Flow Kontrol

8/17/2019 Flow Kontrol

1/31

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Tujuan Percobaan

Memahami sistem pengendalian flow control

Mengetahui pengaruh mode PID ( Proportional Integral Derivative)

1.2 Dasar Teori

1.2.1 Definisi Pengendalian Proses

Pengendalian proses adalah bagian dari pengendalian secara

automatik yang diterapkan di bidang teknologi proses untuk menjaga

kondisi proses agar sesuai dengan yang diinginkan. eluruh

komponen yang terlibat dalam pengendalian proses disebut sistem

pengendalian atau sistem kontrol.

1.2.2 !enis "ariabel

!enis #ariabel yang mendapatkan perhatian penting dalam

bidang pengendalian proses adalah #ariabel proses (process variable,

PV) atau disebut juga #ariabel terkendali (controlled variable).

"ariabel proses adalah besaran fisik atau kimia yang menunjukkan

keadaan proses. "ariabel ini bersifat dinamik artinya nilai #ariabel

dapat berubah spontan atau oleh sebab lain baik yang diketahui

maupun tidak. Diantara banyak macam #ariabel proses $ terdapat

empat macam #ariabel dasar$ yaitu % suhu (&'$ tekanan (P'$ laju alir

(' dan tinggi permukaan cairan ()'.

Dalam teknik pengendalian proses $ titik berat permasalahan

adalah menjaga agar nilai #ariabel proses tetap atau berubah

mengikuti alur (trayektori' tertentu. "ariabel yang digunakan untuk

melakukan koreksi atau mengendalikan #ariabel proses disebut

#ariabel termanipulasi (manipulated variable, MV) atau #ariabel

pengendali. edang nilai yang diinginkan dan dijadikan acuan atau

referensi #ariabel proses disebut nilai acuan ( setpoint value, SV).


2/31

elain ketiga jenis #ariabel tersebut masih terdapat #ariabel lain yaitu

gangguan (disturbance) baik yang terukur (measured disturbance)

maupun tidak terukur (unmeasured disturbance) dan #ariabel

keluaran tak terkendali (uncontrolled output variable). "ariabel

gangguan adalah #ariabel masukan yang mampu mempengaruhi nilai

#ariabel proses$ tetapi tidak digunakan untuk mengendalikan.

"ariabel keluaran tak terkendali adalah #ariabel keluaran yang tidak

dikendalikan secara langsung.

Gambar 1. Jenis variabel alam sis!em "roses

ebagai contoh proses destilasi fraksionasi dalam kolom piring

memiliki jenis #ariabel sebagai berikut %

* +angguan terukur % laju alir umpan

* +angguan tak terukur % komposisi umpan

* "ariabel termanipulasi % * laju refluks

* laju kalor ke pendidih ulang

* laju destilat

* laju produk bawah

* laju alir pendingin

* "ariabel terkendali % * komposisi destilat

* komposisi produk bawah

istem Proses

+angguan terukur "ariabel terkendali

"ariabel &ermanipulasi "ariabel tak terkendali

"ariabel tak terukur


3/31

* tinggi permukaan akumulator

refluks

* tinggi permukaan kolom bawah

* tekanan kolom

* "ariabel tak terkendali % suhu tiap piring sepanjang kolom.

1.2., !enis istem Pengendalian

1.2.,.1 istem Pengendalian impal terbuka dan &ertutup

-erdasarkan atas ada atau tidak adanya umpan balik$

sistem pengendalian dibedakan atas sistem pengendalian

simpal terbuka (open loop control system' dan sistem

pengendalian simpal tertutup (closed loop control system'.

istem pengendalian simpal terbuka bekerja tanpa

membandingkan #ariabel proses yang dihasilkan dengan

nilai acuan yang diinginkan. istem ini bekerja semata

mata bekerja atas dasar masukan yang telah dikalibrasi.

ebagai contoh sederhana adalah keran air yang

terkalibrasi. Dengan memandang keran sebagai suatu

sistem$ maka bukaan keran (sudut putaran keran' adalah

sebagai masukan dan laju alir air sebagai keluaran sistem.

