LAPORAN PRAKTIKUM

INSTRUMENTASI & PENGENDALIAN PROSES

PENGENDALIAN TEMPERATUR

Nama : Sulistiyono

NIM : 103242004

Kelas : 2 Migas

Pembimbing : Ir. Syafruddin, M.si

NIP : 19650819 199802 1 001

JURUSAN TEKNIK KIMIA

PROGRAM STUDI MIGAS

POLITEKNIK NEGERI LHOKSEUMAWE

2012

LEMBAR TUGAS

Judul Praktikum : Pengendalian temperatur

Laboratorium : Instrumentasi dan Pengendalian Proses

Jurusan / Prodi : T. Kimia / Migas

Nama : Sulistiyono

NIM : 103242004

Kelompok : IV (Empat)

Kelas / Semester : 2 M / IV ( Empat )

Anggota Kelompok II :

Cut icha Yuna Kumala Iqbal hidayat Mustafa Kamal Sulistiyono

Uraian Tugas

1. Tentukan karakteristik pengendali proposional dengan Pb = 100 pada laju alir fluida dingin 10 LPM dan fluida panas 10 LPM serta temperature fluida panas 35oC dan fluida dingin menyesuaikan. Catat dalam selang waktu tiap 5 detik.

2. Tentukan karakteristik pengendali proposional integral dengan Pb = 20 tetap dan I= 100, 150 detik pada laju alir fluida dan temperature sama dengan point 1. Catat dalam selang waktu tiap 5 detik.

3. Tentukan karakteristik pengendali P+I+D dengan Pb=20 tetap dan I=10 detik dan D= 10,20,30.

4. Buat table grafik :a) Untuk Pb=100 : temp. dingin keluar, T. Set point Vs tb) Untuk PI dan PID Temp,dingin keluar, T set point Vs tc) % bukaan valve Vs Waktu untuk P,PI,dan PID

Buketrata, 24 April 2012

Ka. Laboratorium Dosen Pembimbing,

Ir. Syafruddin, M.Si Ir. Syafruddin, M.Si NIP : 19650819 199802 1 001 NIP : 19650819 199802 1 001

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Praktikum : Pengendalian Temperature

Mata Kuliah : Praktikum Instrumentasi dan Pengendalian Proses

Nama : Sulistiyono

NIM : 103242004

Kelompok : IV (Empat)

Kelas / Semester : 2 M / IV ( Empat )

Nama Dosen Pembimbing : Ir. Syafruddin. MSi

NIP : 19650819 199802 1 001

Ka Laboratorium : Ir. Syafruddin. MSi

NIP : 19650819 199802 1 001

Tanggal Pengesahan :

Buketrata, Maret 2012

Ka. Laboratorium Dosen Pembimbing

Ir. Syafruddin, MSi Ir. Syafruddin, MSi NIP : 19650819 199802 1 001 NIP : 19650819 199802 1 001

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

1.2.1 Alat yang digunakan

Seperangkat alat pengendali temperatur

Gelas ukur

Beaker glass

Stop watch

1.2.2 Bahan yang digunakan

Air dan udara

Es Batu

1.3 PROSEDUR KERJA

1.3.1 Prosedur Start-Up

1. Pastikan bahwa semua kerangan diatur sesuai dengan posisi suhu control valve

diuraikan dalam Tabel 1.

2. 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.

1.3.2 Prosedur Shut-down

1. Matikan pompa P1, P2, dan pemanas air (E1).

2. Matikan power pada panel kontrol.

1.3.2a. Control Proporsional Loop Tertutup

Tujuan: Untuk menunjukkan karakteristik Proporsional Band (PB) pada suatu loop kontrol

suhu Prosedur:

1. Start-up unit sesuai dengan Bagian 1.3.1.

2. 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 30oC 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. 

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 1.3.1.

2. 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 30 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.

9. Bandingkan semua hasil, dan komentar tentang perbedaan. 

1.3.2c. 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 1.3.1.

2. 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 30 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.

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Pendahuluan

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 2.1. 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.

Gambar 2.1. Respon transien sistem pengendalian

2.2 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.

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 dilaporkan ke pengendali. Tanpa

feedback ini, Anda tidak memiliki kontrol otomatis.

2. 3 Kontrol On/off 

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 2.4, 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 (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. 4 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.

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

2.5, 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-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.

2. 5 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.

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 2.5.

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 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 peningkatan proporsional, mengimbangi penurunan yang diharuskan oleh

tindakan integral; dimana tindakan integral 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 proporsional-plus-integral.

