Translate

Selasa, 18 Desember 2012

Elemen-Elemen Sistem Pengendalian

Elemen-Elemen Sistem Pengendalian

Ada lima macam elemen utama dalam suatu sistem pengendilan otomatis yaitu:

  1. Process (Pressure, Level, Flow dan Temperature) 
  2. Measuring Element ( Sensor dan Transmitter)
  3. Controller
  4. Final Control Element (Control Valve) 
  5. Media Transmisi
1. Measuring Element

Primary Sensing Element (Sensor) adalah suatu alat yang pertama kali menerima suatu bentuk energi dari media yang akan diukur, dan menghasilkan suatu output yang sebanding dengan nilai besaran yang diukur. Sinyal output dari primary element, merupakan beberapa variabel fisis seperti gaya, tekanan, tegangan listrik dan lain-lain. Bagian input disebut juga sebagai elemen sensor atau Tranducer, dimana tugas sensor adalah merubah suatu besaran fisis menjadi besaran fisis yang lain. Sehingga memungkinkan Secondary Element untuk mengola data dari Sensor tersebut.

Thermocouple adalah salah satu alat ukur temperatur yang terdiri dari dua jenis kawat yang tebuat dari bahan paduan yang berbeda yang ujung-ujungnya disambung. Seperti terlihat pada gambar berikut
Sambungan dua buah logam penghantar listrik yang mempunyai beda muai, pada salah satu ujung dilas menjadi satu dan ujung yang satunya dibiarkan terbuka untuk sambungan ke pengukuran. Sambungan yang dilas (kena panas) disebut Measuring Junction (Hot Junction). Sedangkan sambungan ke pengukuran (dingin) disebut Reference Junction (Cold Jucntion).

Secondary Element berfungsi untuk mengolah perubahan fisik yang dihasilkan oleh sensor menjadi suatu penunjukan (Indicator dan Recorder) maupun Control Element (Controller). Secondary Element juga sering disebut Transmitter, yaitu suatu alat yang mengubah besaran fisik dari sensor menjadi signal standart untuk dikirim ke alat lainnya.



2. Kontroler Otomatis (Automatic Controller) 

Controller adalah salah satu peralatan instrumentasi yang berfungsi membandingkan nilai pengukuran terhadap nilai yang dikehendaki (Set Point), dan sesuai modenya menghasilkan sinyal kendali sebagai keluaran yang sebanding dengan selisih nilai pengukuran Set Point. 

Output Controller pada suatu pengendalian proses tergantung kepada: 

1. Aksi Kontrol (Control Action), 

2. Mode Kontrol (Control Mode), 

 Aksi Kontroler (ControlAction) 

Control Action adalah merupakan aksi dari kontroler yang dapat diubah­ubah dari Direct menjadi Reverse atau sebaliknya dan ditetukan sesuai dengan kebutuhannya untuk membentuk metode lup pengaturan menjadi sistem tertutup dengan Feedback negative. 

 Pada Controller dengan aksi Direct, adalah merupakan aksi Controller apabila tejadi kenaikan sinyal pengukuran (PV), maka menyebabkan kenaikan sinyal output. Sedangkan apabila terjadi kenaikan Set Point (SV), maka output akan turun dengan menghasilkan kesalahan (Error) sebesar PV-SV. 

 Pada Controller dengan aksi Reverse adalah merupakan aksi Controller apabila tejadi kenaikan sinyal pengukuran (PV), maka menyebabkan penurunan sinyal output. Sedangkan apabila terjadi kenaikan Set Point 



(SV), maka output akan naik dengan menghasilkan kesalahan (Error) sebesar SV-PV. 

 Mode Kontroler (Control Mode) 

Control Mode adalah tata cara Controller dalam menghasilkan sinyal output sebagai tanggapan atas kesalahan yang dideteksinya. 

Mode Kontroler antara lain: 

1. Mode Kontroler Proportional (P Controller) 

2. Mode Kontroler Proportional + Integral (PI Controller) 

3. Mode Kontroler Proportional + Derivative (PD Controller) 

4. Mode Kontroler Proportional + Integral + Derivative (PID Controller) 


3. Final Control Element (Control Valve) 

Contol Valve adalah sabuah alat yang dioperasikan dengan daya, yang memodifikasi kecepatan aliran fluida di dalam sistem pengendalian proses. Alat ini terdiri dari valve yang dihubungkan dengan mekanisme actuator yang mampu merubah posisi elemen pengontrol aliran dalam valve dalam rangka merespon sinyal yang berasal dari sistem kontroler.8:75) 

Control Valve akan bekerja sesuai dengan perintah dari kontroler menjadi suatu aksi yang dapat memanipulasi kondisi proses ke harga yang dikehendaki. 

