Damayanti Sari_2414105016_Lapres P3 SPO

7/24/2019 Damayanti Sari_2414105016_Lapres P3 SPO

1/27

i

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM

SISTEM PENGENDALIAN OTOMATIS

P3Distributed Control System (DCS)

Disusun oleh :Damayanti Sari (2411031010)

Asisten Praktikum :

Rehan Rachmanda (2411100123)

JURUSAN TEKNIK FISIKA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH

NOPEMBER

SURABAYA

2015


2/27

ii

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM

SISTEM INSTRUMENTASI INDUSTRI

Disusun oleh :

Damayanti Sari (2411031010)

Asisten Praktikum :

Rehan Rachmanda (24111100123)

JURUSAN TEKNIK FISIKA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH

NOPEMBER

SURABAYA

2015


3/27

iii

ABSTRAK

Sistem instrumentasi di industri, terdiri dari tiga halyang penting pada suatu pengendalian proses, monitoring, dan

optimasi variabel proses pada plant/sistemnya. Hal ini

dilakukan demi mengutamakan safety dari para pekerja,

optimasi hasil produksi dan pertimbangan dalam halfinancial.

Oleh karena itu perlu dilakukannya suatu pengendalian dalam

sistem agar semua variabel yang berhubungan dengan sistem

dapat terkendali dan terjadwal. Dalam hal ini dilakukanpercobaan simulasi sistem kontrol munggunakan DCS

(Distributed Control System Centum CS3000 dengan mode

kontrol PID pada sistem pengendalian level pada tangki

tertutup. Respon yang paling cepat memperoleh respon adalah

control PI sebesar 100,10. Dalam waktu 2 menit respon sudah

mencapai setpoint dan sudah dalam keadaan stabil. Pada

system pengendalian level metode control yang tepat

digunakan adalah tipe control PI tanpa memerlukan control

derivative karena respon level sudah cepat.

Kata kunci : Instrumentasi, PIDcontroller , DCS.


4/27

iv

DAFTAR ISI

Cover ............................................................................ i

Halaman Judul ............................................................ ii

ABSTRAK ................................................................... iii

DAFTAR ISI ............................................................... iv

DAFTAR GAMBAR ................................................... v

KATA PENGANTAR .................................................vi

BAB I PENDAHULUAN ............................................ 1

1.1 Latar Belakang ........................................................ 11.2 Permasalahan .......................................................... 1

1.3 Tujuan ..................................................................... 2

1.4 Sistematika Laporan ............................................... 2

BAB II DASAR TEORI ............................................. 3

2.1DCS (Disributed Control System) ........................... 3

2.2Arsitektur DCS Centum CS 3000 Yokogawa ......... 4

2.3Algoritma Pengendalian DCS Centum CS 3000

Yokogawa ................................................................ 6

2.4Algoritma PID pada DCS Centum CS 3000 Yokogawa

................................................................................. 7

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN ................. 93.1 Peralatan Percobaan ................................................ 9

3.2 Prosedur Percobaan ................................................. 9

BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN... 13

4.1 Analisa Data ............................................................ 13

4.2 Pembahasan ............................................................ 16BAB V PENUTUP ...................................................... 195.1 Kesimpulan ............................................................. 19

5.2 Saran ....................................................................... 19

DAFTAR PUSTAKA


5/27


6/27

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat ALLAH SWT yang telah

melimpahkan Rahmat dan Karunia-Nya sehingga dapat

menyelesaikan laporan resmi praktikum P3 Sistem

Pengendlaian Otomatis dengan baik.

Adanya praktikum Sistem Pengendlaian Otomatis

ini sangat banyak manfaat bagi kita khususnya pada

bidang industri. Untuk itulah kami mempersembahkan

sebuah laporan resmi praktikum Sistem Pengendlaian

Otomatis. Dengan harapan dapat membantu sebagai

bahan refrensi bagi mahasiswa.

Kami tak lupa mengucapkan terimakasih

kepada:

1. Ketua Jurusan Teknik Fisika FTI ITS

2. Dosen Pengajar mata kuliah Sistem Instrumentasi

Industri

3. Asisten Laboratotrium Rekayasa Intrumentasi dan

Kontrol

4. Seluruh teman-teman Teknik Fisika yang telah

membantu kelancaran tersusunnya laporan resmi ini.

