petunjuk praktikum praktikum sistem kendalilabdasar.ee.itb.ac.id/lab/semester 1...
TRANSCRIPT
PETUNJUK PRAKTIKUM
PRAKTIKUM SISTEM KENDALI
Modul 4 Sistem Kendali Proses di Industri
Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika
Institut Teknologi Bandung
2018
Laboratorium Dasar Teknik Elektro
Modul 4
Sistem Kendali Proses di Industri
1. Tujuan Praktikum
a. Mengenali tipikal proses di industri
b. Mengenali besaran-besaran dan instrumentasi pengukuran yang digunakan
pada proses di industri
c. Mengenali penerapan ilmu sistem kendali pada proses di industri
d. Mengimplementasikan pengendali PID pada plant berstandar industri
e. Mengetahui manfaat dari penggunaan sistem kendali otomatis pada industri
2. Tugas Pendahuluan
a. Metode utama yang umum digunakan untuk menentukan konstanta PID
adalah Ziegler Nichols (open loop/tipe 1). Berikan rumusan untuk
perhitungan konstanta PID dari metode tersebut. Berikan ilustrasi grafik
respon jika diperlukan untuk memperjelas rumusan.
b. Dari grafik fungsi transfer kecepatan motor (yang telah diperoleh pada
praktikum 2), tentukan konstanta PID (Kp Ti Td) dengan menggunakan
metode Ziegler Nichols.
c. Tuliskan besaran-besaran yang umum diukur pada industri dan tipe-tipe
sensor yang umum digunakan untuk pengukurannya.
d. Tuliskan langkah-langkah untuk mengaktifkan mini refinery plant.
e. Bacalah seluruh bagian modul hingga akhir sebelum praktikum dimulai.
Patuhi peringatan keselamatan yang tercantum. Gunakan sepatu yang tidak
licin karena pada praktikum ini sangat besar peluang bagi praktikan dan
asisten untuk terkena cipratan air. Praktikum ini dilakukan pada ruangan
Laboratorium Dasar 05, Honeywell Control Laboratory.
3. Pengenalan Kendali Proses di Industri
a. Proses di Industri
Seiring dengan perkembangan teknologi, terjadi peningkatan kebutuhan untuk
melakukan produksi berbagai substansi kimia (plastik, bahan bakar, resin, antiseptik,
cairan pembersih, dan masih banyak lagi). Beberapa substansi tersebut dapat
langsung digunakan oleh konsumen, yang lainnnya digunakan sebagai bahan baku
untuk memproduksi berbagai benda kebutuhan sehari-hari maupun industri
selanjutnya.
Kendali proses berhubungan erat dengan proses manufaktur berbagai substansi di
industri, terutama manufaktur bahan-bahan kimia. Beberapa proses yang umum
dilakukan adalah distillation, cracking, smelting, liquefaction of gases, sintering,
pulping, bleaching, dan masih banyak lagi.
Gambar 4. 1 Ilustrasi instrumentasi pabrik kertas [1]
Contoh gambar di atas mengilustrasikan proses produksi kertas. Beberapa bagian
proses produksi kertas adalah Pulping, Bleaching, Wet End, dan Waste Treatment.
Pulping merupakan tahapan pengolahan kayu secara mekanik (dihancurkan) dan
kimiawi hingga menjadi bubur kertas. Temperatur, tekanan, kecepatan alir, dan pH
merupakan besaran penting yang perlu dikontrol dalam proses ini untuk
menghasilkan pulp yang berkualitas. Namun tidak hanya pada tahap pulping, seluruh
tahap di atas memerlukan pengukuran presisi dan pengendalian terhadap besaran-
besaran penting untuk menjamin kualitas produk yang dihasilkan.
Proses industri lainnya yang sering dipelajari pada literatur adalah proses distilasi.
Proses distilasi merupakan proses pemisahan dua atau lebih substansi kimia yang
memiliki titik didih berbeda melalui proses pemanasan. Untuk memperoleh
konsentrasi1 produk yang diinginkan, diperlukan pengendalian terhadap bukaan
katup reflux serta temperatur pada bagian atas kolom. Pada proses ini, diperlukan
pengendalian dan pengukuran terhadap besaran temperature, level, flow, dan
khusus untuk pemeriksaan produk yaitu density.
1 Mengapa konsentrasi? Karena campuran air-ethanol memiliki sifat azeotrop (selanjutnya dapat dicari pada literatur kimia) yang membuat kedua zat ini tidak dapat benar-benar dipisahkan hanya dengan proses pemanasan pada tekanan 1 atmosfir. Proses distilasi pada tekanan 1 atmosfir hanya dapat menghasilkan ethanol dengan kemurnian 95.63% berat (sekitar 96.1% volume pada temperatur dan tekanan udara ruang). Untuk mencapai konsentrasi ethanol yang lebih tinggi, diperlukan steam boiler bertekanan, yang tidak tersedia pada lab ini karena alasan keamanan untuk praktikum dalam ruangan.
b. Tipikal Proses di Industri
Pada sebagian besar proses di Industri, terdapa empat besaran utama yang perlu
diukur dan dikendalikan yaitu kecepatan alir fluida (flow), tekanan (pressure),
ketinggian fluida (level), dan temperatur (temperature). Selain keempat besaran
utama tersebut, pada proses-proses khusus dibutuhkan pengukuran terhadap massa
jenis (density), asam/basa (pH), kekentalan (viscosity), kelembapan (humidity), dan
lain sebagainya.
