Kontrol Level (Pengendalian Proses)

Laboratorium Proses Kimia 2013

INTISARI

Sistem pengendalian proses merupakan faktor yang sangat menentukan dalam menjamin tingkat keberhasilan proses. Dengan unit pengendali yang kuat maka proses dapat dijalankan pada kondisi optimalnya dengan cara merejeksi/menolak segala macam gangguan seperti fluktuasi laju aliran umpan, suhu, aliran pendingin, ataupun gangguan lain yang tidak terprediksi.

Dalam materi ini disajikan dua jenis sistem pengendali yaitu on-off yang sangat sederhana, dan pengendali feedback (umpan balik). Sistem pengendali on-off bekerja pada rentang kesalahan (galat) tertentu. Misalkan suhu kita diset pada 100oC. Thermoregulator akan bekerja berdasarkan ketelitian dan kecepatan dalam mengukur suhu proses (sebagai contoh +/- 5). Jika suhu awal proses 60oC, maka pemanas akan bekerja pada sistem proses, sehingga suhu tercapai 105oC. Pada kondisi 105oC pemanas akan mati (off), jika suhu proses turun mencapai 95oC, pemanas akan menyala lagi. Dan seterusnya sehingga suhu real proses (95-105oC).

Langkah percobaannya adalah menyiapkan serangkaian alat dalam keadaan menyala, lalu keluarkan air dalam tangki. Kemudian set sesuai urutan dan juga sesuai variabel yang diinginkan. Setelah rentang waktu lebih dari 100 detik maka simpan data percobaan pada Ms. Excel dan grafik.

Hasil percobaan terlihat bahwa On-Off Controller nilai errornya lebih sedikit yaitu 3,967327 sedangkan PID controller dengan menggunakan KI 15 nilai errornya 5,29109 dan dengan menggunakan KP 15 nilai errornya 6,66832. Karena percobaan On Off Controller dilakukan tanpa gangguan dan valve dalam keadaan tertutup penuh. Sehingga lebih cepat waktunya dalam mencapai setting point dan ketika mencapai setting point maka tidak terjadi osilasi. Pada Integral Controller responnya dalam mencapai setting time lambat, yaitu 51 menit sehingga waktu yang diperlukan lebih lama daripada Proporsional Controller yaitu 50 menit. Proporsional Controller lebih baik daripada Integral Controller dikarenakan penggunaan Integral harus dipadukan dengan pengendali Proporsional maupun Derivative.

Kesimpulan yang diperoleh adalah sistem pengendalian berpengaruh pada nilai error. Pada On-off controller nilai errornya lebih sedikit. Sedangkan pada Integral controller nilai KI berpengaruh terhadap osilasi dan juga adanya pengendali Integral membuat waktu mencapai setting time lebih lambat. Saran yang diberikan adalah lakukan setting pada software pengendalian secara urut. Nilai KI, KP, maupun KD harus tepat supaya osilasi tidak terjadi dan hati-hati ketika membuka valve untuk membersihkan tangki.

Teknik Kimia Universitas DiponegoroINISIATIF 2011 ©

P3


BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar BelakangPabrik kimia merupakan susunan/rangkaian berbagai unit pengolahan yang

terintegrasi satu sama lain secara sistematik dan rasional. Tujuan pengoperasian pabrik kimia secara keseluruhan adalah mengubah (mengkonversi) bahan baku menjadi produk yang lebih bernilai guna. Dalam pengoperasiannya pabrik akan selalu mengalami gangguan (disturbance) dari lingkungan eksternal. Selama beroperasi, pabrik harus terus mempertimbangkan aspek keteknikan, keekonomisan, dan kondisi sosial agar tidak terlalu signifikan terpengaruh oleh perubahan-perubahan eksternal tersebut.

Agar proses selalu stabil dibutuhkan instalasi alat-alat pengendalian. Alat-alat pengendalian dipasang dengan tujuan menjaga keamanan dan keselamatan kerja, memenuhi spesifikasi produk yang diinginkan, menjaga peralatan proses dapat berfungsi sesuai yang diinginkan dalam desain, menjaga agar operasi pabrik tetap ekonomis dan memenuhi persyaratan lingkungan.

