I. Mengenalkan Pengendalian Dasar, Hardware dan Software

1

I. Mengenalkan Pengendalian Dasar, Hardware dan Software Praktek 1.1: Menguji Karakteristik Pompa Pemanas Tujuan Setelah menyelesaikan Percobaan ini, praktikan dapat: 1. Menyambung / merangkai Proses Trainer, Modul Kontrol dan Komputer yang sudah ter-install CE2000. 2. Menyambung terminal2 Modul Kontrol Process Trainer sesuai guidance Percobaan-nya. 3. Mengoperasikan Modul Proses Trainer CE117 untuk Percobaan ini serta menjelaskan proses dan makna hasilnya. Peralatan yang diperlukan: 1. Proses Trainer CE 117, Komputer + software CE2000 + dongle, Modul Kontrol. 2. Kabel2 sambungan untuk Proses Tainer – PC – Modul Kontrol dan Main Supply 220V, 13 A. 3. Buku Panduan Praktek. Prosedur praktek: 1) “ON” kan computer yang sudah terinstall CE2000. 2)

Pasang dongle pada port USB computer, dongle menyala terang.

3)

Klik 2x pada icon “TecQuipment CE2000”,

4)

Pilih “File”, klik 2x, terbuka jendela dan pilih “Open TecQuipment Circuit”

Gb.1.1.1.

2

5) 6) 7). 8). 9)

Pilih file “CE117” pilih Exp1-1.ict (=Praktek 1.1) dan klik tampil blok diagram Gb.1.1.1. berikut ini. Hubungkan terminal2 pada Panel Mimik Modul Kontrol ProsesTrainer CE117 seperti Gb.1.1.2 Setel sakelar Pompa 1 ke ‘External’. Terapkan voltase Pompa ke 0 V. Jalankan software, (tombol “Run”), dan tekan tombol “Record Data” untuk merekam hasilnya.

Gb. 1.1.7.

Gb.1.1.2.

Secara fisik, rangkaian “Pompa loop Pemanas” dari Gb.1.1.2 dapat dimudahkan menjadi seperti Gb.1.1.3 .dibawah ini.

10) Naikkan voltase pompa 1Volt bertahap dari 0 sampai ke 10 V. Setiap tahap tunggu aliran menjadi steady/menetap/seimbang, lihat pada penunjukan V-meter digital atau pada proses grafik yg terjadi. Catat voltase transmitter-aliran, tuangkan dalam tabel dibawah ini.

Skematis Praktek 1 Pompa Loop Pemanas Gb.1.1.3 .

3

Pompa (Volt)

Transmitter Aliran (Volt)

Nilai Aliran (Liter/menit)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tabel 3 Tabel Hasil Uji Daftar konversi voltase dan nilai fisika. Item

Sinyal Analog

Transmitter

TT1

Output Linier

Suhu

TT2

0 – 10 VDC

PRT

TT3

(Pengukur Suhu Hambatan

TT4

Platina)

TT5

Transmitter Aliran

FT1

LT

Output 0 – 10 VDC

PT

0 V = 0°C

1 L/men per Volt 0 V = Tidak ada aliran

Output Non Linier 0 – 10 VDC

Transmitter Tekanan

10°C per Volt 10 V = 100°C

FT2 Transmitter Ketinggian

Detil Konversi

Output 0 – 10 VDC

0 V = Bejana Kosong 10 V = Ketinggian Maksimum 100 mbar per volt 0 V = 0 mbar (tolok)

Pemanas Listrik

Input 0 – 10 VDC

75 W per Volt 0 V =Pemanas Mati 10 V = Daya Maksimal 750 W (Nominal)

Katup Proporsional

Input 0 – 10 VDC

0 V = Tertutup 10 V = Terbuka

Input 0 – 10 VDC

0 V =Tidak Ada Aliran

Pompa 1

S

Pompa 2

Tabel 1 Soket Sinyal Analog pada Panel Mimik

10 V = Aliran Maksimum

4

Gb.1.1.4

Gambar 1.1.4. Kotak Dialog Options – Graphing. 11) Ubah voltase FT ke dalam nilai aliran dalam Liter per menit; lihat daftar dibawah ini. Gunakan Kotak Dialog Options-Graphing untuk menjadikan CE2000 membuat graphic anda. Pertanyaan •

Apakah karakteristik aliran pompa linier?

•

Pada voltase berapakah pompa mulai membuat aliran yang wajar?

5

Praktek 1.2: Menguji Katup dan Pompa Loop Pemanas Prosedur praktek: 1) Dengan tahapan langkah sama seperti pada Praktek 1 Percobaan-1, didapatkan Gb.1.2.1 2). Tutup katup bypass Loop proses, buka katup drain / pengosong bejana proses sepenuhnya dan buka katup ventilasi udara. 3) Perhatikan Gb.1.2.2. Hubungkanlah D/A1 ke Pompa 2 posisikan saklar ke ‘External’. Hubungkan D/A2 ke Valve. A/D1 dihubungkan ke FT2.

Gb.1.2.1

Karakteristik Pompa 4) Terapkan voltase pompa ke 0 V, voltase katup 10 V (terbuka secara penuh). Jalankan software (tekan “Run”); naikkan voltase pompa 1Volt bertahap dari 0 V menjadi 10 Volt, catat hasil pengamatan pada table 4, kolom volt pompa vs volt FT. 5) Setiap tahap, tunggu aliran menjadi steady/menetap, baru menaikan tahap berikutnya; perhatikan proses grafik. Untuk merekam, tekan icon “record data” (bulat bertanda merah). Selesai, matikan proses percobaan (tekan tombol “stop”). Penunjukan alat ukur pada gambar worksheet di nol-kan.

6) Buatlah dua tabel hasil uji kosong seperti Tabel 4 dan 5. 7) Ubah voltase FT hasil uji dalam tabel4 ke dalam nilai aliran Liter per menit. Lihat tabel 1, “Soket Sinyal Analog pada Panel Mimik”. 8) Gambar diagram blok system control

6

Gb.1.2.2

Pompa (Volt)



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tabel 4 Tabel Hasil Uji untuk Karakteristik Aliran Pompa

7 Katup (Volt)



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tabel 5 Tabel Hasil Uji untuk Karakteristik Katup Secara skema, sirkit uji percobaan ini dapat dimudahkan seperti gambar Gb. 1.2.3.

