laporan pengendalian suhu

17
LABORATORIUM PENGENDALIAN PROSES SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014/2015 MODUL : Pengendalian Suhu PEMBIMBING : Saripudin, ST, MT Oleh: Kelompok : 8 Nama : Dila Adila (131411059) Rima Agustin (131411061) Ulfa Nurul Azizah (131411063) Kelas : 2A PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA Praktikum: 20 Maret 2015 Penyerahan: 25 Maret 2015

Upload: dila-adila

Post on 22-Dec-2015

82 views

Category:

Documents


5 download

DESCRIPTION

.....

TRANSCRIPT

Page 1: Laporan Pengendalian Suhu

LABORATORIUM PENGENDALIAN PROSES

SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014/2015

MODUL : Pengendalian Suhu

PEMBIMBING : Saripudin, ST, MT

Oleh:

Kelompok : 8

Nama : Dila Adila (131411059)

Rima Agustin (131411061)

Ulfa Nurul Azizah (131411063)

Kelas : 2A

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

PPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2014

Praktikum: 20 Maret 2015

Penyerahan: 25 Maret 2015

Page 2: Laporan Pengendalian Suhu

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Pengendalian suhu bertolak belakang dengan pengendalian laju alir. Pengendalian suhu

biasanya relatif lambat dan bebas noise. Dalam kebanyakan pengendalian suhu, gain

proses berbanding terbalik dengan aliran proses.

Karakteristik dinamik proses berbeda-beda untuk pengendalian suhu penukar

panas, pemanas proses dan kolom distilasi. Penukar panas memiliki waktu mati cukup

besar. Berbeda dengan pemanas proses yang didominasi oleh konstanta waktu.

Kebanyakan sistem proses pemanasan berupa sistem mantap (self-regulating). Dengan

demikian proses pemanasan dapat dimodelkan sebagai sistem orde satu. Namun

demikian oleh adanya dinamika katup kendali, sistem perpipaan, instrumen ukur, dll,

menyebabkan adanya waktu mati semu. Disamping itu juga terdapat waktu mati

sebenarnya yang berupa kelambatan transpor (transportation lag) akibat waktu yang

dibutuhkan aliran energi dari proses ke sensor suhu. Oleh sebab itu, pemodelan dengan

FOPDT (first-order plus dead time) umumnya lebih baik.

Pengendalian suhu pada umumnya ditala dengan gain relatif tinggi atau

proportional band sempit dan waktu integral cukup panjang. Berhubung tidak ada

noise, pengendalian suhu dapat memakai derivatif. Penambahan derivatif akan

membantu mengantisipaso kelambatan yang disebabkan pengukuran suhu.

1.2 Landasan Teori

Sistem pengendalian proses merupakan faktor yang sangat menentukan dalam menjamin

tingkat keberhasilan proses. Dengan unit pengendali yang kuat maka proses dapat

dijalankan pada kondisi optimalnya dengan cara merejeksi/menolak segala macam

gangguan seperti fluktuasi laju aliran umpan, suhu, aliran pendingin, ataupun gangguan

lain yang tidak terprediksi.

Terdapat dua jenis sistem pengendali yaitu on-off yang sangat sederhana, dan

pengendali feedback (umpan balik). Sistem pengendali on-off bekerja pada rentang

kesalahan (galat) tertentu dengan besar galat total selama proses yang besar.

Page 3: Laporan Pengendalian Suhu

Sistem pengendali feedback seperti dalam gambar1 secara sistematis memiliki

tahapan aksi seperti berikut ini:

1. Sensor akan memonitor dan mengukur output yang dikontrol (contoh suhu, level,

komposisi, dan sebagainya).

2. Hasil pengukuran ini kemudian dibandingkan nilainya dengan nilai setpoint yang

diinginkan/ditetapkan dalam komparator. Dari komparasi ini menghasilkan

galat/error, dimana besarnya error ini akan dikirimkan ke unit pengendali akhir

(controller).

3. Controller akan mengubah besarnya input, sehingga nilai output akan

dipertahankan sesuai dengan setpoint-nya.

Jenis Pengendali Feedback

Jenis-jenis pengendali feedback yang umum dipakai adalah:

1. Proporsional (P): Controller ini akan memanipulasi input

proporsional dengan besarnya error (galat) yaitu:

Dimana MV(t) adalah nilai input variable yang dimanipulasi,Kc (Konstanta

Proporsional Controller), E adalah galat output,dan MV(s) adalah nilai input

variable pada kondisi steady-statenya(atau nilai MV pada saat output pada kondisi

set point-nya). Makin besar harga Kc, maka makin besar response yang

ditimbulkan.