Untuk memenuhi persyaratan diatas diperlukan pengawasan (monitoring) yang terus menerus terhadap operasi pabrik kimia dan intervensi dari luar (external intervention) untuk mencapai tujuan operasi. Hal ini dapat terlaksana melalui suatu rangkaian peralatan (alat ukur, kerangan, pengendali, dan komputer) dan intervensi manusia (plant managers, plants operators) yang secara bersama membentuk control system. Dalam pengoerasian pabrik diperlukan berbagai prasyarat dan kondisi operasi tertentu, sehingga diperlukan usaha-usaha pemantauan terhadap kondisi operasi pabrik dan pengendalian proses supaya kondisi operasinya stabil.

1.1. Perumusan Masalah1. Bagaimana cara pengoperasian suatu proses dengan sistem pengendali?2. Bagaimana cara mengevaluasi proses dengan variasi sistem pengendali umpan

balik atau Feedback Controller (Proporsional (P), Integral (I), Derivatif (D), atau gabungan PI, PID, atau PD)?

3. Bagaimana Perbandingan sistem performansi pengendali umpan balik dengan sistem pengendali on-off dalam menolak gangguan (disturbance rejection) maupun melakukan jejak titik set (set point tracking)?

1.2. Tujuan PercobaanSetelah melakukan percobaan ini, mahasiswa mampu menjelaskan mengenai

beberapa hal berikut:1. Pengoperasian suatu proses dengan sistem pengendali.



2. Evaluasi proses dengan variasi sistem pengendali umpan balik atau Feedback Controller (Proporsional (P), Integral (I), Derivatif (D), atau gabungan PI, PID, atau PD).

3. Perbandingan sistem performansi pengendali umpan balik dengan sistem pengendali on-off dalam menolak gangguan (disturbance rejection) maupun melakukan jejak titik set (set point tracking).

1.3. Manfaat Percobaan1. Mengetahui pengoperasian suatu proses dengan system pengendali.2. Mengetahui evaluasi proses dengan variasi sistem pengendali umpan balik atau

Feedback Controller (Proporsional (P), Integral (I), Derivatif (D), atau gabungan PI, PID, atau PD).

3. Mengetahui Perbandingan sistem performansi pengendali umpan balik dengan sistem pengendali on-off dalam menolak gangguan (disturbance rejection) maupun melakukan jejak titik set (set point tracking).



BAB IILANDASAN TEORI

2.1. Teori DasarSistem pengendalian proses merupakan faktor yang sangat menentukan dalam

menjamin tingkat keberhasilan proses. Dengan unit pengendali yang kuat maka proses dapat dijalankan pada kondisi optimalnya dengan cara merejeksi/menolak segala macam gangguan seperti fluktuasi laju aliran umpan, suhu, aliran pendingin, ataupun gangguan lain yang tidak terprediksi.

Marlin menyebutkan bahwa pengendalian proses memberikan kontribusi yang penting dalam safety, perlindungan lingkungan (menekan polusi/emisi bahan berbahaya), perlindungan peralatan terutama dari over capacity/over heated, operasi pabrik yang lancar, menjamin kualitas produk, menjaga operasional pabrik pada keuntungan maksimumnya, dan berguna dalam monitoring dan diagnose proses (Marlin, 1995).

Dalam industrik kita mengenal setidaknya ada dua jenis sistem pengendali yang bekerja secara konvensional yaitu sistem pengendali umpan balik (Feedback Control) dan sistem pengendali umpan depan (Feedforward Control). Sistem pengendali umpan balik akan bekerja berdasarkan tingkat kesalahan yang terjadi pada produk yang dimonitor/dikontrol besarnya. Artinya jika variable yang dikontrol nilainya (di-set) mengalami perubahan (error) maka sistem pengendali ini akan bekerja memanipulasi input pasangannya (mengubah besarnya) sehingga nilai variabel yang dikontrol sebagai output akan sama dengan nilai yang diset (ditetapkan besarnya), seperti pada gambar 1 (Stephanopoulos, 1988; Coughannowr, 1991).

Gambar 1: Sistem pengendali umpan balik

Dalam feedforward controller, sistem yang terjadi adalah sebaliknya dimana gangguan yang ada diukur lebih dulu, kemudian baru nilai inputnya diubah berdasarkan tingkat gangguan yang ada, sehingga harga output yang menjadi tujuan tidak mengalami perubahan atau pengaruh gangguan terhadap nilai output dapat dikurangi atau dihilangkan (gambar 2).