9) Ubah voltase FT hasil uji dalam tabel4 ke dalam nilai aliran Liter per menit. Lihat tabel 1, “Soket Sinyal Analog pada Panel Mimik”. 10) Gambar diagram blok system control 11) Buat grafik hasil percobaan ini; sumbu datar volt Pompa, sumbu tegak volt aliran. Kurva

Gb.1.2 3.

ini adalah karakteristik pompa. 12) Jelaskan arti dari graphic karakteristik pompa hasil percobaan ini.

Karakteristik Katup 13) Perhatikan Gb.1.2.2. Aturlah voltase katup ke 0 V dan terapkanlah 10 V pada pompa (aliran penuh). Tekan tombol “Run”. Naikkan voltase katup 1Volt bertahap dari 0 V sampai 10 V. Setiap tahap tunggu aliran menjadi steady/menetap, baru melakukan tahap berikutnya; Catatlah data setiap tahap,

8 gunakan table 5 hasil uji. Untuk merekam hasil uji, tekan tombol “record data” pada software. Untuk mematikan, tekan tombol “stop”. 14) Ubah nilai voltase FT ke nilai aliran dalam Liter per menit. Tabel 1 hal 3 menyediakan detil konversi voltase dan nilai aliran. 15) Gambar blok diagram sistem kontrol. 16) Buat grafik hasil percobaan ini, volt aliran pada sumbu tegak, volt katup pada sumbu datar. Kurva ini adalah karakteristik katup.

Pertanyaan •

Apakah karakteristik aliran pompa linier?

•

Pada voltase berapakah membuat aliran yang wajar?

•

Apakah karakteristik katup linier?

•

Pada voltase berapakah katup memungkinkan aliran yang wajar?

pompa

mulai

9

Praktek 1.3: Menguji Karakteristik Pemanas Prosedur praktek: 1). Dengan tahapan langkah yang sama seperti pada Praktek 1 Percobaan-1, didapatkan Gb. 1.3.1.

Gb. 1.3.1.

2) Perhatikan Gb.1.3.2. Hubungkanlah D/A1 dengan Heater. Saklar pada posisi “external”, A/D1 dengan TT1. Pasang V-meter digital untuk mengukur tegangan Heater dan TT1. 3) Operasikan Percobaan ini dengan menekan tombol “Run”. Terapkan 10 Volt pada voltase Heater (daya pemanas penuh). 4) Perhatikanlah seberapa cepat tangki pemanas mencapai suhu maksimum sekitar 60°C. yang terjadi akan menampilkan kenaikan suhu terhadap waktu. 5) Untuk merekam hasil uji, tekan tombol ”Record data”, icon bulat bertanda merah. 6) Turunkan voltase pemanas ke 0 V (daya mati). 7) Matikan proses dengan menekan tombol “stop”, icon bulat bertanda kotak. 8)

A. Berapa lama temperature maksimum dicapai? B. Linearkah kenaikan temperature terhadap waktu? C. Bagaimanakah cara memperlambat kenaikan temperature?

Pada grafik

10

Gb.1.3. 2.

9) Secara skema, mimik modul control Gb.1.3.2. dapat disederhanakan menjadi seperti Gb.1.3.3. disamping

Gb.1.3.3.

11

Praktek 1.4: Kalibrasi dan Menguji Karakteristik Transducer Ketinggian Permukaan. Prosedur praktek: 1) Dengan tahapan langkah yang sama seperti pada Praktek1 Percobaan-1, didapatkan Gb.1.4.1. Lalu Gb.1.4.2.

Gb.1.4.1.

2) Hubungkan D/A1 dengan Valve dan A/D1 dengan LT. 3) Pindahkan saklar Pompa 2 ke posisi kontrol ‘Manual’ dan atur potensionya ke tegangan minimum. Jalankan software ini dengan menekan “Run”.dan terapkan tegangan 10 V pada KatupProportional (terbuka secara penuh). Tutup katup bypass loop proses dan katup drain / pengosong bejana proses. Buka katup ventilasi udara. 4) Atur kendali manual Pompa 2 untuk menaikkan ketinggian permukaan dalam bejana proses secara perlahan. Pada setiap langkah naik 10 mm, rekam bacaan LT (dalam volt). Tandon air akan kosong secara perlahan, sehingga saat ketinggian bejana proses mencapai ketinggian sekitar 180 mm, sakelar pengamat permukaan air rendah (Limit Switch) dari tandon air (reservoir) akan beroperasi dan menghentikan pompa.

12

Gb.1.4.2.

Ketinggian Air di dalam Bejana Proses (mm) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Output Transmitter Ketinggian (V)

13 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 Tabel 6 Tabel Hasil Uji Ketinggian Permukaan untuk Praktek 1 Percobaan 4 5) Gambar bagan Output LT pada sumbu vertikal terhadap ketinggian permukaan air bejana proses (mm) pada sumbu horizontal. Kurva Anda adalah karakteristik LT.

Catatan: Transduser ketinggian permukaan dikalibrasi

oleh

TecQuipment

untuk

memberikan output sebesar 10 V pada ketinggian permukaan 180 mm (+/- 0,05 V) dan 0 V pada ketinggian 0 mm pada bejana proses. Percobaan selesai, voltase valve di nol-kan lalu tekan tombol “stop”.

6) Secara skema, sirkit uji pada mimic modul kontrol dapat disederhanakan seperti Gb.1.4.3.

Pertanyaan Apakah Karakteristik LT linier?

Gb.1.4.3.

14

II. Praktek Penerapan Mode Proporsional Pada Pengendalian Aliran oleh Katup. Tujuan: Setelah menyelesaikan praktek ini, praktikan dapat:

1. Menyambung / merangkai / menyiapkan sirkit Pengendalian

Aliran oleh Katup dengan

menggunakan Mode Pengendalian Proporsional. 2. Mengoperasikan Praktek 2 ini dengan baik. 3. Mengamati Kerja Katup Proporsional versus Aliran air dalam loop proses 4. Menjelaskan proses praktek ini dan makna grafik tersebut.

