36
1 PETUNJUK PRAKTIKUM INSTRUMENTASI DAN KENDALI DASAR OLEH : IR. ALIQ, MT SUKARMAN, S.T. DRS. BUDI SANTOSO, MT SEKOLAH TINGGGI TEKNOLOGI NUKLIR BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL YOGYAKARTA 2003

Diktat Praktikum Pik Ok

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Diktat Praktikum Pik Ok

1

PETUNJUK PRAKTIKUM

INSTRUMENTASI DAN KENDALI DASAR

OLEH :

IR. ALIQ, MT

SUKARMAN, S.T.

DRS. BUDI SANTOSO, MT

SEKOLAH TINGGGI TEKNOLOGI NUKLIR

BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL

YOGYAKARTA 2003

Page 2: Diktat Praktikum Pik Ok

2

Kata Pengantar

Alhmdulillah segala puji bagi Allah Tuhan Semesta Alam, petunjuk praktikum Instrumentasi dan Kendali telah selesai kami susun. Kegiatan Praktikum ini sudah berjalan sejak mahasiswa angkatan tahun 2001, namun modul-modul yang dibuat masih mengalami perubahan.

Page 3: Diktat Praktikum Pik Ok

3

BAB-1

PENGENALAN PROGRAM MATLAB

I. Tujuan :

1. Mahasiswa dapat mengenal perangkat lunak matlab. 2. Mahasiswa dapat memahami dasar-dasar perhitungan, penampilan hasil dan pemrograman

dengan MATLAB 3. Mahasiswa dapat menerapkan perangkat lunak Matlab untuk perancangan dan analisis

sistem instrumentasi dan kendali.

II. Alat dan Bahan 1. Personal Computer 2. Software Matlab 4.2 3. Modul praktikum

III. Dasar Teori

MATLAB adalah singkatan dari Matrix Laboratory atau LABORATORIUM MATRIK, merupakan sebuah bahasa pemrograman yang digunakan untuk komputasi numerik dan visualisasi. Di dalam Matlab, perhitungan numerik berbasis pada perhitungan matrik dan dilengkapi dengan penampilan grafis, sehingga sangat dimungkinkan untuk melakukan analisis dinamika proses dan perancangan sistem. Dalam pemrogram dengan Matlab terdapat beberapa jendela/windows yang akan sering digunakan yaitu Prompt matlab/command window, editor script M-file, dan simulink Hal yang sangat menguntungkan dalam perangkat lunak Matlab adalah penulisan problem dan solusinya dinyatakan seperti dalam bentuk formulasi matematik biasa dan tidak menggunakan kaidah tertentu, seperti perangkat lunak yang lain. Matlab memiliki sekumpulan aplikasi spesifik yang dikenal dengan istilah TOOLBOXES. Toolboxes yang terdapat pada Matlab antara lain : Signal Processing, Control System, System Identification, optimization, fuzzy, neural network dan sebagainya. Selain TOOLBOXES, Matlab juga menawarkan produk yaitu SIMULINK suatu sistem untuk simulasi dinamika proses atau plant. Command Window merupakan jendela aktif yang digunakan untuk memberikan antar muka dalam bentuk baris—perintah untuk Matlab, mirip seperti Prompt Dos. Fungsi atau perintah-perintah yang terdapat pada Matlab dapat dieksekusi pada jendela Command window ini asal sesuai dengan Sintaksinya. Program-program sederhana dapat juga langsung dieksekusi melalui jendela ini. Matlab Command Window merupakan kotak dialog yang dapat digunakan untuk melakukan komputasi dan visualisasi hasil baik secara numerik maupun grafik. Pada jendela ini dapat dilakukan proses perekaman terhadap perintah/instruksi yang telah dilakukan (eksekusi). Jika jumlah program cukup rumit maka perintah / instruksi yang digunakan menjadi cukup banyak, sehingga penggunaan jendela Command Window menjadi tidak efesien lagi. Oleh karena itu digunakan Script M-File. Script M-File ini yang dimaksudkan adalah suatu file program yang berisi kumpulan perintah-perintah Matlab, yang disimpan dalam file berekstensi.m. Jadi untuk meng-eksekusinya dapat dilakukan pada Command window dengan cara mengetikkan nama filenya. Simulink adalah suatu sistem yang khusus dirancang untuk mensimulasikan kinerja proses atau plant secara dinamik. Simulink mempunyai antarmuka dengan multi window, yang berisi icon/fungsi-funsi khusus sebagai library misalnya input (source), output (sinks), persamaan linier, Non linier, connection toolboxes dan sebagainya. Dalam sebuah program yang berisi operasi matematik ataupun variable program yang digunakan, Matlab mempunyai aturan (syntax) penulisan.

Page 4: Diktat Praktikum Pik Ok

4

Operasi matematik

Dalam matlab operasi matematik yang umum digunakan ditunjukkan pada tabel 1. Operasi Simbol Contoh Penambahan A+B + 8+7 Pengurangan A-B - 8-7 Perkalian A.B X 8*7 Pembagian A:B / atau \ 8/7 atau 8\7 Perkalian Array X.Y .* A=X.*Y Pangkat A7 ^ B=8^7

Pembuatan grafik

Instruksi Komentar plot (var1,var2) Var1=variabel input, var2=variabel output title Judul garfik xlabel Nama dari sumbu x ylabel Nama dari sumbu y grid Membuat garis kotak/grid pada grafik Subplot (xyz) xy = ukuran grafik, z =nomor grafik Mesh(z) Grafik 3D Pembuatan fungsi

Penamaan Variabel Komentar Huruf besar dan huruf kecil berbeda Walau sama tulisannya tapi beda variabelnya Panjang maksimal variabel =31 karakter Jika lebih dari 31 karakter diabaikan Nama variabel harus diawali dengan huruf, setelahnya bisa dengan garis bawah dan tidak menggunakan karakter tanda baca

K09uy9_uyt

Variabel khusus Komentar Pi Rasio keliling lingkaran dan garis tengah Ans Variabel yang digunakan untuk melihat hasil Eps Bilangan terkecil yang bila ditambah 1 menjadi

> 1 Flops Jumlah operasi floating Inf Tak hingga, jika bilangan dibagi dengan 0 NaN atau nan Bukan suatu bilangan, 0/0 I dan J I = J = √-1 (bilangan imajiner) Nargin Jumlah argumen input dari suatu fungsi Nargout Jumlah argumen output dari suatu fungsi Realmin Bilangan real positif terkecil yang dapat

digunakan Realmax Bilangan real positif terbesar yang dapat

digunakan Help Menu bantuan tentang sebuah instruksi/fungsi

Page 5: Diktat Praktikum Pik Ok

5

IV. Langkah Kerja

a. Memahami dasar-dasar perhitungan Matlab 1. Menjalankan program Matlab 2. Setelah tampil Window Command program Matlab, ketik pada prompt matlab

