STATUS AUTO STOCK DOSING VALVE CONTROL8. STATUS LOKAL STOCK DOSING VALVE CONTROL

WIRE PROCESS INSTRUEMENT SENSORWIRE SPEED RANGE: 0.0 SID 300.0 MIMENIT

WIREPROCESS

-.J - - -- --.-- -Jl MACHINE SPEED RANGE 0 SID 300.0

,---------·---·--1-; MACHINE GLOS! I. I

DRYER PROCESS::- 1. STEAM PRESSURE RANGE -1.0 BAR SID 2.0 BAR

2. LIMIT SWITCH STEAM VALVE POSITION INCREASE (INC)3. LIMIT SWITCH STEAM VALVE POSITION DECREASE (DEC)4. STATUS REMOTEIAUTO STEAM PRESSURE CONTROL5. STATUS MANUA:ULOKAL STEAM PRESSURE CONTROL6. STEAM PRESSURE FEED BACK VALVE POSITION (0 SID 100%)

DRYERPROCESS

SENSOR SCANNER BWIM PROCESS:01. STATUS SHEET BREAK (PAPER BREAK)02. STATUS REEL TURN UP03. STATUS ONIOFF SHEET04. STATUS GAIN MONITOR IR MOISTURE05. LIMIT FORWARD SCANNER06. LIMIT REVERSE SCANNER07. HOME END OFF SHEET (MEMBER I NILAI HP MIN)08. FAR END OFF SHEET (MEMBERI NILAI HP MAKS)

(HP = HEAD POSITION)09. BASIS WEIGHT (BW) SENSOR10. DETECTOR COL TEMP11. DETECTOR GAP TEMP12. SOURCE COL TEMP13. SOURCE GAP TEMP14. HEAD POSITION (HP)15. STATUS FORWARD REVERSE SCANNER16. MOIST MEASURE17. MOIST REFERENSE18. REELER SPEED (0 SID 300.0 M/MENIT)

118


3.8. Blok sistem terintegrasi Instrumentasi proses pabrik kertas

ISSN 1693-3346

-,PANEL I

_ FDPI II iL .1

SCANNER

BW/M

KOMPUTERSCANNER

PANEL INSTRUMENTASI

PROSES

/

1---------I DIHUBUNGKAN

DENGAN DEZURICKFLOW STOCKDOSING VALVE DIPANEL INSTRUMENTPROSES

I CONTROL ROOM

PANELSCANNER

RTU/DAU

COMPUTERINFORMASIPROSES

PANELPROSES

RAU

ACCU RAY PID 8WCONTROLLER

ACCU-RA Y PID MOISTCONTROLLER

DIHUBUNGKANDENGAN TYLORSTEAM PRESURECONTROLLER DIPANEL INSTRUMENTPROSES

I ,

Gambar 2. Integrasi hardware sistem proses dan kendali Basis weight

119


4. KESIMPULAN

ISSN 1693-3346

Dari hasil identifikasi variabel proses pabrik kertas diperlukan sistem kendali scanner

dengan masukan variabel head posistion dan kendali on off, sistem kendali basis weight

(gramatur) dengan masukan variabel basis weight, flow stock, machine speed, consistensi

dan kendali PID untuk buka tutup katup flow pulp, dan Sistem informasi proses untuk

menginformasikan variabel analog 31 kana I, variabel counter 6 kanal dan variabe1 status

32 bit, serta dilengkapi tampilan proses yang melaporkan tampilan profil kertas arah

melintang mesin kertas (cross direction) dan arah machine direction.

5. DAFTAR PUSTAKA

[1] IAEA (International Atomic Energy Agency) 1965, Radioisotope Instruments in

Industry and Geophysic, Viena.

[2] Insustrial Nucleonic Accuray 1987, Colombus Ohio 43282 USA.

120

ISSN 1693-3346 Serpong, 20 Nopember 2007digilib.batan.go.id/e-prosiding/File...

Documents

Transcript of ISSN 1693-3346 Serpong, 20 Nopember 2007digilib.batan.go.id/e-prosiding/File...