Akhirnya, semoga laporan ini dapat bermanfaat

bagi semua yang membacanya serta kami mengharapkan

kritik dan saran demi kemajuan susunan laporan yanglebih baik lagi.

Surabaya , 17 April 2015

Hormat kami

Penulis


7/27

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.

Latar BelakangEra globalisasi yang terjadi pada perkembangan

teknologi di dunia turut mempengaruhi kecanggihan

instrumen-instrumen yang digunakan pada industri.

Dimana seluruh instrumentasi dalam perindustrian ini

harus sesuai dengan standard internasional yang telah

ditentukan.Tenaga manusia dalam menjalankan sistem

plant yang ada di industri kini dapat berkurang. Sistemkontrol di berbagai industri sudah semakin canggih,

kebanyakan instrumen-instrumen yang ada sudah serba

otomatis. Namun demikian karena sebagian kinerja

dlakukan oleh mesin maka tidak menutup kemungkinan

akan terjadinya error atau lost dalam mengendalikan

beberapa sistem atauplantyang ada.

Oleh karena itu adanya DCS (Distributed Control

System) ini dapat dengan mudah mengendalikan beberapa

plant atau sistem secara terdistribusi pada satu controller.

Pada percobaan P3 mengenai DCS DCS (Distributed

Control System) ini sangat diperlukan agar mahasiswa

dapat mengendalikan beberapa plant atau sistem secara

terdistribusi dengan hanya menggunakan 1 controller.

1.2.

PermasalahanAdapun permasalahan yang diangkat dalam percobaan

ini adalah:1. Bagaimana fungsi dari hardware DCS Centum CS

3000 Yokogawa?

2.

Bagaimana sistem konfigurasi dari DCS Centum

CS 3000 Yokogawa?

3. Bagaimana dasar pemrograman pada DCS Centum

CS 3000 Yokogawa?


8/27

2

1.3.

TujuanTujuan dari percobaan P3 Sistem Instrumentasi

Industri ini adalah:1. Memahami fungsi dari hardwareDCS Centum CS

3000 Yokogawa.

2. Memahami sistem konfigurasi dari DCS Centum

CS 3000 Yokogawa.

3. Memahami dasar pemrograman dari DCS Centum

CS 3000 Yokogawa.

1.4.

Sistematika LaporanSistematika laporan ini terdiri dari 5 bab yaitu bab I

pendahuluan, Bab II Dasar Teori, Bab III Metodologi

percobaan Bab IV Hasil Analisa Data dan Pembahasan dan

Bab V berisi tentang Kesimpulan dan Saran.


9/27

3

BAB II

DASAR TEORI

2.1

DCS (Disributed Control System)

DCS (Disributed Control System) merupakan suatu

sistem yang terdistribusi yang mampu mengendalikan

beberapa variabel proses atau unit pada satu control room

yang terpusat. Fungsi dari DCS (Disributed Control

System) ini adalah sebagai monitoring, controlling dan

optimation.

Distributed control system (DCS) digunakan dalamindustri untuk memonitor dan mengontrol peralatan yang

tersebar dengan atau tanpa campur tangan manusia.

Sebuah DCS biasanya menggunakan komputer sebagai

controller dan menggunakan propietary interconections

dan protokol untuk komunikasi. Modul input dan output

membentuk part komponen untuk DCS, Prosesor

menerima informasi dari modul input dan mengirim

informasi ke modul output. Modul input menerima

informasi dari instrumentasi input dalam sistem dan

modul output mengirim ke instrumen output pada sistem.

Bus komputer atau bus elektrikal menghubungkan

prosessor dengan modul melalui multiplexer atau

demultiplexer. Mereka juga menghubungkan kontroller

yang tersebar dengan sentral kontroller dan akhirnya

terhubung ke Human machine Interface (HMI) atau panel

kontrol[1].

