Lapres Spo p2

of 56/56
SISTEM PENGENDALIAN OTOMATIS LAPORAN RESMI P2-SIMULASI PENGENDALIAN SUHU PADA PCT 13 DENGAN LABVIEW 2013 KELOMPOK 32 : IKA SANTIATMA NRP 2414 106 017 ASISTEN : AFIF RAHMAN APRIYANTO NRP 2411 100 052
  • date post

    17-Sep-2015
  • Category

    Documents

  • view

    273
  • download

    15

Embed Size (px)

description

root-locus

Transcript of Lapres Spo p2

SISTEM PENGENDALIAN OTOMATISLAPORAN RESMIP2-SIMULASI PENGENDALIAN SUHU PADA PCT 13 DENGAN LABVIEW 2013KELOMPOK 32 :IKA SANTIATMANRP 2414 106 017ASISTEN :AFIF RAHMAN APRIYANTONRP 2411 100 052JURUSAN TEKNIK FISIKAFakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh NopemberSurabaya2015

SISTEM PENGENDALIAN OTOMATIS

LAPORAN RESMILAPORAN RESMIP2-SIMULASI PENGENDALIAN SUHU PADA PCT 13 DENGAN LABVIEW 2013

KELOMPOK 32 :IKA SANTIATMANRP 2414 106 017

ASISTEN :AFIF RAHMAN APRIYANTONRP 2411 100 052

JURUSAN TEKNIK FISIKAFakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh NopemberSurabaya2015

ABSTRAK

Pengendalian suhu pada heat exchanger bertujuan untuk menjaga suhu fluida pada suhu yang diinginkan karena kebutuhan suatu proses. Prinsip kerja dari heat exchanger adalah pertukaran panas dari fluida panas yang dihasilkan heater dan dijaga pada suhu tertentu dengan bantuan pompa untuk mengalirkan air bersuhu dingin. Salah satu modul yang digunakan dalam pengendalian suhu adalah PCT13.PCT 13 adalah alat pengendali temperatur buatan ARMFIELD Tech.Ltd. Pada PCT-13 harga pengukuran adalah juga hara pengendalian / kontrol point (Cp). Sedangkan untuk controller menggunakan modul arduino. Mode pengendalian yang diberikan pada pengendalian suhu ini adalah dengan menggunakan metode PID. Dalam percobaan ini didapat parameter PID yang terbaik adalah Kp=20 Ti=0.08 dan Td=0.02 menghasilkan grafik respon paling baik pada percobaan ini.

Kata Kunci: pengendalian, suhu, PCT13, PID

ABSTRACT

Controlling the temperature in the heat exchanger intended to keep the fluid temperature at the desired temperature as it needs a process. The working principle of the heat exchanger is a heat exchange fluid heat generated from the heater and kept at a certain temperature with the aid of a pump to circulate the cold water temperature. One of the modules used in the temperature control is PCT13. PCT 13 is a temperature controller accessory buata Armfield Tech.Ltd. At PCT-13 price is also nutrient control measurement / control point (Cp). As for the controller using Arduino modules. Given control mode at this temperature control method is to use PID. In this experiment the best PID parameters obtained are respectively Kp=20 Ti=0.08 dan Td=0.02, which resulted the best graph response in experiment this time.

Key Word: Controlling, temperature, PCT13, PID

DAFTAR ISI

ABSTRAKiABSTRACTiiDAFTAR ISIiiiDAFTAR GAMBARivDAFTAR TABELivBAB I PENDAHULUAN11.1 Latar Belakang11.2 Permasalahan11.3 Tujuan11.4 Sistematika Laporan3BAB II LANDASAN TEORI42.1 Sistem Pengendalian42.2 Metode Tunning Ziegler Nichols Dalam Desain11 Kontroler PID112.3 Labview 2013132.3.1 FrontPanel152.3.2 Block Diagram16BAB III METODOLOGI PERCOBAAN173.1 Alat dan Bahan173.2 Prosedur Percobaan17BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN2013.14.1 Analisa Data204.2 Pembahasan24BAB V PENUTUP275.1 Kesimpulan275.2 Saran28DAFTAR PUSTAKA29

