LAPORAN PRAKTIKUM PENGENDALIAN PROSES

Pengendalian Tekanan

Laporan ini disusun untuk memenuhi tugas Pengendalian Proses pada Semeter IVJurusan Teknik Kimia

Dosen Pembimbing : Harita Nurwahyu Chamidy, LRSC, MT

Oleh :

Fiqhi Pridayanti Mukhlishah 111411010

Rahmi Pujiyati Putri 111411025

Ugi Muhammad Apriyanto 111411028

Kelompok 3

Kelas 2 A

Tanggal Praktikum: 23 April 2013

Tanggal Pengumpulan Laporan: 30 April 2013

PROGRAM STUDI D-3 TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2012

PENGENDALIAN TEKANAN

I TUJUAN

Praktikum ini memberi kompetensi dasar pada mahasiswa yaitu kemampuan untuk dapat

mengendalikan sistem tekanan. Adapun tujuan praktikum adalah mempelajari pengaruh

nilaimparameter pengendali pada respons tekanan.

II DATA PENGAMATAN

Data 1:

o Alat pengendalian tekanan

o Skema pengendalian tekanan

Data 2:

GRAFIK SP DAN PV TERHADAP WAKTU DARI PERCOBAAN PENGENDALIAN TEKANAN TANPA REDAMAN

a) Pengendalian Proporsional (P)

590 600 610 620 630 640 650 6605

5.5

6

6.5

7

Kurva SP dan PV thdp waktu dengan PB = 50

PVSP

waktu

PV

da

n S

P

750 770 790 810 830 850 870 890 910 9304.8

5.3

5.8

6.3

6.8

7.3

Kurva PV & SP thdp waktu dg PB = 30

PVSP

waktu

SP

dan

PV

1320 1330 1340 1350 1360 1370 1380 1390 1400 14104.8

5.3

5.8

6.3

6.8

7.3

Kurva PV dan SP thdp waktu dg PB = 10

PVSP

waktu

SP

dan

PV

1500 1510 1520 1530 1540 1550 1560 1570 1580 15904.8

5.3

5.8

6.3

6.8

7.3

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB = 5

PVSP

waktu

SP

dan

PV

1610 1620 1630 1640 1650 1660 16704.8

5.3

5.8

6.3

6.8

7.3

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB = 2

PVSP

waktu

PV

dan

SP

b) Pengendalian Proporsional Integral (PI)

480 490 500 510 520 530 5404.4

4.6

4.8

5

5.2

5.4

5.6

5.8

6

6.2

Kurva SP & PV thdp waktu dg PB = 50 dan Ti = 30

PVSP

waktu

SP

dan

PV

610 620 630 640 650 660 670 6804.4

4.6

4.8

5

5.2

5.4

5.6

5.8

6

6.2

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB = 50 dan Ti=10

PVSP

waktu

SP

dan

PV

770 780 790 800 810 820 830 8404.4

4.6

4.8

5

5.2

5.4

5.6

5.8

6

6.2

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB = 50 , Ti= 5

PVSP

waktu

SP

dan

PV

910 920 930 940 950 960 970 9805

5.1

5.2

5.3

5.4

5.5

5.6

5.7

5.8

5.9

6

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB = 50 dan Ti = 2

PVSP

waktu

SP

dan

PV

1060 1065 1070 1075 1080 1085 1090 1095 1100 1105 11105

5.1

5.2

5.3

5.4

5.5

5.6

5.7

5.8

5.9

6

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB = 50 , Ti = 1

PVSP

waktu

SP

dan

PV

1185 1186 1187 1188 1189 1190 1191 1192 11934.85

4.9

4.95

5

5.05

5.1

Kurva SP danPV thdp waktu dg PB = 50 dan Ti = 0,5

PVSP

waktu

PV

dan

SP

c) Pengendalian Proporsional Integral Derivatif (PID)

