PERCOBAAN I

INPUT DAN OUTPUT PENGENDALIAN PROSES

1. TUJUAN

Dapat mendemonstrasikan rangkaian kalibrasi Voltmeter dan Process Controller

Dapat menentukan input dan output yang tedapat di alat PCT 10

Dapat mendemonstrasikan perubahan controlling setting

2. ALAT YANG DIGUNAKAN

Satu set PCT 10 + Trimtool

Lampu Indikator 24 VAC

2 kabel ukuran pendek

2 kabel ukuran panjang

3. DASAR TEORI

Input atau masukan adalah efek dari lingkungan ke suatu proses kimia, sedangkan

output atau keluaran adalah efek dari proses kimia ke lingkungan.

  Input Output

 

Output Input

Dalam suatu pengendalian hubungan antara input, proses dan output merupakan

satu loop (siklus) yang utuh. Output merupakan keluaran dari proses yang menerima

input.

Input dapat dibagi dua yaitu:

1. Variabel yang dimanipulasi (diubah) ; apabila harga input tersebut berasal dari

operator atau pengendali (controller).

2. Gangguan ; apabila harga input tersebut berasal dari lingkungan dan bukan berasal

dari pengendali atau operator.

Proses Kimia

Output dibagi dua yaitu :

1. Output terukur ; apabila harga output tersebut dapat diukur.

2. Output tak terukur ; apabila harganya tidak dapat atau tak bisa diukur..

Pada alat PCT 10 terdapat lebih dari satu input dan lebih dari satu output, masing-

masing dapat dilihat dari tuisan yang terdapat dibagian bawah soket merah/hitam

(polaritas arus). Satu input dapat memberikan beberapa output, seperti yang terdapat

pada process controller, atau beberapa input menghasilkan satu output. Konfigurasi

adalah susunan informasi yang digunakan untuk menghubungkan pengukuran kepada

variabel yang dimanipulasi.

Pada alat PCT 10 konfigurasi dapat dilihat pada process controller, dimana pada

bagian ini terdapat pengaturan controller (controller setting) yang berisi ketentuan yang

diset oleh operator agar controller menjalankan konfigurasi yang telah diset. Dari hasil

pengaturan controller, maka input ke process controller menjadi harga pengukuran yang

kemudian dievaluasi sesuai setting didalam controller dan menghasilkan output

pengendali berupa sinyal untuk mengubah variabel yang dimanipulasi.

Contoh, pada setting ON/OFF dengan histerisis = 2% dan set point = 50% maka

apabila input ke process controller < 50% maka controller akan menghidupkan lampu

indikator 24 VAC menunjukkan variabel yang dimanipulasi (arus listrik)

disambungkan. Pada saat input ke controller > 50% + 2% maka controller akan

memutuskan arus listrik. 

4. PROSEDUR KERJA

1. KALIBRASI VOLTMETER

Menghidupkan alat PCT 10 dengan menaikkan level sekring keatas dan menekan

tombol hitam 2 & 5.

Menyambungkan kabel dari tombol manual output ke voltmeter sesuai gambar

rangkaian kalibrasi (gambar 2), memperhatikan loop arus yang menuju ke

sambungan resistor 50 ohm.

Memutar tombol manual ke kanan hingga maksimal untuk mendapatkan pembacaan

1,000 volt pda voltmeter (20 mA melalui 50 ohm). Apabila harga pembacaan tidak

dalam range 1,000 volt 0,002 volt maka mengambil trimtool dan memasukkan ke

soket span, memutar ke kiri atau ke kanan sehingga didapat pembacaan dalam

range.

Memutar tombol manual ke kiri hingga maksimal untuk mendapatkan pembacaan

0,200 volt pada voltmeter (4 mA melalui 50 ohm). Apabila harga pembacaan tidak

dalam range 0,200 volt 0,002 volt maka mengambil trimtool dan memmasukkan ke

soket zero, memutar ke kiri atau ke kanan sehingga didapat pembacaan dalam

range.

