laporan ian level
Embed Size (px)
TRANSCRIPT

LAPORAN PRAKTIKUM
INSTRUMENTASI & PENGENDALIAN PROSES
PENGENDALIAN LEVEL CAIRAN
OLEH :Edy Saputra090307011
JURUSAN TEKNIK KIMIAPROGRAM STUDI MIGAS
POLITEKNIK NEGERI LHOKSEUMAWE2011

LEMBAR TUGAS
Judul Praktikum : Pengendalian level cairan
Laboratorium : Komputasi dan Pengendalian Proses
Jurusan / Prodi : T. Kimia / Migas
Nama : Edy Saputra
Kelas / Semester : 2 M / III ( Tiga)
NIM : 090307011
Anggota Kelompok IV :
Muhammad Iqbal
Edy Saputra
Maksalmina
Syamsul Bahri
Uraian Tugas
1. Atur parameter pengendaliSet point 40%Proporsional Band 150Integral constan 30 menitDerrivative constan 30 menit
2. Noise Offset 30%
Ka. Laboratorium Dosen Pembimbing
Ir. Syafruddin. MSi Ir. Syafruddin. MSi
NIP : 19650819 199802 1 001 NIP : 19650819 199802 1 001

LEMBAR PENGESAHAN
Judul Praktikum : Pengendalian level cairan
Mata Kuliah : Praktek Instrumentasi dan Pengendalian Proses
Nama : Edy Saputra
NIM : 090307011
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 :
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 percobaan.
Dapat mengetahui konsep-konsep dasar pengendalian level.
Dapat mengetahui dan memahami unit-unit pengendalian level.
Dapat mengendalikan suatu level ketinggian cairan.
Dapat mengetahui dan memahami konfigurasi suatu pengendalian .
1.2. Alat yang digunakan
Seperangkat alat pengendalian level (CRL/control regulation level).
Stopwatch.
1.3. Bahan yang digunakan
Air (aquadest).
Udara.
1.4. Prosedur kerja
1.4.1. Prosedur pengendali on-off Cek power supplay ke CRL dan PC kabelnya dalam keadaan tidak tersambung. Cek semua modul pada CRL berada di dalam rangkaiannya.
Buka katub tekanan udara dan atur tekanan sebesar 2 bar
Atur pengendali on-off dengan upper level 85% dan lower level 75%
Hubungkan kabel power pada controller CRL unit ke panel listrik, kemudian
hidupkan main switch pada panel controller CRL unit.
Hidupkan stopwatch dan catat waktunya, lakukan sebanyak 10 kali pengulangan
Hitung waktu rata-ratanya
Gambarkan zona netralnya

1.4.2. Prosedur pengisian air dalam tangki
Masukkan air dalam tangki
Hidupkan stopwatch dan catat waktunya tiap kenaikan 5% level air dalam
tangki.
Hitung waktu rata-ratanya
Hitung waktu akumulasinya
Plot kurva antara waktu akumulasi dan level tangki
1.4.3. Prosedur pengosongan air dalam tangki
Buka kran pengosongan tangki.
Hidupkan stopwatch dan catat waktunya tiap penurunan 5% level air dalam
tangki.
Hitung waktu rata-ratanya.
Hitung waktu akumulasinya.
Plot kurva antara waktu akumulasi dan level tangki.

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengendalian level cairan
2.1.1 Umum
Unit ini memungkinkanuntuk menganalisis perilaku loop control dimana
kuantitas yang dikontrol adalah level air di dalam tangki. Perilaku kuantitas dikontrol
dapat diikuti secara visual sehingga masiswa dapat memahami konsep-konsep dasar
pengendalian dan peraturan teknik secara intuitif.
Mahasiswa dapat memeriksa dari efek dari parameter control ytnag
berbedaterhadap kinerja rantai control dan stabilitas sistem.
2.1.2 komposisi dari unit CRL terdiri dari:
Proses riq dengan katup pneumatic dan peralatan listrik ( kode 916422 )
Kontrol dan monitoring software CRS ( kode 917020 )
Opsional mini req regulator elektronik (kode 916940)
Opsional MRRP pneumatic mengendalikan dan merekam modul (kode
971704)
Opsional listrik kompressordengan peredam ( kode 971227 )
The CRL/unit E terdiri dari:
Proses riq dengan katup listrik dan peralatan listrik (kode 916929)
Kontrol monitoring software CRS (kode 917020)
Opsional listrik compressor mini req regulator elektronik (kode 916940)

