bab 01 marlin
TRANSCRIPT
-
7/27/2019 Bab 01 Marlin
1/11
Pengendalian Proses - Abdul Wahid 1
2
Jadwal Kuliah
z Senin
z Jam 12.30 - 13.50
z Ruang K103
z Rabu
z Jam 10.00 - 11.50
z
Ruang GK301
3
Akses Internet
z Puskom FTUI
z Lab SPK TGP FTUI
4
Tujuan Pembelajaran
z Kuliah ini akan membangun pengetahuan proses (process
knowledge) dari mata kuliah sebelumnya dan yang
bersamaan dengan mata kuliah ini dan akan menekankan
pada tiga persoalan yang sangat relevan untuk semua
insinyur. Tiga persoalan tersebut adalah:
z perilaku dinamik, karena tidak ada proses yang beroperasi secarastatik (steady-state)
z operasi proses, karena peralatan yang ada harus dioperasikan
secara aman untuk mendapatkan keuntungan yang tinggi
z pengendalian otomatis, karena insinyur menerapkan keputusan
operasi melalui teknologi komputer
-
7/27/2019 Bab 01 Marlin
2/11
Pengendalian Proses - Abdul Wahid 2
5
Sasaran Pembelajaran
z SIKAP (ATTITUDE)
z KEMAHIRAN (SKILL)
z PENGETAHUAN (KNOWLEDGE)
6
SIKAP
z Proses tidak pernah berfungsi secara eksak
seperti yang telah dirancang disebabkan oleh
adanya ketidakpastian dan gangguan
z Fleksibilitas dalam bentuk kapasitas peralatan
tambahan dan manipulated variable harus
disediakan untuk mencapai kinerja yang diinginkan
z
Feedback control dapat memperbaikikeselamatan, kualitas produk dan prof it untuk
pabrik yang dirancang secara baik
7
KEMAHIRAN
z Menggunakan skill belajar-mandiri dan sumber-
sumber penelitian (perpustakaan, internet, dsb.)
untuk menginvestigasi dan melaporkan topik-topik
pengendalian prosesz Bekerja secara efektif selama proyek kelompok
mengevaluasi obyektif pengendalian, penyetelan
lup (loop tuning) dan disain pengendalian
z Menerapkan problem-solving skill untuk analisis
data proses
8
PENGETAHUAN
z Merumuskan dan menyelesaikan model dinamik dasar dari proses nyata.
Juga, melakukan eksperimen pemodelan empirik, estimasi parameter, dan
perbandingan dengan model dasarnya
z Mendefinisikan obyektif p engendalian dalam tujuh kategori dalam sebuah
proses kimia
z Menyeleksi variabel untuk pengukuran dan manipulasi, berhubungan dengan
instrumentasi pengendalian otomatis
z Mendisain sistem pengendalian lup tunggal dan jamak, termasuk kaskade dan
berumpan-maju (feedforward)
z Menerapkan dan menyetel kontroler
z Menghubungkan dinamika proses dengan kinerja, misalnya, mampu
menentukan dinamika berumpan-balik, dinamika gangguan dan frekuensi
gangguan yang baik dan tidak-baik, dan menyarankan perubahan proses untuk
kinerja proses yang diperbaiki
-
7/27/2019 Bab 01 Marlin
3/11
-
7/27/2019 Bab 01 Marlin
4/11Pengendalian Proses - Abdul Wahid 4
13
Penugasan
z Semua dikerjakan dalam kelompok
z Ada dua bentuk tugas:
z Menyelesaikan soal
z Presentasi
z Bahan:
z Modul-modul di buku Bequette
z Paper dari beberapa jurnal
z Penilaian:
z Nilai presentasi dari dosen : 30%
z Nilai presentasi dari kelompok lain : 30%
z Nilai presentasi dari kelompok sendiri : 30%
z Nilai presentasi dari report hasil diskusi : 10%
14
Tugas Presentasi
z Dari modul-modul yang ada di buku Bequette:z Stirred Tank Heaters
z Absorptionz Isothermal Continuous Stirred Tank Chemical Reactors
z Biochemical Reactors
