SISTEM KONTROL DISTRIBUSISISTEM PENGENDALI CASCADE I

DISUSUN OLEH:DIDIK SETIAWAN (1208205011)HUSNUL HATIMAH (1308205019)

PENDAHULUAN

TINJAUAN PUSTAKA

PEMBAHASAN

PENUTUP

BAB II

BAB IV

BAB I

BAB III

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sistem proses di pabrik merupakan sistem kompleks.

Sistem proses memiliki banyak masukan dan banyak keluaran.

Sistem pengendalian sederhana kurang dapat diterapkan dengan baik.

Pengendalian multi loop seperti pengendalian cascade, umpan maju, selektif dan split range, rasio, adaptif serta pengendalian berbasis computer.

1.2 Rumusan Masalah

• Apakah yang dimaksud dengan pengendali cascade?

• Bagaimana aplikasi dari sistem pengendali cascade 1?

• Bagaimana system kerja dari pengendali cascade 1?

1.3 Tujuan

Mengetahui pengertian pengendali cascade dan aplikasi pengendali cascade pada kehidupan sehari-hari. Selain itu makalah ini dibuat untuk memenuhi tugas kelompok sistem kontrol distribusi.

1.4 Manfaat

Bagi penulis adalah menambah pengetahuan mengenai pengendali cascade. Manfaat yang didapatkan bagi pembaca yaitu dapat dijadikan referensi dan bahan dalam membuat makalah mengenai hal yang berkaitan dengan pengendali cascade.

1.5 Batasan Masalah

• Penulis hanya menjelaskan sistem dari pengendali cascade secara umum.

• Penulis hanya menjelaskan aplikasi dari pengendali cascade 1.

• Tidak menjelaskan bagaimana pengendali cascade dibuat/dibentuk.

• Tidak menjelaskan perbedaan sistem pengendali cascade dengan sistem pengendali yang lain.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Sistem Pengendali

Sistem kontrol terdistribusi (DCS) pada dasarnya digunakan untuk suatu sistem pengendalian proses produksi yang bersifat kontinu. Artinya, proses produksi ini berlangsung secara terus-menerus dalam waktu yang lama atau setidaknya suatu proses yang berlangsung secara batch dimana proses akan berhenti jika proses produksi dalam batch berakhir.

2.1.1 sistem kendali loop tertutup

Sistem kendali loop tertutup (closed-loop kontrol sistem) adalah sitem kendali yang sinyal keluarannya mempunyai pengaruh langsung terhadap aksi pengendaliannya.

Gambar 2.1 (a) sistem kendali berumpan-balik dari sebuah PLTU dan (b) diagram blok sistem loop.

Seandainya elemen kendali automatik digunakan untuk menggantikan operator manusia seperti ditunjukkan pada gambar 2.2, sistem kendali tersebut menjadi automatik, yang biasa disebut sistem kendali automatik berumpan-balik atau sistem kendali automatik loop tertutup.

Gambar 2.2 pengaturan tegangan sederhana.

2.1.2 Sistem kendali loop terbuka

Sistem kendali loop terbuka (open-loop kontrol sistem) adalah sistem kendali yang sinyal keluarannya tidak berpengaruh terhadap aksi pengendaliannya.

Dalam hal ini sinyal keluaran tidak diukur atau diumpanbalikan untuk dibandingkan dengan sinyal masukannya. Gambar 2.3 menunjukkan hubungan masukan-keluaran suatu sistem kendali loop terbuka.

Gambar 2.3 diagram blok sistem kendali loop terbuka

Sebuah contoh praktis adalah mesin cuci (washing machine) dan lampu lalu lintas.

Jadi pada sistem kendali loop terbuka, keluaran tidak dibandingkan dengan masukan acuannya. Oleh sebab itu, untuk setiap masukan acuan terdapat suatu kondisi operasi yang tetap.

Perlu diketahui bahwa sistem kendali loop terbuka harus dikalibrasi dengan hati-hati, agar ketelitian sistem tetap terjaga dan berfungsi dengan baik.

Dengan adanya gangguan (disturbances), sistem kendali loop terbuka tidak dapat bekerja seperti yang diharapkan.

Kendali loop terbuka dapat digunakan dalam praktek hanya jika hubungan masukan dan keluaran diketahui dan jika tidak terdapat gangguan internal maupun gangguan eksternal.

Dengan demikian jelas bahwa sistem semacam ini bukan sistem kendali berumpan-balik. Demikian pula bahwa setiap sistem kendali yang bekerja berdasar basis waktu adalah sistem loop terbuka.

2.2 Pengendali Cascade

Kontrol cascade atau kontrol bertingkat adalah sistem pengendalian yang dapat dilakukan oleh sistem DCS dimana hal ini diperlukan pada suatu loop kontrol yang membutuhkan satu sistem pengontrolan yang bertingkat.

Pengendalian cascade (cascade control) diperlukan pada sistem yang memiliki tanggapan variable (proses) sangat lambat dan sistem yang memiliki gangguan atau perubahan beban cukup besar sehingga mudah mengacaukan atau bahkan merusak sistem peralatan proses.

