LAPORAN PRAKTIKUM INSTRUMENTASI & PENGENDALIAN PROSES PENGENDALIAN TEMPERATUR Nama : Sulistiyono NIM : 103242004 Kelas : 2 Migas Pembimbing : Ir. Syafruddin, M.si NIP : 19650819 199802 1 001 JURUSAN TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI MIGAS
Feb 14, 2015
LAPORAN PRAKTIKUM
INSTRUMENTASI & PENGENDALIAN PROSES
PENGENDALIAN TEMPERATUR
Nama : Sulistiyono
NIM : 103242004
Kelas : 2 Migas
Pembimbing : Ir. Syafruddin, M.si
NIP : 19650819 199802 1 001
JURUSAN TEKNIK KIMIA
PROGRAM STUDI MIGAS
POLITEKNIK NEGERI LHOKSEUMAWE
2012
LEMBAR TUGAS
Judul Praktikum : Pengendalian temperatur
Laboratorium : Instrumentasi dan Pengendalian Proses
Jurusan / Prodi : T. Kimia / Migas
Nama : Sulistiyono
NIM : 103242004
Kelompok : IV (Empat)
Kelas / Semester : 2 M / IV ( Empat )
Anggota Kelompok II :
Cut icha Yuna Kumala Iqbal hidayat Mustafa Kamal Sulistiyono
Uraian Tugas
1. Tentukan karakteristik pengendali proposional dengan Pb = 100 pada laju alir fluida dingin 10 LPM dan fluida panas 10 LPM serta temperature fluida panas 35oC dan fluida dingin menyesuaikan. Catat dalam selang waktu tiap 5 detik.
2. Tentukan karakteristik pengendali proposional integral dengan Pb = 20 tetap dan I= 100, 150 detik pada laju alir fluida dan temperature sama dengan point 1. Catat dalam selang waktu tiap 5 detik.
3. Tentukan karakteristik pengendali P+I+D dengan Pb=20 tetap dan I=10 detik dan D= 10,20,30.
4. Buat table grafik :a) Untuk Pb=100 : temp. dingin keluar, T. Set point Vs tb) Untuk PI dan PID Temp,dingin keluar, T set point Vs tc) % bukaan valve Vs Waktu untuk P,PI,dan PID
Buketrata, 24 April 2012
Ka. Laboratorium Dosen Pembimbing,
Ir. Syafruddin, M.Si Ir. Syafruddin, M.Si NIP : 19650819 199802 1 001 NIP : 19650819 199802 1 001
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Praktikum : Pengendalian Temperature
Mata Kuliah : Praktikum Instrumentasi dan Pengendalian Proses
Nama : Sulistiyono
NIM : 103242004
Kelompok : IV (Empat)
Kelas / Semester : 2 M / IV ( Empat )
Nama Dosen Pembimbing : Ir. Syafruddin. MSi
NIP : 19650819 199802 1 001
Ka Laboratorium : Ir. Syafruddin. MSi
NIP : 19650819 199802 1 001
Tanggal Pengesahan :
Buketrata, Maret 2012
Ka. Laboratorium Dosen Pembimbing
Ir. Syafruddin, MSi Ir. Syafruddin, MSi NIP : 19650819 199802 1 001 NIP : 19650819 199802 1 001
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 TUJUAN PRAKTIKUM
1. Untuk menunjukkan karakteristik Proporsional Band (PB) pada suatu loop
pengendalian temperatur.
2. Untuk menunjukkan PB ( Proporsional Band) + I ( integral) pada suatu control
loop pengendali temperatur.
3. Untuk menunjukkan karakteristik PB ( Proporsional Band) + I ( integral) + D
(Derivate) dalam control loop pengendali temperature
1.2 ALAT DAN BAHAN
1.2.1 Alat yang digunakan
Seperangkat alat pengendali temperatur
Gelas ukur
Beaker glass
Stop watch
1.2.2 Bahan yang digunakan
Air dan udara
Es Batu
1.3 PROSEDUR KERJA
1.3.1 Prosedur Start-Up
1. Pastikan bahwa semua kerangan diatur sesuai dengan posisi suhu control valve
diuraikan dalam Tabel 1.
2. Isi Tangki TN1 dan TN2 dengan air dengan cara manual 80% level
3. Lepaskan penutup pena perekam, dan pasang kertas grafik ke alat perekam.
4. Hidupkan panel kontrol listrik.
5. Nyalakan perekam dan periksa bahwa perekam bekerja dan pena berisi tinta.
Catatan: Periksa bahwa kecepatan grafik perekam ditetapkan pada 1440 mm /
jam
6. Nyalakan pemanas air dan tetapkan set point pengendali temperatur TI C1
sampai 40 °C dan tunggu sampai suhu mencapai 40 ° C.
7. Nyalakan pompa P2 dan menyesuaikan tingkat laju alir ke 5 LPM dengan
menggunakan kerangan V8.
8. Nyalakan pompa sirkulasi air panas P1.
9. Praktikan sekarang siap untuk melanjutkan percobaan.
1.3.2 Prosedur Shut-down
1. Matikan pompa P1, P2, dan pemanas air (E1).
2. Matikan power pada panel kontrol.
1.3.2a. Control Proporsional Loop Tertutup
Tujuan: Untuk menunjukkan karakteristik Proporsional Band (PB) pada suatu loop kontrol
suhu Prosedur:
1. Start-up unit sesuai dengan Bagian 1.3.1.
2. Masukkan nilai PB dari 100, I nilai ke 0 (OFF) detik, dan nilai D untuk 0 (OFF).
3. Pasang loop kontrol ke dalam "Mode Manual". Sesuaikan set point ke 30oC dan
perlahan-lahan menyesuaikan output hingga pengukuran sesuai dengan set point.
