pneumatic controller (pengawal pneumatik)

8/14/2019 pneumatic controller (pengawal pneumatik)

1/11

BAB 7PETROCHEMICALENGINEERINGDEPARTMENT

POLITEKNIK KUCHING SARAWAK

PENGAWAL(CONTROLLER) OBJEKTIF :

MENERANGKAN PENGGUNAAN PENGAWAL DALAM INDUSTRI.MENERANGKAN BAGAIMANA PENGAWAL-PENGWAL BEKERJA DAN BERFUNGSI.MENERANGKAN HUBUNGAN PENGAWAL BERKADARAN (P), PERKAMILAN (I)DAN PEMBEZAAN (D) SERTA GABUNGANNYA.


2/11

G2010 : INSTRUMENTATION WORKSHOP PRACTICE BAB 7 :PENGAWAL

GENERASI GEMILANG NEGARA MAJU 114

Pengenalan

Pada masa yang sebelum teknologi berkembang, operator biasanya digunakan untuk mengawalproses terutamanya untuk membuat pelarasan injap bagi mengawal paras tangki ataupunmengawal kadar aliran. Bagaimanapun untuk kawalan proses yang kompleks adalah tidak praktikal menggunakan operator. Justeru itu satu alat yang sesuai perlu direka. Alat tersebutadalah pengawal. Umumnya pengawal bolehlah didefinasikan sebagai satu alat yang menerimamasukan dari dua masukan iaitu daripada nilai yang dihantar oleh penghantar ( nilai bacaan)dan nilai yang telah ditetapkan oleh nilai tetapan (set point) oleh pengguna. Keluaran daripadapengawal ini biasanya akan dihantar ke injap kawalan.

Pengawal

Rajah 7.1: Skematik pengawal

Prinsip Kendalian:

Rajah 7.1 menunjukkan gambarajah skematik sebuah pengawal. Pada keadaan seimbang, ralattidak wujud. maka keluaran adalah sentiasa tetap. Jika isyarat pengukuran dari penghantar bertambah, pengepak akan bergerak menghampiri muncung. Hasil gerakan ini menyebabkantekanan balik muncung akan bertambah.

7.1

7.2


3/11



Seterusnya udara akan memasuki geganti dan belos suapbalik. Tekanan dalam belos ini akan cubamenolak pengepak daripada muncung. Semasa gerakan isyarat suapbalik sama dengan isyaratasal masukan, tekanan balik muncung akan menstabil dan seterusnya mengimbangi pengawal.

Tekanan keluaran boleh diubah dengan mengubahkan isyarat pengukuran atau nilai titik set.Jika kedua-dua isyarat masukan ditambah sama banyak, tiada gerakan akan berlaku kerana tiadaperbezaan antara dua isyarat dan pelarasan tidak perlu dibuat. Jika tiada perbezaaan dalamkeluaran isyarat, maka ia dikenali sebagai isyarat ralat sifar.

Jika nilai pengukuran lebih besar daripada nilai set point atau nilai pengukuran kurang daripadanilai titik set, kita akan mendapat isyarat ralat positif dan jika nilai pengukuran kurang daripadanilai set, kita akan mendapat isyarat ralat negatif.

Pelarasan Pengawal

Gandaan pengawal adalah nisbah perubahan isyarat keluaran kepada perubahan nisbah isyaratmasukan ( P out / P in ). Pelarasan gandaan pengawal adalah perlu dilakukan jika kita mahukanproses bekerja pada nilai yang dikehendaki dan berjalan lancar di bawah sebarang perubahan beban. Belos, spring dan pangsi dapat membantu pengawal membuat pelarasan.

Gandaan pengawal dapat diubah dengan mengubahkan kedudukan pangsi (pangsi bolehlaras) maka kepekaan pengawal dapat ditingkatkan atau dikurangkan. Gandaan dan jalurperkadaran(proportional band/PB) mempunyai hubungan yang rapat.