Ada dua cara untuk memastikan besaran-besaran tersebut tetap pada nilai
reference/set point yang diharapkan. Pertama, dengan melakukan pengendalian
secara manual. Sebagai contoh, untuk pengendalian temperatur air. Misalkan pada
sebuah tangki dengan steam boiler yang berisi air untuk dipanaskan, terdapat
saluran untuk mengeluarkan air panas yang dihasilkan, serta saluran untuk
menyuplai tangki dengan air dingin. Operator yang bertugas akan membaca
temperatur dari termometer yang terpasang untuk mengukur temperatur air panas
yang dihasilkan. Dari informasi temperatur, ia kemudian mengatur besar bukaan
keran (manual valve) untuk mengatur aliran uap panas menuju pemanas yang
berada di dalam tangki. Jika temperatur sudah lebih tinggi dari set point yang
diharapkan, maka operator akan mengecilkan bukaan keran, dan sebaliknya jika
temperatur lebih rendah dari set point maka operator akan meningkatkan bukaan
keran. Perubahan temperatur dapat terjadi karena perubahan kebutuhan air panas
ataupun faktor lain seperti perubahan temperatur ruangan yang akan
mempengaruhi perubahan temperatur suplai air dingin.
Cara kedua adalah dengan melakukan pengendalian secara otomatis/menggunakan
controller. Data temperatur air panas yang diproduksi dibaca menggunakan sensor
khusus yang akan mengubah data temperatur menjadi besaran elektrik yang dapat
dikonversi menjadi sinyal 4-20 mA (atau tegangan, bergantung pada jenis pengontrol
yang digunakan) untuk kemudian dibaca oleh pengontrol. Jika algoritma
pengendalian yang digunakan adalah PID, maka pengontrol akan membandingkan
nilai set point temperatur dengan nilai pembacaan dari sensor. Kemudian galat (error)
yang diperoleh akan dikalikan dengan konstanta Kp, diakumulasi per time sampling
Ti (Ki=Kp/Ti), dan diukur perubahannya per time sampling Td (Kd=Kp x Td). Hasil
perhitungan akan digunakan untuk menentukan bukaan aktuator, misal dalam hal ini
control valve. Penentuan konstanta algoritma pengendalian PID umumnya dilakukan
dengan proses tuning jika model telah didapatkan. Konstanta PID akan
mempengaruhi kualitas sistem (overshoot, settling time, dll).
Gambar 4. 2 Perbandingan antara Kendali Manual & Otomatis untuk Produksi Air Panas[4]
Umumnya, cara kedua yaitu pengendalian otomatis menggunakan pengontrol lebih
diunggulkan karena responnya lebih cepat dibantingkan operator manusia, lebih
presisi, meminimalkan faktor kelalaian, dan mengurangi resiko kecelakaan operator
(karena aktuator yang berada pada plant tidak memerlukan kontak langsung dengan
operator). Pengendalian dapat dilakukan (controller dapat diposisikan) pada daerah
yang lebih aman, dan bahkan monitoring dapat dilakukan dari jarak jauh.
Secara umum diagram blok sistem kendali dapat diperhatikan dalam gambar 4.3
berikut ini.
Gambar 4. 3 Diagram Blok Sistem Kendali [3]
Controller menerima input dari sensor (Process Value), mengetahui set point, dan
menghasilkan sinyal untuk mengatur aktuator (Manipulater Variable atau Operating
Point dari aktuator). Bentuk lain dari diagram tersebut yang juga umum digunakan
pada process control adalah sebagai berikut.
Gambar 4. 4 Alternatif Diagram Blok Sistem Kendali
Kedua diagram tersebut menunjukkan hal yang sama dari sudut pandang yang
sedikit berbeda. Controller menerima nilai dari elemen pengukur (Process Value) dan
mengetahui Set Point, menghitung Operating Point aktuator, sebagai Manipulated
Variable yang mempengaruhi proses. Controlled Variable dari proses kemudian
dibaca oleh sensor, nilai besarannya disebut Process Value yang akan kembali masuk
ke pengontrol.
c. Kebutuhan instrumentasi dan kendali
Sistem kendali loop tertutup dapat dibuat menggunakan mikrokontroller.
Mikrokontroler sering digunakan untuk berbagai device rumahan dengan kebutuhan
daya rendah. Namun untuk sebuah industri, dapat membutuhkan ribuan control loop,
menerima process value dari ribuan sensor dan memberikan operating point untuk
ribuan aktuator, penggunaan mikrokontroller semisal Atmega 8535 tidak
dimungkinkan.