-erdasarkan hukum dinamika fluida$ laju air tergantung

pada beda tekanan yang melintas keran. Misal pada posisi

keran /1 dengan beda tekanan P2 mengalir air pada laju

02 (gambar 2.2'. !ika oleh sebab tertentu tiba tiba beda

tekanan berubah menjadi P1$ maka posisi keran tetap /1

dan menghasilkan laju alir 01. Dengan demikian sistem

pengendalian simpal terbuka tidak dapat mengatasi

perubahan beban atau gangguan yang terjadi.

Meskipun dari uraian di atas$ sistem simpal terbuka

merupakan sistem yang buruk$ karena tidak mampu


4/31

mengatasi gangguan$ tetapi memiliki keuntungan sebagai

berikut %

• )ebih murah dan sederhana dibandingkan sistem simpal

tertutup

• !ika sistem mampu mencapai kestabilan sendiri$ maka

akan tetap stabil

ntuk mengatasi kekurangan sistem simpal terbuka $

operator pabrik akan mengatur kembali besarnya gangguan

agar diperoleh sasaran yang diinginkan. &etapi dengan

tinadakan operator ini berarti telah membuat sistem simpal

tertutup.-erbeda dengan sistem simpal terbuka $ pada

sistem pengendalian simpal tertutup terdapat tindakan

membandingkan nilai #ariabel proses dengan nilai acuan

yang diinginkan. Perbedaan ini digunakan untuk melakukan

koreksi sedemikian rupa sehingga nilai #ariabel proses

sama atau dekat dengan nilai acuan. Dengan demikian

terdapat mekanisme umpan balik. ehingga sistem

pengendalian simpal tertutup lebih dikenal dengan sistem

pengendalian umpan balik

Gambar 2. #is!em Pen$enalian #im"al Terbu%a

Q

2

Q

1

Q

3

X1

P1

P2

P3

keranX Q

Keran air

terkalibrasi


5/31


6/31

melakukan koreksi bila nilainya tidak sesuai dengan yang

diinginkan. 3iri utama pengendalian umpan balik negatif.

4rtinya jika nilai #ariabel proses berubah terdapat umpan

balik yang melakukan tindakan untuk memperkecil

perubahan itu.

1.2.5 )angkah Pengendalian

)angkah langkah pengendalian adalah sebagai berikut %

a. Mengukur

&ahap pertama dari langkah pengendalian adalah

mengukur atau mengamati nilai #ariabel proses

b. Membandingkan

asil pengukuran atau pengamatan #ariabel proses

(nilai terukur' dibandingkan dengan nilai acuan

(setpoint'

c. Menge#aluasi

Perbedaan antara nilai terukur dan nilai acuan

die#aluasi untuk menentukan langkah atau cara

melakukan koreksi atas perbedaan itu

d. Mengoreksi

&ahap ini bertugas melakukan koreksi #ariabel proses

agar perbedaan nilai terukur dan nilai acuan tidak ada

atau sekecil mungkin.

1.2.6 Instrumentasi Proses

Pelaksanaan keempat langkah pengendalian seperti

yang telah dijelaskan pada point 1.2.5 memerlukan

instrumentasi berikut %

a. nit Pengukuran

-agian ini bertugas mengubah nilai #ariabel proses

yang berupa besaran fisik atau kimia seperti laju alir$


7/31

tekanan$ suhu$ p$ konsentrasi dan sebagainya

menjadi sinyal standar. -entuk sinyal standar yang

populer di bidang pengendalian proses adalah berupa

sinyal pneumatik (tekanan udara' dan sinyal listrik.

nit pengukuran terdiri atas dua bagian besar yaitu %

1. ensor yaitu elemen perasa yang langsung

bersentuhan dengan #ariabel proses

2. &ransmiter yaitu bagian yang berfungsi

mengubah sinyal dari sensor (gerakan mekanik$

perubahan hambatan$ perunahan tegangan atau

arus' menjadi sinyal standar.

Dalam bidang pengendalian proses$ istilah transmiter

lebih populer dibandingkan dengan tranduser. Meskipun

keduanya berfungsi serupa$ tetapi transmiter mempunyai

makna pengirim sinyal pengukuran ke unit pengendali yang

biasanya terletak jauh dari tempat pengukuran$ ini lebih

sesuai dengan keadaan sebenarnya di pabrik.

b. nit Pengendali

-agian ini bertugas membandingkan$ menge#aluasi$

dan mengirimkan sinyal ke unit kendali akhir.