Prosedur praktek: 1) Mulailah dengan software CE2000 dan temukan Gb.2.1.1, 2.1.2. lalu 2.1.3.dibawah ini. 2) Pada modul control, hubungkan D/A1 dengan Valve, D/A2 dengan Pump2, A/D1 dengan Flow transmitter2 (FT2); dengan DVM ukur voltase Flow setpoint. 3) Tutuplah katup bypass loop proses; buka katup drain / pengosong bejana proses dan ventilasi udara sepenuhnya. 4) Atur sakelar Pompa 2 ke posisi ‘External’.

Gb.2.1.1.

5) Pada software, blok berjudul “PID” telah tersambung seperti terlihat dalam Gb.2.1.1, merupakan pengendali tiga elemen yang mengendalikan voltase katup.

6) Anda dapat mengatur nilai Proportional gain (Perolehan proporsional), Integral dan Derivative (Derivatif) pengendali. Atur pengendali PID menjadi: Proportional gain – 0,5

Integral – 0,5

Derivative – 0 (nol)

7) Terapkan setpoint aliran menjadi 0,5 V dan voltase Pompa 2 menjadi 6 V. Jalankan software (tekan tombol “Run”) dan gunakanlah tombol “record data” untuk merekam respon aliran dan tunggu sampai aliran steady/menetap.

15

Gb.2.1.2.

8) Naikkan setpoint aliran 0,5Volt secara bertahap sampai maksimal 3 V.

Setiap perubahan voltase,

biarkan aliran steady/menetap (harus memakan

Gb.2.1.3.

waktu kurang dari 20 detik). Ubah setpoint aliran kembali ke 0,5 V dan tunggu sampai aliran

steady/menetap (harus memakan waktu kurang dari 20 detik). Gunakan software untuk merekam dan membuat bagan hasil. Skematis mimik modul kontrol CATATAN

Pada Praktek ini tidak mengendalikan ketinggian permukaan, sehingga pada setpoint di atas 2 V, tandon air (reservoir) dapat menurun dan limit switch mematikan pompa. Untuk menghindarinya, lakukanlah bagian praktek ini secepat mungkin.

9) Tingkatkan aliran menjadi 2 V dan tunggu beberapa detik sampai aliran steady/menetap. 10) Buka sebagian katup bypass loop proses untuk mengurangi aliran loop. Tutup katup bypass, tunggu sampai aliran steady/menetap. Kurangi voltase pompa sebesar 2 V untuk mengurangi aliran.

16 Percobaan selesai, tekan tombol “stop”. 11) Gambarlah diagram blok sistem kontrol.

Pertanyaan •

Seberapa baik sistem merespon perubahan setpoint?

•

Seberapa baik sistem merespon gangguan?

Praktek Tambahan Jika Anda telah membaca dan memahami Panduan Pengguna CE2000 atau mengenal kontrol PID, ulangilah praktek ini dengan nilai integral dan proporsional yang berbeda. Apa yang Anda perhatikan dari respon sistem terhadap perubahan pada masing-masing pengertian ini? Mengapa menurut pemikiran Anda istilah derivatif disetel pada 0 dalam sistem ini?

17

III. Pengendalian Aliran oleh Pompa. Praktek 3.1: Pengendalian Aliran dengan Tindakan Integral dan Proporsional. Tujuan: Setelah menyelesaikan praktek ini, praktikan dapat: 1. Mengoperasikan Praktek 3 Prcobaan 1 ini dengan baik. 2. Menyelidiki penggunaan kecepatan pompa untuk mengendalikan tingkat aliran dalam loop proses. 3. Menunjukkan dampak aksi mode derivative dan pentingnya penyaring ‘hanyutan’ (washout). Prosedur praktek: Mulailah dengan software CE2000 dan pilih file ‘exp3-1.ict’, dapatkan Gb.3.1.1, dibawah ini.

Gb.3.1.2. lalu Gb.3.1.3.

Gb.3.1.1.

1) Tutup katup bypass loop proses, buka katup drain / pengosong bejana proses dan ventilasi udara sepenuhnya. 2) Lihat Gb.3.1.2. Hubungkan Panel Mimik Modul kontrol seperti yang ditunjukkan pada Gb.3.1.2. D/A1 ke Pump2, D/A2 keValve, A/D1 ke FT. Atur sakelar Pompa 2 ke posisi ‘External’. 3) Pada software, blok berjudul ‘PID’ merupakan pengendali tiga elemen yang mengendalikan voltase pompa. Nilai Proportional gain (Perolehan proporsional), Integral dan Derivative (Derivatif) pengendali dapat diatur. Nilai pengendali PID diatur menjadi: Proportional gain – 0,5

Integral – 0,5


4) Terapkan setpoint aliran menjadi 1 V dan voltase katup menjadi 8 V. Jalankan software (tekan tombol “Run”) dan tombol “Record Data” digunakan untuk merekam respon aliran, tunggu sampai aliran steady/menetap.

18

Gb.3.1.2. MODUL KONTROL PROSES TRAINER 5) Naikkan voltase setpoint aliran sebesar 0,5 V secara bertahap sampai maksimal 3 V. Pada setiap perubahan langkah, biarkan aliran steady/menetap (harus memakan waktu kurang dari 30 detik). Terapkan setpoint aliran kembali ke 1 V dan tunggu sampai aliran steady/menetap (harus memakan waktu kurang dari 30 detik). Dengan menggunakan software dapat merekam dan membuat bagan hasil. CATATAN

Praktek ini tidak mengendalikan ketinggian permukaan, sehingga pada setpoint di atas 2 V tandon air (reservoir) dapat menurun dan mematikan pompa. Untuk menghindarinya, lakukan bagian eksperimen ini secepat mungkin.

6) Naikkan setpoint aliran menjadi 2 V dan tunggu beberapa detik sampai aliran steady/menetap. 7) Buka sebagian katup bypass loop proses untuk mengurangi aliran loop beberapa saat. Tunggu sampai steady/menetap. Gb.3.1. 8) Tutup katup bypass, tunggu sampai aliran steady/menetap. 9) Kurangi voltase katup sebesar 2 V untuk mengurangi aliran, tunggu sampai steady/menetap. 10) Gambar diagram blok sistem kontrol. Pertanyaan • Seberapa baik sistem merespon perubahan setpoint? • Seberapa baik sistem merespon gangguan? Gambar sirkit uji pada mimik modul kontrol yang disederhanakan

19

IV. Praktek 4.1: Pengujian Respon Langkah Level Loop Terbuka. Tujuan: Setelah menyelesaikan praktek ini praktikan dapat: 1.

