LABORATORIUM PENGENDALIAN PROSES SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014/2015 MODUL : Pengendalian Aliran PEMBIMBING : Harita N. Chamidy, LRSC. Praktikum : 15 April 2015 Penyerahan (Laporan) : 18 Juni 2015 Oleh : Kelompok : 7 Nama : 1. Annisa Novita N NIM. 131424005 2. Nadhira Rifarni NIM.131424016 Kelas : 2A - TKPB PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
LABORATORIUM PENGENDALIAN PROSES
SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014/2015
MODUL : Pengendalian Aliran
PEMBIMBING : Harita N. Chamidy, LRSC.
Praktikum : 15 April 2015
Penyerahan (Laporan) : 18 Juni 2015
Oleh :
Kelompok : 7
Nama : 1. Annisa Novita N NIM. 131424005
2. Nadhira Rifarni NIM.131424016
Kelas : 2A - TKPB
PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2015
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Satu besaran penting pada proses yang melibatkan cairan adalah laju aliran. Pengendalian
aliran menjadi factor sangat penting pada proses.
1). Aliran cairan ke alat berikutnya diharapkan pada nilai konstan
2). Banyak fungsi unit proses berjalan baik jika bekerja pada aliran tetap.
1.2 Tujuan
Praktikum ini memberi kompetensi dasar pada mahasiswa yaitu kemampuan untuk dapat
mengendalikan system aliran.
Mempelajari pengaruh nilai parameter pengendali pada respons aliran.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Prinsip Pengendalian
Proses operasi dalam industri kimia bertujuan untuk mengoperasikan rangkaian peralatan
sehingga proses dapat berjalan sesuai dengan satuan operasi yang berlaku. Untuk mencapai hal
tersebut maka diperlukan pengendalian. Hal yang perlu diperhatikan dalam proses operasi teknik
kimia seperti suhu (T), tekanan (P), laju alir (F) tinggi permukaan cairan (L), komposisi, pH, dan
lain sebagainya. Peranan pengendalian proses pada dasarnya adalah mencapai tujuan proses agar
berjalan sesuai dengan apa yang diinginkan.
Ketinggian suatu cairan merupakan salah satu hal yang harus dikendalikan dalam suatu
industry kimia. Apabila ketinggian cairan tidak dikendalikan maka proses dalam industry akan
terganggu. Jika ketinggian cairan melebihi ketinggian yang diinginkan maka akan terjadi
overflow atau cairan akan meluap sehingga mengganggu atau daoat merusak alat-alat lain dan
jika ketinggian cairan kurang dari ketinggian yang diinginkan maka proses tidak akan bekerja.
Oleh karena itu ketinggian suatu cairan harus dikendalikan dalam suatu industry.
Untuk pelaksanan langkah-langkah pengendalian proses tersebut diperlukan
instrumentasi sebagai berikut:
1. Unit proses.
2. Unit pengukuran.
Bagian ini bertugas mengubah nilai variable proses yang berupa besaran fisik atau kimia
menjadi sinyal standar (sinyal pneumatic dan sinyal listrik).
Unit pengukuran ini terdiri atas:
a) Sensor: elemen perasa (sensing element) yang langsung “merasakan” variable
proses. Sensor merupakan bagian paling ujung dari sistem/unit pengukuran dalam sistem
pengendalian. Contoh dari elemen perasa yang banyak dipakai adalah thermocouple,
No Karakteristik Dinamik Nilai1. Step Respon 5s2. Delay Time (td) 8s3. Time Konstan 180-170=10 s4. Rise Time 8 s5. Peak Time 13 s6. Overshoot 54:58x100% = 93,1%7. Offset 60-21 = 398. Decay Ratio 37,86%
1
2
3
4
5
1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100
109
118
127
136
145
154
163
172
181
190
199
208
217
226
0
20
40
60
80
100
120
Proporsional
Y1Y2
1
23
4
5
7
Y1 = Proses Variabel (PV), Y2 = Set Point (SP)
Kc/Pb 50Ti 1000000Td -
No Karakteristik Dinamik Nilai1. Step Respon 14 s2. Delay Time (td) 14 s3. Time Konstan 228-199=29 s4. Rise Time 16 s5. Peak Time 23 s6. Overshoot 43:560x100% =71,67%7. Offset 60-34=268. Decay Ratio 10,51:20,23 x 100% =51,95
No Karakteristik Dinamik Nilai1. Step Respon 14 s2. Delay Time (td) 15 s3. Time Konstan 150-26=124 s4. Rise Time 16 s5. Peak Time 19 s6. Overshoot -7. Offset 60-51=98. Decay Ratio -
PENGENDALI PROPORSIONAL-INTEGRAL (PI)
1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100
109
118
127
136
145
154
163
172
181
190
199
208
217
226
235
