Kontrol Level (Pengendalian Proses)

P3

Laboratorium Proses Kimia 2013 INTISARI

Sistem Sistem pengen pengendal dalian ian proses proses merupa merupakan kan faktor faktor yang yang sangat sangat menent menentuka ukan n dalam dalam menjamin tingkat keberhasilan proses. Dengan unit pengendali yang kuat maka proses dapat dijalankan pada kondisi optimalnya dengan cara merejeksi/menolak segala macam gangguan seperti fluktuasi laju aliran umpan, suhu, aliran pendingin, ataupun gangguan lain yang tidak terprediksi. Dalam materi ini disajikan dua jenis sistem pengendali yaitu on-off yang sangat sederhana, dan pengendali feedback pengendali feedback (umpan (umpan balik). Sistem pengendali on-off bekerja on-off bekerja pada rentang rentang kesalahan kesalahan (galat) tertentu. Misalkan suhu kita diset pada 100oC. Thermoregulator akan bekerja berdasarkan ketelitian ketelitian dan kecepatan dalam mengukur mengukur suhu proses proses (sebagai (sebagai contoh +/- 5). Jika suhu awal proses 60 oC, maka pemanas akan bekerja pada sistem proses, sehingga suhu tercapai 105 oC. Pada kondisi 105 oC pemanas akan mati (off), jika suhu proses turun mencapai 95oC, pemanas akan menyala lagi. Dan seterusnya sehingga suhu real proses (95-105 oC). Langkah percobaannya adalah menyiapkan serangkaian alat dalam keadaan menyala, lalu keluarkan air dalam tangki. Kemudian set sesuai urutan dan juga sesuai variabel yang diinginkan diinginkan.. Setelah rentang waktu lebih dari 100 detik maka simpan data percobaan pada Ms. Excel dan grafik. Hasil percobaan terlihat terlihat bahwa On-Off Controller Controller nilai errornya lebih sedikit yaitu 3,967327 sedangkan PID controller dengan menggunakan KI 15 nilai errornya 5,29109 dan dengan dengan mengguna menggunakan kan KP 15 nilai nilai errornya errornya 6,66832 6,66832.. Karena Karena percob percobaan aan On Off Controller dilakukan tanpa gangguan dan valve dalam keadaan tertutup penuh. Sehingga lebih cepat waktunya dalam mencapai setting point dan ketika mencapai setting point maka tidak tidak terjad terjadii osilasi osilasi.. Pada Pada Integr Integral al Contro Controlle llerr responn responnya ya dalam dalam mencap mencapai ai setting setting time time lambat, lambat, yaitu 51 menit sehingga waktu yang diperlukan diperlukan lebih lama daripada daripada Proporsional Proporsional Controller yaitu 50 menit. Proporsional Controller lebih baik daripada Integral Controller dikaren dikarenaka akan n penggu penggunaa naan n Integr Integral al harus harus dipadu dipadukan kan dengan dengan pengen pengendal dalii Propor Proporsio sional nal maupun Derivative. Kesimpulan yang diperoleh adalah sistem pengendalian berpengaruh pada nilai error. Pada On-off controller nilai errornya lebih sedikit. Sedangkan pada Integral controller nilai KI berpengaruh terhadap osilasi dan juga adanya pengendali Integral membuat waktu mencapai setting time lebih lambat. Saran yang diberikan adalah lakukan setting pada software pengendalian secara urut. Nilai KI, KP, maupun KD harus tepat supaya osilasi tidak terjadi dan hati-hati ketika membuka valve untuk membersihkan tangki.

Teknik Kimia Universitas Diponegoro INISIATIF 2011 ©

Laboratorium Proses Kimia 2013 BAB I PENDAHULUAN

1.1.

