S_1 Konsep Kontrol Proses [Compatibility Mode]

Departemen Teknik Fisika

PT Pupuk Kalimantan Timur

Konse Kon sep p Kont Ko ntro roll Pro Prose ses s

Departemen Tekni Departemen Tekni k Fis isik ika a Insti nstitut tut Teknol Teknol ogi Bandung 27 Septe ptembe mberr- 8 Oktobe ktoberr 2004 K o n s ep K o n t r o l Pr o s es

1



Konse Kon sep p Kontro Kon troll Pros Prose es 

Pendahuluan



Definisi Proses



Sistem Kontrol Umpan Balik



Diagram Blok vs P&ID



Pengaruh Gangguan/Perubahan Beban

K o n s ep K o n t r o l Pr o s es

2



Konse Kon sep p Kontro Kon troll Pros Prose es 

Pendahuluan



Definisi Proses



Sistem Kontrol Umpan Balik



Diagram Blok vs P&ID



Pengaruh Gangguan/Perubahan Beban


2



Pendahuluan 

Kontrol Proses (process (process control) control) • Suatu metoda untuk mengontrol besaran-besaran besaran-bes aran fisika maupun kimia pada suatu proses



Mengontrol (to (to control) control) • Mempertahankan nilai beberapa besaran pada nilai acuan atau referensi (set-point )



Instrumentasi Industri (industrial (industrial instrumentation) instrumentation) • Peralatan pengukuran dan pengendalian yang digunakan pada proses produksi di Industri


3



Perkembangan Teknologi Kontrol Proses 

1920 •





• Standarisasi sinyal transmisi pada sistem kontrol elektronik (4 – 20 mA DC) • CAD, Robot • Office automation • Otomasi mesin perkakas

Kontrol otomatik untuk temperature, flow dan pressure pada proses kilang minyak Amerika

1942 • Pengontrol PID



1950 •

Standarisasi sinyal transmisi (3 – 15 psi) • Tabung elektronik, kontrol elektronik, Panel grafik





Sistem kontrol komputer – Direct Digital Control

1975 • Distributed Control System



1980 • Factory automation and process automation

1960 •

1970



1990 • Fieldbus technology

Konsep Kontrol Proses

4



Evolusi Teknologi Kontrol Proses


5



Sistem Terpusat / Sistem Terdistribusi


6



Hirarki Sistem Kontrol Proses Business Management

Asset management Investment plan Production plan

Plant operation plan Stable plant operation Process monitoring

Device management Device monitoring Inspection & maintenance


DCS

Process Management

Field Management Device Management Tool

7



Konfigurasi Dasar Sistem Kont rol Proses

Disturbances

Set-point

+

Error

Manipulated Variable CONTROLLER

ACTUATOR

PROCESS

Process Variable

-

SENSOR / / TRANSMITTER


8



Komponen Sistem Kontrol Proses 

SENSOR / TRANSDUSER • Perangkat yang digunakan untuk merasakan besaran proses yang akan diukur dan mengubahnya dari suatu besaran (misal : temperatur) ke bentuk besaran lainnya (misal : besaran listrik)



TRANSMITTER • Perangkat yang digunakan untuk men-transmisi-kan sinyal hasil pengukuran besaran proses

 ACTUATOR

/ ELEMEN KONTROL AKHIR

• Perangkat yang digunakan untuk melakukan aksi pengontrol berdasarkan sinyal kontrol


9



Controller • Perangkat yang digunakan untuk melakukan perhitunganperhitungan pengontrol berdasarkan perbandingan sinyal umpan balik (process variable) dan sinyal referens (setpoint)

set-point (SP) output process variable (PV)

234

flow process


10



Contoh -contoh Komponen ContohSistem Kontrol Proses 

SENSOR / TRANSMITTER • Pengukuran Tekanan (pressure)  

Load cell Tabung Bourdon, Bellows, Diaphragma

• Pengukuran Ketinggian Cairan (level)  

