I. Tujuan juan Dapat mengendalikan suhu air dalam tangki proses secara manual ataupun •
•
secara otomatis menggunakan on-off-controller dan PID-controller dan PID-controller dengan dengan pemanasan langsung secara batch Dapat menentuakan nilai Proposional (P), Intergral (I) dan Derivatif (D) dengan metode coba coba, metode Armfield dan metode iegler!"icols
II. Alat Alat dan dan #ahan #ahan a. Alat P$T %& b. #ahan Air
III. Dasar Dasar Teo Teori ri 'istem pengendalian proses merupakan faktor ang sangat menentukan dalam menjamin tingkat keberhasilan proses. Dengan unit pengendali ang kuat maka proses
dapat
dijalankan
pada
kondisi
optimalna
dengan
cara
merejeksimenolak segala macam gangguan seperti fluktuasi laju aliran umpan, suhu, aliran pendingin, ataupun gangguan lain ang tidak terprediksi. *arlin menebutkan bah+a pengendalian proses memberikan kontribusi ang penting dalam dalam
safet safet,,
perli perlind ndun unga gan n
ling lingku kung ngan an
(men (menek ekan an
polu polusi siem emis isii
baha bahan n
berbahaa), perlindungan peralatan terutama dari over capacitover heated, operasi pabrik ang lancar, menjamin kualitas produk, menjaga operasional pabrik pada keuntungan maksimumna, dan berguna dalam monitoring dan diagnose proses (*arlin, --). Dalam industri kita mengenal setidakna ada dua jenis sistem pengendali ang bekerja secara konvensional aitu sistem pengendali umpan balik (/eedback $ontrol) dan sistem pengendali umpan depan (/eedfor+ard $ontrol). 'istem pengendali umpan balik akan bekerja berdasarkan tingkat kesalahan ang terjadi pada produk ang dimonitordikontrol besarna. Artina jika variable ang ang dikont dikontrol rol nilain nilainaa (di!set (di!set)) mengal mengalami ami peruba perubahan han (error) (error) maka maka sistem sistem pengendali ini akan bekerja memanipulasi input pasanganna (mengubah besarna) sehingga nilai variabel ang dikontrol sebagai output akan sama dengan nilai ang diset (ditetapkan besarna).Dalam feedfor+ard controller, sistem ang terjadi adalah sebalikna dimana gangguan ang ada diukur lebih
dulu, kemudian baru nilai inputna diubah berdasarkan tingkat gangguan ang ada, sehingga harga output ang menjadi tujuan tidak mengalami perubahan atau atau peng pengar aruh uh gang ganggu guan an terh terhad adap ap nila nilaii outp output ut dapa dapatt diku dikura rang ngii atau atau dihilangkan. 'istem pengendalian proses adalah gabungan kerja dari alat!alat pengendalian otomat otomatis. is. 'emua 'emua peralat peralatan an ang ang memben membentuk tuk sistem sistem pengen pengendali dalian an disebu disebutt istrumentasi pengendalian proses. $ontoh sederhana istrumentasi pengendalian proses adalah saklar temperatur ang bekerja secara otomatis mengendalikan suhu setrika. Instrumentasi Instrumentasi pengendalin pengendalina a disebut temperature switch, switch, saklar akan memutuskan arus listrik ke elemen pemanas apabila suhu setrika ada di atas titik ang dikehendaki. 'ebalikna saklar akan mengalirkan arus listrik ke elemen pemanas apabila suhu setrika ada di ba+ah titik ang dikehendaki. Pengendalian jenis ini adalah kendali 0"!0//. Tujuan utama dari suatu sistem pengendalian adalah untuk mendapatkan unjuk kerja ang optimal pada suatu sistem sistem ang ang diranc dirancang ang.. 1ntuk 1ntuk menguk mengukur ur perfor performan mansi si dalam dalam pengat pengatura uran, n, biasana diekspresikan dengan ukuran 2ukuran +aktu naik (tr), +aktu puncak (tp), settling (tp), settling time (ts), maximum overshoot (*p), +aktu tundadelay tunda delay time(td), time(td), nilai error, dan damping ratio. "ilai tersebut bisa diamati pada respon transien dari dari suatu suatu sistem sistem pengen pengendal dalian ian,, misal misal gambar gambar .3. .3. Dalam Dalam optimi optimisasi sasi agar agar menc mencap apai ai targ target et optim optimal al sesu sesuai ai ang dike dikehe hend ndak aki, i, maka maka sistem sistem kont kontro roll berfungsi4
melakukan
pengukuran
( measurement ), ),
memb memban andi ding ngka kan n
(comparison), comparison), penc pencat atata atan n dan dan peng penghi hitu tung ngan an ( computation) computation) dan dan perb perbai aika kan n (correction). correction). 5ebih mendetail akan dibahas pada bab tentang tentang analisis analisis respon respon pengendalian.