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sistem pengendalian lup terbuka4Gambar 2.2 Sistem pengendalian lup tertutup5Gambar 2.3 Sistem Pengendalian Level Cairan secara Manual7Gambar 2.4 Sistem pengendalian level cairan secara otomatis8Gambar 2.5 Sistem Pengendalian Digital9Gambar 2.6 Sistem pengendalian kontinyu11Gambar 2.7 Kurva S Analisa GrafisZiegler Nichols12Gambar 2.8 Karakteristik keluaran sistem dengan penambahan Kp13Gambar 2.9 LabVIEW 201314Gambar 2.10 Front Panel15Gambar 2.11 Block Diagram16Gambar 2.12 Controls dan Function Palletes16Gambar 3.1 Tampilan LabView17Gambar 4.1 Grafik Kc=9020Gambar 4.2 Respon Kc=90, Ti=0, Td=020Gambar 4.3 Respon Kontrol P, Kc=45, Ti=0, Td=021Gambar 4.4 Respon Kontrol PI, Kc=36, Ti=30.4, Td=021Gambar 4.5 Respon Kontrol PID, Kc=54, Ti=19, Td=4.5621Gambar 4.6 Respon Kc=5, Ti=0.08, Td=022Gambar 4.7 Respon Kc=15, Ti=0, Td=022Gambar 4.8 Respon Kc=20, Ti=0, td=023Gambar 4.9 Respon Kc=20, Ti=0.01, Td=0.0123Gambar 4.10 Respon Kc=25, Ti=0, Td=023Gambar 4.11 Respon Kc=20, Ti=0.02, Td=0.0824Gambar 4.12 Respon Kc=20, Ti=0.08, Td=0.0224

DAFTAR TABEL

Tabel 21 Formula Zieger Nichols Metode ke-112Tabel 22 Formula Zieger Nichols Metode ke-213

v

BAB IPENDAHULUAN

Latar BelakangBanyak teknologi dan software terbaru yang memiliki fungsi spesifik yang diterapkan di dunia industri diantaranya software LabVIEW 2013 (Laboratory Virtual Instrument Enggineering Workbench). LabVIEW 2013 yang biasa disebut LabVIEW adalah suatu bahasa pemrograman berbasis grafis yang menggunakan icon sebagai ganti bentuk teks untuk menciptakan aplikasi. Berlawanan dengan bahasa pemrograman berbasis text, di mana instruksi menentukan pelaksanaan program, Labview menggunakan pemrograman dataflow, yang mana alur data menentukan pelaksanaan (execution). Tampilan pada Labview seperti instrument secara virtual. Untuk melakukan simulasi dan mengendalikan suatu sistem atau proses skala laboratorium maupun skala industri. Software LabVIEW 2013 dapat diintegrasikan dengan plant sehingga dapat melakukan controlling dari sebuah laptop. Semua paralatan industri menggunakan kontrol PID oleh karena itu praktikum dilakukan agar dapat membaca tunnning kontroler PID.

PermasalahanAdapun permasalahan yang yang didapat pada praktikum ini adalah 1. Bagaimana respon parameter Kc, TI, dan Td terhadap pengendalian level pada LabView ?1. Bagaimana cara melakukan tunning PID pada LabView untuk mendapatkan nilai parameter PID yang sesuai dengan kebutuhan proses?

TujuanAdapun tujuan dari percobaan yang dilakukan adalah:1. Praktikan mampu menganalisis sistem pengendalian level yang berbasis PID kontroler pada LabView1

1. Praktikan mampu menentukan parameter PID yang sesuai dengan kebutuhan proses pengendalian suhu.

Sistematika LaporanLaporan ini terdiri atas 5 bab. Bab I Pendahuluan yang terdiri dari latar belakang, permasalahan, tujuan dan sistematika laporan.Bab II berisi tinjauan pustaka yang menunjang percobaan.Bab III metodologi percobaan berisi alat dan bahan serta langkah-langkah percobaan.Bab IV berisi analisan data dan pembahasan. Dan bab V penutup berisi kesimpulan dan saran.

2

BAB IILANDASAN TEORI

Sistem PengendalianSistem kendalidapat dikatakan sebagai hubungan antara komponen yang membentuk sebuah konfigurasi sistem, yang akan menghasilkan tanggapan sistem yang diharapkan. Jadi harus ada yang dikendalikan, yang merupakan suatu sistem fisis, yang biasa disebut dengan kendalian (plant).Masukan dan keluaranmerupakan variabel atau besaran fisis.Keluaran merupakan hal yang dihasilkan oleh kendalian, artinya yang dikendalikan; sedangkan masukan adalah yang mempengaruhi kendalian, yang mengatur keluaran. Kedua dimensi masukan dan keluaran tidak harus sama.Pada sistem kendali dikenal sistem lup terbuka (openloopsystem) dan sistem lup tertutup (closedloopsystem). Sistem kendali lup terbuka atau umpan maju (feedforward control) umumnya mempergunakan pengatur (controller) serta aktuator kendali (controlactuator) yang berguna untuk memperoleh respon sistem yang baik.Sistem kendali ini keluarannya tidak diperhitungkan ulang oleh controller. Suatu keadaan apakah plant benar-benar telah mencapai target seperti yang dikehendaki masukan atau referensi, tidak dapat mempengaruhi kinerja kontroler.

Gambar 2.1 Sistem pengendalian lup terbukaPada sistem kendali yang lain, yakni sistem kendali luptertutup (closedloopsystem) memanfaatkan variabel yang sebanding dengan selisih respon yang terjadi terhadap respon yang diinginkan. Sistem seperti ini juga sering dikenal dengan sistem kendali umpan balik.Aplikasi sistem umpan balik banyak dipergunakan untuk sistem kemudi kapal laut dan pesawat terbang.Perangkat sehari-hari yang juga menerapkan sistem ini adalah penyetelan temperatur pada almari es, oven, tungku, dan pemanas air.

