Ade F Hasanudin,S.ST

Politeknik Aceh

Bab

Pengertian & Definisi Sistem

Sistem Kendali Industri

1.1 Pendahuluan

Masyarakat dengan segala aktifitasnya dewasa ini sangat tergantung kepada

keberadaan sistem otomasi, alangkah sulitnya membayangkan kehidupan masyarakat

sekarang tanpa kehadiran teknologi otomasi. Otomatisasi mencakup kegiatan manufaktur

pada industri, transportasi, komunikasi gedung, sampai peralatan yang merupakan

aplikasi rumah tangga sehari – hari. Seiring berkembangnya ilmu komputer, semakin

mudah pula otomatisasi diterapkan, fungsi – fungsi pengontrolan dan pemantauan yang

semula dikerjakan secara manual mulai beralih peran dikerjakan oleh computer.

Buku ini memfokuskan pada penggunaan teknologi otomasi di industri yang

merupakan wilayah kerja yang paling banyak memakai teknologi tersebut. Otomasi di

dunia industri manufaktur memegang peranan sangat penting dalam proses dan

distribusinya.

1

Tujuan

Setelah mempelajari bab ini mahasiswa diharapkan mampu :

Memahami istilah dan definisi – definisi sistem kendali industri

Menjelaskan peran sistem kendali otomatis dan keuntungannya pada

industri

Ade F Hasanudin,S.ST

Politeknik Aceh

Otomasi industri diawali dengan ditemukannya governor sentrifugal oleh James

Watt pada tahun 1787 sebagai pengendali kecepatan pada mesin uap, penemuan ini

menjadi langkah yang paling penting dalam sejarah pengendalian otomatis, governor

sentrifugal terdiri dari dua bola yang dihubungkan ke poros melalui tangkai fleksibel.

Poros dari governor tersebut dihubungkan langsung ke shaft dari motor mesin uap.

Governor dihubungkan ke katup untuk mengatur aliran uap yang masuk ke mesin.

Gambar 1 merupakan skema dari governor sentrifugal.

Gambar 1. Governor Sentrifugal

Mesin digerakan oleh uap, kecepatan putaran mesin ditentukan oleh kapasitas uap

yang masuk, apabila putaran mesin bertambah, maka bola – bola akan bergerak menjauhi

poros akibat gaya sentrifugal, begitupun sebaliknya, apabila putaran mesin berkurang,

bola – bola akan bergerak mendekati poros, pergerakan bola – bola akan membuat katup

bergerak membuka atau menutup aliran uap.

Dikembangkannya komponen pneumatik sebagai pengendali proses manufaktur,

merupakan kemajuan berikutnya dalam sistem otomasi, fluida merupakan sumber energi

yang digunakan dalam sistem pneumatik, katup sebagai pengatur arah fluida yang masuk

ke penggerak baik berupa silinder maupun motor pneumatik.

Periode berikutnya, pengendali dalam sistem otomasi banyak berubah setelah

kehadiran relay elektik dan perangkat elektronik, dimensi yang lebih kecil membuat

sistem kendali elektrik menjadi lebih fleksibel, lebih mudah, lebih murah, serta lebih

efektif.

Pada perkembangannya hingga sekarang, kemajuan dalam bidang elektronika,

komputer, dan teknologi informasi telah banyak mengubah perangkat sistem kendali di

Ade F Hasanudin,S.ST

Politeknik Aceh

industri, sistem pengendalian tidak lagi bersifat lokal dan parsial, tapi lebih terintegrasi

dan global.

1.2 Definisi Umum Sistem kendali Otomatis

Sistem kendali otomatis merupakan kombinasi dari beberapa perangkat dan

komponen yang bekerja bersama – sama sehingga menyebabkan suatu variable sistem

menyesuaikan diri dengan nilai keluaran yang diharapkan. Sistem kendali otomatis terdiri

dari sensor, controller (pengendali), actuator, dan plant.