Pengontrol yang digunakan di Industri umumnya berupa PLC (Programmable Logic
Controller) atau menggunakan sistem DCS (Distributed Control System), yang di
dalamnya dapat berisi beberapa microcontroller untuk implementasi logika.
Kelebihan dari kedua pengontrol ini dibandingkan stand alone microcontroller adalah:
• Lebih tahan terhadap noise.
• Dapat bekerja pada rentang temperatur yang lebih lebar.
• Lebih reliable (dapat bekerja dalam jangka waktu lama, semisal 20 tahun).
• Terdapat versi yang dapat bekerja pada kondisi lingkungan yang ekstrim.
• Interoperabilitas langsung dengan berbagai komponen di industri seperti
control valve, motor driver, HMI, Scada atau IIOT, dll.
• After sales service yang lebih terjamin, termasuk ketersediaan sparepart
hingga 10 tahun setelah tipe pengontrol tersebut berhenti diproduksi.
• Kelengkapan dokumentasi user manual untuk seluruh parts.
Dengan kata lain, PLC dan DCS merupakan pengontrol yang sesuai dengan
kebutuhan industri. Oleh karena itu, pada praktikum ini praktikan diperkenalkan
dengan DCS dan control process agar dapat memperoleh gambaran penerapan
sistem kendali di industri secara nyata.
4. Dasar Instrumentasi Proses
a. Besaran dan alat ukur
Dalam kendali proses, pada umumnya terdapat empat besaran utama yang perlu
diukur dan dikendalikan, yaitu kecepatan alir fluida (flow), tekanan (pressure),
ketinggian fluida (level), dan temperatur (temperature). Beberapa proses spesifik ada
pula yang memerlukan pengukuran pH, konduktivitas, dan massa jenis.
Pada Feedback Process Instrumentation Trainer, terdapat empat besaran yang dapat
diukur yaitu flow (air dan udara), level (dari tangki proses), temperature (dari tangki
proses dan tangki bahan baku/penyimpanan), dan pressure (air atau udara). Alat
ukur/sensor yang digunakan untuk mendapatkan nilai dari besaran-besaran tersebut
akan dijabarkan sebagai berikut.
1. Sensor flow
Terdapat dua jenis alat pada Feedback PIT yang dapat digunakan untuk mengukur
kecepatan alir, salah satunya adalah flowmeter. Menunjukkan pembacaan secara
manual dengan kepingan logam yang dapat mengapung. Untuk menggunakan alat
ini, arah aliran haruslah dari bawah ke atas. Semakin tinggi posisi kepingan logam,
maka semakin besar debitnya.
Gambar 4. 5 Flowmeter (pembacaan manual)
Pilihan lainnya adalah dengan pulse flow sensor. Pulse Flow Sensor bekerja dengan
cara menghitung kecepatan putar turbin yang dihasilkan oleh kecepatan alir.
Kecepatan putar turbin kemudian dikonversikan menjadi pulse train. Frekuensi dari
pulse train hampir proposional dengan kecepatan alir. Dibantu dengan frequency
transmitter, data flow fluida yang mengalir dapat dibaca pada layar frequency
transmitter dan dapat juga dibaca/diolah dengan controller, baik DCS Experion
melalui software Control Builder, ataupun dengan PLC CALogix melalui program
CALogix. Hal ini dapat terjadi karena transmitter akan menghasilkan sinyal 4-20 mA
bergantung pada nilai dari flow yang mengalir.
Gambar 4. 6 Pulse Flow Sensor (kiri) dan Frequency Transmitter (kanan)
2. Sensor level
Terdapat dua jenis alat pada Feedback PIT yang dapat digunakan untuk mengetahui
ketinggian air pada tangki proses. Yang pertama adalah berupa pipa bening dengan
keterangan skala yang berada pada bagian depan tangki. Ketinggian air langsung
dapat terlihat pada pipa bening, dan angka pembacaan dicocokkan dengan skala
yang tertera.
Gambar 4. 7 Indikator Ketinggian Air Tangki Proses (pembacaan manual)
Namun agar data ketinggian dapat diolah pada controller, maka digunakan level
sensor sekaligus transmitter berupa level probe yang akan menghasilkan sinyal 4-20
mA, yang mana nilai arus tersebut bergantung pada ketinggian air dalam tangki.
Skala 4-20mA proporsional dengan volume 0-8 liter pada tangki proses.
Gambar 4. 8 Level Probe
3. Sensor temperature
Terdapat dua jenis sensor temperatur yang tersedia, yaitu sensor RTD (resistance
temperature detector) yang memiliki tiga electric probes, dan sensor TC
(thermocouple) yang memiliki electric probes berupa lempengan. Kedua sensor ini
dapat digunakan untuk mengukur temperatur air, dengan cara memasukkan
temperature probe pada tangki proses maupun tangki bahan baku.
