Page 1
Presentasi Tugas Akhir
TUGAS AKHIR – TE 091399
Perancangan Virtual Plant DistilasiPerancangan Virtual Plant Distilasi
Kolom Metanol-Air Menggunakan Wonderware
Intouch dengan Proses Akuisisi Data
Menggunakan Mikrokontroler
Abdul Hamid
2209105097
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2011
Page 2
PENDAHULUAN
� Memberikan kemudahan bagi kita untuk mempelajari dan
mengkontrol proses real plant di industri yang berupa
virtual plant tanpa harus mengunjungi ke perusahaan yang
bersangkutan
� Harga real plant simulator mahal, sehingga diganti dengan
IMPLEMENTASIPEMODELAN KESIMPULANPERANCANGAN
LATAR BELAKANG
� Harga real plant simulator mahal, sehingga diganti dengan
software simulasi untuk efisiensi biaya
� Dalam proses Belajar-Mengajar tentang Otomasi Sistem
perlu simulator
Page 3
PENDAHULUAN
�Perencanaan dan pembuatan virtual plant:� Pemodelan virtual plant kedalam fungsi diskrit
� Desain virtual plant dengan Wonderware Intouch
�Mengkoneksikan virtual plant dengan hardware
interface (ATMega 128) :
IMPLEMENTASIPEMODELAN KESIMPULANPERANCANGAN
PERMASALAHAN
interface (ATMega 128) :� Desain hardware interface (ATMega 128)
� Membangun sistem komunikasi data dari plant simulator
dengan hardware interface
� Komunikasi data dengan DDE (Dynamic Digital Exchange)
�Merancang kontroler PID menggunakan PLC
siemens� Membuat HMI kontroler menggunakan Win CC
� Sinkronisasi kontroler dengan virtual plant
Page 4
PENDAHULUAN
Merancang virtual plant Distilasi Kolom Methanol-Air
menggunakan Wonderware Intouch yang dikontrol dengan
PLC Siemens menggunkanan komunikasi DDE (Dynamic
Digital Exchange)
IMPLEMENTASIPEMODELAN KESIMPULANPERANCANGAN
TUJUAN
Virtual Plant
PLC siemensATMega 128
HMI Kontroler
WinCC
Page 5
PENDAHULUAN
� Model matematika diambil dari paper (bukan
dari hasil identifikasi penelitian sendiri)
� Menggunakan PLC siemens sebagai
implementasi kontroler PID
IMPLEMENTASIPEMODELAN KESIMPULANPERANCANGAN
BATASAN MASALAH
implementasi kontroler PID
� Komunikasi menggunakan DDE dan serial
Page 6
PENDAHULUAN IMPLEMENTASIDASAR TEORI KESIMPULANPERANCANGAN
Distilasi merupakan prosespemisahan campuran fase cairdan fase uap menjadi fraksi-
PENGERTIAN
dan fase uap menjadi fraksi-fraksi komponen pembentuknyadengan memanfaatkan prinsipperpindahan panas
Page 7
IMPLEMENTASI KESIMPULANPERANCANGAN
Model matematika virtual plant “Kolom Distilasi Metanol-Air” diambil
dari sebuah Paper yang berjudul “Pemodelan Kolom Distilasi Sistem
Biner Metanol-Air Menggunakan Jaringan Saraf tiruan” oleh Diana
Rahmawati
PENDAHULUAN
MODEL MATEMATIKA
DASAR TEORI
+−
+−
+
++
++=
(s)
(s)
15.24
41.1
15.24
3.9
15.24
3.9110
023.0
15.24
16
15.24
16
(s)
(s)Y
B
D
V
L
sss
sssX
Page 8
IMPLEMENTASI KESIMPULANPERANCANGAN
PLANT SISTEM MIMO (Multi Input Multi Output)
023.016
15.24
16
+s
L(s) YD(s)
2 Input : L(s) dan V(s)
2 Output : Y (s) dan X (s)
PENDAHULUAN DASAR TEORI
BLOK DIAGRAM
110
023.0
15.24
16
++
+ ss
15.24
3.9
+s
15.24
41.1
15.24
3.9
+−
+−
ss
V(s) XB(s)
2 Output : YD(s) dan XB(s)
Page 9
IMPLEMENTASI KESIMPULAN
KONTROLER
� Tipe kontroler yang digunakan adalah PID digital
(Proporsional, Integral dan Derivative)
PENDAHULUAN PERANCANGANDASAR TEORI
� Kontroler PID diimplementasikan di PLC siemens dan ditulis
dengan program Ladder Diagram
( ) ( ) ( ))1(1
)()(0
−−++= ∑ kekeKT
keTKkeKku DS
k
SIP
Page 10
IMPLEMENTASI KESIMPULAN
Flowchart Kontroler
PENDAHULUAN PERANCANGANDASAR TEORI
Page 11
IMPLEMENTASI KESIMPULAN
PARAMETER KONTROLER (1)
Penentuan kontroler PID dilakukan dengan cara mengetahui
respon dari masing-masing output dari plant MIMO :
Berdasarkan grafik disamping,
didapat :
Gain Overall (K)
9.9745== SSYK
8
9
10 Respon Yd (Produk Distilat) saat Open Loop
Yd
Ydr
PENDAHULUAN PERANCANGANDASAR TEORI
29.4668
0.3385
9.9745
=
==SS
SS
X
YK
Time Constan ( )
Diperoleh dari waktu untuk
mencapai 63,2% .