Gambar 2.2 Sistem pengendalian lup tertutupDengan sistem kendali Gambar 2.2, kita bisa ilustrasikan apabila keluaran aktual telah sama dengan referensi atau masukan maka input kontroler akan bernilai nol. Nilai ini artinya kontroler tidak lagi memberikan sinyal aktuasi kepada plant, karena target akhir perintah gerak telah diperoleh. Sistem kendali loop terbuka dan tertutup tersebut merupakan bentuk sederhana yang nantinya akan mendasari semua sistem pengaturan yang lebih kompleks dan rumit. Hubungan antara masukan (input) dengan keluaran (output) menggambarkan korelasi antara sebab dan akibat proses yang berkaitan.Masukan juga sering diartikan tanggapan keluaran yang diharapkan.Untuk mendalami lebih lanjut mengenai sistem kendali tentunya diperlukan pemahaman yang cukup tentang hal-hal yang berhubungan dengan sistem kontrol. Oleh karena itu selanjutnya akan dikaji beberapa istilah-istilah yang dipergunakannya.Istilah-istilah umum yang sering didengar dalam sistem pengendalian antara lain :1. MasukanMasukan atau input adalah rangsangan dari luar yang diterapkan ke sebuah sistem kendali untuk memperoleh tanggapan tertentu dari sistem pengaturan. Masukan juga sering disebut respon keluaran yang diharapkan.1. KeluaranKeluaran atau output adalah tanggapan sebenarnya yang didapatkan dari suatu sistem kendali.1. PlantSeperangkat peralatan atau objek fisik dimana variabel prosesnya akan dikendalikan, msalnya pabrik, reaktor nuklir, mobil, sepeda motor, pesawat terbang, pesawat tempur, kapal laut, kapal selam, mesin cuci, mesin pendingin (sistem AC, kulkas, freezer), penukar kalor (heatexchanger), bejana tekan (pressurevessel), robot dan sebagainya.1. ProsesBerlangsungnya operasi pengendalian suatu variabel proses, misalnya proses kimiawi, fisika, biologi, ekonomi, dan sebagainya.1. SistemKombinasi atau kumpulan dari berbagai komponen yang bekerja secara bersama-sama untuk mencapai tujuan tertentu.1. Diagram blokBentuk kotak persegi panjang yang digunakan untuk mempresentasikan model matematika dari sistem fisik.Contohnya adalah kotak pada gambar 2.1 atau 2.2.1. FungsiAlih (TransferFunction)Perbandingan antara keluaran (output) terhadap masukan (input) suatu sistem pengendalian. Suatu misal fungsi alih sistem pengendalian loop terbuka gambar 2.1 dapat dicari dengan membandingkan antara output terhadap input. Demikian pula fungsi alih pada gambar 2.3.1. Sistem Pengendalian Umpan Maju (openloopsystem)Sistem kendali ini disebut juga sistem pengendalian lup terbuka .Pada sistem ini keluaran tidak ikut andil dalam aksi pengendalian sebagaimana dicontohkan gambar 2.1. Di sini kinerja kontroler tidak bisa dipengaruhi oleh input referensi.1. Sistem Pengendalian Umpan BalikIstilah ini sering disebut juga sistem pengendalian loop tertutup. Pengendalian jenis ini adalah suatu sistem pengaturan dimana sistem keluaran pengendalian ikut andil dalam aksi kendali.1. Sistem Pengendalian ManualSistem pengendalian dimana faktor manusia sangat dominan dalam aksi pengendalian yang dilakukan pada sistem tersebut. Peran manusia sangat dominan dalam menjalankan perintah, sehingga hasil pengendalian akan dipengaruhi pelakunya. Pada sistem kendali manual ini juga termasuk dalam kategori sistem kendali jerat tertutup.Tangan berfungsi untuk mengatur permukaan fluida dalam tangki. Permukaan fluida dalam tangki bertindak sebagai masukan, sedangkan penglihatan bertindak sebagai sensor.Operator berperan membandingkan tinggi sesungguhnya saat itu dengan tinggi permukaan fluida yang dikehendaki, dan kemudian bertindak untuk membuka atau menutup katup sebagai aktuator guna mempertahankan keadaan permukaan yang diinginkan.

Gambar 2.3 Sistem Pengendalian Level Cairan secara Manual1. Sistem Pengendalian OtomatisSistem pengendalian dimana faktor manusia tidak dominan dalam aksi pengendalian yang dilakukan pada sistem tersebut.Peran manusia digantikan oleh sistem kontroler yang telah diprogram secara otomatis sesuai fungsinya, sehingga bisa memerankan seperti yang dilakukan manusia.Di dunia industri modern banyak sekali sistem kendali yang memanfaatkan kontrol otomatis, apalagi untuk industri yang bergerak pada bidang yang prosesnya membahayakan keselamatan jiwa manusia.

