PERANCANGAN PID SEBAGAI PENGENDALI ph PADA CONTINUOUS STIRRED TANK REACTOR (CSTR) Fihir, Hendra Cordova Jurusan Teknik Fisika Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS Keputih Sukolilo, Surabaya 60111 E-mail: la19pulga_fihir@yahoo.co.id, hcordova@ep.its.ac.id ABSTRAK Pada beberapa proses di industri dibutuhkan suatu pengendali ph untuk menjaga nilai ph produk atau limbah produksi sesuai dengan yang diinginkan. Nilai ph didapat dari proses titrasi asam dan basa yang merupakan gabungan dari model statik dan dinamik. Model statik dibentuk berdasarkan hukum kesetimbangan muatan sedangkan model dinamik dibangun berdasarkan hukum kesetimbangan massa yang bergantung pada tempat terjadinya reaksi antara asam dan basa. pada tugas akhir ini digunakan continuous stirred tank reactor (CSTR) sebagai tempat terjadinya titrasi antara HCl dan NaOH. ph memiliki karakteristik yang non-linear sedangkan pada industri yang paling banyak digunakan adalah pengendali PID yang memiliki karekteristik linear. Untuk itu tugas akhir ini bertujuan merancang sistem pengendali PID untuk mengendalikan nilai ph titrasi dengan pemodelan titrasi asam dan basa berdasarkan reaksi invarian (Gustafsson and Waller, 1983) dengan mempertimbangkan laju reaksi sistem (Ylen, 2001). Berdasarkan penelitian ini PID yang telah dirancang memiliki parameter tuning (Kp = 74,05; Ti = 17,04; Td = 16,18) yang mampu mengendalikan nilai ph dengan baik saat di uji dengan memberikan nilai set point ph 4 dan 7.. Kata kunci: ph, asam-basa, CSTR, PID 1. Pendahuluan Pada beberapa proses di industri dibutuhkan suatu pengendali ph. Pengendali ph dimaksudkan untuk menjaga nilai ph sesuai dengan yang diinginkan. Industri yang membutuhkan pengendali ph antara lain adalah industri pengolahan limbah, industri penyedia air bersih, industri kimia dan terutama sekali industri yang hasil (produk) pengolahan proses akan dikonsumsi makhluk hidup. Nilai ph didapat dari proses titrasi asam dan basa. Titrasi asam dan basa memiliki karakteristik yang non linear yang ditunjukkan melalui kurva titrasi ph sehingga nilai ph tidak berbanding lurus dengan penambahan larutan asam dan basa dengan jumlah tertentu. Penambahan sedikit saja larutan asam dan basa dapat menaikkan atau menurunkun nilai ph. Pada penelitian ini dilakukan perancangan pengendali linear yakni PID untuk mengatasi karakteristik non linear dari ph tersebut berdasarkan pada reaksi invarian (Gustafsson dan Waller, 1983) sebagai pemodelan reaksi untuk titrasi asam kuat HCl dan basa kuat NaOH dengan mempertimbangkan laju reaksi dari proses titrasi tersebut (Ylen, 2001). Pada penelitian penelitian sebelumnya laju reaksi proses titrasi selalu diasumsikan sangat cepat padahal pada kenyataannya setiap reaksi kimia memiliki laju reaksi yang besarnya bergantung pada beberapa variabel salah satunya adalah konsentrasi dari komponen yang bereaksi dan temperature. Akan tetapi pada penelitian ini temperature tidak dipertimbangkan dalam proses pemodelan. Tempat terjadinya reaksi proses titrasi digunakan continues stirred tank reactor (CSTR). Sistem pengendali PID kemudian diukur secara kuantitatif performansinya dengan variabel rise time, settling time, peak time, maximum overshoot, dan error steady state. 2. Sistem Pengendalian ph Sistem pengendali ph dirancang dengan menyatukan elemen proses tangki kontinyu, control valve sebagai actuator (elemen pengendali akhir), dan sensor ph. Sensor ph yang digunakan pada tugas akhir ini adalah jenis electrode. Sistem pengendalian ph ini dapat dilihat pada gambar 3.3 dibawah ini. Gambar 1. Sistem Pengendalian ph (Irawan, 2010 dengan modifikasi) Pada sistem pengendali ini, laju aliran asam tidak dikendalikan. Besar laju aliran asam ini diatur tetap. Control valve difungsikan untuk mengatur laju aliran basa sebagai larutan yang akan mentitrasi larutan asam. Control valve ini menerima sinyal control dari pengendali untuk membuka dan menutup sehingga besar laju aliran basa sesuai dengan jumlah yang dibutuhkan untuk mendapatkan nilai ph hasil titrasi seperti yang diinginkan.