Gambar 4. 9 Sensor temperatur RTD (kiri) dan thermocouple (kanan)
Agar hasil pembacaan dari temperature sensor dapat diolah oleh controller, maka
digunakan sebuah temperature transmitter yang dapat menerima input baik dari
ketiga electrical probes RTD maupun TC. Keluaran dari transmitter berupa sinyal 4-20
mA. Konfigurasi transmitter ini dapat diatur melalui program M-Config.
Gambar 4. 10 Transmitter Temperatur
4. Sensor pressure
Pengukur tekanan air dan udara yang tersedia pada kit ini juga terdapat dua jenis,
yaitu pressure gauge yang jarumnya menunjukkan besaran tekanan dalam satuan Psi
dan bar. Bordon tube pressure gauge ini serupa dengan pressure gauge yang sering
ada pada regulator tabung gas dan kompresor (misalnya kompresor untuk pengisian
angin ban). Skala nol pada pressure gauge adalah tekanan udara 1 atm.
Gambar 4. 11 Pressure Gauge (pembacaan manual)
Namun data yang diperoleh dari pembacaan pressure gauge ini akan cukup sulit
untuk diolah controller. Maka terdapat alat ukur kedua yang merupakan pressure
transmitter yang mengubah tekanan menjadi sinyal 4-20 mA.
Gambar 4. 12 Pressure Transmitter
b. Aktuator (Control valve (compressor), pump,Heater)
Besaran yang ada umumnya tidak hanya perlu diukur, tetapi juga dikendalikan.
Sebagai contoh, besaran tekanan udara dapat diatur menggunakan compressor,
besar temperatur bergantung pada pengendalian heater, kecepatan alir bergantung
pada pengendalian pompa dan valve, dan ketinggian air dapat dikendalikan dengan
mengatur bukaan valve serta kecepatan pompa.
Pada modul Feedback PIT terdapt tiga macam aktuator yang dapat digunakan untuk
mengatur nilai besaran fisis, yaitu valve (manual ataupun dengan kompresor),
pompa, dan dan pemanas. Selengkapnya akan dijabarkan sebagai berikut.
1. Aktuator Pemanas/heater
Pada Feedback PIT, aktuator pemanas berada pada tangki bahan baku. Pada
tegangan 220V, daya yang digunakan oleh aktuator pemanas ini sekitar 2.52-2.53 kW.
Berikut adalah tampak samping dari tangki bahan baku beserta elemen pemanasnya.
Gambar 4. 13 Elemen Pemanas/Aktuator Pemanas
Aktuator pemanas ini hanya dapat berada pada state ON atau OFF (tidak dapat
diatur nilainya). Pengubahan state dilakukan dengan menekan tombol heater pada
bagian kiri atas Feedback PIT. Pengubahan state ini tidak dapat dilakukan melalui
controller tanpa mengubah wiring dari PIT.
Gambar 4. 14 Tombol untuk Aktivasi heater
2. Pompa/pump
Aktuator pompa (motor) berada pada sisi belakang Feedback PIT (sisi belakang
tangki bahan baku). Pompa ini memompa air dari tangki bahan baku menuju tangki
proses yang berada lebih tinggi (sambungan dapat langsung ataupun melalui valve
dan alat-alat ukur).
Gambar 4. 15 Aktuator Pompa
Sedangkan untuk aktivasi dari pompa dapat dilakukan pada bagian kiri atas Feedback
PIT (pump). Untuk mengaktifkan pompa, dibutuhkan sinyal 4-20 mA yang mana
besaran arus mempengaruhi kecepatan pompa. Oleh karena itu biasanya pompa ini
dihubungkan dengan current source yang tersedia, lengkap dengan potensiometer
untuk mengubah besar arus/kecepatan pompa. Pilihan lainnya adalah
menghubungkan pompa dengan analog output DCS ataupun CALogix jika ingin
dilakukan pengontrolan closed loop.
Gambar 4. 16 Konfigurasi untuk Mengaktifkan Pompa
3. Valve/katup
Untuk mengatur kecepatan alir, atau untuk menghentikan aliran, dapat
digunakan valve (katup). Terdapat 3 jenis valve yang tersedia pada Feedback
PIT yaitu manual valve, solenoid valve, dan control valve. Pada manual valve,
besar bukaan katup dapat diatur dengan diputar secara manual. Untuk
solenoid valve dan (pneumatic) control valve pengaturan dapat dilakukan
melalui DCS/CALogix. Solenoid valve hanya memiliki state terbuka dan
tertutup, yang dapat diatur secara manual ataupun dengan pemberian pulse
atau dengan external contact closure yang tersedia pada frequency
transmitter. Karena sifatnya ini, maka umumnya solenoid valve digunakan
untuk menghentikan proses alir fluida atau untuk melakukan bypass rute
aliran fluida yang ada menuju rute aliran sekunder. Valve ini membutuhkan
tegangan 24V untuk pengoperasiannya.
