Kontrol Akhir

Click here to load reader

  • date post

    19-Jan-2016
  • Category

    Documents

  • view

    98
  • download

    2

Embed Size (px)

description

kontrol akhir

Transcript of Kontrol Akhir

BAB I : KONTROL AKHIR

BAB I : KONTROL AKHIR

Tujuan Instruksional

Dalam bab ini, diberikan teknik-teknik umum yang dipergunakan untuk mengimplementasikan fungsi elemen kontrol akhir. Setelah membaca bab ini, saudara diharapkan mampu untuk :

1. Mendefinisikan tiga bagian dari operasi kontrol akhir

2. Memberikan dua contoh konversi sinyal listrik

3. Membuat diagram dan menguraikan prinsip kerja pneumatik nosel/flapper

4. Menguraikan prinsip kerja motor ac, motor dc, dan motor step

5. Menjelaskan fungsi dari penggerak posisi pneumatik dalam cara maju dan

cara kebalikannya

6. Membedakan katup-katup kontrol bukaan cepat, linier, dan persentase sama dalam kaitannya dengan aliran versus posisi stem7. Menjelaskan bagaimana teknik pengukuran katup kontrol memperoleh

ukuran yang tepat dari katup kontrol.

1.1. Pendahuluan

Pada suatu aplikasi proses kontrol tertentu, pengukuran dan evaluasi dari beberapa variabel terkontrol dibawa oleh representasi analog berenergi rendah atau representasi digital dari variabel. Sinyal kontrol yang membawa informasi umpan balik kembali ke proses untuk melakukan aksi/tindakan korektif yang perlu juga dinyatakan oleh tingkat representasi yang sama rendahnya. Secara umum, proses yang dikontrol itu sendiri dapat melibatkan kondisi energi tinggi seperti aliran dari ribuan meter kubik cairan atau ratusan ribu newton gaya hidrolik, seperti halnya yang terjadi di sebuah pabrik baja. Fungsi dari elemen kontrol akhir adalah menterjemahkan sinyal-sinyal kontrol energi rendah ketingkat tindakan yang sesuai dengan proses yang dikontrol. Hal ini dapat dipandang sebagai penguatan dari sinyal kontrol, walaupun dalam banyak kasus, sinyal ini juga dikonversikan menjadi suatu bentuk yang sama sekali lain.

Dalam bab ini, diberikan teknik-teknik umum yang dipergunakan untuk mengimplementasikan fungsi elemen kontrol akhir bersama-sama dengan contoh-contoh spesifik dibeberapa daerah proses kontrol. Sebuah transduser ideal dipergunakan untuk mengukur sejumlah variabel dinamis di sebuah aplikasi proses kontrol, mempunyai efek yang dapat abaikan terhadap kontrolnya itu sendiri. Biasanya, transduser ini berupa tranduksi fasip berenergi rendah dari sejumlah variabel dinamis, yang bisa berupa sebuah parameter energi tinggi Dengan demikian, seleksi tranduser pada dasarnya didasarkan pada spesifikasi pengukuran tertentu dan proteksi-proteksi yang perlu (dari transduser) dari efek-efek tertentu yang berasal dari lingkungan proses. Pada seleksi transduser, pada ahli teknologi. Proses kontrol tidak perlu pengetahuan tentang mekanisme proses itu sendiri tetapi lebih memerlukan efek-efeknya terhadap lingkungan.Argumen-argumen ini tidak berlaku, jika kita memperhatikan elemen kontrol akhir. Elemen kontrol akhir mempunyai efek pada proses, dan karenanya harus diseleksi setelah adanya pertimbangan terinci dari mekanisme-mekanisme operasional proses. Oleh karena itu, seleksi seperti ini bukan merupakan tanggung jawab para ahli teknologi proses kontrol saja.