Oleh karena HCl dan NaOH merupakan asam dan basa kuat yang terdisosiasi sempurna jikadireaksikan, maka konsentrasi HCl dan NaOH adalah nol ([HCl] = [NaOH] = 0) Model dinamik terdiri dari model total konsentrasi asam dan basa serta model untuk reaksi lambat (slow reaction) yang melibatkan laju reaksi proses. Model ini dapat dituliskan dalam persamaan berikut. d[cl] dt = 1 V (F [Cl] (F + F )[Cl] ) (11) Gambar 2. Diagram blok sistem pengendalian ph a. Model Proses Titrasi Pemodelan proses titrasi asam basa (HCl dan NaOH) dibagi dalam pemodelan dinamik dan statik. pemodelan dinamik dilakukan berdasarkan kesetimbangan massa atau komponen dan kinetika reaksi kimia. Pemodelan statik melibatkan kesetimbangan muatan proses. Asumsi yang digunakan dalam pemodelan adalah larutan tercampur sempurna, volume tangki konstan serta temperature ruangan dan larutan berada dalam suhu kamar (25 o C atau 298 K). Proses pemodelan menggabungkan proses reaksi seketika dan reaksi lambat (Ylen, 2001). Reaksi dari proses adalah sebagai berikut. HCl ( ) H ( ) + Cl ( ) (1) NaOH ( ) Na ( ) + OH ( ) (2) H O H + OH (3) Na + Cl NaCl (4) dari persamaan 1 sampai 4 didapat tetapan kesetimbangan asam (K a ), tetapan kesetimbangan basa (K b ) dan tetapan kesetimbangan air (K w ) yang dinyatakan dalam persamaan berikut. K = [H ][Cl ] [HCl] K = [Na ][OH ] [NaOH] = 1x10 (5) = [Na ][OH ] = 1x10 [NaOH] (6) K = [H ][OH ] = 1 x 10 (7) Dari gambar 1 dapat kita tentukan Konsentrasi total dari asam dan basa adalah sebagai berikut [Cl] T = [HCl] + [Cl - ] + [NaCl] (8) [Na] T = [NaOH] + [Na + ] + [NaCl] (9) [T]* = [NaOH] + [Na + ] (10) dimana: [Cl] T = konsentrasi total asam (mol/l) [Na] T = konsentrasi total basa (mol/l) [T]* = konsentrasi total dari komponen yang hanya mengambil bagian pada reaksi kesetimbangan sesaat (mol/l) d[na] dt d[cl ] dt = 1 V (F [Na] (F + F )[Na] ) (12) = 1 V (F [Cl] (F + F )[Cl ]) + ( k [Cl ][Na ] + k [NaCl]) (13) dengan: F a = laju aliran asam (l/s) F b = laju aliran basa (l/s) [Cl] 0 = konsentrasi asam (mol/l) [Na] 0 = konsentrasi basa (mol/l) k 1, k 2 = konstanta laju reaksi (l/mol s) Untuk mendapatkan nilai konsentrasi [NaCl] kita dapat gunakan persamaan 8, sehingga konsentrasi [NaCl] yakni [NaCl] = [Cl] T [Cl - ] (14) dengan mensubsitusikan persamaan 10 ke persamaan 9, kita dapat mendefinisikan ulang nilai [T]* yakni [T]* = [Na] T [NaCl] (15) Pada titrasi asam dan basa, untuk mencapai kesetimbangan kimia, maka kondisi elektriknya harus berada pada kondisi netral disetiap waktu, yaitu. [Na ] + [H ] = [OH ] + [Cl ] (16) Dari persamaan 6, 7dan 10 didapatkan nilai [OH - ] dan [Na + ] yakni [OH ] = K [H ] [Na ] = K [T] K + K [H ] (17) (18) Subsitusi persamaan 17 dan 18 ke dalam persamaan 16 akan didapat model statik dari titrasi HCl dan NaOH yakni. [H ] K [H ] + K [T] K + K [H ] [Cl ] = 0 (19) Dengan menyelesaikan persamaan 19 maka kita dapat menentukan nilai ph dengan menggunakan persamaan nilai ph berikut ini. ph = - log [H + ] (20)