Latar Be Belakang Pabrik kimia merupakan susunan/rangkaian berbagai unit pengolahan yang terint terintegra egrasi si satu sama lain lain secara secara sistema sistematik tik dan rasiona rasional. l. Tujuan Tujuan pengop pengoperas erasian ian pabrik kimia secara keseluruhan adalah mengubah (mengkonversi) bahan baku menjad menjadii produk produk yang yang lebih lebih bernil bernilai ai guna. guna. Dalam Dalam pengop pengopera erasian siannya nya pabrik pabrik akan akan selal selalu u meng mengal alam amii gang ganggu guan an (disturbance) disturbance) dari dari ling lingku kung ngan an ekst ekstern ernal. al. Sela Selama ma beroperasi, pabrik harus terus mempertimbangkan aspek keteknikan, keekonomisan, dan dan kond kondisi isi sosi sosial al agar agar tida tidak k terla terlalu lu sign signifi ifika kan n terp terpen enga garu ruh h oleh oleh peru peruba baha hann perubahan eksternal tersebut. Agar proses selalu stabil dibutuhkan instalasi alat-alat pengendalian. Alat-alat pengendalian dipasang dengan tujuan m enjaga keamanan dan keselamatan kerja, memenuhi spesifikasi produk yang diinginkan, menjaga peralatan proses dapat berfungsi sesuai yang diinginkan dalam desain, menjaga agar operasi pabrik tetap ekonomis dan memenuhi persyaratan lingkungan. Untuk Untuk memenu memenuhi hi persya persyarata ratan n diatas diatas diperlu diperlukan kan pengaw pengawasan asan (monitoring ) yang terus menerus terhadap operasi pabrik kimia dan intervensi intervensi dari luar (external ( external intervention) intervention) untuk mencapai tujuan operasi. Hal ini dapat terlaksana melalui suatu rangkaian rangkaian peralatan (alat ukur, kerangan, kerangan, pengendali, pengendali, dan komputer) dan intervensi intervensi manusia ( plant plant managers, plants operators) operators ) yang secara bersama membentuk co membentuk cont ntro roll system system.. Dala Dalam m peng pengoe oeras rasia ian n pabr pabrik ik dipe diperlu rluka kan n berb berbag agai ai prasyarat dan kondisi operasi tertentu, sehingga diperlukan usaha-usaha pemantauan terhadap kondisi operasi pabrik dan pengendalian proses supaya kondisi operasinya stabil.

1.1.

Perumusan Ma Masala alah 1. Bagaimana Bagaimana cara pengop pengoperasian erasian suatu proses proses dengan dengan sistem pengen pengendali? dali? 2. Bagaim Bagaimana ana cara mengev mengevalu aluasi asi proses dengan dengan variasi variasi sistem pengend pengendali ali umpan umpan balik atau Feedback Controller (Proporsional (P), I ntegral (I), Derivatif (D), atau gabungan PI, PID, atau PD)? 3. Bagaim Bagaimana ana Perban Perbandin dingan gan sistem performa performansi nsi pengenda pengendali li umpan umpan balik balik dengan dengan sistem sistem pengen pengendal dalii on-off on-off dalam dalam menola menolak k ganggu gangguan an (distu (disturba rbance nce rejecti rejection) on) maupun melakukan jejak titik set (set point tracking)?

1.2.

Tujuan Percob cobaan Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa mampu menjelaskan mengenai beberapa hal berikut: 1. Pengoperasi Pengoperasian an suatu suatu proses dengan dengan sistem sistem pengendali pengendali..


Laboratorium Proses Kimia 2013 2. Evaluasi proses dengan variasi sistem pengendali umpan balik atau Feedback Controller (Proporsional (P), Integral (I), Derivatif (D), atau gabungan PI, PID, atau PD). 3. Perbandingan sistem performansi pengendali umpan balik dengan sistem pengendali on-off dalam menolak gangguan (disturbance rejection) maupun melakukan jejak titik set (set point tracking). 1.3.

Manfaat Percobaan 1. Mengetahui pengoperasian suatu proses dengan system pengendali. 2. Mengetahui evaluasi proses dengan variasi sistem pengendali umpan balik atau Feedback Controller (Proporsional (P), Integral (I), Derivatif (D), atau gabungan PI, PID, atau PD). 3. Mengetahui Perbandingan sistem performansi pengendali umpan balik dengan sistem pengendali on-off dalam menolak gangguan (disturbance rejection) maupun melakukan jejak titik set (set point tracking).


Laboratorium Proses Kimia 2013 BAB II LANDASAN TEORI

2.1.

Teori Dasar Sistem pengendalian proses merupakan faktor yang sangat menentukan dalam menjamin tingkat keberhasilan proses. Dengan unit pengendali yang kuat maka proses dapat dijalankan pada kondisi optimalnya dengan cara merejeksi/menolak segala macam gangguan seperti fluktuasi laju aliran umpan, suhu, aliran pendingin, ataupun gangguan lain yang tidak terprediksi. Marlin menyebutkan bahwa pengendalian proses memberikan kontribusi yang penting dalam safety, perlindungan lingkungan (menekan polusi/emisi bahan berbahaya), perlindungan peralatan terutama dari over capacity/over heated, operasi pabrik yang lancar, menjamin kualitas produk, menjaga operasional pabrik pada keuntungan maksimumnya, dan berguna dalam monitoring dan diagnose proses (Marlin, 1995). Dalam industrik kita mengenal setidaknya ada dua jenis sistem pengendali yang bekerja secara konvensional yaitu sistem pengendali umpan balik (Feedback Control) dan sistem pengendali umpan depan (Feedforward Control). Sistem pengendali umpan balik akan bekerja berdasarkan tingkat kesalahan yang terjadi pada produk yang dimonitor/dikontrol besarnya. Artinya jika variable yang dikontrol nilainya (di-set) mengalami perubahan (error) maka sistem pengendali ini akan bekerja memanipulasi input pasangannya (mengubah besarnya) sehingga nilai variabel yang dikontrol sebagai output akan sama dengan nilai yang diset (ditetapkan besarnya), seperti pada gambar 1 (Stephanopoulos, 1988; Coughannowr, 1991). Comparator