Secara umum Control Valve dibagi menjadi dua yaitu:  Control Valve Gerakan Linier ( Linier Motion)  Control Valve Gerakan Berputar (Rotary Motion) 


Sedangkan berdasarkan aksinyajenis dari Control Valve yaitu: 

 Air To Close (ATC) atau disebut juga Normally Open (NO). 

Yaitu jenis Control Valve yang pada kodisi normal (belum mendapat sinyal input) dalam keadaan membuka (Open). Dan jika mendapat sinyal input maka valve akan bergerak menutup. 

 Air To Open (ATO) atau disebut juga Nomally Close (NC). 

Yaitu Jenis Control Valve yang pada kondisi normal dalam keadaan menutup (Close). Dan jika mendapat sinyal input maka valve akan bergerak membuka. 

Untuk lebih jelasnya Control Valve Acting ATC dan ATO dapat dilihat pada gambar berikut ini:


Rangkaian Kontrol

Variasi Rangkaian Kontrol 

Ada tigajenis rangkaian kontrol yaitu: 

Ø Rangkaian Kontrol Umpan Balik (Feedback Control Loop) 

Ø Rangkaian Kontrol Umpan Maju (Feedforward Control Loop) 

Ø Rangkaian Kontrol Gabungan (Combination Control Loop) 

1.Rangkaian Kontrol Umpan Balik (Feedback ControlLoop) 

Prinsip kerjanya adalah membandingkan nilai variabel yang dikontrol (PV), dengan nilai yang dikehendaki (SV). Perbedaan (Error) digunakan sebagai variabel yang memanipulasi (MV) agar mengurangi perbedaan tersebut. Dengan kata lain sudah terjadi kesalahan terlebih dahulu baru diperbaiki. 


2.Rangkaian Kontrol Umpan Maju (Feedforward Control Loop) 

Prinsip kerjanya adalah mendeteksi secara dini adanya gangguan yang dapat mengakibatkan kesalahan pada output (PV), sehingga dapat segera melakukan antisipasi/koreksi terhadap sistem agar output (PV) tidak banyak terpengaruh akibat adanya gangguan tersebut.. 

Persoalannya di dalam pengendalian proses adalah menentukan variabel­variabel apa saja yang dapat mengganggu output proses serta bagimana korelasinya. 

3. Rangkaian Kontrol Gabungan (Combination Control Loop) 

Karena pada kedua sistem rangkaian kontrol di atas masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan, sehingga dengan menggabungkan keduanya maka gajala-gejala yang akan mengganggu proses akan tertanggulangi. Dan jika masih ada kesalahan pada output dapat dikoreksi.7:102)

Jenis Pengendalian

Jenis Sistem Pengendalian 

Setiap proses selalu mempunyai suatu ”keadaan yang diinginkan” (Set Point) dan suatu keadaan yang sedang berlangsung ”Besaran proses”. Supaya ”keadaan yang sedang berlangsung” selalu sama dengan ”keadaan yang diinginkan” maka pengendalian harus dilakukan. Untuk itu diperlukan alat instrumentasi. 

Pengendalian dapat dilakukan oleh tangan manusia dan dapat juga dilakukan oleh alat-alat yang bekerja sendiri (Automatic). Pengendalian yang dilakukan oleh tangan manusia dapat dikategorikan sebagai ”Hand atau Manual Control”. Sedangkan pengendalian yang dilakukan oleh peralatan otomatis dapat dikategorikan ”Automatic Control” 7:97) 

1.Pengendalian oleh manusia (Manual Control) 

Pada pengendalian secara manual memanfaatkan ketelitian dari operator untuk mengendalikan suatu besaran proses. Jika harga proses tidak sesuai dengan yang dikehendaki oleh operator, maka operator tersebut akan melakukan Adjustment sebagai koreksi terhadap besaran proses tersebut sampai proses berjalan stabil dan hal ini dilakukan berulang-ulang selama kondisi proses tidak sesuai dengan yang dikehendaki oleh operator. 




