SISTEM PENGATURAN LOOP TERTUTUP
PENGANTAR Dalam bahasan ini akan dijelaskan tentang sistem pengaturan loop tertutup : apa yang dimaksud dengan sistem pengaturan loop tertutup, bagaimanakah perilakunya dan
representasi diagram bloknya. Materi yang dibahas merupakan dasar pengetahuan teknik yang diperlukan untuk melakukan instalasi, perawatan, dan “troubleshooting” bila terjadi penyimpangan di dalam sistem.
SISTEM PENGATURAN LOOP TERTUTUP Sistem pengaturan loop tertutup merupakan sistem pengaturan dimana sinyal keluaran mempunyai pengaruh langsung terhadap sinyal kontrol (aksi kontrol). Pada sistem pengaturan loop tertutup terdapat jaringan umpanbalik (feedback)
karenanya sistem pengaturan loop tertutup seringkali disebut sebagai sistem pengaturan umpanbalik. Praktisnya, istilah pengaturan loop tertutup dan sistem pengaturan umpanbalik dapat saling dipertukarkan penggunaannya.
Representasi diagram blok dari sistem pengaturan loop tertutup adalah sebagai berikut :
setpoin
+
Σ
error
Kontroler
Plant
keluaran
Elemen Ukur
Pada sistem pengaturan loop tertutup, sinyal keluaran dari plant atau sinyal keluaran
terukur dari elemen ukur (biasanya sensor atau tranduser) diumpanbalikkan untuk dibandingkan dengan setpoin. Perbedaan antara sinyal keluaran dan setpoin yaitu sinyal kesalahan atau error, disajikan ke kontroler sedemikian rupa untuk mengurangi
kesalahan dan membawa keluaran sistem ke nilai yang dikehendaki.
1
Jadi, pada sistem pengaturan loop tertutup keluaran sistem digunakan untuk menentukan sinyal masukan ke plant Contoh sistem pengaturan loop tertutup : 1. Sistem pengaturan temperatur cairan pada Continuous Stirred-Tank Reactor (CSTR). Diagram blok dari Sistem pengaturan temperatur cairan pada Continuous StirredTank Reactor (CSTR) adalah sebagai berikut : w
+
Σ
Tsp
error
Q
Tala
Tin
CSTR
Tout
Ukur
Dengan mengukur temperatur cairan pada aliran keluar (Tout) dan membanding kannya dengan temperatur cairan yang dikehendaki (Tsp), maka sinyal error yaitu selisih antara Tout dengan Tsp diumpankan ke kontroler. Kontroler akan mengha silkan sinyal kontrol berupa panas yang dihasilkan oleh heater (Q) sedemikian hingga temperatur cairan di aliran keluar sama dengan temperatur cairan yang dikehendaki. 2. Sistem pengaturan kecepatan Governor Prinsip kerja dari sistem pengaturan kecapatan governor adalah sebagai berikut : •
Kecepatan governor disetel sesuai dengan kecepatan yang diinginkan dan tidak terdapat tekanan minyak yang masuk dalam sisi silinder.
•
Jika kecepatan mesin yang sebenarnya turun di bawah harga yang diinginkan, maka gaya sentrifugal dari governor kecepatan mengecil, menyebabkan katup pengontrol (katup pilot) bergerak ke bawah, mencatu bahan bakar yang lebih banyak sehingga kecepatan mesin membesar sampai dicapai harga yang diinginkan.
2
•
Sebaliknya, jika kecepatan mesin melebihi nilai yang diinginkan, maka gaya sentrifugal dari governor kecepatan membesar, menyebabkan katup pengontrol (katup pilot) bergerak ke atas. Hal ini akan memperkecil catu bahan bakar sehingga kecepatan mesin mengecil sampai dicapai nilai yang diinginkan
Diagram skematik dari sistem pengaturan kecepatan governor adalah sebagai berikut
3. Sistem pengaturan temperatur pada oven listrik Diagram blok dari sistem pengaturan temperatur pada oven listrik adalah sebagai berikut : Sensor temperatur
Termometer
oven Kompor listrik
Antar muka
Konverter A/D Pemanas
Relai
Penguat
Interface
3
Input terprogram
•
Temperatur di dalam oven listrik diukur oleh sensor temperatur, yang adalah alat analog. temperatur analog dikonversi menjadi temperatur digital oleh konverter A/D.
•
Temperatur digital tersebut dimasukkan ke kontroler melalui sebuah antarmuka.
•
Temperatur digital ini dibandingkan dengan temperatur masukan yang diprogram dan jika terdapat penyimpangan (error), kontroler mengirim sinyal ke pemanas, melalui sebuah antarmuka, penguat, dan relai untuk membawa temperatur pada oven listrik ke nilai yang dikehendaki
Dibandingkan dengan sistem pengaturan loop terbuka, kelebihan sistem pengaturan loop tertutup adalah :
Dapat mengatasi ketidakpastian pengetahuan akan plant dan perubahan kelakuan atau karakteristik plant
Nonlinearitas komponen tidak terlalu mengganggu
Ketelitian (accuracy) terjaga
Sedangkan kekurangan sistem pengaturan loop tertutup adalah :
Perlengkapannya lebih komplek dan lebih mahal dibandingkan dengan pengaturan loop terbuka
Instalasi dan perawatannya lebih sulit
Kecenderungan ke arah osilasi
RINGKASAN 1. Pada sistem pengaturan loop tertutup terdapat jaringan umpan balik (feedback). 2. Pada sistem pengaturan loop tertutup, keluaran sistem digunakan untuk menentukan masukan ke plant 3. Feedback merupakan fitur esensial pada sistem pengaturan yang efektif (hal ini membantu kita mengatasi ketidakpastian pada pengetahuan akan plant dan perubahan kelakuan/karakteristik plant)
LATIHAN Beri satu contoh sistem pengaturan loop tertutup serta jelaskan dan gambar diagram bloknya.
4
5