4. Aktifkan mode perekaman. Pasang loop menjadi "Auto Mode".
5. Mensimulasikan perubahan beban dengan mengatur laju aliran air dingin sekitar 18
LPM selama 20 detik dengan menggunakan kerangan V8. Kembali ke posisi
awal. Amati respon dari sistem sampai pola pengukuran seragam, dan kemudian
hentikan perekam.
6. Pasang loop kedalam mode "Manual" dan. Atur set point ke 32 C secara bertahap
menyesuaikan output hingga pengukuran sesuai dengan set point.
7. Aktifkan perekam lagi. Pasang loop kedalam mode "Auto" dan ubah set point ke 32
C. Amati respon sistem sampai pengukuran pola seragam. Periksa nilai kondisi
pengukuran pada pengendali untuk menghitung loss. Hentikan perekam.
8. Ulangi langkah 2-6 dengan nilai PB berikut.
9. Bandingkan semua hasil, dan bahas perbedaannya.
1.3.2b. Proportional plus Integral Control Loop Tertutup
Tujuan: Untuk menunjukkan karakteristik PB (Proportional Band) + I ( Integral)
pada suatu kontrol loop suhu
Prosedur:
1. Start-up sesuai dengan Bagian 1.3.1.
2. Masukkan nilai PB dari 20, I nilai 100 detik, dan nilai D untuk 0 (OFF) kedua.
3. Pasang loop ke mode "Manual" dan. Set Atur set point ke 40 C secara perlahan-
lahan menyesuaikan output sehingga pengukuran sesuai dengan set point.
4. Aktifkan mode perekaman. Pasang loop ke mode "Auto".
5. Mensimulasikan perubahan beban dengan mengatur laju alir air dingin sekitar 18
LPM selama 20 detik dengan menggunakan kerangan V8. Kembali ke posisi
awal. Amati respon sistem sampai pola pengukuran seragam dan kemudian hentikan
perekam.
6. Pasang loop kedalam mode "Manual". Atur set point ke 30 C dan secara
bertahap menyesuaikan output sehingga pengukuran sesuai dengan set point.
7. Nyalakan perekam. Pasang loop kedalam mode "Auto". Ubah set point ke
32 . Amati respon sistem sampai pengukuran pola seragam. Hentikan perekam.
8. Tentukan nilai P tetap . Ulangi langkah 2 sampai 6 dengan menggunakan nilai I
berikut.
9. Bandingkan semua hasil, dan komentar tentang perbedaan.
1.3.2c. Proportional plus Integral & Derivatif Kontrol Loop Tertutup
Tujuan: Untuk menunjukkan karakteristik PB (Proportional Band) + I(Integral
Aksi) + D (tindakan derivatif) dalam loop kontrol suhu
Prosedur:
1. Start-up unit sesuai dengan Bagian 1.3.1.
2. Masukkan nilai PB dari 20, I nilai 10 detik, dan nilai D dari 1 detik.
3. Pasang loop kedalam mode "Manual". Sesuaikan set point ke 40 C dan perlahan-
lahan menyesuaikan output sehingga pengukuran sesuai dengan set point.
4. Aktifkan mode perekaman. Pasang loop kedalam mode "Auto".
5. Mensimulasikan perubahan beban dengan mengatur laju alir air dingin sekitar 18
LPM selama 20 detik dengan menggunakan kerangan V8. Kembali ke posisi
awal. Amati respon sistem sampai pola pengukuran seragam lalu berhenti perekam.
6. Pasang loop kedalam mode "Manual". Sesuaikan set point ke 30 C dan secara
bertahap menyesuaikan output sehingga pengukuran sesuai dengan set point.
7. Aktifkan mode rekaman lagi. Pasang loop kedalam mode "Auto". Ubah set point ke
32. Amati respon dari sistem sampai stabil. Hentikan perekam.
8. Tentukan nilai PB dan I tetap . Ulangi langkah 2 sampai 6 dengan menggunakan
nilai D berikut.
9. Bandingkan semua hasil, dan bahas perbedaannya.
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Pendahuluan
Sistem pengendalian proses adalah gabungan kerja dari alat-alat pengendalian
otomatis. Semua peralatan yang membentuk sistem pengendalian disebut istrumentasi
pengendalian proses. Contoh sederhana istrumentasi pengendalian proses adalah saklar
temperatur yang bekerja secara otomatis mengendalikan suhu setrika. Instrumentasi
pengendalinya disebut temperature switch, saklar akan memutuskan arus listrik ke elemen
pemanas apabila suhu setrika ada di atas titik yang dikehendaki. Sebaliknya saklar akan
mengalirkan arus listrik ke elemen pemanas apabila suhu setrika ada di bawah titik yang
dikehendaki. Pengendalian jenis ini adalah kendali ON-OFF. Tujuan utama dari suatu
sistem pengendalian adalah untuk mendapatkan unjuk kerja yang optimal pada suatu sistem
yang dirancang. Untuk mengukur performansi dalam pengaturan, biasanya diekspresikan
dengan ukuran –ukuran waktu naik (tr), waktu puncak (tp), settling time (ts), maximum
overshoot (Mp), waktu tunda/delay time(td), nilai error, dan damping ratio. Nilai tersebut
bisa diamati pada respon transien dari suatu sistem pengendalian, misal gambar 2.1. Dalam
optimisasi agar mencapai target optimal sesuai yang dikehendaki, maka sistem kontrol
berfungsi : melakukan pengukuran (measurement), membandingkan (comparison),
pencatatan dan penghitungan (computation) dan perbaikan (correction). Lebih mendetail
akan dibahas pada bab 5 tentang analisis respon pengendalian.