Data operasi Titrasi HCl oleh NaOH perancangan adalah Tabel 1. Data Operasional Titrasi HCl dan NaOH No Data Operasional Satuan 1 [Cl] 0 0,001 mol/l 2 [Na] 0 0,001 mol/l 3 Fa 0,5 l/s 4 Fb 0-2 l/s 5 V 5 liter b. Fungsi Transfer Sensor dan Transmitter ph Pada penelitian ini digunakan transmitter atau sensor ph jenis elektrode. Sensor ini terdiri dari 2 elektrode. elektrode pertama digunakan untuk pengukuran dan elektrode lainnya sebagai referensi. Kedua elektrode ini dipisahkan oleh partisi yang terbuat dari gelas padat. Hubungan ph dengan ion hidrogen dapat dirumuskan dengan persamaan 20. Perubahan konsentrasi ion hidrogen tersebut kemudian dikonversikan kedalam sinyal output listrik oleh elektrode gelas ph sensor dengan range pengukuran ph = 0 14 dan sinyal keluaran 4 20 ma. Media pengiriman merupakan sinyal elektrik maka time lag (time konstan) yang terjadi sangat kecil dan dapat diabaikan sehingga konstanta waktu dapat dianggap nol sehingga diperoleh gain sensor/ transmitter ph G = K τ(s) + 1 G = 8/7 0 + 1 = 8 7 (21) Diketahui bahwa output dari sensor ph berupa nilai arus antara 4mA sampai dengan 20mA. Nilai ini harus dikonversi terlebih dahulu menjadi nilai tegangan. Setelah konversi dari arus menjadi tegangan kemudian sinyal ini dimasukkan ke dalam ADC (Analouge to Digital Converter). Diasumsikan bahwa resolusi dari ADC ini sangat tinggi serta kecepatan konversi yang tinggi pula. Jika proses ini berlangsung sangat cepat dapat diasumsikan bahwa proses konversi adalah dari nilai arus menjadi nilai ph kembali. Sehingga nilai gain dari transmiter ini adalah sama dengan 1. f(x) = Y = x L + (1 L)x (24) dengan y adalah persamaan karakteristik control valve, x adalah masukan control valve (ma) dan L bernilai satu untuk control valve dengan karakteristik linier. Sehingga didapat persamaan control valve terhadap tipe karakteristiknya (Fihir, 2011). Untuk karakteristik linear didapat persamaan F (s) = 3 4. 1 1 12. 2. u(s) 4. 2 1,79s + 1 (26) Sedangkan untuk control valve karakteristik equal percentage dengan harga L>1 dengan mengasumsikan harga L=5 maka persamaan menjadi F (s) = 3 4. 1 12. 2. u(s). 5 5 4 u(s) 1 4. 2 1,79s + 1 (27) dan untuk control valve karakteristik quick opening dengan harga 0<L<1 maka persamaan menjadi F (s) = 3 4. 1 12. 2. u(s). 1 1 1 + e ( ) 4. 2 1,79s + 1 (28) 3. Simulasi Setelah melakukan pemodelan sistem, selanjutnya adalah melakukan simulasi untuk perancangan pengendali ph yang akan digunakan untuk analisa. a. Simulasi Open Loop Simulasi ini bertujuan untuk membuktikan apakah model dinamik dan statik yang sudah dibuat sudah benar atau tidak. Selain itu juga untuk mengetahui pengaruh variabel masukan terhadap respon sistem dan range set point yang bisa dijangkau oleh plant. G. = 8 7 7 8 = 1 (22) c. Fungsi Transfer Control Valve Menurut Gunterus fungsi transfer dari control valve secara umum dapat dituliskan dalam persamaan dibawah ini. Fb(s) = K.U(s) (23) τ (s) + 1 dengan F b (s) = manipulated variable (l/s) U(s) = sinyal masukan control valve (ma) K tot = gain total control valve =time konstan dari control valve (detik) τ Untuk mendapatkan persamaan karakteristik control valve, digunakan pemodelan yang dikembangkan oleh F.G. Shinskey, pemodelan karakteristik control valve Gambar 3. Kurva titrasi hasil simulasi Gambar 3 adalah kurva titrasi yang dihasilkan dari model yang telah dirancang sebelumnya, nilai ph mengalami kenaikan tidak linear terlihat dari kurva titrasi yang dihasilkan. Ini menunjukkan karakteristik ph dengan menggunakan model ini dapat dicapai. Pada rentang 1 hingga 2 detik nilai ph mengalami kenaikan yang cukup besar.