Gambar 2.7. Komparison sistem respon pada proses PI dengan PID control

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.

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 Band

Tabel 3.1. Data Pengendali Temperatur dengan Mode Proposional (PB = 100)

No. Waktu (detik)

TT01, PV (⁰C)

Set Valve, SV(⁰C) Control Valve, MV (%)

1. 0 27.0 30 43.02. 5 27.1 30 42.93. 10 28.6 30 41.44. 15 29.9 30 40.15. 20 30.3 30 39.76. 25 30.5 30 39.57. 30 30.5 30 39.58. 35 30.6 30 39.49. 40 30.6 30 39.4

10. 45 30.6 30 39.411. 50 30.6 30 39.312. 55 30.6 30 39.313. 60 30.6 30 39.314. 65 30.6 30 39.315. 70 30.6 30 39.416. 75 30.6 30 39.417. 80 30.6 30 39.418. 85 30.6 30 39.419. 90 30.6 30 39.420. 95 30.6 30 39.421. 100 30.6 30 39.422. 105 30.6 30 39.423. 110 30.6 30 39.424. 115 30.6 30 39.425. 120 30.6 30 39.426. 125 30.6 30 39.427. 130 30.6 30 39.4

Keterangan :

Laju alir fluida dingin : 10 LPM

Laju alir fluida panas : 8 LPM

PB : 100

I : 0

D : 0

3.2. Data Pengendali Temperature dengan mode pengendali proposional Integral

Tabel 3.2. Data Pengendali Temperatur Integral (PB = 20%, dan I = 100 s )

No. Time (detik)

TT01, PV (⁰C)

Set Valve, SV(⁰C) Control Valve, MV (%)

1. 0 26.0 30 100.02. 5 26.3 30 100.03. 10 28.7 30 92.54. 15 29.7 30 87.65. 20 30.2 30 85.56. 25 30.4 30 84.37. 30 30.5 30 83.78. 35 30.6 30 83.29. 40 30.6 30 82.8

10. 45 30.6 30 82.511. 50 30.6 30 82.312. 55 30.6 30 82.113. 60 30.6 30 82.014. 65 30.6 30 82.015. 70 30.6 30 82.016. 75 30.5 30 82.017. 80 30.5 30 82.118. 85 30.5 30 82.219. 90 30.4 30 82.220. 95 30.4 30 82.2

Keterangan : Laju alir fluida dingin : 10 LPMLaju alir fluida panas : max

PB : 20%I : 100 s

D : 0

Tabel 3.3. Data Pengendali Temperatur Integral (PB = 20% dan I= 150 s)

No. Time (detik) TT01, PV (⁰C)

Set Valve, SV(⁰C) Control Valve, MV (%)

1. 0 26.5 30 100.02. 5 26.5 30 100.03. 10 28.8 30 94.04. 15 30.0 30 87.85. 20 30.4 30 86.16. 25 30.5 30 85.67. 30 30.5 30 85.48. 35 30.5 30 85.49. 40 30.4 30 85.4

10. 45 30.4 30 85.511. 50 30.4 30 85.512. 55 30.4 30 85.513. 60 30.4 30 85.514. 65 30.3 30 85.615. 70 30.3 30 85.716. 75 30.3 30 85.817. 80 30.3 30 85.818. 85 30.3 30 85.619. 90 30.4 30 85.320. 95 30.4 30 84.321. 100 30.4 30 84.422. 105 30.4 30 83.7

Keterangan : alir fluida dingin : 10 LPM alir fluida panas : Max

PB : 20%I : 150 s D : 0

3.3. Data pengendali temperature dengan mode pengendali proposional integral

Derivatif

Tabel 3.4. Data Pengendali Temperatur dengan Mode PID, (P= 20%, I=10 s, D=10 s )

No. Time (detik) TT01, PV

(⁰C)Set Valve, SV(⁰C) Control Valve, MV

(%)

1. 0 25.7 30 100.0

2. 5 27.6 30 79.7

3. 10 29.4 30 80.2

4. 15 29.9 30 88.2

5. 20 30.1 30 91.9

6. 25 30.1 30 92.2

7. 30 30.1 30 92.2

8. 35 30.1 30 92.1

9. 40 30.1 30 92.1

10. 45 30.1 30 92.2

11. 50 30.0 30 92.4

12. 55 30.0 30 92.5

13. 60 29.9 30 92.9

14. 65 29.9 30 93.4

15. 70 29.9 30 93.6

16. 75 29.8 30 94.1

17. 80 29.8 30 94.7

18. 85 29.8 30 95.6

Keterangan :

