LAPORAN TETAP PRAKTIKUM PENGENDALIAN PROSES CRL I
Disusun Oleh : KELOMPOK I
Afriani Pratama Saputri
(0609 3040 0361)
Ester ster Lusri usriaa Oct Octav avia ian na Sil Silal alah ahii
(06 (0609 304 3040 0 03 0366) 66)
Ika Utami
(0609 3040 0369)
Marliana Atmi Rahayu
(0609 3040 0372)
Muhamm Muhammad ad Abduh Abduh
(0609 (0609 3040 3040 0374) 0374)
Tri Apriza Ramadan
(0609 3040 0382)
Windra Saputra
(0609 3040 0383)
Kelas : V KC
Instruktur : Zurohaina S.T., M.T
JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA 2011
PENGENALAN FLUIDA CRL
TUJUAN UMUM :
1. Menjelaskan dan membedakan mode pengendalian kontinyu dan tidak kontinyu. 2. Menjelaskan terminology yang digunakan dalam pengendalian unit CRL. 3. Memahami prinsip pengendalian level air pada unit CRL. 4. Melakukan simulasi pengendalian dan menjelaskan grafik tersebut.
PENDAHULUAN
Peralatan simulasi proses CRL dibuat oleh DIDACTA Italia dan dikembangkan untuk mempelajari teknik pengendalian level (ketinggian) permukaan fluida cair, yang dalam hal ini fluida yang digunakan adalah air. Konfigurasi yang digunakan untuk simulasi ini adalah sistem loop terbuka (open loop) dan sistem loop tertutup ( closed loop). Selain itu, juga dipelajari mode pengendalian dengan pengendali tak kontinyu ( ON-OFF Controller) dan pengendali kontinyu (Three termcontroller; P/I/D). Peralatan CRL ini terdiri dari beberapa unit : 1. Tangki air kapasitas 20 liter. 2. Pompa sentrifugal dengan laju 20 liter/menit. 3. Katup jenis pneumatik proporsional dengan input 3-5 psi. 4. Transduser I/P. 5. Inlet udara tekan (dioperasikan pada 2 bar, min). 6. Pengukur tekanan udara tekan. 7. Alat pengatur tekanan udara tekan secara manual. 8. Controller elektronik MiniReng (alat tambahan). 9. Peralatan listrik (panel CRL). 10. Komputer dan printer (aplikasi window, min window (95). 11. Tangki bening berskala. 12. Katup pengeluaran manual V1 dan V2. 13. Transduser P TI. 14. Katup solenoid untuk input gangguan (disturbance).
X. Sinyal Penggerak (actuating signal) Y. Sinyal variable yang dikendalikan (controller var, signal) N. Sinyal gangguan (noise)
URAIAN SINGKAT
Liquid yang berada di tangki (1) dipompakan ke tangki berskala (11) oleh pompa sentrifugal (2) di bawah pengendaliankatup pneumatic proporsional (3). Pengisian tangki berskala (11) menghasilkan tekanan pada bagian dasar tangki yang ekivalen terhadap ketinggian (level) liquid dalam tangki, di deteksi oleh tranduser P/I (13) dan di transmisikan sebagai sinyal Y ke unit pengkondisi (panel) kontrol (9). Outputnya berupa sinyal X yang berasal dari panel kontrol (9) di transmisikan ke katup (3) oleh tranduser I/P (4) yang kemudian menggerakkan katup pneumatik proporsional dengan bantuan udara tekan yang disuplai oleh inlet udara tekan (5). Katup V1 dan V2 dapat diatur secara manual untuk tertutup dan terbuka penuh dalam hubungan dengan tangki berskala (11). Katup solenoid (14) memungkinkan untuk pengendalian gangguan aliran air. Untuk pemakaian katup 14, V1 harus dalam keadaan terbuka penuh.
PANEL KONTROL
Panel kontrol (9) terdiri dari beberapa indikator yang menunjukkan kerja peralatan pada unit CRL ini, 15. Saklar utama (main switch) yang mensulai arus listrik dari socket dinding ke peralatan CRL. 16. Lampu indikator kerja pompa menunjukkan pompa sedang hidup. 17. Lampu indikator kerja level minimal dan maksimal untuk pemakaian resistive probe. Resistive probe terletak di dalam tangki berskala berbentuk seperti elektroda terbuat dari logam dalam 3 ukuran panjang berbeda. 18. Penunjuk ketinggian (level indikator) dalam satuan (%). 19. Lampu indikator, menunjukkan posisi katup untuk menimbulkan gangguan sesuai posisi nomor. Posisi selektor NOISE (gangguan) 0 – Katup solenoid tidak diaktifkan Man – Katup solenoid diaktifkan secara manual PC - Katup solenoid dikendalikan melalui komputer
20. Sinyal pengaturan , X, dalam bentuk output analog. 21. Sinyal yang dikendalikan , Y , Controller var dalam bentuk output analog. 22. Selektor pemilih untuk jenis mode control : -
Pengendalian gerakan katup secara manual
-
Unit Off (0), posisi pengendali tidak hidup
-
Pengendalian dengan resistive probes
-
Pengendalian dengan PC ( komputer)
-
Pengendalian dengan Mini Reg ( alat tambahan)
-
Pengendalian dengan MRRP (alat tambahan)