DCS adalah sebuah istilah yang sangat luas yang

menggambarkan sebuah solusi untuk industri yang sangat

variatif, termasuk di dalamnya adalah :

Electrical power grids dan electrical generation

plants


10/27

4

Environmental control systems

Traffic signal

Water management system

Refining dan chemical plants

Pharmaceutical manufacturing[1]

2.2

Arsitektur DCS Centum CS 3000 YokogawaDCS (Disributed Control System) terdiri dari

beberapa komponen utama yaitu FCS (Field Control

Station), HIS (Human Machine Interface), EWS

(Engineering Work Station) dan network. Arsitektur DCS

Centum CS 3000 Yokogawa dapat dilihat pada gambar

2.1

Gambar 2.1 Arsitektur DCS Centum CS 3000Yokogawa

1. FCS (Field Control Station)

FCS ini berfungsi sebagai unit pengendali proses

dari instrument-instrument yang ada di lapangan.

FCS yang digunakan oleh yokogawa adalah FCS

generasi baru yaitu FFCS-L, dimana komunikasi


11/27

5

data yang digunakan pada FCS-L ini adalah

TCP/IP dengan ukurannya semakin kecil.

Gambar 2.2 FCS tipe FFCS-L

FFCS-L terdiri dari bagian pertama adalah ESB Bus

connector yang berfungsi untuk menghubungkan field

control unit dengan modul FIO dalam mode local nodedan berfungsi sebagai pengekspan masukan dan keluaran

dimana 1 FCS maximal dapat terhubung dengan 14 FIO.

Untuk menghubungkan FCS dan FIO ER Bus connector

namun jika ingin mengakhiri note local atau remote

menggunakan ER bus connector dengan terminator.

Bagian yang kedua adalah ER bus dapat digunakan

sebagai penghubung antara FFCS dengan FIO (Field

Input Output. Bagian ketiga adalah power supply danyang digunakan pada FCS ini adalah 2 power supply,

yang kiri digunakan untuk memberikan supply pada

processor CNI atau ke unit interface luar atau sebaliknya.

Dan processor FFCS-L bertipe CP 401 yang bekerja

secara paralel. Processor utama ini berfungsi sebagai

tempat program DCS berada dan processor kedua

digunakan untuk meng-copy program-program dari DCS


12/27

6

cadangan. Module masukan pada FFCS-L terbagi menjadi

3 yaitu analog input dan output, digital input dan output

serta komunikasi input dan output.2. HIS (Human Machine Interface)

HIS ini berfungsi sebagai monitor yang

menampilkan variabel-variabel pengendalian

secara visual.

3. EWS (Engineering Work Station)

EWS ini berfungsi untuk menambahkan atau

menambahkan program-program pada DCS

centum CS 3000, EWS ini berupa personalkomputer.

4. NetworkNetwork yang digunakan pada DCS centum CS

3000 ini adalah teknologi Vnet/IP dengan

topologi star.

2.1.Algoritma Pengendalian DCS Centum CS 3000

Yokogawa

Algoritma pengendalian yang digunakan pada DCSCentum CS 3000 adalahfunction blockyang tediri dari:

1. Link blok PIO

Berfungsi untuk input output module Centum CS

3000

2.

PID

Berfungsi sebagai algoritma kontrol PID

(Proportional Integral Derrivative)

3.

ST 16Berfungsi sebagai pemrograman untuk tipe

sequential

4. CALCU dan CALCU-L

5. LC64

Berfungsi sebagai pemrograman logika


13/27

7

2.3

Algoritma PID pada DCS Centum CS 3000

Yokogawa

Beberapa algoritma PID yang digunakan pada DCSCentum CS 3000 Yokogawa, adalah:

1. Tipe PID (Proportional Integral Derrivative)control

Berfungsi untuk:

- Melakukan aksi Proportional Integral Derrivative

sesuai dengan perubahan setpoint yang terjadi pada

plant

-

Berfungsi untuk menghasilkan setpoint secaracepat berdasarkan responplantyang ditentukan

2. Tipe kontrol I-PD (Proportional PV dan

derrivative

- Hanya integral yang beraksi saat nilai setpoint

berubah

- Menjaga kestabilan respon walaupun terjadi

perubahan pelonjakan setpont

3. Tipe kontrol (PI-D) PID derrivative PV

-

Hanya melakukan aksi proportional dan integralsaat terjai perubahan nilai setpoint.

