Laporan Praktikum
LABORATORIUM PENGENDALIAN PROSES
SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2013 / 2014MODUL : Pengendalian
LevelPEMBIMBING : Ir. Herawati Budiastuti, Ph.D
oleh :Kelompok 2Abdussalam Topandi
121424001
Achmad Faisal
121424002Ulfia Tiaravani121424031Yuliani Wardani
Saputra121424032Kelas 2A-TKPB
PROGRAM STUDI D4 TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2014
a. Tujuan Praktikum1) Dapat mengetahui dan memahami konsep dasar
pengendalian, jenis variable, unit instrumentasi yang terlibat
serta jenis pengendali yang digunakan dalam pengendalian level
2) Dapat mengendalikan level cairan pada titik ketinggian yang
diinginkan dengan system pengendali kontinyu atau PID berbasis
computerb. Data Percobaan
Optimasi Ia. Run 1 ( PB=50% , SP=50%, IT=0.1 s, DT=0 s b. Run 2
( PB=100% , SP=50%, IT=0.1 s, DT=0 s
c. Run 3 ( PB=150% , SP=50%, IT=0.1 s, DT=0 s Optimasi II
Dari Optimasi I, didapat PB yang terbaik yaitu PB=50%. Dapat
teramati, pada PB=50% selisih PV dan SP tidak terlalu besar.
a. Run 1 ( PB=50% , SP=50%, IT=0.1 s, DT=0 s
b. Run 2 ( PB=50% , SP=50%, IT=0.5 s, DT=0 s c. Run 3 ( PB=50% ,
SP=50%, IT= 1 s, DT=0 s
d. Run 4 ( PB=50% , SP=50%, IT= 2 s, DT=0 s Optimasi III
Dari optimasi II, didapat Ti yang terbaik yaitu Ti=0.1 s. Karena
Selisih PV dengan SP yang sangat kecil. Dan merupakan waktu
tercepat dalam membentuk 1 amplitudo.a. Run 1 ( PB=50% , SP=50%,
IT= 0.1 s, DT=0.1 s
b. Run 2 ( PB=50% , SP=50%, IT= 0.5 s, DT=0.5 s
c. Run 3 ( PB=50% , SP=50%, IT= 1 s, DT= 1 s
d. Run 4 ( PB=50% , SP=50%, IT= 2 s, DT= 2 s
Dari Optimasi III, didapatkan DT terbaik adalah pada DT=0.1 s.
Karena Selain selisih PV dan SP yang sangat kecil, juga karena
kurva MV pada DT=0.1 s lebih halus/konstan (tidak terlalu
fluktuatif) daripada yang lainnya.c. Pembahasan
Pembahasan oleh Abdussalam Topandi (121424001)Pada praktikum
ini, dilakukan pengendalian level cairan dengan pengendali kontinyu
menggunakan parameter Proportional Band, Integral Time, dan
Derivative Time dengan variasi nilai tertentu untuk menentukan
nilai parameter yang optimal. Selain itu, diamati pula pengaruh
parameter tersebut.
Parameter pertama yang divariasikan nilainya yaitu proportional
band, sedangkan nilai integral time ditetapkan pada nilai minimal
(0,1 detik) dan nilai derivative time nol. Variasi nilai yang
dilakukan pada proportional band adalah 50%, 100%, dan 150%. Dari
ketiga variasi tersebut, meskipun tidak mencolok, terdapat
perbedaan dari nilai offset, lamanya settling time, serta osilasi.
Pada nilai 150% dan 100% , pengendali terlihat kurang peka, karena
waktu yang dibutuhkan hingga stabil lebih lama dibandingkan dengan
nilai variasi 50%. Meskipun kurva tidak diamati hingga akhir,
settling time dapat diperkirakan dengan melihat osilasi kurva serta
waktu yang dibutuhkan untuk mencapai setpoint. Sementara itu, pada
nilai 50%, walaupun kurva terlihat kurang stabil, pengendali
cenderung lebih peka dan cepat mencapai stabilitas dibanding kedua
variasi lainnya, sehingga nilai 100% ditentukan sebagai kondisi
terbaik dari variasi nilai PB.