Mengulangi 2 langkah terakhir hingga didapat pembacaan stabil dalam range.

2. KALIBRASI PROCESS CONTROLLER

Sebelum mengkalibrasi process controller, memeriksa harga setting didalam process

controller agar sesuai dengan harga setting seperti tabel dibawah ini.

Menghubungkan kabel dari manual output ke input pada process controller dan

output dari process controller ke Ammeter. Lihat gambar 4.

Menekan tombol C (konfigurasi dimulai) hingga salah satu digit pada layar set point

berkedip.

Menekan tombol F (layar variabel proses akan menampilkan Pr, harga Pr tidak

diganti).

Menekan F satu kali lagi hingga tampil ProP, menyesuaikan harga ProP dengan

harga tabel di atas dengan menekan tombol D (digit). Apalbila harga telah sesuai

menekan enter.

Menekan F berulang satu demi satu dan mengganti harga setting sesuai tabel diatas.

Menekan enter setelah memasukkan harga baru.

Pada saat layar menmpilkan spAn. Memutar tombol manual output ke kanan untuk

mendapatkan arus 20 mA, lalu menekan tombol digit, menekan tombol ∆hingga

didapat pembacaan 100%. Memperhatikan bahwa Ammeter menunjukkan 4 mA

(aksi terbalik/reverse).

Menekan tombol F sekali lagi untuk nenampilkan zEro, memutar tombol manual

output ke kiri untuk mendapatkan arus 4 mA. Menekan tombol D, lalu tombol ‘∆’

atau tombol ‘ ’ hingga didapat pembacaan 0%. Ammeter akan terbaca 20 mA.

Menekan enter.

Menunggu hingga layar stabil dan menampilkan pembacaan. Layar akan

menampilkan 0% menunjukkan input dari manual output adalah 4 mA. Memutar

tombol manual ke kanan, tempilan mestinya berubah ke 100% menunjukkan input

dari maual output adalah 100%.

Tabel Harga Setting Controller untuk Kalibrasi

Controller Setting Kode Range Pengaturan Satuan

Harga pengesetan (Set Point)

Daya keluaran (Power Output)

Pita proposional (Prop-Band)

Waktu integral

Waktu derivatif

Siklus waktu (Cycle time)

-

-

-

Histerisis (Dead Band)

Batas daya (Power limit)

Batas set point (Set Point limit)

Range linearitas 4-20 mA = 0-100%

Aksi control r = reverse( terbalik)

-

-

-

-

-

SPAN (Batas atas kalibrasi)

ZERO (Batas bawah kalibrasi)

-

Pr

Prop

Int

dEr

CY – t

CL – G

HC – O

UP – t

HYSt

Pr – L

SP – L

CS – 1

CS – 2

CS – 3

CS – 4

CS – 5

CS – 6

CS – 7

SPAN

ZERO

50

-

20

1,0

20

10

-

-

-

5

100

100

- 0 5 8

- r H/L F

A L A H

n n U O

- - - -

- - - 3

- - - 0

100

0

%

%

%

Menit

Detik

Detik

-

-

-

%

%

%

-

-

-

-

-

-

-

%

%

5. ANALISA PERCOBAAN

Pada percobaan yang telah dilakukan, alat PC – 10 dikalibrasi yaitu dengan

mengkalibrasi voltmeter dan kalibrasi Process Controller. Untuk kalibrasi voltmeter,

keluaran dari manual output dihubungkan ke input voltmeter melewati resistor 50 ohm

