LAPORAN PRAKTIKUM LABORATORIUM INSTRUMENTASI DAN KONTROL LEVEL PNEUMATIC VALVE CONTROL DISUSUN OLEH : Nama : Rifki Fadhilah NIM : 13 614 050 Kelompok : VI (Enam) Kelas : IV-A POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA JURUSAN TEKNIK KIMIA TAHUN AJARAN 2014 / 2015 1
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
LAPORAN PRAKTIKUM
LABORATORIUM INSTRUMENTASI DAN KONTROL
LEVEL PNEUMATIC VALVE CONTROL
DISUSUN OLEH :
Nama : Rifki Fadhilah
NIM : 13 614 050
Kelompok : VI (Enam)
Kelas : IV-A
POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
TAHUN AJARAN 2014 / 2015
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Tujuan Percobaan
Untuk mengetahui cara kerja PCT 40 Level Control
Mempelajari karakter kerja direct action
Mempelajari karakter kerja differential level switch sensor
Mempelajari karakter proportional pressure sensor pada control level dengan
mode on/off
Mempelajari karakter proportional pressure sensor pada control level dengan
mode PID
Mempelajari karakter kerja PSV untuk control level pada mode control manual
1.2 Dasar Teori
1.2.1 Sistem Pengendalian
Pengendalian Proses adalah bagian dari pengendalian automatik yang diterapkan
di bidang teknologi proses untuk menjaga kondisi proses agar sesuai dengan yang
diinginkan. Seluruh komponen yang terlibat dalam pengendalian proses disebut
sistem pengendalian atau sistem kontrol. Tujuan pengendalian proses bertujuan untuk
mempertahankan nilai proses agar sesuai dengan kebutuhan operasi.
Tujuan pengendalian adalah mempertahankan nilai variabel proses agar sesuai
dengan kebutuhan operasi sesuai dengan yang diinginkan. Tujuan pengendalian erat
berkaitan dengan kualitas pengendalian yang didasarkan atas bentuk tanggapan
variabel proses. Setelah terjadi perubahan nilai acuan (set point) atau beban
diharapkan,
Penyimpangan maksimum dari nilai acuan sekecil mungkin
Waktu yang diperlukan oleh variabel proses mencapai kondisi mantap
sekecil mungkin
Perbedaan nilai acuan dan variabel proses setelah tunak sekecil
mungkin
Atau dapat dinyatakan dengan istilah umum, yaitu
2
Minimum overshoot
Minimum offset
Minimum settling time
Dengan kata lain kualitas pengendalian yang diharapkan adalah,
Tanggapan cepat
Hasilnya stabil dan tidak ada penyimpangan
Settling time
settpoint
Variabel proses offset
Overshoot (maksimum error)
Gambar 1 Grafik pengendalian proses
1.2.2 Jenis Variabel
Jenis variabel yang mendapatkan perhatian penting dalam bidang
pengendalian proses adalah variabel proses (process variable, PV) atau yang disebut
juga variabel terkendali (controlled variable). Variabel proses adalah besaran fisika
atau kimia yang menunjukkan keadaan proses. Variabel ini bersifat dinamik, artinya
nilai variabel dapat berubah spontan oleh sebab lain baik yang diketahui ataupun
tidak. Di antara banyak macam variabel proses terdapat empat variabel dasar, yaitu:
suhu (T), tekanan (P), laju alir (F), dan tinggi permukaan cairan (L).
Dalam teknik pengendalian proses, titik berat permasalahan adalah menjaga
agar nilai variabel proses tetap atau berubah mengikuti alur (trayektori) tertentu.
Variabel yang digunakan untuk melakukan koreksi atau mengendalikan variabel
proses disebut variabel termanipulasi (manipulated variable, MV) atau variabel
3
pengendali. Sedangkan nilai yang diinginkan dan dijadikan acuan atau referensi
variabel proses disebut nilai acuan (settpoint value, SV).
Selain ketiga jenis variabel tersebut masih terdapat variabel lain yaitu
gangguan (disturbance) baik yang terukur (measured disturbance) maupun tidak
terukur (unmeasured disturbance) dan variabel keluaran tak terkendali (uncontrolled
output variable). Variabel gangguan adalah variabel masukan yang mampu
mempengaruhi nilai variabel proses tetapi tidak digunakan untuk mengendalikan.
Variabel keluaran tak terkendali adalah variabel keluaran yang tidak dikendalikan
secara langsung.
Gangguan terukur Variabel terkendali
Gangguan tak terukur
Variabel termanipulasi Variabel tak terkendali
Gambar 1. Jenis variabel dalam sistem proses
1.2.3 Sistem Pengendalian Umpan Balik
Prinsip mekanisme kerja sistem pengendalian umpan balik adalah mengukur
variabel proses dan kemudian melakukan koreksi bila nilainya tidak sesuai dengan yang
diinginkan. Ciri utama pengendalian umpan balik adalah adanya umpan balik negatif,
artinya jika nilai variabel proses berubah, terdapat umpan balik yang melakukan tindakan
untuk memperkecil perubahan itu.
Mekanisme Pengendalian Umpan Balik
Mekanisme pengendalian yang mengakibatkan variabel termanipulasi (MV)
naik karena variabel proses (PV) turun, atau sebaliknya disebut aksi naik-turun
4
SISTEMPROSES
(increase-decrease) atau disebut juga aksi berlawanan (reverse action).
Kebalikan dari mekanisme tersebut adalah aksi naik-naik (increase-increase)
atau disebut juga aksi langsung (direct action), artinya jika variabel proses
(PV) naik maka variabel termanipulasi (MV) juga akan naik.
