Otomasi Sistem Konsep Otomasi Sistem dan Strategi Kontrol Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng. Jurusan Teknik Elektro FTI ITS Telp. 5947302 Fax.5931237 Email:
[email protected] Otomasi Sistem - 01
1
Objektif: Perkembangan Sistem Kontrol Sejarah Perkembangan Kontrol Otomatis PLC pada Sistem Kontrol
Otomasi Sistem - 01
2
Latar Belakang kebutuhan kontroler yang dapat dioperasikan dengan mudah
(kompak, sederhana); tahan terhadap getaran dan noise; bentuk tidak terlampau rumit (plug in) dan modular, memudahkan penggantian/penambahan; level sinyal dan hubungan input output standar; menggunakan bahasa program yang mudah dimengerti; mudah diprogram ulang di peralatan (programmable); mempunyai kemampuan fungsi internal seperti timer, counter dan shift register.
Otomasi Sistem - 01
3
Konsep Sistem Kontrol yang Ideal
(dilontarkan oleh kelompok insinyur dari General Motors tahun 1968)
mudah diprogram dan diprogram ulang, jika mungkin dalam
peralatan dapat mengubah langkah operasinya; mudah dirawat dan diperbaiki, lebih disukai dalam bentuk modul plug in; handal dalam lingkungan plant; lebih kecil daripada relay yang ekuivalen; murah, kuat dan terpadu dengan panel dalam penggunaan.
Otomasi Sistem - 01
4
Watt’s flyball governor (1769)
Otomasi Sistem - 01
5
Sejarah Perkembangan (1) James Watt (1769) --> governor sentrifugal untuk kontrol kecepatan mesin uap. Minorsky (1922) --> kontrol otomatis untuk pengemudian kapal, dan menunjukkan bagaimana stabilitas dapat ditentukan dari persamaan diferensial sistem. Hazen (1934) --> memperkenalkan servomekanik untuk kontrol posisi, membahas disain servomekanik relai yang mampu mengikuti perubahan input dengan kesalahan kecil. Pertengahan 1950, mulainya digunakan komputer sebagai alat bantu kontrol proses, tapi saat itu harga komputer masih sangat mahal dan kecepatan prosesnya masih lambat.
Otomasi Sistem - 01
6
Sejarah Perkembangan (2) Tahun 1968, tenaga teknik General Motor mulai memperkenalkan konsep komputer yang mudah diprogram Tahun 1969 bentuk riil dari dari perangkat keras berupa CPU untuk kontroller dengan instruksi logika, 1 Kbyte memori dan 128 titik I/O. Tahun 1974 dikenalkan penggunaan beberapa prosesor untuk fungsi timer, counter, dan arithmetic process. Tahun 1976 dikenalkan sistem kontrol dengan I/O jarak jauh. Tahun 1980 dikenalkan modul-modul intelligent untuk input analog maupun digital, output analog maupun digital, dan komunikasi antar kontroler.
Otomasi Sistem - 01
7
Open Loop/Closed Loop Systems A control system is an interconnection of components. Each component is represented by a block in a diagram. Open Loop Control signal
Desired output
Actuating signal
Controller
Actuator
Plant output
Plant
Closed Loop (Feedback system) Desired output
Error signal
Control signal
Controller
+
Actuating signal
Actuator
Plant output
Plant
Sensor Otomasi Sistem - 01
8
Sistem Kontrol Loop Terbuka Kebaikan: Konstruksi sederhana dan mengurangi pemeliharaan. Lebih murah Tidak ada persoalan stabilitas Cocok apabila output sulit diukur atau secara ekonomis tidak fisibel Kekurangan : Gangguan atau perubahan dalam kalibrasi menyebabkan kesalahan dan output mungkin berbeda terhadap apa yang diinginkan Untuk mempertahankan kualitas yang dibutuhkan pada output, rekalibrasi (kalibrasi kembali) harus dilakukan dari waktu ke waktu.
Otomasi Sistem - 01
9
Sistem Kontrol Kecepatan
Otomasi Sistem - 01
10
Sistem Kontrol Loop Tertutup Kebaikan: Ketelitian lebih baik (kualitas produksi lebih baik). output Sensitivitas yang lebih rendah dari ratio terhadap variasi-variasi input dalam karakteristik sistem Mengurangi efek nonlinieritas dan distorsi/gangguan Memperbesar bandwidth sistem (bandwidth sistem adalah daerah/range frekwensi dari input dalam mana sistem akan memberikan respons yang memuaskan) Kekurangan : Konstruksi lebih rumit dan pemeliharaan lebih mahal Lebih mahal Kecenderungan ke arah osilasi atau ketidakstabilan.
Otomasi Sistem - 01
11
Contoh 1: Pemanas Ruangan If temperature inside the house is below the desired temperature, furnace turns on until the temperature inside the house is slightly higher than the desired temperature Desired temp.
Error signal
Gas valve signal
gain
+
heat
furnace
temp.
house
temperature sensor If temperature inside the house is above the desired temperature, furnace turns off until the temperature inside the house is slightly lower than the desired temperature Otomasi Sistem - 01
12
Contoh 2: Cruise Control If the vehicle speed is lower than the desired speed the controller acts on the throttle to increase speed Error signal
Desired speed
controller
+
traction force
throttle
engine
speed
vehicle
speedometer If the vehicle speed is higher than the desired speed, the controller acts on the throttle to reduce speed Otomasi Sistem - 01
13
Diagram Sistem Pengaturan Otomatis Energy input
Process under control
Actuator
Power interface
Sensor
Transmission
Set point (desired output)
Controller
Actual output
Signal conditioner
Process variable (actual output)
Otomasi Sistem - 01
Transmission
14
Sistem Kontrol Posisi
Otomasi Sistem - 01
15
Sistem Kontrol Numerik
Otomasi Sistem - 01
16
Sistem Kontrol Proses
Otomasi Sistem - 01
17
Sistem Kontrol Proses
Otomasi Sistem - 01
18
PLC pada Sistem Konveyor
Otomasi Sistem - 01
19
Definisi PLC PC = Programmable Controller (UK) PLC = Programmable Logic Controller (USA) PBS = Programmable Binary System (Swedia)
Otomasi Sistem - 01
20
Kedudukan PLC
Otomasi Sistem - 01
21
Rangkaian Konvensional dan PLC
Otomasi Sistem - 01
22
Pengendali dengan Relay Elemen Input : Tombol tekan S1, S2, S3, S4 S2
S1
K1
K1
Elemen Input
Elemen Proses: Relai K1 S3
S4
Elemen Proses
K1
Elemen Output
H1
Elemen Output : Lampu H1 Sambungan antara elemenelemen tersebut melalui pengawatan.
Otomasi Sistem - 01
23
Pengendali dengan PLC Elemen Input : Tombol tekan S1, S2, S3, S4 Elemen Input
S2
S1
S4
Elemen Proses: PLC
Elemen Proses
Elemen Output
S3
Elemen Output : Lampu H1 H1
Sambungan antara elemenelemen input dan output tidak melalui pengawatan, tetapi melalui program.
Otomasi Sistem - 01
24
Koneksi Pengendali dengan PLC
Otomasi Sistem - 01
25
7 Tahapan menyusun kontrol dg PLC 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Desain sistem I/O assigment Penulisan program Programming Editing Monitoring Penyimpanan program Otomasi Sistem - 01
26