dimana arus keluaran minimal 4 mA dan arus maksimalnya 20 mA maka tegangan yang

akan terukur di voltmeter seharusnya minimal 0,2 volt dan maksimal 1 volt karena

berdasarkan rumus : V = I . R

Jika pada 4 mA tidak terukur 0,2 volt pada process controller maka untuk

mengaturnya ke 0,2 volt menggunakan TRIMTOOL, alat ini semacam obeng kecil

untuk memutar ke kiri dan ke kanan pada ZERO. Untuk memperbesar angka maka

diputar ke kanan dan untuk memperkecil angka diputar ke kiri. Sedangkan untuk angka

maksimal 20 mA tidak terukur pada 1 volt maka bisa diatur juga menggunakan

TRIMTOOL ke kiri atau ke kanan pada SPAN. Selain itu, loops pada voltmeter harus

berhubungan, agar nilai dapat terukur.

Untuk kalibrasi process controller, kabel dari manual output dihubungkan ke

process controller dan kabel dari output process controller dihubungkan ke input

Ammeter dimana Ammeter ini akan menunjukkan arus yang dikonversi dari process

controller. Untuk controller setting, perubahan angka menggunakan symbol D (Digit)

dan disesuaikan dengan tabel controller setting. Pada CS – 2, range pengaturan bila

diset r (reverse) maka arah jarum Ammeter akan berlawanan dengan % range yang

diatur, misalnya pada 100 % maka jarum akan menunjuk ke 4 mA sementara untuk 0%

jarum akan menunjuk ke 20 mA. Apabila proses tersebut diset d (direct) maka akan

terjadi pengukuran langsung yaitu pada 0% terukur pada 4 mA dan 100% akan terukur

pada 20 mA.

6. KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, didapatkan kesimpulan sebagai berikut.

1. Pengukuran 4 mA – 20 mA akan sebanding dengan 0,2 volt – 1 volt dan akan

sebanding dengan 0% - 100% pada Process Controller.

2. Jika pengukuran sesuai dengan range maka kalibrasi dinyatakan berhasil.

7. DAFTAR PUSTAKA

Meidinarasty, Anerasari. 2011. Petunjuk Praktikum Laboratorium Pengendalian

Proses. Palembang : Politeknik Negeri Sriwijaya.

PENGENDALIAN ON/OFF SECARA MANUAL

1. TUJUAN

Dapat mendemonstrasikan operasi relai saklar output (switched output)

Dapat membedakan kontak terbuka normal dan tertutup normal

2. ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN

Satu set PCT 10 + Trimtool

Kabel

Lampu indikator 24 VAC

3. DASAR TEORI

Pengendalian tak kontinyu atau disebut pengendalian ON/OFF mempunyai dua

gerakan output yaitu ON (hidup) atau OFF (mati) terhadap input yang diberikan proses.

Pengendalian tidak kontinyu ini juga terbagi dua atas gerakan pengendalinya, yaitu

manual dan otomatis. Manual karena yang bertindak sebagai pengendali yang

mengevaluasi dan menentukan tindakan ke variabel dinamis adalah manusia (man).

Sedangkan otomatis apabila pengendalinya berupa alat pengendali.

Kontak terbuka normal (N/O) : kontak yang terjadi letaknya terpisah (soket A dan

C) dan karenanya tidak menghantarkan listrik saat soket A dan C tidak dihubungkan.

Kontak tertutup normal (N/C) : kontak tersambung walaupun soket A dan C tidak

dihubungkan. Saklar pada posisi (N/O) atau (N/C) tergantung pada penggunaannya,

apabila diinginkan output dalam posisi ON tanpa perlu menggunakan kabel antara soket A

dan C maka posisi yang dipilih adalah normally closed contact (N/C). Sedangkan apabila

diinginkan output dalam posisi ON namun memerlukan penyambungan kabel disoket A

dan C, maka posisi saklar adalah normally open contact (N/O). Begitu juga sebaliknya

untuk posisi OFF.