>>diary nama.txt 3. Tulis pada promp matlab >>a=2;b=3; 4. Kerjakan perintah-perintah dasar komputasi pada Matlab 5. Akhiri pada promp matlab dengan >>diaryoff 6. carilah namafile*.txt pada PC.

b. Membuat Script m-file 1. Buka editor misalnya Notepad dan ketikkan sebuah program seperti latihan 2. 2. Simpan file tersebut dengan namafile berekstensi namafile.m 3. Jalankan di Promt Matlab dengan cara mengetikkan namafile tersebut.

c. Membuat/menggambar grafik

1. Ulangi langkah b. di atas, seperti pada latihan 3 2. ketikkan sebuah program untuk mem-plot grafik dengan perintah plot

(variable1,variable2), misalnya plot (x,y). 3. Beri Judul Grafik, nama variable1 dan variabel2. 4. Simpan file tersebut dan jalankan di prompt Matlab.

d. Membuat script m-file dengan variable yang dapat diubah

1. Ulangi langkah b. di atas seperti pada latihan 4 2. Tuliskan sebuah program pada editor. 3. Gunakan variabel masukan dengan instruksi function[variabel keluaran]=namafile(variabel masukan) 4. Simpan file tersebut dan jalankan di prompt matlab, dengan memasukkan nilai

variable dan diikuti dengan namafile(variabel masukan). 5. Ubah variabel masukan a =0.01 , 0.05 dan a=1 serta perbedaaannya diamati.

Latihan

Latihan 2 a=0:.1:5 % a=array dengan step 0.1 b=0:1:25 % b=array dengan step 1 c=a.*b % c=perkalian scalar dengan array d=a*b’ % d=perkalian array a dan transpose b e=a’*b % e= perkalian transpose a dengan b

Latihan 3 x=0:0.01:5 % x = variable dengan step 0.01 y=sin (2*pi*x) % y=variabel plot (x,y) xlabel (‘sumbu x’) ylabel (‘ sumbu y’) title (‘fungsi sinus’)

Latihan 4 x=0:a:5 % x = variable dengan a =variabel y=sin (2*pi*x) % y=variabel plot (x,y) xlabel (‘sumbu x’) ylabel (‘ sumbu y’) title (‘fungsi sinus’)

Page 6: Diktat Praktikum Pik Ok

6

BAB-3

MODELING DAN SIMULASI PENGATURAN MOTOR DC

I. Tujuan 1. Mengetahui bagian-bagian penyusun motor DC

2. Memahami desain motor DC dan beban.

3. Memodelkan dan mensimulasikan motor DC serta mengamati respon atas

masukan step untuk loop terbuka.

II. Alat dan Bahan 1. Personal Komputer

2. Software matlab 4.2

3. Modul praktikum

III. Dasar Teori Motor DC sering digunakan dalam sistem control yang memerlukan daya poros

yang cukup besar karena motor DC jauh lebih efisien dari pada motor servo dua fasa.

Motor DC mempunyai medan-medan yang dieksitasi secara terpisah. Motor DC dapat

dibedakan atas motor DC medan tetap dengan pengontrolan jangkar dan motor DC

arus jangkar tetap dengan pengontrolan medan.

Dengan mengetahui parameter fisik dari peralatan yang akan kita control dapat

dibuat model matematis dari sistem (motor) yang akan dikendalikan. Tinjau motor DC

dengan pengontrolan jangkar yang ditunjukkan gambar 1 di bawah ini.

Gambar 1. Diagram skematik motor DC dengan pengontrolan jangkar Pada sistem diatas, parameter-parameter yang berkaitan dengan motor adalah : - Ra = Tahanan kumparan jangkar, ohm - La = Induktansi kumparan jangkar, henry - Ia = Arus kumparan jangkar, Ampere - If = Arus medan, ampere - Ea = Tegangan yang dikenakan pada jangkar, volt - Eb = Gaya gerak listrik balik, volt

f

Eb Ea J

θ

T

If

Ia

Page 7: Diktat Praktikum Pik Ok

7

- θ = Perputaran motor (sudut), radian - T = Torsi yang diberikan oleh motor, N-m - J = Momen inersia dari motor dan beban, Kg-m2 - f = Koefisien gesekan pada poros motor, N-m/rad/det Torsi motor (T) berbanding lurus dengan hasil kali arus jangkar Ia dan flux celah udara

(ψ), dimana flux celah udara berbanding lurus dengan arus medan, If

(1)

(2) dimana K1 dan kf adalah konstanta. Pada motor DC dengan pengontrolan jangkar, arus medan dijaga konstan. Untuk arus medan konstan maka fluks menjadi konstan sehingga torsi berbanding lurus dengan arus jangkar :

(3)

untuk fluks yang konstan, tegangan terinduksi, Eb berbanding lurus dengan kecepatan sudut, sehingga :

(4)

dimana Kb adalah konstanta gaya gerak listrik balik. Berdasarkan hukum Kirchoff, persamaan untuk rangkaian jangkar adalah :

(5)

Arus jangkar menghasilkan torsi yang mendapatkan perlawanan dari inersia dan gesekan, sehingga diperoleh persamaan :

(6)

Setelah diperoleh persamaan matematis seperti di atas kemudian dicari fungsi transfernya dengan mengganti semua derivative dengan operator laplace s, sehingga diperoleh persamaan fungsi transfer sebagai berikut :

(7)

(8)

(9)

a

ff

IKT

IK

ψ

ψ

1=

=

)()()(

)()()()(

)()(

2 sKIsfsjs

sEsEsIRsL

sEssK

a

abaaa

bb

=+

=++

=

θ

θ

aKIT =

dt

dKE bb

θ=

abaaa EEIRdt

dIL =++

aKITdt

df

dt

dj ==+

θθ2

Page 8: Diktat Praktikum Pik Ok

8

Dengan mengeleminasi Ia(s) kita peroleh fungsi transfer loop terbuka, dimana

kecepatan putar (θ) adalah output dan tegangan (Ea) adalah input sebagai berikut :

(10)

Induktansi, La, pada rangkaian jangkar pada umumnya adalah kecil dan dapat diabaikan. Jika La diabaikan, maka fungsi transfer motor DC dapat disederhanakan menjadi :

(11)

dimana :

=+

=ba

mKKfR

KK konstanta penguatan motor (sensitivitas)

motorwaktutakonsKKfR

JRT

ba

a

m tan=+

=

Persamaan (11) dapat dimodifikasi jika kita ingin menyatakan kecepatan (sudut) motor sebagai output, karena :

(12)

maka ω(s) = s θ(s) sehingga persamaan (11) menjadi :