Gambar 1. 6espon Transien 'istem Pengendalian 1. Kont Kontrrol Pros Proses es 'ebuah komponen dari setiap sistem kontrol proses industri adalah
loop kontrol feedback. Terdiri dari proses, pengukuran, pengendali, dan elemen kontrol akhir, seperti ang ditunjukkan pada 7ambar . 8ika semua elemen ini saling berhubungan, aitu, jika informasi dapat dikirim dikirimkan kan terus terus meneru meneruss sekita sekitarr loop, loop, kontro kontroll loop loop tertutu tertutup p dan feedback otomatis umumna ada.
Tertutup Gambar 2. 'uatu Pengendalian 5oop Tertutup Arus Arus info inform rmas asii ini ini men mened edia iaka kan n sara sarana na untu untuk k kont kontro rol, l, ang ang memungkinkan pemanfaatan bahan baku dan energi ang efisien, jika loop terganggu karena alasan apapun, seperti ketika pengendali ini dikondisikan pada kontrol manual, seperti ang terlihat pada 7ambar 3, itu dianggap loop terbuka dan tidak ada kontrol otomatis.
Gambar 3. 9ontrol 5oop Terbuka
9onsep kontrol feedback otomatis bukanlah hal baru. Aplikasi pada industri terjadi pada tahun ::% ketika 8ames ;att menggunakan bola! terbang untuk mengontrol kecepatan mesin uapna. Pengembangan kontrol feedback otomatis berkembang lambat pada a+alna. 'istem transmisi Pneumatic tidak umum sampai tahun -%&, tetapi beberapa dekade terakhir telah melihat studi ekstensif dan pengembangan dalam teori dan penerapan konsep tersebut. 9ontrol feedback otomatis tidak digunakan secara universal. Dalam 7ambar 3, bagian dari sistem ang terputus, menciptakan kontrol loop terbuka. 9ontrol loop terbuka tidak memberikan informasi dari proses kembali ke pengendali. $ontoh ang paling dekat adalah mesin cuci, ang dapat
diprogram
untuk
mengendalikan
serangkaian
operasi
ang
diperlukan untuk mencuci pakaian, hal itu berjalan berdasarkan siklusna dan, karena tidak ada informasi feedback ang kembali ke perangkat kontrol mengenai kondisi pencucian, mesin cuci itu mati.