Dengan demikian akan diperoleh pengendalian yang halus, akurat, dan cepat sehingga keuntungan pengendalian cascade adalah:

• Meredam gangguan sebelum berpengaruh pada variabel proses

• Menambah keamanan operasi

• Memperluas pengendalian (memperbaiki linearitas)

• Menambah akurasi pengendalian

• Mempercepat tanggapan sistem pengendalian (memperbaiki dinamika sistem)

• Respon keluaran dari single control tidak sesuai dengan yang diharapkan.

• Terdapat penambahan variabel sekunder di dalam pengendalian plant.

Sedang alasan tidak digunakannya pengendalian bertingkat (cascade control) adalah:

• Biaya atau rugi-rugi pengukuran variable sekunder.

• Keruwetan pada pengendaliannya.

Pengendalian cascade memerlukan dua pengendali. Satu pengendali bertindak sebagai induk (master control, primary control atau outer loop) dan yang lain sebagai hamba (slave control, secondary control, atau inner loop) yang mendapat signal input remote dari master loop. Hal penting di sini, tanggapan loop dalam (inner loop) harus lebih cepat paling tidak tiga kali loop luar (outer loop) tetapi biasanya 10 sampai 20 kalinya. Dengan kata lain konstanta waktu loop sekunder harus jauh lebih kecil dibanding loop primer.

Gambar 2.4 Gambar system control cascade 1 dan 2

BAB IIIPEMBAHASAN

Ciri khas sistem pengendalian ccascade (bertingkat) adalah adanya manipulated variable (variabel yang dimanipulasi) sebuah pengendali yang menjadi set point dari pengendali lain. Diagram blok pengendalian bertingkat dapat dilihat pada gambar 3.1 dibawah ini.

Gambar 3.1 diagram blok sistem pengendalian bertingkat (cascade).

Dari gambar 3.1 terlihat bahwa ada dua jalur umpan balik pada sistem pengendalian bertingkat (cascade control), sehingga terbentuk dua mata rantai pengendalian (kalang). Mata rantai atau kalang bagian luar (outer loop) disebut primary loop atau master, dan mata rantai atau kalang bagian dalam (inner loop) disebut secondary loop atau slave. Master atau primary loop mengendalikan proses variabel primer (proses suhu fluida). Sedangkan slave atau secondary loop mengendalikan proses variabel sekunder (aliran uap).

3.1 Aplikasi

Beberapa contoh aplikasi alat yang menggunakan pengendali cascade adalah heat exchanger dan pengendalian suhu reactor.

Contoh: pengendalian suhu reactor

Gambar 3.2 diagram instrumentasi pengendalian cascade pada reaktor

Air Pendingin Keluar

Produk

Setpoint Suhu Reaktor

Air Pendingin Masuk

Setpoint Suhu Jaket

Keterangan:

• TT-1: transmitter suhu reaktor

• TT-2: transmitter suhu jaket

• TC-1: pengendali suhu reaktor

• TC-2: pengendali suhu jaket

Gambar 3.3 diagram blok pengendalian cascade pada reaktor

Setpoint Suhu Reaktor

Pengendali Sekunder

Katup Kendali

Transmitter Reaktor

Jaket ReaktorPengendali Primer

Transmitter Jaket

Setpoint Suhu Jaket

+

Laju Alir Suhu Jaket

-

+

-

SuhuReaktor

Beberapa bagian penting pada implementasi pengendalian cascade:

• Loop dalam (sekunder) harus lebih cepat paling tidak tiga kali loop luar (primer)

• Pengendalian loop dalam (sekunder) tidak perlu akurat, yang penting memiliki tanggapan cepat terhadap gangguan atau setpoint. Oleh sebab itu pengendali prporsional (P) biasanya mencukupi.

• Dalam beberapa hal, jika loop dalam (sekunder) tidak dapat mengikuti setpoint dalam waktu yang lama diperlukan reset feedback untuk penjejakan keluaran (output tracking) semacam anti-reset windup.

• Sistem pengendalian cascade akan menaikkan frekuensi alami dan memperkecil konstanta waktu sistem. Keduanya merupakan keuntungan sistem ini. Tetapi keuntungan utama adalah kemampuan mengurangi pengaruh gangguan.

• Pengendalian cascade dapat menyempurnakan kinerja sistem pengendalian umpan balik secara dramatic, jika dirancang dan diterapkan dengan benar.

BAB IVPENUTUP

4.1 Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan di atas dapat disimpulkan sebagai berikut:

• Kontrol ccascade atau control bertingkat adalah sistem pengendalian yang dapat dilakukan oleh sistem DCS dimana hal ini diperlukan pada suatu loop kontrol yang membutuhkan satu sistem pengontrolan yang bertingkat.

• Pengendalian cascade diperlukan pada sistem yang memiliki tanggapan variabel proses sangat lambat dan sistem memiliki gangguan atau perubahan beban yang cukup besar sehingga mudah atau bahkan merusak sistem peralatan proses.

• Pada pengendali cascade memerlukan dua pengendali yaitu master control dan slave control.

• Contoh aplikasi alat yang menggunakan pengendali cascade 1 adalah heat exchanger dan pengendalian suhu reactor.

TERIMA KASIH