(13)

merupakan persamaan fungsi transfer orde-1 Dengan mengetahui fungsi transfer suatu alat yang dapat direpresentasikan dalam matlab, maka akan dapat dibuat suatu operasi alat tersebut. Dalam percobaan ini akan dicoba mensilmulasikan kecepatan motor DC jika mendapat masukan tegangan berbentuk step menggunakan fungsi transfer yang sudah didapat. Contoh kasus : Simulasikan pengaturan posisi dan kecepatan motor DC dengan memberikan input step jika diketahui parameter motor sebagai berikut :

1)(

+=

sT

Ks

E m

m

a

ω

])([)(

2baaaaa KKfRsJRfLJsLs

Ks

E ++++=

θ

)1()(

+=

sTs

Ks

E m

m

a

θ

dt

dθω =

Page 9: Diktat Praktikum Pik Ok

9

- Ra = 0,2 ohm

- La = diabaikan

- J = 5,4 x 10-5, kg-m2

- f = 4 x 10-4, N-m/rad/det

- K = 6 x 10-5, N-m/ampere

- Kb = 5,5 x 10-2 volt-det/rad

IV. Langkah Kerja

1. Hitunglah konstanta penguatan motor dan konstanta waktu motor 2. Dapatkan fungsi transfer untuk posisi dan kecepatan motor 3. Tentukan Numerator dan denumeratornya dan rancanglah program aplikasinya

untuk simulasi pengaturan motor DC 4. Hidupkan computer dan jalankan program MATLAB 5. Setelah tampil WINDOW COMMAND program MATLAB, kita buat perintah-

perintah WINDOW COMMAND dari MATLAB dengan menggunakan M-File. 6. Tulislah program yang sudah dirancang, kemudian jalankan 7. Amati dan menganalisa output dari kurva yang anda peroleh

Page 10: Diktat Praktikum Pik Ok

10

BAB-4

PENGENDALI PID

I. TUJUAN Mahasiswa memahami karakteristik pengendali proporsional, proposional plus integral, proporsional plus turunan dan pengendali proporsional plus integralo plus turunan dan pengaruh pengendali terhadap sistem (plant).

II. PERALATAN 1. Modul pengendali PID 2. Osiloskop 3. Power suply

III. DASAR TEORI

Suatu pengendali membandingkan harga yang sebenarnya dari keluaran “plant” dengan harga yang diinginkan, menentukan deviasi dan menghasilkan suatu sinyal kendali yang akan memperkecil deviasi sampai nol atau suatu harga yang kecil. Gambar 1 menunjukkan diagram blok sistem pengendalian.

Gambar 1. Diagram blok sistem kendali Cara pengendali menghasilkan sinyal kendali disebut aksi pengendalian. Ada 6 aksi pengendalian :

1. Pengendali 2 posisi atau “on-off” 2. Pengendali proporsional 3. Pengendali integral 4. Pengendali proporsional plus integral (PI) 5. Pengendali proporsional plus turunan (PD) 6. Pengendali proporsional plus integral plus turunan (PID)

Dari gambar 1, m(t) merupakan sinyal keluaran pengendali, e(t) merupakan sinyal kesalahan penggerak. Hubungan m(t) dan e(t) sesuai dengan jenis aksi pengendalian. Pada pengendali proporsioanal, sinyal m(t) merupakan hasil penguatan sinyal e(t). Pada pengendali integral, sinyal m(t) merupakan hasil integrasi sinyal e(t). Demikian juga untuk aksi pengendali PD dan PID. Secara matematis, aksi pengendalian masing-masing tersebut di atas adalah sebagai berikut : Kendali Proporsional

)()( teKptm = Kp : kepekaan proporsional atau penguatan Respon pengendali proporsional untuk masukan e(t) berupa sinyal tangga satuan ditunjukan oleh gambar 2. Kendali Integral Pada pengendali integral. harga keluaran pengendali m(t) diubah dengan laju yang sebanding dengan sinyal kesalahan penggerak e(t)

r(t) y(t) m(t) e(t) Pengendali Plant

Page 11: Diktat Praktikum Pik Ok

11

∫=

=

t

dtteKitm

teKidt

tdm

0

)()(

)(.)(

Ki : konstanta integrasi Jika harga e(t) diduakalikan, maka harga m(t) berubah dengan laju perubahan menjadi duakali semula. Jika kesalahan penggerak nol, maka harga m(t) tetap. Respon pengendali integral untuk masukan e(t) berupa sinyal tangga satuan ditunjukkan oleh gambar 2.

Gambar 2. Respon pengendali proporsional dan integral terhadap sinyal tangga satuan

Proporsional plus Integral

Respon pengendali

Respon pengendali t

m(t)

m(t)

t

t

E(t)

m(t)

t

Sinyal kesalahan

Respon pengendali PI

egrasipenguataKonsKiTi

Kp

dtteTi

KpteKptm

t

inttan/tan

)()()(0

==

+= ∫

Page 12: Diktat Praktikum Pik Ok

12

Kp : menyatakan kepekaan proporsional atau penguatan Ti : waktu integral Respon pengendali PI untuk masukkan sinyal tangga satuan ditunjukkan oleh gambar 2. Kendali Proporsional plus Turunan

Kp : kepekaan proporsional Td : Waktu turunan Besar keluaran pengendali sebanding dengan laju perubahan sinyal kesalahan penggerak. Respon pengendali untuk sinyal kesalahan berupa fungsi ramp ditunjukkan oleh gambar 3. Aksi kendali turunan mempunyai karakter untuk mendahului.

Gambar 3. Respon kendali PD dan PID untuk sinyal kesalahan berupa fungsi ramp

Pengendali PID

∫++=t

dtteTi

Kp

dt

tdeTdKpteKptm

0

)()(

.)(.)(

Kp : Penguatan Td : waktu turunan Ti : Waktu integral Respon pengendali PID untuk sinyal kesalahan berupa fungsi ramp ditunjukkan oleh gambar 3.

turunanpenguataKonsKdTdKp

dt

tdeTdKpteKptm

tan/tan.

