Tugas Mata Kuliah Analisis Kegagalan
-
Upload
rahmat-gunawan -
Category
Documents
-
view
62 -
download
2
description
Transcript of Tugas Mata Kuliah Analisis Kegagalan
Rahmat Gunawan
3211301030
Analisis Kegagalan
TUGAS MATA KULIAH ANALISIS KEGAGALAN
1. Sistem Kendali (Control System)
Sistem adalah kombinasi dari beberapa komponen yang bekerja bersama- sama dan melakukan
suatu sasaran tertentu, sedangkan pengendalian diartikan sebagai mengekang dan menguasai.
Jadi sistem pengendali proses adalah sistem pengendalian suatu parameter dari berbagai macam
proses.
Sistem pengendalian dibagi menjadi dua yaitu sistem pengendalian manual dan sistem
pengedalian otomatis. Adapun pengertian sistem pengendalian manual adalah sistem
pengendalian yang biasa dilakukan oleh makhluk hidup, contoh oleh manusia dan hewan. Sistem
ini digunakan pada proses yang tidak banyak mengalami perubahan beban atau pada prosesnya
tidak mengalami kritis. Sedangkan sistem pengendalian otomatis adalah sistem yang dilakukan
oleh suatu device (alat) yang biasa disebut controller (pengendali), contoh yang terjadi pada
proses buka tutup valve yang tidak dilakukan secara manual oleh operator melainkan
menggunakan controller.
Dalam proses kontrol , terkadang Output (keluaran) sering mengalami perubahan terhadap Input
(masukan) hal ini dikarenakan oleh sinyal yang cenderung memberikan efek yang berlawanan
terhadap keluaran dari sebuah sistem pengendalian. Hal ini disebut Disturbance atau gangguan.
Dalam teori sistem kontrol, ada sebuah fungsi yang digunakan untuk menggambarkan sebuah
hubungan antara input/masukan dan output/keluaran. Biasanya fungsi ini digambarkan oleh
persamaan differensial. Persamaan differensial menggunakan tranformasi laplace. Fungsi ini
disebut fungsi alih (Transfer Function). Untuk pengertian dari controlled variable adalah
variable yang dikendalikan. Variable ini biasanya berbentuk diagram kotak yang biasa disebut
process variable. Manipulated Variable atau variable yang dapat dimanipulasi adalah masukan
dari suatu proses yang dapat diubah – ubah nilainya agar process variable dapat diselaraskan
atau dikendalikan sesuai dengan set point yang kita inginkan.
Dalam suatu proses sistem kendali, kita memiliki keinginan keluaran yang sesuai kita inginkan
tentunya hal tersebut harus kita atur. Besar kecilnya proses yang dikehendaki suatu kontroler
harus berusaha menyamakan keluaran dengan setting point. Dalam sistem kontrol, biasanya
Rahmat Gunawan
3211301030
Analisis Kegagalan masalah – masalah dalam sistem dibawa kedalam bentuk model yang lebih mudah
menganalisisnya. Pernyataan model tersebut disajikan dalam bentuk diagram blok. Diagram blok
akan menampilkan hubungan antara masukan dan keluaran dari suatu sistem.
2. Sejarah Perkembangan Otomasi
Di beberapa industri seperti industri proses, manufaktur dan sistem yang lain,
membutuhkan suatu sistem yang mampu untuk mengendalikan satu / beberapa variabel agar
proses terjamin keberlangsungannya. Ada beberapa kejadian di industri yang menunjukkan
bahwa pentingnya sistem pengendalian pada proses di industri, seperti meledaknya tangki NH3
di pabrik Petrokimia, suhu gas yang terlalu tinggi yang keluar dari cerobong di pabrik Semen,
terjadinya tabrakan kapal pada sistem transportasi laut, terjadinya perubahan fungsi rem pada
mobil dan sebagainya. Kejadian tersebut menunjukkan bahwa tidak baiknya dan mungkin tidak
adanya sistem pengendalian tekanan dan suhu pada tangki, pengendali suhu pada proses semen,
pengendali arah pada kemudi kapal, pengendali pada rem, dan sebagainya.