kerangan,
kerangan
harus
dapat
mempengaruhi
pengukuran, dan sinal pengukuran harus edilaporkan ke pengendali. Tanpa feedback ini, Anda tidak memiliki kontrol otomatis. 3. Kontrol On/Off 9ontrol 0n0ff umumna merupakan ang paling sederhana dan jenis ang paling murah untuk kontrol proses dan memiliki aplikasi luas dalam industri. 'ebuah proses ang dikendalikan oleh pengendali onoff hampir selalu memiliki beberapa kesalahan di dalamna, bahkan, pengendali menalakan atau mematikan hana pada saat!saat tidak ada kesalahan dalam pengukuran, bila pengukuran mele+ati set point menuju error atau kesalahan fatal lainna. Pada saat itu,
kerangan terbuka penuh (on) atau tertutup (off), tergantung pada arah dari kesalahan. 1kuran kesalahan tersebut tidak diakui. Tidak ada upaa dilakukan untuk meneimbangkan ang masuk dengan ang keluar. 'ehingga energi atau materi ang diberikan untuk proses selalu terlalu banak atau tidak cukup. 'iklus variabel diukur secara terus menerus. "amun, ketika kontrol onoff diterapkan pada kondisi ang tepat saat proses, efekna kecil dan dapat diterima. 9ontrol onoff terbaik ang diterapkan pada kapasitas proses besar ang memiliki sedikit +aktu mati dan massa kecil atau aliran energi sehubungan dengan kapasitas sistem. 'ebuah contoh umum ang menjadi sistem pemanas khusus. 'ebuah rumah semakin dingin daripada suhu ang diinginkan (set point) dan ternata termostat menghidupkan pemanas. Pemanas memasok pasokan ang cukup panas untuk menghangatkan rumah ke suhu ang diinginkan, dan termostat pemanas mati. "amun, masih ada panas ang cukup tersimpan dalam massa rumah untuk tetap hangat untuk sementara +aktu. 9etika suhu kembali ke set point, termostat ternata menghidupkan pemanas
lagi, tapi suhu turun sedikit sebelum
pemanas mulai member efek dan memanaskan rumah lagi (+aktu mati). 'iklus ini diilustrasikan pada 7ambar %, ang menunjukkan hubungan antara suhu rumah (variabel terkontrol) dan tindakan pemanas (variabel dimanipulasi). 9arena massa rumah merupakan kapasitas besar, variasi suhu ang disebabkan oleh efek siklus sangat kecil sehingga terjadi tanpa disadari oleh orang di rumah. Dalam industri, aplikasi khas untuk kontrol onoff suhu sebuah tangki besar atau bak mandi. Ini juga memiliki kapasitas panas ang besar, dengan sumber panas ang kecil (energ masuk) memanaskan air di dalam tangki besar atau bak madi (variabel terkontrol) ke suhu ang diinginkan (set point). Dalam contoh kedua, laju kenaikan (atau turun) dari variabel terkontrol kecil
karena masukna
dibandingkan dengan kapasitas besar dari sistem.
energi kecil
Gambar 4. 'stem 6esponse to a Process 1pset ;ith 0n0ff $ontrol
=. Kontrol Proporsional 9ontrol onoff bekerja sangat baik pada proses dengan kapasitas besar, ang berubah perlahan!lahan. 'aat proses memiliki kapasitas kecil, biasana merespon dengan cepat untuk mengganggu. 0leh karena itu, peraturan terus menerus ang tepat dari variabel dimanipulasi diperlukan. 1paa kontrol Proporsional untuk menstabilkan sistem dan menghindari fluktuasi dengan menanggapi besar serta arah kesalahan. 8enis proses ang paling bermanfaat dari kontrol proporsional adalah memiliki massa besar atau aliran energi sehubungan dengan kapasitas dan +aktu mati ang sangat kecil. 'ebuah pancuran kamar mandi adalah contoh dari proses kapasitas kecil. 9ontrol onoff pada suhu air tidak berguna di sini karena memutar kontrol penuh atau terlalu penuh sehingga menebabkan perubahan pada output. >nergi masuk besar berhubungan dengan kapasitas proses. 8adi, kami membentuk proporsi air panas ke air dingin, ang dapat dipertahankan terus menerus. Di kamar mandi, seperti dalam proses kontrol kebanakan sistem, elemen kontrol akhir adalah kerangan, ang sebagian membuka atau menutup
untuk
menediakan
mengatur
output
ang
massa sesuai,
atau
aliran
kerangan
energi.
1ntuk
mengalir
antara
sepenuhna terbuka dan tertutup seperti diposisikan oleh pengendali. Aliran kerangan ini disebut gaa kerangan.
pengukuran.