Simulasi open loop berikutnya adalah dengan membandingkan model titrasi yang dikembangkan pada penelitian ini yang mempertimbangkan laju reaksi dengan model yang mengasumsikan laju reaksi proses sangat cepat (gambar 6). Hasil simulasi menunjukkan bahwa kurva reaksi yang mempertimbangkan nilai laju reaksi proses, lebih lama mengalami kenaikan nilai ph (kurva hijau). Hal ini sesuai karena pada model ini (kurva hijau) tidak langsung terjadi reaksi ketika proses titrasi dilakukan. Sebaliknya (kurva biru) reaksi langsung terjadi seketika saat proses titrasi dilakukan karena asumsi yang diberikan laju reaksi proses sangat cepat. b. Pengaruh Karakteristik Control Valve pada Plant Gambar 4. Kurva tittrasi dengan variasi konsentrasi NaOH Gambar 5. Kurva titrasi dengan variasi laju aliran NaOH Simulasi berikutnya dilakukan dengan memberikan variasi pada nilai konsentrasi dan laju aliran NaOH. Variasi nilai konsentrasi NaOH berdampak pada span nilai ph yang bisa dijangkau oleh proses titrasi (gambar 10). Variasi konsentrasi yang diberikan adalah 0.001, 0.0001, dan 0.00001 mol/l. Pada nilai konsentrasi 0.001 mol/l (sesuai dengan data operasional), rentang nilai ph yang bias dijangkau adalah 3,7 7,4. Sedangkan pada konsentrasi NaOH sebesar 0,0001 dan 0,00001 mol/l rentang ph yang bisa dijangkau hampir sama yakni pada nilai ph 3,7 3,75. Pada variasi nilai laju aliran NaOH terlihat perbedaan waktu saat ph mengalami kenaikan yang sangat besar. Laju aliran NaOH yang lebih besar lebih cepat mengalami kenaikan atau menggeser kurva titrasi ph kearah kiri. Gambar 6. Perbandingan kurva titrasi dengan laju reaksi dan tanpa laju reaksi Gambar 7. Kurva titrasi ph dan laju aliran NaOH dengan control valve Pada bagian ini, dilakukan penentuan control valve yang akan digunakan dengan melihat control valve yang paling baik dalam merespon sistem. Pada simulasi ini digunkan tiga macam karakteristik control valve yakni karakteristik linear, equal percentage, dan quick opening. Gambar 7 menunjukkan bahwa control valve karakteristik linear dan quick opening adalah yang paling baik dalam merespon sistem dimana kurva titrasi yang didapat sama persis yakni ph 7 terjadi setelah 4 detik. Sedangkan untuk karakteristik equal percentage tidak cukup mampu untuk menaikkan nilai ph. Nilai ph yang didapat konstan pada nilai sekitar 3,9. Dapat dilihat juga pada gambar 8 bahwa laju aliran NaOH yang keluar dari control valve untuk karakteristik linear dan quick opening juga sama dimana laju aliran maksimum (2 l/s) dicapai setelah 6 detik. Sedangkan pada karakteristik equal percentage keluaran control valve tidak mampu mencapai nilai maksimumnya. Oleh karena itu, pada perancangan control valve yang dipilih adalah control valve dengan karakteristik linear. c. Simulasi closed loop Simulasi ini bertujuan untuk mendapatkan nilai parameter pengendali PID dan melihat responnya. Pemilihan PID sebagai pengendali pada tugas akhir ini karena pengendali PID masih sangat banyak dipakai di industri. Selain itu pengendali PID