Setelah diperoleh nilai 50% sebagai kondisi terbaik dari variasi
nilai PB, dilakukan pula variasi nilai IT, yaitu 0,1 detik, 0,5
detik, 1 detik dan 2 detik. Dari kurva yang diperoleh, nilai IT
menambah kelambatan sistem, sehingga nilai manipulated variable
naik dan turun secara perlahan, dan kurva cenderung lebih stabil.
Dapat dilihat dari kurva, semakin tinggi nilai IT, semakin lambat
pula sistemnya, dan kurva di awal sistem lebih stabil. Meskipun
begitu, settling time harus tetap diperhatikan. Dari ketiga
variasi, nilai 0,1 detik merupakan nilai terbaik, karena selisih PV
dengan SV sangat kecil dibandingkan dengan nilai lainnya, serta
settling time yang dibutuhkan paling sedikit, sehingga cepat dama
membentuk 1 amplitudo.Kemudian, dilakukan pula variasi nilai DT,
yaitu 0,1 detik, 0,5 detik, 1 detik dan 2 detik. Dari kurva yang
didapat, dapat dilihat bahwa DT ini dapat mempercepat respon dan
memperkecil overshoot. Pada DT 0,1 detik kurva cenderung stabil.
Tetapi pada pengendalian derivatif ini MV yang dihasilkan tidak
stabil, hal tersebut terjadi karena katup mengalami buka-tutup
terus menerus hingga PV mencapai SP. Hal ini dapat merusak katup
tersebut. Selain itu, dari kurva yang diperoleh, semakin besar
nilai DT, manipulated variable semakin naik-turun, actuator semakin
sering bergerak, dan menyebabkan sistem tidak stabil. Oleh karena
itu, pengendalian level tidak cocok menggunakan derivative.
Pembahasan oleh Achmad Faisal (121424002)Proses pengendalian level
dilakukan untuk mengendalikan level cairan pada ketinggian yang
diinginkan. Jenis pengendali yang digunakan dalam praktikum ini
adalah sistem pengendali kontinyu yaitu PID berbasis komputer.
Parameter yang variasikan pada pengendalian level dengan PID ini
ada tiga, yaitu Proportional Band (PB), Integral Time (IT), dan
Derivative Time (DT). Dari variasi parameter tersebut dapat
ditentukan kondisi yang optimal dalam pengendalian level pada
praktikum ini, yaitu menghasilkan nilai variable proses
termanipulasi dengan respon cepat, settling time singkat, dan error
yang kecil.
Optimasi I
Optimasi I merupakan pengendali Proportional (P). Optimasi I
dilakukan untuk menentukan kondisi PB paling optimal yaitu dengan
cara memvariasikan nilai PB (50%, 75%, 100%) dengan IT tetap (0.1
detik) dan DT tetap (0 detik). Nilai PB menunjukkan besarnya
persentase rentang nilai Variable Process (PV) dengan nilai Set
Point (SP). Semakin kecil nilai PB semakin cepat waktu tanggap /
respon dan offset yang terjadi semakin kecil. Tetapi sistem tidak
stabil sehingga terjadi respon bergelombang (osilasi) sebaliknya
dengan nilai PB yang besar, sistem agak stabil tetapi respon lambat
dan offset besar. Pada optimasi I, didapatkan PB yang optimum
adalah PB=50%.
Optimasi II
Optimasi II merupakan pengendali Proportional Integral (PI).
Optimasi II dilakukan untuk menentukan nilai IT (Integral Time)
yang paling optimal. Nilai IT yang di variasikan adalah 0.1 detik,
0.5 detik, 1 detik dan 2 detik. Integral Time adalah waktu yang di
butuhkan sinyal untuk mencapai setpoint. Penambahan aksi integral
ini bertujuan untuk menghilangkan offset. Namun dengan menambahkan
aksi integral ini membuat respon menjadi lambat. Pada optimasi ini,
nilai PB yang digunakan adalah nilai PB optimum pada optimasi I.
Pada optimasi II, didapatkan IT yang paling optimal adalah IT=0.1
detik. Karena waktu respon yang lebih cepat dan menghasilkan offset
dan error yang paling kecil.
