LAPORAN RESMI PRAKTIKUM
SISTEM PENGENDALIAN OTOMATIK P1
SIMULASI PENGENDALIAN SUHU PADA PCT 13 DENGAN LABVIEW 2012
Disusun oleh :
Faridhul Ikhsan
2412100036Asisten :
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK FISIKA
JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2015
LAPORAN RESMI PRAKTIKUM
SISTEM PENGENDALIAN OTOMATIK P1
SIMULASI PENGENDALIAN SUHU PADA PCT 13 DENGAN LABVIEW 2012
Disusun oleh :
Faridhul Ikhsan
2412100036Asisten :
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK FISIKA
JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2015
ABSTRAKDAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Kegiatan industri saat ini sangat membutuhkan kecepatan dan
keakuratan yang tinggi dalam mencapai target produksi. Dalam
mencapai hal tersebut, pada kegiatan produksi sistem yang digunakan
harus diatur sedemikian rupa agar sesuai dengan keinginan. Sistem
kontrol adalah hal yang mendukung dalam kegiatan industri ini.
Teknologi sistem kontrol terus berkembang dari hal sederhana hinggi
hal rumit. Dalam kegiatan industri saat ini hampir selalu
menggunakan sistem kontrol, untuk mencapai target dan rencana yang
diinginkan [1].Terdapat banyak jenis sistem kontrol yang digunakan,
salah satu teknik yang sering digunakan adalah PID. Metode kontrol
Proporsional-Integral-Derivatif (PID) banyak diterapkan di bidang
industri. Kontroler ini memiliki parameter-parameter pengontrol,
yaitu Kp,Ti dan Td. Ketiga parameter tersebut diturunkan dari
perhitungan matematis pada metode PID konvensional. Kesulitan
timbul bila plant yang dikendalikan adalah sistem dengan orde
tinggi. Maka dari itu diperlukan metode tuning PID yang dapat
diterapkan dalam sistem orde tinggi. Metode osilasi Ziegler-Nichols
merupakan sebuah metode penalaan PID yang dapat dilakukan secara
otomatis tanpa memodelkan sistem. Pada metode ini berlangsung dua
tahap pada awal aplikasinya, yaitu tahap penalaan untuk menetukan
parameter parameter kontrol dan tahap pengontrolan dengan
menerapkan parameter-parameter tersebut [2].Salah satu penggunaan
metode ini adalah pada sistem kontrol temperatur/suhu. Kontrol suhu
di industri sangat krusial dan dibutuhkan agar didapatkan suhu yang
sesuai dengan set point. Hal ini dilakukan untuk mencegah plan
meledak dan rusak agar tidak mengganggu proses produksi [3]. Oleh
karena itu pada pratikum kali ini membahas tentang salah satu
control PID sederhana pada sistem pengendalian suhu
[1].1.2Permasalahan
Berdasarkan latar belakang di atas terdapat beberapa
permasalahan dalam praktikum ini, diantaranya ialah sebagai
berikut.a. Bagaimana mengetahui konfigurasi hardware National
Instrument Field Point yang digunakan untuk mengendalikan besarnya
suhu pada PCT 13 ?b. Bagaimana mengetahui cara pemrograman Labview
2012 ?c. Bagaimana mengetahui peran mode Kontrol PID secara Real
Time ?1.3Tujuan
Tujuan dari dilakukannya praktikum ini adalah sebagai berikut.a.
Praktikan dapat mengetahui konfigurasi hardware National Instrument
Field Point yang digunakan untuk mengendalikan besarnya suhu pada
PCT 13.b. Praktikan dapat mengetahui cara pemrograman Labview 2012
?c. Praktikan dapat mengetahui peran mode Kontrol PID secara Real
Time ?BAB IIDASAR TEORI
2.1KontrolerKontroler termasuk salah satu komponen sistem
pengaturan yang berfungsi mengolah sinyal error mejadi sinyal
kontrol. Sinyal error adalah selisih antara sinyal umpan balik yang
dapat berupa sinyal keluaran plant sebenarnya atau sinyal keluaran
terukur dengan sinyal masukan acuan (set point). Sehingga masukan
kontroler adalah sinyal eror dan keluaran kontroler disebut sinyal
kontrol [4].2.1.1 Kontroler ProporsionalKontroler proporsional
merupakan kontroler yang aksi kontrolnya proporsional terhadap
sinyal kesalahan. Kontroler P, pengaruhnya pada sistem adalah
sebagai berikut:
a. menambah atau mengurangi kestabilan,b. dapat memperbaiki
respon transien khususnya rise time, settling time,c. mengurangi
(bukan menghilangkan) error steady state.
