MODUL PRAKTIKUM INSTRUMENTASI KENDALI SISTEM KENDALI INSTRUMENTASI INDUSTRI
A. Tujuan Praktikum 1. Memahami penggunaan NI MyRIO sebagai unit input dan output 2. Menggunakan NI MyRIO sebagai pengatur ketinggian air 3. Memahami perancangan system monitoring dengan LabVIEW dan NI MyRIO
B. Alat yang Digunakan 1. NI MyRIO 2. PC terinstall LabVIEW 3. Catu Daya 4. Rangkaian Penguat 5. Kompresor 6. Valve Mekanis Peneumatis 7. Unit Pendukung Water Level Control
C. Dasar Teori Instrumentasi memegang peranan penting dalam dunia industri karena semua komponen penyusun industri pasti memiliki komponen alat ukur ataupun alat atur. Salah satu komponen alat atur berfungsi sebagai penggerak akhir proses pengendalian adalah control valve. Control valve adalah katup yang dapat diatur lebar pembukaannya. Pengaturan lebar katup menggunakan banyak media dalam hal ini adalah katup pneumatis. Katup pneumatis memiliki karakteristik khusus sehingga banyak sekali digunakan didunia industri, terutama untuk industri yang memerlukan pengendalian fluida bertekanan tinggi dengan kecepatan dan suhu yang juga tinggi. Katup peneumatis ini masih sering digunakan pada pabrikpabrik yang ada di Indonesia, namun pada perkembangannya katup peneumatis ini mulai digantikan dengan katup yang diatur oleh motor. Dalam percobaan ini akan dilihat watak control valve yang terdiri dari berbagai macam besaran yang mempengaruhinya serta bagaimana melakukan proses pengendalian sederhana menggunakan control valve tersebut. Control valve ini dilakukan menggunakan NI MyRIO yang dapat diprogram melalui komputer, cara kontrol ini cocok digunakan pada lingkungan akademis. Selain menggunakan NI MyRIO, sistem kontrol yang sering digunakan antara lain adalah PLC.
Alat percobaan yang digunakan memiliki struktur sebagai berikut:
FI
LI
2
V/I
LT
5 1
CV
4
P 3
Bagian-bagian dari struktur di atas adalah: a) P (Pompa) Pompa ini dipakai untuk mengisi tekanan pada valve. Pompa ini sekali dinyalakan akan secara otomatis mati jika tekanan pada valve sudah penuh dan akan secara otomatis pula mengisi lagi jika tekanan pada valve sudah berkurang / habis. b) FI (Flow Indikator) Alat ini disebut juga dengan rotameter. Alat ini akan menunjukkan debit air pada saat tertentu sesuai dengan seberapa besar katup tangan no. 5 dibuka. c) LI (Level Indikator) Level indikator atau gelas penduga dipakai untuk menduga tinggi air dalam skala persentase dan meter. d) LT (Level Transmitter) Alat ini berfungsi untuk menghasilkan arus dan tegangan yang besarnya sebanding dengan tinggi permukaan air. Jadi keluaran alat ini adalah bisa arus juga tegangan. e) V-I Converter Alat ini akan mengkonversi keluaran tegangan dari DAC menjadi arus dengan besar tertentu yang besarnya sebanding dengan penguatan tertentu dari nilai tegangannya. f)
CV (Control valve) Control valve yang dipakai, dikendalikan oleh masukan arus. Valve ini menjadi komponen utama yang dikendalikan agar tinggi level air yang berada pada jangkauan tertentu saja.
D. Percobaan Percobaan 1. Karakterisasi hubungan tegangan keluaran level transmitter dengan ketinggian air dalam tangki 1. Nyalakan semua catu daya. 2. Koneksikan komputer dengan NI MyRIO melalui WiFi dengan nama wireless. 3. Buka program LabVIEW. 4. Pada environtment settings, pilih LabVIEW for MyRIO. 5. Buat project baru dengan template myRIO project. 6. Beri nama project, dan pada pilihan target, ganti menjadi Connected over WiFi, klik finish. 7. Pada jendela Project Explorer, pilih myRIO-1900 (target device), klik kanan -> new -> VI. 8. Buatlah program untuk membaca tegangan keluaran level transmitter.