Optimasi III
Optimasi III merupakan pengendali Proportional Integral
Derivative (PID). Optimasi III dilakukan untuk menentukan nilai DT
(Derivative Time) yang paling optimal. Nilai DT yang di variasikan
adalah 0.1 detik, 0.5 detik, 1 detik dan 2 detik. Kelambatan yang
terjadi dari aksi integral pada pengendali PI dapat diminimalisasi
dengan menambahkan pengendali derivative. Penambahan aksi derivatif
ini bertujuan untuk mempercepat respon dan memperkecil overshoot.
Namun kelemahan dari aksi pengendalian ini adalah dapat menyebabkan
kepekaan terhadap noise (gangguan) meningkat. Pada optimasi ini,
nilai PB & TI yang digunakan adalah nilai PB optimal pada
optimasi I dan TI optimal pada optimasi II. Pada optimasi III,
didapatkan DT yang paling optimal adalah DT=0.1 detik. Karena
respon cepat, menghasilkan offset dan error kecil, juga karena
kurva MV pada DT=0.1 detik lebih halus (tidak terlalu fluktuatif)
daripada yang lainnya.
Pada percobaan pengendalian level ini, didapatkan parameter
paling optimal adalah PB = 50%, TI = 0.1 detik, dan DT = 0.1 detik.
Pembahasan oleh Ulfia Tiaravani (121424031)Praktikum kali ini yaitu
mengenai pengendalian level, pengendalian level ini merupakan salah
satu pengendalian yang banyak dijumpai di industri kimia. Dengan
adanya pengendalian level, maka terjadinya keluberan pada suatu
tangki penampungan dapat dihindari. Praktikum kali ini bertujuan
untuk memahami konsep dasar pengendalian, jenis variabel yang
berperan, unit instrumentasi yang terlibat serta jenis pengendali
yang digunakan pada pengendalian level serta dapat mengendalikan
level cairan pada titik ketinggian yang diinginkan dengan sistem
pengendali kontinyu atau PID berbasis komputer. Jenis pengendali
yang digunakan adalah pengendali kontinyu. Pengendali kontinyu
dapat berupa pengendali proportional (P), pengendali proportional
integral (PI), dan pengendali proportional integral derivative
(PID). Dalam hal ini dilakukan variasi terhadap PB (Proportional
Band), IT (Integral Time), dan DT (Derivative Time). Prinsip kerja
dari proses ini adalah mengendalikan laju alir air masuk agar level
cairan sesuai dengan setpoint yang diinginkan dengan mengatur
bukaan valve. Laju alir masuk sebagai manipulated variable (MV) dan
level cairan sebagai process variable (PV). Unit instrumentasi yang
terlibat dalam pengendalian ini terdiri dari unit proses
(tangki/reaktor), unit pengukuran (skala yang terdapat pada
tangki), unit pengendali (controller CRL&PC), dan unit kendali
akhir berupa aksi dari control valve. Pada praktikum kali ini tidak
diberikan gangguan (noise) karena jika menggunakan gangguan (noise)
maka akan sulit untuk membedakan respon pengendalian yang
dipengaruhi oleh parameter PID atau oleh gangguan, sehingga dengan
tidak adanya penambahan noise dapat diketahui pengaruh PB, IT dan
DT pada respon pengendalian. Pada praktikum ini dilakukan tiga
optimasi percobaan hingga dihasilkan kondisi terbaik dari
masing-masing variasi sehingga dapat diketahui nilai PB, TI, dan DT
yang optimum. Praktikan mengatur set point pada 50% untuk ketiga
optimasi. Pada optimasi pertama yaitu penentuan nilai PB yang
optimum. Nilai PB ini merupakan lebar daerah pengendalian variabel.