Set Point

Error

Controller Device

Input

Output Proses

sensor

Gambar 1: Sistem pengendali umpan balik Dalam feedforward controller, sistem yang terjadi adalah sebaliknya dimana gangguan yang ada diukur lebih dulu, kemudian baru nilai inputnya diubah berdasarkan tingkat gangguan yang ada, sehingga harga output yang menjadi tujuan tidak mengalami perubahan atau pengaruh gangguan terhadap nilai output dapat dikurangi atau dihilangkan (gambar 2).


Laboratorium Proses Kimia 2013 Gangguan Controller

Output terukur Input

Proses

Output

Gambar 2: Sistem pengendali Feedforward 2.2.

Perangkat Unit Pengendali Sistem pengendali memerlukan berbagai macam perangkat baik lunak maupun keras. Perangkat lunak berkaitan dengan model proses, korelasi input dan output, sistem manipulasi input, serta program-program lainnya berkaitan dengan pengolahan data karakteristik proses. Sedangkan perangkat keras melibatkan peralatan fisik yang diperlukan, antara lain terdiri dari (Stephanopoulos, 1984): 1. Proses: adalah suatu sistem yang diamati/dikontrol. Proses ini bisa terdiri dari proses kimia seperti reaksi kimia (jenis reaksi (hidrolisa, penyabunan, polimerisasi), fase reaksi (reaksi gas-gas, gas-padar, katalitis dan non katalitis)), maupun fisika (pemanasan, pengisian tangki, pemisahan, ekstraksi, destilasi, pengeringan). Dalam sistem pengendalian konvensional seperti feedback dan feedforward ini proses sebagai suatu sistem harus diidentifikasi dahulu karakteristik prosesnya melalui permodelan matematika dalam sistem dinamik tervalidasi, diuji karakteristikanya berdasarkan pengaruh input terukur terhadap output proses, serta hitung parameter proses yang penting dan digunakan untuk mendesain sistem pengendalinya seperti time delay, time constant, dan process gain. 2. Alat ukur/sensor: Adalah perangkat yang digunakan untuk mengukur input maupun output proses, seperti rotameter dan flow meter untuk mengukur laju alir, thermocouple untuk mengukur suhu, dan gas chromatography untuk mengukur komposisi. Alat ukur lainnya sepeti uji kelembaban udara dalam gas maupun padatan. Prinsipnya adalah apa yang terbaca dalam sensor ini harus dapat ditransmisikan, sehingga dapat dibaca oleh sistem pengolah data/pengendali. Karena sensor ini memberi sinyal maka keberhasilan suatu sistem pengendali juga tergantung pada reliabilitas alat ini. 3. Transducers: supaya hasil pengukuran bisa dibaca oleh pengolah data, maka pengukuran ini harus diubah ke besaran fisik seperti tegangan listrik, tekanan udara. Transducer adalah alat yang digunakan untuk melakukan konversi ini. 4. Transmission lines: Digunakan untuk mengirimkan sinyal dari alat ukur ke unit pengendali. Dulu model transmisi ini hanya menggunakan model penuematis (udara/cairan bertekanan), tapi dengan perkembangan model analog digital dan sistem komputer, sinyal yang dibawa sudah dalam bentuk aliran/sinyal listrik. Jika Teknik Kimia Universitas Diponegoro INISIATIF 2011 ©

Laboratorium Proses Kimia 2013 output sinyal listrik tidak mencukupi misalkan hanya beberapa milivolt untuk temperatur tertentu, maka digunakan amplifier, untuk menguatkan sinyalnya, sehingga dapat terdeteksi. 5. Controller/Pengendali: Adalah element perangkat keras (hardware), yang memiliki intelegensi. Dia dapat menerima informasi dari alat ukur, dan menentukan tindakan yang harus dilakukan untuk mengendalikan/mempertahankan nilai output. Dulu unit ini hanya dapat melakukan aksi-aksi kontrol sederaha, namun sekarang dengan digital komputer maka kontrol yang rumit dapat dilakukan dengan perangkat ini. 6. The final control elemen (elemen pengendali akhir). Alat ini akan menerima sinyal dari controller dan melakukan aksi sesuai dengan perintah. Sebagai contoh input cairan semakin besar, maka untuk mempertahankan tinggi cairan dalam tangki, valve pengeluaran harus dibuka lebih lebar. Maka unit pengendali ini akan membuka valve sehingga tinggi level cairan dapat sesuai dengan nilai set pointnya. Beberapa unit pengendali akhir adalah control valve, relay-switches untuk on-off controller, variabel-speed pump, dan variable-speed compressor. 7. Recording elements; Adalah perangkat yang men-display proses yang terjadi. Biasanya variabel yang direcord adalah variabel penting yang dikontrol (output), serta variabel yang digunakan untuk pengendali (manipulated variable). Variabel seperti komposisi, suhu, tinggi cairan, laju alir dan lain sebagainya dapat di-display dalam layar monitor, dan datanya dapat disimpan. 2.3.