2. Proporsional Integral (PI): Controller ini akan memanipulasi input

berkaitan dengan besarnya error (galat) mengikuti persamaan:

Page 4: Laporan Pengendalian Suhu

Dimana MV(t) adalah nilai input variable yang dimanipulasi, Kc (Konstanta

Proporsional Controller), E adalah galat output, MV(s) adalah nilai input variable

pada kondisi steady-statenya (atau nilai MV pada saat output pada kondisi set

point-nya), t adalah waktu proses,dan TI adalah constant of times integral dari

kontroler ini. TI ini biasanya bervariasi antara 0.1 sampai 50menit. Makin besar

hargaTI maka,makin lambat response yang dihasilkan. Namun adanya TI ini akan

menghilangkan harga off-set.

3. Proporsional Integral Derivative (PID): Controller ini akan

memanipulasi input berkaitan dengan besarnya error (galat) mengikuti persamaan:

Dimana MV(t) adalah nilai input variable yang dimanipulasi,Kc (Konstanta

Proporsional Controller), E adalah galat output, MV(s) adalah nilai input variable

pada kondisi steady-statenya (atau nilai MV pada saat output pada kondisi set

point-nya), t adalah waktu proses, dan TI adalah constant of times integral dari

kontroler ini. Sedangkan TD adalah waktu derivative. Fungsi dari waktu/time

derivative ini adalah untuk mempercepat response terhadap gangguan.

Dari semua tipe pengendali yang telah dibahas di atas terdapat beberapa hal

penting yang perlu dingat, diantaranya adalah :

1. PB yang kecil akan membuat pengendali menjadi sensitif dan

cenderung membawa loop berosilasi, sedangakan untuk PB besar akan meninggalkan

offset yang besar juga.

2. Ti yang kecil bermanfaat untuk menghilangkan offset, tetapi

dapat membawa sistem menjadi lebih sensitif dan lebih mudah berosilasi, sedangkan

Ti yang besar belum tentu efektif dan juga cenderung membuat respon menjadi

lambat.

3. Td yang besar akan menjadikan respon cenderung cepat,

sedangkan Td yang kurang memberikan nilai ekstra disaat-saat awal.

Page 5: Laporan Pengendalian Suhu

Dalam pengendalian suhu ini sebagai PV adalah suhu, MV adalah daya

listrik masuk, SP adalah suhu yang diinginkan, gangguan adalah suhu aliran air

yang dipanaskan dan kehilangan panas.

2. TUJUAN PERCOBAAN

Mampu melakukan pengendalian system pemanas

Mempelajari pengaruh nilai parameter pengendali pada respons suhu.

3. PERCOBAAN

3.1 Susunan Alat dan Bahan yang Digunakan

Page 6: Laporan Pengendalian Suhu

3.2 PROCEDUR PERCOBAAN

3.2.1 Parameter Awal

Set Point 350C

Mengaktifkan PID Controller dan menyimpan nilainya

3.2.2 Pengendali Proporsional

Menunggu respons suhu hingga mencapai steady state

Melakukan pengujian kualitas pengendalian dengan cara:

Page 7: Laporan Pengendalian Suhu

Variasi 1

Set Point 350C

Variasi 2

Set Point 350C

Variasi 3

Set Point 350C

Mengaktifkan PID controller dan menyimpan nilainya

Mengamati respons suhu

Mencatat waktu dan nilai PB terbaik. Saat respons, cepat, tepat dan stabil.

Page 8: Laporan Pengendalian Suhu

3.2.3 Pengendali Proporsional-Integral (PI)

Nilai PB terbaik :

Set Point 350C

Melakukan variasi terhadap nilai Ti

Pengujian kualitas pengendalian dengan cara:

Set Point 350C

Mengaktifkan PID controller

Mengamati respons suhu fluida proses keluar (PV) yang dihasilkan

Mencatat waktu dan nilai Ti saat menghasilkan repons yang cepat, tepat dan stabil.

Page 9: Laporan Pengendalian Suhu

3.2.4 Pengendalian Proporsional-Integral-Derivatif

Memakai nilai PB yang terbaik

Pengujian kualitas pengendalian dengan cara:

Set Point 350C

Mengaktifkan PID controller

Mengamati respons duhu fluida proses keluar (PV) yang dihasilkan

Mencatat waktu dan nilai Td terbaik. Saat respons cepat, tepat dan stabil.

