laporan pengendalian tekanan

LABORATORIUM PENGENDALIAN PROSES SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2015/2016

MODUL

: Pengendalian Tekanan

PEMBIMBING

: Ayu Ratna Permanasari, S.T, M.T.

Praktikum

: 30 Maret 2016

Penyerahan Laporan

: 6 April 2016

Oleh : Kelompok

: V–A

Nama

: 1. Muhammad Naufal. S 2. Nadya Rimadanti 3. Novita Deni 4. Oktavia Reni N. M.

Kelas

: 2A

141411019 141411020 141411021 141411022

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2016 BAB I

PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Peran pengendalian proses pada dasarnya adalah usaha untuk mencapai tujuan proses agar berjalan sesuai yang diinginkan. Pengendalian proses adalah bagian dari pengendalian automatik yang diterapkan di bidang teknologi untuk menjaga kondisi operasi agar sesuai yang diinginkan. Adapun tujuan dasarnya yaitu mengatasi terjadinya gangguan, menstabilkan proses dan optimalitas kondisi operasi. Tekanan adalah variable proses yang sering kita jumpai untuk dimonitor dan dikendalikan didalam industri minyak dan gas. Pengendali tekanan dari suatu fluida proses pada beberapa tempat malah menjadi fokus utama dan dengan berbagai tujuan tertentunya. 1.2 TUJUAN PRAKTIKUM Tujuan dari praktikum pengendalian aliran ini adalah sebagai berikut : a. Menentukan kurva karakteristik statik pada beban berbeda b. Melakukan identifikasi sistem untuk menentukan parameter model proses c. Mempelajari pengaruh nilai parameter pengendali pada respons tekanan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengendalian Umpan Balik dan Umpan Maju Pengendalian proses adalah usaha atau cara memperoleh kondisi proses agar sesuai dengan yang diinginkan. Strategi pengendalian proses dapat dilakukan dengan cara pengendalian umpan balik (feedback control) atau umpan maju (feedforward control). Pengendalian umpan balik (feedback control) adalah pengendalian yang memakai variabel keluaran sistem (variabel proses) untuk mengatur masukan (manipulated variable) dari sistem yang sama agar nilai variabel keluaran sesuai yang diinginkan. Artinya ada umpan balik dari variabel keluaran ke masukan sistem. Pengendalian umpan maju adalah pengendalian yang memakai variabel masukan sistem (gangguan atau beban) untuk mengatur masukan lain (manipulated variable) dari sistem yang sama. Artinya tidak ada umpan balik dari variabel keluaran ke masukan sistem. 2.2 Sistem Pengendalian Sistem pengendali diterapkan untuk memenuhi 3 kelompok kebutuhan, yaitu: 1. menekan pengaruh gangguan eksternal; 2. memastikan kestabilan suatu proses kimiawi; 3. optimasi kinerja suatu proses kimiawi; Variabel-variabel yang terlibat dalam proses operasi pabrik adalah F (laju alir), T (temperatur), P (tekanan) dan C (konsentrasi). Jenis – Jenis variabel Proses dalam sistem pengendalian: 1. Proses Variable (PV) adalah besaran fisika atau kimia yang menunjukkan keadaan sistem proses yang dikendalikan tetap atau terkendali. 2. Manipulated Variable (MV) adalah variabel yang digunakan untuk melakukan koreksi atau pengendalian PV (Proses Variable). Masukan dari suatu proses yang dapat diubah-ubah atau dimanipulasi agar process variable besarnya sesuai dengan set point (sinyal yang diumpankan pada suatu sistem kendali yang digunakan sebagai acuan untuk menentukan keluaran sistem kontrol). 3. Set Point (S) adalah nilai variabel yang diinginkan (nilai acuan) dari suatu proses. Suatu kontroler akan selalu berusaha menyamakan variabel terkendali terhadap set point. 4. Gabungan (W) adalah variabel masukan yang mampu mempengaruhi nilai PV tetapi tidak digunakan untuk mengendalikan suatu proses. 5. Variabel keluaran