Jenis Pengendali Dalam materi ini disajikan dua jenis sistem pengendali yaitu on-off yang sangat sederhana, dan pengendali feedback (umpan balik). Sistem pengendali on-off bekerja pada rentang kesalahan (galat) tertentu. Misalkan suhu kita diset pada 100oC. Thermoregulator akan bekerja berdasarkan ketelitian dan kecepatan dalam mengukur suhu proses (sebagai contoh +/- 5). Jika suhu awal proses 60 oC, maka pemanas akan bekerja pada sistem proses, sehingga suhu tercapai 105 oC. Pada kondisi 105 oC pemanas akan mati (off), jika suhu proses turun mencapai 95oC, pemanas akan menyala lagi. Dan seterusnya sehingga suhu real proses (95-105oC). Sebagian alat-alat dalam laboratorium di Jurusan Teknik Kimia Undip bekerja dengan model on-off controller ini. Tentu saja besar galat total selama proses akan menjadi besar. A. Sistem Pengendali Feedback Sistem pengendali feedback seperti dalam gambar 1 secara sistematis memiliki tahapan aksi seperti berikut ini: 1. Sensor akan memonitor dan mengukur output yang dikontrol (contoh suhu, level, komposisi, dan sebagainya). 2. Hasil pengukuran ini kemudian dibandingkan nilainya dengan nilai set point yang diinginkan/ditetapkan dalam komparator. Dari komparasi ini menghasilkan galat/error, dimana besarnya error ini akan dikirimkan ke unit pengendali akhir (controller)


Laboratorium Proses Kimia 2013 3. Controller akan mengubah besarnya input, sehingga nilai output akan dipertahankan sesuai dengan set point-nya. Tergantung dari jenis feedback, dan besarnya konstanta kontroller yang digunakan, hasil manipulasi ini ternyata memberikan performansi yang berbeda, terutama apabila diukur dari berapa lama nilai output dapat kembali ke kondisi set point, dan berapa nilai total error-nya selama ada gangguan. Bahkan jika kontrolnya terlalu lemah, bisa saja nilai set point tidak dapat dipertahankan, dan proses akan gagal dalam menolak pengaruh gangguan. Sehingga produk yang dihasilkan tidak dapat dipakai. B. Jenis Pengendali Feedback Jenis-jenis pengendali feedback yang umum dipakai adalah: 1. Proporsional: Controller ini akan memanipulasi input proporsional dengan besarnya error (galat) yaitu:

Dimana MV(t) adalah nilai input variable yang dimanipulasi, K c (Konstanta Proporsional Controller), E adalah galat output, dan MV(s) adalah nilai input variable pada kondisi steady-statenya (atau nilai MV pada saat output pada kondisi set point-nya). Makin besar harga Kc, maka makin besar response yang ditimbulkan. 2. Proporsional Integral: Controller ini akan memanipulasi input berkaitan dengan besarnya error (galat) mengikuti persamaan:

Dimana MV(t) adalah nilai input variable yang dimanipulasi, K c (Konstanta Proporsional Controller), E adalah galat output, MV(s) adalah nilai input variable pada kondisi steady-statenya (atau nilai MV pada saat output pada kondisi set point-nya), t adalah waktu proses, dan T I adalah constant of times integral dari kontroler ini. T I ini biasanya bervariasi antara 0.1 sampai 50 menit. Makin besar harga TI maka, makin lambat response yang dihasilkan. Namun adanya T I ini akan menghilangkan harga off-set 3. Proporsional Integral Derivative: Controller ini akan memanipulasi input berkaitan dengan besarnya error (galat) mengikuti persamaan:

Dimana MV(t) adalah nilai input variable yang dimanipulasi, K c (Konstanta Proporsional Controller), E adalah galat output, MV(s) adalah nilai input variable pada kondisi steady-statenya (atau nilai MV pada saat output pada kondisi set point-nya), t adalah waktu proses, dan T I adalah constant of times integral dari kontroler ini. Sedangkan T D adalah waktu derivative. Fungsi dari waktu/time derivative ini adalah untuk mempercepat response terhadap gangguan. Teknik Kimia Universitas Diponegoro INISIATIF 2011 ©

Laboratorium Proses Kimia 2013 BAB III PELAKSANAAN PERCOBAAN

3.1.