z Diabatic CSTR
z Ideal Binary Distillation
z Dari jurnal:z A two degree of freedom level control (Journal of Process Control)
z A direct synthesis tuning method of unstable first-order-plus-time-
delay processes (Journal of Process Control)z Closed-loop on-line process identification using a proportional
controller(Chemical Engineering Science)
z An Industrial Dead-Time Compensating PI Controller(ControlEngineering Practice)
15
Kelompok Tugas
16
Evaluasi
25Ujian Akhir Semester5
25Ujian Tengah Semester4
10Akses WILMO3
30Tugas/Quiz2
10Absensi1
PERSENTASE
(%)
KOMPONENNO
E0 29,95
D30 55,94
C56 69,93
B70 79,92
A80 1001
BOBOTRENTANG NILAINO
-
7/27/2019 Bab 01 Marlin
5/11Pengendalian Proses - Abdul Wahid 5
17
Perkembangan Nilai Kendali 1998 - 2003
29.03
45.16
16.13
22.54
28.17
42.25
2.82
10.13
59.49
25.32
5.97
43.28
47.76
27.66
38.30
34.04
0.00
22.45
57.14
20.41
0.00 0.00
100.00
1.61
8.06
90.32
92.96
4.23
0
5.06
94.94
0
97.01
2.990.00
100.00
0
20
40
60
80
100
120
A B C D E/T Kelulusan
%
97/98 98/99 99/00 00/01 01/02 02/03
Perkembangan Nilai 1998 2003
19
Saat aku menyelesaikan bab ini, k u ingi n dapat melakukan
hal-hal berikut.
Menjelaskan konsep umpan-balik (feedback) yang
diaplikasikan pada kontrol
Menjelaskan dan mengidentifikasikan t iga unsur dalam
lup berumpan-balik (feedback loop)
Dapat menerapkan umpan-balik manual pada beberapa
contoh proses kimia
Tujuan Pembelajaran
20
Kerangka kuliahnya adalah berikut ini:
Kenapa Pengendalian Proses dan Kenapa Sekarang? Pertanyaan Dasar tentang Pengendalian
- Apa kerja sebuah sistem berumpan-balik?
- Kenapa perlu pengendalian?- Kenapa pengendalian mungkin?- Di mana pengendalian dikerjakan?- Bagaimana pengendalian didokumentasikan?
Workshop
Petunjuk Belajar Mandiri
Kerangka Kuliah
-
7/27/2019 Bab 01 Marlin
6/11Pengendalian Proses - Abdul Wahid 6
21
Saat saya menjalankan percobaan kinetika, bagaimana saya
menjaga suhu dan level pada harga yang dii nginkan?
Bagaimana saya membuat produk dengan kualitas ti nggi secara
konsisten saat terjadi perubahan sifat bahan baku?
Berapa waktu yang saya perlukan untuk menanggapi situasi
berbahaya?
Setiap insinyur memerlukan pengetahuan dasar pengendalian.
Banyak peluang karir yang menarik ada
pada seorang spesialis teknik.
Kenapa Ada Kuliah Pengendalian Proses?
22
Kita mulai dengan analisis keadaan tunak (steady-state) karena itu
lebih mudah dan penting.
Kita membangun kepakaran dalam ilmu dasar (fluida, perpindahan
kalor, termodinamik, dsb.) dan uni t proses (dist ilasi, CSTR, dsb.).
Kini kit a punya contoh-contoh yang memerlukan pengendalian!
Kita perlu menguasai pengendalian sebelum mengint egrasikan
pengengetahuan kita dalam di sain proses?
Jadi ini merupakan saat yang penting untu k mempelajari bagaimana menyetirproses kimi a. Dengan wawasan ini, kita akan dapat mendisain
pabrik yang dapat dikendalikan secara aman dan menghasilkanproduk yang berkualitas tinggi.
Bagaimana Sekarang dengan Kuliah Pengendalian?
23
Mari kita li hat beberapa contoh pertama. Lalu, kita akan
mengembangkan sebuah konsep umum .
Gambarkan metode anda
untuk mengendarai mobil
Dapatkah anda
mengendarai modil tanpa
melihat kaca depan?