23. Pengaturan katup secara manual 24. Pengaturan katup secara manual. 25. Lampu penunjuk power suplai.
JENIS PENGENDALIAN LEVEL
1.
JENIS PENGENDALIAN LEVEL
Pengendalian yang paling sederhana adalah jenis on-off, dimana pengeerak (actuator) hanya berada pada dua keadaan posisi ON (hidup) atau posisi membuka atau menutup aliran yang menuju tangki berskala. Pada keadaan ini, katup akan terbuka apabila level air berada dari level yang diinginkan (setr point)atau katup menutup napabila aiar melebihi dari set point.disini akan terdapat batasan level (level threshold) yang berhubungan dengan set point, apabila ada batasan ini dilampaui karena level bertambah atau berkurang, katup juga berubah posisinya, hal ini akan menimbulakan perubahan posisi katup disekitar batasan level yang diatur secara simetris diatas dan dibawah set point. o
Batasan atas dilampaui apabila level meningkat, katup akan menutup
o
Batasan dibawah dilampaui apabila level berkurang, katup akan membuka.
Interval antara level yang dikehendaki dengan salah satu batas level dinamakan HISTERISIS.semakin besar histerisis, semakin besar histerisis, semakin rendah tekanan pada actuator.
2. PENGENDALIAN P/I/D
System pengendalian secara kontinyu berbeda dengan system pengendalian tak kontinyu (ON-OFF).pada system control kontinyu, system control melakukan evaluasi antara error dan set point dan secara kontinyu pula memberikan masukan (input) bagi eleman control akhir untuk melakukan perubahan agar harga pengendalian (control point) mendekati atau sama dengan harga set point. Sistem pengendalian kontinyu ini menggunakan kontinyu ini menggunakan tiga terminology berikut : 1. Proposional 2. Integral 3. Derivative Sinyal yang diregulasi, yang didasarkan atas error (perbedaan antara set point dengan control point) ditentukan oleh jumlah ketiga definisi diatas.
PROPOSIONAL
Bagian atau komponen mode pengendali ini menyatakan eror yang terjadi sebanding antara set point dan harga terukur.sebanding ini dinyatakan sebagai harga konstanta (Kp). Ketika sinyal regulasi mencapai 100 % atau katup pneumatic terbuka penuh, eror mencapai level salurasi (jenuh), penambahan eror tidak akan meningkatkan sinyal regulasi. Disini perlu diketahui range interval eror agar sinyal regulasi dapat beroperasi antara 0% -100%.range variasi antara 0-PB, maka persen harga sinyal regulasi, X adalah X=e.PB Semakin besar PB, semakin kecil keluaran controller (X), untuk error yang sama, dengan kata lain, semakin rendah gain proposional controller. System pengendalian yang hanya menggunakan mode proposional ini mempunyai ketentuan berikut : a. Error tidak dapat dieliminasi (dikurangi dan sulit mencapai set point b. Adanya error sisa (residu) yang disebut OFFSET yang bertambah dengan bertambahnya PB.
INTEGRAL
Mode control integral selalu digunakan berpasangan dengan mode proposional dengan persamaan : X(t) =Kp.E(t) + Ki,?0 (X).dx
Dengan mode gabungan ini eror pertama-tama meningkatkan kemudian berkurang dengan cepat oelh aksi proposional.error tidak akan menjadi nol dikarenakan oleh adanya offset.aksi control integral akan mengurangi eror secara tunas, sedangkan kondisi equilibrium baru memrlukan aliran masuk yang baru yang digerakkan oleh mode integrasi juga. Umumnya mode gabungan ini digunakan ketika variable yang dikendalikan diharapkan mngalami perubahan besar namun lambat yang memerlukan perubahan cukup besar pada sinyal regulasi X.