7#aluasi yang dilakukan berupa operasi matematika

seperti penjumlahan$ pengurangan$ perkalian$

pembagian $ integrasi dan diferensiasi. asil e#aluasi

berupa sinyalkendali yang dikirim ke unit kendali

akhir. inyal kendali berupa sinyal standar yang

serupa dengan sinyal pengukuran.

c. nit kendali akhir

-agian ini bertugas menerjemahkan sinyal kendali

menjadi aksi atau tindakan koreksi melalui

pengaturan #ariabel termanipulasi. nit ini terdiri atas


8/31

dua bagian besar$ yaitu aktuator dan elemen kendali

akhir. 4ktuator adalah penggerak elemen kendali

akhir. -agian ini dapat berupa motor listrik$ solenoida

dan membran pneumatik. edangkan elemen kendali

akhir biasanya berupa katup kendali (control #al#e'

atau elemen pemanas.

1.2.8 Diagram -lok

Penggambaran suatu sistem atau komponen dari

sistem dapat berbentuk blok (kotak' yang dilengkapi

dengan garis sinyal masuk dan keluar. inyal dapat berupa

arus listrik$ tegangan (#oltase'$ tekanan$ aliran cairan$

tekanan cairan$ suhu$ p$ kecepatan$ posisi dan sebagainya.

inyal yang perlu digambarkan hanyalah sinyal masuk dan

sinyal keluar yang secara langsung berperan dalam sistem.

edangkan sumber energi atau massa yang masuk biasanya

tidak digambarkan.Diagram blok lengkap sistem pengendalian flow

digambarkan sebagai berikut %

Gambar &. ia$ram blo% len$%a" "en$enalian 'lo(

9eterangan gambar %

r) : nilai acuan atau setpoint #alue ("'

e : sinyal galat (error' dengan e : r y

* : sinyal pengukuran

u : sinyal kendali

+) : #ariabel termanipulasi

,e U M+-

*

r)

H

G, G/ GP


9/31

- : #ariabel gangguan

, : #ariabel proses

G, : komputer G/ : katub pengendali

GP : sistem proses

H : transmitter

ungsi 4lih


10/31

Diagram Instrumentasi Pengendalian Proses 3ontrol low

Gambar 0. Dia$ram Ins!rumen!asi Pen$enalian Proses ,on!rol lo(

9eterangan %

3 % nit Pengendalian low (flow controller)

& % nit Pengukuran (flow transmitter)

+" % nit 3ontrol 4khir (pompa 4'

low dideteksi oleh sensor dan dikirim oleh bagian

transmitternya (&' ke unit pengendali flow (3'. Didalam

unit pengendali flow akan dibandingkan dengan acuan yang

diharapkan. !ika tidak sesuai dengan acuan$ maka unit

pengendali akan memberi sinyal ke unit kendali akhir untuk

melakukan aksi.

I3 &

+"


11/31

BAB II

+ETDLGI

2.1 Ala! an Ba3an

• 4lat yang digunakan adalah P3&*5;

• -ahan yang digunakan adalah air

2.2 Proseur 4erja

1. Memastikan bahwa peralatan telah terhubung dengan benar$ seperti kabel

- dan selang pembuangan di bawah tangki.

. Menyalakan 9omputer dan alat.

!. Mengklik dua kali ikon P&3*5;.

". Pilih Section # $ %low &ontrol lalu klik load.

'. Mengklik ikon View rap lalu klik %ormat dan pilih rap Data.

*. Pindahkan +un 1 Pump Speed -1 dari kotak kiri ke kanan dengan

mengklik panah yang berada diantara 2 kotak tersebut.

. Mengklik ikon View Diagram

/. Mengklik ikon PID lalu setting%

Proportional 0and (P' % 6

Integral &ime (I'% ;