Ultrasonic, DP transmitter Float liquid level meter

• Pengukuran Aliran Fluida (flow)   

Magnetic flowmeter, Turbin flowmeter Ultrasonic flowmeter Orifice, Venturi, Flownozzle (DP transmitter)

• Pengukuran Temperatur 

Termokopel, RTD


11



Contoh -contoh Komponen ContohSistem Kontrol Proses  ACTUATOR

• Control valve • Motor 

CONTROLLER • Pneumatic & Electronic • Analog & Digital • Programmable Controller

• On-Off • Proportional • Propotional – Integral • Proportional – Integral - Derivatif

Catatan : Sinyal Standar Instrumentasi 4 … 20 mA (dc) 1 … 5 V (dc) 3 … 15 psig.


12



Contoh Sistem Kontrol Proses set point TT

TRC

Contoh

air dingin

Water – Heater Control System Steam air hangat

Cold water

Disturbances

TRC Set-point

Error TEMPERATURE CONTROLLER

4 - 20 mA


4 - 20 mA

CONTROL CONTROL VALVE VALVE

Hot Water Temperature

Steam WATER HEATER WATER HEATER

TEMPERATURE TEMPERATURE TRANSMITTER TRANSMITTER

13



Tujuan Pengontrolan 

Menjamin kestabilan proses



Menjaga agar keluaran (controlled variable) sama dengan harga referensi (set-point)



Meningkatkan performansi sistem (respon cepat, error dan osilasi minimum)



Menekan pengaruh gangguan / perubahan beban    

Konsistensi Efisiensi Keamanan (safety ) Produktifitas


14



Definisi Proses Process Flow Diagram F,T

F,T

umpan (feed)

P,L,T,F F Produk

Umpan ( feed) : bahan mentah Produk ( product) : hasil pengolahan

Proses

Besaran proses (process variable) yang terukur: : P [Pa] atau [p.s.i.]  tekanan (pressure)  ketinggian cairan (level) : L [m] : T [oC]  temperatur : F [m3/s] atau [cfm]  laju aliran (flow) Konsep Kontrol Proses

15



Jenis-- jenis Jenis jenis Proses 

Proses Kontinu • Umpan diberikan terusmenerus • Pengolahan berlangsung terus-menerus • Produk dihasilkan terusmenerus




Proses Batch • Umpan diberikan dalam waktu tertentu • Pengolahan berdasarkan penjadwalan waktu • Produk dihasilkan pada waktu tertentu

16



Proses Berdasarkan Aliran Material Dari Proses Kontinu ke Proses Diskrit Continuous Process

Batch Process

Discrete Process

Process ControlIndustry Large-volume Single-product

Small-volume Multi-product

Process Control

Process Automation


Factory Automation

17



Proses Kontinu Sederhana qin

qin

t (menit)

h

t (menit)

h qout

qout

Umpan : larutan masuk

t (menit)

Produk : larutan keluar Besaran proses • laju aliran masuk yang terukur • laju aliran keluar

: qin [m3/s] : qout [m3/s]

• tinggi/level larutan dalam tangki : h [m] • kecepatan putar pengaduk Konsep Kontrol Proses

: v [rpm] 18



Proses Batch Sederhana ) r e t e m (

Gula

Air

h

l l i f

d i s c h a r g e

t (menit) h

Umpan : air, gula

) g K (

Larutan Gula

h

W c

Produk

Produk : larutan gula Besaran proses yang terukur • total aliran masuk : Q [m3] • berat gula : W [kg] • tinggi/level larutan dalam tangki : h [m] • tinggi larutan gula : hc [m]

gula

t (menit) ) r e t e m (

h

c

t (menit)


19



Sistem Kontrol Umpan Balik 

MANUAL



Umpan • Air panas

a i r d i n s a n a p r i

g i n

• Air dingin 

Produk • Air hangat



a

Besaran yang ingin dikontrol (controlled variable) • Temperatur air hangat

air hangat



Besaran yang diubah untuk pengontrolan (manipulated variable) • Laju aliran air panas