Dalam kaitannya dengan hal ini, para ahli teknologi kontrol proses harus mampunyai latar belakang yang cukup memadai tentang elemen kontrol akhir dan pengkondisian sinyalnya guna mengetahui bagaimana peralatan ini melakukan interface dengan alat-alat kontrol proses dan transduser-transdusernya. Para ahli teknologi juga harus mampu berkomunikasi dan bekerja sama dengan baik dengan para engineer proses untuk masalah-masalah ini. Tujuan bab ini dipilih guna memenuhi tanggung jawab ini.

1.2. Cara Kerja Kontrol Akhir

Cara kerja kontrol akhir melibatkan sejumlah langkah yang diperlukan untuk mengkonversikan sinyal kontrol (yang dibangkitkan oleh alat kontrol proses) menjadi aksi proporsional pada proses itu sendiri. Jadi, untuk menggunakan sinyal kontrol 4/20 mA untuk memvariasikan suatu tingkat aliran yang besar, dari katakanlah 10,0 m3/menit sampai 50,0 m3/menit sudah tentu memerlukan beberapa operasi lanjutan. Operasi lanjutan tertentu memvariasi berdasarkan disain kontrol proses akan tetapi generalisasi tertentu dapat dibuat berdasarkan tahapan-tahapan dari sinyal kontrol sampai ke elemen kontrol akhir itu sendiri.

Untuk suatu aplikasi kontrol proses tertentu, konversi alat kontrol proses menjadi suatu fungsi kontrol dapat dijelaskan secara bertahap seperti ditunjukkan pada gambar 1.1. Disini, sinyal kontrol masukan boleh diambil dari berbagai bentuk, termasuk arus listrik, sinyal digital, atau tekanan pneumatik.

Gambar 1.1: Elemen-elemen operasi kontrol akhir

1.2.1. Konversi Sinyal

Tahap ini mengacu pada modifikasi yang harus dibuat pada sinyal kontrol untuk melakukan interfis dengan tahap kontrol berikutnya, yakni aktuator (penggerak). Jadi, jika suatu elemen kontrol katup akan dioperasikan dengan aktuator motor listrik, maka sinyal kontrol DC 4/2C mA harus dimodivikasi untuk mengoperasikan motor. Jika motor DC digunakan mungkin dilakukan konversi dari arus ke tegangan dan amplifikasi.. Peralatan-peralatan yang melakukan konversi sinyal seperti ini disebut transduser, karena mengkonversikan sinyal-sinyal kontrol dari bentuk yang satu kebentuk lainnya seperti dari arus ketekanan, dari arus ketegangan, dan seterusnya.

1.2.2. Penggerak

Perhatikan gambar 1.1. Hasil konversinya memberikan sinyal yang telah diperkuat dan/atau sinyal yang telah diubah yang dirancang untuk beroperasi (menggerakan) suatu mekanisme guna mengubah variabel yang sedang di kontrol pada proses. Efek langsungnya biasanya diimplementasikan oleh sesuatu di proses misalnya katup atau pemanas yang harus dioperasikan oleh sejumlah perlengkapan. Aktuator adalah terjemahan dari sinyal kontrol (terkonversi) menjadi tindakan pada elemen kontrol. Jadi, jika sebuah katup akan dioperasikan, maka aktuator adalah sebuah peralatan yang mengkonversikan sinyal kontrol menjadi tindakan fisik berupa bukaan atau tutupan katup tersebut.

1.2.3. Elemen Kontrol

Akhirnya, kita memperoleh gambaran tentang elemen kontrol akhir. Peralatan ini mempunyai pengaruh langsung pada variabel dinamis proses dan dirancang sebagai bagian integral dari proses. Jadi, jika kita ingin mengontrol aliran, maka elemen kontrol yang berupa sebuah katup, harus ada langsung di sistem aliran. Demikian juga, jika kita ingin mengontrol suhu, maka mekanisme atau elemen kontrol yang punya pengaruh langsung terhadap suhu harus dilibatkan di proses. Ini bisa berupa kombinasi pemanasan/pendingin yang digerakan secara listrik oleh relay atau katup pneumatik guna mengontrol fluks dari reaktan.

