Upload
duongdang
View
231
Download
6
Embed Size (px)
Citation preview
INTEGRASI PLC SIEMENS S7 Lite 300 DAN DCS CENTUM CS 3000 UNTUK
IMPLEMENTASI PENGATURAN CONTROL VALVE
Samsul Rajab 2206100188
Presentasi Tugas Akhir
Bidang Studi Teknik Sistem Pengaturan
Jurusan Teknik Elektro - ITS
Agenda
Pendahuluan
Perancangan Sistem
Implementasi dan Analisa Data
Kesimpulan dan Saran
Latar Belakang
Industri proses kontinyu menggunakan Distributed Control System (DCS) sebagai piranti kontrol utama dan Programmable Logic Control (PLC) sebagai sub-kontroler.
Isu open system pada peralatan-peralatan kontrol
Permasalahan (1)
Mengintegrasikan PLC dan DCS, yang akan digunakan untuk mengatur flow (aliran) udara yang melewati sebuah control valve
Menjaga perbandingan bukaan control valve 1 dan control valve 2 agar selalu sama
Pembagian tugas dari beberapa peralatan kontrol dalam satu sistem
Permasalahan (2)
DCS sebagai kontroler utama yang akan menjalankan fungsi kontrol regulator dan PLC sebagai sub-kontroler yang akan menjalankan fungsi kontrol sekuensial
Tipe kontroler yang digunakan yaitu kontroler proporsional dan integral (PI)
Toleransi kesalahan perbandingan control valve 1 dancontrol valve 2 sebesar 10%
Sensor flow dianggap dalam kondisi linear
Tekanan kedua ujung pipa dianggap selalu sama
Tujuan
Membangun sistem dengan mengintegrasikan DCS dan PLC untuk mengatur control valve
Mengaplikasikan kontrol PI dan kontrol rasio pada control valve
Menganalisa respon plant
Distributed Control System (DCS)
DCS merupakan pengembangan dari sistem kontrol model supervisory dengan unit-unit kontroler yang tersebar diseluruh jaringan sistem.
Tujuan Pemakaian DCS
Meningkatkan Kinerja Sistem Kontrol Plant
Produksi Mengoptimalkan jadwal produksi (production schedule)
Mengoptimalkan penempatan peralatan (equipment assignment)
Konsistensi produk
Efisiensi Penghematan energi dan material
Biaya Optimisasi Plant-wide
Optimisasi tenaga kerja
Isu Perkembangan Teknologi DCS
Permasalahan standar terbuka (open system)
Penggunaan fieldbus
Tantangan metoda kontrol lanjut
Bagian Antarmuka DCS
Arsiterktur Konfigurasi DCS
Aplikasi DCS
Plant pembangkit listrik
Sistem pengaturan lingkungan
Sistem manajemen pengairan
Pengeboran minyak
Proses kimia
Proses produksi farmasi
Kapal pembawa minyak
Aplikasi DCS di Industri
DCS Yokogawa
Generasi pertama DCS dari Yokogawa diproduksi pada tahun 1975 bernama Centum yang komunikasinya menggunakan F-bus dengan kecepatan 250 kbps
Generasi yang terbaru adalah Centum VP diproduksi pada tahun 2008 menggunakan V-net/IP dengan kecepatan 1 Gbps
Perkembangan DCS Yokogawa
Centum telah dikembangan sebagai open system
Programmable Logic Control (PLC)
Tipe PLC yang digunakan adalah PLC Siemens S7 Lite 300 yang diproduksi oleh Seimens
Arsitektur PLC Siemens Step 7 Lite 300
Program Development Terminal (PDT) Central Processing Unit (CPU)
modul input dan modul output
Control Valve
Final control element yang digunakan untuk mengatur aliran fluida
agar mampu mengimbangi adanya gangguan serta tetap menjaga
variabel proses agar berada pada set point yang diinginkan
Aplikasi Control Valve di Industri
Struktur Dasar Control Valve
Actuator
A = Diaphragma
B = Upper Diagram Case
C = Pegas (Spring)
D = Yoke
E = Valve Stem
Valve
F = Plug
G = Seat
Electro Pneumatic Positioners YT-1000R
Arus maksimum : 120 mA
Suplai daya : Mendapat daya dari loop, 4 – 20 mA
Sinyal maksimum : 3,5 mA
Rentang temperatur standar : 40 hingga +85 Tekanan suplai : 1,4 – 8 bar
Tegangan beban : hingga 9,5 V DC/20 mA (475 Ω terkait)
Tegangan : Maksimum 30 V DC
Pneumatic Actuator EL-O-MATIC
Jenis aktuator ini bekerja menggunakan dua masukan udara sehingga memungkinkan untuk melakukan gerakan putar (rotary) dua arah
Karakteristik Control Valve
Perangkat Keras dan Lunak
Field Control Station (FCS) tipe PFCS-S
Centum CS 3000
PLC Siemens S7 – 300 cpu 312c
Step7Lite
Electro Pneumatic Positioners YT-1000R
Kontrol Rasio
Kedua laju aliran diukur dan rasionya dihitung. Setpointadalah rasio yang diinginkan.
