LAPORAN PRAKTIKUM INSTRUMENTASI & PENGENDALIAN PROSES

Transkripsi

1 LAPORAN PRAKTIKUM INSTRUMENTASI & PENGENDALIAN PROSES PENGENDALIAN TEMPERATUR Nama : Abdul Hari NIM : Kelas : 2 Migas Pembimbing : Ir. Syafruddin. Msi NIP : JURUSAN TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI MIGAS POLITEKNIK NEGERI LHOKSEUMAWE 2012

2 LEMBAR TUGAS Judul Praktikum : Pengendalian Temperatur Laboratorium : Instrumentasi dan Pengendalian Proses Jurusan / Prodi : T. Kimia / Migas Nama : Abdul Hari NIM : Kelompok : IV (Empat) Kelas / Semester : 2 M / IV ( Empat ) Anggota Kelompok IV : Randa Akbar TM. Zulmi Sharie Suhaila Uraian Tugas 1. Uji karakteristik Pengendalian Temperatur pada PB = 100, 150 dan Uji karakteristik Pengendalian Temperatur pada PB = 100, I = 100 dan PB = 100, I = Uji karakteristik Pengendalian Temperatur pada PB = 150, I = 50, D = 50 dan PB = 50, I = 50, dan D = Set point temperature fluida panas 350C dan set fluida dingin yang dikeluarkan 0C. 5. Temperature dingin masuk disesuaikan 6. Gambarkan grafik : PB %V vs t TT01 vs t Tset vs t

3 Buketrata, 25 April 2012 Ka. Laboratorium Dosen Pembimbing Ir. Syafruddin. MSi Ir. Syafruddin, MSi NIP : NIP : LEMBAR PENGESAHAN Judul Praktikum : Instrumentasi dan Pengukuran Tekanan Mata Kuliah : Praktikum Instrumentasi dan Pengendalian Proses Nama : Abdul Hari NIM : Kelompok : IV (Empat) Kelas / Semester : 2 M / IV ( Empat ) Nama Dosen Pembimbing : Ir. Syafruddin. MSi NIP : Ka Laboratorium : Ir. Syafruddin. MSi NIP : Tanggal Pengesahan : Buketrata, Ka. Laboratorium April 2012 Dosen Pembimbing

4 Ir. Syafruddin. MSi Ir. Syafruddin. Msi NIP : NIP : BAB I PENDAHULUAN 1.1 TUJUAN PRAKTIKUM 1. Untuk menunjukkan karakteristik Proporsional Band (PB) pada suatu loop pengendalian temperatur. 2. Untuk menunjukkan PB ( Proporsional Band) + I ( integral) pada suatu control loop pengendali temperatur. 3. Untuk menunjukkan karakteristik PB ( Proporsional Band) + I ( integral) + D (Derivate) dalam control loop pengendali temperature 1.2 ALAT DAN BAHAN Alat yang digunakan 1. Seperangkat alat pengendali temperatur 2. Gelas ukur 3. Beaker glass 4. Stop watch Bahan yang digunakan Air dan udara Es Batu

5 1.3 PROSEDUR KERJA Prosedur Start-Up 1. Pastikan bahwa semua kerangan diatur sesuai dengan Posisi Suhu Control Valve diuraikan dalam Tabel Isi Tangki TN1 dan TN2 dengan air dengan cara manual 80% level 3. Lepaskan penutup pena perekam, dan pasang kertas grafik ke alat perekam. 4. Hidupkan panel kontrol listrik. 5. Nyalakan perekam dan periksa bahwa perekam bekerja dan pena berisi tinta. Catatan: Periksa bahwa kecepatan grafik perekam ditetapkan pada 1440 mm / jam 6. Nyalakan pemanas air dan tetapkan set point pengendali temperatur TI C1 sampai 40 C dan tunggu sampai suhu mencapai 40 C. 7. Nyalakan pompa P2 dan menyesuaikan tingkat laju alir ke 5 LPM dengan menggunakan kerangan V8. 8. Nyalakan pompa sirkulasi air panas P1. 9. Praktikan sekarang siap untuk melanjutkan percobaan Prosedur Shut-down

6 1. Matikan pompa P1, P2, dan pemanas air (E1). 2. Matikan power pada panel kontrol a. Control Proporsional Loop Tertutup Tujuan: Untuk menunjukkan karakteristik Proporsional Band (PB) pada suatu loop kontrol suhu Prosedur: 1. Start-up unit sesuai dengan Bagian Masukkan nilai PB dari 100, I nilai ke 0 (OFF) detik, dan nilai D untuk 0 (OFF). 3. Pasang loop kontrol ke dalam "Mode Manual". Sesuaikan set point ke C dan perlahan-lahan menyesuaikan output hingga pengukuran sesuai dengan set point. 4. Aktifkan mode perekaman. Pasang loop menjadi "Auto Mode". 5. Mensimulasikan perubahan beban dengan mengatur laju aliran air dingin sekitar 18 LPM selama 20 detik dengan menggunakan kerangan V8. Kembali ke posisi awal. Amati respon dari sistem sampai pola pengukuran seragam, dan kemudian hentikan perekam. 6. Pasang loop kedalam mode "Manual" dan. Atur set point ke 32 C secara bertahap menyesuaikan output hingga pengukuran sesuai dengan set point. 7. Aktifkan perekam lagi. Pasang loop kedalam mode "Auto" dan ubah set point ke 32 C. Amati respon sistem sampai pengukuran pola seragam. Periksa nilai kondisi pengukuran pada pengendali untuk menghitung loss. Hentikan perekam. 8. Ulangi langkah 2-6 dengan nilai PB berikut. 9. Bandingkan semua hasil, dan bahas perbedaannya.