950 970 990 1010 1030 1050 1070 1090 11105

5.5

6

6.5

7

7.5

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB = 50, Ti = 0,5 dan Td = 2

PVSP

waktu

SP

dan

PV

1280 1290 1300 1310 1320 1330 1340 1350 1360 1370 13804.8

55.25.45.65.8

66.26.46.66.8

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB = 50, Ti = 0,5 dan Td = 5

PVSP

waktu

SP

dan

PV

1530 1540 1550 1560 1570 1580 1590 1600 16104.8

5

5.2

5.4

5.6

5.8

6

6.2

6.4

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB = 50, Ti = 0,5 dan Td = 10

PVSP

waktu

SP

dan

PV

1748 1758 1768 1778 1788 1798 1808 18184.5

4.7

4.9

5.1

5.3

5.5

5.7

5.9

6.1

6.3

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB =50, Ti=0,5 dan Td = 20

PVSP

waktu

SP

dan

PV

1748 1758 1768 1778 1788 1798 1808 18184.5

4.7

4.9

5.1

5.3

5.5

5.7

5.9

6.1

6.3

Kurva SP dan PV thdp waktu dg PB =50, Ti=0,5 dan Td = 30

PVSP

waktu

SP

dan

PV

Data 3:

GRAFIK SP DAN PV TERHADAP WAKTU DARI PERCOBAAN PENGENDALIAN TEKANAN DENGAN REDAMAN

A. Pengendalian Proporsional (P)

510 515 520 525 530 535 540 545 5503.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

PB 50

SPPV

Waktu (s)

SP

dan

PV

635 640 645 650 655 660 665 670 675 680 6853.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

PB 30

SPPV

Waktu (s)

SP

dan

PV

760 770 780 790 800 810 820 8303.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

PB 10

SPPV

Waktu (s)

SP

dan

PV

910 915 920 925 930 935 940 945 950 9553.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

PB 5

SPPV

Waktu (s)

SP

dan

PV

980 990 1000 1010 1020 1030 1040 10503.5

3.7

3.9

4.1

4.3

4.5

4.7

4.9

5.1

PB 2

SPPV

Waktu

SP

dan

PV

B. Pengendali Proporsional Integral (PI)

310 320 330 340 350 360 3704.5

4.7

4.9

5.1

5.3

5.5

5.7

5.9

6.1

I 30

SPPV

Waktu (s)

SP

dan

PV

430 435 440 445 450 455 460 4654.5

4.7

4.9

5.1

5.3

5.5

5.7

5.9

6.1

I 10

SPPV

Waktu (s)

SP

dan

PV

530 535 540 545 550 555 560 565 5704.5

4.7

4.9

5.1

5.3

5.5

5.7

5.9

6.1

I 5

SPPV

Waktu

SP

dan

PV

645 650 655 660 665 670 6754.5

4.7

4.9

5.1

5.3

5.5

5.7

5.9

6.1

I 2

SPPV

Waktu (s)

SP

dan

PV

750 760 770 780 790 800 810 820 8304.5

4.7

4.9

5.1

5.3

5.5

5.7

5.9

6.1

I 1

SPPV

Waktu

SP

dan

PV

875 885 895 905 915 925 935 9454.85

4.9

4.95

5

5.05

5.1

I 0,5

SPPV

Waktu

SP

dn

PV

C. Pengendali Proporsional Integral Derivatif (PID)

255 260 265 270 275 280 285 290 295 3004.5

4.7

4.9

5.1

5.3

5.5

5.7

5.9

6.1

Td 2

SPPV

Waktu (s)

SP

dan

PV

375 380 385 390 395 400 405 410 415 420 4254.5

4.7

4.9

5.1

5.3

5.5

5.7

5.9

6.1

6.3

Td 5

SPPV

Waktu (s)

SP

dan

PV

525 530 535 540 545 550 555 560 565 5704.5

4.7

4.9

5.1

5.3

5.5

5.7

5.9

6.1

6.3

Td 10

SPPV

Waktu (s)

SP

dan

PV

690 700 710 720 730 740 750 7604.5

4.7

4.9

5.1

5.3

5.5

5.7

5.9

6.1

6.3

Td 20

SPPV

Waktu (s)

SP

dan

PV

800 810 820 830 840 850 860 870 8804.4

4.5

4.6

4.7

4.8

4.9

5

5.1

Td 30

SPPV

Waktu (s)

SP

dan

PV

III PEMBAHASAN

1. Pembahasan oleh Fiqhi Pridayanti Mukhlishah (111411010)

Praktikum kali ini praktikan melakukan percobaan pengendalian tekanan dengan

memvariasikan nilai parameter proporsional, integral, dan derivatif-nya. Praktikum ini

bertujuan untuk mengetahui pengaruh nilai parameter pengendali pada respons tekanan.