Controller Device

Proses

sensor

Comparator

Set Point Error

InputOutput


Gambar 2: Sistem pengendali Feedforward

2.2. Perangkat Unit PengendaliSistem pengendali memerlukan berbagai macam perangkat baik lunak maupun

keras. Perangkat lunak berkaitan dengan model proses, korelasi input dan output, sistem manipulasi input, serta program-program lainnya berkaitan dengan pengolahan data karakteristik proses. Sedangkan perangkat keras melibatkan peralatan fisik yang diperlukan, antara lain terdiri dari (Stephanopoulos, 1984):

1. Proses: adalah suatu sistem yang diamati/dikontrol. Proses ini bisa terdiri dari proses kimia seperti reaksi kimia (jenis reaksi (hidrolisa, penyabunan, polimerisasi), fase reaksi (reaksi gas-gas, gas-padar, katalitis dan non katalitis)), maupun fisika (pemanasan, pengisian tangki, pemisahan, ekstraksi, destilasi, pengeringan). Dalam sistem pengendalian konvensional seperti feedback dan feedforward ini proses sebagai suatu sistem harus diidentifikasi dahulu karakteristik prosesnya melalui permodelan matematika dalam sistem dinamik tervalidasi, diuji karakteristikanya berdasarkan pengaruh input terukur terhadap output proses, serta hitung parameter proses yang penting dan digunakan untuk mendesain sistem pengendalinya seperti time delay, time constant, dan process gain.

2. Alat ukur/sensor: Adalah perangkat yang digunakan untuk mengukur input maupun output proses, seperti rotameter dan flow meter untuk mengukur laju alir, thermocouple untuk mengukur suhu, dan gas chromatography untuk mengukur komposisi. Alat ukur lainnya sepeti uji kelembaban udara dalam gas maupun padatan. Prinsipnya adalah apa yang terbaca dalam sensor ini harus dapat ditransmisikan, sehingga dapat dibaca oleh sistem pengolah data/pengendali. Karena sensor ini memberi sinyal maka keberhasilan suatu sistem pengendali juga tergantung pada reliabilitas alat ini.

3. Transducers: supaya hasil pengukuran bisa dibaca oleh pengolah data, maka pengukuran ini harus diubah ke besaran fisik seperti tegangan listrik, tekanan udara. Transducer adalah alat yang digunakan untuk melakukan konversi ini.

4. Transmission lines: Digunakan untuk mengirimkan sinyal dari alat ukur ke unit pengendali. Dulu model transmisi ini hanya menggunakan model penuematis (udara/cairan bertekanan), tapi dengan perkembangan model analog digital dan sistem komputer, sinyal yang dibawa sudah dalam bentuk aliran/sinyal listrik. Jika


Proses

Controller

Input

Gangguan

Output terukur

Output


output sinyal listrik tidak mencukupi misalkan hanya beberapa milivolt untuk temperatur tertentu, maka digunakan amplifier, untuk menguatkan sinyalnya, sehingga dapat terdeteksi.

5. Controller/Pengendali: Adalah element perangkat keras (hardware), yang memiliki intelegensi. Dia dapat menerima informasi dari alat ukur, dan menentukan tindakan yang harus dilakukan untuk mengendalikan/mempertahankan nilai output. Dulu unit ini hanya dapat melakukan aksi-aksi kontrol sederaha, namun sekarang dengan digital komputer maka kontrol yang rumit dapat dilakukan dengan perangkat ini.

6. The final control elemen (elemen pengendali akhir). Alat ini akan menerima sinyal dari controller dan melakukan aksi sesuai dengan perintah. Sebagai contoh input cairan semakin besar, maka untuk mempertahankan tinggi cairan dalam tangki, valve pengeluaran harus dibuka lebih lebar. Maka unit pengendali ini akan membuka valve sehingga tinggi level cairan dapat sesuai dengan nilai set pointnya. Beberapa unit pengendali akhir adalah control valve, relay-switches untuk on-off controller, variabel-speed pump, dan variable-speed compressor.

7. Recording elements; Adalah perangkat yang men-display proses yang terjadi. Biasanya variabel yang direcord adalah variabel penting yang dikontrol (output), serta variabel yang digunakan untuk pengendali (manipulated variable). Variabel seperti komposisi, suhu, tinggi cairan, laju alir dan lain sebagainya dapat di-display dalam layar monitor, dan datanya dapat disimpan.