Tidak dikendalikan adalah variabel yang menunjukkan keadaan sistem proses tetapi tidak dikendalikan secara langsung. Variabel-variabel tersebut juga dapat dikategorikan menjadi 2 kelompok, yaitu variabel input dan variabel output. Variabel input adalah variabel yang menandai efek lingkungan pada proses kimia yang dituju. Variabel ini juga diklasifikasikan dalam 2 kategori, yaitu: 1. manipulated (adjustable) variable, jika harga variabel tersebut dapat diatur dengan bebas oleh operator atau mekanisme pengendalian; 2. disturbance variable, jika harga tidak dapat diatur oleh operator atau sistem pengendali, tetapi merupakan gangguan. Sedangkan variabel output adalah variabel yang menandakan efek proses kimia terhadap lingkungan yang diklasifikasikan dalam 2 kelompok : 1. measured output variables, jika variabel dapat diketahui dengan pengukuran langsung; 2. unmeasured output variables, jika variabel tidak dapat diketahui dengan pengukuran langsung. 2.3 Tipe-Tipe Pengendalian Sistem Pengendalian (Control System) adalah rangkaian operasi yang dilakukan konversi material secara fisika dan kimia sehingga material yang dihasilkan memiliki keadaan yang lebih bermanfaat. Peranan pengendalian proses pada dasarnya adalah suatu usaha untuk mencapai tujuan proses agar berjalan sesuai dengan apa yang diinginkan. Seluruh komponen yang terlihat dalam pengendalian proses disebut sistem pengendalian atau control system. Tipe-tipe pengendalian antara lain : a. Pengendalian On-Off Pengendalian On-Off merupakan cara sederhana untuk mengimplementasikan control otomatis menggunakkan dua posisi akutator seperti kontroler dengan open position atau berdasarkan terminoloi biasa On-Off position. Sistem pengendalian dua posisi ialah sistem pengendalian yang mempunyai element koreksi (error detector) memiliki dua tempat kedudukan, maksudnya element kendali akhir mempunyai kedudukan pada kondisi ON dan OFF (buka atau tutup). Pada pengendalian ini, sinyal keluaran dari kendali akan tetap pada harga maksimum atau minimum. b. Pengendalian Proporsional Pengendalian

proporsional

merupakan

cara

termudah

untuk

mengimplementasikan pengontrol kontinyu yaitu dengan memperhitungkan sinyal x(t) menjadi proporsional perbedaan (et) sehingga :

�(�) = ��. �(�) dimana Kp adalah koefisien. Sebagai ganti dari Kp adalah proporsional band, menjelaskan dengan hubungan Kp, biasanya dari : �� =

100 Kp

c. Pengendalian Proporsional Integral Tentu saja pengendali proporsional e (t) tidak pernah bernilai nol jika kitamengharapkan x (t) tidak sama dengan nol. Pengendalian dapat dirancang menjadi bentuk LP, sinyal akan menjadi proporsional (to the discrepancy) dan nilai differensial. �(�) = ��. �(�) + ��. ��(0, �, �(�)); �1 =

1 KI

Pengaruh penambahan integral adalah : a) Memperlambat respon b) Cenderung stabil d. Pengendalian Proporsional Integral Diferensial (PID) Aksi kontrol yang ketiga dapat ditambahkan untuk mempercepat respon, yaituderivative action. Meskipun respon cepat tetapi sistem menjadi peka terhadap noise/bising/turbulen, karena derivative perubahan error persamaan yang ada dalam PID. �(�) = ��. �(�) + ��. ��� (0, �, (�) + ��. �(�(�))) Koefisien Kd seperti istilah koefisien integral juga diketahui sebagai waktu derivative atau waktu kenaikan (advance). �� = ��

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 3.1 ALAT DAN BAHAN 3.1.1 Alat  

Pengendalian tekanan yang digunakan adalah jenis regulator tekanan Udara bertekanan

Gambar 1. Diagram instrumen pengendalian tekanan.

Gambar 2. Susunan peralatan pengendalian tekanan. Alat yang digunakan dalam praktikum ini terdiri dari : 1. Seperangkat alat pengendalian aliran 2. Komputer 3.2 PROSEDUR PERCOBAAN 3.2.1 Persiapan

Pastikan sistem peralatan telah terhubung secara benar. Pastikan komputer bekerja normal.

Gambar 3. Persiapan

3.2.2 Pengoperasian Perangkat Keras

Pastikan udara instrumen telah mengalir pada tekanan masuk 200 kPa (2 bar). Jika perlu atur regulator tekanan udara instrumen agar memenuhi tekanan tersebut.

Nyalakan peralatan peralatan konsul PCT-10 dan unit konversi tegangan ke arus Gambar 4. Pengoperasian Perangkat Keras 3.2.3 Pengoperasian Perangkat Lunak Nyalakan komputer/laptop dan jalankan program pressure control

Pastikan posisi tombol pada posisi MANUAL dan DIRECT

TUTUP katup V4, V6, V7 dan BUKA katup V3 dan V5

Tekan tombol LOOP RUN kemudian tekan START

Atur manipulated variable yang merepresentasikan bukaan katup kendali dengan menggeser horizontal scroll ke kanan hingga 100%

Atur katup regulator V2 dan V5 sehingga tekanan yang ditunjukkan P3 maksimum 15 psi (1 bar) dan P4 atau tampilan pada komputer (PV) sebesar 8 psi (0,5 bar). Karena respon lambat, tunggu beberapa saat sampai tekanan stabil. Gambar 5. Pengoperasian Perangkat Lunak

3.2.4

Penentuan Karakteristik Statik Pastikan posisi tombol AUTO/MANUAL pada posisi MANUAL

Atur manipulated variable yang merepresentasikan bukaan katup kendali dengan menggeser horizontal scroll ke 0%. Tunggu ampai penunjukan tekanan nol.