)(.)(.)(

==

+=

e(t)

t Sinyal masukan

m(t)

t Respon kendali PD

m(t)

t Respon kendali

Page 13: Diktat Praktikum Pik Ok

13

IV. LANGKAH PERCOBAAN

A. Karakteristik Plant

1. Buat rangkaian RC (R = 100 ohm, C = 10 nF) sebagai sistem Plant 2. Beri Plant dengan tegangan tertentu sebagai masukan 3. Amati keluaran plant dengan osiloskop. Gambar bentuk masukan dan keluaran

sebagai fungsi waktu 4. Ukur waktu naik (Tr), waktu turun (Td), waktu penetapan/settling time (Ts) dan

maksimum overshoot (Mp) B. Pengendali Proporsional

1. Buat rangkaian sistem kendali, seperti ditunjukkan oleh gambar 4, tanpa pengendali integral dan turunan

2. Pasang setting point kemudian amati keluaran pengendali dan plant dengan osiloskop. Atur penguatan Kp. Gambar bentuk keluaran dan ukur parameter-parameter seperti di sebutkan dalam point A.4

3. Naikkan dan turunkan setting point untuk mengatur sinyal kesalahan C. Pengendali Integral

1. Buat rangkaian sistem kendali seperti ditunjukkan oleh gambar 4, namun tanpa pengendali proporsional dan turunan

2. Lakukan seperti langkah B.2 dan B.3 dengan pengaturan Ki D. Pengendali Proporsional plus Integral

1. Buat rangkaian seperti gambar 4 tanpa pengendali turunan 2. Lakukan seperti langkah B.2 dan B.3

E. Pengendali Proporsional plus Turunan 1. Buat rangkaian seperti gambar 4 tanpa pengendali integral 2. Lakukan seperti langkah B.2 dan B.3

F. Pengendali Proporsional plus Integral plus Turunan 1. Buat rangkaian seperti gambar 4 2. Lakukan seperti langkah B.2 dan B.3

G. Buat pembahasan untuk tingkah laku masing-masing sistem berdasarkan hasil pengukuran parameter-parameter sistem.

Page 14: Diktat Praktikum Pik Ok

14

BAB-7

PROGRAMMABLE LOGIK CONTROLLER (PLC)

I. Tujuan : 1. Mahasiswa dapat mengenal perangkat keras dan perangkat lunak PLC

2. Mahasiswa dapat memprogram dengan bahasa ladder diagram.

3. Mahasiswa dapat menerapkan untuk aplikasi kontrol berbasis PLC

II. Teori dasar. PLC pertama kali dikenalkan sebagai alat kendali otomatis pada tahun 1969. awalnya

PLC dimaksudkan sebagai alat yang bekerja secara elektronis untuk menggantikan panel relay.

Saat itu PLC hanya bekerja untuk kondisi ON- OFF untuk pengendalian motor, solenoid, dan

actuator. Alat ini mampu mengambil keputusan yang lebih baik disbanding relay biasa.

Saat ini PLC sudah menjadi alat yang cerdas, yang merupakan kebutuhan utama di

industri modern. PLC modern dapat sebagai alat yang dapat mengakuisisi data dan

menyimpannya, membuat laporan, menjalankan operasi matematis yang kompleks,

mengendalikan motor servo,motor stepper,megadakan diagnosis kesalahan sendiri dengan

trouble shootingnya,berkomunikasi dengan PLC lain dan komputer mainframe.

PLC sebenarnya suatu system elektronika digital yang dirancang dapat mengendalikan

mesin dan proses dengan mengimplementasikan fungsi nalar, kendalisekuensial, operasi

pewaktuan (timing), pencacahan (counting), dan aritmatika. PLC tidak lain adalah komputer

digital,sehingga mempunyai prosesor,unit memori, unit kontrol dan unit I/O. tetapi PLC berbeda

dengan komputer dalam beberapa hal,yaitu PLC dirancang untuk berada dilingkungan industri

yang mungkin banyak debu,panas, banyak goncangan dan sebagainya. Kemudian PLC harus

dapat diprogram tanpa pengetahuan pemrograman khusus dan sebagain besar PLC tidak

mempunyai monitor, namun dilengkapi dengan system interface yang mengetahui status

program yang sedang berjalan.

Sebagian besar PLC dapat melakukan operasi sebagai berikut :

- Relay logic - Pencacahan

- Pewaktuan - Pengurangan

- Penggeseran - Penambahan

- Penguncian - Pembandingan

- Manipulasi data - Operasi BCD

- Antar muka AC - Kendali PID

- Antarmuka Analog - Antarmuka DC

Page 15: Diktat Praktikum Pik Ok

15

Operasi-operasin tersebut membuat PLC sangat berguna bagi aplikasi pengendalian di industri.

Beberapa keuntungan penggunaan PLC adalah :

1. Kehandalan

2. Kebutuhan ruang yang lebih kecil

3. Dapat diprogram untuk aplikasi baru

4. Dapat melakukan lebih banyak fungsi

5. Lebih mudah diperbaiki

6. Relatif murah.

Suatu PLC biasanya dilengkapi dengan konsol pemrogram. Besarnya PLC biasanya ditentukan

oleh banyaknya titik masukan dan keluaran. Jumlah ini dapat mencapai ratusan masukan dan

keluaran.

Konsol pemrogram merupakan alat Bantu untuk pemrograman PLC. Dengan alat ini

seseorang dapat memasukkan program baru, memeriksa program yang sedang berjalan dan

memeriksa kalau ada kesalahan. Sebagian besar PLC diprogram dengan bahasa pemrograman

simbolik yang sangat mirip dengan diagram tangga (ladder) pada penggunaan relay. Urutan

pemrograman dari kiri ke kanan dan dari atas ke bawah.

Konfigurasi sistem PLC dengan proses yang dikontrol dapat dilihat pada gambar 1.

berikut.

Gambar 1. konfigurasi PLC sebagai system kontrol

Sebagai masukan bagi PLC bisa berupa saklar pembatas, tombol tekan, kontak relay,

ataupun sinyal analog. Sedangkan keluarannya dapat berupa lampu, coil relay, solenoid, dan

sinya analog / digital. Antarmuka masukan berfungsi menerima sinyal dari proses atau mesin

Proses yang dikendalikan

Interface PLC

Masukan Proses

Keluaran Proses

Page 16: Diktat Praktikum Pik Ok

16

yang dikendalikan dan mengubahnya menjadi sinyal yang dapat dimengerti oleh PLC.

Antarmuka keluaran mengubah sinyal keluaran PLC menjadi sinyal yang dapat dipakai oleh

proses atau mesin. Biasanya antarmuka masukan dan keluaran ini terpisah. Prosesor adalah

otaknya PLC, disini beberapa fungsi nalar (logic) dilakukan berdasarkan sinyal masukan dan

menghasilkan sinyal keluaran yang sesuai dengan yang diinginkan.

Pemrograman PLC

Pemrograman PLC biasanya dilakukan dengan diagram ladder yang dapat dimasukkan

lewat konsol pemrogram atau komputer. Bagian penting dari tangga adalah rel, anak

tangga,pencabangan, masukan, keluaran, pewaktu dan pencacah.

Rel adalah garis vertical yang menggambarkan sumber tenaga bagi relay dan system

nalarnya. Anak tangga adalah garis mendatar yang dapat berisi pencabangan, masukan dan

keluaran. Masukan tergantung pada kondisinya, bias NO (normally open) atau NC (normally

close), sementara keluaran biasanya berupa koil relay dan berada disebelah ujung kanan anak

tangga.