Gambar 2.4 Sistem pengendalian level cairan secara otomatis1. Variabel terkendali (Controlledvariable)Besaran atau variabel yang dikendalikan, biasanya besaran ini dalam diagram kotak disebut processvariable (PV). Level fluida pada bejana pada gambar 2.4 merupakan variabel terkendali dari proses pengendalian. Temperatur pada gambar 2.5 merupakan contoh variabel terkendali dari suatu proses pengaturan.1. ManipulatedvariableMasukan dari suatu proses yang dapat diubah -ubah atau dimanipulasi agar processvariable besarnya sesuai dengan setpoint (sinyal yang diumpankan pada suatu sistem kendali yang digunakan sebagai acuan untuk menentukan keluaran sistem kontrol). Masukan proses pada gambar 2.4 adalah laju aliran fluida yang keluar dari bejana , sedangkan masukan proses dari gambar 2.5 adalah laju aliran fluida yang masuk menuju bejana. Laju aliran diatur dengan mengendalikan bukaan katup.1. Sistem Pengendalian DigitalDalam sistem pengendalian otomatis terdapat komponen -komponen utama seperti elemen proses, elemen pengukuran (sensingelement dan transmitter), elementcontroller (controlunit), dan finalcontrolelement (controlvalue ).

Gambar 2.5 Sistem Pengendalian Digital1. Gangguan (disturbance)Suatu sinyal yang mempunyai kecenderungan untuk memberikan efek yang melawan terhadap keluaran sistem pengendalian (variabel terkendali). Besaran ini juga lazim disebut load.1. SensingelementBagian paling ujung suatu sistem pengukuran (measuringsystem) atau sering disebut sensor. Sensor bertugas mendeteksi gerakan atau fenomena lingkungan yang diperlukan sistem kontroler. Sistem dapat dibuat dari sistem yang paling sederhana seperti sensor on/off menggunakan limitswitch, sistem analog, sistem bus paralel, sistem bus serial serta sistem mata kamera. Contoh sensor lainnya yaitu thermocouple untuk pengukur temperatur, accelerometer untuk pengukur getaran, dan pressuregauge untuk pengukur tekanan.1. TransmitterAlat yang berfungsi untuk membaca sinyal sensing element dan mengubahnya supaya dimengerti oleh controller.1. AktuatorPiranti elektromekanik yang berfungsi untuk menghasilkan daya gerakan. Perangkat bisa dibuat dari system motor listrik (motor DC servo, moto r DC stepper, ultrasonic motor, linier moto, torque motor , solenoid), sistem pneumatik dan hidrolik. Untuk meningkatkan tenaga mekanik aktuator atau torsi gerakan maka bisa dipasang sistem gearbox atau sprochetchain.1. TransduserPiranti yang berfungsi untuk mengubah satu bentuk energi menjadi energi bentuk lainnya atau unit pengalih sinyal. Suatu contoh mengubah sinyal gerakan mekanis menjadi energi listrik yang terjadi pada peristiwa pengukuran getaran. Terkadang antara transmiter dan tranduser dirancukan, keduanya memang mempunyai fungsi serupa. Transduser lebih bersifat umum, namun transmiter pemakaiannya pada sistem pengukuran.1. Measurement VariableSinyal yang keluar dari transmiter, ini merupakan cerminan sinyal pengukuran.1. Setting pointBesar variabel proses yang dikehendaki. Suatu kontroler akan selalu berusaha menyamakan variabel terkendali terhadap setpoint.1. ErrorSelisih antara set point dikurangi variabel terkendali. Nilainya bisa positif atau negatif, bergantung nilai setpoint dan variabel terkendali. Makin kecil error terhitung, maka makin kecil pula sinyal kendali kontroler terhadap plant hingga akhirnya mencapai kondisi tenang (steady state)1. Alat Pengendali (Controller)Alat pengendali sepenuhnya menggantikan peran manusia dalam mengendalikan suatu proses. Controller merupakan elemen yang mengerjakan tiga dari empat tahap pengaturan, yaitu : membandingkan setpoint dengan measurementvariable, menghitung berapa banyak koreksi yang harus dilakukan, danmengeluarkan sinyal koreksi sesuai dengan hasil perhitungannya1. Control UnitBagian unit kontroler yang menghitung besarnya koreksi yang diperlukan.1. Final Controller ElementBagian yang berfungsi untuk mengubah measurementvariable dengan memanipulasi besarnya manipulatedvariable atas dasar perintah kontroler.1. Sistem Pengendalian KontinyuSistem pengendalian yang ber jalan secara kontinyu, pada setiap saat respon sistem selalu ada. Pada gambar 2.7. Sinyal e(t) yang masuk ke kontroler dan sinyal m(t) yang keluar dari kontroler adalah sinyal kontinyu. (Eviandriani, 2010)[1]