Perbesar manipulated variable ke 10%. Tunggu sampai penunjukkan tekanan konstan.

Teruskan memperbesar MV ke 20%, 30%, 40%, 50% dan seterusnya hingga 100%. Catat nilai MV dan tekanan yang diperoleh.

Ulangi langkah (2-4) dengan menambah beban proses yaitu membuka katup V7.

Gambar 6. Penentuan Karakteristik Statik 3.2.5 Identifikasi Sistem Proses dan Penetuan Parameter Pengendali Pastikan posisi tombol AUTO/MANUAL pada posisi MANUAL dan katup V 7 tertutup.

Tekan tombol START agar proses berjalan dan Atur manipulated variable (MV) hingga PV (tekanan) 4 psi. Dengan cepat tambahkan nilai MV 10%. .

Tekan STOP maka data pengamatan akan masuk ke EXCEL. 6)

Ulangi langkah (2-5) dengan beban proses berbeda yaitu dengan membuka katup V 7. Setelah selesai tutup kembali katup V7.

Gambar 7. Identifikasi Sistem Proses dan Penetuan Parameter Pengendali

3.2.6. Pengendali Proporsional (P) Masukkan nilai Kc atau PB dari hasil di butir (3.2.5) dan pastikan SP adalah 4 psi. Ubah waktu integral (Ti) ke nilai yang sangat besar (misal 100000) dan waktu derivatif ke nol.. Geser vertical scroll SP (setpoint) ke posisi 4 psi. Ubah posisi tombol ke posisi AUTO Tekan tombol START, dan amati indikator MV, PV dan SP. Ubah setpoint (SP) ke 6 psi. Amati nilai tekanan (PV), apakah bisa mengikuti SP. Ubah setpoint (SP) kembali ke 4 psi. Tekan timbol STOP maka data pengamatan akan masuk ke EXCEL. Ulangi langkah tersebut dengan PB setengah Kc

Gambar 8. Pengendali Proporsional (P) 3.2.7 Pengendalian Proporsional-Integral (PI) Masukkan nilai Kc atau PB dan τi dari hasil di butir (3.2.5) dan pastikan SP adalah 4 psi.

Tekan tombol START, dan amati indikator MV, PV dan SP.

Ubah setpoint (SP) ke 6 psi. Amati nilai tekanan (PV), apakah bisa mengikuti SP. Ubah setpoint (SP) kembali ke 4 psi. Tekan timbol STOP maka data pengamatan akan masuk ke EXCEL. Simpan dengan data yang diperoleh.

Ulangi langkah (1-4) dengan matriks variasi

Gambar 9. Pengendali Proporsional-Integral (PI)

3.2.8

Pengendali Proporsional-Integral-Derivatif (PID)

Masukkan nilai Kc atau PB, τi, dan τd dari hasil di butir (3.2.5) dan pastikan SP adalah 4 psi.

Tekan tombol START, dan amati indikator MV, PV dan SP.

Ubah setpoint (SP) ke 6 psi. Amati nilai tekanan (PV), apakah bisa mengikuti SP. Ubah setpoint (SP) kembali ke 4 psi.

Tekan timbol STOP maka data pengamatan akan masuk ke EXCEL. Simpan dengan data yang diperoleh.

Ulangi langkah (1-4) dengan matriks variasi

Gambar 10. Pengendali Proporsional-Integral-Derivatif (PID) 3.2.9 Penyelesaian Matikan peralatan seluruhnya dari sumber listrik.

Buka katup buang tangki sehingga kosong.

Bersihkan tempat kerja sehingga tidak ada sampah, kertas atau barang lain berserakan di sekitar peralatan.