Pada gambar 1.2, diperlihatkan sebuah sistem kontrol yang dipaksa untuk mengontrol suhu pembakaran kue yang ditentukan oleh warna kue tersebut. Sistem pengukuran optik menghasilkan sinyal 4-20 mA yang merupakan reperentasi analog dari warna kue (dan dengan demikian menunjukan pembakaran yang tepat).

Alat kontrol membandingkan pengukuran dengan set point dan mengeluarkan sinyal 4-20 mA yang meregulasi kecepatan motor pengumpan sabuk ban berjalan guna mengatur waktu pembakaran di oven

Gambar 1.2: Sistem proses kontrol yang memperlihatkan cara kerja kontrol akhir

Cara kerja kontrol akhir digambarkan oleh konversi sinyal yang mentranformasikan sinyal 4-20 mA menjadi sinyal 50-100 V yang dibutuhkan oleh kontrol kecepatan motor. Motor itu sendiri adalah penggerak, sedangkan rakitan sabuk ban berjalan adalah elemen kontrol.

Karena aplikasi teknik proses kontrol di industri bervariasi seperti jenis industri itu sendiri, dalam hal ini tidak praktis jika kita ingin membahas teknik kontrol akhir secara keseluruhan. Dengan mempelajari sejumlah contoh saja, pembaca diharapkan siap untuk menganalisis dan memahami teknik-teknik lainnya yang ada di industri.

1.3. Konversi Sinyal

Tujuan utama dari konversi sinyal adalah mengkonversikan sinyal kontrol energi rendah menjadi sinyal energi tinggi untuk mengendalikan penggerak. Sinyal-sinyal keluran alat kontrol biasanya ada dalam salah satu dari ketiga bentuk berikut ini :

1. Sinyal arus listrik, biasanya 4 sampai 20 mA.2. Sinyal tekanan pnemetik, biasanya 3 sampai 15 psi (0,2 - 1 Bar) 3. Sinyal-sinyal digital, biasanya tegangan-tegangan level TTL dalam format seri atau paralel.

Ada sejumlah skema yang berbeda untuk konversi sinyal-sinyal ini kebentuk-bentuk lain tergantung pada bentuk akhir yang diinginkan dan pada teknologi yang dipakai yang dipakai untuk menghasilkan konversi ini. Di sub bab berikut ini diberikan sejumlah skema konversi yang lebih umum. Dalam hal ini diharapkan bahwa saudara selalu tanggap terhadap kemajuan teknologi dan metoda-metoda baru tentang pengkondisian sinyal dan korversi sinyal.1.3.1. Sinyal Listrik Analog

Banyak metoda pengkondisian sinyal analog yang didiskusikan pada bab 2 dipakai pada konversi-konversi yang dibutuhkan untuk kontrol akhir. Paragraf berikut ini merangkumkan beberapa pendapat yang lebih umum.

Relay

Konversi yang umum adalah untuk menggunakan sinyal alat kontrol guna mengaktifkan sebuah relay apabila kontrol on-off atau kontrol dua posisi sudah mencukupi. Dalam beberapa kasus, sinyal arus rendah tidak cukup kuat untuk mengendalikan sebuah relay industri yang berat, dan sebuah amplifier harus dipakai untuk memperbesar sinyal kontrol pada suatu tingkat yang memadai untuk melakukan pekerjaan ini.

AmplifierAmplifier DC atau AC berdaya tinggi seringkali dapat memberikan konversi dari sinyal kontrol energi rendah menjadi energi tinggi. Amplifier seperti ini dapat berfungsi sebagai kontrol motor, kontrol panas, kontrol tingkat cahaya, dan kebutuhan-kebutuhan industri lainnya.

Contoh 1.1 : Sebuah amplifier maknetis membutuhkan sinyal masukan 5-10 V dari sinyal kontrol 4-20 mA. Rancang sebuah sistem konversi sinyal yang dapat memberikan hubungan dia atas.

Peny