Dalam
operasi,
pengendali
proporsional
menghitung jumlah kesalahan antara pengukuran dan set point, menguatkan,
dan
memposisikan
elemen
kontrol
akhir
untuk
mengurangi kesalahan. #esarna tindakan korektif sebanding dengan kesalahan. 'ecara umum, pengukuran merupakan satu!satuna pengendali proporsional ang dapat menghilangkan kerugian hana pada satu kondisi beban. 9etika ada proses ang mengganggu, seperti ketika aliran tiba!tiba dikurangi, kerangan harus mengubah posisi untuk menjaga variabel ang dikendalikan pada tingkat ang konstan (menjaga set point). 0utput dari pengendali (ang mengontrol posisi kerangan) harus mengasumsikan nilai baru, ang berbeda dari aslina (set point), sebelum keseimbangan dapat dicapai. "ilai ini baru dari variabel ang dikendalikan Apakah offset dari set point. 7ambar , $urve $, menunjukkan respon sstem ketika band proporsional, di mana osilasi dengan cepat menelesaikanna. 8ika Proporsional #and terlalu lebar (tidak sensitif), offset akan jauh lebih besar, mengurangi jumlah kontrol atas proses. *empersempit pita proporsional (peningkatan keuntungan) dapat mengurangi jumlah offset, tapi band ang terlalu sempit menciptakan siklus. ?ang paling penting adalah pembatasan kontrol proporsional karena hana hal itu ang dapat menampung satu hubungan tetap antara input dan output, satu beban kontrol dimana kesalahan input adalah nol dan satu sinal keluaran dimana posisi kerangan kontrol dalam posisi ang diperlukan untuk membuat kesalahan nol.
Tindakan proporsional murni umumna memadai untuk proses ang stabil dengan menggunakan sebuah Proporsional #and sempit dan dimana kerugian kecil tidak merugikan pengoperasian sistem. 'ebagai contoh, tingkat control suhu non!kritikal loop dengan konstanta +aktu ang
lama
adalah aplikasi ang
baik
hana
untuk
kontrol
proporsional.
Gambar 5. 6espon 'stem Proporsional untuk menangani gangguan
berbeda Proporsional #and (P#) lebar. 4. Kontrol Integral Tindakan integral untuk menghindari kerugian ang diciptakan dalam
kontrol proporsional dengan memba+a output kembali ke set point, itu adalah peneimbangan kembali otomatis dari sistem, ang beroperasi selama kesalahan ada. 0leh karena itu, kontrol integral menanggapi durasi kesalahan serta besar dan arah. 9ontrol integral hampir tidak pernah digunakan sendiri, melainkan dikombinasikan dengan kontrol proporsional. Pada suatu +aktu, sistem peneimbangan kembali harus dilakukan secara manual, ini disebut @reset manual.@ Istilah @reset@ sesekali masih digunakan, meskipun definisi lengkap fungsi mencakup konsep matematika dari mengintegrasikan kesalahan hingga mencapai nol. 9ontrol proporsional!plus!integral (PI) umumna digunakan pada proses di mana tidak ada jumlah kerugian ang dapat ditoleransi. Aplikasi lain termasuk ang mana seperti broad band proporsional akan diperlukan untuk stabilitas bah+a jumlah kerugian ang terbentuk harus diterima.
9ontrol PI diterapkan pada hampir semua proses. 9etika gangguan proses terjadi, pengendali proporsional menanggapi kesalahan dan gangguan itu seperti ang ditunjukkan pada 7ambar . *odus integral kontrol mendeteksi kesalahan dalam modus proporsional dan mencoba untuk menghilangkan kesalahan. Dalam kontroller proportional!plus!integral, aksi integral dapat dinatakan dalam menit per jumlah +aktu ulangan ang diperlukan oleh pengendali integral untuk mengulang!loop respon terbuka disebabkan oleh modus proporsional untuk perubahan langkah dalam kesalahan. 'emakin kecil nilai +aktu, semakin cepat tindakan integral. (#eberapa pembuat
kontroller
mengungkapkan
integral
dalam
mengulangi per menit, ang merupakan kebalikan dari menit per ulangan.) Idealna, menit per ulangan dipilih untuk modus integral dari pengendali ang harus memba+a titik kontrol kembali ke set point dengan cepat. (Proporsional #and ditentukan secara terpisah.) 8ika +aktu integral terlalu panjang, sistem tidak akan tampil di efisiensi maksimum. 8ika +aktu terlalu singkat, maka akan melampaui set point, bahkan, jika +aktu integral terlalu pendek untuk proses ang sedang
dikendalikan,
maka
siklus
terus!menerus
terjadi.
bisa
Gambar 6. Propotional!Integral (PI) 'stem 6esponse to a Process 1pset
;ith Different Integral Times 'atu masalah dengan kontrol integral ang dapat terjadi ketika penimpangan tidak bisa dihilangkan selama periode +aktu (seperti dengan sejumlah proses ketika tangki kosong). Pengendali terus melihat kesalahan dan mencoba untuk memperbaiki, menjenuhkan dan
mengendalikan
output
ke
nilai
maksimum. Ini
disebut
penelesaian integral. 9etika situasi menebabkan kesalahan tersebut diperbaiki, pengendali tidak segera kembali ke operasi normalB melainkan mengendalikan output dan kerangan pada kondisi ekstrim untuk beberapa saat hingga penimpangan telah berubah.