Gambar 11. Penyelesaian

BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 PENGOLAHAN DATA 4.1.1 Identifikasi Sistem Proses dan Penentuan Parameter pengendali

Gambar 12. Kurva hubungan antara Waktu Terhadap PV dan SP (Psig) 4.1.2 Pengendali Proportional (P)  Proportional Kc

Gambar 13. Kurva hubungan antara Waktu Terhadap PV dan SP (Psig)

 Proposional 0.5 KC

Gambar 14. Kurva hubungan antara Waktu (s) terhadap PV dan SP (Psig) 4.1.3 Pengendalian Proportional – Integral (PI)  PI Run 11

Gambar 15. Kurva hubungan antara Waktu (s) terhadap PV dan SP (Psig)

 PI Run 12

Gambar 16. Kurva hubungan antara Waktu (s) terhadap PV dan SP (Psig)  PI Run 13

Gambar 17. Kurva hubungan antara Waktu (s) terhadap PV dan SP (Psig)

 PI Run 21

Gambar 18. Kurva hubungan antara Waktu (s) terhadap PV dan SP (Psig)  PI Run 22

Gambar 19. Kurva hubungan antara Waktu (s) terhadap PV dan SP (Psig)

 PI Run 23

Gambar 20. Kurva hubungan antara Waktu (s) terhadap PV dan SP (Psig)  PI Run 31

Gambar 21. Kurva hubungan antara Waktu (s) terhadap PV dan SP (Psig)

 PI Run 32

Gambar 22. Kurva hubungan antara Waktu (s) terhadap PV dan SP (Psig)  PI Run 33

Gambar 23. Kurva hubungan antara Waktu (s) terhadap PV dan SP (Psig)

4.1.4 Pengendalian Proportional – Integral – Derivatif (PID)  PID Run 11

Gambar 24. Kurva hubungan antara Waktu (s) terhadap PV dan SP (Psig)  PID Run 22

Gambar 25. Kurva hubungan antara Waktu (s) terhadap PV dan SP (Psig)

 PID Run 52

Gambar 26. Kurva hubungan antara Waktu (s) terhadap PV dan SP (Psig)  PID Run 61

Gambar 27. Kurva hubungan antara Waktu (s) terhadap PV dan SP (Psig)

 PID Run 72

Gambar 28. Kurva hubungan antara Waktu (s) terhadap PV dan SP (Psig)  PID Run 81

Gambar 29. Kurva hubungan antara Waktu (s) terhadap PV dan SP (Psig)

4.2 PEMBAHASAN

Pembahasan Oleh M. Naufal Syarief NIM 141411019 Pada pengendalian tekanan tujuan ideal adalah mempertahankan nilai variable proses (agar sama dengan nilai yang diinginkan (setpoint). Tetapi tujuan tersebut sukar dipenuhi karena keterbatasan operasi dan kemampuan sistem pengendalian. Oleh sebab itu tujuan praktis atau tujuan nyata pengendalian proses adalah mempertahankan nilai variable proses(PV) di sekitar nilai yang diinginkan dalam batas-batas toleransi. Pada praktikum kali ini, praktikan melakukan pengendalian tekanan. Dalam pengendalian tekanan sebagai PV adalah tekanan gas dalam aliran pipa, MV adalah aliran gas masuk, SP adalah tekanan yang diinginkan, gangguan adalah aliran gas keluar. Oleh sensor tekanan diubah menjadi tegangan listrik. Oleh transmiter, tekanan dalam hal ini tegangan listrik dikonversikan menjadi sinyal arus 4-20 mA. Sinyal dari transmiter dikirim ke pengendali (komputer). Aksi pengendali berjenis langsung (direct acting). Artinya jika tekanan (PV) naik maka sinyal kendali bertambah besar. Sinyal kendali dari pengendali (komputer) berupa sinyal tegangan 1-5 V, yang selanjutnya diubah menjadi sinyal arus 4-20 mA. Oleh konverter sinyal arus diubah menjadi sinyal pneumatik 0,2-1 bar (3-15 psi). Control valve (unit kendali akhir) adalah jenis pneumatik dengan aksi direct acting dan fail open (FO). Direct acting berarti jika tekanan pneumatik bertambah besar, stem atau batang katup bergerak keluar dan menutup katup. Fail open berarti jika terjadi kehilangan daya atau tekanan pneumatik, katup terbuka penuh. Jika sinyal kendali bertambah besar, katup justru labih menutup, dan sebaliknya. Pada praktikum ini, dilakukan identifikasi sistem proses untuk menentukan nilai parameter pengendali. Dimana parameter sistem proses dapat disederhanakan menjadi tiga jenis yaitu stedy-state grain(Kp) yang menentukan sensitivitas respons, Time constant (τp), yang menentukan kecepatan respons dan Dead time (Ɵp), yang menentukan besar tundaan respons.Praktikan melakukan identifikasi dengan metode kurva reaksi dengan metode smith, didapat τd = 10,05s, θp = 0.95s dan Kp = 0.67. Dan kemudian dihitung menggunakan metode Ziegler-Nichols untuk menentukan Kc,ti dan td untuk digunakan pada penelaan pengendali. Dari grafik yang dihasilkan pada pengendalian Proporsional offset yang dihasilkan lebihkecil dibandingkan dengan pengendalian PI dan PID. Menurut literature (secara teoritis) semakinbesar PB maka offset semakin besar tetapi cenderung stabil apabila semakin kecil PB maka PV akan lebih dekat dengan Set Point tetapi cenderung tidak stabil. Waktu Integral dapat