DERIVATIF
Mode derivative juga dipergunakan bergabung dengan mode proposional dengan persamaan: X (t(=Kp.e(t) + Kd.d/dT e(t) Jika error konstan, derivative sebagai fungsi waktu akan mempunyai harga nol (tidak ada output).mode proposional derivative ini digunakan apabila diharapkan perubahan yang cepat dan dalam batas level yang diizinkan.oleh karena level control mempunyai variasi beban yang rada lambat, penggunaan mode proposional derivative kurang memberikan pengertian yang jelas. Mode gabungan yang melibatkan derivative yang digunakan pada CRL adalah mode gabungan atau PID (proposional, integral, derivative) dengan persamaan : X (t) = Kp.e(t) + Ki.?t0 e(x)dx +Kd.d/dt e(t) Gabungan ketiganya disini memberikan kemungkinan pengendalian yang sempurna dan menghasilkan pengendalian yang optimal.
PERCOBAAN I
PENGENDALIAN ON-OFF
I.
TUJUAN PERCOBAAN
Setelah melakukan praktek ini mahasiswa diharapkan mampu : 1. Melakukan simulasi pengendalian On – Off dengan mempergunakan peralatan CRL. 2. Menjelaskan pengertian set point, hysterisis, open time. 3. Memahami mekanisme pengendalian On – Off 4. Mencetak grafik pengendalian On – Off dan menjelaskan grafik tersebut.
II. ALAT DAN BAHAN
II.1
Alat yang Digunakan : 1. Satu set CRL 2. Satu set personal komputer
2.2
Bahan yang Digunakan : 1. Air dalam tangki penampungan
III.DASAR TEORI
Terlampir di pendahuluan.
IV. PROSEDUR KERJA
(Memastikan seluruh kabel listrik dan penghubung antara komputer dan unit CRL tersambung dengan baik dan benar selektor komputer pada CRL dan bukan pada CRF)
1.
Mengeset selektor kontrol (23) dipanel kontrol unit CRL pada posisi ‘PC’ dan selektor noise (20) pada 0.
2.
Membuka katup VI dan V2 dan mengkosongkan volume tangki. Mengaturmagar katup V2 tertutup sekitar 25%, katup VI tetap terbuka.
3.
Menghidupkan unit CRL dengan mengaktifkan tombol saklar utama.
4.
Memutar sambil menarik katup tekanan (7) dan mengatur dengan memutar katup tersebut agar tekanan yang terbaca di (6), maksimal 2 bar.
5.
Menghidupkan komputer, menjalankan program CRL dan memilih file ‘New’.
6.
Memilih regulator On – Off pada ‘Regulator Type’, mengklik oke, lalu mengklik oke lagi.
7.
Pada monitor PARAMETER, memasukkan : -
Set Point = 30%
-
Hysterisis = 5%
-
Open Time = 2 s
-
Gain = 0,5
8.
Menekan tombol ‘Start’ untuk memulai percobaan.
9.
Meng-observasi kejadian di unit CRL dan grafik terbentuk.
10. Setelah berjalan 10 menit, menekan tombol ‘freeze’. Hal ini menyebabkan proses terhenti. 11. Mengubah parameter sesuai perintah instruktur, menekan ‘enter’ (atau klik oke) 12. Menekan tombol ‘start’ kembali, meng-observasi gerakan yang terjadi baik di unit CRL maupun grafik yang terbentuk. 13. Mengulangi langkah 11 apabila perlu. Menekan tombol ‘freeze’ dan menghidupkan printer, mengklik tombol ‘Print’ untuk memulai pencetakan grafik. 14. Pada akhir percobaan, mengklik tombol ‘Quit’, lalu YES File, memilih EXIT dan menekan YES. 15. Mengosongkan tangki dan mematikan d=saklar utama.
Alternatif harga praktek : Mengubah harga set point setelah proses berjalan 1/3 grafik, menambahkan NOISE, kemudian mengubah harga GAIN. Mengubah – ubah variable dinamis lainnya untuk mempermudah pemahaman mekanisme pengendalian.