20



Sistem Kontrol Umpan Balik 

OTOMATIK



Umpan • Air dingin



• Air hangat

set point

TRC

Produk

TT

air dingin

Steam air hangat


21



Blok Sistem Kontrol Umpan Balik

setpoint, r +

+

a

e

- -

G c

c

m

G a

G p

aktuator

proses

-

b

pengontrol

H Sensor/Transmiter


22



Diagram Blok vs P&ID Implementasi

Teori

masukan, u

set point

keluaran, y

G

TRC

TT

air dingin

proses setpoint, r +

+ - -

-

e

a

G

a

ak tu ato r

b

c

m

G c

G

p

p ro ses

Steam air hangat

pengontrol

H Sensor/Transmiter

Sensor : TT (Temperatur Transmitter ) Aktuator : Control valve Pengontrol : TRC (Temperatur Recorder & Controller ) Konsep Kontrol Proses

m : laju aliran uap (steam) c : temperatur dalam tangki Setpoint : temperatur dalam tangki yang dikehendaki 23



Sistem Kontrol Level Implementasi

Lup Kontrol umpan balik

LC setpoint, r +

+ - -

e

a

c

m

G c

G a

G p

qin

a ktu ato r

b

p ro se s

pengontrol

H Sensor/Transmiter

h

Sensor : LT (Level Transmitter ) Aktuator : Control valve Pengontrol : LC (Level Controller ) m : laju aliran umpan c : ketinggian (level) air dalam tangki Setpoint : ketinggian (level) air dalam tangki yang dikehendaki Konsep Kontrol Proses

LT

qout

24



Piping/Process and Instrument Drawing ISA (the Instrumentation, System and Automation Society) mempublikasikan standarisasi simbol instrumen dan sistem instrumen untuk kontrol dan pengukuran : Recommended Practice RP5.1 (1949) Standard S5.1 (1963)

Instrumen diidentifikasi dengan cara : • Gambar visual • Aturan penamaan berdasarkan kombinasi huruf dan angka


25



General Instrument or Function Symbols PRIMARY LOCATION *** NORMALLY ACCESSIBLE TO OPERATOR

DISCRETE INSTRUMENTS

FIELD MOUNTED

AUXILIARY LOCATION *** NORMALLY ACCESSIBLE TO OPERATOR

* Ukuran simbol bervariasi ** Singkatan berdasarkan

SHARED DISPLAY SHARED CONTROL

pemakai sesuai kebutuhan (contoh) : IP1 = Instrumen Panel #1 IC2 = Instrument Console #2 CC3= Computer Console #3

*** Biasanya tidak terakses, COMPUTER FUNCTION

dibelakang panel atau alat lain. Bila hendak digambar digunakan garis putus-putus

PROGRAMMABLE LOGIC CONTROL


26



Simbol Garis P&ID Simbol garis yang berhubungan dng jalur pipa dalam industri proses Koneksi ke proses, supply instrumen Sinyal tidak terdefinisi Sinyal pneumatik Sinyal elektrik

atau

Sinyal hidrolik Tabung kapiler Sinyal elektromaknet atau sonik (Gelombang terpandu) Sinyal elektromaknet atau sonik (Gelombang tidak terpandu) Hubungan sistem internal Hubungan mekanik

Simbol On/Off (Optional) Sinyal Pneumatik Biner Sinyal Elektrik Biner atau


27



Kombinasi Huruf untuk Identifikasi Instrumen T

R

First Letter

C

Succeding Letters

Functional Identification

-

2

A

Loop Suffix Number Loop Identification

Instrument Identification or Tag Number


28



Contoh P&ID FIC

FIC

103

104 S.P.T

FT 103

FT 103

E

FIC 104

FT 103

H

COMPUTER CONTROL-NO BACKUP-SHARED DISPLAY

COMPUTER CONTROL-FULL ANALOG BACKUP THROUGH SET POINT TRACKING (SPT)