2.1.3 DESKRIPSI
Proses rig dan peralatan listrik
Tujuan dan proses ini adalah untuk mengontrol level air didalam tangki dihadapan
gangguan output.
Level air yang diperoleh dengan suatu tranduser tekanan, diubah menjadi sinyal
listrik (y) dan disediakan untuk peralatan listrik page 2 level air dikendalikan dengan
menyesuaikan jumlah air dimasukkan ke dalam tangki dengan pompa sentrifugal.
Dalam CRL unit ini dilakukan dengan cara katup pneumatic dan dalam UNIT E/CRL
unit ini dilakukan melalui katup listrik bermotor kontrol loop tertutup dapat dikatakan
dengan cara yang berbeda,
Melalui perangkat lunak, dengan menggunakan program perangkat lunak CRS
dan pada berjalan pada personal computer.
Melalui sistem proge tahan dimasukkan kedalam tangki.
Melalui regulator elektronik opsional mini reg
Melalui regulator elektronik opsional mini req
Melalui regulator pneumatic opsional, MRPP
Tindakan kontrol adalah,sal;ah satu dari tipe PID (PROPORSIONAL
INTEGRAL DEVIRATIF)/ on-off dan dicapaidengan membandingkan sinyal, sesuai
dengan level aktual dengan sinyal set point yang dipilih oleh operator / pengguna.
Sebagai fungsi kontrol logika, regulator menghasilkan sinyal penggerak (x) yang
bekerja pada katup atau dan mengubah kuantitas air yang masuk kedalam tangki.
Selain itu, personal komputer dapat mengontrol gangguan aliran air yang
meninggalkan tangki dengan menghasilkan sinyal (n) yang bekerja pada katup
solenoid.

Peralatan listrik termasuk kontrol untuk komponen listrik utama unit AD/DA
konversi papar untuk antarmuka dengan personal komputer melalui jalur radial RS
232, indicator digital untuk menampilkan level air. CRS/L pengendalian dan software
monitoring perangkat lunak kontrol dan monitoriong berjalan di lingkungan
MS.WINDOWS, memungkinkan untuk melakukan baik PID atau on-off kontrol jenis
digital melalui perangkat lunak.
Parmeter kontrol dapat diatur secar independent dan secara real time dan
sehinggadapat karakteristik dari set point dan sinyal gangguan. Perangkat lunak ini
memungkinkan untuk mengamati proses secara real time dengan menampilkan pada
layar diagram dikendalikan kuantitas, sinyal pelaksanaan, sinyal set point setiap saat.
Sedangkan sampel sinyal dan parameterkontrol dapat disimpan dalam file, daloam
format Ascll atau dicetak. Hal ini juga memungkinkan untuk menggunakan perangkat
lunak hanya untuk mengamatiproses menggunakan regulator eksternal (misalnya
mini req opsional). Dalam kasus ini, adalah untuk mungkin mengirimkan set point
untuk regulator melalui perangkat.
2.1.4 PERCOBAAN
Studi proses dan komponen tinggi
Penentuan karakteristik proses loop terbuka
Penentuan karakteristik proses loop tertutup dengan PID dan efek dari tiga
kegiatan pengendali (proporsional,integral,derivative)
Studi stabilitas sistem dalam kondisi yang berbeda dan kalibras9i tekanan
kontrol yang berbeda
Penentuan karakteristik loop tertutup dengan on-off kontrol dan efek dari
parameter regulator
Demonstrasi penggunaan suatu regulator tipe elektronik dengan remote set-
point

Demontrasi penggunaan regulator dan perekam jenis pneumatic (dengan
regulator MRRP opsional, tidak tersedia pada CRL/E )
2.1.5 Diperlukan PC konfigurasi
Perangkat keras
IBM PC atau kompatibel min 486 dengan harddisk, kartu gratis VGA atau
lebih tinggi, mouse,Ram 8 GB, satu serial RS232 port yang tersedia.
Printer
Perangkat lunak
MS-Windows 3.1 MS-Windows 95
2.1.6 LAYANAN YANG DIPERLUKAN
Power supply listrik ac 220/240 V – 50/60 Hz
Pasokan pneumatic 2-5 Bar (tidak diperlukan dengan CRL / E )
2.1.7 berat dan Dimensi
Dimensi : 770 x 450x 110 mm
Berat : 50 kg.
2.2 PENGERTIAN SISTEM KONTROL
Sistem kontrol merupakan sebuah sistem yang meliputi pengontrol variable-
variabel seperti temperatur, tekanan, aliran level, dan kecepatan.