menghilangkan

offset

tetapi

respon

cenderung

lambat

sedangkan

waktu

Derivatifmenyempurnakan kelemahannya karena dapat mempercepat respon, menambah kestabilan akan tetapi pengendalian PID ini sangat peka terhadap gangguan (noise).

Pembahasan Oleh Nadya Rimadanti NIM 141411020 Pengendalian tekanan pada praktikum ini menggunakan udara lingkungan sebagai umpan. Udara yang masuk pipa diukur dalam tekanan gauge, yaitu selisih antara tekanan absolut dengan tekanan atmosfer. Tujuan praktis pengendalian untuk menjaga PV (Proses Variabel) mendekati atau sama dengan SP (set point). Karena menjaga variable proses agar sama dengan set point adalah hal yang relatif sulit. Hal ini menilik pada kemampuan alat kendali dan jenis variabel proses. Tujuan praktikum ini adalah mengendalikan sistem tekanan dan mempelajari pengaruh nilai parameter pengendali pada respon tekanan. Unit-unit yang terlibat dalam pengendalian ini yaitu unit proses berupa pipa di bawah sensor P4, unit pengukuran berupa manometer dan signal conditioning PT (Pressure Transmitter)100, unit kendali berupa pengendali PIC 100, unit pengubah sinyal berupa dan I/P tranduser dan unit Kendali akhir berupa control valve. Sedangkan udara masuk ada yang digunakan sebagai penggerak control valve dan sebagian lagi sebagai umpan. Kualitas pengendalian ditentukan oleh faktor linieritas sistem dalam lingkar pengendalian.

Linieritas pengendalian laju alir alir ditentukan oleh karakteristik katup

kendali. Katup kendali yang digunakan adalah jenis pneumatik dengan aksi direct acting dan fail open. Aksi pengendali berjenis direct acting artinya jika tekanan (PV) naik maka sinyal kendali bertambah besar. Sehingga jika PV lebih kecil dari SP maka laju gas umpan akan diperbesar sehingga PV mencapai SP, atau sebaliknya. Fail-Open (FO) dapat diartikan jika terjadi kehilangan daya maka katup akan terbuka penuh, jika sinyal kendali mengalami kenaikan maka katup valve akan lebih menutup. Dalam

pengendalian

proses

terdapat

beberapa

karakterisktik/parameter

yaitu

pengendali proporsional (P), pengendali proporsional-Integral (PI), dan pengendali proporsional-IntegralDerivatif (PID). Besarnya koreksi atau perubahan nilai sinyal kendali ditentukan pada pengendali proporsional. Lamanya koreksi ditentukan pada pengendalian integral, dan kecepatan koreksi ditentukan oleh bagian derivatif. Pada pengendalian tekanan ini pem bacaan tekanan diubah menjadi tegangan listrik. Oleh transmiter, sinyal tegangan diubah menjadi arus listrik 4-20 mA. Sinyal dari transmiter dikirim ke pengendali (komputer). Sebelum menggunakan pengendalian automatik tanpa atau dengan menggunakan parameter pengendali diperlukan pengendalian manual untuk menentukan tekanan maksimum dan settingan mana saja katup yang perlu dibuka yang selanjutnya akan diterapkan pada pengendalian automatik. Udara dari sistem proses bisa keluar ke udara

langsung maupun melalui tangki peredam. Tangki peredam digunakan untuk menjaga nilai tekanan karena dalam fungsi nyata aliran gas ke alat berikutnya diharapkan pada tekanan konstan. Dengan cara menutup katup V4, membuka katup V3 lalu mengatur katup V5 agar sehingga tekanan yang ditunjukkan P4 atau tampilan pada komputer (PV) sebesar 8 psig hingga stabil. 8 psig merupakan nilai tekanan maksimum yang bisa digunakan. Secara umum terdapat dua jenis pengendali yaitu pengendali diskontinyu (on-off) dan pengendali kontinyu (Proportional Integral Derivative (PID). Pengendali kontinyu terdiri dari 3 jenis pengendalian yaitu jenis pengendali P (Proportional), pengendali PI (Proportional Integral), pengendali PID (Proportional Integral Derrivative). Dalam percobaan ini aksi sistem proses dan pengendali sebagai berikut: Aksi sistem proses : reverse acting