Gambar 2.1. Respon transien sistem pengendalian
2.2 Kontrol Proses
Sebuah komponen dari setiap sistem kontrol proses industri adalah loop kontrol
feedback. Terdiri dari proses, pengukuran, pengendali, dan elemen kontrol akhir, seperti
yang ditunjukkan pada Gambar 1. Jika semua elemen ini saling berhubungan, yaitu, jika
informasi dapat dikirimkan terus menerus sekitar loop, kontrol loop tertutup dan feedback
otomatis umumnya ada.
Gambar 2.2. Suatu pengendalian loop tertutup
Arus informasi ini menyediakan sarana untuk kontrol, yang memungkinkan pemanfaatan
bahan baku dan energi yang efisien, jika loop terganggu karena alasan apapun, seperti
ketika pengendali ini dikondisikan pada kontrol manual, seperti yang terlihat pada Gambar
2, itu dianggap loop terbuka dan tidak ada kontrol otomatis.
Gambar 2.3. Kontrol loop terbuka
Konsep kontrol feedback otomatis bukanlah hal baru. Aplikasi pada industri terjadi
pada tahun 1774 ketika James Watt menggunakan bola-terbang untuk mengontrol
kecepatan mesin uapnya. Pengembangan kontrol feedback otomatis berkembang lambat
pada awalnya. Sistem transmisi Pneumatic tidak umum sampai tahun 1940, tetapi beberapa
dekade terakhir telah melihat studi ekstensif dan pengembangan dalam teori dan penerapan
konsep tersebut.
Kontrol feedback otomatis tidak digunakan secara universal. Dalam Gambar 2,
bagian dari sistem yang terputus, menciptakan kontrol loop terbuka. Kontrol loop terbuka
tidak memberikan informasi dari proses kembali ke pengendali. Contoh yang paling dekat
adalah mesin cuci, yang dapat diprogram untuk mengendalikan serangkaian operasi yang
diperlukan untuk mencuci pakaian, hal itu berjalan berdasarkan siklusnya dan, karena tidak
ada informasi feedback yang kembali ke perangkat kontrol mengenai kondisi pencucian,
mesin cuci itu mati. Hanya manusia yang dapat mengontrol beban, dan itu tidak
memuaskan, bisa dijadikan pelajaran. Kontrol loop terbuka jarang ditemui dalam proses
industri dan tidak akan diberikan keterangan lebih lanjut.
Sebagaimana dinyatakan sebelumnya, kontrol otomatis memerlukan beberapa jenis
sistem sinyal untuk menutup loop dan menyediakan sarana untuk aliran informasi. Ini
berarti bahwa pengendali harus mampu menggerakkan kerangan, kerangan harus dapat
mempengaruhi pengukuran, dan sinyal pengukuran harus dilaporkan ke pengendali. Tanpa
feedback ini, Anda tidak memiliki kontrol otomatis.
2. 3 Kontrol On/off
Kontrol On/off umumnya merupakan yang paling sederhana dan jenis yang paling
murah untuk kontrol proses dan memiliki aplikasi luas dalam industri. Sebuah proses yang
dikendalikan oleh pengendali on/off hampir selalu memiliki beberapa kesalahan di
dalamnya, bahkan, pengendali menyalakan atau mematikan hanya pada saat-saat tidak ada
kesalahan dalam pengukuran, bila pengukuran melewati set point menuju error atau
kesalahan fatal lainnya. Pada saat itu, kerangan terbuka penuh (on) atau tertutup (off),
tergantung pada arah dari kesalahan. Ukuran kesalahan tersebut tidak diakui.
Tidak ada upaya dilakukan untuk menyeimbangkan yang masuk dengan yang
keluar. Sehingga energi atau materi yang diberikan untuk proses selalu terlalu banyak atau
tidak cukup. Siklus variabel diukur secara terus menerus. Namun, ketika kontrol on/off
diterapkan pada kondisi yang tepat saat proses, efeknya kecil dan dapat diterima. Kontrol
on/off terbaik yang diterapkan pada kapasitas proses besar yang memiliki sedikit waktu
mati dan massa kecil atau aliran energi sehubungan dengan kapasitas sistem.
Sebuah contoh umum yang menjadi sistem pemanas khusus. Sebuah rumah semakin
dingin daripada suhu yang diinginkan (set point) dan ternyata termostat menghidupkan
pemanas. Pemanas memasok pasokan yang cukup panas untuk menghangatkan rumah ke
suhu yang diinginkan, dan termostat pemanas mati. Namun, masih ada panas yang cukup
tersimpan dalam massa rumah untuk tetap hangat untuk sementara waktu. Ketika suhu
kembali ke set point, termostat ternyata menghidupkan pemanas lagi, tapi suhu turun
sedikit sebelum pemanas mulai member efek dan memanaskan rumah lagi (waktu mati).
Siklus ini diilustrasikan pada Gambar 2.4, yang menunjukkan hubungan antara suhu
rumah (variabel terkontrol) dan tindakan pemanas (variabel dimanipulasi). Karena massa
rumah merupakan kapasitas besar, variasi suhu yang disebabkan oleh efek siklus sangat
kecil sehingga terjadi tanpa disadari oleh orang di rumah.