murah dan sederhana. Pemodelan pengendali PID didasarkan pada kurva titrasi asam dan basa. Berdasarkan nilai ph larutan, maka dibuat PID yang mampu mengendalikan PH dengan rentang nilai ph 3.7 7.4 dan dengan nilai parameter PID tertentu Gambar 9. Respon sistem closed loop dengan set point ph 5 Respon sistem menunjukkan bahwa nilai ph bergerak dari ph 3,7 menuju set point 5. Terjadi overshoot yang cukup besar namun, sistem dapat mencapai nilai set point dengan cepat yakni selama 1,2 detik. Indeks performansi sebagai parameter kualitatif dari simulasi ini dapat dilihat pada tabel 3. Untuk melihat perbedaan respon sistem pengendalian ini dengan model tanpa laju reaksi, maka dilakukan pula simulasi untuk model tanpa laju reaksi dengan respon sistem yang didapat dapat dilihat pada gambar 10 dibawah ini. Gambar 8. Flowchart sistem closed loop Untuk mendapatkan nilai parameter parameter PID tersebut dilakukan dengan mencoba coba nilai parameter parameter tersebut pada sebuah sistem closed loop. Ini dilakukan karena sangat sulit untuk mendapatkan parameter PID dengan metode teoritis. Hanya saja dengan cara ini membutuhkan waktu yang lama karena harus terus mencoba hingga didapatkan nilai parameter PID yang terbaik. Nilai parameter PID yang digunakan dapat dilihat pada table 2 dibawah ini. Tabel 2. Nilai parameter PID Kp Ti Td 75.05 17.04 16.18 Untuk melihat performansi dari sistem pengendalian yang telah dirancang, maka dilakukan pengujian untuk mendapatkan nilai performansi sistem yang dinyatakan secara kualitatif. Parameter kualitatif yang dipergunakan untuk menganalisa performansi sistem pada pengerjaan tugas akhir ini adalah Dead time (td), Rise time (tr), Settling time (ts), Peak time (tp), Maximum Overshoot (Mp), dan error steady state (ess). Uji Set Point ph 5 Pada simulasi ini, sistem diberikan masukan set point 5. Respon sistem yang didapat pada simulasi ini dapat dilihat pada gambar 9 dibawah ini. Gambar 10 Perbandingan respon sistem pada set point ph 5 untuk model dengan laju reaksi dan tanpa laju reaksi Tabel 3 Perbandingan parameter kualitatif sistem closed loop set point ph 5 dengan laju reaksi tanpa laju reaksi Delay time (td) 0,4 detik 0,9 detik Rise time (tr) 0,5 detik 1,2 detik Peak time (tp) 0,6 detik 1,3 detik Settling time (ts) 1,2 detik 5,6 detik Maximum Overshoot (Mp) 22,1% 21,3% Error Steady State (Ess) 2% 2% Pada gambar 9 diketahui bahwa respon sistem dengan model yang mempertimbangkan laju reaksi proses titrasi lebih cepat mencapai set point. Ini bisa disebabkan oleh gain proportional (Kp) hasil penelaan yang lebih besar sehingga menyebabkan respon sistem lebih cepat. Nilai Kp pada model ini lebih besar dikarenakan kenaikan nilai ph yang lebih lama atau membutuhkan penambahan volume yang lebih besar untuk menaikkan nilai ph dengan set point yang sama bila dibandingkan dengan model tanpa laju reaksi. Hal ini bisa
dilihat pada gambar 6 pada perbandingan kurva titrasi pada dua model ini dimana model tanpa laju reaksi lebih cepat mengalami kenaikan nilai ph. respon sistem pengendalian ini dengan model tanpa laju reaksi. Gambar respon untuk model dengan laju reaksi dan tanpa laju reaksi ini dapat dilihat pada gambar 13 dibawah ini. Gambar 13. Perbandingan respon sistem pada set point ph 7 untuk model dengan laju reaksi dan tanpa laju reaksi Sama akan halnya pada saat diberikan masukan set point ph 5, pada set point ph 7 model dengan mempertimbangkan laju reaksi proses lebih cepat mencapai set point. Hal ini juga dikarenakan gain proportional yang lebih besar. Selain itu respon sistem dengan model ini menghasilkan overshoot yang lebih kecil. Perbandingan indeks performansi antara 2 model ini dapat dilihat