Untuk menghilangkan Ess, dibutuhkan Kp besar, tetapi akan
membuat sistem lebih tidak stabil. Kontroler Proporsional memberi
pengaruh langsung (sebanding) pada eror. Semakin besar eror,
semakin besar sinyal kendali yang dihasilkan kontroler. Grafik
respon sistem dengan kendali proporsional ini adalah sebagai
berikut [4].
Gambar 2.1 Grafik respon dengan kendali Proporsional
2.1.2 Kontroler IntegralKontroler integral merupakan kontroler
yang aksi kontrolnya merupakan integral terhadap sinyal kesalahan.
Kontroler I, pengaruhnya pada sistem adalah sebagai berikut:
a. menghilangkan Error Steady State,b. respon lebih lambat
(dibandingkan dengan P),c. dapat menambah ketidakstabilan (karena
menambah orde pada sistem).
Gain kontroler ini dapat berdiri dengan gain kontroler
Proportional, sehingga sering disebut gain kontroler P-I, dan
dirumuskan sebagai berikut.
Grafik respon sistem dengan kendali proporsional integral (P-I)
ini adalah sebagai berikut [4].
Gambar 2.2 Grafik respon dengan kendali PI2.1.3 Kontroler
DerivatifKontroler derivatif merupakan kontroler yang aksi
kontrolnya seperti peredam terhadap sinyal kesalahan. Kontroler D,
pengaruhnya pada sistem adalah sebagai berikut:
a. memberikan efek redaman pada sistem yang berosilasi sehingga
bisa memperbesar pemberian nilai Kp,
b. memperbaiki respon transien, karena memberikan aksi saat ada
perubahan eror,c. D hanya berubah saat ada perubahan error,
sehingga saat ada eror statis D tidak beraksi, sehingga D tidak
boleh digunakan sendiri.
Kontroler PID merupakan kontroler yang aksi kontrolnya merupakan
kombinasi dari aksi kontrol proporsional, aksi kontrol integral dan
aksi kontrol differensial. Karakteristik dari kontroler jenis ini
adalah sebagai berikut:
a. paling baik, tapi paling mahal,b. melengkapi kontroler
proporsional dan PI,c. offset dihilangkan dengan aksi integral,
sedangkan aksi derivatif menurunkan overshoot dan waktu osilasi,d.
digunakan pada sistem yang agak lamban dalam merespon,e. kontroler
sering dipasang karena berbagai kepandaian yang dimilikinya dan
bukan karena analisis sistem mengindikasikan kebutuhan akan ketiga
mode kontrol di atas.
Gain dari kontroler PID merupakan gabungan antara kontroler
proporsinal, integral, dan derivatif.
Grafik respon sistem dengan kendali PID ini adalah sebagai
berikut [4].