Salah satu laju aliran tidak dikontrol, tetapi hanya diukur dan sinyal ini dikalikan dengan suatu konstanta pengali yang memenuhi rasio yang diinginkan.
BA
FY101A
F T101A
FY101B
F T101B
FFRC101
Langkah Perancangan Sistem
Merancang konfigurasi sistem integrasi DCS dan PLC
Survey kebutuhan sistem
Identifikasi plant
Konfigurasi Sistem Integrasi DCS
dan PLC
HIS
FCS
PLC
DCS
Kebutuhan Sistem
DCS Centum CS 3000
PLC Siemens step 7 lite 300
Komputer
Control valve
Voltage to current (V/I)
Koneksi
- Koneksi DCS dan PLC dengan menggunakan wiring pada modul analog masing-masing peralatan
- Koneksi PLC ke control valve dengan menggunakan wiring dari modul analog PLC ke control valve melalui V/I
Identifikasi Plant
Indentifikasi sistem dilakukan dengan memberikan sinyal masukkan ke control valve 1 sebesar 2.5 V
Hasil Identifikasi Control Valve
15,5
1.2
)(
)(
+=
ssX
sY (1.2)
DEMO
Skema Plant
H IS
F C S
P L C 1P L C 2
S e n s o r f lo w 1
S e n s o r f lo w 2
C o n tr o l v a lv e 1
C o n tr o l v a lv e 2
D C S
A li ra n u d a ra d a r i k o m p re s o r
Implementasi Sistem Pada Centum CS 3000
Pengujian Dengan Parameter Kp Yang
Berbeda
Tabel Pengujian Dengan Parameter Kp
Yang Berbeda
Pengujian Dengan Parameter Ki Yang
Berbeda
Tabel Hasil Pengujian Dengan
Parameter Ki Yang Berbeda
Pengujian Dengan Pemberian
Masukan Yang Berbeda
Tabel Hasil Pengujian Dengan
Pemberian Masukan Yang Berbeda
Analisa Data (1)
Hasil implementasi dengan pemberian parameter Kp yang berbeda dan Ki yang sama. Hasil yang diperoleh tidak sesuai dengan yang diharapakan. Dimana dari tiga kali pengujian yang dilakukan nilai kesalahan terkecil adalah 11.88%. Nilai kesalahan ini terjadi pada saat dilakukan pengujian dengan menggunakan parameter Kp=50 dan Ki=20
Hasil implementasi dengan pemberian nilai Kp yang tetap dan nilai Ki yang berbeda, diperoleh dua nilai kesalahan yang masih berada pada nilai toleransi yang diizinkan. Yang pertama kesalahan sebesar 6.69% untuk parameter kontroler yang digunakan Kp=50 dan Ki=5 dan kedua dengan nilai kesalahan sebesar 9.38% untuk parameter kontroler yang digunakan Kp=50 dan Ki=10.
Analisa Data (2)
Hasil pengujian dengan pemberian nilai masukan yang variatif diperoleh nilai kesalahan sebesar 8.22% untuk nilai masukan berupa bukaan 50% (bukaan control valve 2).
Kesimpulan dan Saran Proses kontrol dengan mengintegrasikan antara PLC dan DCS untuk
mengatur plant control valve dapat berjalan dengan baik.
permasalahan perbandingan bukaan control valve 1 dan control valve 2 dapat diatasi dengan menggunakan kontroler PI dengan spesifikasiparameter kontroler yang sesuai.
Akibat kurang presisi bacaan dari sensor flow mengakibatkan respon yang berosilasi
Penelitian selajutnya diharapkan integrasi PLC dan DCS dapat dilakukan dengan menggunakan modul komunikasi seperti modbusdan lain-lain.
Penggunaan plant dalam jumlah yang banyak (lebih dari satu).
TERIMA KASIH
Kontroler PID
Kontroler yang digunakan pada Centum CS 3000menggunakan algoritma kontrol PID diskrit
(1.2))ee(KT
1eTKeKu 1kkD
k
0kIkpk −−++= ∑
Desain Kontroler Proporsional
dan Integral
Dilakukan dengan menggunakan metode Zieger – Nichols
Kontrol Rasio
Pada perangkat lunak Centum CS 3000 blok fungsi kontrol rasio memenuhi persamaan 1.2
(1.2)
MV = Manipulated variable
Kr = Contant rasio
PV = Process variable
SV = Set variable
PVSVKrMV ××=