Percobaan yang dilakukan oleh praktikan adalah dengan pengendalian Proporsional (P),

pengendalian Proporsional Integral (PI), dan pengendalian Proporsional Integral Derivative

(PID).Terdapat 2 percobaan yang praktikan lakukan yaitu, tanpa tangki peredam dan dengan

tangki peredam.

Pada percobaan tanpa tangki peredam percobaan pertama yang dilakukan oleh

praktikan adalah pengendalian Proporsional. Pengendalian ini hanya memvariasikan nilai

proporsional band nya saja. Untuk mengubah-ubah nilai PB praktikan merubah nilai Kc nya.

Hal ini dikarenakan PB = 100 %

Kc. Sedangkan waktu integralnya di set sangat besar yaitu

100000 sekon. Hal ini bertujuan agar pengaruh waktu integral dianggap hampir tidak ada.

Nilai PB yang divariasikan adalah sebesar 50, 30, 10, 5 dan 2. Dari nilai-nilai parameter

tersebut praktikan dapat mengetahui kestabilan tekanan yang dihasilkan. Grafik yang

dihasilkan pada percobaan pertama ini praktikan dapat melihat pengaruh nilai PB pada

tekanan. Semakin kecil nilai PB maka osilasi akan semakin sering terjadi. Jika semakin besar

nilai PB maka akan semakin stabil aliran yang terkendali. Tetapi pengendalian Proporsional

ini tidak cukup akurat untuk menghasilkan Proses Variabel (PV) mendekati nilai Set Poin

(SP). Dengan menggunakan pengendalian Proporsional ini nilai-nilai PB harus besar agar

mencegah terjadinya osilasi. Tetapi, hal ini malah menyebabkan terjadinya penyimpangan

yang sering disebut offset. Agar mengurangi nilai offset yang ditimbulkan sebaiknya

menggunakan pengendalian Proporsional Integral (PI).

Percobaan kedua praktikan melakukan pengendalian Proporsional Integral (PI).

Percobaan ini memasukkan nilai PB yang terbaik yang dihasilkan pada percobaan pertama.

Nilai PB yang di pilih adalah 50%. Percobaan kedua ini praktikan melakukan nilai variasi

pada waktu integral (Ti) nya. Variasi waktu integralnya yaitu 30, 10, 5, 2, 1 dan 0,5 sekon.

Grafik yang dihasilkan pada percobaan kedua ini cukup baik. Karena nilai PV hampir

mendekati nilai SP. Tetapi dibandingkan waktu integral yang lain ternyata waktu integral 0,5

sekon adalah waktu yang paling baik dengan nilai PB 50%. Karena, respon PV untuk

mendekati SP lebih cepat dan cenderung langsung stabil.

Pada percobaan yang ketiga ini praktikan melakukan pengendalian Proporsional

Integral Derevative (PID). Percobaan ini praktikan memasukkan nilai PB 50%, nilai Ti 0,5

sekon dan variasi nilai waktu derevative (Td). Variasi waktu derevative adalah 2, 5, 10, 20

dan 30 sekon. Pengendalian PID ini menyebabkan respon yang lebih cepat. Derivative Action

dapat menyebabkan respon cepat tetapi sangat peka terhadap noise (gangguan) karena

derivative perubahan error persamaan yang ada di dalam PID adalah komponen simpul

umpan balik yang umum dalam sistem kontrol. Pengkontrol PID bisa mengatur keluaran

proses didasarkan pada penyebab dan laju perubahan deviasi, sehingga kontrol menjadi stabil

dan lebih akurat.