Gambar 2.6 Sistem pengendalian kontinyuMetode Tunning Ziegler Nichols Dalam DesainKontroler PIDZiegler-Nichols pertama kali memperkenalkan metodenya pada tahun 1942. Metode ini memiliki dua cara yaitu metode osilasi dan kurva reaksi. Kedua metode ditujukan untuk menghasilkan respon sistem dengan lonjakan maksimum sebesar 25%.1. Metode ke-1 (Metode Kurva)Metode kurva reaksi didasarkan terhadap reaksi sistem loop terbuka. Plant sebagai loop terbuka dikenai sinyal step function. Kalau plant minimal tidak mengandung unsur integrator ataupun pole pole kompleks, reaksi sistem akan berbentuk S. Gambar 2.8 menunjukkan kurva berbentuk S tersebut. Kelemahan metode ini terletak pada ketidakmampuannya untuk menangani plant integrator maupun plant yang memiliki pole kompleks. Kurva berbentuk S mempunyai dua konstanta, waktu mati (dead time) L dan waktu tunda T. Dari Gambar 2.8 terlihat bahwa kurva reaksiberubah naik, setelah selang waktu L.

Gambar 2.7 Kurva S Analisa GrafisZiegler NicholsAturan perpotongan garis lurus terjadi pada kondisi linier dari kurva S repon sistem.Ketepatan dalam pengambilan perpotongan ini sangatlah penting karena menentukan parameter T dan L yang menjadi acuan dari kontroler.(Fahmi, 2010)[2]

Tabel 21 Formula Zieger Nichols Metode ke-1Tipe PengendaliKpTiTd

P0

PI0

PID

1. Metode ke-2 (Metode Osilasi)Pada metode ke-2, penalaan dilakukan dalam kalang tertutup dimana masukan referensi yang digunakan adalah fungsi tangga (step). Pengendali pada metode ini hanya pengendali proporsional. Kp, dinaikkan dari 0 hingga nilai kritis Kp, sehingga diperoleh keluaran yang terus-menerus berosilasi dengan amplitudo yang sama. Nilai kritis Kp ini disebut sebagai ultimated gain. Tanggapan keluaran yang dihasilkan pada 3 kondisi penguatan proporsional ditunjukkan pada Gambar 2.8. Sistem dapat berosilasi dengan stabil pada saat Kp = Ku.

Gambar2.8 Karakteristik keluaran sistem dengan penambahan KpNilai ultimated period, Tu, diperoleh setelah keluaran sistem mencapai kondisi yang terusmenerus berosilasi. Nilai perioda dasar, Tu, dan penguatan dasar, Ku, digunakan untuk menentukan konstanta-konstanta pengendali sesuai dengan tetapan empiris Ziegler-Nichols pada Tabel 2.2

Tabel 22 Formula Zieger Nichols Metode ke-2Tipe PengendaliKpTiTd

P0

PI0

PID

Labview 2013LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) adalah software pemrograman visual yang dikembangkan oleh National Instrument. Pengguna program cukup memasukkan logic berupa icon-icon yang dirangkai sesuai alur logika pemrograman.Selain menggunakan icon, syntax berupa teks juga dapat digunakan untuk memprogram dengan standard pemrograman Mathscript Language.LabVIEWdapat digunakan untuk pemrosesan dan visualisasi data dalam bidang akuisisi data, kendali instrumentasi serta automasi industri.Pertama kali dikembangkan oleh perusahaan National Instruments pada tahun 1986. Perangkat lunak ini dapat dijalankan pada sistem operasi Linux, Unix, Mac OS X dan Windows. Labview yang digunakan dalam tugas akhir ini yakni labview 2010 seperti yang terlihat di Gambar 3.4 ( NI, 2013)[3]

Gambar 2.9 LabVIEW 2013Program LabVIEW disebut dengan Virtual Instrumen (VI) karena beberapa tampilan dan operasi pada program LabVIEW menyerupai suatu instrumentseperti osiloskop dan multimeter. Setiap VI menggunakan fungsi-fungsi yang memanipulasi input dari user interface atau sumber lain dan menampilkaninformasi tersebut atau memindahkan informasi tersebut ke file/ komputer lain.LabVIEW merupakan suatu bahasa pemrograman berbasis grafis yang menggunakan icon sebagai ganti bentuk teks untuk menciptakan aplikasi.Berlawanan dengan bahasa pemrograman berbasis text, di mana instruksi menentukan pelaksanaan program. Labview menggunakan pemrograman dataflow, yang mana alur data menentukan pelaksanaan (execution). Tampilan pada Labview menirukan instrument secara virtual.Membangunn antarmuka pemakai dengan menggunakan satu set peralatan (tools) dan objek-objek. Antarmuka pemakai dikenal sebagai panel depan (front Panel). Selanjutnya menambahkan kode menggunakan grafis yang mewakili fungsi untuk mengendalikan objek panel muka. Diagram blok berisi kode ini. Dalam beberapa hal, diagram blok menyerupai suatu flowchart( Herwins, 2012).LabVIEW terdiri dari dua komponen, yaitu :1. Front panel, merupakan komponen tampilan Labview.1. Block diagram, merupakan komponen logika yang akan dieksekusi.

