kendali sisgtem kontrol

7/24/2019 Kendali Sisgtem Kontrol

1/11

KomponenDasarSistemKontrol 1

BAB 5

KOMPONEN DASAR SISTEM KONTROL

5. 1 SENSOR DAN TRANSMITER

Sensor: menghasilkan fenomena, mekanik, listrik, atau sejenisnya yang

berhubungan dengan variabel proses yang diukur. Trasmiter: mengubah fenomena ini ke

dalam sinyal yang dapat ditransmisikan.

Ada 3 hal penting:

1) Range of the instrument: harga yang rendah dan tinggi

Misal: sensor/transmiter tekanan yang telah dikalibrasi untuk mengukur tekanan proses

antara ! psig dan "! psig

) Span of the instrument: beda antara harga tinggi dan rendah# dari $ontoh berarti

spannya 3! psi.

3) Zero of the instrument: harga range yang rendah# dari $ontoh berarti %eronya ! psig.

&ntuk menggambarkan perilaku sensor/transmiter:

Gain of a sensor/transmitter 'rasio antara span keluaran dan span masukan).

Ada jenis gain:

1) (ain yang konstan

ontoh: sensor/transmiter tekanan elektronik yang memiliki range !*!! psig dengan

sinyal keluarannya +*! mA, maka:

K =! mA + mA

= !,! mAT!!psig !

psig

psi


2/11

) (ain sebagai sebuah fungsi

ontoh: sensor tekanan differensial yang digunakan untuk mengukur tekanan

differensial (h) yang melalui orifis. -ersamaan sinyal keluaran dari transmiter tekanan

differensial elektronik:

M = + +1.

ma/

MF = sinyal keluaran 'mA) danF 0 aliran volumetrik

(ainnya :

MK = F =

'1)F

TF

'Fma )

'(ain sebagai fungsi aliran).

espon dinamik dari sensor/transmiter lebih $epat dari pada proses, sehingga

konstanta 2aktu dan dead time diabaikan. ungsi alihnya hanya berisi gain yang murni.

4arena sifatnya dinamik, maka fungsi alih instrument dinyatakan dalam sistem

orde*satu atau orde*dua:

KG 's) = T

s

+ 1

atau KG 's) = T

s

+ s+ 1

5. 2 CONTROL VALVE

ontrol valve merupakan elemen kontrol akhir yang umum. 5a bekerja sebagai

sebuah pembatasan yang berubah*ubah (!aria"le restri#ton) dalam pipa proses.

Aksi control valve

-ertanyaan 6indakan apa yang kita inginkan terhadap valve saat suplai energinya gagal

7a2abannya berkaitan dengan posisi gagal (fail position) dari valve.

'F )F


3/11

-ertimbangan utama:safet$%


4/11

Udara instrumen

Ada jenis $ontrol valve berdasarkan suplai udara, yaitu:

1) ail*open '8) atau air*to*$lose 'A)

(ambar ".1 ontrol valve jenis 8/A

(ambar ".1 menunjukkan bah2a posisi a2al katup jenis ini adalah terbuka atau dengan

kata lain, bila tidak ada suplai udara 'fail) maka katup terbuka 'open). &ntuk

menutupnya '#lose) diperlukan suplai udara 'air).

) ail*$losed ') atau air*to*open 'A8)

&dara instrumen

(ambar ". ontrol valve jenis /A8

(ambar ". menunjukkan bah2a posisi a2al katup jenis ini adalah tertutup atau

dengan kata lain, bila tidak ada suplai udara 'fail) maka katup tertutup '#lose). &ntuk

membukanya 'open) diperlukan suplai udara 'air).

-emilihannya tergantung prosesnya, bahkan proses se$ara keseluruhan.

ontoh:

-roses pemanasan yang baik adalah menggunakan valve # tetapi kalau fluida yang

dipanasi itu berupa polimer yang kalau pemanasnya mati bisa terjadi solidasi maka yangaman adalah menggunakan 8 valve.


5/11

Control valve sizin

adalah prosedur perhitungan koefisien aliran valve (& ')# disebut juga metoe &'%

4oefisien &' : jumlah &9 gallon per menit air yang mengalir melalui valve yang terbuka

lebar dengan pressure drop 1 psi yang mele2ati valve.

Masing* masing manufaktur berbeda*beda dalam menghitung &'.

Seleksi !ress"re #ro! #isain

ontrol valve dapat mengubah laju alir hanya dengan menghasilkan atau menyerap

pressure drop '-) dari sistem. 9e$ara ekonomi - berarti rugi karena tekanan biasanya

berasal dari pompa atau kompresor. 9ehingga - harus rendah. 6api:

- rendah ukuran valve besar initial $ost besar, dan sebaliknya.