7 1.3.2b. Proportional plus Integral Control Loop Tertutup Tujuan: Untuk menunjukkan karakteristik PB (Proportional Band) + I ( Integral) pada suatu kontrol loop suhu Prosedur: 1. Start-up sesuai dengan Bagian Masukkan nilai PB dari 20, I nilai 100 detik, dan nilai D untuk 0 (OFF) kedua. 3. Pasang loop ke mode "Manual" dan. Set Atur set point ke 40 C secara perlahan-lahan menyesuaikan output sehingga pengukuran sesuai dengan set point. 4. Aktifkan mode perekaman. Pasang loop ke mode "Auto". 5. Mensimulasikan perubahan beban dengan mengatur laju alir air dingin sekitar 18 LPM selama 20 detik dengan menggunakan kerangan V8. Kembali ke posisi awal. Amati respon sistem sampai pola pengukuran seragam dan kemudian hentikan perekam. 6. Pasang loop kedalam mode "Manual". Atur set point ke C dan secara bertahap menyesuaikan output sehingga pengukuran sesuai dengan set point. 7. Nyalakan perekam. Pasang loop kedalam mode "Auto". Ubah set point ke 32. Amati respon sistem sampai pengukuran pola seragam. Hentikan perekam. 8. Tentukan nilai P tetap. Ulangi langkah 2 sampai 6 dengan menggunakan nilai I berikut.

8 9. Bandingkan semua hasil, dan komentar tentang perbedaan c. Proportional plus Integral & Derivatif Kontrol Loop Tertutup Tujuan: Untuk menunjukkan karakteristik PB (Proportional Band) + I(Integral Aksi) + D (tindakan derivatif) dalam loop kontrol suhu Prosedur: 1. Start-up unit sesuai dengan Bagian Masukkan nilai PB dari 20, I nilai 10 detik, dan nilai D dari 1 detik. 3. Pasang loop kedalam mode "Manual". Sesuaikan set point ke 40 C dan perlahan-lahan menyesuaikan output sehingga pengukuran sesuai dengan set point. 4. Aktifkan mode perekaman. Pasang loop kedalam mode "Auto". 5. Mensimulasikan perubahan beban dengan mengatur laju alir air dingin sekitar 18 LPM selama 20 detik dengan menggunakan kerangan V8. Kembali ke posisi awal. Amati respon sistem sampai pola pengukuran seragam lalu berhenti perekam. 6. Pasang loop kedalam mode "Manual". Sesuaikan set point ke C dan secara bertahap menyesuaikan output sehingga pengukuran sesuai dengan set point. 7. Aktifkan mode rekaman lagi. Pasang loop kedalam mode "Auto". Ubah set point ke 32. Amati respon dari sistem sampai stabil. Hentikan perekam. 8. Tentukan nilai PB dan I tetap. Ulangi langkah 2 sampai 6 dengan menggunakan nilai D berikut. 9. Bandingkan semua hasil, dan bahas perbedaannya.

9 BAB II DASAR TEORI Sistem pengendalian proses adalah gabungan kerja dari alat-alat pengendalian otomatis. Semua peralatan yang membentuk sistem pengendalian disebut istrumentasi pengendalian proses. Contoh sederhana istrumentasi pengendalian proses adalah saklar temperatur yang bekerja secara otomatis mengendalikan suhu setrika. Instrumentasi pengendalinya disebut temperature switch, saklar akan memutuskan arus listrik ke elemen pemanas apabila suhu setrika ada di atas titik yang dikehendaki. Sebaliknya saklar akan mengalirkan arus listrik ke elemen pemanas apabila suhu setrika ada di bawah titik yang dikehendaki. Pengendalian jenis ini adalah kendali ON-OFF. Tujuan utama dari suatu sistem pengendalian adalah untuk mendapatkan unjuk kerja yang optimal pada suatu sistem yang dirancang. Untuk mengukur performansi dalam pengaturan, biasanya diekspresikan dengan ukuran ukuran waktu naik (tr), waktu puncak (tp), settling time (ts), maximum overshoot (Mp), waktu tunda/delay time(td), nilai error, dan damping ratio. Nilai tersebut bisa diamati pada respon transien dari suatu sistem pengendalian, misal gambar 1.2. Dalam optimisasi agar mencapai target optimal sesuai yang dikehendaki, maka sistem kontrol berfungsi : melakukan pengukuran (measurement), membandingkan (comparison), pencatatan dan penghitungan (computation) dan perbaikan (correction). Lebih mendetail akan dibahas pada bab 5 tentang analisis respon pengendalian.

