Pengendalian Kontinyu Fix

PENGENDALIAN KONTINYU

I. TUJUAN Mendemonstrasikan pengendalian secara kontinyu P, PI, PD dan PID Mengubah setting variabel pada process controller

II. ALAT

Alat PC10 Trimtool Kabel penghubung 4 pasang Lampu indicator 24 VAC Stopwatch

III. DASAR TEORI

Berlainan dengan mode pengendali tidak kontinyu (on/off) yang memberikan harga ouptut dalam keadaan terputus-putus dan tidak halus : 0% 100% 0% secara berulang, maka mode pengendali kontinyu memberikan harga output perubahan yang mulus pada setiap perubahan beban (error).

Mode pengendali kontinyu pada dasarnya dibagi 3 jenis yaitu :a. Mode Pengendali Proporsionalb. Mode Pengendali Integral c. Mode Pengendali Derivatif

Pada aplikasinya, ketiga mode pengendali ini sering digabung untuk meningkatkan hasil pengendalian dan mengurangi kekurangan mode tunggal.

Mode ProporsionalMerupakan mode perbaikan dari pengendali dua posisi (on/off) dimana terdapat hubungan garis lurus yang mulus antara output dan error yang terjadi. Pada rentang error di dekat setpoint, setiap harga error mempunyai hubungan linier yang mencakup output pengendalian dari 0% - 100% yang disebut pita proporsional ( Proportional Band ).Persamaan yang digunakan adalah :P = Kp.Ep + Popb = 100/KpDimana :P = output pengendaliKp = konstanta proporsional antara error dan output pengendaliEp = error persen skala penuhPo = output pada saat tak terdapat error100% 50%0%%PPb kecilPB besarKp2Kp1SP

Gambar Hubungan % power output terhadap Proporsional BandKelemahan dari mode proporsional apabila digunakan tunggal adalah kecenderungan pengendali untuk mengalami offset, yaitu error residu di sekitar daerah setpoint. Pada keadaan ini controller (pengendali) mengalami gangguan tidak dapat memberikan output yang seharusnya, pengendali hanya memberikan output yang sama walau error bertambah.

Mode IntegralSedangkan mode pengendali integral disebut juga mode reset karena pengendali bergerak dengan cepat mengembalikan beban kembali ke error nol (setpoint). Persamaannya dapat ditulis sebagai berikut :dP/dt = Ki.Epdimana:dP/dt= laju perubahan output pengendali (% / s)Ki= konstanta integral (% /s / %)1/Ki = waktu integral (s)Dengan persamaan untuk output pengendali, P = KiPada aplikasinya output controller akan menggerakkan elemen control akhir dengan cepat dan memeperkecil error, kemudian elemen control akhir akan memperlambat gerakan dan sistem kemudian membawa error ke nol (re-set). Apabila terdapat process lag yang besar, error akan berosilasi di daerah nol dan menyebabkan sikling yang akan membuat controller jenuh. Mode integral tidak digunakan secara tunggal melainkan digabung dengan mode proporsional atau gabungan ketiganya.

Mode DerivatifPada mode derivatif, output dari controller tergantung pada laju perubahan error. Mode ini sering disebut juga mode antisipasi atau mode laju. Kelemahan mode ini adalah tidak digunakan secara tunggal karena ketika error = nol atau error = konstan, maka output dari controller akan jenuh dan tak dapat memberikan output yang sesuai.Mode derivatif memperbaiki / mempercepat respon terhadap sistem control dan memberikan efek menstabilkan proses. Respon terhaadap laju perubahan menghasilkan koreksi yang berarti sebelum error semakin besar (antisipasi error) terutama untuk sistem control yang perubahan bebannya terjadi secara tiba tiba, karena mode melawan perubahan perubahan yang terjadi dalam output controller sehingga efeknya menstabilkan loop tertutup dan meredam osilasi yang terjadi, persamaanya dapat ditulis sebagai berikuta :P Kd.(dEp/dt) + PoDimana :Kd= konstanta derivatif (% / s / %)dEp/dt= laju perubahan error (% / s)

Mode GabunganMode gabungan adalah mode pengendali yang menggabungkan mode proporsional dengan mode integral dan mode derivatif (PI, PD, maupun PID). Penggabungan ini mengurangi offset dan memberikan harga keluaran baru saat terjadi offset, mestabilkan sistem dan mencegah error konstan. Penggabungan ini akan menghasilkan pengendalian yang sempurna.