2.3. Jenis PengendaliDalam materi ini disajikan dua jenis sistem pengendali yaitu on-off yang sangat

sederhana, dan pengendali feedback (umpan balik). Sistem pengendali on-off bekerja pada rentang kesalahan (galat) tertentu. Misalkan suhu kita diset pada 100oC. Thermoregulator akan bekerja berdasarkan ketelitian dan kecepatan dalam mengukur suhu proses (sebagai contoh +/- 5). Jika suhu awal proses 60oC, maka pemanas akan bekerja pada sistem proses, sehingga suhu tercapai 105oC. Pada kondisi 105oC pemanas akan mati (off), jika suhu proses turun mencapai 95oC, pemanas akan menyala lagi. Dan seterusnya sehingga suhu real proses (95-105oC). Sebagian alat-alat dalam laboratorium di Jurusan Teknik Kimia Undip bekerja dengan model on-off controller ini. Tentu saja besar galat total selama proses akan menjadi besar.

A. Sistem Pengendali FeedbackSistem pengendali feedback seperti dalam gambar 1 secara sistematis memiliki

tahapan aksi seperti berikut ini:1. Sensor akan memonitor dan mengukur output yang dikontrol (contoh suhu,

level, komposisi, dan sebagainya). 2. Hasil pengukuran ini kemudian dibandingkan nilainya dengan nilai set point

yang diinginkan/ditetapkan dalam komparator. Dari komparasi ini menghasilkan galat/error, dimana besarnya error ini akan dikirimkan ke unit pengendali akhir (controller)



3. Controller akan mengubah besarnya input, sehingga nilai output akan dipertahankan sesuai dengan set point-nya.

Tergantung dari jenis feedback, dan besarnya konstanta kontroller yang digunakan, hasil manipulasi ini ternyata memberikan performansi yang berbeda, terutama apabila diukur dari berapa lama nilai output dapat kembali ke kondisi set point, dan berapa nilai total error-nya selama ada gangguan. Bahkan jika kontrolnya terlalu lemah, bisa saja nilai set point tidak dapat dipertahankan, dan proses akan gagal dalam menolak pengaruh gangguan. Sehingga produk yang dihasilkan tidak dapat dipakai.

B. Jenis Pengendali Feedback Jenis-jenis pengendali feedback yang umum dipakai adalah:

1. Proporsional: Controller ini akan memanipulasi input proporsional dengan besarnya error (galat) yaitu:

Dimana MV(t) adalah nilai input variable yang dimanipulasi, Kc (Konstanta Proporsional Controller), E adalah galat output, dan MV(s) adalah nilai input variable pada kondisi steady-statenya (atau nilai MV pada saat output pada kondisi set point-nya). Makin besar harga Kc, maka makin besar response yang ditimbulkan.

2. Proporsional Integral: Controller ini akan memanipulasi input berkaitan dengan besarnya error (galat) mengikuti persamaan:

Dimana MV(t) adalah nilai input variable yang dimanipulasi, Kc (Konstanta Proporsional Controller), E adalah galat output, MV(s) adalah nilai input variable pada kondisi steady-statenya (atau nilai MV pada saat output pada kondisi set point-nya), t adalah waktu proses, dan TI adalah constant of times integral dari kontroler ini. TI ini biasanya bervariasi antara 0.1 sampai 50 menit. Makin besar harga TI maka, makin lambat response yang dihasilkan. Namun adanya TI ini akan menghilangkan harga off-set

3. Proporsional Integral Derivative: Controller ini akan memanipulasi input berkaitan dengan besarnya error (galat) mengikuti persamaan:

Dimana MV(t) adalah nilai input variable yang dimanipulasi, Kc (Konstanta Proporsional Controller), E adalah galat output, MV(s) adalah nilai input variable pada kondisi steady-statenya (atau nilai MV pada saat output pada kondisi set point-nya), t adalah waktu proses, dan TI adalah constant of times integral dari kontroler ini. Sedangkan TD adalah waktu derivative. Fungsi dari waktu/time derivative ini adalah untuk mempercepat response terhadap gangguan.