10 Gambar 2.1. Respon Transien Sistem Pengendalian 2.1 Kontrol Proses Sebuah komponen dari setiap sistem kontrol proses industri adalah loop kontrol feedback. Terdiri dari proses, pengukuran, pengendali, dan elemen kontrol akhir, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Jika semua elemen ini saling berhubungan, yaitu, jika informasi dapat dikirimkan terus menerus sekitar loop, kontrol loop tertutup dan feedback otomatis umumnya ada. Gambar 2.2. Suatu Pengendalian Loop Tertutup Arus informasi ini menyediakan sarana untuk kontrol, yang memungkinkan pemanfaatan bahan baku dan energi yang efisien, jika loop terganggu karena alasan apapun, seperti ketika pengendali ini dikondisikan pada kontrol manual, seperti yang terlihat pada Gambar 2, itu dianggap loop terbuka dan tidak ada kontrol otomatis.

11 Gambar 2.3. Kontrol Loop Terbuka Konsep kontrol feedback otomatis bukanlah hal baru. Aplikasi pada industri terjadi pada tahun 1774 ketika James Watt menggunakan bola-terbang untuk mengontrol kecepatan mesin uapnya. Pengembangan kontrol feedback otomatis berkembang lambat pada awalnya. Sistem transmisi Pneumatic tidak umum sampai tahun 1940, tetapi beberapa dekade terakhir telah melihat studi ekstensif dan pengembangan dalam teori dan penerapan konsep tersebut. Kontrol feedback otomatis tidak digunakan secara universal. Dalam Gambar 2, bagian dari sistem yang terputus, menciptakan kontrol loop terbuka. Kontrol loop terbuka tidak memberikan informasi dari proses kembali ke pengendali. Contoh yang paling dekat adalah mesin cuci, yang dapat diprogram untuk mengendalikan serangkaian operasi yang diperlukan untuk mencuci pakaian, hal itu berjalan berdasarkan siklusnya dan, karena tidak ada informasi feedback yang kembali ke perangkat kontrol mengenai kondisi pencucian, mesin cuci itu mati. Hanya manusia yang dapat mengontrol beban, dan itu tidak memuaskan, bisa dijadikan pelajaran. Kontrol loop terbuka jarang ditemui dalam proses industri dan tidak akan diberikan keterangan lebih lanjut. Sebagaimana dinyatakan sebelumnya, kontrol otomatis memerlukan beberapa jenis sistem sinyal untuk menutup loop dan menyediakan sarana untuk aliran informasi. Ini berarti bahwa pengendali harus mampu menggerakkan kerangan, kerangan harus dapat mempengaruhi pengukuran, dan sinyal pengukuran harus edilaporkan ke pengendali. Tanpa feedback ini, Anda tidak memiliki kontrol otomatis Kontrol On/Off

12 Kontrol On/Off umumnya merupakan yang paling sederhana dan jenis yang paling murah untuk kontrol proses dan memiliki aplikasi luas dalam industri. Sebuah proses yang dikendalikan oleh pengendali on/off hampir selalu memiliki beberapa kesalahan di dalamnya, bahkan, pengendali menyalakan atau mematikan hanya pada saat-saat tidak ada kesalahan dalam pengukuran, bila pengukuran melewati set point menuju error atau kesalahan fatal lainnya. Pada saat itu, kerangan terbuka penuh (on) atau tertutup (off), tergantung pada arah dari kesalahan. Ukuran kesalahan tersebut tidak diakui. Tidak ada upaya dilakukan untuk menyeimbangkan yang masuk dengan yang keluar. Sehingga energi atau materi yang diberikan untuk proses selalu terlalu banyak atau tidak cukup. Siklus variabel diukur secara terus menerus. Namun, ketika kontrol on/off diterapkan pada kondisi yang tepat saat proses, efeknya kecil dan dapat diterima. Kontrol on/off terbaik yang diterapkan pada kapasitas proses besar yang memiliki sedikit waktu mati dan massa kecil atau aliran energi sehubungan dengan kapasitas sistem. Sebuah contoh umum yang menjadi sistem pemanas khusus. Sebuah rumah semakin dingin daripada suhu yang diinginkan (set point) dan ternyata termostat menghidupkan pemanas. Pemanas memasok pasokan yang cukup panas untuk menghangatkan rumah ke suhu yang diinginkan, dan termostat pemanas mati. Namun, masih ada panas yang cukup tersimpan dalam massa rumah untuk tetap hangat untuk sementara waktu. Ketika suhu kembali ke set point, termostat ternyata menghidupkan pemanas lagi, tapi suhu turun sedikit sebelum pemanas mulai member efek dan memanaskan rumah lagi (waktu mati). Siklus ini diilustrasikan pada Gambar 3, yang menunjukkan hubungan antara suhu rumah (variabel terkontrol) dan tindakan pemanas (variabel dimanipulasi). Karena massa rumah merupakan kapasitas besar, variasi suhu yang disebabkan oleh efek siklus sangat kecil sehingga terjadi tanpa disadari oleh orang di rumah. Dalam industri, aplikasi khas untuk kontrol on/off suhu sebuah tangki besar atau bak mandi. Ini juga memiliki kapasitas panas yang besar, dengan sumber panas yang kecil (energy masuk) memanaskan air di dalam tangki besar atau bak madi