Deri#ati#e &ime (D' % ;

et Point %


12/31

11. Mengamati respon yang terjadi dengan membuka grafik dan table data

dengan cara klik ikon grapics

1. Mematikan aliran

1!. Menyimpan data percobaan dalam bentuk >document e?cel@

1". Mengulangi langkah A hingga 1, dengan mem#ariasikan nilai

Proportional 0and dengan nilai % 1;$ 16$ 2;$ ,;$ dan 6; untuk melihat

pengendalian proses menggunakan Proportional

1'. Mengulangi langkah A hingga 1, dengan mem#ariasikan nilai

Proportional 0and % 2; dan nilai Integral 6ime dengan #ariasi % ;$6$ 1$ 2$

,$ 5$ dan 6 untuk melihat pengendalian proses menggunakan

Proportional Integral 1*. Mengulangi langkah A hingga 1, dengan Proportional 0and % 2; dan

nilai Integral 6ime % 2 serta nilai Derivative 6ime dengan #ariasi % ;$6$ 2$

5$ 8$ A dan 1; untuk melihat pengendalian proses menggunakan

Proportional Integral Derivative

1. Menutup aplikasi P&3*5;$ mematikan komputer dan mematikan alat.


13/31

BAB III

HA#IL DAN PE+BAHA#AN

&.1 Hasil Pen$ama!an

&abel ,.1.1 low control proportional (P'

No. TimeFlow Rate (ml/min)

Proportional Ban (!" #$ %" #) (set point " &'#)P" ' P" 1# P" 1' P" 2# P"3# P"'#

1 00:00 582 587 563 516 452 3752 00:05 593 578 526 484 401 267

3 00:10 615 590 539 494 412 301 00:15 632 595 538 494 416 312' 00:20 639 587 527 483 403 294 00:25 632 593 543 497 415 303& 00:30 609 591 535 492 406 304* 00:35 594 591 535 489 406 300+ 00:40 604 593 539 492 415 300

1# 00:45 618 590 535 491 412 30011 00:50 621 593 535 491 410 30012 00:55 625 590 534 491 410 30213 01:00 625 590 535 491 412 302

1 01:05 611 593 538 490 411 3021' 01:10 593 594 538 491 412 2981 01:15 587 593 537 491 411 2971& 01:20 590 591 536 488 412 3021* 01:25 594 593 539 478 411 3021+ 01:30 601 595 538 475 410 3002# 01:35 577 593 535 472 410 29821 01:40 531 584 538 461 412 30022 01:45 490 570 538 459 412 30223 01:50 485 556 537 460 398 3002 01:55 500 542 535 459 388 2972' 02:00 487 552 535 458 385 2952 02:05 507 568 535 455 396 2972& 02:10 536 581 535 454 406 2972* 02:15 541 588 535 455 405 2972+ 02:20 541 586 535 447 410 3003# 02:25 538 585 537 437 412 29831 02:30 546 587 539 443 410 296

&abel ,.1.2 low control proportional integral (PI'


14/31

&abel ,.1., low control proportional integral deri#ati#e (PID'

No. Time Flow Rate (ml/min)

Proportional !nte,ral %eri-ati-e (P" 2#$ !" 2) (set

point"&'#)

No. Time

Flow Rate (ml/min)

Proportional !nte,ral (P" 2#$ %" #) (set point "&'#)

!"#$'

!" 1 !" 2 !" 3 !" !" '

1 #### 358 333 696 699 688 694

2 ###' 501 521 699 694 694 699

3 ##1# 504 684 702 691 699 702

##1' 465 702 704 688 702 699

' ##2# 506 708 702 684 699 694

##2' 488 710 701 680 694 691

& ##3# 486 705 699 680 691 688

* ##3' 494 697 697 686 688 686

+ ### 485 695 691 694 686 683

1# ##' 491 694 675 697 683 681

11 ##'# 480 694 653 698 681 681

12 ##'' 472 694 640 699 681 677

13 #1## 486 694 631 696 677 675

1 #1#' 486 696 628 697 675 678

1' #11# 486 697 635 697 678 686

1 #11' 491 697 643 695 686 697

1& #12# 486 703 653 691 697 702

1* #12' 488 713 661 680 702 702

1+ #13# 488 719 678 672 702 699

2# #13' 486 710 694 666 699 697

21 #1# 489 693 702 665 697 697

22 #1' 489 691 708 664 697 697

23 #1'# 489 693 705 663 697 691

2 #1'' 490 689 699 677 691 683

2' #2## 489 686 692 694 683 683

2 #2#' 486 685 690 699 683 683

2& #21# 487 684 694 703 683 680

2* #21' 489 684 694 708 680 681

2+ #22# 488 684 687 706 681 683

3# #22' 486 684 678 705 683 683

31 #23# 482 686 675 708 683 694


15/31

%"#$'

