PENGENDALIAN ON/OFF DENGAN RESISTIVE PROBES

PENGENDALIAN ON/OFF DENGAN RESISTIVE PROBES

I.                   TUJUAN PERCOBAAN :

1.      Melakukan simulasi pengendalian on-off menggunakan resistive probes.

2.      Menentukan kapan sebaiknya pengendalian resistive probes digunakan.

3.      Memahami prinsip pengendalian on-off.

4.      Mencetak grafik pengendalian dan menjelaskan grafik tersebut.

II.                ALAT DAN BAHAN

-          Seperangkat peralatan CRL

-          Satu set personal komputer

-          Air dalam tangki penampungan

III.             DASAR TEORI

Peralatan simulasi proses CRL dibuat oleh DIDACTA Italia dan dikembangkan untuk mempelajari teknik pengendalian level (ketinggian) permukaan fluida cair, yang dalam hal ini fluida yang digunakan adalah air.

Konfigurasi yang digunakan untuk simulasi ini adalah sistem loop terbuka (open loop) dan sistem loop tertutup ( closed loop). Selain itu, juga dipelajari mode pengendalian dengan pengendali tak kontinyu ( ON-OFF Controller) dan pengendali kontinyu (Three term-controller; P/I/D).

Peralatan CRL ini terdiri dari beberapa unit :

1.      Tangki air kapasitas 20 liter.

2.      Pompa sentrifugal dengan laju 20 liter/menit.

3.      Katup jenis pneumatik proporsional dengan input 3-5 psi.

4.      Transduser I/P.

5.      Inlet udara tekan (dioperasikan pada 2 bar, min).

6.      Pengukur tekanan udara tekan.

7.      Alat pengatur tekanan udara tekan secara manual.

8.      Controller elektronik MiniReng (alat tambahan).

9.      Peralatan listrik (panel CRL).

10.  Komputer dan printer (aplikasi window, min window (95).

11.  Tangki bening berskala.

12.  Katup pengeluaran manual V1 dan V2.

13.  Transduser P TI.

14.  Katup solenoid untuk input gangguan (disturbance).

X. Sinyal Penggerak (actuating signal)

Y. Sinyal variable yang dikendalikan (controller var, signal)

N. Sinyal gangguan (noise)

Liquid yang berada di tangki (1) dipompakan ke tangki berskala (11) oleh pompa sentrifugal (2) di bawah pengendaliankatup pneumatic proporsional (3).

Pengisian tangki berskala (11) menghasilkan tekanan pada bagian dasar tangki yang ekivalen terhadap ketinggian (level) liquid dalam tangki, di deteksi oleh tranduser P/I (13) dan di transmisikan sebagai sinyal Y ke unit pengkondisi (panel) kontrol (9). Outputnya berupa sinyal X yang berasal dari panel kontrol (9) di transmisikan ke katup (3) oleh tranduser I/P (4) yang kemudian menggerakkan katup pneumatik proporsional dengan bantuan udara tekan yang disuplai oleh inlet udara tekan (5).

Katup V1 dan V2 dapat diatur secara manual untuk tertutup dan terbuka penuh dalam hubungan dengan tangki berskala (11). Katup solenoid (14) memungkinkan untuk pengendalian gangguan aliran air.  Untuk pemakaian katup 14, V1 harus dalam keadaan terbuka penuh.

JENIS PENGENDALIAN LEVEL

1.      JENIS PENGENDALIAN LEVEL

Pengendalian yang paling sederhana adalah jenis on-off, dimana pengeerak (actuator) hanya berada pada dua keadaan posisi ON (hidup) atau posisi membuka atau menutup aliran yang menuju tangki berskala.

Pada keadaan ini, katup akan terbuka apabila level air berada dari level yang diinginkan (setr point)atau katup menutup napabila aiar melebihi dari set point.disini akan terdapat batasan level (level threshold) yang berhubungan dengan set point, apabila ada batasan ini dilampaui karena level bertambah atau berkurang, katup juga berubah posisinya, hal ini akan menimbulakan perubahan posisi katup disekitar batasan level yang diatur secara simetris diatas dan dibawah set point.

o   Batasan atas dilampaui apabila level meningkat, katup akan menutup

o   Batasan dibawah dilampaui apabila level berkurang, katup akan membuka.

Interval antara level yang dikehendaki dengan salah satu batas level dinamakan HISTERISIS.semakin besar histerisis, semakin besar histerisis, semakin rendah tekanan pada actuator.

2.      PENGENDALIAN P/I/D

System pengendalian secara kontinyu berbeda dengan system pengendalian tak kontinyu (ON-OFF).pada system control kontinyu, system control melakukan evaluasi antara error dan set point dan secara kontinyu pula memberikan masukan (input) bagi eleman control akhir untuk melakukan perubahan agar harga pengendalian (control point) mendekati atau sama dengan harga set point.

Sistem pengendalian kontinyu ini menggunakan kontinyu ini menggunakan tiga terminology berikut :

1.      Proposional

2.      Integral

3.      Derivative

Sinyal yang diregulasi, yang didasarkan atas error (perbedaan antara set point dengan control point) ditentukan oleh jumlah ketiga definisi diatas.

PROPOSIONAL

Bagian atau komponen mode pengendali ini menyatakan eror yang terjadi sebanding antara set point dan harga terukur.sebanding ini dinyatakan sebagai harga konstanta (Kp). Ketika sinyal regulasi mencapai 100 % atau katup pneumatic terbuka penuh, eror mencapai level salurasi (jenuh), penambahan eror tidak akan meningkatkan sinyal regulasi. Disini perlu diketahui range interval eror agar sinyal regulasi dapat beroperasi antara 0% -100%.range variasi antara 0-PB, maka persen harga sinyal regulasi, X adalah X=e.PB . Semakin besar PB, semakin kecil keluaran controller (X), untuk error yang sama, dengan kata lain, semakin rendah gain proposional controller.