BAB IIIPELAKSANAAN PERCOBAAN

3.1. Bahan dan Alat Yang Digunakan1. Bahan Yang Digunakan

- Air

2. Alat Yang Digunakan

Gambar 3 : Rangkaian Alat Praktikum

- CPU- Monitor- Electric Heater- PID Controller- Thermocouple- Reservoir- Pompa- Tangki Proses- Level Sensor


Reservoir

Tangki Proses

Electric Heater

PID controller

thermocouple

Level sensor

Monitor

CPU

Power set

Air masuk

Air keluar

Pompa

Set Point


3.2. Variabel Operasia. Variabel Tetap

- Setting Time : 30b. Variabel Berubah

- On Off- PID, KI: 15- PID, KP : 15

3.3. Respon Uji HasilKesalahan dalam sistem pengendali umpan balik dan on-off

3.4. Prosedur Percobaan1. Disturbance Rejection (penolakan gangguan)

Materi ini mempelajari pengaruh jenis pengendali on-off dan feedback, serta besarnya konstanta controller dalam merejeksi gangguan pada level dan temperatur kontrol (Djaeni, 1999). Sebagai obyek percobaan adalah temperature atau level controller. Cara yang dilakukan adalah sebagai berikut:1. Jalankan alat sesuai dengan petunjuk operasi (lampiran), 2. Pilih menu PID dan masukkan harga Konstanta Controller dan nilai set point.3. Operasikan alat sampai nilai set point tercapai.4. Berikan gangguan pada sistem dengan mengubah valve yang keluar atau

menambah cairan pada tangki dengan volume tertentu (misalkan 3 liter)5. Amati response yang terjadi dan tunggu sampai kondisi set point tercapai6. Simpan data percobaan, dan hitung sum of square error-(SSE) nya dalam

MSExcell7. Ulangi percobaan untuk berbagai variasi nilai konstanta controller (Kc, TI, dan

TD)8. Bandingkan performansi pengendali/controller dalam menolak gangguan

(disturance rejection) berdasarkan nilai SSE 9. Ulangi percobaan dengan memilih menu on-off, dan jalankan alat serta hitung

SSE-nya10. Lakukan juga percobaan untuk pengendali temperature

2. Set Point Tracking (Jejak Titik Set)Materi ini mempelajari pengaruh jenis pengendali on-off dan feedback, serta besarnya konstanta controller dalam melakukan pengubahan jejak titik set atau set point tracking (Djaeni, 1999). Artinya pada suatu saat/alasan tertentu nilai set point dari suatu alat dapat mengalami perubahan. Unit kontrol akan bekerja meresponse perubahan ini, sehingga set point segera dapat berubah sesuai dengan keinginan/tuntutan proses/operator. Cara yang dilakukan adalah sebagai berikut:1. Jalankan alat dijalankan sesuai dengan petunjuk operasi (lampiran), pilih menu

PID



2. Masukkan harga konstanta pengendalinya (sesuai point 2 section 5.1) dan nilai set point 1.

3. Operasikan alat sampai nilai set point 1 tercapai4. Tunggu sampai 1-2 menit kondisi steady state dengan set point 1 berjalan5. Lakukan pengubahan nilai set point 1 ke set point 2 6. Amati perubahan response yang terjadi dan tunggu sampai set point 2 tercapai 7. Biarkan proses stedy-state selama 1-2 menit8. Simpan data percobaan, dan hitung sum of square error (SSE) nya dalam

MSExcell9. Ulangi percobaan untuk berbagai variasi nilai konstanta controller (Kc, TI, dan

TD sesuai point 7 section 5.1)10. Bandingkan performansi pengendali/controller berdasarkan nilai SSE 11. Lakukan juga percobaan jejak titik set seperti pada gambar berikut untuk

berbagai nilai konstanta kontroller-nya (Kc, TI, dan TD) sesuai point 712. Lakukan percobaan untuk on-off controller, dan bandingkan response serta nilai

SSE13. Lakukan juga percobaan untuk pengendali temperature

Gambar 4: Percobaan jejak titik set atau set point tracking (Djaeni, 1999)


Set point 1

Set point 2

Set point 3

Set point 4

Waktu 1 Waktu 2 Waktu 3


BAB IV

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Percobaan

Tabel 4.1 Rata-rata Error tiap variabel

No Variabel Error

1 Variabel 1 (On Off, Setting Point 30) 3.967327

2 Variabel 2 (PID, Setting Point 30, KI 15) 5.29109

3 Variabel 3 (PID, Setting Point 30, KP 15) 6.66832

4.2 Pembahasan

4.2.1 Perbandingan antara On-Off Contoller dan PID Controller

Gambar 4.1 Grafik Kontrol Level Variabel 1 dengan On Off Controller Setting Time 30



Gambar 4.2 Grafik Kontrol Level Variabel 2 dengan PID Controller Setting Time 30 KI 15

Gambar 4.3 Grafik Kontrol Level Variabel 3 dengan PID Controller Setting Time 30 KP 15