Bahan dan Alat Yang Digunakan 1. Bahan Yang Digunakan - Air

2. Alat Yang Digunakan

Air masuk

Level sensor

Tangki Proses

PID controll er

Set Point

Power set

Air keluar

thermocouple Electric Heater

Pompa

Monitor Reservoir

CPU

Gambar 3 : Rangkaian Alat Praktikum -

CPU Monitor Electric Heater PID Controller Thermocouple Reservoir Pompa Tangki Proses Level Sensor


Laboratorium Proses Kimia 2013 3.2. Variabel Operasi a. Variabel Tetap - Setting Time : 30 b. Variabel Berubah - On Off - PID, KI: 15 - PID, KP : 15 3.3. Respon Uji Hasil Kesalahan dalam sistem pengendali umpan balik dan on-off 3.4. Prosedur Percobaan 1. Disturbance Rejection (penolakan gangguan) Materi ini mempelajari pengaruh jenis pengendali on-off dan feedback , serta besarnya konstanta controller dalam merejeksi gangguan pada level dan temperatur kontrol (Djaeni, 1999). Sebagai obyek percobaan adalah temperature atau level controller. Cara yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Jalankan alat sesuai dengan petunjuk operasi (lampiran), 2. Pilih menu PID dan masukkan harga Konstanta Controller dan nilai set point. 3. Operasikan alat sampai nilai set point tercapai. 4. Berikan gangguan pada sistem dengan mengubah valve yang keluar atau menambah cairan pada tangki dengan volume tertentu (misalkan 3 liter) 5. Amati response yang terjadi dan tunggu sampai kondisi set point tercapai 6. Simpan data percobaan, dan hitung sum of square error -(SSE) nya dalam MSExcell 7. Ulangi percobaan untuk berbagai variasi nilai konstanta controller (K c, TI, dan TD) 8. Bandingkan performansi pengendali/controller dalam menolak gangguan (disturance rejection) berdasarkan nilai SSE 9. Ulangi percobaan dengan memilih menu on-off, dan jalankan alat serta hitung SSE-nya 10. Lakukan juga percobaan untuk pengendali temperature

2. Set Point Tracking (Jejak Titik Set) Materi ini mempelajari pengaruh jenis pengendali on-off dan feedback , serta besarnya konstanta controller dalam melakukan pengubahan jejak titik set atau set point tracking (Djaeni, 1999). Artinya pada suatu saat/alasan tertentu nilai set point dari suatu alat dapat mengalami perubahan. Unit kontrol akan bekerja meresponse


Laboratorium Proses Kimia 2013 perubahan ini, sehingga set point segera dapat berubah sesuai dengan keinginan/tuntutan proses/operator. Cara yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Jalankan alat dijalankan sesuai dengan petunjuk operasi (lampiran), pilih menu PID 2. Masukkan harga konstanta pengendalinya (sesuai point 2 section 5.1) dan nilai set point 1. 3. Operasikan alat sampai nilai set point 1 tercapai 4. Tunggu sampai 1-2 menit kondisi steady state dengan set point 1 berjalan 5. Lakukan pengubahan nilai set point 1 ke set point 2 6. Amati perubahan response yang terjadi dan tunggu sampai set point 2 tercapai 7. Biarkan proses stedy-state selama 1-2 menit 8. Simpan data percobaan, dan hitung sum of square error (SSE) nya dalam

MSExcell 9. Ulangi percobaan untuk berbagai variasi nilai konstanta controller (K c, TI, dan

TD sesuai point 7 section 5.1) 10. Bandingkan performansi pengendali/controller berdasarkan nilai SSE 11. Lakukan juga percobaan jejak titik set seperti pada gambar berikut untuk

berbagai nilai konstanta kontroller-nya (K c, TI, dan TD) sesuai point 7 12. Lakukan percobaan untuk on-off controller , dan bandingkan response serta nilai

SSE 13. Lakukan juga percobaan untuk pengendali temperature

Set point 2 Set point 4

Set point 1

Set point 3

Waktu 1

Waktu 2

Waktu 3

Gambar 4: Percobaan jejak titik set atau set point tracking (Djaeni, 1999)


Laboratorium Proses Kimia 2013

BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Percobaan Tabel 4.1 Rata-rata Error tiap variabel

No

Variabel

Error

1

Variabel 1 (On Off, Setting Point 30)

3.967327

2

Variabel 2 (PID, Setting Point 30, KI 15)

5.29109

3

Variabel 3 (PID, Setting Point 30, KP 15)

6.66832

4.2 Pembahasan 4.2.1 Perbandingan antara On-Off Contoller dan PID Controller

Gambar 4.1 Grafik Kontrol Level Variabel 1 dengan On Off Controller Setting Time 30