Jika gandaan pengawal adalah besar dan PB adalah kecil maka pengawal lebih sensitif dan jika PB besar dan gandaan kecil, maka pengawal kurang sensitif. Keadaan ini dapat dijelaskan denganmerujuk rajah 7.2.

Antara faktor-faktor yang mempengaruhi pelarasan pengawal adalah seperti berikut:

a. Kemungkinan satu kawalan yang ketat (lebih sensitif) diperlukan semasa operasi sedang berjalan walaupun berlaku ketidakstabilan apabila berlaku perubahan proses (proses beban).

b. Berlaku ketidaklurusan sesuatu proses. Iaitu keluaran proses tidak tetap atau berkadaran.

7.3


4/11



Rajah 7.2 : Kesensitifan pengawal berdasarkan PB

Gandaan Boleh Laras

Pengawal yang mempunyai gandaan tetap adalah terhad penggunaannya. Oleh itu, gandaan bolehlaras adalah diperlukan. Terdapat beberapa mekanisma yang dapat melaraskan gandaan

pengawal.a. Tuil selari (parallel lever)

b. Mekanisma gandaan bersudut (angle-gain mechanism)c. Mekanisma segiempat selari (parallelogram mechanism)d. Mekanisma gandaan pneumatik ( pneumatik-gain mechnism)

Rajah 7.3 di bawah menunjukkan kaedah untuk mendapatkan gandaan pengawal.

7.4


5/11



Rajah 7.3: Gandaan boleh laras

c) Gandaan sudut


6/11



Jenis-jenis Pengawal

Pengawal yang digunakan dalam mengawal sesuatu proses boleh didapati dalam berbagai-bagaiaksi, samada keluaran berkadaran dengan ralat, keluaran berkadaran dengan kamilan terhadapralat ataupun keluaran berkadaran dengan pembeza ralat pertama.

Pengawal boleh digunakan dalam bentuk satu ragam berkadaran (P), pengamil (I), pembeza (D),dua ragam berkadaran dengan kamilan (P+I) serta berkadaran dan pembeza (P+D) ataupun tiga(P+I+D).

Pengawal Berkadaran(P)

Pengawal berkadaran yang keluarannya sentiasa berkadar terus dengan isyarat ralat, e. Jikaisyarat ralat kecil, aksi kawalan pun kecil dan sekiranya ralat besar maka aksi kawalan pun besar. Aksi kawalan berlaku sebaik sahaja pengawal dapat mengesan ralat. Keluaran bergantung padagandaan pengawal Kc iaitu keluaran pengawal = gandaan pengawal x ralat. Merujuk kepadarajah 7.4 di bawah, apabila isyarat pengukuran sama nilai dengan titik set, sistem akan stabil ataudengan kata lain jika masukan proses sama dengan keluaran proses, maka keadaan mantap akandapat dicapai. Sekiranya pengawal jenis perkadaran digunakan, offset akan berlaku iaitu isyaratpengukuran tidak akan mencapai titik set.

Rajah 7.4: Pengawal berkadaran

7.5

7.5.1


7/11



Pengawal Perkamilan (I)

Pengawal perkamilan memberi sambutan kepada kamilan isyarat ralat terhadap masa. Jadikeluaran adalah berkadaran dengan luas di bawah lengkok dengan masa iaitu:

Keluaran pengawal, = t dt

Kedudukan belos dan spring adalah terbalik dengan pengawal berkadaran pada rajah 7.4.

Pengawal Pembezaan (D)

Pengawal memberi sambutan kepada kadar perubahan ralat bukan kepada perubahan magnitud.Keluaran berkadaran dengan pembezaan isyarat ralat terhadap masa, iaitu :

Keluaran pengawal , = d/dt

Jika ralat tidak berubah atau tetap, maka tiada keluaran. Rajah 7.5 menunjukkan rajah kawalanpembezaan/terbitan. Kawalan pembezaan mempunyai satu penghad yang dipanggil penghadpembezaan. Penghad inilah yang membezakan diantara pengawal berkadaran dengan pengawalpembezaan. Dalam keadaan mantap, pengawal pembezaan tidak mempengaruhi keluaran dan iakerap digunakan jika proses melibatkan kehadiran suhu.