Apa yang harus disediakan
oleh perancang mobil?
Bisakah disain yang baik
menghilangkan kebutuhan
akan stir?
Apa Kerja Sistem Berumpan-balik?
24
Mari kita li hat beberapa contoh pertama. Lalu, kita akan
mengembangkan sebuah konsep umum .
Gambarkan bagaimana
bekerjanya pemanas di
rumah
Gambarkan perilaku
dinamik dari T
Apa yang harus disediakan
oleh perancang rumah?
Bisakah disain yang baik
menghilangkan kebutuhan
akan perubahan
pemanasan?
Apa Kerja Sistem Berumpan-balik
-
7/27/2019 Bab 01 Marlin
7/11Pengendalian Proses - Abdul Wahid 7
25
Bagaimana siklus suhu ?
Apa c ukup baik unt uk semu a var iabel pada pro ses kimia?
INGAT: jika ya, kuli ah selesai!
Apa Kerja Sistem Berumpan-balik?
26
Sistem pengendalian memunculkan tiga unsur dasar.
PROSES
Inputs Outputs
FINAL
ELEMENT
CONTROLLER
SENSOR
Harga yang diingi nkan
Apa Kerja Sistem Berumpan-balik?
27
PROSES
Inputs Outputs
FINAL
ELEMENT
CONTROLLER
SENSOR
Harga yang iinginkan (setpoint)
Apa uns ur akh ir yang kh as untuk
proses-prose kimia?
Bagaimana kita memilih
lokasi sensor?
Apa m aksud
arah panah itu?
Apa Kerja Sistem Berumpan-balik?
28
PENGENDALIAN BERUMPAN-BALIK (FEEDBACK CONTROL) mend ayagunakan
keluaran dari sistem untuk mempengaruhi masukan dari sis tem yang sama.
KENDALI (kata kerja): Menjaga kondisi yang dii nginkan dalan sebuah sist em
fisik dengan menyesuaikan variabel-variabel yang dipil ih dalam sistem tersebut.
masukan = sebab keluaran = efek
Apa Kerja Sistem Berumpan-balik?
PROSES
Masukan Keluaran
FINAL
ELEMENT
CONTROLLER
SENSOR
Harga yang iinginkan
-
7/27/2019 Bab 01 Marlin
8/11Pengendalian Proses - Abdul Wahid 8
29
Perhatian: Kesalahpahaman yang umum dalam i stilah!
Bahasa gaul
Negative feedback: Idiot lu!
Positive feedback: Itu ide yangbagus. Trims!
Engineering & Science
Positive feedback: Aksi yangmenaikkan kesalahan dari yangdiinginkan.
Negative feedback: Aksi untukmengurangi kesalahan dari yang
diinginkan.
Bagus!
Apa Kerja Sistem Berumpan-balik?
30
T
A
CB
v1
v2
Satu kata: GANGGUAN! Beri contoh-contoh dalam CSTRpada gambar berikut.
Kita ingin mencapai hal-hal berikut:
1. Kesalamatan (safety)
2. Proteksi lingk ungan
3. Proteksi peralatan
4. Operasi yang lancar
5. Kualitas produk
6. Profit
7. Memonitor dan mendiagnos is
Bab 2
Kenapa Pengendalian Perlu?
31
Satu kata: GANGGUAN!
Beri contoh-contoh dalam
menara distilasi pada gambarberikut.
FR
FV
xB
xD
Kenapa Pengendalian Perlu?
32
T
A
CB
v1
v2
Pengendalian adalah mungkin bisa dilakukan hanya jika insinyur
menyediakan peralatan yang dibu tuhkan selama disain proses.
Bagian 1: Peralatan pengendalian
Final element
Final
element
Sensors Computing and
interface for
person
Komunikasi
Kenapa Pengendalian itu Mungkin?
-
7/27/2019 Bab 01 Marlin
9/11Pengendalian Proses - Abdul Wahid 9
33
Pengendalian adalah mungkin bisa dilakukan hanya jika insinyurmenyediakan peralatan yang dibut uhkan selama disain proses.
Bagian 2: Peralatan pengendalian
Bagaimana kita menentukanluas perpindahan panas?
