Otomasi Sistem Konsep Otomasi Sistem dan Strategi Kontrol Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng. Jurusan Teknik Elektro FTI ITS Telp. 5947302 Fax.5931237 Email: pramudijanto@gmail.com 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 Desired output Controller Control signal Closed Loop (Feedback system) Actuator Actuating signal Plant Plant output Desired output + - Error signal Controller Control signal Actuator Actuating signal Plant Plant output 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 gain Gas valve signal furnace heat house temp. 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 Desired speed + - Error signal controller throttle engine traction force vehicle speed 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 Actuator Process under control Actual output Power interface Sensor Transmission Signal conditioner Set point (desired output) Controller Process variable (actual output) Transmission Otomasi Sistem - 01 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 S1 S3 S2 K1 K1 Elemen Input : Tombol tekan S1, S2, S3, S4 Elemen Proses: Relai K1 S4 Elemen Output Elemen Output : Lampu H1 Elemen Proses K1 H1 Sambungan antara elemenelemen tersebut melalui pengawatan. Otomasi Sistem - 01 23
Pengendali dengan PLC Elemen Input S1 S2 S3 S4 Elemen Input : Tombol tekan S1, S2, S3, S4 Elemen Proses: PLC Elemen Proses Elemen Output : Lampu H1 Elemen Output 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. Desain sistem 2. I/O assigment 3. Penulisan program 4. Programming 5. Editing 6. Monitoring 7. Penyimpanan program Otomasi Sistem - 01 26