1) Sistem kontrol secara manual (open loop control)
Proses pengaturan dilakukan secara manual oleh operator dengan mengamati
keluaran secar visual, kemudian dilakukan koreksi variable-variabel kontrol yang
mempertahankan hasil keluarannya. Perubahan ini dilakukan secara manual oleh
operator setelah mengamati hasil keluarannya melalui alat ukur atau indikator.
Keluaran
Sistem pengendali loop terbuka
2) Sistem kontrol secara otomatis (close loop control).
Sistem dapat melakukan koreksi variable x, kontrolnya secara otomatis
dikarenakan ada rangkaian tertutup sebagai umpan balik dan hasi keluaran menuju ke
masukan setelah dikurangkan dengan spnya.
masukan keluaran
sistem penngendali loop tertutup
Pengatur controlled
Proses/plant
Perbandingan pengatur
pengukuran
Proses/plant

2.3 Sistem pengendali.
2.3.1 Jenis atau mode pengendali
Secara garis besar pengendali dibagi menjadi 2 bagian, yaitu :
1. Pengendali tidak menerus
2. Pengendali menerus
Berikut ini dijelaskan masing-masing jenis alat pengendali, serta logika cara kerjanya.
1) Alat pengendali (on-off) atau tidak menerus
Cara kerja pengendali yang paling dasar adalah mode on-off atau yang sering
disebut mode dua posisi. Jenis pengendali on-off ini merupakan contoh dari mode
pengendali tidak menerus (diskontinyu). Mode ini paling sederhana, murah dan
seringkali bisa dipakai untuk mengendalikan proses-proses yang penyimpangannya
dapat ditoleransi. Sebagai cotoh adalah pengendali temperatur ruangan dengan
memakai AC. Secara matematis pengendali on-off bisa dituliskan.
P = 100% untuk E < 0
0% untuk E > 0
Dengan, P = keluaran dan E= galat
Dari pernyataan matematis di atas dapat disimpulkan bahwa jenis pengendali on-off
hanya dapat mengeluarkan keluaran 0 dan 100%. Pemakaian jenis pengendali on-off
jarang dijumpai pada industri karena pengendalian dengan menggunakan jenis
pengendali ini menghasilkan penyimpangan-penyimpangan yang cukup besar. Pada
industri kimia peubah yang dikendalikan, pada umumnya, tidak boleh memiliki galat
yang terlalu besar.

Pada jenis pengendali on-off untuk memberikan batas rentang maksimum dan
minimum saat pengendali bekerja dibatasi daerah netral.
Keluaran
daerah netral
(-) E=0 (+) kesalahan
Gambar Daerah netral pengendali on-off
Pengertian daerah netral dapat dijelaskan sebagai berikut.
Misalkan pengendali off pada posisi E = 0 (Gambar 4.5). apabila pengedali off,
peubah yang dikendalikan turun ke bawah harga yang diinginkan galat bergerak dari
E = 0 menuju daerah E yang bertanda (-). Pada saat tepat mencapai titik yang
bertanda (-) pengendali akan on menyebabkan yang dikendalikan mulai naik. Galat
berubah dari titik yang bertanda (-) menuju titik yang bertanda (+). Tepat pada saat E
mencapai titik (+) alat pengendali off, demikian seterusnya. Daerah rentang
bekerjanya alat mulai titik E(-) sampai E(+) disebut Daerah Netral atau Daerah
Diferensial. Makin sempit daerah netral semakin cepat pengendali bekerja dari posisi
on ke posisi off, demikian juga sebaliknya.

2) Alat pengendali menerus
Pengendali on-off baru bekerja apabila galatnya telah melewati rentang daerah
netral yang ditentukan. Pengendali jenis ini hanya bekerja pada dua posisi dengan
keluaran 0% dan 100%. Pada pengendali menerus keluarannya terus menerus. Setiap
menerima masukkan galat, pengendali memberikan keluaran yang bergeser pada
rentang 0% sampai 100% sebanding dengan galatnya.
Mode pengendali menerus ada beberapa macam, yaitu
1. Mode proposional (P);
2. Mode proposional integral (PI);
3. Mode proposional derivatif (PD);
4. Mode proposional integral derivatif (PID).
Mode proposional
Keluaran pengendali proposional sebanding dengan galatnya. Bila dituliskan dalam
bentuk matematis adalah :
P = KcE + Po
Dengan,
P = keluaran
Po = keluaran pengendali pada E = 0
Kc = gain pengendali
E = error (galat)
Seringkali istilah gain pengendali dinyatakan dalam bentuk proposional band (Band
Width) yang diberikan notasi Pb.