Gambar 2.3 Grafik respon dengan kendali PID
2.2LABVIEW 2012Labview adalah suatu bahasa pemrograman berbasis
grafis yang menggunakan icon sebagai ganti bentuk teks untuk
menciptakan aplikasi. Berlawanan dengan bahasa pemrograman berbasis
text, di mana instruksi menentukan pelaksanaan program, Labview
menggunakan pemrograman dataflow, yang mana alur data menentukan
pelaksanaan (execution). Tampilan pada Labview menirukan instrument
secara virtual. Dalam LabVIEW, anda membangun antarmuka pemakai
dengan satu set peralatan (tools) dan objek-objek. Antarmuka
pemakai dikenal sebagai panel depan (front Panel). Anda selanjutnya
menambahkan kode menggunakan grafis yang mewakili fungsi untuk
mengendalikan objek panel muka. Diagram blok berisi kode ini. Dalam
beberapa hal, diagram blok menyerupai suatu flowchart.Program
LabVIEW disebut sebagai virtual instruments atau VIs sebab operasi
dan penampilannya meniru instrumen secara fisik, seperti multimeter
dan osiloskop. Labview berisi berbagai macam peralatan untuk
menghasilkan ketelitian (acquiring), tampilan (displaying), dan
menyimpan data (storing data), seperti halnya perlengkapan untuk
membantu anda melakukan pemecahan masalah pengkodean (code trouble
shoot).Setiap Virtual Instrumen (VI) menggunakan fungsi-fungsi yang
menggerakkan masukan dari pemakai antarmuka atau sumber lain dan
menampilkan informasi itu atau memindahkannya ke file lain atau ke
komputer lain. VI berisi dua komponen sebagai berikut [1] :a. Panel
muka-Melayani antarmuka pemakai.
Gambar 2.4 Komponen-komponen Front Panelb. Diagram Block-Berisi
source code grafis yang menggambarkan fungsi-fungsi VI.
Gambar 2.5 Komponen-komponen Block Diagram
Icon dan Connector Pane-Mengidentifikasi VI sedemikian rupa
sehingga anda dapat menggunakan VI di dalam VI yang lain atau
disebut dengan sub VI atau juga disebut dengan sub routine didalam
program berbasis text.(Halaman ini memang dikosongkan)
BAB III
METODOLOGI PERCOBAANPada percobaan ini dilakukan simulasi
kontrol suhu pada PCT 13 menggunakan program LABVIEW 20123.1Alat
dan Bahan
Alat yang digunakan dalam melakukan percobaan antara lain
sebagai berikut.a. Software LABVIEWb. PC komputerc. Satu set PCT
133.2Langkah Percobaan
Adapun prosedur yang dilakukan dalam percobaan ini adalah
sebagai berikut.a. Program simulasi LABVIEW dibukab. Simulasi dan
satu set PCT 13 yang telah dibuat yaitu pengendalian suhu
disiapkanc. Parameter PID, seperti Kp, Ti, Td diubah sesuai
keinginan / dituning melalui program Labview yang terhubung dengan
PCT 13d. Respon diamati dan dicatat
e. Pengambilan data dan tuning dilakukan hingga mendapatkan
variasi nilai tertentu yang stabil dan dekat dengan set point
Gambar 3.1 Simulasi LABVIEW Pengendalian suhuBAB IV
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisis Data
Setelah dilakukan simulasi dengan LABVIEW dengan pengambilan
data sebanyak dua kali dalam simulasi, data yang diambil tercantum
pada tabel berikut. Setting set point : 50oC dan 40oC, suhu awal
feed water (Tin) : 32,52 oC, dan suhu awal tanki (Tout) : 48,20 oC
pada percobaan pertama dan suhu awal feed water (Tin) : 35 oC, dan
suhu awal tanki (Tout) : 38,53 oC.Tabel 4.1 Pengambilan data respon
sistemDataKcTiTdTs
1250,080,518 detik
22011,517 detik
Respon sistem yang telah didapat saat praktikum dapat dilihat
pada gambar berikut. Pengambilan data ke 1 atau tuning 1 diperoleh
Ts (settling time) = 18 detik. Sedangkan pengambilan data ke
diperoleh Ts (settling time) = 17 detik. Berikut ialah grafik
respon kontrol (garis biru) dengan set point temperatur 50 oC dan
40 oC (garis merah).
Gambar 4.1 Respon Sistem Data ke-1
Gambar 4.2 Respon Sistem Data ke-24.2 PembahasanBerdasarkan
teori, mode kontrol Proportional (P) dengan parameter Kp diterapkan
untuk mengatur besarnya amplitudo. Sebab pada mode kontrol on-off
amplitudo tidak terkendali. Sehingga diterapkanlah mode kontrol P.