13 (variabel terkontrol) ke suhu yang diinginkan (set point). Dalam contoh kedua, laju kenaikan (atau turun) dari variabel terkontrol kecil karena masuknya energi kecil dibandingkan dengan kapasitas besar dari sistem. Gambar 2.4. System Response to a Process Upset With On/Off Control 2. 3 Kontrol Proporsional Kontrol on/off bekerja sangat baik pada proses dengan kapasitas besar, yang berubah perlahan-lahan. Saat proses memiliki kapasitas kecil, biasanya merespon dengan cepat untuk mengganggu. Oleh karena itu, peraturan terus menerus yang tepat dari variabel dimanipulasi diperlukan. Upaya kontrol Proporsional untuk menstabilkan sistem dan menghindari fluktuasi dengan menanggapi besar serta arah kesalahan. Jenis proses yang paling bermanfaat dari kontrol proporsional adalah memiliki massa besar atau aliran energi sehubungan dengan kapasitas dan waktu mati yang sangat kecil. Sebuah pancuran kamar mandi adalah contoh dari proses kapasitas kecil. Kontrol on/off pada suhu air tidak berguna di sini karena memutar kontrol penuh atau terlalu penuh sehingga menyebabkan perubahan pada output. Energi masuk besar berhubungan dengan kapasitas proses. Jadi, kami membentuk proporsi air panas ke air dingin, yang dapat dipertahankan terus menerus. Di kamar mandi, seperti dalam proses kontrol kebanyakan sistem, elemen kontrol akhir adalah kerangan, yang sebagian membuka atau menutup untuk mengatur massa atau aliran energi. Untuk menyediakan output yang sesuai, kerangan mengalir antara sepenuhnya terbuka dan tertutup seperti diposisikan oleh pengendali. Aliran kerangan ini disebut gaya kerangan.

14 Hubungan antara output dan lebar rentang pengukuran disebut band proporsional. Kadang-kadang disebut PB atau P Band, dan dinyatakan dalam persen. Misalnya, 20 persen proporsional band sempit, tetapi memberikan kontrol sensitif karena 100 persen perubahan output yang dihasilkan oleh perubahan pengukuran hanya 20 persen. Sebaliknya, 500 persen Proporsional Band sangat luas dengan hanya 20 percent dari output yang mungkin dihasilkan oleh perubahan 100 persen dalam pengukuran. Dalam operasi, pengendali proporsional menghitung jumlah kesalahan antara pengukuran dan set point, menguatkan, dan memposisikan elemen kontrol akhir untuk mengurangi kesalahan. Besarnya tindakan korektif sebanding dengan kesalahan. Secara umum, pengukuran merupakan satu-satunya pengendali proporsional yang dapat menghilangkan kerugian hanya pada satu kondisi beban. Ketika ada proses yang mengganggu, seperti ketika aliran tiba-tiba dikurangi, kerangan harus mengubah posisi untuk menjaga variabel yang dikendalikan pada tingkat yang konstan (menjaga set point). Output dari pengendali (yang mengontrol posisi kerangan) harus mengasumsikan nilai baru, yang berbeda dari aslinya (set point), sebelum keseimbangan dapat dicapai. Nilai ini baru dari variabel yang dikendalikan Apakah offset dari set point. Gambar 4, Curve C, menunjukkan respon system ketika band proporsional, di mana osilasi dengan cepat menyelesaikannya. Jika Proporsional Band terlalu lebar (tidak sensitif), offset akan jauh lebih besar, mengurangi jumlah kontrol atas proses. Mempersempit pita proporsional (peningkatan keuntungan) dapat mengurangi jumlah offset, tapi band yang terlalu sempit menciptakan siklus. Yang paling penting adalah pembatasan kontrol proporsional karena hanya hal itu yang dapat menampung satu hubungan tetap antara input dan output, satu beban kontrol dimana kesalahan input adalah nol dan satu sinyal keluaran dimana posisi kerangan kontrol dalam posisi yang diperlukan untuk membuat kesalahan nol. Tindakan proporsional murni umumnya memadai untuk proses yang stabil dengan menggunakan sebuah Proporsional Band sempit dan dimana kerugian kecil tidak merugikan pengoperasian sistem. Sebagai contoh, tingkat control suhu non-