Dalam industri, aplikasi khas untuk kontrol on/off suhu sebuah tangki besar atau
bak mandi. Ini juga memiliki kapasitas panas yang besar, dengan sumber panas yang kecil
(energy masuk) memanaskan air di dalam tangki besar atau bak madi (variabel terkontrol)
ke suhu yang diinginkan (set point). Dalam contoh kedua, laju kenaikan (atau turun) dari
variabel terkontrol kecil karena masuknya energi kecil dibandingkan dengan kapasitas
besar dari sistem.
Gambar 2.4. System response to a process upset with ON/OFF control
2. 4 Kontrol Proporsional
Kontrol on/off bekerja sangat baik pada proses dengan kapasitas besar, yang
berubah perlahan-lahan. Saat proses memiliki kapasitas kecil, biasanya merespon dengan
cepat untuk mengganggu. Oleh karena itu, peraturan terus menerus yang tepat dari variabel
dimanipulasi diperlukan. Upaya kontrol Proporsional untuk menstabilkan sistem dan
menghindari fluktuasi dengan menanggapi besar serta arah kesalahan.
Jenis proses yang paling bermanfaat dari kontrol proporsional adalah memiliki
massa besar atau aliran energi sehubungan dengan kapasitas dan waktu mati yang sangat
kecil. Sebuah pancuran kamar mandi adalah contoh dari proses kapasitas kecil. Kontrol
on/off pada suhu air tidak berguna di sini karena memutar kontrol penuh atau terlalu penuh
sehingga menyebabkan perubahan pada output. Energi masuk besar berhubungan dengan
kapasitas proses. Jadi, kami membentuk proporsi air panas ke air dingin, yang dapat
dipertahankan terus menerus.
Di kamar mandi, seperti dalam proses kontrol kebanyakan sistem, elemen kontrol
akhir adalah kerangan, yang sebagian membuka atau menutup untuk mengatur massa atau
aliran energi. Untuk menyediakan output yang sesuai, kerangan mengalir antara
sepenuhnya terbuka dan tertutup seperti diposisikan oleh pengendali. Aliran kerangan ini
disebut gaya kerangan.
Hubungan antara output dan lebar rentang pengukuran disebut band proporsional.
Kadang-kadang disebut PB atau P Band, dan dinyatakan dalam persen. Misalnya, 20 persen
proporsional band sempit, tetapi memberikan kontrol sensitif karena 100 persen perubahan
output yang dihasilkan oleh perubahan pengukuran hanya 20 persen. Sebaliknya, 500
persen Proporsional Band sangat luas dengan hanya 20 percent dari output yang mungkin
dihasilkan oleh perubahan 100 persen dalam pengukuran. Dalam operasi, pengendali
proporsional menghitung jumlah kesalahan antara pengukuran dan set point, menguatkan,
dan memposisikan elemen kontrol akhir untuk mengurangi kesalahan. Besarnya tindakan
korektif sebanding dengan kesalahan. Secara umum, pengukuran merupakan satu-satunya
pengendali proporsional yang dapat menghilangkan kerugian hanya pada satu kondisi
beban.
Ketika ada proses yang mengganggu, seperti ketika aliran tiba-tiba dikurangi,
kerangan harus mengubah posisi untuk menjaga variabel yang dikendalikan pada tingkat
yang konstan (menjaga set point). Output dari pengendali (yang mengontrol posisi
kerangan) harus mengasumsikan nilai baru, yang berbeda dari aslinya (set point), sebelum
keseimbangan dapat dicapai.
Nilai ini baru dari variabel yang dikendalikan Apakah offset dari set point. Gambar
2.5, Curve C, menunjukkan respon system ketika band proporsional, di mana osilasi dengan
cepat menyelesaikannya. Jika Proporsional Band terlalu lebar (tidak sensitif), offset akan
jauh lebih besar, mengurangi jumlah kontrol atas proses. Mempersempit pita proporsional
(peningkatan keuntungan) dapat mengurangi jumlah offset, tapi band yang terlalu sempit
menciptakan siklus. Yang paling penting adalah pembatasan kontrol proporsional karena
hanya hal itu yang dapat menampung satu hubungan tetap antara input dan output, satu
beban kontrol dimana kesalahan input adalah nol dan satu sinyal keluaran dimana posisi
kerangan kontrol dalam posisi yang diperlukan untuk membuat kesalahan nol.
Tindakan proporsional murni umumnya memadai untuk proses yang stabil dengan
menggunakan sebuah Proporsional Band sempit dan dimana kerugian kecil tidak
merugikan pengoperasian sistem. Sebagai contoh, tingkat control suhu non-kritikal loop
dengan konstanta waktu yang lama adalah aplikasi yang baik hanya untuk kontrol
proporsional.
Gambar 2.5. Respon system Proporsional untuk menangani gangguan berbeda
Proporsional Band (PB) lebar.
2. 5 Kontrol Integral
Tindakan integral untuk menghindari kerugian yang diciptakan dalam kontrol
proporsional dengan membawa output kembali ke set point, itu adalah penyeimbangan
kembali otomatis dari sistem, yang beroperasi selama kesalahan ada. Oleh karena itu,
kontrol integral menanggapi durasi kesalahan serta besar dan arah. Kontrol integral hampir
tidak pernah digunakan sendiri, melainkan dikombinasikan dengan kontrol proporsional.
Pada suatu waktu, sistem penyeimbangan kembali harus dilakukan secara manual,
ini disebut "reset manual." Istilah "reset" sesekali masih digunakan, meskipun definisi
lengkap fungsi mencakup konsep matematika dari mengintegrasikan kesalahan hingga
mencapai nol.