Pada awal penggunaan teknik pengendalian secara otomatik ini, adalah lahir pada
pengembangan mekanisme yang mengatur pelampung mulai kira kira 300 SM sampai 1 M di
Yunani. Dan kemudian dalam perkembangannya digunakan sistem berumpan balik yang
pertama di Eropa, pada sistem pengatur suhu dari Cornelis Drebbel (1572 – 1633) dari Belanda.
Dennis Papin (1647 – 1712) adalah yang pertama kali menemukan pengatur tekanan untuk
pembangkit uap pada tahun 1681. Pengatur tekanan ini bentuknya mirip pengatur keselamatan
(safety regulator) pada katup pemasak bertekanan (pressure cooker). Dan kemudian pengatur
berumpan balik pertama kali yang digunakan di industri adalah bola pengatur dari James Watt
yang dikembangkan tahun 1769 untuk mengendalikan mesin uap. Alat yang sepenuhnya mekanis
ini mengatur kecepatan poros penggerak (shaft) dan menggunakan gerakan bola (flyball) untuk
mengatur bukaan katup sehingga bola pemberatnya akan naik, dan sejumlah uap akan masuk ke
mesin. Bila kecepatan bertambah, bola pemberat akan naik, dan bergerak menjauhi poros
penggerak sehingga menyebabkan katup menutup. Bola pemberat ini membutuhkan daya yang
diambil dari mesin untuk membuatnya berputar, dan ini membuat pengukuran kecepatan menjadi
kurang teliti.
Masa – masa sebelum tahun 1868 ditandai oleh perkembangan Sistem Pengaturan
Otomatik yang ditemukan secara intuitif. Untuk mempertinggi ketelitian sistem pengaturan
Rahmat Gunawan
3211301030
Analisis Kegagalan membawa sistem ke arah peredaman, atenuasi, osilasi transien yang lebih sedikit dan bahkan
menjadikannya tidak stabil. Hal inilah yang menyebabkan para ahli mengembangkan teori
tentang pengendalian automatis, seperti J.C Maxwell merumuskan dalam teori matematik, yang
berhubungan dengan teori pengendalian dengan menggunakan bentuk persamaan differensial
untuk governor. Dalam waktu bersamaan I. A Vyshnegradskii merumuskan pula bentuk model
matematis dari berbagai regulator. Perkembangan teori pengendalian otomatik dan aplikasinya
sebelum perang Dunia II di Amerika berbeda dengan di Eropa dan Uni Sovyet. Adanya sistem
telepon dan penguat elektronik menyebabkan munculnya teori yang dikemukakan oleh Bode,
Nyquist dan Black di Laboratorium Bell Telephone. Dalam kawasan frekuensi , telah digunakan
terutama untuk menggambarkan penguat berumpan balik yang dirumuskan dalam bentuk
bandwidth dan variabel frekuensi yang lain.
Sedangkan di Uni Sovyet, perkembangan teori pengendalian ini diilhami oleh para ahli
bidang mesin, sehingga cenderung dalam analisa kawasan waktu. Selama perang Dunia II,
dirasakan kebutuhan tentang pengendalian otomatik semakin meningkat, hal ini saat dilakukan
perancangan pesawat berpilot automatis, sistem pangarah senjata, sistem pengendalian untuk
arah antena radar, dan penerapan lain dalam bidang militer. Tentu saja hal ini membutuhkan teori
baru untuk perkembangan perancangan sistem pengendalian, hingga sampai dengan tahun 1940
an, dilakukan metode trial eror dalam aplikasinya. Selama dasawarsa 50 an, titik berat teori
pengendalian otomatik terletak pada metode bidang s (variabel komplek), terutama pendekatan
root locus karena memungkinkan dilakukan dengan bantuan komputer.