Pada hasil percobaan terlihat bahwa nilai error yang paling kecil adalah pada On-Off Controller yaitu senilai 3,967327. Sedangkan pada PID Controller nilai errornya adalah 5.29109 dan 6.66832. Hal ini dikarenakan percobaan dilakukan tanpa gangguan dan valve dalam keadaan tertutup penuh. Sehingga lebih cepat waktunya dalam mencapai setting point dan ketika mencapai setting point maka tidak terjadi osilasi. Berbeda dengan PID Controller, untuk mencapai hasil yang paling baik dibutuhkan nilai konstanta Proporsional, Integral, maupun Derivative yang sesuai. Pada percobaan ini PID Controller hanya menggunakan nilai konstanta Proporsional dan Integral. Pada nilai konstanta Integral, jika nilainya tidak tepat menyebabkan respon transien yang tinggi sehingga menyebabkan ketidakstabilan sistem. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya osilasi sehingga nilai error pun semakin besar.



(http://anakranto.wordpress.com/2010/07/10/sistem-kontrol-pid-proportional%E2%80%93integral%E2%80%93derivative-controller/)

4.2.2 Perbandingan PID Controller dengan Konstanta Tertentu



Pada grafik dapat dilihat bahwa Proporsional Controller lebih baik daripada Integral Controller. Dapat dilihat bahwa osilasi terjadi pada Integral Controller. Hal ini disebabkan karena nilai KI tidak tepat sehingga menyebabkan respon transien yang tinggi sehingga menyebabkan ketidakstabilan sistem. Hal lain yang menyebabkan osilasi pada Integral Controller adalah aksi kontrol integral akan menghilangkan steady state error. Artinya output sistem akan selalu mengejar set point sedekat mungkin. Aksi kontrol integral sering disebut automatic reset control. Kerugian dari aksi kontrol ini adalah terjadi osilasi sehingga mengurangi kestabilan sistem. Penggunaan Integral Controller biasanya dipadukan dengan Proporsional, Derivative ataupun gabungan dari ketiga-tiganya.


http://anakranto.wordpress.com/2010/07/10/sistem-kontrol-pid-proportional%E2%80%93integral%E2%80%93derivative-controller/



Sehingga penggunaan Integral Controller tanpa dipadukan dengan Proporsional ataupun Derivative tidak menghasilkan hasil yang baik. Sedangkan kelebihan dari Proporsional Controller adalah responnya lebih cepat dan osilasi yang terjadi terminimalisir sehingga setting timenya tercapai lebih cepat. Hal ini diperlihatkan bahwa dengan Integral Controller mencapai setting time pada waktu 51 detik sedangkan Proporsional Controller lebih cepat mencapai setting time yaitu 50 detik.

(Khuriati, dkk. 2005. Pengendalian Suhu Berbasis Pengendali Hidup-Mati, P, PI, dan PID. Jurusan Fisika, Universitas Diponegoro.)(Elbani, Ade. 2010. Simulasi Unjuk Kerja Sistem Kedali PID Pada Proses Evaporasi Dengan sirkulasi Paksa. Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura Pontianak.)(http://anakranto.wordpress.com/2010/07/10/sistem-kontrol-pid-proportional%E2%80%93integral%E2%80%93derivative-controller/)(http://dosen.narotama.ac.id/wp-content/uploads)


http://dosen.narotama.ac.id/wp-content/uploads




BAB IV


4.2 Pembahasan




Pada grafik dapat dilihat bahwa Proporsional Controller lebih baik daripada Integral Controller. Dapat dilihat bahwa osilasi terjadi pada Integral Controller. Hal ini disebabkan karena nilai KI tidak tepat sehingga menyebabkan respon transien yang tinggi sehingga menyebabkan ketidakstabilan sistem. Hal lain yang menyebabkan osilasi pada Integral Controller adalah aksi kontrol integral akan menghilangkan steady state error. Artinya output sistem akan selalu mengejar set point sedekat mungkin. Aksi kontrol



integral sering disebut automatic reset control. Kerugian dari aksi kontrol ini adalah terjadi osilasi sehingga mengurangi kestabilan sistem. Penggunaan Integral Controller biasanya dipadukan dengan Proporsional, Derivative ataupun gabungan dari ketiga-tiganya. Sehingga penggunaan Integral Controller tanpa dipadukan dengan Proporsional ataupun Derivative tidak menghasilkan hasil yang baik. Sedangkan kelebihan dari Proporsional Controller adalah responnya lebih cepat dan osilasi yang terjadi terminimalisir sehingga setting timenya tercapai lebih cepat. Hal ini diperlihatkan bahwa dengan Integral Controller mencapai setting time pada waktu 51 detik sedangkan Proporsional Controller lebih cepat mencapai setting time yaitu 50 detik.