Program ladder terdiri atas himpunan perintah yang dipakai untuk mengendalikan mesin

atau proses. Urutan logic yang dimasukkan ke mikrokontroller membentuk diagram ladder.

Nalar ladder merupakan bahasa pemrograman grafis yang menggambarkan diagram relay listrik.

Diagram ladder ini mengidentifikasi semua elemen dari rangkaian elektromagnetis dan

menggambarkannya secara grafis. Dalam diagram ladder ini semua alat masukan dihubungkan

pada anak tangga, yang terhubung secara seri atau parallel. Elemen terakhir dari anak tangga

adalah keluaran yang menerima aksi sebagai hasil dari kondisi masukan anak tangga.

Dasar pemrogram ladder.

Instruksi dasar PLC 1. LOAD (LD)

Perintah ini digunakan jika urutan kerja suatu sistem kontrol hanya membutuhkan satu

keadaan logika. Logika ini mirip dengan kontak relay NO.

Simbol :

Page 17: Diktat Praktikum Pik Ok

17

2. LOAD NOT

Perintah ini digunakan jika urutan kerja sistem kontrol hanya membutuhkan satu kondisi

logika. Logika ini mirip dengan kontak relay NC.

Simbol :

3. AND

Perintah ini digunakan untuk urutan kerja sistem kontrol yang lebih dari satu kondisi

logika yang harus terpenuhi semuanya untuk mengeluarkan satu output. Logika ini mirip dengan

kontak relay NO.

Simbol :

4. AND NOT

Perintah ini digunakan untuk urutan kerja sistem kontrol yang lebih dari satu kondisi

logika yang harus terpenuhi semuanya untuk mengeluarkan satu output. Logika ini mirip dengan

kontak relay NC.

Simbol :

5. OR

Perintah ini digunakan untuk urutan kerja sistem kontrol yang lebih dari salah satu

kondisi logika yang harus terpenuhi semuanya untuk mengeluarkan satu output. Logika ini mirip

dengan kontak relay NO.

Simbol :

6. OR NOT

Perintah ini digunakan untuk urutan kerja sistem kontrol yang lebih dari salah satu

kondisi logika yang harus terpenuhi semuanya untuk mengeluarkan satu output. Logika ini mirip

dengan kontak relay NC.

Simbol :

Page 18: Diktat Praktikum Pik Ok

18

7. OUT

Jika kondisi logika terpenuhi, perintah ini digunakan untuk mengeluarkan satu output.

Logika ini mirip dengan kontak relay NO

Simbol :

8. OUT NOT

Jika kondisi logika terpenuhi, perintah ini digunakan untuk mengeluarkan satu output.

Logika ini mirip dengan kontak relay NC

Simbol :

9. TIMER (TIM) dan COUNTER (CNT)

Timer /counter pada PLC berjumlah 512 buah dengan nomor TC 000 sampai TC 511

tergantung tipe PLC). Jika satu nomor sudah dipakai, maka nomor tersebut tidak bisa dipakai

lagi sebagai timer/counter. Nilai timer/counter pada PLC bersifat menghitung mundur dari nilai

awal yang ditetapkan dan setelah tercapai nilainya maka kontak NO timer/counter akan ON.

Nilai bilangan timer/counter berkisar dari 000 – 999 dalam bentuk BCD berorde 100 ms.

Simbol : TIMER : COUNTER : COMPARE-CMP (20)

Bit

Bit

TIM

N

SV

Timer aktif bila kondisi eksekusi ON dan reset bila OFF, pertama membaca SV (orde 0,1 dtk)

N : nomor timer (000-511) SV : set value(word,BCD) (IO,AR,DM,HR,#)

CNT

N

SV

CP : Count pulse R : Reset N : nomor timer (000-511) SV : set value(word,BCD) (IO,AR,DM,HR,#)

CP

R

Page 19: Diktat Praktikum Pik Ok

19

DIFU(13)-diferentiate UP DIFD (14)-Diferentiate Down ADD (30)-BCD Add SUB (31)-BCD Substract

Hubungan masukan dan keluaran

CMP (20)

Cp1

Cp2

Membandingkan Cp1 dan Cp2 dan hasil ke GR, EQ dan LE flag dalam area SR Cp1 : data ke-1 yang dibandingkan dengan

(IO,AR,DM,TC,LR,#) Cp2 : data ke-2 yang dibandingkan dengan

(IO,AR,DM,TC,LR,#)

DIFU(13)

B

DIFU (13) menjadikan ON bit bertanda (B) satu siklus saat kondisi diaktifkan dari OFF ke ON (leading edge) B : Bit IO,AR,HR,LR

DIFU(14)

B

DIFU (14) menjadikan ON bit bertanda (B) satu siklus saat kondisi diaktifkan dari ON ke OFF (trailing edge) B : Bit IO,AR,HR,LR

ADD (30)

Au

ADD (30) menjumlahkan isi Au,Ad dan Cy, hasilnya diletakkan di R. Carry (Cy =1, set) bila hasil jumlah > 9999 Au : Augend word (IO,AR,DM,HR,TC,LR,#) Ad : Addend word (IO,AR,DM,HR,TC,LR,#) R : Result word (IO,AR,DM,HR,TC,LR,#)

Ad

R

ADD (30)

Au

SUB (30) mengurangi isi Su,dan Cy, hasilnya diletakkan di R. Carry (Cy =1, set) bila hasil negatif dan hasil komlemen 10 diletakkan di R. Mi : Minuend word (IO,AR,DM,HR,TC,LR,#) S : Substrahend word (IO,AR,DM,HR,TC,LR,#) R : Result word (IO,AR,DM,HR,TC,LR,#)

Ad

R

Page 20: Diktat Praktikum Pik Ok

20

PLC bekerja berdasarkan logika Boolean, dapat berbentuk AND (terhubung seri). Bila

semua kondisi masukan terpenuhi pada anak tangga sebelum keluaran maka keluaran akan

hidup.

Gambar 2. logika AND

Gambar 3. Logika OR

Gambar 4. Logika OR

Percabangan Keluaran

Masukan Seri

A B C

Keluaran

Masukan

A

B

C

Keluaran

Masukan Bercabang

A

D

C

Keluaran

B

Page 21: Diktat Praktikum Pik Ok

21

Selain masukan, keluaran dapat juga dilakukan pencabangan / parallel,sehingga dapat

mengendalikan beberapa keluaran sekaligus (gambar 5.).

Gambar 5. percabangan keluaran.

Perangkat lunak SYSWIN21.