9. Pastikan Katup No. 1 (lihat gambar pada dasar teori) tertutup, sehingga air di dalam tangki tidak keluar. 10. Nyalakan pompa untuk mengalirkan air kedalam tabung. 11. Atur Katup No. 5 hingga terbuka dan dapat mengalirkan air dan gunakan Katup No. 2 untuk mengatur debit air (Q) masukan ke tabung. 12. Ukurlah tinggi permukaan (level indicator) dan amati nilai tegangan transmitter pada program LabVIEW (gunakan debit air 200 dan 500). 13. Catatlah hasil pada Tabel 1, kemudian kosongkan tabung dengan membuka Katup No.1 saat akan memulai lagi percobaan dengan debit 500. 14. Dari hasil pada Tabel 1, carilah persamaan yang menyatakan hubungan antara tinggi permukaan air dengan tegangan transmitter menggunakan regresi linier.
15. Dari hubungan yang diperoleh, buatlah indikator tinggi permukaan air dengan program berikut (koefisien a dan b diperoleh dari langkah sebelumnya).
Percobaan 2. Mengatur Kecepatan Isi Tabung Melalui NI MyRIO 1. Tambahkan bagian berikut ke program sebelumnya.
2. Buatlah debit air (Q = 400) dengan mengatur katup No. 2 pada water level sistem. 3. Aturlah nilai valve closing antara 30 hingga 100, amati kenaikan tinggi level indicator (lihat dasar teori) tiap 10 detik kemudian hitung kecepatan pengisian dalam %/sec, yang dapat dihitung dengan rumusan :
H1 = tinggi awal 0 s (cm) H2 = tinggi akhir 10s (cm) v = kecepatan pengisian (%/s) 4. Catatlah hasil pengukuran dan pengamatan pada Tabel 2 dan ulangi dengan debit air 500.
Percobaan 3. Mengatur Kecepatan Pengosongan Tabung Melalui NI MyRIO 1. Gunakan program pada percobaan sebelumnya. 2. Buatlah debit air (Q=400) dengan mengatur katup No.2 pada water level system, dan isi tabung hingga penuh.
3. Aturlah nilai valve closing antara 60 hingga 0, amati penurunan tinggi air (tabung harus dalam keadaan terisi) setipa 10 detik kemudian hitung kecepatan pengisian dalam %/sec, dengan rumusan berikut.
H1 = tinggi awal 0 s (cm) H2 = tinggi akhir 10s (cm) v = kecepatan pengosongan (%/s) 4. Catatlah hasil pengukuran dan pengamatan pada Tabel 3 dan ulangi dengan debit air 500.
Percobaan 4. Mengatur Ketinggian Air dalam Tabung 1. Buatlah program dengan logika sebagai berikut. Jika ketinggian air kurang dari 25 cm, maka valve tertutup 100%. Jika ketinggian air lebih dari 40 cm, maka valve tertutup 40%. (gunakan fungsi greater, less, select, atau formula node pada labVIEW) 2. Jalankan program dan jelaskan apa yang terjadi pada sistem. kemudian catat waktu yang dihabiskan untuk menaikkan ketinggian air dari 25 cm hingga 40 cm, dan sebaliknya, untuk mengurangi ketinggian air dari 40 cm hingga 25 cm.
Tugas : 1. Buatlah block kendali diagram water level system. 2. Buatlah program kendali pengisian air dari nol hingga penuh dengan waktu sesuai dengan NIM terakhir anda dikalikan dengan 30 detik. Kemudian ketika air penuh, maka buang air hingga tersisa 70% isi tabung dengan waktu yang sama dengan pengisian tabung penuh (30 detik x NIM terbelakang). Sertakan perhitungan dalam analisis hasil percobaan !
LEMBAR PENGAMATAN SISTEM PENGENDALIAN INSTRUMENTASI INDUSTRI
Tabel 1 Q = 200
Q = 500 Tegangan
Waktu (s) Tinggi (cm)
Level Transmitter
20 s 40 s 60 s 80 s 100 s 120 s 140 s
Tegangan Tinggi (cm)
Level Transmitter
Tabel 2 Q = 400
Q = 500
Valve Closing Kecepatan (%/s)
Tekanan (V/I)
Kecepatan (%/s)
Tekanan (V/I)
40 50 60 70 80 90 100
Tabel 3 Q = 400
Q = 500
Valve Closing Kecepatan (%/s) 60 50 40 30 20 10 0
Tekanan (V/I)
Kecepatan (%/s)
Tekanan (V/I)