%" 2 %" %" %" * %" 1#

1 #### 702 672 689 690 699 6852 ###' 699 667 683 690 690 691

3 ##1# 692 653 674 688 669 698

##1' 686 648 674 686 650 699

' ##2# 685 654 682 686 649 697

##2' 679 656 688 688 673 691

& ##3# 662 658 691 688 693 681

* ##3' 649 658 688 689 697 674

+ ### 625 658 686 691 700 669

1# ##' 590 659 688 694 702 666

11 ##'# 568 656 686 694 702 67112 ##'' 557 656 674 694 701 680

13 #1## 549 664 654 694 699 688

1 #1#' 542 668 637 696 699 693

1' #11# 535 672 631 696 699 694

1 #11' 531 639 626 697 699 696

1& #12# 530 591 623 699 700 693

1* #12' 538 586 623 698 702 689

1+ #13# 558 605 622 697 702 689

2# #13' 573 631 617 697 702 689

21 #1# 582 645 629 691 702 68922 #1' 589 645 651 683 699 690

23 #1'# 586 648 666 676 700 688

2 #1'' 579 656 676 675 702 684

2' #2## 577 660 679 677 702 679

2 #2#' 584 660 678 677 702 670

2& #21# 591 652 678 675 703 658

2* #21' 605 647 675 673 705 648

2+ #22# 623 652 675 675 705 642

3# #22' 631 660 677 683 702 647

31 #23# 644 667 681 691 700 654

&.2 Pemba3asan


16/31

Praktikum kali ini adalah flow control merek P&3*5;. 4da pun tujuan

dari praktikum kali ini adalah mengenal peralatan yang digunakan dalam flow

control $ mengetahui prinsip kerja dari sensor$ mengamati prinsip kerja sistem

flow control $ mengamati respon dari mode pengendalian P$ PI$ dan PID.

Pada unit ini yang merupakan #ariabel proses adalah laju alir pada

sistem proses yaitu pipa. "ariabel termanipulasi pada proses ini adalah laju

alir dari control valve. Dalam pengendalian ini terdapat #ariabel gangguan

sehingga #ariabel proses tidak sesuai atau bahkan jauh dari setpoint$ yaitu laju

alir dari pompa.

Pada praktikum ini nilai yang diinginkan atau dicapai (etpoint' yaitu


17/31

tetapi ketika ditambahan Derivative 6ime (&D' terjadi perubahan nilai flow

rate yang sangat acak. al ini disebabkan gangguan aliran dari pompa. ecara

teori$ semakin besar nilai &D maka semakin cepat terjadinya kondisi

konstanCtetap (settling time semakin cepat' dan offset semakin kecil.

BAB I/

PENUTUP

0.1 4esim"ulan


18/31

-erdasarkan hasil percobaan yang dilakukan$ dapat disimpulkan bahwa %

• emakin besar Proportional 0and (P-' semakin cepat stabil tetapi

semakin jauh dari setpoint dan offsetnya semakin besar$ diperoleh nilai

pengendalian (P-$ flow rate ' yaitu run I (6B$ 658 mlCmin'$ run II

(1;B$6A< mlCmin'$ run III (16B$6, mlCmin'$ run I" (2;B$55, mlCmin'$

run " (,;B$ 51; mlCmin'$ run "I (6;B$ 28 mlCmin'

• emakin besar &I maka respon cenderung semakin cepat$ diperoleh nilai %

;$6 : 5A2 E 1 : 8A8 E 2: 8


19/31

&hahrir$ Famli dkk. 2;12. GPenuntun Praktikum )aboratorium Instrumentasi dan

9ontrolH.amarinda % Polnes


20/31

LA+PI5AN


21/31

Gra'i% Hasil Percobaan

1. +oe Pro"or!ional 6+P7

A. +P 1

B. +P II

,. +P III


22/31

D. +P I/

E. +P /


23/31

. +P /I

2. +oe Pro"or!ional In!e$ral 6+PI7


24/31

A. +PI 1

B. +PI II

,. +PI III


25/31

D. +PI I/


26/31

E. +PI /

. +PI /I

&. +oe Pro"or!ional In!e$ral Deriva!ive 6+PID7


27/31

A. +PID 1

B. +PID II

,. +PID III


28/31

D. +PID I/


29/31

E. +PID /

. +PID /I


30/31


31/31

Flow Kontrol

Documents

Transcript of Flow Kontrol