IV. LANGKAH KERJA

1. Pengendalian Proporsional Sebanding Waktua. Menghidupkan alat PC10 dengan baik dan lakukan kalibrasi manual output terhadap voltmeter dan process controller (PC10 1). Memasang lampu indikator 24 VAC di soket 24 VAC.b. Mengubah pengaturan pada tabel setting di layar process controller seperti berikut :Pengaturan ControllerKodeNilaiSatuan

Set Point-50%

Proportionel BandProP20%

Integral TimeInt0Menit

Derivatif TimedEr0Detik

Waktu Siklus (cycle time)CY-t10Detik

Batas Daya (Power Limit)Pr-L100%

Batas Set Point (Set Point Limit)SP-L100%

Rentang (Range)CS-1 0 5 8-

Aksi control (control action)CS-2 D - --

Kalibrasi :

SpanSPAn100% pada 20 mA

ZeroZErO0% pada 4 mA

c. Melakukan penghilangan offfset awal ; memutar tombol manual output 4 20 mA searah jarum jam hingga tampilan dilayar variabel proses 50% 12 mA. Menekan tomnol F 1x kemudian menekan tombol manual (bergambar tangan) hingga lampu tanda manual nyala menunjukkan pengendali dalam kondisi manual. Atur power output ke harga 50% dengan menekan tombol digit dan kemudian menekan tombol F kembali untuk mengaktifkan mode otomatis.d. Memutar tombol manual 4 20 mA berlawanan arah jarum jam ke 4 mA, pembacaan di layar variabel proses akan 0%, menekan tombol F 1x, mencatat harga power output di layar digit. Mengamati lampu indikator semestinya hidup. (Pr semestinya 100%, lampu hidup karena CS2 pada posisi reverse, terbalik).e. Menaikkan input dengan memutar tombol manual searah jarum jam ke 10% pada tampilan di layar variabel proses. Menekan F dan mencatat harga power output. Hati hati memutar tombol manual, perlahan kekanan, jangan mengulang kekiri karena akan dapat menyebabkan terjadinya offset. Apabila terjadi offset, ulangi prosedur penghilangan offset.f. Mengulangi langkah 4 hingga input 100%. Tabulasikan data.g. Mengubah harga CY-t pada tabel setting menjadi 20 detik, mengamati waktu hidup dan mati lampu untuk setiap rentang 20% dari 0 100%. Tabulasikan data.h. Mengubah CS-2 menjadi d-, mengulangi langkah 7. Tabulasikan data.i. Mengubah power limit (PrL) menjadi 50% dan 40%. Mengamati keadaan lampu dan harga Pr.j. Mengubah set point limit (SpL) menjadi 50% dan 40%. Mengamati keadaan lampu dan harga Pr.

2. Proporsional (Penentuan Konstanta Proprosional)a. Melakukan pengesetan awal pada harga controller setting sama seperti pada percobaan 1, dengan ProP 20% (lihat tabel setting diatas). Menghilangkan offset.b. Melakukan pengambilan data % power output dengan menekan tombol F 1x untuk setiap kenaikan 10% dari tombol manual output hingga maksimum 100%. Tabelkan data.c. Mengubah Prop menjadi 10% dan mengulangi langkah 2 untuk rentang 5% dari tombol manual output.d. Mengubah ProP menjadi 12,5%, mengulangi langkah 3.e. Menggambarkan grafik konstanta Proporsional, dan mengamati dari grafik bagaimana respon power output untuk perubahan input dari manual output.