15 kritikal loop dengan konstanta waktu yang lama adalah aplikasi yang baik hanya untuk kontrol proporsional. Gambar 2.5. Respon System Proporsional untuk menangani gangguan berbeda Proporsional Band (PB) lebar Kontrol Integral Tindakan integral untuk menghindari kerugian yang diciptakan dalam kontrol proporsional dengan membawa output kembali ke set point, itu adalah penyeimbangan kembali otomatis dari sistem, yang beroperasi selama kesalahan ada. Oleh karena itu, kontrol integral menanggapi durasi kesalahan serta besar dan arah. Kontrol integral hampir tidak pernah digunakan sendiri, melainkan dikombinasikan dengan kontrol proporsional. Pada suatu waktu, sistem penyeimbangan kembali harus dilakukan secara manual, ini disebut "reset manual." Istilah "reset" sesekali masih digunakan, meskipun definisi lengkap fungsi mencakup konsep matematika dari mengintegrasikan kesalahan hingga mencapai nol. Kontrol proporsional-plus-integral (PI) umumnya digunakan pada proses di mana tidak ada jumlah kerugian yang dapat ditoleransi. Aplikasi lain termasuk yang mana seperti broad band proporsional akan diperlukan untuk stabilitas bahwa jumlah kerugian yang terbentuk harus diterima. Kontrol PI diterapkan pada hampir semua proses. Ketika gangguan proses terjadi, pengendali proporsional menanggapi kesalahan dan gangguan itu seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Modus integral kontrol mendeteksi kesalahan dalam modus proporsional dan mencoba untuk menghilangkan kesalahan.

16 Dalam kontroller proportional-plus-integral, aksi integral dapat dinyatakan dalam menit per jumlah waktu ulangan yang diperlukan oleh pengendali integral untuk mengulang-loop respon terbuka disebabkan oleh modus proporsional untuk perubahan langkah dalam kesalahan. Semakin kecil nilai waktu, semakin cepat tindakan integral. (Beberapa pembuat kontroller mengungkapkan integral dalam mengulangi per menit, yang merupakan kebalikan dari menit per ulangan.) Idealnya, menit per ulangan dipilih untuk modus integral dari pengendali yang harus membawa titik kontrol kembali ke set point dengan cepat. (Proporsional Band ditentukan secara terpisah.) Jika waktu integral terlalu panjang, sistem tidak akan tampil di efisiensi maksimum. Jika waktu terlalu singkat, maka akan melampaui set point, bahkan, jika waktu integral terlalu pendek untuk proses yang sedang dikendalikan, maka siklus terus-menerus bisa terjadi. Hubungannya ditunjukkan dalam Gambar 5. Gambar 2.6. Propotional-Integral (PI) System Response to a Process Upset With Different Integral Times Satu masalah dengan kontrol integral yang dapat terjadi ketika penyimpangan tidak bisa dihilangkan selama periode waktu (seperti dengan sejumlah proses ketika tangki kosong). Pengendali terus melihat kesalahan dan mencoba untuk memperbaiki, menjenuhkan dan mengendalikan output ke nilai

17 maksimum. Ini disebut penyelesaian integral. Ketika situasi menyebabkan kesalahan tersebut diperbaiki, pengendali tidak segera kembali ke operasi normal; melainkan mengendalikan output dan kerangan pada kondisi ekstrim untuk beberapa saat hingga penyimpangan telah berubah. 2.5 Kontrol PID Masing-masing dari tiga mode kontrol dasar dan kombinasi yang telah dibahas sejauh ini, Proporsional (P), Proporsional-plus-Integral (PI) memiliki keterbatasan yang mungkin tidak signifikan jika proses dan pengendali cocok. Namun, beberapa proses yang sulit untuk dikendalikan atau penting untuk menjaganya pada set point, adalah penggunaan ketiga mode akan sangat membantu dalam mempertahankan kontrol yang diinginkan. Kontrol PID menanggapi semua aspek proses kesalahan, besarnya, durasi, dan tingkat perubahan. Output dari pengontrol PID adalah kombinasi linear dari P, I, dan mode control D. Kontrol PID dapat menguntungkan pada banyak proses. Namun, penerapannya harus dipertimbangkan dengan hati-hati karena memiliki keterbatasan pada beberapa proses. Proses yang paling menguntungkan dari kontrol PID adalah cepat merespon gangguan besar, dan tindakan integral bisa menanggapi mereka. Tindakan derivative dan integral saling melengkapi. Tindakan derivatif memungkinkan diharuskan oleh peningkatan tindakan proporsional, integral; mengimbangi dimana tindakan penurunan integral yang cenderung meningkatkan masa siklus dari loop, tindakan derivatif cenderung untuk menguranginya, sehingga menghasilkan kecepatan yang sama tanggapan sebagaimana dengan tindakan proporsional tetapi tanpa offset. Suhu proses, seperti penukar panas, khusus dari aplikasi ini, yang dapat bermanfaat dari kontrol PID. Gambar 6 menunjukkan pengaruh penambahan tindakan derivatif ke PI pengendali disesuaikan dengan benar. Periode (waktu untuk menyelesaikan satu siklus) lebih pendek dibandingkan dengan kontrol proporsionalplus-integral

18 Gambar 2.7. Komparison Sistem Respon pada Proses PI dengan PID Kontrol Gambar 2.8. Menunjukkan respon sistem untuk proses gangguan dalam modus kontrol analog utama: Proporsional, Integral, dan PID. Respon yang tidak terkendali ditampilkan demi perbandingan.