Pada percobaan yang menggunakan tangki peredam praktikan melakukan pengendalian

yang sama seperti tangki tanpa peredam. Yang membedakan hanyalah ditambahkan tangki

tekan.

Berdasarkan pegendalian yang telah dilakukan oleh praktikan dapat disimpulkan bahwa

pengendalian yang terbaik adalah pengendalian Proporsional Integral. Dari ketiga

pengendalian tersebut sifat pengendalian yang dilakukan adalah Direct Acting. Hal ini

dikarenakan jika nilai PV besar maka itu diakibatkan oleh tekanan yang keluar dari valve

juga akan besar. Jika tekanan dalam tangki melebihi SP maka dari control valve akan

memperkecil bukaannya. Dan percobaan dengan menggunakan tangki peredam ternyata lebih

baik dibanding tanpa peredam. Hal ini dikarenakan jika menggunakan peredam osilasi yang

dihasilkan berkurang.

2. Pembahasan oleh Rahmi Pujiyati Putri (111411025)

Pada praktikum kali ini, praktikan melakukan percobaan pengendalian tekanan

dengan mencoba – cobakan berbagai nilai pada parameter seperti proporsional, integral dan

derivative. Untuk tahap pertama praktikan mencobakan pengendalian dengan hanya

menggunakan parameter proporsional saja yang nilainya bervariasi yaitu, 50, 30, 10, 5dan 2.

Dari data praktikum ( grafik ) bagian pertama ini praktikan dapat menyimpulkan bahwa

semakin kecil nilai PB semakin sering osilasi terjadi, tapi semakin besar nilai proporsional

band yang diberikan dalam pengendalian maka akan semakin stabil tekanan yang terkendali.

Namun begitu pengendalian dengan parameter proporsional saja tidaklah cukup untuk

menjadikan process variable ( tekanan ) mendekati set point yang diinginkan karena dapat

dilihat dari grafik pada nilai PB yang praktikan anggap paling baik yaitu 50, tetap saja PV

belum mendekati SP ( terjadi offset ). Proses-proses cenderung menggunakan pengendali

dengan proporsional band besar untuk mencegah terjadinya osilasi, tetapi akibatnya timbul

penyimpangan. Penyetelan harga PB yang besar atau adanya perubahan pembebanan yang

besar akan menimbulkan penyimpangan. Suatu sistem dengan hanya menggunakan

pengendali proporsional selalu masih terdapat penyimpangan dari harga titik pengesetannya

sebagai suatu harga yang diinginkan, apabila sistem diberikan pembebanan yang berubah-

ubah. Perubahan pembebanan ini disebut sebagai gangguan terhadap sistem proses. Untuk

mengatasi hal tersebut, mode integral sering digabungkan dengan pengendali proporsional

sehingga penyimpangan dapat dieliminasi.

Selanjutnya praktikan melakukan percobaan kedua dengan mencoba – coba

memasukkan variasi nilai waktu integral ( Ti ) namun dengan tetap menggunakan nilai PB

yang paling baik menurut praktikan pada percobaan 1 yaitu PB = 50. Praktikan

memvariasikan nilai waktu integral yaitu 0,5 , 1, 2, 5, 10, dan 30. Praktikan menganggap nilai

Ti yang paling baik untuk disandingkan dengan nilai PB 200 adalah Ti = 0,5 karena praktikan

melihat dari grafik yang ditampilkan pressure controller di PC bahwa pada nilai intergral 0,5

tersebut respons PV untuk mendekati SP lebih cepat dan cenderung langsung stabil

dibandingkan ketika nilai integral lain dimasukkan. Rangkaian pengendali tekanan

merupakan contoh sistem yang memerlukan nilai PB yang besar, sehingga untuk sistem yang

demikian mode integral perlu ditambahkan pada pengendali. Apabila fungsi intergral

ditambahkan, maka secara kontinyu integral akan bereaksi terhadap keluaran sepanjang

terjadi penyimpangan dari titik pengesetan yang diinginkan, sehingga dihasilkan

penyimpangan = 0.