V. DATA PENGAMATAN

1. Pengendalian Proporsional Sebanding WaktuPercobaan 1 Aksi Control (CS-2)= Reverse Waktu Siklus(CY-t)= 10 detik

Power (%) inputPower (%) outputLampu (detik)

OffOn

0100-Fully

9,6950,548,82

20,0851,877,67

29,9722,476,93

40,1613,655,89

50504,684,72

60,0395,813,64

70,2286,982,59

80,5157,741,53

90,068,960,49

94,519,230,13

Percobaan 2 Aksi Control (CS-2)= Reverse Waktu Siklus(CY-t)= 20 detik


OffOn

0100-Fully

10950,9418,50

20,3842,9216,47

30,6725,4013,90

41,1607,4711,79

50,0509,419,81

59,74011,757,60

70,12813,725,45

80,01516,063,06

90,4618,051,03

94,0219,210,18

Percobaan 3 Aksi control (CS-2) = Direct Waktu siklus (CY-t)= 20 detik


OffOn

00Fully-

11,2618,180,76

20,11516,612,74

30,02714,265,13

40,33811,837,43

50499,729,49

60,3617,6511,70

70,1725,4013,95

80,3843,0116,38

90,2940,9418,41

93,7970,1819,26

Percobaan 4 Aksi Control (CS-2)= Direct Waktu Sikus (CY-t)= 10 detik


OffOn

00Fully-

10,559,180,27

20158,871,21

29,9276,982,47

40,5395,803,60

50,6504,774,54

59,9603,785,67

70,4722,706,70

79,9841,308,15

90940,408,96

93,3970,229,18

Percobaan 5 Aksi Control= Reverse Waktu Siklus= 10 detik Power Limit= 50 % Span= 100


offOn

0504,684,72

10,1504,724,59

20,1504,374,99

29,9504,594,81

40,2504,734,63

50504,684,72

60,2385,813,64

70,1276,932,56

80,5158,501,44

90,559,000,40

93,529,320,13

Percobaan 6 Aksi Control= Reverse Waktu Siklus= 10 detik Power Limit= 40 % Span= 100


offOn

0405,713,69

10,2405,623,65

20,0405,803,42

30.5405,723,73

40,2405,623,87

50,0405,803,60

59,9296,752,74

70,4177,781,62

80,559,130,36

90,90Fully-

93,30Fully-

Percobaan 7 Aksi Control= Reverse Waktu Siklus= 10 detik Power Limit= 100 % Set Point Limit= 50%


offOn

0100-Fully

10,5940,408,59

20,0841,448,01

30,2722,566,75

40,2613,605,76

49,9504,644,63

60,4385,893,51

70276,882,43

80,2158,151,21

90,069,090,36

93,329,310,18

Percobaan 8 Aksi Control= Reverse Waktu Siklus= 10 detik Power Limit= 100 % Set Point Limit= 40%


offOn

0100-Fully

10,1950,368,95

20,0851,268,10

30,2722,436,97

40,5613,655,85

50,2504,614,74

60,1395,274,19

70286,922,71

80,4157,451,61

9068,940,51

93,229,390,36

2. Proporsional ( Penentuan Konstanta Proporsional )

ProP 20%, rentang 10

Power (%) inputP0wer (%) output

0100

9,994

20,184

30,672

40,261

50,349

61,138

70,027

80,215

90,65

93,42

Prop 12.5%, rentang 5 Power (%) inputPower (%) output

0100

5,2100

9,9100

15,1100

19,8100

25,094

29,985

35,574

40,666

4559

50,649

5541

59,933

65,225

70,115

75,45

80,20

85,50

90,40

93,40

Prop 10%, rentang 5

Power (%) inputPower (%) output

0100

5,2100

9,9100

15,5100

20,4100

25,0100

30,294

35,484

40,272

45,360

5050

55,638

59,928

65,813

70,15

75,00

80,10

84,90

90,10

93,40

VI. GRAFIK

VII. PERHITUNGAN

Untuk mencari nilai konstanta proporsional didapatkan dari grafik, sebagai berikut :