5. Kontrol PID *asing!masing dari tiga mode kontrol dasar dan kombinasi ang telah
dibahas sejauh ini, Proporsional (P), Proporsional!plus!Integral (PI) memiliki keterbatasan ang mungkin tidak signifikan jika proses dan pengendali cocok. "amun, beberapa proses ang sulit untuk dikendalikan atau penting untuk menjagana pada set point, adalah penggunaan ketiga mode akan sangat membantu dalam mempertahankan kontrol
ang
diinginkan. 9ontrol PID menanggapi semua aspek proses kesalahan, besarna, durasi, dan tingkat perubahan. 0utput dari pengontrol PID adalah kombinasi linear dari P, I, dan mode control D. 9ontrol PID dapat menguntungkan pada banak proses. "amun, penerapanna
harus
dipertimbangkan
dengan
hati!hati
karena
memiliki keterbatasan pada beberapa proses. Proses ang paling menguntungkan dari kontrol PID adalah cepat merespon gangguan besar, dan tindakan integral bisa menanggapi mereka. Tindakan derivative dan integral saling melengkapi. Tindakan derivatif memungkinkan peningkatan proporsional, mengimbangi penurunan ang diharuskan oleh tindakan integralB dimana tindakan
integral cenderung meningkatkan masa
siklus
dari loop, tindakan derivatif cenderung untuk mengurangina, sehingga menghasilkan kecepatan ang sama tanggapan sebagaimana dengan tindakan proporsional tetapi tanpa offset. 'uhu proses, seperti penukar panas, khusus dari aplikasi ini, ang dapat bermanfaat dari kontrol PID. 7ambar : menunjukkan pengaruh penambahan tindakan derivatif ke PI pengendali disesuaikan dengan benar. Periode (+aktu untuk menelesaikan satu siklus) lebih pendek dibandingkan dengan kontrol proporsional!plus!integral
Gambar 7. 9omparison 'istem 6espon pada Proses PI dengan PID
9ontrol
Gambar 8. *enunjukkan respon sistem untuk proses gangguan dalam
modus kontrol analog utama4 Proporsional, Integral, dan PID. 6espon ang tidak terkendali ditampilkan demi perbandingan.
Gambar . *enunjukkan respon sistem terhadap perubahan set point
(seperti ang terjadi dalam penetelan pengendali) dengan menggunakan mode analog pengendalian ang sama.
IC. Prosedur 9erja . *anual on!off controller a. *enalakan alat P$T!%& dan komputer. b. *embuka soft+are percobaan pengendalian suhu. c. Pasang selang sesuai rangkai alat pada sistem batch.(aliran air pendingin dipasang secara by pass) d. *engisi air pada tabung hingga batas tertentu. e. *engatur
f.
)
*emilih controlE kemudian mengatur memilih mode operasi manualE dan dimasukkan nilai pada kolom output controllerE dengan nilai & F lalu menekan 70E pada tab menu.
g. 'etelah T mencapai suhu
± 50 ℃
, proses dimatikan dengan menekan
'T0PE pada tab menu. h. *enimpan data ang diperoleh. i. 5akukan cara a 2 h tetapi dengan mengubah nilai output controllerE menjadi j.