Terakhir, praktikan melakukan percobaan yang ke-3 yaitu dengan memasukkan nilai

waktu derivatif. Nilai derivatif ini disandingkan dengan nilai PB = 50 dan Ti = 0,5 dari

praktikum sebelumnya, sehingga parameter pengendalian menjadi PID. Derivative action

menyebabkan respon cepat, tapi meskipun respon cepat sistem menjadi peka terhadap noise

karena derivative perubahan error persamaan yang ada dalam PID, adalah komponen simpul

umpan balik yang umum dalam sistem kontrol. Pengkon t ro l mengambil harga terukur

dari suatu proses atau peralatan lainnya dan membandingkannya dengan harga

setpoint acuan, beda/deviasi (error signal) nya kemudian digunakan menyetel beberapa

masukan ke proses agar mengembalikan harga proses terukur ke harga setpoint yang

diinginkan. Tidak seperti pengkontrol sederhana, pengkontrol PID bisa mengatur keluaran

proses didasarkan pada penyebab dan laju perubahan deviasi, sehingga kontrol menjadi stabil

dan lebih akurat. Tapi tidak untuk sistem pengendalian untuk tekanan dibuktikan dengan

grafik PV terhadap SP yang langsung berosilasi dan tidak kunjung stabil. Jadi dapat

disimpulkan pengendalian tekanan ini lebih baik menggunakan parameter PI saja.

Pada percobaan yang menggunakan tangki peredam praktikan melakukan

pengendalian yang sama seperti tangki tanpa peredam. Yang membedakan hanyalah

ditambahkan tangki tekan. Pengendalian tekanan dengan peredam ini, di dapat niali PB

terbaik utnuk pengendalian adalah 50 dan TI adalah 0,5. Sedangkan pengaruh derivatif yang

diberikan kepada sistem, tetap menghasilkan osilasi seperti pengendalian tanpa redaman

hanya saja offset yang terjadi tidak terlalu jauh dari SP.

Adapun sifat pengendalian kali ini yaitu direct acting, karena jika nilai PV ( laju alir

tekanan ) besar maka berarti itu disebabkan oleh volume udara yang keluar dari valve juga

besar berarti tekanan akan kecil karena tekanan berbanding terbalik dengan volume. Jika

aliran udara tekan menyebabkan tekanan dalam tangki melebihi SP maka dari itu control

valve akan memperbesar bukaannya, karena itulah sifat dari pengendalian ini dapat

disimpulkan sebagai pengendalian direct acting.

3. Pembahasan oleh Ugi Muhammad Apriyanto (111411028)

Pada percobaan ini, dilakukan pengendalian tekanan (pressure) pada alat Pressure

Control. Tujuan daripada praktikum ini adalah mempelajari pengaruh parameter pengendali

pada respons aliran yang ditunjukkan oleh aplikasi Pressure Control yang dihubungkan

dengan alat kemudian dihubungkan dengan notebook, sehingga ilustrasi grafik akan muncul

pada display notebook yang sudah terinstal aplikasi Pressure Control.

Untuk menentukan pengendalian tekanan yang tepat, dilakukan tiga pengendali dalam

pengendalian aliran. Yaitu pengendali Proporsional (P), Proporsional-Integral (PI), dan

Proporsional-Integral-Derivatif (PID) dengan parameter pengendali yang divariasikan berupa

Proportional Band (PB), waktu integral, dan waktu derivatif. Ada dua percobaan yaitu

mengamati pengaruh parameter pengendali tanpa menggunakan tangki peredam dan dengan

menggunakan tangki peredam.

Pada awal pengoperasian, dilakukan pengaturan terhadap valve V2 dan V1 sehingga

menunjukkan tekanan 10 dan 18 psi, lalu menutup V3, V5, dan V6 dan mengatur bukaan V4

(tanpa menggunakan tangki peredam). Pada pengendalian proporsional, waktu derivatif 0,

dan waktu integral 100000 (sehingga pengaruh integral dapat diminimalisasi). Dilakukan

pengamatan terhadap nilai Proportional Band (PB) dengan variasi 2, 5, 10, 30, dan 50 [%].