(Khuriati, dkk. 2005. Pengendalian Suhu Berbasis Pengendali Hidup-Mati, P, PI, dan PID. Jurusan Fisika, Universitas Diponegoro.)(Elbani, Ade. 2010. Simulasi Unjuk Kerja Sistem Kedali PID Pada Proses Evaporasi Dengan sirkulasi Paksa. Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura Pontianak.)(http://anakranto.wordpress.com/2010/07/10/sistem-kontrol-pid-proportional%E2%80%93integral%E2%80%93derivative-controller/)(http://dosen.narotama.ac.id/wp-content/uploads)






BAB IV


4.2 Pembahasan




Pada grafik dapat dilihat bahwa Proporsional Controller lebih baik daripada Integral Controller. Hal ini diperlihatkan bahwa dengan Integral Controller mencapai setting time pada waktu 51 detik sedangkan Proporsional Controller lebih cepat mencapai setting time yaitu 50 detik. Hal ini terjadi karena Proporsional Controller responnya lebih cepat sehingga setting timenya tercapai lebih cepat. Sedangkan adanya Integral Controller


P2


membuat waktu tercapai setting time lebih lambat, karena pengendali ini menanggapi secara lebih lambat.

Di sisi lain osilasi terjadi pada Integral Controller. Hal ini disebabkan karena nilai KI tidak tepat sehingga menyebabkan respon transien yang tinggi sehingga menyebabkan ketidakstabilan sistem. Hal lain yang menyebabkan osilasi pada Integral Controller adalah aksi kontrol integral akan menghilangkan steady state error. Artinya output sistem akan selalu mengejar set point sedekat mungkin. Aksi kontrol integral sering disebut automatic reset control. Kerugian dari aksi kontrol ini adalah terjadi osilasi sehingga mengurangi kestabilan sistem. Penggunaan Integral Controller biasanya dipadukan dengan Proporsional, Derivative ataupun gabungan dari ketiga-tiganya. Sehingga penggunaan Integral Controller tanpa dipadukan dengan Proporsional ataupun Derivative tidak menghasilkan hasil yang baik.

(Khuriati, dkk. 2005. Pengendalian Suhu Berbasis Pengendali Hidup-Mati, P, PI, dan PID. Jurusan Fisika, Universitas Diponegoro.)(Elbani, Ade. 2010. Simulasi Unjuk Kerja Sistem Kendali PID Pada Proses Evaporasi Dengan sirkulasi Paksa. Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura Pontianak.)(http://anakranto.wordpress.com/2010/07/10/sistem-kontrol-pid-proportional%E2%80%93integral%E2%80%93derivative-controller/)(http://dosen.narotama.ac.id/wp-content/uploads)

BAB V


P2





PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. On-Off Controller nilai errornya lebih sedikit karena percobaan dilakukan tanpa gangguan dan valve dalam keadaan tertutup penuh. Sehingga lebih cepat waktunya dalam mencapai setting point dan ketika mencapai setting point maka tidak terjadi osilasi.

2. Proporsional Controller mencapai setting time lebih cepat dikarenakan respon Proporsional Controller lebih cepat daripada Integral Controller yang responnya lebih lambat dalam mencapai setting time.

5.2 Saran

1. Lakukan setting pada software pengendalian secara urut.

2. Nilai KI, KP, maupun KD harus tepat supaya osilasi tidak terjadi.

3. Hati-hati ketika membuka valve untuk membersihkan tangki.



DAFTAR PUSTAKA

Coughannowr, D.R. 1991. Process System Analysis and Control, 2nd Edition. McGraw-Hill, Inc., USA

Djaeni, M. 1999. Modelling and Control of Fuel Cell System. Master Thesis, UTM, Malaysia

Elbani, Ade. 2010. Simulasi Unjuk Kerja Sistem Kendali PID Pada Proses Evaporasi Dengan sirkulasi Paksa. Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura Pontianak.

Hutagulung, Michael. 2008. Pengendalian Proses (Bagian 1). Dalam http://majarimagazine.com/2008/02/pengendalian-proses-1/. Diakses pada 28 Maret 2013 pukul 05.35 WIB.