Gambar 4. 17 Manual Valve (kiri) dan Solenoid Valve (kanan)
Control valve merupakan valve yang paling sering digunakan pada praktikum
ini. Valve ini dapat diatur persentase bukaannya dengan menggunakan modul
current pressure converter yang mengubah besaran arus 4-20 mA menjadi
keluaran tekanan 3-15 Psi2. Control valve akan mengubah tekanan 5-15 Psi
menjadi bukaan valve 0-100%. Tekanan udara diperoleh melalui kompressor
yang tersedia.
Gambar 4. 18 Pneumatic Control Valve (kiri) dan Current-Pressure Converter (kanan)
2 Besaran arus 4-20 mA dan tekanan 3-15 Psi merupakan standar industri
c. Praktikum
Mempertimbangkan berbagai jenis sensor dan aktuator yang tersedia pada
Feedback PIT serta sebagai pendukung untuk praktikum dengan Distillation Column,
pada praktikum ini dipilih sistem yang paling mudah untuk diamati dan dibandingkan
antara penggunaan kontrol manual dan kontrol dengan DCS, yaitu sistem pengisian
tangki.
Sistem pengisian tangki menggunakan sensor ketinggian untuk mendeteksi
ketinggian air pada tangki, dengan set point berupa volume air tertentu. Karena luas
penampang tangki tidak berubah, maka perubahan volume akan linear dengan
perubahan tinggi air pada tangki. Aktuator yang digunakan adalah valve yang akan
mengatur banyaknya air yang masuk pada tangki proses. Valve yang digunakan
adalah manual valve untuk percobaan kendali manual dan control valve untuk
percobaan kendali otomatis.
Langkah-langkah percobaan
A. Percobaan Kendali Manual (20 menit) 1. Susun plant pengendalian ketinggian sebagai berikut. Panah-panah yang
digambarkan merepresentasikan selang 10mm x 6mm (warna hitam).
2. Kemudian sambungkan pompa dengan sumber arus 4-20mA
Tangki bahan baku (dengan pump dan
heater)
Tangki Proses
Manual Valve
Flowmeter
(Sudah Terpasang)
3. Pastikan tombol merah (emergency power off) dalam keadaan release (tidak tertekan). Jika masih dalam keadaan tertekan, putar tombol ke kanan hingga berbunyi dan tombol sedikit maju ke depan. Pastikan juga sambungan power (steker-stopkontak 220V) telah terpasang. Kemudian tekan tombol hijau (power on) untuk mengaktifkan Feedback PIT (berguna untuk mengaktifkan sumber arus 4-20 mA yang berguna untuk mengaktifkan pompa).
4. Putar turning switch yang berada pada sumber arus 4-20 mA hingga pompa aktif
(tidak perlu terlalu kencang).
5. Tentukan set point yang diinginkan (berupa volume air – ketinggian pada tangki proses, skala 0-8L).
6. Putar manual valve untuk mengalirkan air ke tangki proses. Catat besar flow yang
terbaca pada flowmeter.
7. Jika sudah melewati set point, kurangi bukaan manual valve. Catat besar flow yang terbaca pada flowmeter.
8. Lakukan langkah 6 dan 7 sehingga volume air di tangka sesuai dengan set point.
9. Setiap ada perubahan pada manual valve, catat besar flow yang terbaca pada flowmeter.
10. Catat besar flow yang terbaca pada flowmeter ketika set point tercapai (kondisi
ketinggian air sudah steady)
B. Percobaan Kendali Otomatis (dengan DCS menggunakan pengendali PID) 40 menit
1. Susun plant pengendalian ketinggian sebagai berikut. Panah-panah yang digambarkan merepresentasikan selang 10mm x 6mm (warna hitam).
4-20mA Output 4-20mA Input
Pump
Rotary Switch
2. Kemudian susun jalur udara untuk mengaktifkan control valve sebagai berikut. Panah-panah yang digunakan merepresentasikan selang 6mmx4mm (warna biru).
3. Kemudian sambungkan pompa dengan sumber arus 4-20mA
4. Pastikan DCS pada kondisi aktif. Lihat bagian Appendix A. Pengoperasian DCS mode Operator.
5. Pastikan tombol merah (emergency power off) dalam keadaan release (tidak
tertekan). Jika masih dalam keadaan tertekan, putar tombol ke kanan hingga berbunyi dan tombol sedikit maju ke depan. Pastikan juga sambungan power (steker-stopkontak 220V) untuk Feedback PIT dan Kompressor telah terpasang. Kemudian tekan tombol hijau (power on) untuk mengaktifkan Feedback PIT (berguna untuk mengaktifkan sumber arus 4-20 mA yang berguna untuk mengaktifkan pompa).