4ompromi:

- !*"!; dari total - dinamik keseluruhan sistem pipa

Aturan yang umum - "; atau 1! psi

Aktual: tergantung situasi dan kebijakan perusahaan

$arakteristik aliran control valve

Agar men$apai pengontrolan yang baik lup kontrol seharusnya mempunyai

personalitas tetap 5ni berarti seluruh proses 'didefinisikan sebagai kombinasi dari

sensor/transmiter/unit proses/valve) seharusnya mempunyai gain, konstanta 2aktu, dan

dead time sekonstan mungkin. 9istem yang mempunyai personalitas tetap dis ebut sistem

linear.

9ifat alamiah kebanyakan proses adalah nonlinear, maka sensor/transmiter/unit

proses juga nonlinear. 4arakteristik aliran vontrol valve: hubungan antara aliran melalui

valve dan posisi valve yang divariasikan dari ! * 1!!;.

Ada tinjauan:

karakteristik aliran inheren (inherent flo #hara#teristi#): berhubungan dengan pressure

drop '-) yang mele2ati katup tetap

karakteristik aliran terpasang 'installe flo #hara#teristi#s): karakteristik yang

diobservasi saat katup berada dalam berbagai - dan perubahan lain dalam sistem.


6/11

(ambar ".3 menunjukkan tiga kurva karakteristik aliran inheren yang umum.


7/11

5. % $ONTROLER

4ontroler adalah otak lup kontrol. 5a membuat keputusan dalam sistem kontrol

dengan melakukan:

1. Membandingkan sinyal proses dari transmiter, variabel yang dikontrol, dengan setpoint*

nya.

. Mengirim sinyal yang $o$ok ke $ontrol valve# atau elemen kontrol akhir lainnya dalam

rangka menjaga variabel yang dikontrol pada setpoint*nya.

Aksi $ontroler

Ada jenis aksi kontroler:

1. Aksi berla2anan (re!erse a#tion) atau turun: bila harga output naik maka kontroler

mengurangi sinyal output 'udara tekan atau arus )*nya.

. Aksi searah (ire#t a#tion) atau naik: sebaliknya.

-ada (ambar ".+ di ba2ah ini:

-ada ?@ bila digunakan jenis valve A8: aksi berla2anan

-ada pengontrolan level bila menggunakan valve A8: aksi searah# bila A atau

inputnya yang dikontrol aksinya berla2anan.

(ambar ".+ Aksi kontroller pada ?@ dan pengo ntrolan level


8/11

&enis $ontroler

1. 4ontroler -roporsional '-).

. 4ontroler -roporsional 5ntegral '-5).

3. 4ontroler -roporsional eravatif '-).

+. 4ontroler -roporsional 5ntegral eravatif '-5).

(ambar "." (rafik berbagai jenis kontroler

1. $ontroler 'ro!orsional (').

4arakteristiknya : overshoot tinggi

2aktu penetapan besar

periode osilasi sedang

adanya offset/droop/steady*state error: beda antara setpoint dan $ontrol point 'harga

$ontrolled variable pada kesetimbangan baru)# offset terjadi karena aksi kontrol

proporsional dengan error%

gainnya:K# sangat mempengaruhi error, makin besarK# makin ke$il offsetnya,meski ada hargaK# maksimum.

istilah lain gain: proportional band '-


9/11

. $ontroler 'ro!orsional Interal ('I)

aksi integral bukan untuk mengembalikan ke error nol, tapi menjaga pada harga yang ia

meun$ul di sepanjang 2aktu, sehingga ada output yang $ukup untuk membuka $ontrol

valve

tidak ada offset

respon lebih lambat, karena error tidak dapat dihilang*kan dengan $epat

harga overshoot paling tinggi

dipakai bila kelemahan di atas ditoleransi sementara offset tidak

disebut pula reset a#tion

1 gainnya: K#1+ s dengan-

0 2aktu reset/integral

-

3. $ontroler 'ro!orsional Derivati* ('D)

disebut juga anti#ipator$/rate #ontrol

aksi kontrol didasarkan pada mode derivatif yang terjadi hanya saat error berubah

efeknya mirip dengan proporsional dengan gain yang tinggi

respon sangat $epat

overshoot sangat rendah

ada offset tapi lebih ke$il

gainnya:K#.+

. denganD

t

0 2aktu derivatif

+. $ontroler 'ro!orsional Interal Derivati* ('ID)

paling baik, tapi paling mahal

mengkompromi antara keuntungan dan kerugian kontroler di atas

offset dihilangkan dengan aksi integral, sedangkan aksi derivatif menurunkan

overshoot dan 2aktu osilasi

digunakan pada sistem yang agak lamban/melempem

kontroler sering dipasang karena berbagai kepandaian yang dimilikinya dan bukan

karena analisis sistem mengindikasikan kebutuhan akan ketiga mode kontrol di atas


10/11

gainnya:


11/11

1 bentuk asal: K#1+

+

Ds

-s

bentuk aktual 'menggunakan lead/lag):

1

Ds +1 K#1+

-s Ds

+1

dengan 0 !,!" * !,1

kendali sisgtem kontrol

Documents