Menyiapkan dan mengoperasikan Perangkat CE117 pada percobaan pengendalian Ketinggian Permukaan Bejana Proses.

2.

Mengendalikan ketinggian permukaan dalam bejana proses dan mengukur konstanta waktunya.

3. Menunjukkan penggunaan kontrol ON/OFF ketinggian permukaan

Prosedur praktek: Mulailah software lunak CE2000 dan pilih file ‘exp4-1.ict’, Gb.4.1.1, Gb.4.1.2. dan Gb.4.1.3.

Gb.4.1.1.

1) Tutup katup bypass loop, buka katup drain / pengosong bejana proses dan ventilasi udara sepenuhnya. 2) Hubungkan Panel Mimik CE117 seperti pada Gb.4.1.2. Ubah sakelar Pompa 2 ke posisi ‘External’. Sinyal analog akan lewat dari bagian ADA ke Pompa 2, katup proporsional S dan dari transmitter ketinggian LT.

CATATAN Koneksi ke transmitter aliran hanya untuk rujukan saja. 3) Pada software, terapkan voltase Pompa 2 menjadi 4 V dan Katup menjadi 10 V (terbuka secara penuh). Jalankan software (tekan “Run”) dan “Record Data” gunakan untuk merekam ketinggian. 4) Atur voltase pompa dengan hati-hati sampai ketinggiannya stabil sedikit di atas bagian atas penukar panas. Kemudian tunggu sedikitnya sepuluh menit untuk memastikan ketinggiannya tetap

steady/menetap. Buat catatan tinggi air dalam bejana proses dan tingkat aliran. Ini adalah Level A.

20

Gb.4.1.2. 5) Naikkan voltase pompa 0,5 V. Monitorlah ketinggiannya sampai menjadi steady/menetap, hal ini harus memakan waktu kurang dari 15 menit. Buat catatan tinggi air dalam bejana proses dan tingkat aliran. Ini adalah Level B. 6) Hentikan software CE2000 yang sedang berjalan. Gunakan fitur graph untuk membuat plot input pompa dan ketinggian terhadap waktu (kurva respon waktu). 7) Matikan alat. 8) Gambar diagram blok sistem. 9) Dari plot Anda, perkirakan konstanta waktu (sekitar 63,2% waktu untuk mencapai Level B) untuk bejana proses. Anda dapat menggunakan fungsi konstanta waktu peranti lunak graph CE2000 untuk melakukan hal ini untuk Anda. 10) Untuk pemeriksaan hasilnya, hitung konstanta waktu bejana proses. Untuk itu : 1. Hitung area (A) bejana proses. Catatan: Diameter internal bejana proses( = 150 mm). 2. Ubah ketinggian (stabil) permukaan dalam bejana proses (h) ke dalam meter. 3. Ubah aliran (q) menjadi m3/detik (1 liter = 0,001 m3). Lihat table conversi di depan. Hitung hambatan (R) aliran dengan rumus berikut ini:

a) Hitung konstanta waktu (τ) dalam detik dari: τ = AR

𝑅=

𝛥ℎ 𝛥𝑞

21 11) Ulangi kalkulasi masing-masing ketinggian kondisi steady/menetap. Bandingkan konstanta waktu yang diukur dan dihitung.

Nilai Aliran (Volt)

Nilai Aliran (L/menit)

Nilai Aliran q (m3/det)

Level A Level B Perbedaan Area A = π x r2 = ________ m2 R = ∆h / ∆q τ = A x R = __________ s Tabel 7 Hasil Uji untuk Praktek 4 Jenis 1

Gambar sirkit uji pada mimik modul kontrol yang di sederhanakan

Gb.4.1.3.

h (m)

22

Praktek 4.2: Mengendalikan Ketinggian Permukaan dalam Bejana Proses Oleh Kecepatan Pompa. Prosedur praktek: 1) Mulailah dengan software CE2000, pilih file ‘exp4-2.ict’. Gb.4.2.1, Gb.4.2.2. dan Gb.4.2.3.

Gb.4.2.1

2) Tutup katup bypass loop proses, buka katup drain / pengosong bejana proses dan buka ventilasi udara sepenuhnya. 3) Hubungkan Panel Mimik CE117 seperti yang ditunjukkan pada Gb.4.2.2. Atur sakelar Pompa 2 ke posisi ‘External’. Sinyal analog akan lewat dari bagian ADA ke Pompa 2, katup proporsional (S) dan dari transmitter ketinggian (LT).

4) Pada software, blok berjudul ‘PID’ merupakan pengendali tiga elemen yang mengendalikan voltase pompa. Anda dapat mengatur nilai Proportional gain (Perolehan proporsional), Integral dan Derivative (Derivatif) pengendali. Atur pengendali PID menjadi: Proportional gain – 10,

Integral – 0,5


5) Atur set-point 6V. Terapkan voltase katup menjadi 10 V (terbuka secara penuh). Jalankan software (tekan tombol “Run”) dan tunggu sampai steady/menetap. 6) Naikkan setpoint sebesar 0,5 V dan gunakan software tombol “Record Data” untuk memonitor ketinggian permukaan sampai menjadi steady/menetap. Bandingkan respon dengan pengujian loop terbuka Percobaan 4.1.

23

Gb.4.2. 2.

7) Kurangi setpoint kembali ke 6 V dan biarkan sistem steady/menetap. Ulangi prosedur dengan nilai-nilai PID: A (Prop.Gain Saja)

B (Propors +Integral)

Proportional gain – 20

Proportional gain – 5

Integral – 0

Integral – 0,5



8) Perhatikanlah seberapa baik sistem merespon. 9) Gambarlah diagram blok sistem.

Gambar 4.2.3. sirkit uji pada mimik modul kontrol yangdisederhanakan

24

V.Praktek 5: Pengendalian Suhu Tanki Pemanas Tujuan: Mengendalikan suhu dalam tangki pemanas dengan penyesuaian daya pemanas. Prosedur praktek: CATATAN

* Perubahan suhu ruangan akan mempengaruhi Praktek ini. Lakukan Praktek ini di lingkungan yang memiliki suhu stabil, atau pada hari ketika suhu tetap konstan. * Praktek ini dapat memakan waktu hingga dua jam untuk dilaksanakan.