19 Gambar 2.9. Menunjukkan respon sistem terhadap perubahan set point (seperti yang terjadi dalam penyetelan pengendali) dengan menggunakan mode analog pengendalian yang sama. BAB III DATA PENGAMATAN 3.1 Data Control Proporsional Tabel 3.1. Data Pengendali Temperatur dengan Mode Proposional (PB = 100) No. Time (detik) TT01, PV (⁰C) Set Valve, SV(⁰C) Control Valve, MV (%)

20 Keterangan : Laju Alir Fluida Dingin : 5 LPM Laju Alir Fluida Panas: 8 LPM PB : 100 I :0 D :0 Tabel 3.2. Data Pengendali Temperatur dengan Mode Proposional (PB = 100) No Time (detik) TT01, PV (⁰C) Set Valve, SV(⁰C) Control Valve, MV (%)

21 Keterangan : Laju Alir Fluida Dingin : 5 LPM Laju Alir Fluida Panas: 8 LPM PB : 100 I :0 D :0 Tabel 3.3. Data Pengendali Temperatur dengan Mode Proposional (PB = 150) No Time (detik) TT01, PV (⁰C) Set Valve, SV(⁰C) Keterangan : Laju Alir Fluida Dingin : 8 LPM Laju Alir Fluida Panas : 7 LPM PB : 150 Control Valve, MV (%)

22 I :0 D :0 Tabel 3.4. Data Pengendali Temperatur dengan Mode Proposional (PB = 200) No Time (detik) TT01, PV (⁰C) Set Valve, SV(⁰C) Control Valve, MV (%)

23 Keterangan : Laju Alir Fluida Dingin : 7 LPM Laju Alir Fluida Panas: 14 LPM PB : 200 I :0 D :0 3.2 Data Control Proporsional Plus Integral Tabel 3.5. Data Pengendali Temperatur dengan Mode Proposional Integral (PB = 100, I = 100) No Time (detik) TT01, PV (⁰C) Set Valve, SV(⁰C) Control Valve, MV (%)

24 Keterangan : Laju Alir Fluida Dingin : 16 LPM Laju Alir Fluida Panas: 10 LPM PB : 100 I : 100 D :0 Tabel 3.6. Data Pengendali Temperatur dengan Mode Proposional Integral (PB = 100, I = 50) No. Time (detik) TT01, PV (⁰C) Set Valve, SV(⁰C) Keterangan : Laju Alir Fluida Dingin : 16 LPM Control Valve, MV (%)

25 Laju Alir Fluida Panas: 12 LPM PB : 100 I : 50 D :0 3.3 Data Control Proporsional Plus Integral dan Derivatif Tabel 3.7. Data Pengendali Temperatur dengan Mode Proposional Integral Derivatif (PB = 100, I = 50, D = 50) No Time (detik) TT01, PV (⁰C) Keterangan : Laju Alir Fluida Dingin : 16 LPM Set Valve, SV(⁰C) Control Valve, MV (%)

26 Laju Alir Fluida Panas: 20 LPM PB : 100 I : 50 D : 50 Tabel 3.8. Data Pengendali Temperatur dengan Mode Proposional Integral Derivatif (PB = 50, I = 50, D = 50) No. Time (detik) TT01, PV (⁰C) Set Valve, SV(⁰C) Control Valve, MV (%) Keterangan : Laju Alir Fluida Dingin : 16 LPM Laju Alir Fluida Panas: 14 LPM PB : 50 I : 50 D : 50

27 BAB IV HASIL PENGOLAHAN DATA, PEMBAHASAN & KESIMPULAN 4.1 Pengolahan data & Pembahasan Pada praktikum ini, dengan judul Pengendalian Temperatur dituntut kompetensi untuk menentukan beberapa karakteristik pengendalian, dimana karakteristik pengendalian yang di maksud antara lain adalah Proporsional (P), Proporsional plus Integral (PI) dan Proporsional plus Integral plus Derivatif (PID). Kemudian pada percobaan ini, didapatkan perbedaan antara karakterisitik sistem pengendalian tersebut, yang bertujuan untuk mengurangi kesalahan (offset). Pada praktikum yang ini, hal pertama yang dilakukan adalah menurunkan temperatur pada cold water tangki, hingga suhu cold water sesuai dengan yang diinginkan. Hal yang berbeda dilakukan pada tangki hot water. Pada tangki ini, air dipanaskan dengan menekan tombol heater, off kan tombol heater jika suhu yang diinginkan tercapai. Kemudian memasukkan nilai P, I dan D sesuai dengan prosedur. Selain didapatkan data pengamatan, juga mempresentasikan data pengamatan secara visual dalam bentuk grafik. Dengan menggunakan grafik, dapat memudahkan dalam pembacaan offset-nya, yaitu jarak antara set point dengan temperature yang dikendalikan. Kemudian dibawah ini dapat dilihat grafik yang didapatkan,yaitu grafik proporsinal. Grafik 1. Pengendali Temperatur dengan Mode Proposional (PB = 100) Set Valve (SV) :