V. DATA PENGAMATAN
VI. ANALISA PERCOBAAN
CRL adalah suatu peralatan pengendalian level yang memanfaatkan sinyal tekanan dalam suatu aliran fluida. Alat ini dihubungkan dengan Personal Computer sebagai media pemantau jalannya proses pengendalian ketinggian. Sistem kerja CRL dapat dilihat pada Gambar 2. Skema Level Regulator Control . Dari skema tersebut, dapat dilihat bahwa liquid yang dipompakan menuju ke tangki berskala oleh pompa sentrifugal di bawah pengendalian katup pneumatic proporsional. Karena katup ini bersifat proporsional, maka output level yang dihasilkan memiliki nilai yang sebanding dengan input yang diberikan. Selanjutnya, pengisian tangki berskala menghasilkan tekanan pada bagian dasar tangki yang nilainya sama ekivalen terhadap ketinggian (level) liquid dalam tangki yang ditransmisikan sebagai sinyal menuju transduser P/I dan kemudian diteruskan menuju controller . Output sinyal yang berasal dari panel control ditransmisikan ke katup oleh transduser I/P yang kemudian menggerakkan katup pneumatic proporsional dengan bantuan udara tekan yang disuplai oleh inlet udara tekan. Apabila level berada di bawah srt point , maka katup akan terbuka sehingga tangki berskala terisi. Katup yang terbuka ditandai dengan naikknya katup pneumatic (pada posisi ON ). Sementara apabila level berada di atas nilai set point , maka katup akan tertutup sehingga menghalangi aliran air menuju tangki berskala. Posisi ini dinamakan dalam keadaan OFF yang ditandai dengan turunnya katup pneumatic. Perlu diingat bahwa nilai set point dipengaruhi oleh histerisis sebagai rentang toleransi control level yang digunakan. Pada bagian bawah tangki berskala dapat dilihat adanya katup v1 dan v2 yang dapat diatur secara manual untuk tertutup dan terbuka penuh dalam hubungan dengan tangki berskala. Katup solenoid yang ada pada peralatan digunakan untuk mengatur pengendalian aliran air. Untuk memakai katup solenoid, katup v1 harus dalam keadaan terbuka penuh. Sistem control level telah disambungkan dengan program CRL module pada komputer sehingga dapat dilihat grafik ON-OFF regulator seperti yang ditampilkan gambar 1. Dari gambar tersebut dapat dilihat 4 garis indikator yang digunakan untuk memantau pengendalian level. Garis merah menunjukkan posisi membuka atau menutupnya katup. Garis kuning menunjukkan posisi konstan set point , garis biru (act. Signal) menunjukkan gain terukur, sementara garis hijau merupakan noise. Pada gambar tersebut, tidak ada tanda-tanda noise yang ditandai oleh garis hijau. Hal ini terjadi karena peralatan dan program tidak terhubung dengan benar. Noise dapat timbul apabila katup solenoid dibuka atau ditutup secara random saat operasi dijalankan sehingga memberikan gangguan terhadap system.
Gangguan dalam proses tersebut dapat mempengaruhi tingginya permukaan air dalam tangki berskala. Nilai gain diatur 0,5 atau setara 50% yang ditunjukkan oleh garis biru act. Signal. Seharusnya, nilai tersebut bersifat konstan sehingga grafik yang dihasilkan memiliki bentuk rata pada posisi 50%. Namun, pada percobaan yang dilakukan grafik yang dihasilkan tidak konstan akibat posisi gain yang tidak beraturan. Penyebab pasti kesalahan tesebut tidak dapat dinyatakan dengan pasti mengingat alat dan program tidak tersambung dengan baik. Tetapi hal ini terjadi akibat untit control tidak menghitung besarnya koreksi dengan benar.
VII.
PERTANYAAN
Jelaskan pengertian set point, gain, histerisis dan open time ! •
Set point merupakan suatu titik, nilai, atau posisi yang dijadikan sebagai tolak ukur dalam suatu sistem pengendalian.
•
Gain merupakan bilangan (variabel) unti kontrol proporsional yang besarnya tetap di setiap daerah kerja dan tidak tergantung pada fungsi waktu.
•
Histerisis merupakan interval antalra level yang dikehendaki dengan salah satu batas level.
•
Open time merupakan waktu bukaan katup yang digunakan dalam program untuk pencatatan fluktuasi grafik saat membuka atau menutup.
VIII.
KESIMPULAN
Dari percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa : •
Pengendalian ON-OFF dilakukan dengan memanfaatkan sinyal tekanan. Apabila tinggi fluida berada di bawah nilai set point , katup pneumatik akan membuka (pada posisi ON). Sementara apabila tinggi fluida di atas nilai set point dan batas histerisis, maka katup akan menutup (pada posisi OFF).
•
Control variabel pada grafik ON-OFF regulation menunjukkan posisi membuka atau menutupnya katup.
•
Nilai gain unit kontrol proporsional seharusnya teteap. Kesalahan dapat terjadi akibat unit kontrol tidak menghitung besarnya koreksi dengan benar.
IX.
DAFTAR PUSTAKA
Meidinarisaty,
Anerasari.
2011.
Modul
Petunjuk
Praktikum
Pengendalian Proses. Palembang : Politeknik Negeri Sriwijaya.
Laboratorium
GAMBAR ALAT
Seperangkat alat CRL