6. Buka keran kompressor hingga membentuk sudut 45 derajat dari semula.
7. Putar turning switch yang berada pada sumber arus 4-20 mA hingga pompa aktif
(tidak perlu terlalu kencang, namun jika ingin cepat maka pompa boleh
4-20mA Output 4-20mA Input
Pump
Rotary Switch
Kompressor Feedback PIT air regulator
Current-Pressure
Converter
Control Valve
Tangki bahan baku (dengan pump dan
heater)
Tangki Proses
(Sudah Terpasang)
Control Valve
Flowmeter
dimaksimalkan).
8. Buka program Control Builder pada komputer (detil tersedia pada bagian pengoperasian DCS mode operator). Pilih tab Monitoring. Pilih controller C300_027A.
9. Di bawah direktori CEEC300_1183, pilih control module LIQ_001 hingga terbuka jendela diagram blok dari pengendali yang digunakan.
10. (Pengenalan Control Valve) Pada blok PID, ubah mode menjadi manual. Ubah
Operating Point (OP) menjadi 0% (dalam hal ini bukaan valve menjadi 0%). Catat debit yang terbaca pada flowmeter. Naikkan OP sebesar kelipatan 10% hingga mencapai 100%, dan catat nilai debit yang terbaca pada flowmeter untuk tiap-tiap besar bukaan Control Valve. Kemudian turunkan OP sebesar kelipatan 10% hingga mencapai 0%, dan catat nilai debit yang terbaca pada flowmeter untuk tiap-tiap besar bukaan control valve. Cantumkan data dalam bentuk tabel pada laporan praktikum, dan lakukan analisis.
11. (Pengontrol Otomatis) Tentukan set point yang diinginkan (berupa volume air –
ketinggian pada tangki proses, skala 0-8L, sebaiknya sama dengan ketika percobaan kendali manual). Set point ini akan digunakan nanti.
12. Pada blok PID, ubah mode menjadi manual (klik tulisan auto atau manual pada blok
PID). Ubah Operating Point (OP) menjadi 0% (dalam hal ini bukaan valve menjadi 0%). Buang seluruh sisa air di dalam tangki, kemudian tutup keran pembuangan air di bawah tangki.
13. Buka jendela grafik (lihat pada bagian Appendix D. Membuat Grafik). Isi parameter
dengan LIQ_001 (dari pilihan) dan isi point dengan AIREFA.PV (atau PIDA.PV) untuk melihat ketinggian air dan AOREFA.OP (atau PIDA.OP) untuk melihat bukaan valve. Untuk ketinggian air, atur skala dari 0 hingga 8 sedangkan untuk bukaan valve atur skala dari 0 hingga 100. Buka program Station untuk melihat grafik tersebut.
14. (Mencari Model Sistem) Ubah bukaan control valve menjadi 100% selama 1 menit
kemudian ubah kembali menjadi 0%. Langkah ini seperti memberikan sebuah sinyal impuls3 pada sistem. Tunggu hingga ketinggian air relatif tidak berubah lagi (amati pada program Station).
15. Dari grafik sebelumnya, tentukan waktu delay dan konstanta waktu. Dengan
menggunakan metode Ziegler Nichols (open loop), tentukan konstanta pengendali PI atau PID4.
16. (Penerapan PID) Kembali ke jendela Control Builder. Klik dua kali pada blok PID
3 Mengapa diberikan impuls, bukannya step? Pada kendali motor, jika sistem diberikan input sinyal impuls maka sistem akan mempertahankan kecepatan motor pada kecepatan tertentu. Namun pada air, bukaan katup/debit yang tetap akan terus meningkatkan ketinggian air secara linear. 4 Pengendali PI/PID umum digunakan untuk mengatur ketinggian air [5].
hingga terbuka jendeka konfigurasi. Pada tab Algorithm, isi Linear gain, Ti dan Td (Kp =Linear gain, Ki=Kp/Ti, Kd=Kp x Td). Pada tab SetPoint, isikan set point sesuai dengan yang diinginkan. Setelah parameter selesai diisi, ubah mode blok PID menjadi auto.
17. Sementara praktikan 1 mengamati perubahan ketinggian air pada tangki proses,
praktikan 2 dapat mengamati grafik dari ketinggian air.
18. Beri gangguan pada sistem dengan cara mengubah besar bukaan keran pembuangan tangki. Amati apakah sistem akan berusaha mempertahankan/mengejar set point yang telah ditetapkan.
19. Jika ketinggian air telah mencapai kondisi tunak dan besar flow (merepresentasikan besar bukaan valve) telah konvergen, catat flow atau besar bukaan valve tersebut.
20. Pada laporan praktikum, catat semua hasil yang diperoleh dan bandingkan antara
pengendalian manual dan otomatis, beserta kekurangan dan kelebihan dari masing-masing metode pengendalian. Jika pada industri dengan ratusan hingga ribuan control loop, metode mana yang lebih unggul? Pada situasi apakah kontrol manual lebih tepat digunakan? Cantumkan juga fungsi transfer yang diperoleh dari konstanta waktu dan konstanta PID yang digunakan dan metode tuning yang diterapkan hingga didapatkan konstanta PID tersebut.