PV Naik I

MV Naik I

pengendali : direct acting

Turun

Turun

Percobaan menggunakan parameter proportional dengan variasi nilai PB (proposional band) dari nilai terbesar sampai nilai terkecil, yaitu 6,14 dan 12,48. Berdasarkan grafik yang dihasilkan dapat dilihat bahwa, semakin besar nilai PB maka osilasi mengalami sedikit gelombang di awal perubahan dan amplitudo mengeil sehingga menjadi stabil dan terkendali. Sedangkan, jika nilai PB kecil maka osilasi akan sering terjadi dan tidak stabil. Dengan menggunakan PB yang tinggi maka dapat mencegah osilasi namun akan menghasilkan offset. Pada pengendalian PI (Propotional Integral) grafik yang dihasilkan semua variasi PB dan ti (waktu integral ) variable proses dapat mengikuti set point akan tetapi pergeseraan fase menjadi lambat (penyesuaian relative lamban). Pada RUN 13 Process Variable dapat mengikuti/berhimpitan dengan set point dengan sangat baik. Pada penelaan pengendalian PI ini terbukti semakin kecil waktu integral offset lebih rendah (hilang) semakin baik Process Variable dapat mengikuti Set Point. Pada pengendalian PID (Propotional Integral Derivatif) secara keseluruhan Process Variable dapat mengikuti Setpoint dengan baik dan respon relative cepat akan tetapi Process Variable menjadi tidak stabil karena semakin besar waktu derivative maka system akan lebih sensitive terhadap gangguan dan respon relative cepat. Munculnya osilasi pada pengendalian proses sangat berbahaya karena dapat merusak sistem keseluruhan. Kerja katup pengendali pun akan sangat berat sehingga dapat merusak alat. Pembahasan Oleh Novita Deni NIM 141411021

Pada praktikum kali ini, dilakukan pengendalian Tekanan yang bertujuan untuk Menentukan kurva karakterisitik statik pada beban berbeda, Melakukan identifikasi sistem untuk menentukan parameter model proses dan Mempelajari pengaruh nilai parameter pengendali pada respons Tekanan. Untuk menetukan pengendali tekanan dilakukan tiga pengendali yaitu pengendali Proporsional (P), pengendali Proporsional Integral (PI) dan pengendali Proporsional Integral Derivatif (PID) dengan parameter pengendali yang divariasikan berupa Proportional Band (PB), waktu integral dan waktu derivatif. Pada pengendali proporsional, waktu derivatif yang digunakan yaitu 0, dan waktu integral 100000. Dilakukan pengamatan terhadap nilai PB dengan variasi 6,14 dan 12,48. Grafik yang dihasilkan pada perobaan pertama ini praktikan dapat melihat pengaruh nilai PB pada tekanan. Berdasarkan grafik yang dihasilkan dapat dilihat bahwa, semakin besar nilai PB maka osilasi mengalami sedikit gelombang di awal perubahan dan amplitudo mengeil sehingga menjadi stabil dan terkendali. Sedangkan, jika nilai PB kecil maka osilasi akan sering terjadi dan tidak stabil. Dengan menggunakan PB yang tinggi maka dapat mencegah osilasi namun akan menghasilkan offset . Pada pengendali proporsional integral, dilakukan pengamatan terhadap nilai PB dengan variasi 14; 7;

dan 3,5 sedangkan waktu integral dengan variasi 1,56; 3,13 dan 6,26.

Pengendali proporsional integral, waktu integral menghilangkan offset , membuat sistem cenderung tidak stabil. Pada percobaan ini, grafik yang dihasilkan cukup baik karena PV dapat mengikuti setpoint. Pada percobaan dengan menggunakan variasi PB 3,5 dan waktu integral 1,56 merupakan hasil yang paling baik karena nilai PV dihasilkan dapat mengikuti setpoint ,respon yang diberikan cukup cepat meskipun terjadi ketidakstabilan namun pada akhirnya akan menjadi stabil dan offset yang dihasilkan sangat kecil, namun delay ratio semakin besar. Hal tersebut dapat dilihat pada gambar 17 PI run 13. Sedangkan pada variasi PB 3,5 dan waktu integral 3,13 nilai PV dihasilkan hampir mendekati setpoint, namun variabel proses secara terus menerus bergelombang namun tetap stabil. Hal tersebut dapat dilihat pada gambar 20 PI run 23. Dengan demikian, semakin kecil nilai PB dan nilai integralnya,maka respon semakin cepat, stabil dan offset yang dihasilkan sangat kecil. Pada pengendali proporsional IntegralDerivatif, Dilakukan pengamatan terhadap nilai PB dengan variasi 10,6 dan 5,3; waktu integral dengan variasi 3,8 ; 1,9; dan 0,95 dan waktu derivatif