System pengendalian yang hanya menggunakan mode proposional ini mempunyai ketentuan berikut :

a.       Error tidak dapat dieliminasi  (dikurangi dan sulit mencapai set point

b.      Adanya error sisa (residu) yang disebut OFFSET yang bertambah dengan bertambahnya PB.

INTEGRAL

Mode control integral selalu digunakan berpasangan dengan mode proposional dengan persamaan :

                                                X(t) =Kp.E(t) + Ki,?⁰ (X).dx

Dengan mode gabungan ini eror pertama-tama meningkatkan kemudian berkurang dengan cepat oelh aksi proposional.error tidak akan menjadi nol dikarenakan oleh adanya offset.aksi control integral akan mengurangi eror secara tunas, sedangkan kondisi equilibrium baru memrlukan aliran masuk yang baru yang digerakkan oleh mode integrasi juga.

Umumnya mode gabungan ini digunakan ketika variable yang dikendalikan diharapkan mngalami perubahan besar namun lambat yang memerlukan perubahan cukup besar pada sinyal regulasi X.

DERIVATIF

Mode derivative juga dipergunakan bergabung dengan mode proposional dengan persamaan:

                                    X (t(=Kp.e(t) + Kd.d/dT e(t)

Jika error konstan, derivative sebagai fungsi waktu akan mempunyai harga nol (tidak ada output).mode proposional derivative ini digunakan apabila diharapkan perubahan yang cepat dan dalam  batas level yang diizinkan.oleh karena level control mempunyai variasi beban yang rada lambat, penggunaan mode proposional derivative kurang memberikan pengertian yang jelas. Mode gabungan yang melibatkan derivative yang digunakan pada CRL adalah mode gabungan atau PID (proposional, integral, derivative) dengan persamaan :

                                    X (t) = Kp.e(t) + Ki.?_t⁰ e(x)dx +Kd.d/dt e(t)

Gabungan ketiganya disini memberikan kemungkinan pengendalian yang sempurna dan menghasilkan pengendalian yang optimal.

IV.             PROSEDUR KERJA

1.         Menghidupkan CRL dengan menekan tombol MAIN SWITCH. Lampu merah akan menyala.

2.         Membuka katup VI dan V2 dan mengkosongkan volume tangki.

3.         Mengubah mode selector (24) di panel control ke resistive probes dan mengklik tombol start untuk memulai

4.         Memperhatikan bahwa pompa hidup apabila ketinggian air berada dibawah batas atas. Pompa akan mati saat ketinggian air menyentuh bagian bawah dari probes. Mencatat waktu mulai dari pompa mati hingga pompa hidup kembali (t₁) dan mencatat waktu pompa mulai hidup hingga pompa mati kembali.

5.         Mengulangi pengamatan waktu hidup dan mati pompa pada ketinggian resistive, hingga mendapat 3x data yang identik.

6.         Mengukur diameter, tinggi maksimum, dan minimum untuk menentukan volume.

7.         Menghitung laju kenaikan dan laju pengosongan air dalam tangki.

8.         Menentukan laju alir masuk dan laju alir keluar.

V.                DATA PENGAMATAN

    

   VI.                   PERHITUNGAN

VII.                   ANALISA PERCOBAAN

CRL adalah suatu peralatan pengendalian level yang memanfaatkan sinyal tekanan dalam suatu aliran fluida. Alat ini dihubungkan dengan Personal Computer sebagai media pemantau jalannya proses pengendalian ketinggian namun saat praktikum kami tidak mnggunakan computer dikarenakan computer dalam keadaan tidak bias dipakai.

Sistem kerja CRL bahwa liquid yang dipompakan menuju ke tangki berskala oleh pompa sentrifugal  di bawah pengendalian katup pneumatic proporsional.. Selanjutnya, pengisian tangki berskala menghasilkan tekanan pada bagian dasar tangki yang nilainya sama ekivalen terhadap ketinggian (level) liquid dalam tangki. Pada bagian bawah tangki berskala dapat dilihat adanya katup v1 dan v2 yang dapat diatur secara manual untuk tertutup dan terbuka penuh dalam hubungan dengan tangki berskala. Katup solenoid yang ada pada peralatan digunakan untuk mengatur pengendalian aliran air. Katup v1 harus dalam keadaan terbuka penuh. Kemudian mengisi tangki sampai batas 85 dan mengosongkannya kembali guna untuk mendapatkan waktu laju alir masuk dan laju alir keluar.

Selanjutnya memperhatikan pompa, pompa akan mati saat ketinggian air menyentuh bagian bawah dari probes dan mencatat waktu mulai dari pompa mati hingga pompa hidup kembali dan juga waktu pompa mulai hidup hingga pompa mati kembali. Dan juga setelah praktek selesai mengukur diameter, tinggi maksimum dan minimum untuk menentukan volume tangki.

VIII.                KESIMPULAN

Dari percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa :

-          CRL adalah suatu peralatan pengendalian level yang memanfaatkan sinyal tekanan dalam suatu aliran fluida.

-           

IX.             DAFTAR PUSTAKA

Jobsheet.2015. “Penunjuk Praktikum Pengendalian Proses”. Politeknik Negeri Sriwijaya: Palembang

GAMBAR ALAT