28 Pengendali Proporsional (P) : PB = 100 Laju Alir Fluida Dingin : 5 LPM Laju Alir Fluida Panas: 8 LPM Gambar 4.1. Grafik hubungan antara Temperatur Proporsional dan Waktu Pada gambar di atas pengendali temperature dengan mode proporsional PB = 100, laju alir fluida dingin 5 LPM dan laju fluida air panas 8 LPM. Gambar diatas membandingkan antara Temperature dengan rentang Waktu pengukuran. Dapat dilihat pada grafik 1 terjadi kenaikan suhu dari air dingin yang keluar per setiap rentang waktu pengukuran. Pada 0 detik pertama TT01,PV(0C) adalah C dan terus naik sampai.20c. Suhu akhir waktu pengukuran mencapai set point yang diinginkan hal ini terjadi karena rentang waktu pengukuran yang cukup lama dan Proporsional Band yang relative rendah. Sehingga menyebabkan valve pada air panas yang keluar cukup besar. Suhu air dingin yang masuk adalah 25 0C dan air panas yang masuk 35 0C. Untuk mencapai set point yang diinginkan 0C. TT01,PV (0C) mencapai set point yang diinginkan pada detik ke-14 dan terus konstan sampai pada detik ke-16. Pada saat detik ke-17 sampai detik ke-20 terjadi kenaikan suhu menjadi.10c terus naik sampai pada temperature.2 0C pada detik ke-23. Secara keseluruhan grafik 1 perbandingan antara temperature dan rentang waktu

29 pengukuran dari 0 detik pertama sampai detik ke-23 temperatur air dingin yang keluar terus naik dan mencapai set point yang diinginkan. Gambar 4.2. Grafik hubungan antara % Valve dan Waktu Gambar diatas membandingkan antara %Valve dan rentang Waktu pengukuran dapat dilihat control valve atau keran pengendali air panas masuk semakin lama semakin menutup. Pada detik 0 pertama waktu pengukuran valve yang terbuka adalah 43.3% dan terus menutup sampai 39.8% pada detik ke-23 waktu pengukuran. Valve yang terus menutup seiring dengan lama waktu pengukuran terjadi karena set point yang diinginkan yaitu 0C tercapai sehingga valve air panas yang masuk terus mengecil sampai ke detik-23 pengukuran. Kontrol valve yang terbuka pada saat set point yang diinginkan tercapai adalah 40 % pada detik ke-14. Kontrol valve terus konstan pada 40% sampai detik ke-16 dan mengalami penurunan menjadi 39.9% pada detik ke-17 sampai detik ke-21. Kemudian pada detik ke-22 dan 23 mengalami penurunan menjadi 39.8%. Grafik 2. Pengendali Temperatur dengan Mode Proposional (PB = 150) Set Valve (SV) :

30 Pengendali Proporsional (P) : PB = 150 Laju Alir Fluida Dingin : 8 LPM Laju Alir Fluida Panas: 7 LPM Gambar 4.3. Grafik hubungan antara Temperatur Proporsional dan Waktu Pada gambar diatas pengendali temperature dengan mode proporsional PB = 150 dengan laju fluida air dingin 8 LPM dan air panas 7 LPM. Gambar ini membandingkan antara temperature air dingin yang keluar dengan rentang waktu pengukuran berdasarkan set point 0C. Dapat dilihat pada grafik diatas terjadi kenaikan suhu dari C pada detik 0 pertama pengukuran sampai C pada detik ke-12 pengukuran. Pada PB =150, set point yang diinginkan yaitu 0C tidak tercapai hal ini terjadi karena rentang waktu pengukuran yang relative singkat serta temperature air panas yang masuk relative rendah yaitu 35 0C. Set point yang diinginkan tidak tercapai juga terjadi karena nilai Proporsional Band yang tinggi yaitu 150 sehingga menyebabkan kerangan air panas yang masuk mengecil dan menyebabkan TT01,PV(0C) tidak mencapai set point yang diinginkan. Kenaikan suhu pada TT01,PV(0C) terjadi mulai dari detik ke-1 sampai detik ke-9 dan terus konstan C dari detik ke-10 sampai detik akhir pengukuran.