Plant digunakan untuk menggambarkan mesin, perangkat, atau proses yang

dikendalikan. Sistem kendali bekerja dengan cara mengukur atau mangambil nilai dari

variable proses, kemudian menetapakan aksi tertentu dari nilai masukan tersebut , lalu

memberikan nilai ke perangkat pemanipulasi sehingga variabel keluaran proses atau

urutan sesuai dengan yang diharapkan.

Gambar 1.1 Pengendalian Level Air

Gambar 1. merupakan contoh aplikasi sistem kendali otomatis untuk menjaga

ketinggian level air pada tanki, sensor ketinggian air mengirimkan nilai secara kontinyu

ke kontroler, kemudian pengendali akan mengambil aksi berdasarkan sinyal yang

diterima dari sensor, apabila level air pada tanki berada dibawah nilai yang diinginkan,

maka kontroler akan memberikan sinyal ke control valve sebagai perangkat pemanipulasi

untuk membuka lebih lebar, sebaliknya apabila level air berada diatas nilai yang

Ade F Hasanudin,S.ST

Politeknik Aceh

diinginkan maka kontroler akan memberikan sinyal ke control valve untuk menutup,

sehingga ketinggian level air pada tangki akan selalu berada pada titik yang diinginkan.

1.3 Sistem Kendali Kontinyu dan Sistem Kendali Sekuensial

Model sistem kendali yang banyak diterapkan dalam industri adalah sistem

kendali sekuensial dan sistem kendali kontinyu.

Pada sistem kendali kontinyu, input mengirimkan informasi ke pengendali secara

terus menerus di setiap waktu, begitupun sinyal keluaran dari pengendali ke perangkat

pemanipulasi diberikan secara terus menerus, sehingga apabila input berubah, maka

output akan secara langsung berubah. Gambar 1.1 merupakan contoh sistem kendali

kontinyu dimana sensor level air secara terus menerus memberikan informasi ke

pengendali, perubahan informasi dari sensor akan secara langsung mengubah bukaan

control valve.

Sistem kendali sekuensial bekerja berdasarkan urutan pekerjaan yang saling

berkaitan, hasil dari satu pekerjaan menjadi masukan bagi pekerjaan selanjutnya. Sistem

kendali sekuensial sudah sangat akrab dalam kehidupan sehari – hari, mengemudikan

sepeda motor merupakan salah satu sistem kendali sekuensial, ada urutan kerja yang

dilakukan agar tujuan tersebut tercapai, pertama kali kita harus memasukan kunci,

kemudian memutar kunci tersebut ke posisi ON, lalu menekan tombol untuk

menghidupkan mesin, setelah itu pindahkan tuas transmisi ke gigi satu, lalu tekan pedal

gas. Sistem kendali sekuensial meliputi fungsi – fungsi kendali logika.

Di industri, sistem kendali kontinyu dan sistem kendali sekuensial kadang

digunakan bersamaan dalam sebuah plant, contoh pada pabrik roti, pada proses

pembuatan roti ada urutan kerja yang berkaitan diantaranya memasukan bahan – bahan

roti ke mixer, proses pengadukan, kemudian pencetakan, lama pemanggangan, sampai

pembungkusan. Di samping itu juga ada pengendalian kontinyu, yaitu untuk

mengendalikan suhu pada oven pemanggang, nilai suhu pada oven dijaga pada nilai

tertentu sesuai dengan roti yang dibuat.

1.4. Struktur Umum Sistem Kendali

Ade F Hasanudin,S.ST

Politeknik Aceh

Secara umum sistem kendali digolongkan dalam dua struktur dasar, yaitu sistem

kendali lup terbuka dan sistem kendali lup tertutup.

1.4.1. Sistem Kendali Lup Terbuka

Suatu sistem kendali dikatakan lup terbuka apabila harga besaran keluaran tidak

mempengaruhi besaran masukan, pada sistem ini masukan acuan ke pengendali hanya

satu dan bersifat tetap. Apabila terjadi gangguan pada sistem yang dikendalikan, maka

besaran keluaran proses tidak bisa langsung dikoreksi. Struktur sistem kendali lup

terbuka relatif sederhana, lebih ekonomis, dan mudah perawatannya. Struktur sistem

kendali lup terbuka diperlihatkan pada gambar 2.