FIC 106 FT 106

FY 106 106

COMPUTER CONTROL-FULL BACKUP FROM DISTRIBUTED CONTROL INSTRUMENTATION. COMPUTER USES INSTRUMENT SYSTEM COMMUNICATION LINK


29



Simbol Primary Element

FE 4 FI 5

ESL 2 LOW VOLTAGE SWITCH CONNECTED TO PUMP MOTOR

GENERAL SYMBOL THE WORDS LAMINAR, ETC., MAY BE ADDED

FE 10

ORIFICE PLATE WITH FLANGE OR CORNER TAPS CONNECTED TO DIFFERENTIAL-PRESSURE TYPE FLOW INDICATOR

ORIFICE PLATE IN QUICK CHANGE FITTING

FE 28 FE 11 SINGLE PORT PITOT TUBE OR PITOT-VENTURI TUBE

TE 7 TEMPERATURE ELEMENT WITH WELL (ELEMENT NOT CONNECTED TO SECONDARY INSTRUMENT)


FE 12

VENTURI TUBE

F U R N A C E

~

TI 20

THERMAL-RADIATION TYPE TEMPERATURE INDICATOR, SELF-CONTAINED

M MAGNETIC FLOW METER

F U R N A C E

TW 4

TEMPERATURE TEST CONNECTION WITH WELL

~TE 21

THERMAL-RADIATION-TYPE TEMPERATURE ELEMENT

30



Kombinasi Huruf First L etter Measured or initiating variable A B C D E F G H I J K L M

Analysis (5,19) Burner, Combustion User's Choice User's Choice Voltage Flow Rate User's Choice Hand Current (Electrical) Power Time, Time Schedule Level User's Choice


Measured or initiating variable

Modifier

Differential Ratio (Fraction)

Scan Time Rate of Cha Momentary

N O P Q R S T U V W X Y Z

User's Choice User's Choice Pressure, Vacuum Quantity Radiation Speed, Frequency Temperature Multivariable Vibration, Mechanical Analysis Weight, Force Unclassified Event, State or Presence Position, Dimension

Modifier

Integrate, Totalize Savety

X axis Y axis Z axis

31



Kombinasi Huruf SUCCEEDING-LETTERS Readout or passive function A Alarm B User Choice

D E F G

M

User Choice

Control

N User Choice O Orifice, P

Output Modifier function User Choice

User Choice

Restriction Point (Test) Conection

Q R Record

Sensor (Primary Element)

S T

Glass, Viewing Device

H I Indicate J K L

User Choice

C

Readout or passive function

Output Modifier function

High

Control Station Light

Low


Middle, Intermediate

U V

Switch

Transmit

Multifunction

W Well X Unclassified Y

Z

Multifunction

Multifunction

Valve, Damper, Louver Unclassified

Unclassified

Relay, Compute, Convert Driver, Actuator, Unclassified Final Control Element

32



Gangguan / Perubahan Beban d gangguan

setpoint, r +

-

a

e

+

G c

-

c

m

G

a

G p

aktuator

proses

pengontrol

b

H

n a b e B

Sensor/Transmiter

t (menit)

c

Akibat gangguan/ perubahan beban : controlled variable dapat menyimpang dari harga setpoint

set point t (menit)


33



Gangguan pada Sistem Kontrol Level dan Penukar Panas LC

Gangguan: - perubahan besar bukaan valve aliran keluar, - perubahan tekanan aliran masuk

qin

LT

h

qout set point

TRC

TT

air dingin

Gangguan: - perubahan harga temperatur dan Laju aliran air dingin, - temperatur lingkungan

Steam air hangat


34

S_1 Konsep Kontrol Proses [Compatibility Mode]

Recommend Documents