Laju alir fluida dingin : 10 LPM

Laju alir fluida panas : Max

PB : 20 %

I : 10 s

D : 10 s

Tabel 3.5. Data Pengendali Temperatur dengan Mode PID (PB = 20% ,I = 10, D=20s)

No. Time (detik) TT01, PV (⁰C)

Set Valve, SV(⁰C) Control Valve, MV (%)

1. 0 25.1 30 100.02. 5 26.0 30 88.53. 10 28.8 30 59.14. 15 29.7 30 72.45. 20 30.1 30 82.16. 25 30.3 30 86.27. 30 30.4 30 87.88. 35 30.4 30 88.09. 40 30.4 30 87.9

10. 45 30.4 30 87.511. 50 30.4 30 86.612. 55 30.4 30 86.013. 60 30.3 30 85.514. 65 30.3 30 85.015. 70 30.3 30 84.416. 75 30.3 30 83.917. 80 30.2 30 83.318. 85 30.2 30 82.319. 90 30.3 30 81.420. 95 30.2 30 81.3

Keterangan :

Laju alir fluida dingin : 10 LPM

Laju alir fluida panas : Max

PB : 20 %

I :10 s

D :20 s

Tabel 3.6. Data Pengendali Temperatur dengan Mode PID (PB = 20 %, I = 10, D=

30s).

No. Time (detik)

TT01, PV (⁰C)

Set Valve, SV(⁰C)

Control Valve, MV (%)

1. 0 25.2 30 100.02. 5 26.6 30 77.23. 10 28.6 30 56.44. 15 29.2 30 70.15. 20 29.5 30 83.06. 25 29.6 30 90.87. 30 29.7 30 95.28. 35 29.7 30 98.39. 40 29.7 30 100.0

10. 45 29.7 30 100.011. 50 29.6 30 100.012. 55 29.6 30 100.013. 60 29.5 30 100.014. 65 29.5 30 100.015. 70 29.6 30 100.016. 75 29.7 30 100.017. 80 29.8 30 100.018. 85 30.0 30 100.019. 90 30.1 30 100.0

Keterangan :

Laju alir fluida dingin : 10 LPM

Laju alir fluida panas : Max

PB : 20 %

I : 10 s

D : 30 s

BAB IV

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

4.1. Pembahasan

Dalam praktikum pengendalian temperatur, dituntut kompetensi untuk

menentukan karakteristik pengendalian. Karakteristik pengendalian antara lain adalah

Proporsional (P), Proporsional plus Integral (PI) dan Proporsional plus Integral plus

Derivatif (PID).

Masing-masing dari pengendalian ini memiliki karakteristik yang berbeda,

namun ketiganya saling melengkapi satu sama lainnya. Misalnya PID, merupakan

gabungan dari pengendalian Proporsional plus Integral plus Derivatif.

Pada percobaan ini, kami dapatkan perbedaan antara karakterisitik sistem

pengendalian tersebut. Tujuannya adalah sama, yaitu untuk mengurang kesalahan

(offset).

Pada praktikum yang kami lakukan, selain mengikuti prosedur kerja yang ada,

hal pertama yang kami lakukan adalah menurunkan temperatur pada cold water tangki,

hingga suhu cold water yang diinginkan tercapai. 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. Lalu memasukkan nilai P,I dan D

sesuai dengan lembaran penugasan.

Selain didapatkan data pengamatan, kami juga mempresentasikan data

pengamatan secara visual dalam bentuk grafik. Dengan menggunakan grafik, dapat

memudahkan dalam pembacaan offsetnya. Offsetnya terlihat sangat jelas terlihat, yaitu

jarak antara set point dengan temperatur yang dikendalikan. Grafik dibawah ini

menunjukkan sistem control proporsional bekerja.

Set Valve (SV) : 30

Pengendali Proporsional (P) : PB = 100

Laju alir fluida dingin : 5 LPM

Laju alir fluida panas : 8 LPM

Gambar 4.1. Grafik Pengendali Temperatur dengan Mode Proposional (PB = 100)

Pada grafik 1 pengendali temperature dengan mode proporsional Pb=100, laju alir fluida dingin 5

LPM dan laju fluida air panas 8 LPM. Grafik 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(oC) adalah 26,7oC dan

terus naik sampai 30,2oC. 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 diair dingin

yang masuk adalah 25oC dan air panas yang masuk 350C. Untuk mencapai set point yang diinginkan

30oC. TT01,PV (oC) mencapai set point yang diinginkan pada detik ke-14 dan terus konstan sampai

pada detik ke-16. Pada detik ke-17 sampai detik ke-20 terjadi kenaikan suhu menjadi 30,1 oC terus

naik sampai pada temperature 30,2oC pada detik ke-23. Secara keseluruhan gambar 4.1

perbandingan antara temperature dan rentang waktu pengukuran dari 0 detik pertama sampai detik

ke23 temperatur air dingin yang keluar terus naik dan mencapai set point yang diinginkan.