dengan variasi 0,24 ; 0,48; dan 0,96. Derivatif tidak menghilangkan offset,

mempercepat respons, membuat sistem lebih stabil tetapi sistem menjadi peka terhaap gangguan cepat (noise). Pada gambar 28 (run 72) dan gambar 29 (run 81) dapat terlihat

bahwa semakin besar waktu derivatif, maka respon yang dihasilkan akan cepat, namun sangat peka terhadap noise, error yang dihasilkan tinggi. Berdasarkan pengendalian yang telah dilakukan oleh praktikan dapat disimpulkan bahwa pengendalian tekanan yang baik digunakan adalah pengendali proporsional integral. Sedangkan menurut literatur, pengendalian tekanan yang digunakan yaitu pengendalian proporsional dan sifat pengendalian yang dilakukan adalah Direct Acting. Pembahasan Oleh Oktavia Reni N.M NIM 141411022 Pada praktikum kali ini adalah proses pengendalian tekanan pada suatu proses dengan tujuan mengendalikan tekanan dalam aliran pipa dan mempelajari pengaruh nilai parameter pengendali pada respon aliran pada suatu proses. Prinsip kerja dari proses ini adalah mengendalikan tekanan gas masuk agar tekanan sesuai set point yang diinginkan. Pengendalian yang dilakukan adalah pengendalian propotional (P), pengendalian propotional integral (PI) dan pengendalian propotional integral derivatif (PID). Dalam praktikum ini tekanan gas dalam aliran pipa merupakan proses variable (PV) harus dikendalikan agar sesuai dengan kondisi proses yang dikehendaki. Aliran gas masuk merupakan manipulated variable (MV), set point (SP) merupakan tekanan yang diinginkan, sedangkan gangguannya adalah aliran gas keluar. Cara mengendalikan PV yaitu dengan menjaga laju alir masuk ke dalam system, mengatur MV menggunakan control valve yang juga merupakan unit pengendali akhir yang mempunyai aksi berejnis langsung (direct acting) dan fail open (FO). Control valve dapat diatur melalui system pengendalian yang ada dikomputer. Aksi valve yang merupakan direct acting yang berarti mempunyai prinsip kerja jika tekanan pneumatic bertambah besar, stem atau batang katup bergerak keluar dan menutup katup. Sedangkan jika terjadi kehilangan daya atau tekanan pneumatic dengan prinsip fail open katup akan terbuka penuh. 1. Parameter Pengendali Proportional (P) Pada pengendalian proportional, SP yang ditetapkan adalah 4 psi, nilai Proportional Band (PB) yang dimasukkan sebesar 6,337, nilai waktu integral (τi) dimasukkan 100000 dan waktu derivatif (τd) sebesar 0. Semakin besar nilai Kc, respons menjadi semakin cepat tetapi semakin cenderung tidak stabil. Dari grafik pengendalian Proporsional (P) hasil praktikum didapat bahwa stabilitas aliran rendah yang menyebabkan banyak offset pada kurva. Banyaknya offset pada kurva dimungkinkan karena nilai Kc yang dimasukkan (PB) terlalu besar. 2. Parameter Pengendali Proportional – Integral (PI)

Pada pengendalian proportional – integral, nilai SP yang digunakan tetap sama pada 4 psi sedangkan nilai PB adalah 7 dan nilai waktu integral (τi) 3,13 s. Pemberian waktu integral yang tinggi dapat menyebabkan respons menjadi semakin lambat tetapi semakin stabil. Dalam praktikum ini dilakukan berbagai macam variasi pada tiap run nya seperti penambahan gain Kc menjadi dua kalinya, serta nilai PB dan τi dimasukkan 2x dan 0,5x nya. Dari grafik pengendalian Proporsional – Integral (PI) hasil praktikum gafik cenderung kurang stabil dan terdapat banyak offset pada kurva, selain itu didapat beberapa grafik PV tidak dapat dapat mengikuti SP. Dari beberapa grafik tersebut hampir semuanya tidak stabil dan banyak sekali offset pada kurva yang mungkin disebabkan oleh nilai Kc yang terlalu besar dan nilai τi yang terlalu kecil. 3. Parameter Pengendali Proportional – Integral – Derivatif (PID) Pada pengendalian proportional – integral – Derivatif, nilai SP yang digunakan tetap sama pada 4 psi sedangkan nilai PB adalah 5,3, nilai waktu integral (τi) 1,9s, dan nilai waktu derivatif (τd) adalah 0,48. Pemberian waktu derivatif tidak menghilangkan offset, mempercepat respond dan membuat system lebih stabil. Tetapi penambahan waktu derivatif dapat membuat system menjadi lebih peka terhadap gangguan. Dalam praktikum ini dilakukan berbagai macam variasi pada tiap run nya seperti penambahan gain Kc menjadi dua kalinya, serta nilai PB dan τi dimasukkan 2x dan 0,5x nya. Dari grafik pengendalian Proporsional – Integral – Derivatif (PID) hasil praktikum didapat penggunaan PB, τi, dan τd membuat system menjadi sangat tidak stabil dengan respon yang cepat. Terdapat banyak offset pada kurva dengan nilai yang tinggi. Hal tersebut dimungkinkan karena penggunaan waktu derivatif yang menyebabkan system menjadi peka terhadap gangguan, sedangkan offset tidak hilang.