Tabel Sejarah Teknik Pengendalian
Tahun Penemu Keterangan
300 Greece Valve apung dan regulator untuk
SM pengendalian ketinggian fluida
1770 James Watt Mesin uap, governor untuk pengendalian kecepatan
1868 James Maxwell (Cambridge Teori tentang governor University)
1893 E.J Routh (Soviet union) Kriteria kestabilan
1893 A.M. Lyapunov Teori kestabilan, berdasar formulasi state space
1927 HS Black dan HW Bode (AT & T Feedback amplifier elektronik Bell Lab).
Rahmat Gunawan
3211301030
Analisis Kegagalan 1930 Norbert Wiener (MIT) Teori proses stokastik
1932 H Nyquist (AT & T Bell Lab). Kriteria kestabilan dari gain
Nyquist atau plot phase
1936 A Calleneder, DR Hartee dan A Pengendali PID
Porter (Inggris)
1948 Claude Shannon (MIT) Teori matematika tentang
komunikasi
1948 WR Evans Metode root locus
1940 Bell Lab ( MIT) Teori dan aplikasi servomekanisme,
cybernetik dan pengendalian
1959 HM Payneter (MIT) Teknik Grafik Bond untuk
pemodelan sistem
1965 LA Zadeh Teori Himpunan Fuzzy dan Logika
Fuzzy dapat digunakan untuk
pengendali
1970an Pengendalian cerdas pengembangan dari jaringan syaraf tiruan: pada
robot dan otomasi di industri
(Amerika Utara, Jepang, Eropa)
1980an Pengendalian robust : pada robot
atomasi secara fleksibel di berbagai
bidang
1990an Aplikasi produksi smart :
pengembangan mekatronika
Di Uni Sovyet lain lagi, dalam perkembangan teori pengendalian otomatik, domain waktu dan
domain frekuensi digunakan secara serentak untuk menganalisa sistem pengendalian. Sedangkan
sistem pengendalian modern yaitu sistem yang bertujuan untuk teknik pengendalian yang
berkaitan dengan analisa dan rancangan yang berkepentingan dengan sistem yang mempunyai
sifat mengorganisasikan sendiri, mudah menyerap dan menyesuaikan diri dengan keadaan
sekelilingnya serta bersifat optimal. Dampak dari teknik pengendalian modern adalah
produktivitas di dindustri meningkat.
Tabel Perkembangan Industri Instrumen dan Pengendalian
Tahun Nama Perusahaan Produksi
1844 Siemens Governor cronometrik dengan aksi integral 1800 Brown Instrumen Pirometer untuk alat ukur suhu 1880 Taylor Instrumen Termometer dan barometer 1888 Fisher Governor Pengendali 1885 Butz Thermo - electric Thermo – electric regulator
Rahmat Gunawan
3211301030
Analisis Kegagalan
1913 Honeywell Heating Speciality Sistem pemanas air untuk rumah tangga
1903,1915 Bristol Company Pengendali suhu, indikator tekanan dan perekam 1899 Morris Leeds Co Instrumen untuk laboratorium:
galvanometer, instrumentasi industri (1920)
1900 Tagliabue Co Pengontrol suhu udara
1916 Bailey Meter Co Instrumen untuk operasi boiler 1937 Fisher & Porter Rotameter 1934 Billman Control Motor Valve
Feedforward variator
Sistem elektrik pada HVAC
Selanjutnya berkembang beberapa teknik pengendalian otomatik dengan berbagai metode, baik
yang dinamakan sebagai metode klasik, metode adaptif, modern maupun menggunakan logika
penalaran seperti manusia. Demikian pula hampir semua industri proses maupun industri
manufaktur seperti industri : pengecoran logam, pulp dan kertas, pembangkit daya, perminyakan,
kimia, kayu, keramik dan glas , perakitan, peralatan rumah tangga, dsb.
Prinsip Dalam Perancangan Sistem Kendali