1) Mulai peranti lunak CE2000, bukalah file ‘exp5-1.ict’; Cari Gb.5.1.1, Gb.5.1.2.& Gb.5.1.3. 2) Hubungkan Panel Mimik CE117 sebagaimana yang ditunjukkan dalam Gb.5.1.2. Sinyal analog akan lewat ke bagian ADA dari transmitter suhu TT1. peranti lunak akan memerintahkan bagian ADA untuk melewatkan 10 V ke katup proporsional untuk menjaganya tetap terbuka penuh. Peranti lunak akan menampilkan suhu dalam tangki pemanas dan aliran dalam loop pemanas. 3) Pada peranti lunak, blok berjudul ‘PID’ merupakan pengendali tiga elemen yang mengendalikan voltase pemanas. Anda dapat mengatur nilai Proportional gain (Perolehan proporsional), Integral dan Derivative (Derivatif) pengendali. Atur pengendali PID menjadi: Proportional gain – 1,

Integral – 0,01


4) Tutup katup bypass loop, buka katup pengosong bejana proses dan ventilasi udara secara penuh. 5) Pada Panel Mimik, atur sakelar pemanas ke ‘Manual’ dan turunkan kontrol ke minimum (pemanas mati). Atur sakelar Pompa 1 dan Pompa 2 ke ‘Manual’. Putar kontrol Pompa 1 ke minimum, putar kontrol Pompa 2 ke maksimum. Hidupkan pengaduk bejana proses dan atur kipas pendingin ke kecepatan maksimum. Terapkan nilai 10 V pada Katup Proporsional.

Gb.5.1.1.

25

Gb.5.1.2.

Gb.5.1.3.

Gambar 5.1.3. sirkit uji pada mimik kontrol yang disederhanakan

6) Jalankan peranti lunak. 7) Pada Panel Mimik sesuaikan Pompa 1 dengan hati-hati untuk memberikan aliran loop pemanas rendah sekitar 1 L/men dan biarkan sistem menjadi steady/menetap. Lihat Tabel 1 pada halaman 3 panduan ini untuk konversi voltase ke aliran transmitter aliran.

26

8) Tunggu sampai suhu air dalam tangki pemanas steady/menetap ke level temperatur ruangan sekitar (ingat bahwa pemanas masih mati). Perhatikan suhu (voltase) air dalam tangki pemanas. Ini adalah ‘suhu rujukan’. Lihat Tabel 1 pada halaman 3 panduan ini untuk konversi voltase ke suhu transmitter suhu. 9) Sesuaikan set-point agar sama dengan suhu rujukan. 10) Pindahkan pemanas ke ‘External’ dan gunakan peranti lunak untuk merekam suhu tangki pemanas, aliran di loop pemanas, set-point dan output pemanas (output pengendali). CATATAN

Ketinggian tandon air (reservoir) turun selama Praktek ini dan sirkuit ketinggian rendah akan mematikan pompa selama beberapa detik. Ini adalah normal dan tidak akan mempengaruhi Praktek.

11) Sesuaikan set-point agar sesuai dengan kenaikan suhu sebesar 2°C di atas suhu rujukan. 12) Perhatikan seberapa lama yang diperlukan sistem untuk menyesuaikan dengan suhu tangki pemanas baru (hal ini harus kurang dari 30 menit). 13) Pada Panel Mimik, naikkan kecepatan Pompa 1 menjadi maksimum. Biarkan sistem menjadi steady/menetap (hal ini harus memakan waktu kurang dari 20 menit). Perhatikan bagaimana sistem mengubah daya pemanas untuk mengompensasi. Sesuaikan Pompa 1 kembali ke aliran sekitar 1 L/men dan tunggu sampai sistem menjadi steady/menetap. 14) Kurangi set-point sejumlah yang sama dengan 2°C dan perhatikan bagaimana sistem merespon. 15) Gambarlah diagram blok sistem. Pertanyaan * Bagaimana kecepatan respon loop kontrol suhu dibanding dengan kecepatan loop kontrol aliran dan ketinggian pada praktek sebelumnya? * Apakah loop kontrol suhu merespon lebih cepat terhadap kenaikan atau penurunan set-point?

Praktek Lebih Lanjut Gunakan peranti lunak CE2000 untuk mengembangkan ide Anda sendiri tentang perubahan pada praktek ini.

27

VI. Praktek 6: Mengendalikan Ketinggian dan Suhu Bejana Proses.

Tujuan • Mengendalikan suhu dalam bejana proses dengan menyesuaikan aliran dalam loop pemanas. • Mengendalikan ketinggian dalam bejana proses. • Menunjukkan dampak pada masing-masing loop kontrol saat setpoint suhu dan ketinggian diubah. Prosedur praktek: 1) Mulailah dengan software CE2000 dan pilih file ‘exp6-1.ict’, cari Gb.6.1.1, Gb.6.1.2.lalu Gb.6.1.3.

Hubungkan Panel Mimik CE117 seperti yang ditunjukkan pada Gb.6.1.2. Pada

software, trapkan voltase katup proporsional menjadi 10 V (terbuka secara penuh). Sinyal analog akan lewat dari ADA - katup dan pompa1 & 2, dari transmitter suhu TT1 & TT5 dan ketinggian bejana proses LT kembali ke ADA.

Gb.6.1.1.

2) Pada Panel Mimik (Modul Kontrol), switch pemanas keposisi ‘Manual’, atur hingga daya penuh. Atur kipas pendingin ke kecepatan maksimum. Atur sakelar kedua pompa ke posisi ‘External’. Tutup katup bypass loop, buka ventilasi udara dan katup drain / pengosong bejana proses dengan penuh. Hidupkanlah pengaduk. 3) Pada software, blok berjudul ‘PID’ merupakan pengendali tiga elemen yang mengendalikan voltase pemanas. Kita dapat mengatur nilai Proportional gain (Perolehan proporsional), Integral dan Derivative (Derivatif) pengendali. Terapkan pengendali PID menjadi: Proportional gain – 1,

Integral – 0,1


28

Gb.6.1.2.