5. Sistem Kendali Proses Penyulingan
a. Peringatan Keselamatan
• Dalam menjalankan mini refinery plant, pastikan terdapat minimal dua praktikan di
dalam laboratorium.
• Hindari penggunaan api/lilin di dalam laboratorium.
• Praktikan tidak diizinkan untuk mengaktifkan plant tanpa didampingi oleh asisten
praktikum.
• Pintu laboratorium dibuka selama pengaktifan plant.
• Gunakan sepatu yang tidak licin untuk menjalankan kegiatan praktikum. Dalam
pelaksanaan praktikum, besar peluang terjadi tumpahan cairan, dan terdapat
kemungkinan praktikum perlu melakukan pengamatan pada bagian atas plant.
• Sedapat mungkin segera bersihkan jika terjadi tumpahan (lap tersedia pada Spill Kit).
• Alkohol yang digunakan untuk proses harus merupakan ethanol (C2H5OH) tanpa
campuran zat lain selain air.
• Air yang digunakan untuk proses harus merupakan air demineralized atau air
aki/radiator (dapat diperoleh dari laboratorium instrumentasi, gedung Teknik Kimia
lantai 4). Sementara itu, air untuk cooling tower (pendingin) dapat menggunakan air
ledeng yang bersih.
• Pastikan volume cairan yang sedang diproses tidak lebih dari 20L karena dapat
merusak kolom destilasi.
• Jika terjadi cooling fail (jika temperatur air dalam tangki penyimpanan tinggi), segera
nonaktifkan heater melalui Control Builder atau circuit breaker yang terdapat pada
panel DCS. Kemudian aktifkan cooling pump dan fan sesegera mungkin. Praktikan
yang tidak dapat menghirup uap alkohol dapat keluar dari ruangan.
• Jika terjadi boiler kosong pada saat plant dioperasikan (karena pemanasan yang
terlalu lama/belum diisikan air dari tangki penyimpanan) maka matikan heater.
b. Bagian-bagian dari Mini Refinery Plant
Pada bagian ini akan dijelaskan tentang bagian-bagian pada mini refinery plant.
Berikut gambar beserta keterangan di bawah :
Gambar 4. 19 Mini Refinery Plant
1. Boiler pemanas dengan temperatur maksimum 450° Celcius (temperatur operasional dengan air dan ethanol tidak melebihi 100 ° Cekcius). Diketahui bahwa titik didih alkohol ±80° Celcius dan titik didih air adalah ±100°Celcius.
2. Di kolom destilasi ini, uap produk akan naik ke atas. Ketinggian campuran tidak boleh mencapai kolom destilasi karena jika campuran mendidih di dalam kolom destilasi, akan merusak packing pasir silika sehingga kolom destilasi tidak dapat berfungsi sebagaimana mestinya.
3. Kondensor, alat ini akan mendinginkan uap dari produk sehingga kembali dalam wujud cairan.
4. Tangki produk 1. Tangki produk ini berfungsi untuk menampung hasil produk yang telah selesai di distilasi.
5. Tangki produk 2 ini berfungsi untuk menampung hasil produk bila tangki 1 penuh, maka hasil produk bisa dipindahkan ke tangki produk 2.
6. Tangki penyimpanan/ tangki bahan baku yaitu tempat memasukkan campuran dan penyimpanan campuran ketika plant tidak beroperasi.
7. Electro-pneumatic valve yang merupakan
sebuah sistem penggerak yang menggunakan
tekanan udara sebagai tenaga penggeraknya.
8. Flow meter adalah alat yang digunakan untuk
mengetahui adanya suatu aliran material (liquid
atau gas) dalam suatu jalur aliran.
9. Kompressor untuk control valve. Alat ini
berfungsi untuk meningkatkan tekanan fluida,
yaitu gas atau udara. Tujuannya untuk
meningkatkan tekanan adalah untuk
mengalirkan atau kebutuhan proses dalam
suatu sistem proses yang lebih besar (industri).
10. Pompa adalah mesin untuk menggerakkan
fluida (cairan). Pada mini refinery ini terdapat 2
pompa yaitu pompa 1 untuk proses dan pompa
2 untuk sistem pendingin (cooler).
11. Perangkat Distributed Control System. DCS
adalah suatu pengembangan sistem kontrol
dengan menggunakan komputer dan alat
elektronik lainnya agar didapat pengontrol
suatu loop sistem yang lebih terpadu dan dapat
dikendalikan dengan cepat dan mudah.
c. Praktikum
Pastikan DCS dalam kondisi aktif. Pada jendela Control Builder, gunakan controller C300_CTRL) untuk mengaktifkan aktuator yang diperlukan. Lihat pada bagian Pengoperasian DCS Mode Operator.
1. Pertama, aktifkan cooling tower pump (Pump 2 - DO2) menggunakan DCS. Prosedur ini perlu dilakukan untuk alasan keselamatan. Kegagalan pengaktifan cooling tower pump akan mengakibatkan ruangan dipenuhi dengan uap ethanol.