Laboratorium Proses Kimia 2013

Gambar 4.2 Grafik Kontrol Level Variabel 2 dengan PID Controller Setting Time 30 KI 15

Gambar 4.3 Grafik Kontrol Level Variabel 3 dengan PID Controller Setting Time 30 KP 15 Pada hasil percobaan terlihat bahwa nilai error yang paling kecil adalah pada OnOff Controller yaitu senilai 3,967327. Sedangkan pada PID Controller nilai errornya adalah 5.29109 dan 6.66832. Hal ini dikarenakan percobaan dilakukan tanpa gangguan dan valve dalam keadaan tertutup penuh. Sehingga lebih cepat waktunya dalam mencapai setting point dan ketika mencapai setting point maka tidak terjadi osilasi. Berbeda dengan PID Controller, untuk mencapai hasil yang paling baik dibutuhkan nilai konstanta Proporsional, Integral, maupun Derivative yang sesuai. Pada percobaan ini PID Controller hanya menggunakan nilai konstanta Proporsional dan Integral. Pada nilai konstanta Integral, jika nilainya tidak tepat menyebabkan respon transien yang tinggi sehingga menyebabkan ketidakstabilan sistem. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya osilasi sehingga nilai error pun semakin besar.


Laboratorium Proses Kimia 2013 ( http://anakranto.wordpress.com/2010/07/10/sistem-kontrol-pid-proportional %E2%80%93integral%E2%80%93derivative-controller/ ) 4.2.2 Perbandingan PID Controller dengan Konstanta Tertentu


Gambar 4.3 Grafik Kontrol Level Variabel 3 dengan PID Controller Setting Time 30 KP 15 Pada grafik dapat dilihat bahwa Proporsional Controller lebih baik daripada Integral Controller. Dapat dilihat bahwa osilasi terjadi pada Integral Controller. Hal ini disebabkan karena nilai KI tidak tepat sehingga menyebabkan respon transien yang tinggi sehingga menyebabkan ketidakstabilan sistem. Hal lain yang menyebabkan osilasi pada Integral Controller adalah aksi kontrol integral akan menghilangkan steady state error. Artinya output sistem akan selalu mengejar set point sedekat mungkin. Aksi kontrol integral sering disebut automatic reset control. Kerugian dari aksi kontrol ini adalah terjadi osilasi sehingga mengurangi kestabilan sistem. Penggunaan Integral Controller biasanya dipadukan dengan Proporsional, Derivative ataupun gabungan dari ketiga-tiganya. Teknik Kimia Universitas Diponegoro INISIATIF 2011 ©

Laboratorium Proses Kimia 2013 Sehingga penggunaan Integral Controller tanpa dipadukan dengan Proporsional ataupun Derivative tidak menghasilkan hasil yang baik. Sedangkan kelebihan dari Proporsional Controller adalah responnya lebih cepat dan osilasi yang terjadi terminimalisir sehingga setting timenya tercapai lebih cepat. Hal ini diperlihatkan bahwa dengan Integral Controller mencapai setting time pada waktu 51 detik sedangkan Proporsional Controller lebih cepat mencapai setting time yaitu 50 detik. (Khuriati, dkk. 2005. Pengendalian Suhu Berbasis Pengendali Hidup-Mati, P, PI, dan PID. Jurusan Fisika, Universitas Diponegoro.) (Elbani, Ade. 2010. Simulasi Unjuk Kerja Sistem Kedali PID Pada Proses Evaporasi Dengan sirkulasi Paksa. Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura Pontianak.) ( http://anakranto.wordpress.com/2010/07/10/sistem-kontrol-pid-proportional %E2%80%93integral%E2%80%93derivative-controller/ ) ( http://dosen.narotama.ac.id/wp-content/uploads )


Laboratorium Proses Kimia 2013 BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

4.2 Pembahasan 4.2.2 Perbandingan PID Controller dengan Konstanta Tertentu


Gambar 4.3 Grafik Kontrol Level Variabel 3 dengan PID Controller Setting Time 30 KP 15 Pada grafik dapat dilihat bahwa Proporsional Controller lebih baik daripada Integral Controller. Dapat dilihat bahwa osilasi terjadi pada Integral Controller. Hal ini disebabkan karena nilai KI tidak tepat sehingga menyebabkan respon transien yang tinggi sehingga menyebabkan ketidakstabilan sistem. Hal lain yang menyebabkan osilasi pada Integral Controller adalah aksi kontrol integral akan menghilangkan steady state error. Artinya output sistem akan selalu mengejar set point sedekat mungkin. Aksi kontrol Teknik Kimia Universitas Diponegoro INISIATIF 2011 ©