2.3.1 FrontPanelFront panel merupakan interface antara pengguna (user) dengan program. Didalam front panel terdapat Kontrol (Input) dan Indikator (Output). Kontrol pada frontpanel dapat berupa knop, tombol, dial dan lainnya. Sedangkan untuk indikator (Output) dapat berupa LED, grafik dan tampilan lainnya.

Gambar 2.10 Front PanelKontrol menirukan input instrument dan menyuplai data ke diagram blok pada VI yang bersangkutan. Indikator menirukan instrumen keluaran dan menampilkan data yang diperoleh atau dihasilkan oleh diagram blok.2.3.2 Block DiagramSetelah merancang front panel, menambahkan kode menggunakan grafis yang mewakili fungsi untuk mengendalikan obyek-obyek panel muka. Blok diagram berisi sourcecode grafis. Obyek-obyek panel muka nampak seperti terminal pada diagram blok. Virtual Instrumen pada Gambar 3.6 menunjukkan beberapa obyek diagram blok seperti terminal-terminal, fungsi-fungsi, dan alur.

Gambar 2.11 Block DiagramFungsi-fungsi yang dapat dilakukan oleh LabVIEW terlihat pada controls palette dan function pallete yang terdapat pada kedua komponen utama LabVIEW. Pada front panel, fungsi yang dapat dilakukan adalah fungsi-fungsi tampilan seperti grafik, indikator numeris, array, string, kontrol numeris dan lain-lain. Sedangkan pada block diagram, fungsi yang dapat dilakukan adalah fungsi-fungsi pemrograman seperti struktur, matematis, file I/O, probabilitas, analisis sinyal dan lain-lain. (NI,2012)[3]

Gambar 2.12 Controls dan Function Palletes

27

30

BAB IIIMETODOLOGI PERCOBAAN

Alat dan BahanPada percobaan tentang pengendalian level dengan Labview 2012 diperlukan beberapa peralatan antara lain :0. Labveiw 2013 dan hardware National Instrument Field Point0. Satu set PCT 13 + kabel penghubung LM350. Rangkain Triac0. Pompa sirkulasi air dingin

Prosedur PercobaanPengendalian Laju Aliran Real-Time dengan LabView3. Klik Labview 2013, kemudian klik blank VI untuk membuat front panel dan block diagram.

Gambar 3.1 Tampilan LabView

3. Tampilan Front Panel Simulasi Temperatur dan Level Kontrol (real plant)

3. Tampilan Front Panel Temperatur dan Level Kontrol

3. Nyalakan power supply untuk pompa dan heater agar bekerja.3. Atur set point 50 untuk real plant3. Atur set point 45 dan 50 untuk temperatur kontrol3. Lakukan tuning pengendalian dengan pengubahan nilai Kp, Ti dan Td.3. Amati dan catat respon sistem (screenshoot)3. Lakukan pengambilan data sebanyak 3 kali.

BAB IVANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Analisa DataSesuai dengan prosedur percobaan mengenai LabView (pengendalian laju aliran Real Time) nilai Ti serta Td akan dituning untuk mendapatkan grafik respon yang diharapkan. Pengendalian level pada percobaan ini menggunakan Metode Tunning Ziegler Nichols dan Metode Trial and Error.1. Metode Ziegler NicholsNilai Ku didapat saat set point dan process variable stabil yaitu pada nilai Ku=90