Gambar 4.2. Grafik perbandingan % valve vs waktu pada mode proporsional Pb=100

Grafik 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 30oC 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%.

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 Pengendali Temperatur dengan Mode Proposional (PB = 150)

Pada grafik 3 pengendali temperature dengan mode proporsional Pb=150 dengan laju fluida air

dingin 8 LPM dan air panas 7 LPM.Grafik ini membandingkan antara temperature air dingin yang

keluar dengan rentang waktu pengukuran berdasarkan set point 30oC. Dapat dilihat pada gambar 4.3

terjadi kenaikan suhu dari 26,5oC pada detik 0 pertama pengukuran sampai 28,7oC pada detik ke-12

pengukuran. Pada Pb=150, set point yang diinginkan yaitu 30oC tidak tercapai hal ini terjadi karena

rentang waktu pengukuran yang relative singkat serta temperature air panas yang masuk relative

rendah yaitu 35oC. 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 ( oC ) tidak mencapai set point yang diinginkan. Kenaikan suhu pada

TT01,PV ( oC ) terjadi mulai dari detik ke-1 sampai detik ke-9 dan terus konstan 28,7oC dari detik

ke-10 sampai detik akhir pengukuran.

Gambar 4.4. Grafik perbandingan %valve vs waktu pada mode proporsional Pb=150

Grafik 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 26,5oC. 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

28,7oC. Temperatur air dingin yang keluar tidak mencapai set point yang diinginkan dikarenakan

rentang waktu pengukuran yang relative singkat. Waktu pengambilan data diambil setiap satu detik

pengukuran dan % valve akhir adalah 40,9% pada detik ke-12.

Set Valve (SV) : 30

Pengendali Proporsional (P) : PB = 200

Laju alir fluida dingin : 7 LPM

Laju alir fluida panas : 14 LPM

Gambar 4.5.Grafik Pengendali Temperatur dengan Mode Proposional (PB = 200)

Dari grafik 5 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 30oC.

TT01,PV ( oC ) pada detik 0 pertama adalah 26,9oC dan terus naik menjadi 27,2oC pada detik ke-2

dan terus konstan pada detik ke-6. Pada detik ke-7 sampai detik ke-14 temperatur naik menjadi

27,3oC dan naik menjadi 27,4oC dari detik ke-15 dan terus konstan pada detik ke-22. Pada detik ke-

23 sampai detik ke-25 temperatur naik menjadi 27,5oC. 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.

Gambar 4.6. Grafik perbandingan %valve vs waktu pada mode proporsional Pb=200

Berdasarkan grafik 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 27,5oC tidak mencapai set point yang diinginkan yaitu 30oC. Hal

ini terjadi karena set temperature dari fluida panas hanya 35oC sehingga tidak mampu memanaskan

air dingin yang masuk dengan temperature 25oC untuk mencapai temperature 30oC.

4.2 Kesimpulan

Semakin Rendah nilai Proporsional band suatu pengendali maka semakin besar kerangan(%v) yang terbuka

Sebaliknya semakin tinggi nilai Proporsional band pada suatu pengendali maka akan menyebabkan semakin mengecil kerangan(%v)

Semakin tinggi kenaikan suhu, maka semakin kecil persen (%) control valve nya

Set point yang tercapai pada grafik pertama terjadi karena nilai proporsional band yang rendah serta rentang waktu pengukuran yang relative lebih lama

Set point yang diinginkan tidak tercapai terjadi karena Temperatur fluida panas yang masuk relative rendah dan karena nilai Proporsional band yang tinggi serta waktu pengukuran yang relative singkat.

DAFTAR PUSTAKA

http://id.wikipedia.org/wiki/Pengendalian_proses

http://dspace.widyatama.ac.id/xmlui/handle/10364/870

http://thathit.wordpress.com/2010/01/29/kontroler-proporsional/

Jobsheet. 2011. Penuntun praktikum pengendalian temperature. Jurusan kimia Politeknik

Negeri Lhokseumawe