Laboratorium Proses Kimia 2013 integral sering disebut automatic reset control. Kerugian dari aksi kontrol ini adalah terjadi osilasi sehingga mengurangi kestabilan sistem. Penggunaan Integral Controller biasanya dipadukan dengan Proporsional, Derivative ataupun gabungan dari ketiga-tiganya. Sehingga penggunaan Integral Controller tanpa dipadukan dengan Proporsional ataupun Derivative tidak menghasilkan hasil yang baik. Sedangkan kelebihan dari Proporsional Controller adalah responnya lebih cepat dan osilasi yang terjadi terminimalisir sehingga setting timenya tercapai lebih cepat. Hal ini diperlihatkan bahwa dengan Integral Controller mencapai setting time pada waktu 51 detik sedangkan Proporsional Controller lebih cepat mencapai setting time yaitu 50 detik. (Khuriati, dkk. 2005. Pengendalian Suhu Berbasis Pengendali Hidup-Mati, P, PI, dan PID. Jurusan Fisika, Universitas Diponegoro.) (Elbani, Ade. 2010. Simulasi Unjuk Kerja Sistem Kedali PID Pada Proses Evaporasi Dengan sirkulasi Paksa. Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura Pontianak.) ( http://anakranto.wordpress.com/2010/07/10/sistem-kontrol-pid-proportional %E2%80%93integral%E2%80%93derivative-controller/ ) ( http://dosen.narotama.ac.id/wp-content/uploads )


P2

Laboratorium Proses Kimia 2013 BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

4.2 Pembahasan 4.2.2 Perbandingan PID Controller dengan Konstanta Tertentu


Gambar 4.3 Grafik Kontrol Level Variabel 3 dengan PID Controller Setting Time 30 KP 15 Pada grafik dapat dilihat bahwa Proporsional Controller lebih baik daripada Integral Controller. Hal ini diperlihatkan bahwa dengan Integral Controller mencapai setting time pada waktu 51 detik sedangkan Proporsional Controller lebih cepat mencapai setting time yaitu 50 detik. Hal ini terjadi karena Proporsional Controller responnya lebih cepat sehingga setting timenya tercapai lebih cepat. Sedangkan adanya Integral Controller


Laboratorium Proses Kimia 2013 membuat waktu tercapai setting time lebih lambat, karena pengendali ini menanggapi secara lebih lambat. Di sisi lain osilasi terjadi pada Integral Controller. Hal ini disebabkan karena nilai KI tidak tepat sehingga menyebabkan respon transien yang tinggi sehingga menyebabkan ketidakstabilan sistem. Hal lain yang menyebabkan osilasi pada Integral Controller adalah aksi kontrol integral akan menghilangkan steady state error. Artinya output sistem akan selalu mengejar set point sedekat mungkin. Aksi kontrol integral sering disebut automatic reset control. Kerugian dari aksi kontrol ini adalah terjadi osilasi sehingga mengurangi kestabilan sistem. Penggunaan Integral Controller biasanya dipadukan dengan Proporsional, Derivative ataupun gabungan dari ketiga-tiganya. Sehingga penggunaan Integral Controller tanpa dipadukan dengan Proporsional ataupun Derivative tidak menghasilkan hasil yang baik. (Khuriati, dkk. 2005. Pengendalian Suhu Berbasis Pengendali Hidup-Mati, P, PI, dan PID. Jurusan Fisika, Universitas Diponegoro.) (Elbani, Ade. 2010. Simulasi Unjuk Kerja Sistem Kendali PID Pada Proses Evaporasi Dengan sirkulasi Paksa. Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura Pontianak.) ( http://anakranto.wordpress.com/2010/07/10/sistem-kontrol-pid-proportional %E2%80%93integral%E2%80%93derivative-controller/ ) ( http://dosen.narotama.ac.id/wp-content/uploads )

P2

BAB V


Laboratorium Proses Kimia 2013 PENUTUP

5.1 Kesimpulan 1. On-Off Controller nilai errornya lebih sedikit karena percobaan dilakukan tanpa gangguan dan valve dalam keadaan tertutup penuh. Sehingga lebih cepat waktunya dalam mencapai setting point dan ketika mencapai setting point maka tidak terjadi osilasi. 2. Proporsional Controller mencapai setting time lebih cepat dikarenakan respon Proporsional Controller lebih cepat daripada Integral Controller yang responnya lebih lambat dalam mencapai setting time. 5.2 Saran 1. Lakukan setting pada software pengendalian secara urut. 2. Nilai KI, KP, maupun KD harus tepat supaya osilasi tidak terjadi. 3. Hati-hati ketika membuka valve untuk membersihkan tangki.