Khuriati, dkk. 2005. Pengendalian Suhu Berbasis Pengendali Hidup-Mati, P, PI, dan PID. Jurusan Fisika, Universitas Diponegoro

Marlin, T.E. 1995. Process Control: Designing Process and Control Systems for Dynamic Performance. McGraw-Hill, Inc., USA

Stephanopoulos, G. 1984. Chemical Process Control: An Introduction to Theory and Practice. Prentice-Hall, New Jersey, USA




P2




http://majarimagazine.com/2008/02/pengendalian-proses-1/


LEMBAR PERHITUNGAN

1. Variabel 1 (On Off, Setting Point 30)

No Error0 -2.51 -2.52 -2.53 -2.54 -2.55 -2.56 -2.57 -2.58 27.59 27.1

10 27.211 2712 2613 2514 23.915 23.916 22.917 2118 19.619 18.120 18.121 16.922 15.123 15.124 13.325 11.926 10.927 9.128 9.129 7.630 5.731 4.132 2.933 1.734 1.735 0.236 0.937 0.938 0.2



39 0.240 -0.241 -0.242 -0.243 -0.244 -0.245 -0.246 -0.247 -0.248 -0.249 -0.250 -0.251 -0.252 -0.253 -0.254 -0.255 -0.256 -0.257 -0.258 -0.259 -0.260 -0.261 -0.262 -0.263 -0.264 -0.265 -0.266 -0.267 -0.268 -0.269 -0.270 -0.371 -0.272 -0.373 -0.374 -0.375 -0.376 -0.377 -0.378 -0.379 -0.280 -0.281 -0.282 -0.283 -0.384 -0.2



85 -0.286 -0.287 -0.388 -0.289 -0.390 -0.391 -0.392 -0.393 -0.294 -0.295 -0.396 -0.397 -0.298 -0.399 -0.3

100 -0.3 Rata-Rata Eror 3.967327

2. Variabel 2 (PID, Setting Point 30, KI 15)

NO Error0 -2.51 -2.52 -2.53 -2.54 -2.55 -2.56 -2.57 -2.58 -2.59 -2.5

10 -2.511 -2.512 -2.513 -2.514 27.515 27.516 27.517 27.518 27.119 27.120 27.121 27.122 26



23 2524 23.925 22.226 21.127 21.128 19.829 18.230 16.331 15.132 15.133 13.234 11.935 10.836 9.737 8.438 7.139 7.140 5.341 3.442 3.443 1.944 1.545 1.846 1.847 2.248 2.249 0.550 0.751 0.752 1.153 1.154 1.155 1.156 1.157 0.258 1.159 -0.360 0.761 1.162 -0.163 0.864 1.165 -0.3



66 0.967 1.168 -0.169 0.770 0.771 1.172 1.173 0.274 1.175 -0.176 -0.177 0.778 1.179 -0.380 0.781 0.782 1.283 184 -0.385 1

86 187 1.188 1.189 -0.190 0.791 192 193 1.194 195 -0.396 0.997 198 1.199 1.1

100 -0.3 Rata-rata eror 5.29109

3. Variabel 3 (PID, Setting Point 30, KP 15)

NO Error

0 -2.6



1 -2.62 -2.63 -2.64 -2.65 -2.66 -2.67 -2.68 -2.69 -2.6

10 -2.611 -2.612 -2.613 -2.614 27.415 27.416 27.417 27.418 27.419 27.420 27.421 27.422 27.423 27.424 27.225 27.226 26.527 25.728 25.729 25.130 24.231 24.232 23.433 21.634 20.435 18.736 17.437 16.338 15.139 15.140 13.341 11.942 10.843 9.6



44 8.445 7.246 5.447 4.648 2.949 1.750 0.351 -0.252 -1.153 -1.854 0.255 0.256 0.257 0.258 0.259 0.260 0.261 0.262 0.263 0.364 0.265 0.266 0.267 0.268 0.269 -0.570 0.271 0.272 0.273 0.274 0.275 0.276 0.277 0.278 0.279 0.380 0.281 0.382 0.283 0.284 0.285 0.286 0.2



87 0.288 0.289 0.390 0.291 0.292 0.293 0.294 0.295 0.296 0.297 0.298 0.299 0.2

100 0.2 Rata-rata Eror 6.66832


Kontrol Level (Pengendalian Proses)

Documents

Transcript of Kontrol Level (Pengendalian Proses)