3& F, =& F dan %&F. *enurunkan suhu dalam tabung hingga sama dengan suhu pada a+al melakukan proses (di ba+ah %& o$). "amun jika terlalu lama maka air didalam tangki dikeluarkan dan diganti dengan air dingin baru
3. 0n!0ff $ontroller (Automatic) a. *embuka data sheet baru b. *engisi air pada tabung hingga batas tertentu. c. *engatur
$
=. Penentuan nilai P, I dan D dengan metode coba coba a. Penentuan nilai proportional
a) b) c) d)
*embuka data sheet baru *engisi air pada tabung hingga batas tertentu. *engatur
lalu menekan 70E pada tab menu. e) 'etelah terjadi 3 osilasi pada variabel akhir, proses dimatikan dengan menekan 'T0PE pada tab menu. f) *enimpan data ang diperoleh. g) *enurunkan suhu dalam tabung hingga sama dengan suhu pada a+al melakukan proses (di ba+ah %& o$). "amun jika terlalu lama maka air didalam tangki dikeluarkan dan diganti dengan air dingin baru h) 5akukan cara a 2 f tetapi dengan mengubah nilai P menjadi B &B 3&B =&B %&B &B J&B &&B 3B &B 3&&B 33. b. Penentuan Integral time a) *embuka data sheet baru b) *engisi air pada tabung hingga batas tertentu. c) *engatur
Penentuan nilai derivatif a) *embuka data sheet baru. b) *engisi air pada tabung hingga batas tertentu. c) *engatur
sebelumna ang memiliki osilasi ang mendekati set point dan nilai D 3 lalu diklik G0kH lalu menekan 70E pada tab menu. e) 'etelah terjadi 3 osilasi pada variabel akhir, proses dimatikan dengan menekan 'T0PE pada tab menu. f) *enimpan data ang diperoleh. g) *enurunkan suhu dalam tabung hingga sama dengan suhu pada a+al melakukan proses (di ba+ah %& o$). "amun jika terlalu lama maka air didalam tangki dikeluarkan dan diganti dengan air dingin baru h) 5akukan cara a 2 f tetapi dengan mengubah nilai I menjadi 3B %B B JB 3B B 3&B 3B %&B &B J&B &&B 3&B &. d. Dari nilai percobaan nilai P, I dan D dipilih salah satu nilai dari setiap percobaan tersebut ang memiliki osilasi ang mendekati nilai set point kemudian di running. 9emudian disimpan data ang di peroleh %. Penentuan P, I dan D dengan metode Armfield dan iegler!"icols a. *embuka data sheet baru. b. *engisi air pada tabung hingga batas tertentu. c. *engatur
menekan 70E pada tab menu. 'etelah diperoleh dua puncak ang sama tinggi, proses dimatikan dengan
menekan 'T0PE pada tab menu. f. *enimpan data ang diperoleh. g. "ilai P, I dan D ditentukan dengan perhitungan menggunakan metode Armfield dan iegler!"icols.
C. Data Pengamatan dan Pengolahan Data a. 0n!off $ontroller (*anual) T a+al
=
'et point
&
℃ ℃
$ontrol output &FB 3&FB =&FB dan &F 60.0 50.0 40.0
Suhu (C)
30.0
10% 20.0
20%
30%
40%
10.0 0.0 00:00 00:09 00:17 00:26 00:35 00:43 00:52 01:00 Waktu
b. Automatice $ontroller . Pengendalian suhu on!off a) 'et Point %&
℃
44.0 42.0 40.0 38.0 36.0 34.0 32.0 00:00 00:43 01:26 02:10 02:53 03:36 04:19 05:02
"ilai rata rata respon T %&,ε=
40.9− 40
ε =¿
40
3,3 F
x 100
℃
b) 'et
Point
℃
&
60.0
55.0
50.0
45.0
40.0
35.0 04:19
05:46
07:12
08:38
"ilai rata rata respon T %-,= ε=
50 −49,3
ε =¿
50
,% F
x 100
℃
10:05
11:31
12:58
c) 'et
Point
℃
62.0 60.0 58.0 56.0 54.0 52.0 50.0 48.0 46.0 44.0 12:27
13:54
15:20
16:47
"ilai rata rata respo T %,J ℃ ε=
55 −4 0 , 8
ε =¿
55
x 100
&,= F