Kontrol proporsional-plus-integral (PI) umumnya digunakan pada proses di mana
tidak ada jumlah kerugian yang dapat ditoleransi. Aplikasi lain termasuk yang mana seperti
broad band proporsional akan diperlukan untuk stabilitas bahwa jumlah kerugian yang
terbentuk harus diterima.
Kontrol PI diterapkan pada hampir semua proses. Ketika gangguan proses terjadi,
pengendali proporsional menanggapi kesalahan dan gangguan itu seperti yang ditunjukkan
pada Gambar 5. Modus integral kontrol mendeteksi kesalahan dalam modus proporsional
dan mencoba untuk menghilangkan kesalahan.
Dalam kontroller proportional-plus-integral, aksi integral dapat dinyatakan dalam
menit per jumlah waktu ulangan yang diperlukan oleh pengendali integral untuk
mengulang-loop respon terbuka disebabkan oleh modus proporsional untuk perubahan
langkah dalam kesalahan. Semakin kecil nilai waktu, semakin cepat tindakan integral.
(Beberapa pembuat kontroller mengungkapkan integral dalam mengulangi per menit, yang
merupakan kebalikan dari menit per ulangan.)
Idealnya, menit per ulangan dipilih untuk modus integral dari pengendali yang harus
membawa titik kontrol kembali ke set point dengan cepat. (Proporsional Band ditentukan
secara terpisah.) Jika waktu integral terlalu panjang, sistem tidak akan tampil di efisiensi
maksimum. Jika waktu terlalu singkat, maka akan melampaui set point, bahkan, jika waktu
integral terlalu pendek untuk proses yang sedang dikendalikan, maka siklus terus-menerus
bisa terjadi. Hubungannya ditunjukkan dalam Gambar 2.5.
Gambar 2.6. Propotional-Integral (PI) system response to a process upset with
different integral times
Satu masalah dengan kontrol integral yang dapat terjadi ketika penyimpangan tidak
bisa dihilangkan selama periode waktu (seperti dengan sejumlah proses ketika tangki
kosong). Pengendali terus melihat kesalahan dan mencoba untuk memperbaiki,
menjenuhkan dan mengendalikan output ke nilai maksimum. Ini disebut penyelesaian
integral. Ketika situasi menyebabkan kesalahan tersebut diperbaiki, pengendali tidak segera
kembali ke operasi normal; melainkan mengendalikan output dan kerangan pada kondisi
ekstrim untuk beberapa saat hingga penyimpangan telah berubah.
2.5 Kontrol PID
Masing-masing dari tiga mode kontrol dasar dan kombinasi yang telah dibahas
sejauh ini, Proporsional (P), Proporsional-plus-Integral (PI) memiliki keterbatasan yang
mungkin tidak signifikan jika proses dan pengendali cocok.
Namun, beberapa proses yang sulit untuk dikendalikan atau penting untuk
menjaganya pada set point, adalah penggunaan ketiga mode akan sangat membantu dalam
mempertahankan kontrol yang diinginkan. Kontrol PID menanggapi semua aspek proses
kesalahan, besarnya, durasi, dan tingkat perubahan. Output dari pengontrol PID adalah
kombinasi linear dari P, I, dan mode control D.
Kontrol PID dapat menguntungkan pada banyak proses. Namun, penerapannya
harus dipertimbangkan dengan hati-hati karena memiliki keterbatasan pada beberapa
proses. Proses yang paling menguntungkan dari kontrol PID adalah cepat merespon
gangguan besar, dan tindakan integral bisa menanggapi mereka.
Tindakan derivative dan integral saling melengkapi. Tindakan derivatif
memungkinkan peningkatan proporsional, mengimbangi penurunan yang diharuskan oleh
tindakan integral; dimana tindakan integral cenderung meningkatkan masa siklus dari
loop, tindakan derivatif cenderung untuk menguranginya, sehingga menghasilkan
kecepatan yang sama tanggapan sebagaimana dengan tindakan proporsional tetapi tanpa
offset.
Suhu proses, seperti penukar panas, khusus dari aplikasi ini, yang dapat bermanfaat
dari kontrol PID. Gambar 6 menunjukkan pengaruh penambahan tindakan derivatif ke PI
pengendali disesuaikan dengan benar. Periode (waktu untuk menyelesaikan satu siklus)
lebih pendek dibandingkan dengan kontrol proporsional-plus-integral.
Gambar 2.7. Komparison sistem respon pada proses PI dengan PID control
Gambar 2.8. Menunjukkan respon sistem untuk proses gangguan dalam modus
kontrol analog utama: proporsional, integral, dan PID. Respon yang
tidak terkendali ditampilkan demi perbandingan.
Gambar 2.9. Menunjukkan respon sistem terhadap perubahan set point (seperti yang
terjadi dalam penyetelan pengendali) dengan menggunakan mode analog
pengendalian yang sama.