pada tabel 4 Gambar 11. Perbandingan error dan laju aliran NaOH pada set point ph 5 Uji Set Point ph 7 Uji berikutnya adalah dengan memberikan set point ph 7 (ph netral). Respon system dapat dilihat pada gambar 12. Tabel 4. Perbandingan parameter kualitatif sistem closed loop set point ph 7 dengan laju reaksi tanpa laju reaksi Delay time (td) 0,2 detik 0,45 detik Rise time (tr) 0,4 detik 0,5 detik Peak time (tp) 1,2 detik 0,6 detik Settling time (ts) 2,3 detik 2,7 detik Maximum Overshoot (Mp) 4,43% 19,5% Error Steady State (Ess) 2% 2% Gambar 12. Respon sistem closed loop dengan set point ph 7 Respon sistem menunjukkan bahwa nilai ph bergerak dari ph 3,7 menuju set point 4. Osilasi terjadi namun tidak terlalu besar yang menunjukkan bahwa sistem yang dirancang sudah cukup baik dan error pada keadaan tunak adalah sebesar 0,13%. Indeks performansi sebagai parameter kualitatif dari simulasi ini adalah sebagai berikut. Sama akan halnya pada set point ph 5, pada simulasi dengan memberikan set point ph 7 juga dilakukan perbandingan respon sistem untuk melihat perbedaan Gambar 14. Perbandingan error dan laju aliran NaOH pada set point ph 7
Uji Tracking set point Simulasi ini dilakukan dengan menaikkan nilai set point dari set point ph 5 ke ph 7 (tracking set point naik) dan dengan menurunkan nilai set point dari set point ph 7 ke ph 5 (tracking set point turun). Simulasi ini bertujuan untuk melihat performa sistem ketika diberi perubahan set point. Uji Tracking set point naik Seperti dijelaskan diatas bahwa tracking set point naik dilakukan dengan menaikkan nilai set point dari ph 5 ke ph 7. Respon sistem yang didapat dapat dilihat pada gambar 15. Dari gambar ini terlihat bahwa sistem mampu mengikuti perubahan nilai set point. Selain itu osilasi yang terjadi sangat kecil dan cenderung tidak berosilasi serta sistem mencapai set point dengan cepat. Performansi sistem ini dapat dilihat dari parameter kualitatif pada tabel 5. Laju aliran NaOH pada uji tracking set point naik ini seperti halnya pada pada simulasi sebelumnya juga berubah ubah hingga sistem mencapai keadaan tunaknya. Valve membuka sesuai dengan perintah dari pengendali melalui sinyal kendali yang dikirimkan ke control valve. Bukaan valve ini juga berubah ubah karena bukaan valve berbanding lurus dengan laju aliran NaOH. Bukaan valve ini akan dijaga tetap bila sistem sudah berada pada keadaan tunaknya yang berarti laju aliran juga konstan. Pada simulasi ini, laju aliran NaOH mengalami kenaikan untuk menjaga agar nilai set point yang diinginkan tetap tercapai sesuai dengan perubahan nilai set point. Uji Tracking set point turun Gambar 16. Respon sistem dan laju aliran NaOH pada uji tracking turun Pada uji tracking ini, set point ph diturunkan dari ph 7 ke ph 5. Seperti halnya uji tracking naik, uji tracking turun juga dimaksudkan untuk melihat performa sistem ketika diberi perubahan set point. Respon sistem pada uji tracking turun dapat dilihat pada gambar 16. Secara umum performansi sistem cukup baik. Sistem dapat dengan cepat mencapai set point baik ketika set point awal maupun setelah nilai set point diturunkan. Hanya saja pada uji ini terdapat overshoot yang cukup besar saat sistem menyesuaikan dengan set point. Indeks performansi sistem dari parameter kualitatif dapat dilihat pada tabel 6 dibawah ini. Tabel 6. Parameter kualitatif uji tracking