Untuk mendapat nilai PB yang optimum, praktikan melakukan 3 kali
run pada PB 50%, 100%, dan 150% dengan nilai IT minimal (0,1 detik)
dan DT 0. Jika dibandingkan dengan variasi PB yang lain pada
variasi PB 50%, T=0,1 detik dan DT=0, selisih antara PV dengan SP
tidak terlalu besar dan kurva offset cukup halus. MV (Manipulated
Variable) mempunyai kurva yang fluktuatif ini berarti bukaan valve
tidak stabil. Dapat dilihat dari kurva optimasi 1 bahwa apabila
semakin kecil nilai PB respon yang ditunjukkan akan semakin cepat,
error dan offset semakin kecil, tetapi sistem cenderung tidak
stabil (terjadi osilasi). Sehingga dari ketiga run (variasi PB), PB
optimum yang dipilih yaitu PB 50%. PB optimum ini selanjutnya akan
dipakai untuk optimasi 2. Pengendalian kedua yaitu pengendalian
integral, yang dilakukan dengan cara memvariasikan nilai IT
(Integral Time). Pada optimasi 2 ini akan ditentukan nilai IT
optimum. Pengendalian integral ini bertujuan untuk menghilangkan
offset dan error. Pada optimasi pengendalian ini praktikan
melakukan 4 kali run pada nilai IT 0,1 detik, 0,5 detik, 1 detik,
dan 2 detik dengan menggunakan parameter PB yang didapat dari
pengendalian pertama (PB 50%) dan DT=0. Jika dibandingkan dengan
variasi IT yang lain, pada variasi IT 0,1 detik, PB 50%, dan DT=0
selisih antara PV dengan SP sangat kecil, dan respon lebih cepat.
Error pada IT 0,1 detik semakin lama semakin kecil karena adanya
aksi integral yang menyebabkan nilai keluaran pengendali berubah
terus selama ada error sampai error hilang. Dari keempat variasi
tersebut dapat dilihat bahwa semakin kecil IT, error akan semakin
kecil, waktu stabil sistem akan semakin cepat. Atau dapat dikatakan
bahwa penambahan aksi integral akan menambah kelambatan respon dan
ketidakstabilan sistem. Sehingga dari keempat run, praktikan
memilih IT optimum pada 0,1 detik. Pengendalian ketiga yaitu
Pengendalian derivatif yang dilakukan dengan cara memvariasikan
nilai DT (Derivative Time), parameter PB dan IT menggunakan nilai
optimum yang didapat dari pengendalian pertama dan kedua yaitu pada
PB 50% dan IT 0,1 detik. Pengendalian Derivatif ini dilakukan untuk
mempercepat waktu stabil yang kerap lambat akibat aksi integral.
Pada optimasi pengendalian ini praktikan melakukan 4 kali run DT
0,1 detik, 0,5 detik, 1 detik, dan 2 detik. Jika dibandingkan
dengan 3 variasi lain, pada DT 0,1 detik kurva cenderung stabil,
nilai PV mendekati nilai SP walaupun tetap menghasilkan kurva MV
yang fluktuatif (tidak stabil/katup mengalami buka tutup
terus-menerus). Semakin besar DT, kurva MV semakin fluktuatif dan
selisih PV dengan SP yang semakin besar. Sehingga dari keempat run,
praktikan memilih DT optimum pada 0,1 detik.Berdasarkan ketiga
pengendalian tersebut nilai optimum masing-masing parameter yaitu
PB 50%, IT 0,1 detik, dan DT 0,1 detik dimana tiap fungsi parameter
mempunyai kelebihan dan kekurangan. Pengendalian yang sesuai untuk
mengendalikan ketinggian permukaan cairan yaitu dengan Pengendalian
Integral. Karena dengan pengendalian integral akan diperoleh hasil
sesuai keinginan yaitu selisih PV dengan SP yang sangat kecil,
offset kecil, kecenderungan stabil dan tidak terjadi fluktuasi.
Pembahasan oleh Yuliani Wardani Saputra (121424032)d.
Kesimpulan
Setelah praktikum ini didapatkan:
PB paling optimum adalah PB = 50%
TI paling optimum adalah TI = 0.1 s
DT paling optimum adalah DT = 0.1 s Tiap fungsi parameter
mempunyai kelebihan dan kekurangan Jenis pengendali yang sesuai
untuk level yaitu pengendali integralTanggal Praktikum : 11 April
2014
Tanggal Pengumupulan: 21 April 2014
(Laporan)
Pengendalian Level (Kelompok 2)11