2. Pengendalian Otomatis (Automatic Control) 

Pada pinsipnya pengendalian otomatis sama dengan pengendalian manual. Pada pengendalian otomatis, peranan dari operator diganti oleh suatu alat yang disebut pengendali (Controller). Jadi yang bertugas menambah dan mengurangi bukaan valve didak lagi dikerjakan oleh operator tetapi atas perintah Controller, opertor hanya bertugas memberikan harga set point ke controller, oleh karena itu pengendalian otomatis pada valve harus dilengkapi dengan actuator sehingga unit valve tersebut disebut dengan Control Valve. Apabila terjadi ketidaksesuaian pada harga yang diberikan operator terhadap controller (SV), maka harus memerintah controller untuk membuka atau menutup sesuai dengan kondisi operasi yang sedang berjalan.


Sistem Pengendalian Proses

Sistem Pengendalian Proses (Process Control System)

Secara umum sistem pengendalian terbagi menjadi dua yaitu sistem pengendalian lup terbuka (Open Loop) dan lup tertutup (Close Loop).


1.Sistem pengendalian lup tebuka (Open Loop Control System)

Sistem pengendalian lup tebuka adalah sistem pengendalian yang sinyal keluarannya tidak berpengaruh tehadap aksi pengontrolan. Jadi pada sistem loop terbuka keluarannya tidak diukur atau diumpanbalikkan untuk membandingkan dengan masukan. Sehingga untuk setiap masukan acuan terhadap suatu kondisi operasi yang tetap, jadi ketelitian sistem tergantung pada kalibrasi.6:6)





2.Sistem pengendalian lup tertutup (Close Loop Control System)

Sistem pengendalian lup tertutup (Close Loop Control Sistem) adalah sistem pengendalian yang sinyal keluarannya berpengaruh langsung terhadap aksi pengontrolan. Jadi sisitem kontrol lup tertutup adalah sistem kontrol berumpan balik (Feedback Contol System). Sinyal kesalahan penggerak, diumpan ke Controller untuk memperkecil kesalahan dan membuat agar keluaran sistem mendekati harga yang diinginkan (Set Point).6:4)




Fungsi Instrumentasi pada proses industri


Fungsi Instrumentasi pada proses industri dapat diklasifikasikan ke dalam empat golongan yaitu:
§      Alat Ukur (Measurement)
§      Alat Kontrol (Control)
§      Alat Pengaman (Safety)
§      Alat Analisa (Analyze)


3.2.1 Instrumentasi sebagai alat ukur (Measurement)
Instrumentasi mendeteksi dan memberikan informasi tentang besarnya nilai proses variabel yang diukur dari suatu proses industri misalnya: tekanan, suhu, jumlah aliran, tinggi permukaan cairan dan lain sebagainya sehingga dapat dipahami (mempunyai informasi) oleh pengamat.


3.2.2 Instrumentasi sebagai alat pengendalian (Control)
Instrumentasi sebagai alat kontrol, yaitu alat yang berfungsi untuk mengendalikan jalannya proses, agar variabel proses yang sedang diukur dapat diatur dan dikendaliakan tetap pada nilai yang ditentukan.
3.2.3 Instrumentasi sebagai alat pengaman (Safety)
Instrumentasi sebagai alat untuk memberikan tanda bahaya atau tanda gangguan apabila terjadi trouble atau kondisi yang tidak normal yang diakibatkan oleh tidak berfungsinya suatu paralatan pada suatu proses, serta berfungsi untuk mengtripkan suatu proses apabila gangguan tersebut tidak teratasi dalam waktu tertentu.
3.2.4 Instrumentasi sebagai alat analisa (Analyzer)
Instrumentasi yang berfungsi sebagai alat untuk menganalisa produk yang dikelola, apakah sudah memenuhi spesifikasi seperti yang diinginkan sesuai dengan standard, mengetahui polusi dari hasil produksi yang diproses agar tidak membahayakan dan merusak lingkungan 8:20)

INSTRUMENTASI



Dalam industri perminyakan dimana hampir semua proses pengolahan dilakukan melalui jalur yang tertutup, sehingga obyek atau bahan yang diproses tidak dapat dilihat atau diukur secara langsung. Kemampuan indara manusia untuk melakukan pengamatan sangat terbatas karena mempunyai kelemahan dalam mengamati dan mengukur suatu keadaan lewat panca indranya. Oleh karena itu diperlukan suatu mekanisme peralatan yang dinamakan Instrumentasi. Peralatan instrumentasi dapat melakukan fungsi melihat, mengukur dan mengendalikan variabel-variabel proses seprti: suhu, tekanan, jumlah aliran (flow), tinggi permukaan cairan (Level) dan sebagainya. Dengan adanya pralatan instrumentasi 


ini diharapkan dapat memperoleh hasil produksi yang berkualitas, efektif dan efisien.

Twitter Delicious Facebook Digg Stumbleupon Favorites More