Sistem PLC terhubung dengan port serial RS 232 pada sistem komuter sehingga dapat

dihubungkan dengan port COM-1 atau COM-2. untuk membuat diagram ladder dan menulisnya

diperlukan perangka lunak SYSWIN21 yang sudah terinstall di komputer.

Gambar 6. hubungan unit PLC dengan Unit CPU melalui kabel RS232.

Secara diagram hubungan input dan output PLC nampak seperti gambar. 7.

Masukan Bercabang

A

B

C

Keluaran

D

CPU CPM1A CPU units

(PLC) RS 232

Unit Masukan

Unit Keluaran

PLC Outp

04

02

01

00

06

02

00

Input

S1

S2

00 10

L1

L2

Page 22: Diktat Praktikum Pik Ok

22

Gambar 7. untai PLC

III. ALAT dan Bahan 1. PLC OMRON 2. Peraga 3. PC 4. Konektor

IV. Langkah Kerja

Contoh-1 Program sederhana

Berdasarkan gambar 7. jika diinginkan saklar (S1) berfungsi untuk menghidupkan lampu

(L1) sedangkan saklar (S2) berfungsi untuk menghidupkan lampu (L2), maka bentuk diagram

laddernya seperti gambar 8.

Pengujian Program

Untuk menguji apakah ladder yang dibuat sudah benar, maka perlu dilakukan pengujian

sebagai berikut :

1. Pada menu Online, pilih DownLoad program, dan muncul kotak dialog konfirmasi

download tersebut, dan pilih Yes.

2. Proses download program akan dilakukan sampai selesai, kemudian pilih tombol Yes jika

sudah selesai.

3. Klik menu Online, pilih mode dan akan muncul kotak dialog mode operasi, pilih Run

untuk menjalankan hasil program yang di download.

4. Berikan masukan dan amati keluarannya, apakah sesuai dengan keinginan.

5. Ulangi langkah 3 jika ingin merubah, membuat program baru.

Page 23: Diktat Praktikum Pik Ok

23

Gambar 8. contoh ladder sederhana.

Contoh-2, jika pada gambar 7. saklar (S1) dilepas maka lampu (L1) akan mati, demikian juga

dengan saklar (S1) jika saklar dilepas maka lampu (L2) mati. Bagaimana jika diinginkan agar

lampu (L1) atau (L2) tetap menyala walau saklar (S1) atau saklar (S2) dilepas. Jawaban lihat

pada gambar 9,dengan menambah pengunci (latch).

Gambar 9. ladder dengan latch

Tugas.

1. Berdasarkan gambar 9, modifikasi agar lampu mati dalam waktu tertentu, gunakan fungsi

timer.

2. Bagaimana merencakan dan mengaplikasikan untuk lampu lalu lintas.

Page 24: Diktat Praktikum Pik Ok

24

Contoh aplikasi fungsi Counter

Gambar 10. ladder diagram aplikasi fungsi counter.

PLC Outp

00

01

02

03

Co

02

01

00

Com

Input

S1

S2

00 05

L1

Page 25: Diktat Praktikum Pik Ok

25

Diagram di atas menunjukkan bahwa counter-000 mencacah sebanyak 5X jika diberi

masukan (saklar S2 ditekan) yang terhubung dengan input 000.02 maka lampu akan menyala,

jika saklar (S1) ditekan maka lampu akan mati (direset).

Contoh aplikasi fungsi Timer

Gambar 11.contoh aplikasi fungsi timer

PLC Outp

00

01

02

03

Co

02

01

00

Com

Input

S1

00 05

L1

Page 26: Diktat Praktikum Pik Ok

26

Dari gambar 11. menyatakan bahwa jika saklar S1 ditekan, yang terhubung dengan input

000.02 maka timer akan berjalan kemudian Lampu (L1) menyala.

Tugas

1. Gunakan PLC untuk mengendalikan satu buah motor 3 fase

2. Gunakan PLC untuk mengendalikan dua buah motor 3 fase untuk selang waktu tertentu

motor (M-1) hidup kemudian mati dan diikuti hidupnya motor (M2), motor akan berhenti

jika tombol stop ditekan.

Lampiran :

K1

K1

Stop

Start

M

R S T

PLC Outp

00

01

02

03

Co

02

01

00

Com

Input

Sto

00 05

Star

Relay

K1

220 V~

Page 27: Diktat Praktikum Pik Ok

27

Key Fkey Drawing Tool

Escape Selection tool

“(quote) F2 Draw open contact

/ (slash) F3 Draw close contact

- (hypen) F4 Draw horizontal

bar F5 Draw Vertikal short

O F6 Draw output

Q F7 Draw Negated output

F F8 Draw Function

T F9 Timer

C F10 Draw Counter

/ Negated existing element

Del Delete Element

Referensi :

Harsono, Djiwo, “Kumpulan Diktat dan Petunjuk Praktikum PLC”, Sekolah Tingi Teknologi

Nuklir Batan, Yogyakarta, 2001

Page 28: Diktat Praktikum Pik Ok

28

----------,” Diklat Pelatihan Dasar PLC ”, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, September

1999

----------,” Operation Manual Omron , OMRON, 1997

,----------,” User Manual Omron, 1997.

Page 29: Diktat Praktikum Pik Ok

29

PID ANALOG

Tujuan :

1. Memahami dan membuktikan pengaturan dengan kendali PID 2. Memperbaiki sinyal keluaran suatu sistem menggunakan kendali PID

Alat dan Bahan

1. Perangkat PID 2. Komponen filter RLC 3. Power Supply 4. Function Generator (FG) 5. AVO / mulitmeter 6. CRO

Teori dasar

Keberadaan kontroller dalam sebuah sistem kontrol mempunyai kontribusi yang besar terhadap prilaku sistem. Pada prinsipnya hal itu disebabkan oleh tidak dapat diubahnya komponen penyusun sistem tersebut. Artinya, karakteristik plant harus diterima sebagaimana adanya, sehingga perubahan perilaku sistem hanya dapat dilakukan melalui penambahan suatu sub sistem, yaitu kontroler.

Salah satu tugas komponen kontroler adalah mereduksi sinyal kesalahan, yaitu perbedaan antara sinyal setting dan sinyal aktual. Hal ini sesuai dengan tujuan sistem kontrol adalah mendapatkan sinyal aktual senantiasa (diinginkan) sama dengan sinyal setting. Semakin cepat reaksi sistem mengikuti sinyal aktual dan semakin kecil kesalahan yang terjadi, semakin baiklah kinerja sistem kontrol yang diterapkan.

Apabila perbedaan antara nilai setting dengan nilai keluaran relatif besar, maka kontroler yang baik seharusnya mampu mengamati perbedaan ini untuk segera menghasilkan sinyal keluaran untuk mempengaruhi plant. Dengan demikian sistem secara cepat mengubah keluaran plant sampai diperoleh selisih antara setting dengan besaran yang diatur sekecil mungkin[Rusli, 1997].