4) Ada dua setpoint, masing2 set-point suhu bejana proses dg indikator TT5 dan set-point ketinggian bejana proses indicator LT. Jalankan software dan sesuaikan setpoint suhu untuk menyesuaikan dengan suhu bejana proses, yang diindikasikan oleh display TT5, ini merupakan suhu rujukan. Sesuaikan setpoint ketinggian menjadi 7,5 V (air dalam bejana proses harus melingkupi penukar panas, sehingga Anda mungkin perlu menyesuaikan setpoint ketinggian sedikit untuk mencapai hal ini). 5) Naikkan setpoint suhu sehingga 5°C lebih tinggi dari suhu rujukan. Lihat Tabel 1 pada halaman 16 panduan ini untuk konversi voltase ke suhu transmitter suhu. Perhatikan berapa lama proses yang diperlukan untuk menyesuaikan ke suhu baru tangki pemanas (hal ini harus memakan waktu kurang dari 10 menit). 6) Naikkan setpoint ketinggian sebesar 1 V dan perhatikan bagaimana kedua sistem kontrol merespon. Loop kontrol ketinggian pindah ke ketinggian baru yang diinginkan. Suhu tangki mulai menurun, namun loop kontrol suhu merespon dan mengembalikan suhu ke nilai yang diinginkan. 7) Naikkan setpoint suhu sekitar 10% dan perhatikan bahwa hanya loop kontrol suhu yang merespon (kontrol suhu tidak mempengaruhi loop kontrol suhu). 8) Gambarlah diagram blok sistem.

29 Pertanyaan • •

Seberapa baik keseluruhan proses beroperasi? Bagaimanakah kecepatan respon kontrol suhu dibandingkan dengan kontrol ketinggian?

Praktek Lebih Lanjut Gunakanlah peranti lunak CE2000 untuk mengembangkan ide Anda sendiri tentang perubahan pada praktek ini.

Gb.6.1.3. Gambar 6.1.3. sirkit uji pada mimik modul kontrol yang disederhanakan

30

VII. Praktek 7: Mengendalikan Ketinggian oleh Katup dengan Kecepatan Pompa Umpan Maju. Tujuan

1. Mengatur ketinggian permukaan dalam tangki proses dengan mengendalikan katup, 2. Memperhatikan gangguan dalam sistem Kendali yang disebabkan oleh perubahan kecepatan pompa 2. 3. Memperkenalkan umpan maju voltase input Pompa 2 untuk mengurangi gangguan. Prosedur praktek: 1) Mulailah dengan software CE2000 dan pilih file ‘exp7-1.ict’, cari Gb.7.1.1, Gb.7.1.2.lalu Gb.7.1.3. Hubungkanlah Panel Mimik CE117 seperti yang ditunjukkan pada Gb.7.1.2.

Gb.7.1.2 2) Saklar pompa 2 diposisikan ke ‘External’; tutuplah katup drain/pengosong bejana proses dan pastikanlah katup bypass tertutup. 3) Lihatlah pada layar CE2000 (atau Gambar 7.1.1). Sistem diatur untuk pengendalian level bejana proses dengan mode PI menggunakan posisi katup (prop.valve) sebagai variabel kendali. Karena kecepatan pompa dapat beragam, ada gain umpan maju antara voltase input pompa 2 dan output pengendali PID. Aturlah gain umpan maju ke nilai nol. Terapkan pengendali PID ke: Proportional gain – 5,

Integral – 0,2


31

Gb.7.1.1. 4) Aturlah setpoint ketinggian dan voltase pompa menjadi 7 V. Jalankan software. Biarkan sistem steady/menetap, hal ini akan memakan waktu sekitar 5 menit untuk ketinggian bejana proses (LT) untuk menetap dalam 10 % set-point ketinggian. 5) Naikkanlah voltase pompa dari 7 V menjadi 10 V. Perhatikan bagaimana perubahan kecepatan pompa menyebabkan gangguan pada sistem kontrol dan pengendali harus menyesuaikan posisi katup untuk mengkompensasinya. Biarkan sistem steady/menetap. 6) Turunkan voltase pompa dari 10 V menjadi 7 V. Sekali lagi, perhatikan dampak gangguan pada pengendali. Biarkan sistem steady/menetap. 7) Naikkan gain umpan maju dari 0 menjadi 0,2. Biarkan sistem steady/menetap. 8) Ulangi langkah 5 dan 6. Perhatikan gangguan yang disebabkan oleh perubahan kecepatan pompa berkurang. 9) Naikkan gain umpan maju dari 0,2 menjadi 0,3. biarkan sistem steady/menetap. 10) Ulangi langkah 5 dan 6. bandingkan hasilnya dengan yang didapatkan dari gain umpan maju yang lebih kecil.

Gb.7.1.3

11) Gambarlah diagram blok sistem. Pertanyaan Diskusikanlah dampak umpan maju dan cara mengatur gain umpan maju dengan benar. Praktek Lebih Lanjut Gunakan software CE2000 untuk mengembangkan ide Anda sendiri tentang perubahan pada praktek ini.

Gambar sirkit uji pada mimik modul kontrol yang disederhanakan

32

Praktek 8: Pengendalian Kaskade Ketinggian Permukaan Bejana Proses. Tujuan Setelah menyelesaikan Percobaan ini, Praktikan dapat :

1. Mengoperasikan Perangkat Praktek CE117 Pengendalian Kaskade dengan baik. 2. Mengatur ketinggian permukaan air dalam bejana proses melalui Kendali Kaskade.. Pada Percobaan Kaskade ini ada dua loop, kendali Loop-dalam (loop slave) yang mengendalikan aliran air melalui pompa 2 dan kendali Loop-luar (loop master) mengendalikan ketinggian permukaan dalam bejana proses. Prosedur praktek: 1) Mulailah software CE2000 dan pilih file ‘exp8-1.ict’. Cari Gb.8.1, Gb.8.2. lalu Gb.8.3. Hubungkan Panel Mimik CE117 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8.1..

Gb.8.1.

2) Pastikan katup bypass loop proses ditutup. Buka katup drain pengosong bejana proses. Pastikan ventilasi udara terbuka.