244
0
10
20
30
40
50
60
70
Proporsional -Integral
Y1Y21
3
4 5
Y1 = Proses Variabel (PV), Y2 = Set Point (SP)
Kc/Pb 175Ti 60Td -
No Karakteristik Dinamik Nilai1. Step Respon 15 s2. Delay Time (td) -3. Time Konstan 246-229=17 s4. Rise Time 18 s5. Peak Time 25 s6. Overshoot 0,083%7. Offset 68. Decay Ratio -
1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100
109
118
127
136
145
154
163
172
181
190
199
208
217
226
235
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Proporsional-Integral
Y1Y2
13
5
7
Y1 = Proses Variabel (PV), Y2 = Set Point (SP)
Kc/Pb 175Ti 30Td -
No Karakteristik Dinamik Nilai1. Step Respon 8 s2. Delay Time (td) - s3. Time Konstan 235-210=25 s4. Rise Time 6 s5. Peak Time 18 s6. Overshoot 48,33%7. Offset 60-50=108. Decay Ratio -
1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100
109
118
127
136
145
154
163
172
181
190
199
208
217
226
0
10
20
30
40
50
60
70
Proporsional-Integral
Y1Y2
7
31
2
4 5
Y1 = Proses Variabel (PV), Y2 = Set Point (SP)
Kc/Pb 175Ti 10Td -
No Karakteristik Dinamik Nilai1. Step Respon 28 s2. Delay Time (td) 28 s3. Time Konstan 230-194=36 s4. Rise Time 40 s5. Peak Time 52 s6. Overshoot 57. Offset 258. Decay Ratio -
No Karakteristik Dinamik Nilai1. Step Respon 11 s2. Delay Time (td) 23 s3. Time Konstan 124-63=61 s4. Rise Time 24 s5. Peak Time 26 s6. Overshoot -7. Offset 60-54=68. Decay Ratio -
No Karakteristik Dinamik Nilai1. Step Respon 18 s2. Delay Time (td) 19 s3. Time Konstan 61-21=40 s4. Rise Time 21 s5. Peak Time 23 s6. Overshoot -7. Offset 60-54=68. Decay Ratio -
No Karakteristik Dinamik Nilai1. Step Respon 17 s2. Delay Time (td) 22 s3. Time Konstan 132-72=60 s4. Rise Time 51 s5. Peak Time 57 s6. Overshoot7. Offset 60-59=18. Decay Ratio
PENGENDALI PROPORSIONAL-INTEGRAL-DERIVATIF (PID)
1 12 23 34 45 56 67 78 89 100
111
122
133
144
155
166
177
188
199
210
221
232
243
254
265
276
287
298
0
20
40
60
80
100
120
Proporsional-Integral-Derivatif
y1y2
12 3
4
5
Y1 = Proses Variabel (PV), Y2 = Set Point (SP)
Kc/Pb 175Ti 30Td 1
No Karakteristik Dinamik Nilai1. Step Respon 72. Delay Time (td) 73. Time Konstan 300-270=30 s4. Rise Time 75. Peak Time 126. Overshoot 71,67%7. Offset 68. Decay Ratio -
77
1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92 99 106
113
120
127
134
141
148
155
162
169
176
0102030405060708090
100
Proporsional-Integral-Derivatif
Y1Y2
1
3
4
5
7
Y1 = Proses Variabel (PV), Y2 = Set Point (SP)
Kc/Pb 175Ti 30Td 2
No Karakteristik Dinamik Nilai1. Step Respon 152. Delay Time (td) -3. Time Konstan 181-140=41 s4. Rise Time 185. Peak Time 256. Overshoot 58,33%
7. Offset 58. Decay Ratio -
1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101
111
121
131
141
151
161
171
181
191
201
211
221
231
241
251
261
271
0
20
40
60
80
100
120
Proporsional-Integral-Derivatif
Y1Y2
1
3
45
Y1 = Proses Variabel (PV), Y2 = Set Point (SP)
Kc/Pb 175Ti 30Td 5
No Karakteristik Dinamik Nilai1. Step Respon 14s2. Delay Time (td) -3. Time Konstan 265-210 = 55 s4. Rise Time 15 s5. Peak Time 22s6. Overshoot 61,67%7. Offset 60-56 =48. Decay Ratio 2
No Karakteristik Dinamik Nilai1. Step Respon 282. Delay Time (td) -3. Time Konstan 116-92= 24 s4. Rise Time 285. Peak Time 646. Overshoot 30:11x100% = 272,73%7. Offset 60-42= 188. Decay Ratio -
4.2 PEMBAHASAN
Praktikum kali ini bertujuan untuk menentukan jenis pengendali yang cocok untuk
pengendalian aliran agar laju alir fluida sesuai denga nilai set point yang diinginkan. Jenis
parameter pengendali yng digunakan adalah pengendalian proposional (P), pengendali
proposional integral (PI) dan pengendali proposional integral derivative (PID).Variabel yang
dikendalikan adalah aliran/laju alir (PV). Untuk mengendalikan PV, dilakukan dengan
mengatur bukaan valve sehingga menghasilkan MV yang akan mempengaruhi nilai PV. Jika
aliran/laju alir dalam pipa kurang dari SP maka valve akan membuka, sedangkan jika
aliran/laju alir dalam pipa melebihi SP valve akan menutup. Maka dapat disimpulkan bahwa
pengendalian aliran aksi pengendalinya direct sehingga aksi plantnya reverse.