Kontroler Proposional

Kontroler proposional memiliki keluaran yang sebanding/proposional dengan besarnya sinyal kesalahan (selisih antara besaran yang diinginkan dengan harga aktualnya) [Sharon, 1992, 19]. Secara lebih sederhana dapat dikatakan, bahwa keluaran kontroller proporsional merupakan perkalian antara konstanta proporsional dengan masukannya. Perubahan pada sinyal masukan akan segera menyebabkan sistem secara langsung mengubah keluarannya sebesar konstanta pengalinya.

Gambar 1 Diagram blok kontroler proporsional

Page 30: Diktat Praktikum Pik Ok

30

Gambar 1 menunjukkan blok diagram yang menggambarkan hubungan antara besaran setting, besaran aktual dengan besaran keluaran kontroller proporsional. Sinyal keasalahan (error) merupakan selisih antara besaran setting dengan besaran aktualmya. Selisih ini akan mempengaruhi kontroller, untuk mengeluarkan sinyal positip (mempercepat pencapaian harga setting) atau negatif (memperlambat tercapainya harga yang diinginkan).

Kontroler proporsional memiliki 2 parameter, pita proporsional (proportional band) dan konstanta proporsional. Daerah kerja kontroller efektif dicerminkan oleh Pita proporsional (Gunterus, 1994, 6-24), sedangkan konstanta proporsional menunjukkan nilai faktor penguatan terhadap sinyal kesalahan, Kp.

Hubungan antara pita proporsional (PB) dengan konstanta proporsional (Kp) ditunjukkan secara prosentasi oleh persamaan berikut:

Gambar 2 menunjukkan grafik hubungan antara PB, keluaran kontroler dan kesalahan yang merupakan masukan kontroller. Ketika konstanta proporsional bertambah semakin tinggi, pita proporsional menunjukkan penurunan yang semakin kecil, sehingga lingkup kerja yang dikuatkan akan semakin sempit[Johnson, 1988, 372].

Gambar 2: Proportional band dari kontroler proporsional tergantung pada penguatan.

Ciri-ciri kontroler proporsional harus diperhatikan ketika kontroler tersebut diterapkan pada suatu sistem. Secara eksperimen, pengguna kontroller proporsional harus memperhatikan ketentuan-ketentuan berikut ini:

1. Kalau nilai Kp kecil, kontroler proporsional hanya mampu melakukan koreksi kesalahan yang kecil, sehingga akan menghasilkan respon sistem yang lambat.

2. Kalau nilai Kp dinaikkan, respon sistem menunjukkan semakin cepat mencapai keadaan mantabnya.

Page 31: Diktat Praktikum Pik Ok

31

3. Namun jika nilai Kp diperbesar sehingga mencapai harga yang berlebihan, akan mengakibatkan sistem bekerja tidak stabil, atau respon sistem akan berosilasi [Pakpahan, 1988, 193].

Kontroler Integral

Kontroller integral berfungsi menghasilkan respon sistem yang memiliki kesalahan keadaan mantap nol. Kalau sebuah plant tidak memiliki unsur integrator (1/s ), kontroller proporsional tidak akan mampu menjamin keluaran sistem dengan kesalahan keadaan mantabnya nol. Dengan kontroller integral, respon sistem dapat diperbaiki, yaitu mempunyai kesalahan keadaan mantapnya nol.

Kontroler integral memiliki karakteristik seperti halnya sebuah integral. Keluaran kontroller sangat dipengaruhi oleh perubahan yang sebanding dengan nilai sinyal kesalahan(Rusli, 18, 1997). Keluaran kontroler ini merupakan jumlahan yang terus menerus dari perubahan masukannya. Kalau sinyal kesalahan tidak mengalami perubahan, keluaran akan menjaga keadaan seperti sebelum terjadinya perubahan masukan.

Sinyal keluaran kontroler integral merupakan luas bidang yang dibentuk oleh kurva kesalahan penggerak- lihat konsep numerik. Sinyal keluaran akan berharga sama dengan harga sebelumnya ketika sinyal kesalahan berharga nol. Gambar 3 [Ogata, 1997, 236] menunjukkan contoh sinyal kesalahan yang disulutkan ke dalam kontroller integral dan keluaran kontroller integral terhadap perubahan sinyal kesalahan tersebut.

Gambar 3 Kurva sinyal kesalahan e(t) terhadap t dan kurva u(t) terhadap t pada pembangkit

kesalahan nol.

Gambar 4 menunjukkan blok diagram antara besaran kesalahan dengan keluaran suatu kontroller integral.

Gambar 4: Blok diagram hubungan antara besaran kesalahan dengan kontroller integral

Page 32: Diktat Praktikum Pik Ok

32

Pengaruh perubahan konstanta integral terhadap keluaran integral ditunjukkan oleh Gambar 5. Ketika sinyal kesalahan berlipat ganda, maka nilai laju perubahan keluaran kontroler berubah menjadi dua kali dari semula. Jika nilai konstanta integrator berubah menjadi lebih besar, sinyal kesalahan yang relatif kecil dapat mengakibatkan laju keluaran menjadi besar (Johnson, 1993, 375).

Gambar 5 Perubahan keluaran sebagai akibat penguatan dan kesalahan

Ketika digunakan, kontroler integral mempunyai beberapa karakteristik berikut ini:

1. Keluaran kontroler membutuhkan selang waktu tertentu, sehingga kontroler integral cenderung memperlambat respon.

2. Ketika sinyal kesalahan berharga nol, keluaran kontroler akan bertahan pada nilai sebelumnya.

3. Jika sinyal kesalahan tidak berharga nol, keluaran akan menunjukkan kenaikan atau penurunan yang dipengaruhi oleh besarnya sinyal kesalahan dan nilai Ki (Johnson, 1993, 376).

4. Konstanta integral Ki yang berharga besar akan mempercepat hilangnya offset. Tetapi semakin besar nilai konstanta Ki akan mengakibatkan peningkatan osilasi dari sinyal keluaran kontroler (Guterus, 1994, 7-4).

Kontroler Diferensial

Keluaran kontroler diferensial memiliki sifat seperti halnya suatu operasi derivatif. Perubahan yang mendadak pada masukan kontroler, akan mengakibatkan perubahan yang sangat besar dan cepat. Gambar 6 menunjukkan blok diagram yang menggambarkan hubungan antara sinyal kesalahan dengan keluaran kontroller.