s 24.5=τ
τ
0 50 100 150 200 250 300 350 4000
1
2
3
4
5
6
7
Time (s)
%
Met
hano
l
X: 24Y: 6.075
Page 12
IMPLEMENTASI KESIMPULAN
BLOK DIAGRAM
Maka Blok Diagram untuk output Yd (Produk Distilat) sesuai
dengan desain kontroler PI diatas adalah
+ 4668.29)1( sK τ
PENDAHULUAN PERANCANGANDASAR TEORI
L(s) YD(s)YDR(s)15.24
4668.29
+s
+Tis
p1
1K
-
+ E(s)
+++
++
=
15.244668.29)1(
1
15.244668.29)1(
)(
)(
ss
sKss
sK
sY
sY
I
IP
I
IP
DR
D
ττ
ττ
Jika , maka5.24=Iτ
14668.29
5.241
1)(
)(*
*
+=
+=
P
DR
D
K
sK
sY
sY
τJika ESS=0%, maka
jadi
15* =τ
0.0553=PK
Page 13
IMPLEMENTASI KESIMPULAN
PARAMETER KONTROLER (2)
Berdasarkan grafik disamping,
didapat :
Delay time (L)
L = 14 s
Waktu melengkung (T)0.15
0.2
0.25
0.3
% M
etha
nol
Respon Xb (Produk Bawah) saat Open Loop
Xb
Xbr
L T
PENDAHULUAN PERANCANGANDASAR TEORI
Waktu melengkung (T)
T = 68 – 14 = 54 s
Sehingga berdasar aturan
pertama Ziegler Nichols
TipeKontroler
Kp Ti Td
PID4.6292.1 =
L
T282 =L 75.0 =L 0 50 100 150 200 250 300 350 400
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
Waktu (s)
% M
etha
nol
L T
Page 14
IMPLEMENTASI KESIMPULAN
HMI WinCC
PENDAHULUAN PERANCANGANDASAR TEORI
Parameter PID Respon Plant Virtual Plant
Page 15
IMPLEMENTASI KESIMPULAN
BLOK DIAGRAM SISTEM
110
023.0
15.24
16
++
+ ss
15.24
16
+sL(s) YD(s)
+s5.24
110.0553
-+YDR(s)
PENDAHULUAN PERANCANGANDASAR TEORI
15.24
3.9
+s
15.24
41.1
15.24
3.9
+−
+−
ss
V(s) XB(s)
++ ss
728
114.6286
-
+XBR(s)
Page 16
PENDAHULUAN IMPLEMENTASI KESIMPULANPERANCANGAN
DISKRIPSI SISTEMPLC siemens
ATMega 128
DASAR TEORI
Virtual Plant HMI Kontroler
ATMega 128
Page 17
KESIMPULAN
REALISASI SISTEM
ATMega 128PLC siemens
PENDAHULUAN IMPLEMENTASIPERANCANGANDASAR TEORI
Virtual PlantHMI Kontroler
Page 18
KESIMPULAN
Perbandingan Respon Plant (YD Open Loop)
25
30
35Perbandingan Respon Yd dari Wonderware dan Matlab
Error
Hasil Respon dari Wonderware
Hasil Respon dari MatLab
PENDAHULUAN IMPLEMENTASIPERANCANGANDASAR TEORI
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
5
10
15
20
Time (s)
Res
pon
Page 19
KESIMPULAN
Perbandingan Respon Plant (XB Open Loop)
-0.5
0Perbandingan Output Xb dari Wonderware dan Matlab
Respon Plant dari Matlab
Respon Xb dari WonderwareError
PENDAHULUAN IMPLEMENTASIPERANCANGANDASAR TEORI
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-1.5
-1
-0.5
Time (s)
Res
pon
Xb
Page 20
Validasi Data dengan MatLab
KESIMPULANPENDAHULUAN IMPLEMENTASIPERANCANGANDASAR TEORI
Untuk output YD :
RMSE = 0.09759
%RSEE =0.304 %
Dimana YDss = 32.011
Untuk output XB :
RMSE = 1.26723
%RSEE =89.8 %
Dimana XBss = 1.41
Page 21
KESIMPULAN
Respon Plant (dengan Kontroler Simulink)
PENDAHULUAN IMPLEMENTASIPERANCANGANDASAR TEORI
Page 22
KESIMPULAN
Respon Plant (dengan Kontroler Simulink)
PENDAHULUAN IMPLEMENTASIPERANCANGANDASAR TEORI
Parameter PID (YB)
dan XB sesuai
dengan analisadengan analisa
perhitungan
Page 23
KESIMPULAN
Respon Plant (dengan Kontroler pada PLC
Siemens saat Ts=1 detik)
PENDAHULUAN IMPLEMENTASIPERANCANGANDASAR TEORI
Page 24
KESIMPULAN
Program sederhana untuk mengetahui waktupengiriman data dari PLC ke Wonderware
PENDAHULUAN IMPLEMENTASIPERANCANGANDASAR TEORI
Page 25
KESIMPULAN
Respon Plant (dengan Kontroler pada PLC Siemens)
PENDAHULUAN IMPLEMENTASIPERANCANGANDASAR TEORI
Parameter PID (YB)
Kp =0.1
Ki =0.005
Kd =0.01Kd =0.01
Sp =90
Parameter PID (XD)
Kp =1
Ki =1. 5
Kd =2.5
Sp =10
Page 26
KESIMPULAN
KESIMPULAN
PENDAHULUAN IMPLEMENTASIPERANCANGANDASAR TEORI
� Kontroler PID dapat diimplementasikan ke dalam bahasa
pemrograman ladder diagram menggunakan PLC siemens
� Penggunaan modul PLC I/O Analog untuk perhitungan sinyal
kontrol tidak tepat, sehingga diharapkan memakai modul
kontroler khususkontroler khusus
� DDE sebagai komunikasi data antara virtual plant dengankontroler PID pada PLC siemens melalui hardware interfaceATMega 128 memberikan waktu delay
Page 27
Wassalamua’laikum
Wr. Wb
Terima Kasih
Wr. Wb