1.2.4 Langkah Pengendalian
Langkah pengendalian umpan balik adalah sebagai berikut:
1. Mengukur, tahap pertama dari langkah pengendalian adalah mengukur atau
mengamati nilai variabel proses
2. Membandingkan, hasil pengukuran atau pengamatan variabel proses (nilai
terukur) dibandingkan dengan nilai acuan (setpoint)
3. Mengevaluasi, perbedaan antara nilai terukur dan nilai acuan dievaluasi untuk
menentukan langkah atau cara melakukan koreksi atas perbedaan itu.
4. Mengoreksi, tahap ini bertugas melakukan koreksi variabel proses agar
perbedaan antara nilai terukur dan nilai acuan tidak ada atau sekecil mungkin
1.2.5 Instumentasi proses
Pelaksanaan langkah pengendalian pada penjelasan diatas memerlukan
instrumentasi sebagai berikut:
1. Unit Pengukuran
Bagian ini bertugas mengubah nilai variabel proses yang berupa besaran fisik
atau kimia seperti laju alir, tekanan, suhu, pH, konsentrasi, dan sebagainya
menjadi sinyal standar. Bentuk sinyal standar yang populer dibidang
pengendalian proses adalah berupa sinyal penuematik (tekanan udara) dan
sinyal listrik. Unit pengukuran terdiri dari atas dua bagian yaitu sensor dan
transmiter.
Sensor yaitu elemen perasa yang lansung bersentuhan dengan variabel
proses.
Transmiter yaitu bagian yang berfungsi mengubah sinyal dari sensor
(gerakan mekanik, perubahan hambatan, perubahnan tegangan atau arus)
menjadi sinyal standar.
5
2. Unit Pengendali
Bagian ini bertugas membandingkan, mengevaluasi, dan mengirimkan sinyal
ke unit kendali akhir. Evaluasi yang dilakukan berupa operasi matematika.
Hasil evaluasi berupa sinyal kendali yang dikirim keunit kendali akhir. Sinyal
kendali berupa sinyal standar yang serupa dengan sinyal pengukuran.
Controller (pengendali) yaitu menerima nilai error dari hasil pembanding,
kemudian menginterprestasikan nilai yang tepat lalu memerintahkan
elemen kontrol pengendali akhir agar bisa sesuai dengan nilai yang
diinginkan. Respon dari konroller memiliki tiga kriteria koreksi, yaitu:
1. Proportional : sinyal keluaran sebanding dengan penyimpangan
(deviasi). Pengendali ini cepat stabil dan memiliki offset kecil.
2. Integral: keluaran selalu berubah selama terjadi deviasi dan kecepatan
perubahan keluaran tersebut sebanding dengan penyimpangan.
Pengendali ini lambat stabil karena sering terjadi gangguan, tetapi
memiliki offset kecil.
3. Derivatif: mempercepat respon pengendali tetapi sangat peka terhadap
noise (gangguan akibat bising, turbulensi). Pengendali ini cepat stabil
dan memiliki offset kecil
4. Kombinasi: pengontrol tipe integral dan derivatif jarang digunakan
secara tersendiri, tetapi digabungkan dengan sistem proportional untuk
menghilangkan keragu-raguan jika jenis proportional memerlukan
karakteristik yang stabil. Dengan penggabungan ini akan diperoleh suatu
sistem kontrol yang lebih stabil sehingga sensitivitas responnya akan
menjadi lebih besar.
3. Unit Kendali Akhir
Bagian ini bertugas menerjemahkan sinyal kendali menjadi aksi atau koreksi
melalui pengaturan variabel termanipulasi. Unit ini terdiri atas dua bagian
besar, yaitu aktuator dan elemen kendali akhir. Aktuator adalah penggerak
6
elemen kendali akhir. Bagian ini dapat berupa motor listrik, selenoida, atau
membran peneumatik. Sedangkan elemen kendali akhir biasanya berupa katup
kendali akhir (control valve) atau elemen pemanas.
1.2.6 Tanggapan Transien Sistem Tertutup
Jika ke dalam sistem pengendalian terjadi perubahan nilai acuan, idealnya
nilai variabel proses tepat mengikuti nilai acuan baru. Tetapi kondisi demikian
biasanyatidak terjadi. Nilai variabel proses akan mengalami beberapa kemungkinan
perubahan, yaitu:
Tanpa osilasi (everdamped)
Osilasi teredam (underdamped)
Osilasi kontinyu (sastrained oscilation)
Tidak stabil (amplitudo membesar)
Keempat tanggapan diatas dibuat dengan memberi masukan berupa step
function (fungsi langkah) yaitu dengan perubahan mendadak dari satu nilai
masukan konstan ke nilai masukan konstan yang lain. Besarnya perubahan tersebut
biasanya paling besar 10%.
Tanggapan tanpa osilasi bersifat lambat namun stabil. Sedangkan tanggapan
osilasi teredam mengalami sedikit gelombang di awal perubahan, dan selanjutnya
amplitudo mengecil dan akhirnya hilang. Tanggapan ini cukup cepat meskipun
terjadi sedikit ketidakstabilan. Pada tanggapan dengan osilasi kontinyu, variabel
proses secara terus menerus bergelombang dengan amplitudo dan frekuensi yang
tetap, terakhir, tanggapan tak stabil memiliki amplitudo besar, kondisi demikian
sangat berbahaya karena dapat merusak sistem keseluruhan.