Laboratorium Proses Kimia 2013 DAFTAR PUSTAKA

Coughannowr, D.R. 1991. Process System Analysis and Control, 2nd Edition. McGrawHill, Inc., USA Djaeni, M. 1999. Modelling and Control of Fuel Cell System. Master Thesis, UTM, Malaysia Elbani, Ade. 2010. Simulasi Unjuk Kerja Sistem Kendali PID Pada Proses Evaporasi Dengan sirkulasi Paksa. Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura Pontianak. Hutagulung, Michael. 2008. Pengendalian Proses (Bagian 1). Dalam http://majarimagazine.com/2008/02/pengendalian-proses-1/. Diakses pada 28 Maret 2013 pukul 05.35 WIB. Khuriati, dkk. 2005. Pengendalian Suhu Berbasis Pengendali Hidup-Mati, P, PI, dan PID. Jurusan Fisika, Universitas Diponegoro Marlin, T.E. 1995. Process Control: Designing Process and Control Systems for Dynamic Performance. McGraw-Hill, Inc., USA Stephanopoulos, G. 1984. Chemical Process Control: An Introduction to Theory and Practice. Prentice-Hall, New Jersey, USA http://anakranto.wordpress.com/2010/07/10/sistem-kontrol-pid-proportional %E2%80%93integral%E2%80%93derivative-controller/ http://dosen.narotama.ac.id/wp-content/uploads


P2

Laboratorium Proses Kimia 2013 LEMBAR PERHITUNGAN

1. Variabel 1 (On Off, Setting Point 30) No 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

Error -2.5 -2.5 -2.5 -2.5 -2.5 -2.5 -2.5 -2.5 27.5 27.1 27.2 27 26 25 23.9 23.9 22.9 21 19.6 18.1 18.1 16.9 15.1 15.1 13.3 11.9 10.9 9.1 9.1 7.6 5.7 4.1 2.9 1.7 1.7 0.2 0.9 0.9 0.2 Teknik Kimia Universitas Diponegoro

INISIATIF 2011 ©

Laboratorium Proses Kimia 2013 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.3 -0.2 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.3 -0.2 Teknik Kimia Universitas Diponegoro

INISIATIF 2011 ©

Laboratorium Proses Kimia 2013 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 Rata-Rata Eror

-0.2 -0.2 -0.3 -0.2 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.2 -0.2 -0.3 -0.3 -0.2 -0.3 -0.3 -0.3 3.967327

2. Variabel 2 (PID, Setting Point 30, KI 15) NO 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Error -2.5 -2.5 -2.5 -2.5 -2.5 -2.5 -2.5 -2.5 -2.5 -2.5 -2.5 -2.5 -2.5 -2.5 27.5 27.5 27.5 27.5 27.1 27.1 27.1 27.1 26 Teknik Kimia Universitas Diponegoro

INISIATIF 2011 ©

Laboratorium Proses Kimia 2013 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65

25 23.9 22.2 21.1 21.1 19.8 18.2 16.3 15.1 15.1 13.2 11.9 10.8 9.7 8.4 7.1 7.1 5.3 3.4 3.4 1.9 1.5 1.8 1.8 2.2 2.2 0.5 0.7 0.7 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 0.2 1.1 -0.3 0.7 1.1 -0.1 0.8 1.1 -0.3 Teknik Kimia Universitas Diponegoro

INISIATIF 2011 ©

Laboratorium Proses Kimia 2013 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85

0.9 1.1 -0.1 0.7 0.7 1.1 1.1 0.2 1.1 -0.1 -0.1 0.7 1.1 -0.3 0.7 0.7 1.2 1 -0.3 1

86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 Rata-rata eror

1 1.1 1.1 -0.1 0.7 1 1 1.1 1 -0.3 0.9 1 1.1 1.1 -0.3 5.29109

3. Variabel 3 (PID, Setting Point 30, KP 15) NO

Error 0 -2.6 Teknik Kimia Universitas Diponegoro

INISIATIF 2011 ©


-2.6 -2.6 -2.6 -2.6 -2.6 -2.6 -2.6 -2.6 -2.6 -2.6 -2.6 -2.6 -2.6 27.4 27.4 27.4 27.4 27.4 27.4 27.4 27.4 27.4 27.4 27.2 27.2 26.5 25.7 25.7 25.1 24.2 24.2 23.4 21.6 20.4 18.7 17.4 16.3 15.1 15.1 13.3 11.9 10.8 9.6 Teknik Kimia Universitas Diponegoro

INISIATIF 2011 ©


8.4 7.2 5.4 4.6 2.9 1.7 0.3 -0.2 -1.1 -1.8 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 -0.5 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3 0.2 0.3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 Teknik Kimia Universitas Diponegoro

INISIATIF 2011 ©

Laboratorium Proses Kimia 2013 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 Rata-rata Eror

0.2 0.2 0.3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 6.66832


Kontrol Level (Pengendalian Proses)

Recommend Documents