turun Set point ph 7 Set point ph 5 Delay time (td) 0,2 detik 0,4 detik Rise time (tr) 0,4 detik 0,55 detik Peak time (tp) 1,2 detik 0,9 detik Settling time (ts) 4,1 detik 2,1 detik Maximum Overshoot (Mp) 4,43% 23,1% Error Steady State (Ess) 2% 2% Gambar 15. Respon sistem dan laju aliran NaOH pada uji tracking naik Tabel 5 Parameter kualitatif uji tracking naik Set point ph Set point ph 5 7 Delay time (td) 0,4 detik 0,2 detik Rise time (tr) 0,5 detik 0,3 detik Peak time (tp) 0,6 detik 2,1 detik Settling time (ts) 1,2 detik 3,4 detik Maximum Overshoot 44,1% 2,3% (Mp) Error Steady State (Ess) 2% 2% 4. Kesimpulan dan Saran a. Kesimpulan Dari seluruh rangkaian pengerjaan dan analisa hasil penelitian ini dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut. 1. Telah berhasil dilakukan pemodelan, perancangan dan simulasi sistem pengendali ph dengan menggunakan pengendali PID untuk mengendalikan nilai ph dengan parameter PID (Kp = 75.05, Ti = 17,04, Td = 16,18) 2. Pada uiji closed loop set point ph 5 didapatkan parameter performansi sistem yakni Delay Time (td) = 0,4 detik; Rise Time (tr) = 0,5 detik; Peak Time (tp) = 0,6 detik; Settling Time = 1,2 detik untuk kriteria error 2% ; dan Maximum Overshoot (Mp) = 22,1% 3. Pada uiji closed loop set point ph 7 didapatkan parameter performansi sistem yakni Delay Time (td) = 0,2 detik; Rise Time (tr) = 0,4 detik; Peak Time (tp) = 1,2 detik; Settling
Time = 2,3 detik untuk kriteria error 2%; dan Maximum Overshoot (Mp) = 4,43% 4. Pada uji tracking set point naik dan uji tracking set point turun, respon sistem mampu mengikuti perubahan nilai set point yang diberikan. BIODATA PENULIS b. Saran Untuk proses pengembangan dan penelitian lebih lanjut dapat digunakan jenis pengendali yang lain untuk mendapat performansi yang terbaik serta variable variable lain yang mempengaruhi laju reaksi proses dipertimbangkan dalam melakukan pemodelan. DAFTAR PUSTAKA Keenan, Kleinfelter, Wood 1979, Kimia Untuk Universitas, Edisi Keenam, Erlangga, Jakarta. Cordova, H. 2007, Analisa Simulasi H + pada Pengendalian Penetralan ph Larutan HCl-NaOH Menggunakan Metode Gabungan Elektronitas Non-Linear Statik dan Dinamika Reaksi Invarian, Teknik Fisika, FTI, ITS. Irawan, M. K. 2010, Perancangan Kontrol ph pada Proses Titrasi Asam Basa, Teknik Fisika, FTI, ITS. Nama : Fihir TTL : Pamekasan, 16 Oktober 1988 Alamat asal : Jl. Brawijaya Indah no. 45 Pamekasan Alamat Kos : Jl. Kedung Tomas 36 Surabaya Riwayat Pendidikan: Teknik Fisika FTI-ITS Surabaya 2007 sekarang SMA Negeri 1 Pamekasan 2004 2007 SMP Negeri 2 Pamekasan 2001 2004 SDN Barkot 2 Pamekasan 1995 2001 Lutfi, F. 2010, Perancangan Sistem Pengendalian Ph Pada Continues Injection Mixing (Cipm) Dengan Metode Pengendalian Pid-Selftuning Berbasis Auto Switch Algorithm, Teknik Fisika, FTI, ITS. Ylen, J. P. 2001, Measuring, Modeling, and Controlling the ph Value and the Dynamic Chemical State, Helsinki University of Technology Control Engineering Laboratory. Gustaffson, T. K. & Waller, K. V. 1983, Dynamic Modelling and Reaction Invariant Control of ph, Department Of Chemical Engineering, Abo Akademi Finland. Ogata, K. 1997, Teknik Kontrol Automatik, Erlangga, Jakarta. Gunterus, F. 1994, Falsafah Dasar Sistem Pengendalian Proses, Elex Media Komputindo, Jakarta. Shinskey, F. G. 1994, ph and Ion Measurement System, Mc Graw Hill, New York.