Sedangkan mode kontrol Proportional Integral (PI) diterapkan untuk
memperbaiki atau mengurangi error stedy state melalui parameter Ti
sekaligus untuk mengatur amplitudo melalui parameter Kp. Kemudian
mode kontrol Proportional Integral Derivatif (PID) dengan
diterapkan untuk mengatur amplitudo (melalui parameter Kp),
mengurangi error steady state (melalui parameter Ti) dan
mempercepat settling time (melalui parameter Td).Tuning pertama
dilakukan dengan Kc = 25, Ti = 0,08 dan Td = 0,5. Sedangkan tuning
kedua dilakukan dengan Kc = 20, Ti = 1 dan Td = 1,5. Tuning kedua
dilakukan dengan memperbesar Ti dan menambahkan nilai Td. Respon
kontrol tuning 1 memiliki overshoot yang lebih tinggi daripada
respon kontrol tuning 2. Namun tuning 2 memiliki setting time yang
lebih cepat (17 detik) daripada tuning 1 (18 detik).
Hal ini sesuai dengan teori, dimana overshoot yang tinggi
berimbas pada settling time yang cepat dan overshoot yang rendah
beimbas pada settling time yang lambat. Akan tetapi yang perlu
diingat ialah temperatur atau variabel fisis apapun harus dikontrol
pada upper limit dan lower limit tertentu, dimana nilai upper limit
dan lower limit tersebut tergantung dari proses. Overshoot yang
terlalu tinggi dapat mengakibatkan keadaan yang berbahaya pada
plant yang dikontrol. Sedangkan settling time yang terlalu lambat
membuat aksi aktuator juga lambat. Hal ini juga dapat mengakibatkan
keadaan yang tidak sesuai dengan harapan, karena sinyal kontrol
lambat untuk direspon oleh aktuator.
Sementara percobaan ini dilakukan dua percobaan dengan set point
yang berbeda. Hal ini dilakukan untuk memperoleh keadaan steady
state yang mendekati set point yang di inginkan.(Halaman ini memang
dikosongkan)BAB VPENUTUP5.1Kesimpulan
Berdasarkan hasil praktikum tersebut dapat ditarik suatu
kesimpulan antara lain sebagai berikut.a. Tuning 2 memiliki
overshoot yang lebih tinggi daripada respon kontrol tuning 1.
b. Tuning 2 memiliki setting time yang lebih cepat (17 detik)
daripada tuning 1 (18 detik) .c. Overshoot yang tinggi berimbas
pada settling time yang cepat, sedangkan overshoot yang rendah
beimbas pada settling time yang lambat.
d. Masih diperlukan tuning lagi untuk mencari parameter Kp, Ti,
dan Td yang tepat, agar respon kontrol memiliki overshoot yang
masih dapat ditolerir oleh proses dan settling time yang relatif
cepat.5.2Saran
Saran untuk praktikum selanjutnya, yaitu :a. Sebelum
dilaksanakan praktikum sebaiknya PCT 13 beroperasi dengan baik.b.
Sambungan komponen elektronik dengan pompa heat exchanger sebaiknya
diperkuat agar tidak mudah lepas.(Halaman ini memang
dikosongkan)
DAFTAR PUSTAKA
[1] I. Setiawan, Kontrol PID untuk Proses Industri, Jakarta:
Elex Media Komputindo, 2008.
[2]
T. Pratomo, "Purwarupa Sistem Kendali Suhu dengan Pengendali PID
pada Sistem Pemanas dalam Proses Refluks/Distilasi.," IJEIS, vol.
3, no. 1, pp. 23-24, 2013
[3]
A. Juanda, "elib.unikom.ac.id," [Online]. Available:
http//elib.unikom.ac.id/files/disk1/365/jbptunikompp-gdl-anggajuand-18247-4-babii.pdf.
[Accessed 08 04 2015].
[4]
Anonim, Modul 4 Pemrograman DCS Centum CS 3000 Yokogawa,
Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2013.
1i
i