1. Kp 1 pada Prop 20%

Diketahui: (data grafik) a = 94-38 = 56 ab c = 60-30 = 30 Ditanya : b ? cJawab : b2 = a2 + c2 b2 = 562 + 302 b2 = 3136 + 900 b = b = 63.53 Jadi, Kp 1 pada Prop 20% adalah 63.53 %

2. Kp 2 pada Prop 10%

Diketahui: (data grafik) a = 50-2 = 48 c = 93-50 = 43 a b Ditanya : b ? cJawab : b2 = a2 + c2 b2 = 482 + 432 b2 = 2304 + 1849 b = b = 64.44 Jadi, Kp 2 pada Prop 10% adalah 64.44 %

VIII. ANALISA DATA

Pada percobaan yang dilakukan yaitu pengendalian kontinyu dapat di analisa pada pengendalian proporsional dengan sebanding waktu dan proporsional (penentuan konstanta proporsional).dimana saat percobaan pengendalian proporsional dengan sebanding waktu melakukan perbandingan pada Cy-t = 10 detik dan Cy-t = 20 detik serta melihat dengan aksi reserve dan direct. Pada Cy-t (siklus time ) nilai 10 detik dengan aksi R dilakukan pengamatan terhadap nilai power output dan keadaan lama lampu ON/OFF. Dari percobaan dapat dilihat bahwa ketika power input dinaikkan dari 0-100% dengan setiap kenaikan 10% dalam keadaan r (reverse) adalah semakin meningkat power input maka power output semakin menurun karena dalam keadaan ini aksi kontrol yang dipakai adalah aksi kontrol kebalikan yakni aksi yang mana jika power input = 0 maka power output = 100 % , dan pada 0 % lampu menjadi fully on. Namun ketika cy-t diganti harganya menjadi 20 detik, aksi yang digunakan tetap aksi r (reverse), hasil yang didapat tetap sama tetapi waktu hidup dan mati lebih lama dibandingkan Cy-t dengan nilai 10 detik. Sedangkan pada percobaan yang sama tetapi dengan aksi kontrol yang dibedakan adalah aksi D ( direct ) dan cy-t 20 detik dan 10 detik. Dapat dilihat bahwa pada data terhadap power output dan keadaan lama lampu on dan off ketika power input dinaikkan dari 0 - 100 % dengan setiap kenaikkan 10 % adalah semakin meningkat power input maka power output pun semakin meningkat. Seharusnya nilai power input dan power output adalah sama dalam keadaan ini hal ini terjadi karena aksi kontrol yang digunakan adalah aksi d, dimana aksi ini adalah aksi yang jika power input = 0 maka power output = 0. Pada 0 % lampu fully off, sedangkan 100 % lampu fully on. Pada keadaan lampu dengan aksi D ini terbalik dengan percobaan aksi R. Pada percobaan ini lampu on pada awalnya lebih sebentar dari pada lampu off. Namun semakin dinaikkan power input lampu on akan semakin lama menyala dan lampu off akan semakin sebentar matinya.Selanjutunya melakukan percobaan pada dengan memvariasikan power limit dan set point limit dengan harga 50% dan 40%. Pada Pada percobaan Pr-L 50 dengan cy-t 10 , power input yang dimasukkan dimulai dari nol sampai 100, akan tetapi hanya sampi input 93 . ketika power input dari 0-50 % dimasukkan, harga power output yang keluar tetap stabil pada 50 %. Sedangkan setelah melebihi power limit, power output % angkanya tidak lagi 50 % dan angkanya menjadi menurun. Hal ini terjadi karena karena sudah melebihi set point , harga power outputnya semakin menurun. Power limit mempengaruhi power output.Begitu pula dengan percobaan selanjutnya, dengan mengganti Pr-L 40, power input dimasukkan mulai dari 0 % - 100 %. Pada keadaan power input dari 0 % - 50 %, harga power output pada display stabil pada 40 %. Namun ketika melebihi power limit yakni ketika range 60 93 % , harga power output pada display tidak lagi stabil di 50 % karena sudah melebihi set point , harga