Lampu indikator yang terpasang pada soket 24 VAC akan menyala atau mati

sesuai posisi relai saklar yang dipilih oleh operator. Hal yang sama juga terjadi untuk soket

240 VAC, arus listrik akan mengalir atau terputus sesuai posisi relai. Relai disini

memungkinkan pengaturan on dan off voltase tinggi (240 VAC dan 24 VAC)

menggunakan arus listrik 4-20 mA atau 0-1 volt.

Gambar 1. Sistem Relay

4. GAMBAR ALAT (TERLAMPIR)

5. PROSEDUR KERJA

Menyiapkan alat PCT 10

Menghubungkan kabel dari soket A ke C dan posisi relai pada N/O, mengamati yang

terjadi pada lampu.

Melepaskan kabel soket A dan C bergantian, mengamati yang terjadi.

Mengulangi langkah 2 untuk posisi relai pada N/C.

Mengulangi langkah 2 dan 4 untuk kabel terhubung ke A-B dan B-C. Mengamati

lampu.

6. DATA PENGAMATAN

Tabel 1. Pengamatan Nyala Lampu Berdasarkan Posisi Relai

Posisi Relai Posisi Kabel A dan C Lampu Indikator

N/ODihubungkan Menyala

Tidak Dihubungkan Tidak Menyala

N/CTidak Dihubungkan Tidak Menyala

Dihubungkan Menyala

7. ANALISIS PERCOBAAN

Suatu proses dapat dikontrol dalam posisi hidup atau mati melalui pengaturan

ON/OFF secara manual, dengan menggunakan relai O/O atau N/C. Dalam hal ini, relai

berfungsi sebagai pengatur ON/OFF voltase tinggi menggunakan arus listrik 4-20Ma.

Ilustrasi sistem kerja relai dapat dilihat pada gambar 1. Apabila kabel A dan C

dihubungkan pada posisi relai N/O, maka saklar bagian dalam switch output akan tertutup

atau terhubung, sehingga lampu indikator menyala. Sementara apabila kabel A dan C tidak

dihubungkan, maka saklar akan tertutup sehingga arus tidak dapat mengalir dan lampu

indikator tidak menyala.

Sistem relai N/C (Normally Close Contact) merupakan kebalikan sistem relai N/O.

Pada sistem relai N/C, saklar bagian dalam pada pengaturan switched output sudah

terhubung sehingga lampu indikator menyala. Namun, apabila kabel pada socket A dan C

dihubungkan, maka saklar akan terputus sihingga arus tidak dapat mengalir dan lampu

indikator tidak menyala.

8. KESIMPULAN

Dari percobaan yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :

Untuk sistem normally open contact (N/O), lampu indikator akan menyala apabila

kabel pada soket A dan C dihubungkan dan lampu tidak menyala apabila kabel A

dan C tidak dihubungkan.

Untuk sistem normally close contact (N/C), lampu indikator tidak menyala apabila

kabel pada soket A dan C dihubungkan, dan lampu indikator akan menyala

apabila kabel A dan C tidak dihubungkan.

9. DAFTAR PUSTAKA

Meidinariasty, Anerasari. 2011. Petunjuk Praktikum Pengendalian Proses. Palembang :

Polsri.

PENGENDALIAN ON/OFF SECARA OTOMATIS

1. TUJUAN PERCOBAAN

Dapat mendemonstrasikan pengendalian ON/OFF menggunakan Process Controller

Dapat mendemonstrasikan output relai ON/OFF sebanding waktu siklus.

2. ALAT YANG DIGUNAKAN

Satu set PC 10+ Trimtool

Kabel

Lampu indikator 24 VAC

Stopwatch

3. DASAR TEORI

Seperti dijelaskan di teori percobaan II bahwa pengendalian on/off selain manual

adalah otomatis, yang dalam hal ini menggunakan Process Controller. Setting paa process

controller harus diatur sedemikian rupa agar harga proporsional band, integral time dan

derivatif time adalah NOL.

Selain itu pada pengendalian on/off dikenal histerisis. Berdasarkan arti histerisis

adalah kecenderungan instrument untuk memberiakn output yang berbeda terhadap input

yang sama.