BAB V KESIMPULAN 1. Dari sistem proses yang telah dilakukan, didapatkan parameter model proses yaitu Steady-state gain (Kp) sebesar 0,67; nilai Time constant (τp) sebesar 10,05 s ; dan nilaideadtime (θp) sebesar 0,95 s yang digunakan sebagai perhitungan parameter pengendali seperti Gain proportional (Kc), Waktu integral (τi) , dan waktu derivatif (τd).

2. Pengaruh keberadaan Propotional Band (PB) adalah semakin kecil PB respon semakin cepat, kestabialan semakin rendah dan ketepatan semakin tinggi. 3. Pengaruh keberadaan Integral Time (Ti) adalah semakin kecil waktu integral respon semakin lambat, kestabilan dan juga ketepatan semakin tinggi. 4. Pengaruh keberadaan derrivative time adalah semakin besar waktu derivatif, maka respon akan semakin cepat tetapi akan sangat peka terhadap noise

DAFTAR PUSTAKA (1) Heriyanto (2010). Pengendalian Proses. Jurusan Teknik Kimia, Bandung: POLBAN (2) Wade, H.L. (2004). Basic and Advanced Regulatory Control: System Design and Application. Ed. 2,ISA,NC.

LAMPIRAN 1. Penentuan Parameter Proses t1= 4,3 s

t2-t1 = (11 – 4,3)s

t2= 11 s

= 6,7 s

- τp = 1,5(t2-t1) = 1,5 (6,7s) = 10,05 s - θp = t2- τp = 11 s – 10,05 s = 0,95 s - Kp = ΔPV/ΔMV = (6,7)/10 = 0,67 2. Penentuan parameter pengendali Proporsional τp 10,05 s Kc = Kp x θp = 0,67 x 0,95 s = 15,78 PB = 

100 Kc

=

100 15,78

Gain Kc 0,5 kalinya 100 PB = 0,5 x Kc =

= 6,337

100 0,5 x 15,78

= 12,8

3. Penentuan parameter pengendali Proporsional Integral

Kc = 0,9 x 15,8 = 14,3 100 100 PB = = Kc 14,3 = 7    

τi = 3,3 x θp = 3,3 x 0,95s = 3,13 s Run 11 2PB = 14 0,5 τi = 1,56 Run 12 PB =7 0,5 τi = 1,56 Run 13 0,5PB = 3,5 0,5 τi = 1,56 Run 21 2PB = 14 τi = 3,13

   

Run 22 PB =7 τi = 3,13 Run 31 2PB = 14 2τi = 6,26 Run 32 PB =7 2τi = 6,26 Run 33 0,5PB = 3,5 2τi = 6,26

4. Penentuan parameter pengendali Proporsional Integral Derivatif Kc =

1,2 τp Kp x θp

=

1,2 x 10,05 s 0,67 x 0,95 s = 18,9

τd = 0,5 x θp = 0,5 x 0,95s = 0,48s τi = 2 x θp = 2 x 0,95s = 1,9s

PB = 





100 Kc

=

Run 11 2PB = 10,6 0,5 τi = 0,95s 0,5 τd = 0,24 Run 22 PB = 5,3 τi = 1,9s 0,5 τd = 0,24 Run 52 PB = 5,3 ti = 1,9s τd = 0,48

100 18,9

= 5,3 





Run 61 2PB = 10,6 2 τi = 3,8s τd = 0,48 Run 72 PB = 5,3 0,5 τi = 0,95s 2 τd = 0,96 Run 81 2PB = 10,6 τi = 1,9s 2 τd = 0,96