31 Gambar 4.4. Grafik hubungan antara % Valve dan Waktu Gambar diatas menunjukkan perbandingan antara % bukaan valve dengan rentang waktu pengukuran. Dapat dilihat control valve atau keran pengendali air panas yang masuk semakin lama semakin menutup. Pada detik 0 pertama, waktu pengukuran valve yang terbuka 42.3% dengan temperature air dingin yang keluar C. Pada detik ke-5 kerangan menutup menjadi 41.2% dan terus konstan sampai detik ke-8. Pada detik ke-10 kerangan tertutup menjadi 40.9% dan terus kosntan sampai pada detik akhir pengukuran. Bukaan valve yang semakin kecil pada detik ke-5 sampai detik ke-12 terjadi karena, temperature set point yang diinginkan hampir tercapai yaitu C. Temperatur air dingin yang keluar tidak mencapai set point yang diinginkan karena rentang waktu pengukuran yang relative singkat. Waktu pengambilan data diambil setiap satu detik pengukuran dan % valve akhir adalah 40.9% pada detik ke-12.

32 Grafik 4. Pengendali Temperatur dengan Mode Proposional (PB = 200) Set Valve (SV) : Pengendali Proporsional (P) : PB = 200 Laju Alir Fluida Dingin : 7 LPM Laju Alir Fluida Panas: 14 LPM Gambar 4.5. Grafik hubungan antara Temperatur Proporsional dan Waktu Dari gambar diatas pengendali temperature dengan mode proporsional dengan PB = 200 laju alir fluida dingin yang masuk 7 LPM, laju alir fluida panas yang masuk 6 LPM dengan set point 0C. TT01,PV (0C) pada detik 0 pertama adalah C dan terus naik menjadi C pada detik ke-2 dan terus konstan pada detik ke-6. Pada detik ke-7 sampai detik ke-14 temperatur naik menjadi C dan naik menjadi C dari detik ke-15 dan terus konstan pada detik ke-22. Pada detik ke-23 sampai detik ke-25 temperatur naik menjadi C. sampai pada detik ke-25 temperatur yang diinginkan tidak mencapai set point yang diinginkan hal ini terjadi karena Proporsional Band yang tinggi, sehingga menyebabkan bukaan valve pada air panas yang masuk mengecil dengan laju alir fluida panas 7 LPM. Laju alir fluida panas yang relative rendah menjadi sebab utama temperature yang diinginkan tidak mencapai set point.

33 Gambar 4.6. Grafik hubungan antara % Valve dan Waktu Berdasarkan gambar diatas perbandingan antara %Valve dengan rentang Waktu pengukuran dalam satuan detik. Dapat disimpulkan semakin lama rentang waktu pengukuran maka valve akan semakin mengecil atau menutup. Hal ini dapat dilihat dari penurunan % bukaan valve pada detik 0 pertama sampai detik ke-3 pengukuran. % Bukaan valve menurun dari 41.6% sampai 41.5% dan terus menurun menjadi 41.4% dari detik ke-3 sampai detik ke-10 dan terus konstan menurun menjadi 41.3%. Dari detik ke-11 sampai ke -25 penurunan % bukaan valve yang signifikan dimaksudkan agar temperature air dingin yang keluar semakin tinggi. Namun temperature air dingin yang keluar pada detik ke-25 hanya mencapai C tidak mencapai set point yang diinginkan yaitu 0C. Hal ini terjadi karena set temperature dari fluida panas hanya 35 0C sehingga tidak mampu memanaskan air dingin yang masuk dengan temperature 25 0C untuk mencapai temperature 0C.

34 4.2 Kesimpulan Dari hasil percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan yaitu: Semakin tinggi kenaikan suhu, maka semakin kecil (%) control valve nya. Pengendalian proportional bekerja dengan seharusnya, karena dari grafik menunjukkan garis operasi menuju ke set point, dan pengendalian Proporsinal memiliki nilai offset yang paling kecil. Pengendalian proportional integral bekerja sesuai dengan fungsinya, yaitu menekan garis operasi menuju ke set point, namun pada grafik terlihat penekanan yang di lakukan oleh pengendalian proportional integral terlalu besar sehingga sedikit melampaui set point Pengendalian proportional integral dan derivatif, pada grafik menunjukkan penekanan yang dilakukan terlalu besar seperti pada pengendali proportional integral sehingga kestabilan garis melampaui set point. Kemudian pada pengendalian proportinal integral derifative yang nilai D=1 detik, memperoleh nilai offshet yang paling besar.

35 DAFTAR PUSTAKA Jobsheet Penuntun praktikum pengendalian temperature. Jurusan kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe / diakses tanggal 7 April diakses tanggal 10 April diakses tanggal 10 April 2012

36 LAMPIRAN GAMBAR Gambar 1. Alat Pengendalian Temperatur

37 Gambar 2. Aliran Proses Pengendalian Temperatur Gambar 3. Alat Controller

38 Gambar 4. Perancangan sistem pengendalian temperature Long Hot Wire Cutting Styrofoam Gambar 5. Diagram Blok Pengendali Integral. Gambar 6. Diagram Blok Pengendali Proposional

39 Gambar 7. Blok Diagram Sistem Pengatur Suhu dan monitoring kelembaban pada Inkubator