Pada pengendalian on/off terdapat daerah netral, yaitu daerah dimana controller

tidak memberikan gerakan perubahan output. Besar daerah netral adalah 2 kali besar harga

histerisis. Contoh : untuk set point 50% dan histerisis = 1% maka daerah netral adalah 2%

yaitu dari harga 49% hingga harga 51%. Harga output pada pengendalian on/off hanya

dua, yaitu 0% dan 100% tergantung pada % error terhadap set point.

%P (output) = 100% apabila % error > 0

%P (output) = 0% apabila % error <0

Sedangkan % error menyatakan perbedaaan antara harga control point (pengukuran)

terhadap harga set point.

Hubungan diatas menunjukkan saat harga variabel proses (control point) melebihi

harga set point akan didapat % error >0 maka output dari cintroller adalah 100%

sedangkan apabila kurang dari set point akan didapat % error <0 dan output controller

adalah 0 %. Pada pengendalian ini akan terjadi fluktuasi dari 0% ke 100% secara langsung

selama proses berlangsung. Seperti grafik berikut :

Apabila dipasang lampuindikator 24 VAC pada proses controller, dapat dilihat

output 100% berarti lampu akan menyala (arus listrik mengalir) sdangkan pada output 0%

lampu akan mati (arus akan terputus). Hal yang sama juga berlaku untuk soket 240 VAC.

4. GAMBAR ALAT (TERLAMPIR)

5. PROSEDUR KERJA

PENGATURAN AWAL

Mengeset harga ProP, Int, dEr pada controller setting pada harga 0 dan harga siklus

(Cyt) pada harga 3 detik. Mengeset harga histerisis (HYSt) pada harga 1%.

Memasang kabel dari manual output ke input pada process controller (4-20 mA) dan

meletakkan lampu indikator pada soket 24 VAC.

OUTPUT RELAI ON/OFF

Mengatur input ke process controller dengan memutar tombol manual output 4-20

mA.

Mengamati bahwa output relai pada soket lampu indikator 24 VAC akan menyalakan

lampu ketika input (harga terbaca pada layar variabel proses) berada dibawah harga

set point 50% dan akan mematikan lampu ketika input beradadi atas harga set point.

Karena histerisis diset pada 1%, maka lampu baru akan mati pada saat input >51%

dan akan hidup kembali saat input < 49%.

Mengulangi percobaan dengan memvariasikan harga histerisis

OUTPUT RELAI WAKTU PROPORSIONAL

Mengubah harga ProP di controller setting menjadi 20%

Mengatur Proess Controller ke pengendalian manual, menekan tombol F 1x dan

menekan tombol manual maka lampu indikator manual akan menyala.

Menekan tombol F 1x untuk menampilkan power output (Pr), mengubah harga Pr ke

nol denagn tombol digit, menekan enter.

Memasang kabel dari soket output di process controller ke soket ammeter.

Memutar tombol manual output ke kiri (4 mA) maka lampu indikator tidak menyala

(mati) dan pembacaan di Ammeter pada 20 mA.

Memutar tombol manual output ke kanan dalam langkan 10% (lihat pembacaan di

layar variabel proses), mengamati bahwa lampu akan mati dan hidup dalam siklus

pengulangan. Mencatat harga penunjukkan di ammeter. Bsar waktu hidup dan

matinya akan tergantung pada besarnya power output (Pr) dari controller, dan

karenanya juga tergantung pada input yang diberikan oleh manual output.

Mengamati bahwa pada saat output 50% perbandingan waktu lampu akan mati dan

hidup akan sama (Proporsional=sebanding). Mencatat harga di Ammeter pada setiap

perubahan input ke controller.