33 3) Pada software, trapkan voltase katup proporsional pada 10 V (terbuka secara penuh). Sinyal analog akan lewat dari bagian ADA ke katup dan pompa, dan dari transmitter ketinggian bejana proses LT dan transmitter aliran FT kembali ke bagian ADA. 4) Pada Software, dua blok berjudul ‘PID’ merupakan pengendali tiga elemen, kesatu menyesuaikan ketinggian permukaan bejana proses dan menyediakan setpoint untuk pengendali ‘slave’; kedua, pengendali slave menyesuaikan aliran air dalam loop proses. 5) Atur ketinggian rujukan (set-point) menjadi 7 V. Hal ini memberikan seting kisaran-menengah yang sesuai untuk ketinggian dalam bejana proses. 6) Terapkan seting pengendali master menjadi:

P = 20

I=1

D=0

Setting ini akan memberikan respon cepat. 7) Terapkan setting pengendali slave menjadi:

P = 0,25

I = 0,1

D=0

8) Buka katup drain/pengosong bejana Proses. Sakelar pompa 2 diposisikan ke ‘External’ dan jalankan Software 9) Biarkan sistem berjalan selama beberapa detik dan naikkan setpoint ketinggian sebesar 0,5 V. Perhatikan bagaimana pengendali slave menyesuaikan aliran loop dan bukan hanya voltase pada pompa seperti dalam Praktek 6. Hal ini mengatasi setiap ‘zona mati’ dalam pompa dan memberikan pengendalian yang lebih responsif. 10) Biarkan sistem steady/menetap, hal ini akan memakan waktu kurang dari 30 detik. Saat ketinggian pada nilai kondisi steady/menetap, kurangilah setpoint menjadi 7 V lagi.

Pengujian Pengendali Slave Gain rendah 11) Pastikan setting pengendali slave adalah:

P = 0,25

I = 0,1

D=0

Ini adalah pengendali performa rendah yang akan membatasi performa loop pengendali master. 12) Jalankan percobaan ini dan biarkanlah sistem steady/menetap (sekitar 20 detik). 13) Naikkan setpoint sebesar 1 V. Perhatikanlah respon langkah master dan slave.

Pengujian Pengendali Slave Gain Tinggi 14) Kurangilah titik tetap kembali ke 7 V. 15) Aturlah pengendali slave ke:

P=1

I=1

D=0

16) Jalankan percobaan dan biarkan sistem menetap (sekitar 20 detik). 17) Naikkan setpoint ke 8 V dan perhatikan perilaku loop pengendalian yang lebih responsif. 18) Gambar diagram blok sistem.

34 Pertanyaan •

Bagaimanakah perubahan gain mempengaruhi performa sistem?

•

Apa yang Anda perhatikan dengan ukuran output sinyal awal dari pengendali master? Apakah hal ini realistis, dan bagaimana hal ini dapat diperbaiki?

Praktek Lebih Lanjut Gunakanlah peranti lunak CE2000 untuk mengembangkan ide Anda sendiri tentang perubahan pada praktek ini.

Gb.8.2.


Gb.8.3.

35

IX. Praktek 9: Pengendalian Rasio Aliran Loop Pemanas dan Proses

Tujuan Setelah menyelesaikan Percobaan ini, Peserta dapat:

Mempersiapkan dan mengimplementasikan pengendali rasio yang menjaga rasio tingkat aliran dalam loop proses dan pemanas pada nilai yang ditetapkan. Prosedur praktek: 1) Mulailah dengan software CE2000 dan pilih file ‘exp9-1.ict’. Cari Gb.9.1, Gb.9.2. dan Gb.9.3. Hubungkan Panel Mimik CE117 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9.1.

Gb.9.1.

2) Buat tabel hasil uji sama seperti Tabel 8. 3) Pastikan katup bypass loop proses tertutup. Buka katup drain / pengosong katup proses. Matikan pengaduk. Buka ventilasi udara. 4) Atur kedua sakelar pompa ke posisi ‘External’. Pastikan pendingin diatur ke minimum (mati).

36 Parameter Aliran Rujukan

Pengujian 1

Pengujian 2

Pengujian 3

Pengujian 4

3V

3,5 V

3V

3,5 V

0,5

0,5

1

1

Aliran Loop Proses (FT1) Gain Rasio Aliran Loop Proses (FT2) Tabel 8 Tabel Hasil Kosong 5) Pada software, terapkan voltase katup menjadi 10 V (terbuka secara penuh). Atur gain blok ‘Ratio’ ke 0,5. 6) Terapkan kedua pengendali menjadi:

P=5

I = 0,5

D=0

7) Atur aliran rujukan menjadi 3 V. Jalankan program dan pastikan loop aliran pemanas bekerja dengan benar. Catat kondisi steady dengan nilai 3V pada FT1. 8) Gambarlah diagram blok sistem. Pengujian 1 9) Pastikanlah gain rasio disetel ke 0,5 dan aliran rujukan disetel ke 3 V. 10) Jalankanlah program, tunggu sampai aliran steady/menetap dan catatlah di tabel Anda. Pengujian 2 11) Naikkanlah aliran rujukan dari 3 V menjadi 3,5 V. 12) Tunggulah aliran steady/menetap dan catatlah tabel Anda. Pengujian 3 13) Naikkanlah gain rasio menjadi 1. Kurangilah aliran rujukan menjadi 3 V. 14) Tunggulah sampai aliran steady/menetap dan catat di tabel Anda. Pengujian 4 15) Naikkanlah aliran rujukan dari 3 V menjadi 3,5 V. 16) Tunggulah sampai aliran steady/menetap dan catat di tabel Anda.

Pertanyaan •

Apakah hubungan antara tingkat aliran, aliran rujukan dan gain rasio?

•

Pada jenis aplikasi apakah sistem kendali ini akan berguna?

37 Praktek Lebih Lanjut Gunakanlah software CE2000 untuk mengembangkan ide Anda sendiri tentang perubahan pada praktek ini.

Gb.9.2.

Gambar sirkit uji pada mimic modul control yang disederhanakan.

Gb.9.3.

38

X. Praktek Pengendalian Tekanan Bejana Proses

Praktek 10.1: Pemasangan dan Karakteristik Pressure Transducer Tujuan:

Setelah menyelesaikan percobaan ini, Praktikan dapat:

1. Mempersiapkan Perangkat CE117 untuk percobaan ini. 2. Mengendalikan tekanan dalam bejana proses dengan aneka metode berbeda. prosedur praktek: 1) Mulailah dengan software CE2000 dan pilih file ‘exp10-1.ict’. Cari Gb.10.1, Gb.10.2. dan Gb.10.3. Hubungkan Panel Mimik CE117 seperti yang ditunjukkan pada Gb.10.1..