3. Pengendalian suhu dengan *etode coba coba a. Pengendalian Proporsional P (%) SP = 40 ℃
Nilai respon rata rata (℃)
3 5
41,01563 40,84961
% error 2,539063 2,124023
18:13
19:39
10 20 30 40 60 80 100 125 150 200 225
41,17839 40,9446 41,02958 40,79368 40,90169 40,64941 41,27197 40,61415 40,82031 40,71289 40,82031
2,945964 2,361506 2,57394 1,984197 2,254232 1,623535 3,179932 1,535373 2,050781 1,782227 2,050781
45.0 44.0 43.0 42.0 41.0 40.0 39.0 38.0 37.0 00:00
07:12
14:24
21:36
b. Pengendalian Integral time I (s) SP = 40 ℃
Nilai respon rata rata ( ℃¿
2 4 6 8 12 15
40,10291 40,02632 39,66175 39,93253 39,80263 39,867
% error 0,257287 0,065812 0,84561 0,16868 0,49342 0,3325
28:48
20 25 40 60 80 100 120 150
39,79704 39,91211 39,72778 40,18555 39,90524 39,82652 40,02821 39,74067
0,50739 0,21973 0,68054 0,463867 0,23691 0,43371 0,07053 0,64833
44.0
43.0
42.0
41.0
40.0
39.0
38.0 00:00 07:12 14:24 21:36 28:48 36:00 43:12 50:24 57:36
c. Pengendalian Derivatif time D (s) SP = 40 ℃
Nilai respon rata rata ( ℃¿
2 4 6 8 12 15 20 25 40 60 80 100 120 150
40,29018 39,9231 40,01336 39,81771 40,17918 40,02511 39,87202 40,15891 40,08484 40,07303 39,85917 40,06076 39,88621 40,14509
% error 0,725446 0,19226 0,033409 0,45573 0,447945 0,062779 0,31995 0,397283 0,212097 0,182575 0,35208 0,15191 0,28448 0,362723
44.0 43.0 42.0 41.0 40.0 39.0 38.0 37.0 36.0 35.0 00:00
07:12
14:24
21:36
28:48
36:00
43:12
50:24
57:36
Dari metode coba coba diats dipilih nilia untuk P, I dan D dengan nilai respon rata rata ang paling mendekati nilai set point %&
℃
P 3 B I % B D . 44.0 43.0 42.0 41.0 40.0 39.0 38.0 37.0 36.0 35.0 00:00 02:53 05:46 08:38 11:31 14:24 17:17 20:10 23:02
7rafik optimasi pengendalian suhu dengan nilai P, I dan D ang ditentukan dengan metode coba coba dapat dilihat pada grafik diba+ah
"ilai respon rata rata %&,&3ε=
40,0219 − 40
ε =¿
40
&,& F
℃
x 100
50.0
45.0
40.0
35.0
30.0 00:00 02:53 05:46 08:38 11:31 14:24 17:17 20:10 23:02 25:55
=. Pengendalian suhu dengan metode Armfield Dari grafik diatas ditentukan nilai parameter pngendali akni proportional (P), integral (I) dan derivatif (D) dengan metode Armfield ℃−¿
? %%,-
t (J
× 60
¿−{( 13 × 60 )+ 50 }
3& detik y
3 9
3
= I t 3& detik t
D
6 250
℃
℃
-
P
=,-
6
%,:
43.0 42.0 41.0 40.0 39.0 38.0 37.0 36.0 35.0 34.0 00:00
07:12
14:24
21:36
28:48
36:00
43:12
7rafik optimasi dengan nilai P,I dan D ang ditentukan dengan metode Armfield dapat dilihat pada grafik diba+ah "ilai respon rata rata %&, ε=
40,1 −40
ε =¿
40
&,3 F
x 100
℃
%. Pengendalian suhu dengan metode iegler!"icols 50.0
45.0
40.0
35.0
30.0 00:00 02:53 05:46 08:38 11:31 14:24 17:17 20:10 23:02 25:55
Dari grafik diatas ditentukan nilai parameter pngendali akni proportional (P), integral (I) dan derivatif (D) dengan metode Armfield ? %%,-
℃−¿
=,-
℃
℃
-
60 ¿+ 40 }−{( 13 × 60 )+ 50 } t K(J ×
3-& detik y
P
3 9
3
= I t 3& detik t
D
6 290
6
%J,=
7rafik optimasi dengan nilai P,I dan D ang ditentukan dengan metode iegler!"icols dapat dilihat pada grafik diba+ah 43.0 42.5 42.0 41.5 41.0 T
40.5 40.0 39.5 39.0 38.5 38.0 00:00
07:12
14:24
21:36 t
"ilai respon rata rata %&,&3 ε=
40,1 02− 40
ε =¿
40
&,3 F
x 100
℃
28:48
36:00
CI. Pembahasan (;ahuni #achtiar
== % &%%)