T
A
CB
v1
v2
Bagaimana kitamenentukanvolume reaktor?
Kenapa Pengendalian itu Mungkin?
34
Sensor, indikator lokal,dan katup dalam proses
Tampilan variabel, kalkulasi, danperintah ke katup ada di pusatkontrol
Menunjukkan panel pengendaliantipe yang lebih lama
Di mana Pengendalian Dilakukan?
35
Sensor, indikator lokal,dan katup dalam proses
Tampilan variabel, kalkulasi, danperintah ke katup ada di pus atkontrol.
Menunjukkan panel kontrol modernberbasis komputer
Central control room
Di mana Pengendalian Dilakukan?
36
LC
FC
TC
A
Gambar perpip aan dan i nstrumentasi (P&I drawings) menyediakan doku mentasi.
Sistem terlalu kompl eks untuk dig ambarkan dalam kata-kata.
Kita harus menggunakan simbol-simbol st andar.
F = flow
L = level
P = pressure
T = temperature
A = Analyzer (m is . atau pH)..
Bagaimana Disain Pengendalian
Didokumentasikan?
-
7/27/2019 Bab 01 Marlin
10/11Pengendalian Proses - Abdul Wahid 10
37
And a sedang menerapkan
pengendalian secara manual.
a. Jelaskan prinsip sensor aliran
b. Jelaskan bagaimana final
element mempengaruhi
controlled variable.
c. Jelaskan aksi yang benar bila
anda ingin menaikkan
controlled variable
pompa katup
sensor
Flow Control
BAB 1: PENGANTAR - WORKSHOP 1
38
Anda sedang men erapkan
pengendalian secara manual.
a. Jelaskan prin sip sensor l evel
b. Jelaskan bagaimana final
element mempengaruhi
controlled variable.
c. Jelaskan aksi yang benar bila
anda ingin m enaikkan
controlled variable
Level Control
pompa katup
sensor
BAB 1: PENGANTAR - WORKSHOP 2
39
Anda sedang menju al gas ke pelanggan berdasarkan pada al iran vo lum etr ik
pada kondisi standar. Anda memutuskan untuk menggunakan orific e meter
untuk mengukur laju alirnya.
Anda telah mempelajar i bahwa densi tas al iran gas bisa berubah -10% dari
harga disainnya (diharapkan). Apa yang anda lakukan?
compressor valve
Orifice meter
PelangganPabrik
kami
BAB 1: PENGANTAR - WORKSHOP 3
40
Bagaimana yang sedang kami lakukan?
Menjelaskan konsep umpan-balik (feedback) yang
diaplikasikan pada kontrol
Menjelaskan dan mengidentifikasikan t iga unsur dalam
lup berumpan-balik (feedback loop)
Dapat menerapkan umpan-balik manual pada beberapa
contoh proses kimia
Banyak perbaikan, tapi kita perlu beberapa studi lagi! Baca textbook Tinjau catatannya, khususnya tujuan pembelajaran dan workshop Uji coba nasihat-nasihat belajar mandiri Tentunya, kita seharusnya punya tugas (assignment)!
Pengantar Pengendalian Proses
-
7/27/2019 Bab 01 Marlin
11/11Pengendalian Proses - Abdul Wahid 11
41
Home page
- Instrumentation Notes
- Interactive Learning Module (Bab 1)
- Tutorials (Bab 1/2)
Textbook Appendix A on drawing symbols
- Lihat rujukan untuk detail atau simbol
BAB 1: SUMBER PELAJARAN
42
1. Tulis aturan (algoritma) yang anda gunakan saat anda mengendarai modil
atau sepeda.
2. Rumuskan pertanyaan dengan jawaban dan tukar dengan anggota
kelompok studi anda.
3. Temukan gambar P&I di salah satu textbook, jelaskan strategi, dan
siapkan pertanyaan untuk dos en pada aspek yang anda tidak pahami.
4. Temukan contoh-conto h sistem pengendalian di rumahmu. (Petunjuk:
lihat p ada pemanasan, AC, tangki toilet, dan p eralatan dapur yang
otomatis.
BAB 1: SARAN UNTUK BELAJAR MANDIRI