Gb.10.1.1 2) Buat tabel hasil uji sama seperti Tabel 9. 3) Pastikan ketinggian isi tandon air benar. Tutup loop proses dengan menutup katup bypass dan katup drain / pengosong. Katup udara dibuka. Terapkan voltase 10 Volt pada Proportional valve sehingga katup terbuka penuh. 4) Alihkan Pompa 2 ke posisi ‘Manual’ dan kendali manualnya ke minimum (mati).

39 5) Atur kontrol manual pompa 2 untuk menaikkan ketinggian air dalam bejana proses menjadi 50 mm. Ventilasi udara terbuka pada titik ini, sehingga udara dalam bejana proses berada pada tekanan atmosferis dan harus memberikan 0 V dari transmitter tekanan. 6) Tutup ventilasi udara. 7) Naikkan ketinggian secara bertahap sebesar 10mm hingga 100mm (dari 50mm sampai 100mm) dan catat masing-masing tahap bacaan dalam tabel hasil uji Anda (atau gunakan software CE2000). Catatan: Atur software CE2000 ke setting rekaman manual untuk merekam data pada masing-masing penambahan (lihat Buku Pedoman CE2000 untuk mendapatkan detil lebih lanjut). 8) Dari hasil Anda, buat plot grafik bacaan transduser tekanan pada sumbu vertical terhadap bacaan transduser ketinggian (atau gunakan software). Grafik ini merupakan grafik karakteristik untuk transduser tekanan. Ketinggian (mm)

PT (V)

LT (V)

50 60 70 80 90 100 Tabel 9 Hasil Uji Praktek 10, Jenis 1 Pertanyaan •

Apakah grafik karakteristik linier?

Praktek Lebih Lanjut Gunakan software CE2000 untuk mengembangkan ide Anda sendiri tentang perubahan pada praktek ini.

Gb.10.1.2

Gb.10.1.3.

40

Praktek 10.2: Pengendalian Tekanan Bejana Proses, Kendali Proporsional

prosedur praktek:

1) Mulailah dengan CE2000 dan pilih file ‘exp10-2.ict’. Cari Gb.10.2.1, Gb.10.2.2. dan Gb.10.2.3. Hubungkanlah Panel Mimik CE117 seperti yang ditunjukkan pada Gb.10.2.1.

Gb.10.2.1

2) Pada Panel Mimik, aturlah Pompa 2 keposisi ‘Manual’ dan minimum (mati). 3) Pada software, sesuaikan voltase katup ke 10 V (terbuka secara penuh). Pastikan Blok Porporsional (P) diatur ke 20. 4) Buka Ventilasi Udara dan tutup katup drain / pengosong. Gunakan Pompa 2 untuk meningkatkan ketinggian Bejana Proses ke 50 mm. Tutup Ventilasi Udara. 5) Pada software, atur set-point tekanan ke 2 V. Atur Pompa 2 ke posisi ‘External’. 6) Jalankan software dan atur untuk merekam hasilnya. 7) Naikkan setpoint secara bertahap sebesar 0,5 V hingga 4 V. Setelah masing-masing kenaikan, tunggu sampai tekanan steady/menetap (harus memakan waktu kurang dari dua menit). Perhatikan bahwa dibutuhkan waktu lebih lama untuk stabil saat tekanan meningkat.

41 8) Hentikan software dan periksa hasilnya. Perhatikan bahwa sistem mencoba menyamai perubahan setpoint, namun tidak pernah benar-benar mencapainya. Selalu ada kesalahan – kesalahan ‘kondisi mantap’ (Off-set). 9) Ulangi pengujian dengan Blok Proporsional diatur ke 10 dan kemudian 30. 10) Gambarlah diagram blok sistem. Pertanyaan •

Seberapa baik sistem proporsional saja ini bereaksi terhadap perubahan setpoint?

•

Bagaimana kesalahan kondisi mantap berhubungan dengan gain Blok Proporsional?

Praktek Lebih Lanjut Gunakan software CE2000 untuk mengembangkan ide Anda sendiri tentang perubahan pada praktek ini.

Gb.10.2.2.


Gb.10.2.3.

42

Praktek 10.3:

Pengendalian Tekanan Bejana Proses, kendali Proporsinal Integral

Prosedur praktek: Pada Praktek 10 Percobaan 2, Anda telah menemukan bahwa selalu ada kesalahan-kondisi-mantap (Off-set) saat Anda menggunakan gain proporsional saja. Praktek ini menunjukan bahwa penambahan istilah ‘Integral’ akan menghilangkan kesalahan. 1) Mulailah dengan CE2000 dan pilih file ‘exp10-3.ict’. Cari Gb.10.3.1, Gb.10.3.2. dan Gb.10.3.3. Hubungkan Panel Mimik CE117 seperti yang ditunjukkan pada Gb.10.3.1.

Gb.10.3.1.

2) Pada Panel Mimik, aturlah Pompa 2 ke ‘Manual’ dan minimum (mati). 3) Pada software, sesuaikan voltase katup ke 10 V (terbuka secara penuh). Pastikan Blok Porporsional (P) diatur ke 20. Dan Integral (I) = 1. 4) Buka Ventilasi Udara dan tutup Katup Drain / Pengosong. Gunakan Pompa 2 untuk meningkatkan ketinggian Bejana Proses ke 50 mm. Tutup Ventilasi Udara. 5) Tutup Ventilasi Udara. 6) Pada software, atur set-point tekanan ke 2 V. Atur Pompa 2 ke ‘External’. 7) Jalankan software dan atur untuk merekam hasilnya.

43 8) Naikkan setpoint secara bertahap sebesar 0,5 V hingga 4 V. Setelah masing-masing kenaikan, tunggulah sampai tekanan steady/menetap (harus memakan waktu kurang dari dua menit). Perhatikan bahwa dibutuhkan waktu lebih lama untuk stabil saat tekanan meningkat. 9) Hentikan software dan periksa hasilnya. Pertanyaan •

Seberapa baik sistem Proporsional dan Integral menyamai set-point?

•

Bagaimana sistem dapat diperbaiki?

Gb.10.3.2.

Praktek Lebih Lanjut Gunakanlah software CE2000 untuk mengembangkan ide Anda sendiri tentang perubahan pada praktek ini.

Gb.10.3.3.

Gambar sirkit uji pada mimik modul kontrol yang di sederhanakan

I. Mengenalkan Pengendalian Dasar, Hardware dan Software

Recommend Documents