Hubungan Pb dan Kc adalah :
Pb =100Kc
Harga Pb berkisar = 0 – 500
Pengertian proposional band adalah rentang galat maksimum sebagai
masukan pengendali yang dapat menyebabkan pengendali memberikan keluaran pada
rentang maksimumnya. Pengertian ini akan lebih mudah difahami dengan contoh 4.6
dibawah ini.
Mode Proporsional Integral ( PI )
Tentu saja pengendali proporsional e (t) tidak pernah bernilai nol jika kita
mengharapkan x (t) tidak sama dengan nol. Pengendalian dapat dirancang menjadi
bentuk LP, sinyal akan menjadi proporsional (to the discrepancy) dan nilai
differensial.
X(t) = Kp. e(t) + K.I.Int (o,t,e(s)); T1 = 1
KI
Pengaruh penambahan integral adalah :
a. Memperlambat respon
b. Cenderung stabil
Mode Proporsional Integral Diferensial (PID)
Aksi kontrol yang ketiga dapat ditambahkan untuk mempercepat respon, yaitu
derivative action. Meskipun respon cepat tetapi sistem menjadi peka terhadap
noise/bising/turbulen, karena derivative perubahan error persamaan yang ada dalam
PID.
x (t) = Kp. e (t) + KI Int (0, t, e (v) + Kd. d(e(t))

Koefisien Kd seperti istilah koefisien integral juga diketahui sebagai waktu
derivative atau waktu kenaikan (advance)
Td = Kd
2.4 Sistem Orde Pertama
Sistem orde pertama adalah sistem yang keluarannya dapat dimodelkan atau
didekati dengan suatu persamaan matematis berupa persamaan differensial orde
pertama. Bentuk umum sistem orde pertama untuk sistem linier atau linierisasi orde
pertama adalah:
a1 dydt
+a0 y = b f(t)
dengan :
a1, a0 dan b = konstanta
f(t) = fungsi masukan
jika a0 ≠ 0, persamaan dapat ditulis:
a1
a0
+ dydt
+ y= ba0
f (t)
Selanjutnya didefinisikan:
a1
a0
=ρ dan da0
=kp
Alih bentuk Laplace
Alih bentuk laplace merupakan metode yang sesuai untuk menyelesaikan persamaan
differensial. Metode alih bentuk laplace juga memudahkan penyusunan model
masukan-masukan yang sangat berguna menganalisa dan memahami mekanisme
kerja sistem pengendalian proses.

Definisi Alih Bentuk Laplace
Alih bentuk laplace suatu fungsi f(t) menjadi f(s) mengikuti persamaan:
f(s) = ∫0
∞
f ( t ) e−st dt
dengan
f(s) = L {f(t)}
2.5 Konfigurasi Sistem Pengendali
1. Pengendali umpan maju
Logika kerjanya alat pengendali melakukan tindakan sebelum gangguan
memberikan akibat pada proses. Umumnya mempergunakan pengatur
(controller) serta aktuator kendali (control actuator) yang berguna untuk
memperoleh respon sistem yang baik. Sistem kendali ini keluarannya
tidak diperhitungkan ulang oleh kontroler. Suatu keadaan apakah plant
benar-benar telah mencapai target seperti yang dikehendaki masukan atau
referensi, tidak dapat mempengaruhi kinerja kontroler.
Gambar 2.1 Sistem pengendalian umpan maju

2. Pengendali umpan balik
Logika kerjanya alat pengendali melakukan tindakan setelah gangguan
memberikan akibat pada proses. sistem kendali ini memanfaatkan variabel
yang sebanding dengan selisih respon yang terjadi terhadap respon yang
diinginkan.
Gambar 2.1 Sistem pengendalian umpan balik
3. Pengendali Interensial
Yaitu jenis pengendali yang menggunakan hasil pengukuran sekunder
untuk mengatur peubah pengendalinya, misalnya untuk kasus pengaturan
level. Hasil pengukuran yang dikontrol adalah aliran masuk dan keluar.
2.6 Sensor
Sensor bertugas mendeteksi gerakan atau fenomena lingkungan yang
diperlukan sistem kontroler. Sistem dapat dibuat dari sistem yang paling sederhana
seperti sensor on/off menggunakan limit switch, sistem analog, sistem bus paralel,
sistem bus serial serta si stem mata kamera.