BAB III
DATA PENGAMATAN
3.1 Data Control Proporsional Band
Tabel 3.1. Data Pengendali Temperatur dengan Mode Proposional (PB = 100)
No. Waktu (detik)
TT01, PV (⁰C)
Set Valve, SV(⁰C) Control Valve, MV (%)
1. 0 27.0 30 43.02. 5 27.1 30 42.93. 10 28.6 30 41.44. 15 29.9 30 40.15. 20 30.3 30 39.76. 25 30.5 30 39.57. 30 30.5 30 39.58. 35 30.6 30 39.49. 40 30.6 30 39.4
10. 45 30.6 30 39.411. 50 30.6 30 39.312. 55 30.6 30 39.313. 60 30.6 30 39.314. 65 30.6 30 39.315. 70 30.6 30 39.416. 75 30.6 30 39.417. 80 30.6 30 39.418. 85 30.6 30 39.419. 90 30.6 30 39.420. 95 30.6 30 39.421. 100 30.6 30 39.422. 105 30.6 30 39.423. 110 30.6 30 39.424. 115 30.6 30 39.425. 120 30.6 30 39.426. 125 30.6 30 39.427. 130 30.6 30 39.4
Keterangan :
Laju alir fluida dingin : 10 LPM
Laju alir fluida panas : 8 LPM
PB : 100
I : 0
D : 0
3.2. Data Pengendali Temperature dengan mode pengendali proposional Integral
Tabel 3.2. Data Pengendali Temperatur Integral (PB = 20%, dan I = 100 s )
No. Time (detik)
TT01, PV (⁰C)
Set Valve, SV(⁰C) Control Valve, MV (%)
1. 0 26.0 30 100.02. 5 26.3 30 100.03. 10 28.7 30 92.54. 15 29.7 30 87.65. 20 30.2 30 85.56. 25 30.4 30 84.37. 30 30.5 30 83.78. 35 30.6 30 83.29. 40 30.6 30 82.8
10. 45 30.6 30 82.511. 50 30.6 30 82.312. 55 30.6 30 82.113. 60 30.6 30 82.014. 65 30.6 30 82.015. 70 30.6 30 82.016. 75 30.5 30 82.017. 80 30.5 30 82.118. 85 30.5 30 82.219. 90 30.4 30 82.220. 95 30.4 30 82.2
Keterangan : Laju alir fluida dingin : 10 LPMLaju alir fluida panas : max
PB : 20%I : 100 s
D : 0
Tabel 3.3. Data Pengendali Temperatur Integral (PB = 20% dan I= 150 s)
No. Time (detik) TT01, PV (⁰C)
Set Valve, SV(⁰C) Control Valve, MV (%)
1. 0 26.5 30 100.02. 5 26.5 30 100.03. 10 28.8 30 94.04. 15 30.0 30 87.85. 20 30.4 30 86.16. 25 30.5 30 85.67. 30 30.5 30 85.48. 35 30.5 30 85.49. 40 30.4 30 85.4
10. 45 30.4 30 85.511. 50 30.4 30 85.512. 55 30.4 30 85.513. 60 30.4 30 85.514. 65 30.3 30 85.615. 70 30.3 30 85.716. 75 30.3 30 85.817. 80 30.3 30 85.818. 85 30.3 30 85.619. 90 30.4 30 85.320. 95 30.4 30 84.321. 100 30.4 30 84.422. 105 30.4 30 83.7
Keterangan : alir fluida dingin : 10 LPM alir fluida panas : Max
PB : 20%I : 150 s D : 0
3.3. Data pengendali temperature dengan mode pengendali proposional integral
Derivatif
Tabel 3.4. Data Pengendali Temperatur dengan Mode PID, (P= 20%, I=10 s, D=10 s )
No. Time (detik) TT01, PV
(⁰C)Set Valve, SV(⁰C) Control Valve, MV
(%)
1. 0 25.7 30 100.0
2. 5 27.6 30 79.7
3. 10 29.4 30 80.2
4. 15 29.9 30 88.2
5. 20 30.1 30 91.9
6. 25 30.1 30 92.2
7. 30 30.1 30 92.2
8. 35 30.1 30 92.1
9. 40 30.1 30 92.1
10. 45 30.1 30 92.2
11. 50 30.0 30 92.4
12. 55 30.0 30 92.5
13. 60 29.9 30 92.9
14. 65 29.9 30 93.4
15. 70 29.9 30 93.6
16. 75 29.8 30 94.1
17. 80 29.8 30 94.7
18. 85 29.8 30 95.6
Keterangan :
Laju alir fluida dingin : 10 LPM
Laju alir fluida panas : Max
PB : 20 %
I : 10 s
D : 10 s
Tabel 3.5. Data Pengendali Temperatur dengan Mode PID (PB = 20% ,I = 10, D=20s)
No. Time (detik) TT01, PV (⁰C)
Set Valve, SV(⁰C) Control Valve, MV (%)
1. 0 25.1 30 100.02. 5 26.0 30 88.53. 10 28.8 30 59.14. 15 29.7 30 72.45. 20 30.1 30 82.16. 25 30.3 30 86.27. 30 30.4 30 87.88. 35 30.4 30 88.09. 40 30.4 30 87.9
10. 45 30.4 30 87.511. 50 30.4 30 86.612. 55 30.4 30 86.013. 60 30.3 30 85.514. 65 30.3 30 85.015. 70 30.3 30 84.416. 75 30.3 30 83.917. 80 30.2 30 83.318. 85 30.2 30 82.319. 90 30.3 30 81.420. 95 30.2 30 81.3
Keterangan :
Laju alir fluida dingin : 10 LPM
Laju alir fluida panas : Max
PB : 20 %
I :10 s
D :20 s
Tabel 3.6. Data Pengendali Temperatur dengan Mode PID (PB = 20 %, I = 10, D=
30s).