Gambar 4.1 Grafik Kc=90

Gambar 4.2 Respon Kc=90, Ti=0, Td=0

Gambar 4.3 Respon Kontrol P, Kc=45, Ti=0, Td=0

Gambar 4.4 Respon Kontrol PI, Kc=36, Ti=30.4, Td=0

Gambar 4.5 Respon Kontrol PID, Kc=54, Ti=19, Td=4.56

1. Metode Trial and Error

Gambar 4.6 Respon Kc=5, Ti=0.08, Td=0

1. Temperature Control-Set point =45

Gambar 4.7 Respon Kc=15, Ti=0, Td=0

Gambar 4.8 Respon Kc=20, Ti=0, td=0

Gambar 4.9 Respon Kc=20, Ti=0.01, Td=0.01

-Set point 50

Gambar 4.10 Respon Kc=25, Ti=0, Td=0

Gambar 4.11 Respon Kc=20, Ti=0.02, Td=0.08

Gambar 4.12 Respon Kc=20, Ti=0.08, Td=0.02

Pembahasana. Zieger NicholsPada percobaan ini menggunaka metode tunning Zigler Nichols yaitu kurva reaksi. Pertama, menetukan terlebih dahulu nilai Kc dimana diperoleh dari tabel Zigler Nichols, untuk menemukan Ku atau Kc dengan melihat grafik pada Gambar 4.2 yaitu saat set point dan proses variable stabil, sehingaa diperoleh nilai Kc=90. Berdasarkan Tabel 2.1 Formula Zieger Nichols untuk kontrol P, PI, dan PID. Periode (Tu) diperoleh dari data xl yaitu sampling waktu tertinggi dikurangi terendah yaitu 4905,5-4867,5=38. Sehingga diperoleh pada kontrol P (Kc=45, Ti=0 dan Td=0). Kontrol PI (Kc=36, Ti=30.6 dan Td=0). Kontrol PID (Kc=54, Ti=19, Td=4.56). Gambar 4.1 Grafik Kc=90, dengan metode trial error dalam menetukan nilai Ku, grafik ini adalah grafik dalam penentuan Ku dengan melihat pada amplitudo sehingga dapat dikatakan amplitudo sama saat itulah stabil. Pada Gambar 4.2 menjelaskan bahwa nilai stabil pada Kc=90, pengontrol proporsional memiliki keluaran yang sebanding/ proporsional dengan besarnya sinyal kesalahan (selisih antara besaran yang diinginkan dengan harga aktualnya), dan dari gambar nilai offset sangat kecil, karena fungsi dari kontrol proposional yaitu menurunkan atau mengurangi nilai offset. Pada Gambar 4.3 dan Gambar 4.4 menjelaskan bahwa kedua respon stabil walaupun nilai Kc dan Ti berbeda. Karena kontrol P dan I mempunyai fungsi pada rise time, overshoot yaitu menurunkan dan meningkatkan. Hanya saja pada kontrol Integral fungsinya mengeleminasi offset, terlihat dari gambar niali offset kecil. Ketika Td diubah nilainya menjadi 4.56. Pada Gambar 4.5 terlihat bahwa perubahan yang mendadak mengakibatkan perubahan yang besar dan cepat, pengontrol diferensial mempunyai suatu karakter untuk mendahului. 1. Metode Trial and ErrorPercobaan pengendalian level air menggunakan metode ini didapat respon kontrl yang baik yaitu pada Kc=5, Ti=0.08 dan Td=0 seperti percobaan sebelumnya terjadi offset pada respon yang didapat saat menambahkan kontrol derivatif, semakin besar nilai Td, semakin besar offset yang terjadi pada sistem. Sehingga dapat disimpulkan, dengan mengatur parameter-parameter PID dengan trial and error, sistem pengendalian level pada tangki tersebut lebih cocok menggunakan mode kontrol PI (proportional+integral) seperti pada Gambar 4.61. Temperatur KontrolPercobaan untuk kontrol temperatur dilakukan dua kali percobaan dengan nilai set point 45 dan 50 dan juga pengambilan data sebanyak tiga kali. Pada Gambar 4.7 Respon Kc=15, Ti=0, Td=0 terlihat bahwa mempercepat respon sistem mencapai set point sedangkan pada Gambar 4.8 Respon Kc=20, Ti=0, td=0 dan Gambar 4.9 Respon Kc=20, Ti=0.01, Td=0.01 tidak terlihat perbedaan karena perubahan sangat kecil. Untuk Gambar 4.10 Respon Kc=25, Ti=0, Td=0 menjelaskan bahwa terjadi perubahan jika nilai Kc diperbesar sehingga mencapai harga yang berlebihan, akan mengakibatkan sistem bekerja tidak stabil atau respon sistem akan berosilasi, ini adalah karekteristik kontrol proporsional. Gambar 4.11 Respon Kc=20, Ti=0.02, Td=0.08 menjelaskan bahwa sistem sudah stabil. Gambar 4.12 Respon Kc=20, Ti=0.08, Td=0.02 menjelaskan bahwa konstanta Ti yang berharga besar akan mempercepat hilangnya offset. Tetapi semakin besar nilai Ti akan mengakibatkan peningkatan osilasi dari sinyal keluaran pengontrol. Dari percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa Kp berfungsi untuk mempercepat respon system sehingga mempercepat system mencapai set point namun parameter Kp menyebabkan overshoot sedangkan mode kontrol Ti digunakan untuk mempercepat respon pengendalian Kp dan memperkecil osilasi, dan mode kontrol Td digunakan untuk mempercepat respon yang menyebabkan respon system memiliki over shoot yang semakin besar.