Dari hasil pengamatan grafik, diperoleh grafik yang menurut praktikan lebih baik dari yang

lain, yaitu pada nilai PB sebesar 50%. Dapat terlihat dari grafik-grafik yang diperoleh,

pengaruh nilai PB terhadap kestabilan. Nilai PB yang kecil mengakibatkan ketidakstabilan

yang cenderung besar sehingga osilasi pun semakin besar. Sedangkan nilai PB yang besar

mengakibatkan PV stabil dengan respons yang lambat, namun kestabilan dapat dicapai,

sehingga osilasi dapat diminimalisasi. Dengan PB yang besar seharusnya offset akan dapat

diminimalkan. Namun PV belum bisa mendekati SP secara maksimal. Oleh karena itu,

dibutuhkan unsur integral dalam pengendalian.

Pada pengendalian Proporsional-Integral (PI), digunakan PB sebesar 50% yaitu nilai

PB terbaik hasil pengendalian Proporsional. Dilakukan variasi waktu integral sebesar 0,5; 1;

2; 5; 10; dan 30. Dari hasil pengamatan grafik, didapatkan grafik terbaik pada waktu integral

0,5. Karena respons PV terhadap MV berlangsung sangat cepat dan offset dapat

diminimalkan. Sehingga dari grafik yang didapatkan, pengaruh integral dapat diketahui, yaitu

apabila waktu integral semakin besar maka responsnya akan semakin lambat dan

ketidakstabilan semakin besar.

Pada pengendalian Proporsional-Integral-Derivatif (PID), dilakukan input nilai waktu

derivatif dengan variasi 2, 5, 10, 20, dan 30. Input nilai derivatif yang semakin besar

menyebabkan respons yang sangat cepat namun akan sangat peka sekali terhadap keberadaan

noise. Dari hasil pengamatan, PV tidak pernah stabil terhadap SP. Maka dari sekian variasi

waktu derivatif, tidak dapat ditentukan mana yang terbaik. Oleh karena itu, dapat

disimpulkan pada pengendalian aliran ini lebih baik menggunakan pengendali dengan

parameter Proporsional-Integral (PI).

Untuk percobaan menggunakan tangki peredam, dilakukan seperti tanpa peredam

hanya saja valve V3 dibuka keluaran valve dan V4, V5, dan V6 ditutup. Dari sini bisa

didapatkan fungsi peredaman. Fungsi redaman adalah untuk mengantisipasi adanya gangguan

sehingga dapat mengurangi adanya osilasi. Sehingga dari hasil pengamatan grafik,

pengendalian yang dapat dikatakan lebih baik adalah pangendalian dengan rendaman.

Adapun sifat pengendalian aliran ini yaitu direct acting, yaitu jika aliran udara tekan

menyebabkan tekanan dalam tangki melebihi SP maka dari itu control valve akan

memperbesar bukaannya.

IV KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang didapat dari hasil percobaan pengendalian tekanan ini

adalah:

1. Berdasarkan hasil grafik pada percobaan:

pengendali yang dapat dikatakan paling baik pada pengendalian tekanan ini adalah

pengendali Proporsional-Integral (PI) atau PI-Controller.

Pengendalian dengan tangki peredam lebih baik daripada tanpa peredam, dapat dilihat

dari osilasi yang minimum pada grafik.

Nilai PB terbaik adalah 50% dan nilai waktu integral (Ti) terbaik adalah 0.5.

2. Pengaruh keberadaan Proportional Band (PB) adalah semakin besar PB, respons akan

semakin lambat, stabilitas semakin tinggi.

3. Pengaruh keberadaan integral time atau waktu integral (Ti) adalah semakin kecil waktu

integral, maka respons akan semakin cepat tetapi kestabilan rendah.

4. Pengaruh keberadaan derivative time atau waktu derivative (Td) adalah semakin besar

waktu derivatif, maka respons akan semakin cepat tetapi akan sangat peka terhadap noise.

DAFTAR PUSTAKA

Heriyanto. Pengendalian Proses. Jurusan Teknik Kimia, 2007. Bandung: Politeknik Negeri Bandung

Wade, H. L. 2004. Basic and Adavanced Regulatory Control: System Design and Application. Ed. 2, ISA, NC