No. Time (detik)
TT01, PV (⁰C)
Set Valve, SV(⁰C)
Control Valve, MV (%)
1. 0 25.2 30 100.02. 5 26.6 30 77.23. 10 28.6 30 56.44. 15 29.2 30 70.15. 20 29.5 30 83.06. 25 29.6 30 90.87. 30 29.7 30 95.28. 35 29.7 30 98.39. 40 29.7 30 100.0
10. 45 29.7 30 100.011. 50 29.6 30 100.012. 55 29.6 30 100.013. 60 29.5 30 100.014. 65 29.5 30 100.015. 70 29.6 30 100.016. 75 29.7 30 100.017. 80 29.8 30 100.018. 85 30.0 30 100.019. 90 30.1 30 100.0
Keterangan :
Laju alir fluida dingin : 10 LPM
Laju alir fluida panas : Max
PB : 20 %
I : 10 s
D : 30 s
BAB IV
PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN
4.1. Pembahasan
Dalam praktikum pengendalian temperatur, dituntut kompetensi untuk
menentukan karakteristik pengendalian. Karakteristik pengendalian antara lain adalah
Proporsional (P), Proporsional plus Integral (PI) dan Proporsional plus Integral plus
Derivatif (PID).
Masing-masing dari pengendalian ini memiliki karakteristik yang berbeda,
namun ketiganya saling melengkapi satu sama lainnya. Misalnya PID, merupakan
gabungan dari pengendalian Proporsional plus Integral plus Derivatif.
Pada percobaan ini, kami dapatkan perbedaan antara karakterisitik sistem
pengendalian tersebut. Tujuannya adalah sama, yaitu untuk mengurang kesalahan
(offset).
Pada praktikum yang kami lakukan, selain mengikuti prosedur kerja yang ada,
hal pertama yang kami lakukan adalah menurunkan temperatur pada cold water tangki,
hingga suhu cold water yang diinginkan tercapai. Hal yang berbeda dilakukan pada
tangki hot water. Pada tangki ini, air dipanaskan dengan menekan tombol heater, off
kan tombol heater jika suhu yang diinginkan tercapai. Lalu memasukkan nilai P,I dan D
sesuai dengan lembaran penugasan.
Selain didapatkan data pengamatan, kami juga mempresentasikan data
pengamatan secara visual dalam bentuk grafik. Dengan menggunakan grafik, dapat
memudahkan dalam pembacaan offsetnya. Offsetnya terlihat sangat jelas terlihat, yaitu
jarak antara set point dengan temperatur yang dikendalikan. Grafik dibawah ini
menunjukkan sistem control proporsional bekerja.
Set Valve (SV) : 30
Pengendali Proporsional (P) : PB = 100
Laju alir fluida dingin : 5 LPM
Laju alir fluida panas : 8 LPM
Gambar 4.1. Grafik Pengendali Temperatur dengan Mode Proposional (PB = 100)
Pada grafik 1 pengendali temperature dengan mode proporsional Pb=100, laju alir fluida dingin 5
LPM dan laju fluida air panas 8 LPM. Grafik diatas membandingkan antara temperature dengan
rentang waktu pengukuran. Dapat dilihat pada grafik 1 terjadi kenaikan suhu dari air dingin yang
keluar per setiap rentang waktu pengukuran. Pada 0 detik pertama TT01,PV(oC) adalah 26,7oC dan
terus naik sampai 30,2oC. Suhu akhir waktu pengukuran mencapai set point yang diinginkan,hal ini
terjadi karena rentang waktu pengukuran yang cukup lama dan proporsional band yang relative
rendah. Sehingga menyebabkan valve pada air panas yang keluar cukup besar.Suhu diair dingin
yang masuk adalah 25oC dan air panas yang masuk 350C. Untuk mencapai set point yang diinginkan
30oC. TT01,PV (oC) mencapai set point yang diinginkan pada detik ke-14 dan terus konstan sampai
pada detik ke-16. Pada detik ke-17 sampai detik ke-20 terjadi kenaikan suhu menjadi 30,1 oC terus
naik sampai pada temperature 30,2oC pada detik ke-23. Secara keseluruhan gambar 4.1
perbandingan antara temperature dan rentang waktu pengukuran dari 0 detik pertama sampai detik
ke23 temperatur air dingin yang keluar terus naik dan mencapai set point yang diinginkan.
Gambar 4.2. Grafik perbandingan % valve vs waktu pada mode proporsional Pb=100
Grafik diatas membandingkan antara % valve dan rentang waktu pengukuran dapat dilihat control
valve atau keran pengendali air panas masuk semakin lama semakin menutup. Pada detik 0 pertama
waktu pengukuran valve yang terbuka adalah 43,3% dan terus menutup sampai 39,8 % pada detik
ke-23 waktu pengukuran. Valve yang terus menutup seiring dengan lama waktu pengukuran terjadi
karena set point yang diinginkan yaitu 30oC tercapai sehingga valve air panas yang masuk terus
mengecil sampai ke detik-23 pengukuran. Kontrol valve yang terbuka pada saat set point yang
diinginkan tercapai adalah 40 % pada detik ke-14. Kontrol valve terus konstan pada 40% sampai
detik ke-16 dan mengalami penurunan menjadi 39,9% pada detik ke-17 sampai detik ke-21.
Kemudian pada detik ke-22 dan 23 mengalami penurunan menjadi 39,8%.