Gambar 6: BlokDiagram kontroler diferensial

Gambar 7 menyatakan hubungan antara sinyal masukan dengan sinyal keluaran kontroler diferensial. Ketika masukannya tidak mengalami perubahan, keluaran kontroler juga tidak mengalami perubahan, sedangkan apabila sinyal masukan berubah mendadak dan menaik (berbentuk fungsi step), keluaran menghasilkan sinyal berbentuk impuls. Jika sinyal masukan berubah naik secara perlahan (fungsi ramp), keluarannya justru merupakan fungsi step yang

Page 33: Diktat Praktikum Pik Ok

33

besar magnitudnya sangat dipengaruhi oleh kecepatan naik dari fungsi ramp dan faktor konstanta diferensialnya Td (Guterus, 1994, 8-4).

Gambar 7 Kurva waktu hubungan input-output kontroler diferensial

Karakteristik kontroler diferensial adalah sebagai berikut:

1. Kontroler ini tidak dapat menghasilkan keluaran bila tidak ada perubahan pada masukannya (berupa sinyal kesalahan).

2. Jika sinyal kesalahan berubah terhadap waktu, maka keluaran yang dihasilkan kontroler tergantung pada nilai Td dan laju perubahan sinyal kesalahan. (Powel, 1994, 184).

3. Kontroler diferensial mempunyai suatu karakter untuk mendahului, sehingga kontroler ini dapat menghasilkan koreksi yang signifikan sebelum pembangkit kesalahan menjadi sangat besar. Jadi kontroler diferensial dapat mengantisipasi pembangkit kesalahan, memberikan aksi yang bersifat korektif, dan cenderung meningkatkan stabilitas sistem (Ogata,, 1997, 240).

Berdasarkan karakteristik kontroler tersebut, kontroler diferensial umumnya dipakai untuk mempercepat respon awal suatu sistem, tetapi tidak memperkecil kesalahan pada keadaan tunaknya. Kerja kontrolller diferensial hanyalah efektif pada lingkup yang sempit, yaitu pada periode peralihan. Oleh sebab itu kontroler diferensial tidak pernah digunakan tanpa ada kontroler lain sebuah sistem (Sutrisno, 1990, 102).

Kontroler PID

Setiap kekurangan dan kelebihan dari masing-masing kontroler P, I dan D dapat saling menutupi dengan menggabungkan ketiganya secara paralel menjadi kontroler proposional plus integral plus diferensial (kontroller PID). Elemen-elemen kontroller P, I dan D masing-masing secara keseluruhan bertujuan untuk mempercepat reaksi sebuah sistem, menghilangkan offset dan menghasilkan perubahan awal yang besar(Guterus, 1994, 8-10).

Gambar 8 menunjukkan blok diagram kontroler PID.

Page 34: Diktat Praktikum Pik Ok

34

Gambar 8 Blok diagram kontroler PID analog

Keluaran kontroller PID merupakan jumlahan dari keluaran kontroler proporsional, keluaran kontroler integral. Gambar 9 menunjukkan hubungan tersebut.

Gambar 9 Hubungan dalam fungsi waktu antara sinyal keluaran dengan masukan untuk

kontroller PID

Karakteristik kontroler PID sangat dipengaruhi oleh kontribusi besar dari ketiga parameter P, I dan D. Penyetelan konstanta Kp, Ti, dan Td akan mengakibatkan penonjolan sifat dari masing-masing elemen. Satu atau dua dari ketiga konstanta tersebut dapat disetel lebih menonjol dibanding yang lain. Konstanta yang menonjol itulah akan memberikan kontribusi pengaruh pada respon sistem secara keseluruhan (Gunterus, 1994, 8-10). Filter analog merupakan rangkaian yang berguna untuk melakukan tapis frekuensi. Tergantung jenis filter yang digunakan dan rancangan filternya. Terdapat dua jenis filter yaitu filter aktif dan filter pasif. Keduanya tersusun atas minimal kombinasi komponen Resistor (R),Lilitan (L), dan Kapasitor (C).

Low Pass Filter Orde-2 atau lebih memiliki komponen utama R, L, dan C. LPF ini hanya meloloskan sinyal yang mempunyai frekuensi di bawah frekuensi upper cut off-nya. Sistem filter aktif terkadang menghasilkan sinyal keluaran yang tidak stabil. Dengan menggunakan rangkaian pengendali yang disebut PID-elektronik, sinyal keluaran dapat diatur sedemikian rupa sehingga sesuai dengan standar yang diinginkan. Analisis rangkaian filter aktif orde-2 dijelaskan sebagai berikut:

Page 35: Diktat Praktikum Pik Ok

35

Hukum Kirchoff untuk rangkaian RLC :

ieidtC

Ridt

diL =∫++

1

∫ = oeidtC

1

Transformasi Laplace :

( ) ( ) ( ) ( )siEsIsC

sRIsLsI =++11

( ) ( )soEsIsC

=11

dengan substitusi ( ) ( )soCsEsI = ke persamaan di atas diperoleh :

( ) ( ) ( ) ( )siEsoEsoRCsEsoELCs =++2 Fungsi Transfer :

( )1

2

1

++=

RCsLCs

s

iE

oE

Sensitivitas: 1==oa

obK

Frekuensi natural :LCa

oa

N

1

2

==ω

Koefisien redaman:LC

RC

aoa

a

222

1 ==ξ

Setiap filter pada umumnya memiliki suatu frekuensi tertentu yang dapat diloloskan yang biasanya disebut dengan frekuensi Cut-Off. Andaikan dalam sistem kendali, filter ini merupakan sebuah Plant, maka dapat diperoleh karakteristiknya dengan menggunakan konfigurasi kendali P,PI,PD dan PID. Langkah kerja

1. Terminal Setting Point (SP) pada blok kendali diberi masukan dari FG (gambar 10). 2. Ukur pada masing-masing blok apakah fungsinya sudah berjalan dengan baik (gambar

10) diagram blok kendali PID. 3. Rangkai plant R,L,C masing-masing bernilai R=100, L=2,5 mH dan C=10 nF, seperti

gambar 11. 4. Bentuklah struktur kendali P dan Atur potensio Kp, bagaimana tanggapan waktunya,

error steady state,rise time, delay time, overshoot,settling time, tegangan Output/input, dan catat serta hitung nilai Gain (K).

5. Ulangi dengan struktur kendali PI, Atur Kp dan Ki , ulangi langkah 3. 6. Ulangi dengan struktur kendali PD, Atur Kp dan Ki , ulangi langkah 3. 7. Ulangi dengan struktur kendali PID, Atur Kp dan Ki dan Kd,ulangi langkah 3. 8. Berikan analisis dan kesimpulan saudara.

Page 36: Diktat Praktikum Pik Ok

36

Gambar 10 diagram blok PID ANALOG

Gambar 11. Skema Plant Orde-2

Plant orde-2

Inv Plant orde-2 RLC

Set Point

P

I

D

Σ Σ