power outputnya semakin menurun. Power limit mempengaruhi power output. Percobaan selanjutnya yaitu masih dengan proporsional sebanding waktu dengan variasi SP-L 50% dan 40%. Sebelum melakukan percobaan ini dilakukan terlebih dahulu mode proporsional dengan penghilangan offset ( sisa error ) , dengan cara memutar tombol manual output hingga tampilan layar variabel proses = 50% , menekan tombol F 1x kemudian menekan tombol manual dan yang terakhir adalah mengatur power output ke harga 50% dengan tombol digit. Penghilangan offset atau error guna mendapatkan nilai akurat dari instrument. Setelah penghilangan offset selesai kemudian melanjutkan ke mode proporsional dengan mengatur sP-L 50 dan Sp-L 40 . Set power limit mempengaruhi terhadap Power output. Pada percobaan untuk Pr-L dan Sp-L , aksi yang digunakan adalah aksi reserve, sedangkan pada aksi direct tidak dilakukan pada percobaan karna keterbatasan waktu. Pada percobaan Pr-L dan Sp-L dengan aksi direct itu, apabila power input yang dimasukkan dimulai dari nol sampai 100, harga power output yang keluar berubah-ubah atau tidak stabil dari 0 %, 6%,15%, 27%, dan 38%, namun setelah melebihi setpoint 50% power output % akan stabil pada 50 %. Hal ini terjadi karena aksi direct dan aksi reserve itu kebalikan. Pada aksi reserve, input akan berbanding terbalik dengan output. Sedangkan pada aksi direct input akan berbanding lurus dengan output.Pada percobaan penentuan proporsional kontinyu dengan set ProP 20 , 12,5 dan 10 digunakan Int dEr 0. Dari data dapat dilihat perbedaannya setiap masing masing harga ProP yang dimasukkan , ini menandakan bahwa ProP mempengaruhi harga output yang terbaca . Harga Prop = 20 menghasilkan grafik dengan penurunan output sampai akhir. Sedangkan pada ProP =12,5 dan 10 pada awalnya tetap konstan di 100 dan lalu turun, pada akhirnya konstan di nol sebelum sampai manual input power input diputar ke 100 kembali. Grafik yang dibuat menunjukkan penurunan harga , dengan awalnya konstan pada 100 lalu menurun setelah melewati set point dan sampai pada akhirnya konstan di nol. Sehingga dari grafik dapat dilihat nilai Kp pada Prop band yang besar (Prop=20) dan Prop band yang kecil (Prop=10), bahwa semakin besar prop, semakin kecil nilai % output yang dikeluarkan. Pada mode ini, pengendali tetap memberikan output yang sama walau error bertambah, karna mode ini merupakn mode perbaikan dari pengendali dua posisi (on/off).

IX. KESIMPULAN Dari percobaaan pengendalian kontinyu yang dilakukan maka disimpulkan bahwa:1. Cy-t ( waktu siklus ) adalah jumlah waktu on dan off dalam sekali siklus.2. Power limit mempengaruhi power output sampai set point yang dimasukkan.3. Set power limit mempengaruhi output yang dihasilkan .4. Semakin besar % Sp-L maka semakin banyak angka konstan pada power output. 5. Semakin kecil nilai ProP nya , maka semakin banyak nilai konstan yang muncul pada power output . 6. Mode pengendali kontinyu memberikan harga output perubahan yang mulus pada setiap perubahan beban ( error ).

X. DAFTAR PUSTAKA

Jobsheet. 2015. Penuntun Praktikum Pengendalian Proses. Politeknik Negeri Sriwijaya. PalembangYudha Leo, 2013. Online (http://leoyuda.blogspot.com/2013/05/pengendalian-temperatur-pc13.html, diakses pada tanggal 10 April 2015)

XI. GAMBAR ALAT

TrimToolKabel Penghubung

Lampu Indikator Process Controller

PC 10 3Page 17

Documents

Pengendalian Kontinyu Fix