Gambar 1.2. Struktur sistem kendali lup terbuka

1.4.2 Sistem Kendali Lup Tertutup

Sistem kendali lup terbuka tidak memiliki kemampuan untuk mengendalikan

keluaran secara otomatis. Oleh karena itu harus ditambahkan komponen yang bisa

memberikan informasi dari keluaran proses ke elemen pengendali untuk mengoreksi

gangguan atau kesalahan. Sistem kendali model ini disebut sebagai sistem kendali lup

tertutup. Gambar 3 memperlihatkan struktur sistem kendali lup tertutup.

Gambar 3. Struktur sistem kendali lup tertutup

Ade F Hasanudin,S.ST

Politeknik Aceh

Pada sistem kendali lup tertutup, sensor berfungsi sebagai elemen umpan balik

dari keluaran proses ke masukan pengendali, sehingga keluaran proses akan tetap berada

pada titik kerja yang diharapkan. Contoh pengendalian level air pada gambar 1.1

merupakan aplikasi sistemkendali lup tertutup, dimana keluaran proses berupa level air

dijaga pada titik kerja yang diingikan, sensor terus menerus menginformasikan besaran

keluaran proses dan dibandingkan dengan masukan, sehingga apabila terjadi

penyimpangan, kontroler akan melakukan koreksi.

1.5 Otomasi Industri

Industri merupakan aktifitas ekonomi yang sistematis berkaitan dengan usaha

memproduksi barang, meningkatkan nilai tambah, jasa, ataupun perdagangan. Otomasi

berasal dari bahasa yunani, yakni “auto” yang berarti sendiri dan “matos” yang berarti

bergerak, otomasi berarti bergerak sendiri atau dalam definisi yang lain disebutkan bahwa

otomasi adalah penggunaan seperangkat mesin dan teknologi yang membuat proses

bekerja tanpa intervensi manusia secara signifikan.

Sistem kendali merupakan bagian dari otomasi, sementara otomasi itu sendiri

meliputi kalkulasi, monitoring unjuk kerja sistem, akuisisi data, penjadwalan kerja dan

peralatan, serta banyak lagi.

Otomasi dibagi ke dalam beberapa jenis, diantaranya :

a. Fixed Automation : Pada sistem fixed automation, konfigurasi mesin dan

perangkat produksi di tempatkan pada lokasi yang tetap, sehingga tahapan proses

produksi pun tidak berubah. Sistem jenis fixed automation umumnya digunakan

untuk produksi barang dalam jumlah besar, mesin – mesin diatur sesuai dengan

urutan proses yang saling berkaitan. Satu bagian proses mengerjakan pekerjaan

yang umumnya sederhana dan berulang, contohnya, conveyor yang bertugas

memindahkan barang, mesin pengecatan, robot las, dan lain – lain.

b. Programmable Automation : Digunakan pada sistem dimana urutan proses dan

konfigurasi mesin dapat berubah melalui perangkat elektronik atau berdasarkan

program. Mesin – mesin dan perangkat sistem didesain agar bisa berubah sesuai

dengan proses yang berlangsung sehingga mampu mengakomodasi produksi yang

Ade F Hasanudin,S.ST

Politeknik Aceh

berubah. Umumnya barang yang diproduksi berdasar pada sistem batch, yaitu

produksi dibuat dari komposisi sejumlah material, seperti pada produksi roti dan

kue.

c. Flexible Automation : Merupakan pengembangan dari programmable automation,

flexible automation mampu memproduksi bermacam barang dengan mesin yang

sama tanpa harus menghabiskan waktu untuk mengeset mesin ketika beralih dari

satu jenis produksi ke jenis produksi yang lain. Perubahan jenis produk dilakukan

berbasis komputer yang terhubung ke mesin dan perangkat produksi. Contohnya

untuk produksi suku cadang kendaraan bermotor yang dilakukan oleh mesin

CNC, apabila kita ingin merubah model atau jenis produk, kita tidak perlu banyak

melakukan pengesetan pada bagian fisik mesin , melainkan dengan memanggil

program yang sudah di buat yang disimpan di memori computer.

d. Integrated Automation : Merupakan sistem otomasi yang lengkap, dimana semua

operasi di bawah kendali computer mulai dari desain, pengendalian, sampai pada

monitoring. Integarted automation meliputi computer aided design (CAD), mesin

CNC, robot, conveyor, sistem basis data, serta teknologi telekomunikasi dan

informasi.