Liquid level sensor
Liquid level sensor atau sensor level cairan digunakan untuk mengukur tinggi cairan
dalam wadah / kontainer. Sensor ini diklasifikasikan menjadi dua :
1. Sensor level diskrit
Sensor ini digunakan untuk mengetahui saat dimana cairan mencapai level
tertentu. Tipe paling sederhana adalah dengan menggunakan float (pelampung)
dan limit switch, contoh lainnya adalah menggunakan photosensor dan resistance
probe.
Gambar 2.3 Jenis-jenis sensor level disktrit
2. Sensor level kontinu
Sensor ini menghasilkan sinyal yang proporsional terhadap level cairan.
Contohnya adalah dengan menggunakan :
a) Float and pot
b) Sensing preasure head
c) Weighing tank

d) Electrodes measure R or C
e) Ultrasonic ranging
Gambar 2.3 Jenis-jenis sensor level kontinu

GAMBAR PERALATAN
Gambar 2.4 seperangkat alat crl
Gambar 2.5 Seperangkat PC pengendalian crl

BAB III
DATA PENGAMATAN
Tabel 3.1 Tabel data pengamatan percobaan 1 CRL noise (30%)
Waktu (Menit) Control variable Actual signal
02468101214161820
93.269.888.372.875.177.967.782
61.682.964.4
00.80
0.80.100
0.41.10.21.4
Set point = 40 %Proporsional band = 150 %Integral constan = 0.3 menitDerrivative constan = 0.3 menit
0 5 10 15 20 2560
65
70
75
80
85
90
95
100
Waktu (Menit)
Cont
rol
Varia
ble

Gambar 3.1 Grafik pengendalian CRL percobaan 1

Tabel 3.2 Tabel data pengamatan percobaan 2 CRL dengan noise (30%)
Waktu (Menit) Control variable Actual signal
02468101214161820
10010093.480.488.265.883.962.877
67.267.4
00
1.80.30.40.30.25.80.61.80.3
Set point = 50 %Proporsional band = 150 %Integral constan = 1 menitDerrivative constan = 1 menit
0 5 10 15 20 256065707580859095
100105110
Waktu (Menit)
Cont
rol
Varia
ble
Gambar 3.2 Grafik pengendalian CRL percobaan 2

BAB IV
PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN
4.1 Pembahasan
Pada praktikum pengendalian level ini kami menggunakan alat CRL (control
regulation level), dimana air yang berada di dalam tangki akan di control levelnya, apabila
terjadi kelebihan level air maka sensor akan mengirim signal ke transmiter selanjutnya ke
transduser yang berfungsi untuk mengubah sinyal elektrik ke signal pneumatic dan
dilanjutkan kedalam proses control. Kami melakukannya dengan 2 percobaan dengan
prosedur kerja yang telah ada.
Pada percobaan yang telah dilakukan, dari grafik yang didapatkan terlihat kenaikan
dan penurunan yang terjadi, hal ini dikarenakan pengendali mendapatkan noise ataupun
gangguan, sehingga alat pengendali ini terus menstabilkan proses kearah set poin. Terlihat
jelas pada grafik bahwa pengendalian yang naik turun ini terus menstabilkan proses menuju
kepada keadaan yang diinginkan (set point).
Semakin lama proses berjalan maka akan semakin stabil prosesnya, yaitu menuju set
point. Namun pada percobaan ini didapatkan set point yang terpaut jauh dari proses, hal ini
mungkin terjadi dikarenakan kesalahan pahaman kami dalam pemasukan data ke program
pengendalian atau mugkin dikarenakan alat yang sudah mengalami gangguan sehingga data
yang didapatkan tidak sesuai dengan keinginan. Tujuan pengendalian ini mengendalikan
keadaan proses yang diberikan gangguan atau noise menuju kestabilan proses.

4.2. Kesimpulan
Setelah melakukan praktikum ini saya dapat mengambil beberapa kesimpulan:
- Suatu sistem pengendalian akan sulit stabil jika gangguan yg terjadi dalam
suatu proses besar.
- Suatu ganguan sangat berpengaruh pada sistem pengendalian.
- Alat yang dilakukan pada percobaan ini adalah CRL ( control Regulation level )

DAFTAR PUSTAKA
http://majarimagazine.com/2008/02/pengendalian proses 1/ . Diakses pada
tanggal 02 Mei 2011
http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/1347 . Diakses pada tanggal 02
Mei 2011
htpp // www. didacta. it. Automation and Prosess Control. Diakses pada
tanggal 02 Mei 2011
http://majarimagazine.com/2008/02/pengendalian proses 1/ Diakses
pada tanggal 02 Mei 2011
http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/1347 Diakses pada tanggal
02 Mei 2011