- Digunakan pada saat memerlukan respon yang

lebih baik, misalnya downstream pada control loop

tipe cascade.

4.

Tipe penentuan otomatis

-

Digunakan pada mode cascade (CAS) ATAU

remote cascade (RCAS) yang bertujuan untuk

memperoleh perubahan nilai setpoint dengan baik.- Pada mode automatic (AUT) digunakan PID

control tipe (I-PD) untuk menjaga kestabilan sistem.

5. Tipe penentuan otomatis 2

- Pada mode control cascade (CAS) menggunakan

tipe kontrol PID derrivative PV (PI-D).


14/27

8

- Pada mode automatic ( AUT) atau remote

cascade (RCAS) menggunakan PID control tipe PV

dan derrivative (I-PD) untuk menjaga kestabilansistem.[1]


15/27

9

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1.

Peralatn Percobaan

Berikut ini adalah peralatan yang digunakan pada

percobaan p3 mengenai DCS (Distributed Control

System):

1. PC (Personal Computer)

2. Program DCS centum CS 3000 yang telah terinstal

pada PC

3.2.

Prosedur Percobaan

Adapun metodologi percobaan yang dilakukan pada

percobaaan p3 ini dapat dilihar pada gambar 3.1


16/27

10

Gambar 3.1Flowchartproses pembuatan

simulasi DCS Centum CS 3000 Yokogawa


17/27

11

Dari gambar 3.1 di atas dapat dilihat bahwa

metodologi percobaan dari pembuatan DCS dapat

dilihat pada penjelasan di bawah ini:1. instalasi laptop dengan software DCS Centum CS 3000

Yokogawadilakukan.

2. Simulasi pengontrolan level dibuat pada tangki

tertutup dengan kontrol level. Dalam percobaan ini

dilakukan setting rangetangki sebesar 0~100%.

3. Pendefinisian Analog Input dan Output dilakukan pada

DCS. Dimana sistem kontrol ini menggunakan input

Z11101 dan Z11102 dan controller FIC100 dan TIC

100 dan menggunakan inisisasi akutuator Z11109.

4. Penyambungan pengkabelan dilakukan dari blok yang

telah dibuat (WiringFunction Block)

5. Update simulator FCS dilakukan menggunakan

Function Block Detail Builder.

6. Simulasi grafik tangki dibuat dengan memasukkan

data proses.

7. Tunning PID dilakukan dengan perubahan set point

sebagai berikut

8. Hasil tuning PID dengan pemberian nilai tuning

proportional dan integral dianalisa perbedaannya.


18/27

12

Halaman ini sengaja dikosongkan


19/27

13

BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1.

Analisa Data

Berikut ini adalah function block dari plant

pengendalian flow. Dapat dilihat pada gambar 4.1.

Gambar 4.1 Function Block pada Pengendalian Level

Dalam membuat simulasi sistem pengendalian padatangki tertutup ini menggunakan Z11101 sebagai

Temperature Transmitter kemudian masuk ke TIC 100

kemudian output dari TIC 100 menjadi set untuk FIC 100

Flow Controller. Flow controller mendapat masukan dari

Z11102 yaitu flow transmitter. Kemudian dijadikan input

untuk Z11109 sebagai Flow control valve.

Berikut ini adalah hasil grafik pada simulasi DCS

Centum CS 3000 dengan pemberian tuning proportionalsebesar 100, integral 20 dan setpoint sebesar 50.


20/27

14

Gambar 4.2 Hasil tuning dengan PI sebesar

180,20

Pada control PI 100,20 dapat dilihat pada gambar

4.1 respon plant mulai steady pada menit keempat baru

bisa mencapai setpoint

Hasil tuning PID dengan P=100, I=10

Gambar 4.3 Hasil tuning dengan PI sebesar 100,

10


21/27

15

PI 100,10 dapat dilihat pada gambar 4.2 saat control

integral diperkecil maka respon plant mulai steady pada

menit kedua baru bisa mencapai setpoint, berarti lebihcepat ketika nilai integral diperkecil.