1.6 Peran Sistem Kendali Otomatis di Industri

Industri merupakan aktifitas ekonomi, kegiatan yang mengedepankan keuntungan

finansial sebagai tujuan. Berkaitan dengan hal tersebut, industri harus bisa memberikan

keuntungan maksimal bagi pelakunya.

Globalisasi dan liberalisasi membuat pasar menjadi lebih terbuka dan lebih bebas,

akibatnya persaingan di dunia industri menjadi semakin ketat, dunia sudah tidak ada lagi

batasan, siapapun berhak mengambil kesempatan untuk memasarkan produknya ke pasar.

Produk yang memiliki kualitas yang bagus, harga yang murah, serta ketersediaan yang

terjaga akan mampu menguasai pasar, hal ini mengakibatkan pelaku industri harus

membuat strategi dan pengembangan agar ongkos produksi menjadi lebih rendah tanpa

menurunkan kualitas yang signifikan.

Ada beberapa pilihan yang diambil pelaku industri untuk menanggulangi hal

tersebut, diantaranya adalah ;

Ade F Hasanudin,S.ST

Politeknik Aceh

Emigrasi. Yaitu memindahkan lokasi pabrik ke lokasi yang baru, hal ini

biasanya dilakukan karena beberapa factor, diantaranya: mendekati lokasi

pasar sehingga ongkos distribusi menjadi terpangkas, atau karena ongkos

kerja di daerah baru lebih murah sehingga biaya produksi bisa ditekan.

Proteksi : Agar tidak kalah dalam pasar bebas, beberapa Negara

menetapkan regulasi untuk melindungi industri dalam negerinya.

Otomasi : Otomasi mempunyai las an yang signifikan dalam strategi

industri untuk mengatasi masalah persaingan, las an – las an tersebut

diantaranya

a. Bisa memangkas waktu pengerjaan

b. Memudahkan serta mempercepat proses pemindahan barang/material

c. Penggunaan energi menjadi lebih efisien

d. Penggunaan material menjadi lebih efisien

e. Kualitas produk menjadi lebih baik dan konsisten

f. Operasi pengerjaan menjadi lebih aman dan terjaga

Pilihan untuk menerapkan sistem otomasi pada proses manufaktur lebih banyak

diambil oleh pelaku industri, terutama untuk industri dengan produksi massal. Dengan

sistem otomasi, biaya produksi bisa dikurangi, sehingga keuntungan perusahaan bisa

lebih meningkat.

Rangkuman

1. Sistem pengendalian otomatis tidak bisa dipisahkan dalam masyarakat modern,

terutama dengan dunia industri.

2. Perkembangan teknologi computer dan sistem informasi membuat sistem otomasi

lebih mudah diterapkan.

3. Penerapan sistem otomasi pada industri bertujuan untuk memperbaiki kualitas

produk yang dihasilkan, efisiensi energi, proses produksi lebih aman untuk

operator, pemakaian material lebih efisien, serta keuntungan perusahaan lebih

meningkat.

Ade F Hasanudin,S.ST

Politeknik Aceh

Pertanyaan

1. Apa keunggulan sistem otomasi dibandingkan dengan sistem manual

2. Berikan contoh sistem otomasi yang menggunakan teknologi informasi sebagai

komponen pendukung

3. Jelaskan peran otomasi industri dalam menambah keuntungan ekonomi pada

sebuah industri, berikan contohnya!

4. Jelaskan yang dimaksud dengan pengendalian sekuensial dan pengendalian

kontinyu!

5. Berikan masing – masing tiga contoh mengenai sistem kendali lup terbuka dan

sistem kendali lup tertutup!

6. Apakah yang dimaksud dengan :

a. Fixed Automation

b. Programmable Automation

c. Flexible Automation

d. Integrated Automation.