Mengubah waktu siklus cycle time (CY-t) menjadi 10 detik, memperhatikan bahwa

perbandingan antara watu hidup dan waktu mati lampu tetap sama, namun jumlah

waktu siklus keseluruhan dari HIDUP-MATI-HIDUP menjadi 10 detik.

Mengulangi lagi percobaan dengan waktu siklus tetap 10 detik tetapi aksi

pengendalian (CS-2) dalam posisi d = direct, langsung. Mengamati perbedaan

dibanding dengan CS-2 = r.

6. DATA PENGAMATAN

Tabel 2. Titik Hidup dan Mati untuk Tiap Set Point dan Hysterisis

Jenis

Aksi

Kontrol

Arus

(mA)

Teganga

n (Volt)

Cy-t

(detik)

Set point

50% Nyala

Lampu

Set Point

40% Nyala

LampuHysterisis

1%

Hysterisis

6%

Reverse4 1

10>51 Mati >46 Mati

20 0,2 <49 Hidup <34 Hidup

Direct4 0,2

10>51 Hidup >46 Hidup

20 1 <49 Mati <36 Mati

7. ANALISIS PERCOBAAN

Pengendalian ON/OFF secara otomatis memanfaatkan rentang histerisis untuk

menghidupkan atau mematikan suatu sistem. Untuk jenis aksi reverse, tegangan yang

ditunjukkan coltmeter berbanding terbalik dengan nilai sesungguhnya. Misalnya, arus

4mA seharusnya memberikan tegangan 0,2 V (untuk tahanan 50Ω). Namun, jika

menggunakan aksi reverse, maka arus 4mA akan memberikan arus 1 volt. Untuk mengatur

hidup/matinya suatu sistem, digunakan rentang histerisis, sehingga instrumen memberikan

output yang berbeda terhadap input yang sama.

Pada set point 50% dengan histerisis 1% (direct) lampu indikator menyala apabila

set point >50%. Hal ini menunjukkan bahwa proses kontrol dalam keadaan hidup.

Sementara apabila set point <49%, maka lampu indikator akan mati. Hal ini menunjukkan

bahwa proses kontrol tidak dijalankan. Set point 50% menyebabkan selang waktu hidup

dan mati lampu berada dalam rentang waktu yang sama. Untuk cy-t 10 detik, maka

lamanya waktu hidup dan mati masing-masing 5 detik. Sementara untuk set point 40%

selang waktu antara waktu hidup dan waktu mati tidak sama, namun jumlahnya tetap 10

detik. Pada output dari tombol manual 40%, maka waktu hidup Th = 40% . 10 detik = 4

detik. Sehingga untuk sistem aksi direct lampu hidup selama 4 menit pertama, kemudian

lampu mati selama 2 detik dan kembali hidup selama 4 detik, sehingga total waktu hidup-

mati-hiidup berjumlah 10 detik.

Pengendalian ON/OFF secara otomatis dilakukan dengan tiga tahap. Tahap pertama

adalah pengaturan awal. Pasa tahap ini ditentukan aksi kontrol. Apabila digunakan aksi

control direct, maka lampu akan hidup bila arus 4mA, dan lampu akan mati apabila arus

20Ma. Tahap kedua merupakan output relai ON/OFF, dilakukan untuk menentukan harga

set point dan histerisis yang digunakan. Sementara tahap ketiga merupakan outpur relai

waktu proporsional. Pada tahap ini dilakukan pengaturan terhadap waktu siklus untuk

menentukan kapan lampu akan hidup atau mati dalam jangka waktu tertentu sesuai dengan

set point dan cy-t.

8. KESIMPULAN

Dari percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa :

Output relai ON/OFF bergantung pada nilai set point dan histerisis yang diatur.

Output relai ON/OFF memiliki kesebandingan terhadap waktu histerisis.

9. DAFTAR PUSTAKA

Meidinariasty, Anerasari. 2011. Petunjuk Praktikum Pengendalian Proses. Palembang :

Polsri.

Gambar Alat