Centum CS 3000 dengan pemberian tuning proportional

sebesar 60, integral 20 dan setpoint sebesar 50.

Gambar 4.2 Hasil tuning dengan PI sebesar

60,20

Pada control PI 60,20 nilai control proportional

diperkecil maka dapat dilihat pada gambar 4.3 respon

plant mulai steady pada menit ketiga baru bisa mencapai

setpoint.

Berikut ini adalah hasil grafik pada simulasi DCSCentum CS 3000 dengan pemberian tuning proportional

sebesar 100, integral 10 dan setpoint sebesar 10.


22/27

16

Gambar 4.3 Hasil tuning dengan PID 100,10, 10


Centum CS 3000 dengan pemberian tuning proportionalsebesar 170, integral 20 dan setpoint sebesar 80.

4.2.

PembahasanPada percobaan P3 Sistem Pengendalian Otomatik

dilakukan simulasi tentang sistem pengendalian level

pada tangki dengan menggunakan software DCS (

Distributed Control System) Centum CS 3000. Sistem

pengendalian level ini menggunakan control PID jenis PI

(Proportional Integral), karena level termasuk proses yang

mempunyai respon yang cepat sehingga tidak memerukancontrolDerrivative.

Pada percobaan ini dilakukan tuning sebanyak 4 kali

dengan menggunakan setpoint sebesar 50. Tuning yang

dilakukan antara lain PI 100,20 , PI 100,10 , PI 60,20 ,

PID 100,20,20.. Pada control Pada control PID

100,10,10 maka dapat dilihat pada gambar 4.4 respon


23/27

17

plant tidak akan mencapai setpoint respon akan random

naik turun.

Dari keempat hasil tuning tersebut respon yang

paling cepat mencapai setpointadalah yang diberi control

PI sebesar 100,10. Dalam waktu 2 menit respon sudah

mencapai setpoint dan sudah dalam keadaan stabil.

Sedangkan respon yang paling lambat dalam mencapai

setpoint adalah yang diberi control PI sebesar 100,20.

Dalam waktu 4 menit grafik respon baru mencapai

setpoint dan mencapai keadaan stabil. Dari hasilpercobaan pengendalian level pada tangki dengan

menggunakan software DCS Centum CS 3000 dapat

disimpulkan bahwa berapapun besar nilai setpoint yang

ditentukan jika ingin memperoleh respon yang cepat

dalam mencapai setpoint dan keadaan stabil maka diberi

tuning Proportionalyang tinggi dan tuningIntegralyang

rendah. karena idealnya suatu grafik sistem adalah hasilrespon awal menuju ke titik set point tidak terlalu curam

namun mencapai respon awal yang tinggi.

Tipe control yang tepat untuk pengendalian level

adalah control PI (Proportional Integral) tanpa

memerlukan derivative karena respon dari level sudah

cukup cepat. Sehingga apabila dikasih control PID

hasilnya akan random seperti gambar 4.4. Tipe control

Proportional berfungsi untuk meminimalisir error, control

integral mampu menghilangkan offset dan derivative

berfungsi untuk mempercepat respon.


24/27

18



25/27

19

BAB V

PENUTUP

5.1.

Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang diperoleh dari hasil

percobaan P3 mengenai sistem pengendalian level pada

tangki dengan menggunakan softwareDCS ( Distributed

Control System)Centum CS 3000 adalah:

1.Instrumen kontrol dalam sistem pengendalian level

menggunakan Z011101, TIC100, FIC 100, Z011102

dan Z011109.

2.

Sistem control yang digunakan adalah PID controller

tipe PI (Proportional Integral) karena level termasuk

memiliki respon yang cepat.

3. Respon yang paling cepat mencapi setpoint dan

mencapai keadaan stabil dalam waktu 2 menit adalah

dengan tuning Proportional sebesar 100 dan tuning

Integral sebesar 10 pada setpoint 50.


26/27

20



27/27

DAFTAR PUSTAKA

[1]

Asisten Laboratorium Rekayasa Dan Instrumentasi:Modul Sistem Pengendalian Otomatis. Laboratorium

Rekayasa dan Instrumentasi, Surabaya 2014

Damayanti Sari_2414105016_Lapres P3 SPO

Documents