7.5.2

7.5.3


8/11



Rajah 7.5: Pengawal perkadaran

Jika mahu pengawal bertindak dengan cepat maka pengawal berkadaran dapat melaksanakantugasnya dengan baik tetapi offset akan wujud. Sebaliknya jika offset mahu dikurangkan makapengawal pembezaan boleh digunakan dan jika mahu dihapuskan terus offset, maka pengawalperkamilan perlu digunakan.

Pengawal Perkadaran dan Perkamilan (P + I Controller)

Rajah 7.6 menunjukkan asas sistem kawalan dua ragam. Mekanisma pembanding yang terdiridaripada dua belos diletakkan dihujung pengepak, manakala dihujung yang satu lagi ialah belossuapbalik. Pengesan terletak diantara mekanisma suapbalik dan pembanding. Kendalian sistemdua ragam ini berbeza dengan kendalian sistem satu ragam kerana pada sistem dua ragammengabungkan boleh kendalikan sama ada kedua-dua pengawal, pengawal berkadaran sahajaatau pengawal perkamilan sahaja.

Prinsip Kendalian:

Merujuk kepada rajah 7.6, terdapat dua perkara yang ditambahkan kepada pengawal iaitu beloskamilan dan penghad kamilan. Apabila isyarat titik set ditambah, galang daya akan menghampirimuncung dan dengan ini meningkatkan keluaran.

Tekanan yang meningkat akan menyebabkan belos berkadaran mengubah kedudukan daya danmenstabilkan tekanan keluaran. Tekanan akan jatuh apabila ia melalui penghad kamilan.Tekanan ini akan memasuki belos kamilan dan bertindak menolak galang daya menghampirimuncung. Oleh itu, tekanan keluaran boleh ditingkatkan lagi. Jika isyarat pengukuran sama nilaidengan titik set, keadaan mantap akan tercapai dan tekanan keluaran menjadi stabil. Oleh ituoffset dapat dihapuskan.

NEEDLE VALVE

7.5.4


9/11



Jika keadaan mantap tidak tercapai maka penghad kamilan bolehlah dilaraskan. Jika penghadkamilan dibuka sepenuhnya, pengawal akan berfungsi sebagai pengawal ON/OFF. Jika penghadkamilan ditutup sepenuhnya, pengawal akan berfungsi sebagai pengawal berkadaran sahaja.

Rajah 7.6: Pengawal P+I


10/11



Pengawal Berkadaran, Perkamilan dan Pembezaan( P+I+D Controller)

Rajah 7.7: P+I+D Controller

Rajah 7.7 menunjukkan pengawal tiga ragam. Kendaliannya adalah sama denganpengawal P+I tetapi pengawal ini ditambah dengan penghad pembeza. Bagi pengawal jenis ini ketiga-tiga aksi kawalan (kadaran, kamilan dan pembezaan) mempengaruhisambutannya. Oleh itu kita perlulah melaraskan setiap kawalan supaya ia sepadan denganproses. Ini bermakna pelarasan in perlulah dilakukan secara individu supaya prosesmenjadi stabil dan offset dihapuskan. Bagi mencapai keadaan tersebut, penghad kamilan,penghad pembeza perlulah dilaraskan dengan betul.

7.5.5


11/11



Kelebihan dan Kelemahan Pengawal

Pengawal Kelebihan Kekurangan

Berkadaran (P) Sambutan cepat bila beban bertukar

Offset wujud

Kamilan (I) Boleh hapuskan offset Masa pemulihan lama

Pembezaan Mengurangkan offset Keluaran tiada apabila ralat tiada

Berkadaran + Pembezaan Dapat mengurangkan masapemulihan dan offset

Offset masih lagi terjadi

Berkadaran + Kamilan Boleh hapuskan offset Masa pemulihan lama.

7.6

pneumatic controller (pengawal pneumatik)

Documents