'istem pengendalian proses adalah gabungan kerja dari alat!alat pengendalian otomatis. 'emua peralatan ang membentuk sistem pengendalian disebut istrumentasi pengendalian proses. Pada praktikum ini akan dilakukan pengendalian terhadap suhu (Temperature Controller) ang dilakukan dengan beberapa sesi percobaan. Tahap! tahap tersebut meliputi sstem pengendalian langsung (Direct controller) ang terdiri atas sstem pengendalian 0"!0// (manual), pengendalian 0"!0// (automatic). Pada percobaan ini dilakukan pula penentuan parameter pengendali meliputi Proportioanl band (P), Integral time (I) dan Derivatif time (D) dengan beberapa metode akni metode coba coba, metode Armfield dan metode iegler!"icols. 'istem pengendalian lansung pada Temperature controller adalah dimana sistem akan melakukan pengendalian suhu terhadap air ang dipanaskan langsung oleh
VARIABEL TERCONTR OL (T1)
HEATE
Terdapat = tahap percobaan ang dilakukan pada Pengendalian langsung tersebut, aitu 0"!0// controller (manual), 0n!0// controller (automatic), dan PID controller. Dari semua percobaan tersebut akan dibandingkan sstem pengendalian mana ang memiliki nilai eror paling kecil. 'ebagaimana cara kerja sstem pengendalian otomatis, dimana ketika sstem telah mencapai nilai set point maka
heater akan mati dan ketika turun mele+ati set point, heater akan menala kembali sehingga pada grafik akan nampak seperti sebuah gelombang. Pada sstem pengendalian on!off (automatic), dimaksudkan untuk melakukan pengendalian suhu secara otomatis tanpa penggunaan P,I, maupun D controller. Dilakukan tiga kali percobaan on!off controller masing!masing dengan set point ang berbeda aito %&, &, dan L$. berdasarkan hasil pengamatan data dan grafik diperoleh data sebagai berikut4 •
"ilai rata!rata respon 'P %& "ilai error 'P %&
•
"ilai rata!rata respon 'P & "ilai error 'P &
3,3F
%&.-
%-,=
,% F
"ilai rata!rata respon 'P %,J "ilai error 'P &.= F Dari data tersebut, diketahui bah+a nilai respon ang paling mendekati nilai 'et Point •
adalah sstem pengendalian 0"!0// otomatis aitu dengan nilai 'P . 'edangkan pada PID controller, proses dilakukan dengan penambahan nilai P, I dan D dengan nilai set point ('P) diset dengan nilai %&. Penentuan nilai P, I dan D dilakukan dengan = metode akni metode coba coba, metode Armfield dan metode iegler!"icols. Pada metode coba coba digunakan beberapa nilai P, I dan D untuk mengetahui nilai responna. Dari banakna nilai ang telah dicoba kemudian dipilih salah satu nilai untuk P, I dan D ang memiliki nilai error ang paling kecil. 'edangkan untuk metode Armfield dan metode iegler!"icols penentuan nilai P, I dan D dilakukan dengan metode perhitungan seperti ang tertera pada pengolahan data. Dari ketiga metode ang dilakukan untuk penentuan P, I dan D hasil optimasi PID kontroller ang memiliki nilai error paling kecil akni metode coba coba aitu &,&
F dengan nilai respon rata rata %&,&3-
℃
. 'edangkan untuk optimasi PID
kontroller untuk metode Armfiled didaptkan nilai error &,3 dengan nilai respon rata
rata %&,
℃
. Dan untuk 0ptimasi PID controller untuk metode iegler!"icols
memiliki nilai error sebesar &,3 F dengan nilai respon rata rata %&,&3
℃
.