BAB VPENUTUP

KesimpulanBerdasarkan praktikum yang telah kami lakukan, maka dapat kami simpulkan:0. Kp atau konstanta proporsional. Kp berfungsi sebagai Gain atau penguat. Jika nilai Kp kecil, kontroler proporsional hanya mampu melakukan koreksi kesalahan yang kecil, sehingga akan menghasilkan respon sistem yang lambat. Jika nilai Kp dinaikkan, respon sistem menunjukkan semakin cepat mencapai keadaan mantap. Namun jika nilai Kp diperbesar sehingga mencapai harga yang berlebihan, akan mengakibatkan sistem bekerja tidak stabil, atau respon sistem akan berosilasi.0. Ti atau konstanta Integral. Pada kontrol Integral dapat memperbaiki sekaligus menghilangkan respon steady-state, namun pemilihan Ti yang tidak tepat dapat menyebabkan respon transien yang tinggi sehingga dapat menyebabkan ketidakstabilan sistem. Pemilihan Ti yang sangat tinggi justru dapat menyebabkan output berosilasi karena menambah orde system.0. Td atau konstanta derivative. Dengan meningkatkan nilai Td, dapat meningkatkan stabilitas sistem dan mengurangi overshoot.0. Pada percobaan simulasi pengendalian suhu pada pct 13 dengan labview 2013. Mode pengendali yang paling baik yaitu menggunakan mode pengendali PID. Penambahan nilai Td diperlukan karena suhu memiliki respon yang lambat sedangkan konstanta Td mempunyai fungsi salah satunya untuk meningkatkan stabilitas system dan menurunkan overshoot. Nilai konstanta Kp=20 Ti=0.08 dan Td=0.02 menghasilkan grafik respon paling baik pada percobaan ini.

SaranSaran yang dapat diberikan untuk percobaan selanjutnya mengenai pengendalian suhu menggunakan PCT13 adalah 1. Pemasangan sensor suhu (LM35) pada modul telah terpasang dengan benar. Karena kesalahan pemasangan atau perubahan letak sensor dapat mempengaruhi pembacaan nilai. Hal ini dapat mempengaruhi respon system yang terbentuk di software Labview.1. Alat terkalibrasi dengan baik sehingga data valid.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Laboratorium Instrumentasi Teknik Fisika, 2014 Modul Praktikum SistemPengendalianOtomatis[2] Wicaksono Handy. 2004. Auto Tuning PID Berbasis Metode Osilasi Ziegler-Nichols Menggunakan Mikrokontroler AT89S52 pada Pengendalian Suhu. Semarang.[3] Ogata, Katsuhiko, Modern Control Engineering, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ.

LAMPIRAN

Review jurnal Judul : Analisa Performansi dan Robustness Beberapa Metode Tuning Kontroler PID pada Motor DCPenulis : Handy WicaksonoKelebihan dan kekurangan: Kelebihan dari jurnal ini adalah dalam kalimat mudah dimengerti dalam pengertian dari beberapa metode tuning. Informasi yang diberikan dapat tersampaikan serta beberapa metode yang digunakan mempunyai kelebihan masing-masing. Kekurangannya dari jurnal penulisan yang menurut saya kurang rapi sehingga tidak nyaman dalam membaca. Tidak memberikan informasi rentang nilai Robustness yang baik

Kontroler PID terbukti dapat memberikan performansi kontrol yang baik meski mempunyai algoritma sederhana. Ziegler-Nichols mengembangkan metode kurva reaksi (open loop tuning). Metode Cohen-Coon mengembangkan metode eksperimental dimana hasilnya akan memberikan overshoot yang meluruh sepermepat bagian. Metode Direct Synthesis mengembagkan model plant sebenarnya. Parameter-parameter yang digunakan maximum overshoot, error steady state , rise time dan settling time. Ukuran untuk Robustness suatu sistem adalah gain margin dan phase margin. Kontroler adalah komponen yang berfungsi meminimasi sinyal kesalahan. Tipe kontroler yang paling populer ialah kontroler PID. Elemen-elemen kontroler P, I dan D masingmasing secara keseluruhan bertujuan untuk mempercepat reaksi sebuah sistem, menghilangkan offset dan menghasilkan perubahan awal yang besar. Dari hasil simulasi, kontroler PID dengan metode tuning Ziegler Nichols dan Cohen-Coon mempunyai performansi yang lebih baik (rise time sekitar 0.1 s dan settling time di bawah 1 s) dari metode Direct Synthesis (rise time dan settling time sebesar 5 s). Juga kedua metode tersebut memberikan Robustness sistem yang lebih baik, dengan phase margin 41.40 dan 42.60, dibanding metode terakhir yang memberikan phase margin 88.50. metode Direct Synthesis memberikan performansi yang lebih baik (tanpa overshoot, rise time dan settling time sebesar 5 s), dibanding kedua metode lainnya (maximum overshoot: 32%, rise time : 2.2 s, dan settling time di atas 8s). Jadi, untuk aplikasi nyata metode Direct Synthesis memberikan hasil yang jauh lebih baik dari kedua metode lainnya. Beberapa metode tuning yang akan dibahas di sini ialah Ziegler-Nichols, Cohen-Coon, dan Direct Synthesis. Dengan mengimplementasikan kontroler PID pada motor DC, akan dianalisa performansi dan Robustness dari sistem tersebut. Secara umum metode Ziegler-Nichols dan Cohen-Coon memberikan performansi yang lebih baik (rise time sekitar 0.1s dan settling time di bawah 1s), juga Robustness yang lebih baik (phase margin sekitar 400). Namun jika diberikan pendekatan nonlinier akibat keterbatasan motor DC, metode Direct Synthesis memberikan performansi yang jauh lebih baik.