BAB I PENDAHULUAN TUJUAN PEMBELAJARAN Bab ini akan membahas loop kontrol proses secara keseluruhan yang didalamnya mengandung komponen-komponen yang mendukung pada proses kontrol. Setelah membacanya diharapkan dapat: 1.
Menggambar
diagram
blok
suatu
loop
proses
kontrol
dengan
mendiskripsikan masing- masing elemen/komponennya 2.
Menyebutkan tiga variable dinamik
3.
Menggambarkan tiga kriteria yang digunakan untuk mengevaluasi respon loop kontrol proses
1.1
4.
Mendefinisikan pemrosesan sinyal analog
5.
Menggambarkan dua tipe proses kontrol digital
DEFINISI PROSES KONTROL Prosen pengontrolan merupakan cara bagaimana suatu kontrol prases dapat
berlangsung sesuai yang diharapkan. Tujaun dalam proses kontrol pada umumnya adalah menyangkut variabel dinamik dan regulasi. 1.
Variabel Dinamik Beberapa parameter fisik yang dapat berubah atau yang berasal dari pengaruh-pengaruh luar disebut variabel dinamik.
2.
Regulasi Disini dapat dikatakan bahwa proses kontrol meregulasikan suatu variabel dinamik
Sehingga proses kontrol dapat didefinisikan sebagai suatu proses untuk meregulasikan suatu variabel dinamik sehingga didapatkan keluaran sistem sesuai dengan yang diharapkan.
1
1.2
ELEMEN-ELEMEN PROSES KONTROL Pada proses kontrol melibatkan beberapa elemen yang tersusun menjadi satu
kesatuan. Elemen-elemen tersebut meliputi Controller, Proses, Komponen sistem kontrol dan pengukuran. Diagram blok loop proses kontrol dengan empat elemen dasar dapat dilihat pada gambar 1.1.
Gambar 1.1 Diagram blok loop proses kontrol empat elemen dasar
•
Proses Beberapa variabel dinamik tentu saja terlibat dalam suatu proses, dan mungkin digunakan untuk mengontrol semua variabel pada saat yang sama. Akan dijumpai proses-proses variabel tunggal dan proses-proses variabel banyak
•
Pengukuran Pengukuran diartikan sebagai pengambilan data dari besaran fisik yang melibatkan beberapa variabel seperti tekanan pneumatic, tegangan listrik, dan arus
•
Evaluasi Langkah yang diambil selanjutnya adalah mengamati pengukuran dan menentukan tindakan apa yang harus diambil. Langkah ini disebut sebagai evaluasi proses kontrol sekuensial.
•
Elemen Kontrol (Komponen Sistem Kontrol)
2
Elemen terakhir dari loop proses kontrol adalah komponen yang secara langsung mempengaruhi proses , merubah variable dinamik dan membawanya ke dalam kondisi set point. Gambar 1.2 dan gambar 1.3 memperlihatkan diagram fisik dan diagram blok dari suatu proses kontrol. Komponen sistem kontrol yang menyusun proses kontrol terdiri dari pengkondisi sinyal, sensor/tranduser dan aktuator.
Gambar 1.2 Diagram fisik loop proses kontrol
Gambar 1.3 Diagram blok loop proses kontrol
3
1.3
EVALUASI PROSES KONTROL
1.3.1
Kriteria Evaluasi sistem Untuk mengetahui keberhasilan pada prose pengontrolan perlu diadakan evaluasi
pada sistem yang dikontrol. Kriteria pada proses kontrol yang dievaluasi meliputi: •
Error Sistem Merupakan suatu pengukuran terhadap error inherent antara harga variabel set point terkontrol dengan harga variable dinamik sistem sebenarnya .
•
Set Point Merupakan harga variable dinamik yang diinginkan pada proses
•
Respon Dinamik Merupakan kriteria dasar yang menunjukkan evaluasi sistem
•
Perubahan Set Point Dalam beberapa kasus set point dari variable dinamik seringkali berubah menjadi nilai baru. Loop proses kontrol harus menanggapinya dengan mengoperasikan proses dan membawa variable dinamik menuju nilai baru tersebut.
•
Respon transient Merupakan kemapuan respon dinamik sistem dalam me-recover pengaruh yang tiba-tiba pada saat proses yang menyebabkan gangguan pada variable terkontrol.
Gambar 1.4 Respon siklis sistem saat set point berubah
1.3.2
Kriteria Evaluasi sistem Dinamik
4
Pada sistem dinamik parameter-parameter yang menentukan keberhasilan sistem kontrol meliputi: •
Settling time Merupakan waktu yang dibutuhkan oleh loop proses kontrol untuk membawa variable dinamik sistem kembali menuju range yang diinginkan.
Gambar 1.5 Penutupan siklis sistem terhadap input transient
Gambar 1.6 Penutupan teredam sistem terhadap input transient
•
Error Puncak Merupakan deviasi maksimum sistem variable dinamik terhadap set point
•
Error Residual Merupakan representasi dari point operasi yang distabilkan dari variable dinamik
•
Cycling ( Osilasi) Diharapkan osilasi pada respon sistem minimum, dan osilasi minimum didefinisikan sebagai selisih terkecil osilasi yang terjadi pada respon transient atau saat perubahan set point.
•
Area Minimum
5
Area diindikasikan dengan integral magnitude mutlak error saat memperoleh gangguan.
Gambar 1.7 kriteria-kriteria pada evaluasi respon loop proses kontrol
1.4
PEMROSESAN ANALOG DAN DIGITAL
1.4.1
Pemrosesan analog Prinsip kerjanya adalah dengan merubah besaran-besaran analog menjadi besaran
elektris. Contoh dari pemrosesan ini adalah pada proses pengontrolan temperature. Dapat dikatakan bahwa sinyal listrik merupakan anlog dari temperature. Dalam hal ini thermistor , merupakan tahanan yang nilainya berubah sesuai dengan tempeatur . sedangkan pengkondisi sinyal output adalah tegangan yang analog atau berubah sesuai denagn temperature yang ada.
6
Gambar 1.8 loop proses kontrol analog untuk pengaturan temperatur.
1.4.2
Pemrosesan Digital Dalam proses ini, semua informasi yang dibawa ke dalam loop proses kontrol
dikodekan kembali ke dalam bentuk biner. •
Encode Biner/Desimal Tabel 1.1 Encode decimal-biner
•
Tegangan
Biner
0
0000
1
0001
2
0010
3
0011
4
0100
5
0101
6
0110
7
0111
8
1000
9
1001
10
1010
Transmisi Sinyal
7
Ada dua cara untul meng-encode-kan sinyal yang dapat ditransmisikan melalui loop proses kontrol, yaitu mode transmisi parallel dan mode transmisi serial.
Gambar 1.9 Mode transmisi parallel
Gambar 1.10 Mode transmisi serial
•
Konverter Analog dan Digital Konverter analog ke digital (ADC) akan mengkonversi input analog ke sinyal digital. Sebaliknya, konverter digital ke analog (DAC) akan mengkonversikan Sinyal digital ke dalam sinyal analog yang sesuai.
•
Supervisory Digital Kontrol Biasanya digunakan untuk menggambarkan keadaan dimana Teknik digital diterapkan untuk pengawasan loop kontrol analog.
8
Gambar 1.11 Implementasi rangkaian digital dalam kapasitas supervisory
•
Direct Digital Control Metode ini diaplikasikan pada kasus-kasus dimana rangkaian logika digital atau komputer merupakan kesatuan dari bagian loop.
Gambar 1.12 Dagram blok Direct Digital Control
9