Set Valve (SV) : 30
Pengendali Proporsional (P) : PB = 150
Laju alir fluida dingin : 8 LPM
Laju alir fluida panas : 7 LPM
Gambar 4.3. Grafik Pengendali Temperatur dengan Mode Proposional (PB = 150)
Pada grafik 3 pengendali temperature dengan mode proporsional Pb=150 dengan laju fluida air
dingin 8 LPM dan air panas 7 LPM.Grafik ini membandingkan antara temperature air dingin yang
keluar dengan rentang waktu pengukuran berdasarkan set point 30oC. Dapat dilihat pada gambar 4.3
terjadi kenaikan suhu dari 26,5oC pada detik 0 pertama pengukuran sampai 28,7oC pada detik ke-12
pengukuran. Pada Pb=150, set point yang diinginkan yaitu 30oC tidak tercapai hal ini terjadi karena
rentang waktu pengukuran yang relative singkat serta temperature air panas yang masuk relative
rendah yaitu 35oC. Set point yang diinginkan tidak tercapai juga terjadi karena nilai proporsional
band yang tinggi yaitu 150 sehingga menyebabkan kerangan air panas yang masuk mengecil dan
menyebabkan TT01,PV ( oC ) tidak mencapai set point yang diinginkan. Kenaikan suhu pada
TT01,PV ( oC ) terjadi mulai dari detik ke-1 sampai detik ke-9 dan terus konstan 28,7oC dari detik
ke-10 sampai detik akhir pengukuran.
Gambar 4.4. Grafik perbandingan %valve vs waktu pada mode proporsional Pb=150
Grafik diatas menunjukkan perbandingan antara % bukaan valve dengan rentang waktu
pengukuran. Dapat dilihat control valve atau keran pengendali air panas yang masuk semakin lama
semakin menutup. Pada detik 0 pertama, waktu pengukuran valve yang terbuka 42,3% dengan
temperature air dingin yang keluar 26,5oC. Pada detik ke-5 kerangan menutup menjadi 41,2% dan
terus konstan sampai detik ke-8. Pada detik ke-10 kerangan tertutup menjadi 40,9% dan terus
kosntan sampai pada detik akhir pengukuran. Bukaan valve yang semakin kecil pada detik ke-5
sampai detik ke-12 terjadi karena, temperature set point yang diinginkan hampir tercapai yaitu
28,7oC. Temperatur air dingin yang keluar tidak mencapai set point yang diinginkan dikarenakan
rentang waktu pengukuran yang relative singkat. Waktu pengambilan data diambil setiap satu detik
pengukuran dan % valve akhir adalah 40,9% pada detik ke-12.
Set Valve (SV) : 30
Pengendali Proporsional (P) : PB = 200
Laju alir fluida dingin : 7 LPM
Laju alir fluida panas : 14 LPM
Gambar 4.5.Grafik Pengendali Temperatur dengan Mode Proposional (PB = 200)
Dari grafik 5 pengendali temperature dengan mode proporsional dengan Pb=200 laju alir fluida
dingin yang masuk 7 LPM, laju alir fluida panas yang masuk 6 LPM dengan set point 30oC.
TT01,PV ( oC ) pada detik 0 pertama adalah 26,9oC dan terus naik menjadi 27,2oC pada detik ke-2
dan terus konstan pada detik ke-6. Pada detik ke-7 sampai detik ke-14 temperatur naik menjadi
27,3oC dan naik menjadi 27,4oC dari detik ke-15 dan terus konstan pada detik ke-22. Pada detik ke-
23 sampai detik ke-25 temperatur naik menjadi 27,5oC. Sampai pada detik ke-25 temperatur yang
diinginkan tidak mencapai set point yang diinginkan, hal ini terjadi karena proporsional band yang
tinggi, sehingga menyebabkan bukaan valve pada air panas yang masuk mengecil dengan laju alir
fluida panas 7 LPM. Laju alir fluida panas yang relative rendah menjadi sebab utama temperature
yang diinginkan tidak mencapai set point.
Gambar 4.6. Grafik perbandingan %valve vs waktu pada mode proporsional Pb=200
Berdasarkan grafik diatas perbandingan antara % valve dengan rentang waktu pengukuran dalam
satuan detik. Dapat disimpulkan semakin lama rentang waktu pengukuran maka valve akan semakin
mengecil atau menutup. Hal ini dapat dilihat dari penurunan % bukaan valve pada detik 0 pertama
sampai detik ke-3 pengukuran. % bukaan valve menurun dari 41,6% sampai 41,5% dan terus
menurun menjadi 41,4% dari detik ke-3 sampai detik ke-10 dan terus konstan menurun menjadi
41,3%. Dari detik ke-11 sampai ke -25 penurunan % bukaan valve yang signifikan dimaksudkan
agar temperature air dingin yang keluar semakin tinggi. Namun, temperature air dingin yang keluar
pada detik ke-25 hanya mencapai 27,5oC tidak mencapai set point yang diinginkan yaitu 30oC. Hal
ini terjadi karena set temperature dari fluida panas hanya 35oC sehingga tidak mampu memanaskan
air dingin yang masuk dengan temperature 25oC untuk mencapai temperature 30oC.
4.2 Kesimpulan
Semakin Rendah nilai Proporsional band suatu pengendali maka semakin besar kerangan(%v) yang terbuka
Sebaliknya semakin tinggi nilai Proporsional band pada suatu pengendali maka akan menyebabkan semakin mengecil kerangan(%v)
Semakin tinggi kenaikan suhu, maka semakin kecil persen (%) control valve nya
Set point yang tercapai pada grafik pertama terjadi karena nilai proporsional band yang rendah serta rentang waktu pengukuran yang relative lebih lama
Set point yang diinginkan tidak tercapai terjadi karena Temperatur fluida panas yang masuk relative rendah dan karena nilai Proporsional band yang tinggi serta waktu pengukuran yang relative singkat.
DAFTAR PUSTAKA
http://id.wikipedia.org/wiki/Pengendalian_proses
http://dspace.widyatama.ac.id/xmlui/handle/10364/870
http://thathit.wordpress.com/2010/01/29/kontroler-proporsional/
Jobsheet. 2011. Penuntun praktikum pengendalian temperature. Jurusan kimia Politeknik
Negeri Lhokseumawe