4. KESIMPULAN

o Nilai Ti yang kecil berfungsi untuk menghilangkan offset, tetapi dapat membawa

system menjadi lebih sensitive dan lebih mudah berosilasi.

o Nilai Ti yang besar belum tentu efektif, justru cenderung membuat respons menjadi

lambat.

o Nilai Td yang besar akan menjadikan respons cenderung cepat.

o Nilai Td yang kecil akan memberikan nilai extra di saat-saat awal.

Page 10: Laporan Pengendalian Suhu

o Nilai Kc yang menunjukkan respons cepat, tepat dan stabil adalah saat Kc=5.

5. PEMBAHASAN

Pada praktikum kali ini dilakukan perubahan pengendalian suhu yang bertujuan untuk

mempelajari pengaruh nilai parameter pengendali pada respons suhu. Percobaan

pengendalian suhu menggunakan system control P, PI dan PID (proportional –integral–

derivatif) yang masing-masing memiliki kekurangan dan kelebihan. Dalam pengendalian

suhu ini sebagai varibel proses (PV) adalah suhu,manipulated variable (MV) adalah daya

listrik masuk,setpoint (SP) adalah suhu yang diinginkan ,serta gangguan adalah suhu

aliran air yang dipanaskan dan kehilangan panas.

Prinsip pengendaliannya yaitu sensor mengindra variable proses, kemudian

informasi variable proses diolah oleh transmitter dan dikirimkan ke pengendali

(komputer). Dalam pengendali, variable proses yang terukur dibandingkan dengan set

point. Perbedaan antara keduanya disebut error. Berdasarakan besar error, lamanya error,

dan kecepatan error. Pengendali melakukan perhitungan sesuai algoritma kendali untuk

menghasilkan sinyal kendali yang dikirimkan ke elemen pengendali akhir (berupa katup

kendali atau control valve). Perubahan pada sinyal kendali menyebabkan perubahan

manipulated variable atau (MV). Jika perubahan MV dalam arah dan nilai yang benar

maka PV terukur dapat dijaga pada nilai set point.

Pertama-tama dilakukan penentuan parameter awal yakni PB 20%; kc=5;

Ti=0,01; Td=0; tinggi level 150 mm; set point 350C, kemudian dilakukan pengujian

kualitas pengendalian dengan cara mengamati respon suhu fluida proses keluar (PV)

yang dihasilkan. Dalam percobaan dilakukan 3 variasi nilai kc yakni 5,10 dan 20. Setiap

pergantian nilai kc, suhu diturunkan atau didiamkan hingga menjadi 300C. Berdasarkan

hasil percobaan diperoleh waktu untuk mencapai kondisi steady state pada nilai kc 5, 10

dan 20 adalah 162 sekon; 207,8 sekon dan 252,2 sekon. Dari data tersebut dapat

disimpulkan bahwa kebutuhan waktu yang paling kecil untuk mencapai kondisi steady

state adalah kc=5. Hal tersebut sesuai dengan teori yaitu semakin kecil Pb maka semakin

kecil offset (selisih antara nilai set point dan variable proses setelah tercapai kondisi

steady state) yang dihasilkan.

Page 11: Laporan Pengendalian Suhu

Setelah mendapatkan kondisi paling baik pada nilai kc=5, dilakukan variasi Ti

dan Td untuk memperoleh waktu paling cepat untuk mencapai kondisi steady state. Nilai

Ti yang dihasilkan adalah 0,1 min dengan Td=0 sedangkan nilai Td yang divariasikan

adalah 0,1 min dengan Ti=0,01 min. Dalam melakukan variasi ini, nilai set pointnya

adalah 350C. Namun dalam percobaan ini,praktikan tidak memperoleh data waktu hingga

mencapai kondisi steady state. Hal ini dikarenakan suhu tidak naik karena kesalahan pada

alat pemansnya rusak dan tidak dapat menyala.

6. PUSTAKA

Petunjuk Praktikum Pengendalian Proses. “ Pengendalian Suhu”. Jurusan Teknik Kimia

Politeknik Negeri Bandung.

Proses, 2012. “ Kontrol Level dan Suhu Air dengan Pid Controller”.

http://lab.tekim.undip.ac.id/proses/2012/09/21/kontrol-level-dan-suhu-air-dengan-pid-

controller/. Diunduh pada 23 maret 2015.

Thathit,2010. ”Modul Praktikum Pengendalian”.

https://thathit.wordpress.com/2010/01/31/modul-praktikum-pengendalian/ . Diunduh pada

23 maret 2015.

LAMPIRAN

Page 12: Laporan Pengendalian Suhu
Page 13: Laporan Pengendalian Suhu
Page 14: Laporan Pengendalian Suhu