Proporsional (P)
Pada percobaan dilakukan variasi nilai PB (proporsional Band) dengan rentang nilai 20-
200%. Nilai set point (SP) yang dimasukkan adalah 60 L/h, dan nilai Ti dimasukkan 100000
dengan demikian maka pengaruh integral hampir tidak ada, Td=0.
Dilakukan variasi nilai Kc (Proporsional gain) tanpa pengaruh Integrasi dan Derivasi.
Dari hasil variasi pengendalian Kc, didapatkan bahwa semakin besar harga Kc, maka nilai
offset semakin kecil yang mengakibatkan grafik yang semakin stabil.
Nilai Kc terbaik yang digunakan adalah 175. Kelemahan dari pengendalian
proporsional adalah selalu menghasilkan error yang ditandai dengan besarnya niali offset.
Untuk menghilangkan offset perlu ditambahkan pengendalian integral yang bertujuan untuk
memnghilangkan offset. Semakin besar overshoot, system semakin tak stabil. Tetapi semakin
kecil overshoot system semakin lambat. Tapi pada pb/Kc 175 tidak terdapat overshoot
disimpulkan bahwa pengendali pada Kc 175 ini cepat tepat dan stabil.
Proporsional-Integral (PI)
Dengan pengendalian proporsional-integral diharpkan sistem lebih cepat mencapai set
point dan sistem berjalan stabil, serta nilai keluaran (PV) sama dengan nilai set point (SP).
Nilai Kc 175 dan Ti 30 yang terbaik digunakan pada saat melakukan pengendalian
Derivatif. Parameter waktu derivatif sangat peka terhadap gangguan sehingga menghasilkan
osilasi dan offset semakin besar. Waktu integral dengan nilai offset terbaik byaitu pada Ti 1
dan. Karena akan mempengaruhi pengendalian sistem menjadi tepat,cepat dan stabil.
Proporsional-Integral-Derivatif (PID)
Hasil percobaan menunjukkan bahwa pengendalian PID terbaik adalah pada Kc 175, Ti
30, dan Td 1. Dari hasil percobaan didapatkan bahwa semakin banyak parameter
pengendalian yang digunakan, maka pengendalian proses semakin mudah. Namun pada
pengendalian aliran, penggunaan pengendalian derivatif kurang efektif karena sistem tetap
mengalami overshoot, sedangkan tujua penggunaan pengendalian derivatif adalah untuk
menghilangkan overshoot.
BAB V
SIMPULAN
Kc (proporsional gain) terbaik yang digunakan 175
Ti (waktu integral) terbaik adalah 30
Td (waktu derivative) adalah 1
Hasil PB, Ti dan td terbaik
1 12 23 34 45 56 67 78 89 100
111
122
133
144
155
166
177
188
199
210
221
232
243
254
265
276
287
298
0
20
40
60
80
100
120
Proporsional-Integral-Derivatif
y1y2
12 3
4
5
Y1 = Proses Variabel (PV), Y2 = Set Point (SP)
Kc/Pb 200Ti 30Td 1
No Karakteristik Dinamik Nilai1. Step Respon 72. Delay Time (td) 73. Time Konstan 300-270=30 s4. Rise Time 75. Peak Time 126. Overshoot 71,67%7. Offset 68. Decay Ratio -
DAFTAR PUSTAKA
Heriyanto (2010). Pengendalian Proses. Jurusan Teknik Kimia, Bandung: POLBAN
Wade, H.L.(2004).Basic and Adavanced Regulatory Control: System Design and