2. Aktifkan cooling tower fan (Fan - DO6) menggunakan DCS. Kegagalan pengaktifan cooling tower fan akan mengakibatkan tidak optimalnya kerja cooling tower.
Gambar 4. 20 Cooling Tower Fan
3. Masukkan air demineralized dan ethanol untuk diproses ke dalam tangki penyimpanan. Konsentrasi campuran masukan tidak berpengaruh pada konsentrasi produk ethanol. Disarankan konsentrasi ethanol untuk masukan adalah 20%, dan total volume campuran maksimal adalah 20L.
4. Lakukan sirkulasi untuk mengaduk campuran dengan cara:
• Tutup pneumatic valve berwarna kuning dengan menggunakan DCS (Compressor - DO4).
Gambar 4. 21 Pneumatic Valve
• Tutup seluruh keran yang berada pada bagian bawah boiler
Gambar 4. 22 Keran pada bagian bawah boiler
• Tutup keran bawah pada tangki hasil produk
Gambar 4. 23 Keran bawah pada tangki produk
• Buka seluruh keran ke tangki penyimpanan, baik sisi atas maupun bawah
Gambar 4. 24 Keran pada bagian atas dan bawah tangki penyimpanan
• Buka keran yang berlokasi di bawah flow meter
Gambar 4. 25 Keran pada Flowmeter
• aktifkan pompa 1 (process pump – DO1) menggunakan DCS
5. Lakukan pengisian pada boiler dengan cara:
• Tutup seluruh keran pada bagian bawah boiler
• Tutup keran atas pada tangki penyimpanan
• Buka keran bawah pada tangki penyimpanan
• Buka keran di dekat flow meter
• Buka pneumatic valve berwarna kuning (pembukaan valve ini diprogram menggunakan DCS melalui komputer, dengan cara mengaktifkan compressor– DO4).
6. Ukur tinggi cairan di dalam boiler menggunakan selang bening yang terhubung dengan salah satu keran pada bagian bawah boiler, setelah boiler terisi sesuai perencanaan, dengan cara:
• Seluruh keran pada bagian bawah boiler dalam kondisi tertutup
• Pasang selang bening, terhubung pada salah satu keran bawah boiler yang terbuka, keran yang tidak menghubungkan boiler dengan part lain dari plant (dapat dilewatkan jika selang bening telah terpasang pada lokasi tersebut)
• Tegakkan selang berwarna bening/posisikan selang secara vertikal sehingga
mulut selang menghadap ke atas (dapat dipegang dengan tangan atau dilekatkan pada permukaan vertikal menggunakan tape)
• Buka keran yang terhubung pada selang bening tersebut pada bagian bawah boiler. Selang akan terisi cairan hingga ketinggian tertentu.
Gambar 4. 26 Selang pada boiler untuk mengukur ketinggian
7. Aktifkan katup reflux dengan menggunakan DCS (DO3). Parameter SP pada timer pertama mengindikasikan lama waktu off dari katup reflux sedangkan pada timer kedua mengindikasikan lama waktu on. Untuk timer ketiga mengindikasikan lama waktu proses, isi dengan 60 menit. Kemudian pada timer pertama, ubah command dari none menjadi running.
8. Catat temperatur awal kemudian aktifkan heater menggunakan DCS (heater – DO5). Proses pemanasan akan membutuhkan waktu sekitar 2 jam. Selama proses pemanasan, amati temperatur setiap 5 menit sekali.
9. Jika ingin mengukur kembali tinggi cairan di dalam boiler, gunakan selang bening, dan pastikan temperatur boiler sudah kembali rendah (temperatur tinggi akan merusak selang plastik).
10. Setelah proses selesai, pompa balik seluruh sisa campuran yang terdapat pada boiler ke tangki penyimpanan dengan cara:
• Pastikan isi boiler sudah tidak panas (cek temperatur pada transmitter yang menunjukkan temperatur bagian bawah kolom destilasi) agar pompa tidak rusak.
Gambar 4. 27 Transmitter
• Buka keran bagian bawah boiler
• Buka keran tangki penampung bagian bawah
• Aktifkan pompa 1 (process pump – DO1) menggunakan DCS
11. Jika ingin mengembalikan produk hasil ke dalam tangki penyimpanan untuk digunakan kembali pada praktikum selanjutnya:
• Buka keran di bagian bawah tangki produk
Gambar 4. 28 Keran pada tangki produk
• Tutup keran di bagian bawah tangki penyimpanan
12. Jika ingin mengetahui konsentrasi hasil produk (alkohol), buka keran pada tangki hasil produk. Masukkan ke dalam wadah hasil produk tersebut untuk di dapatkan konsentrasinya.
Gambar 4. 29 Keran pada tangki produk untuk mengeluarkan hasil produk
13. Contoh konsentrasi hasil produk alkohol 85% :
Gambar 4. 30 Konsentrasi alkohol 85%
14. Bersihkan semua tumpahan cairan (jika ada) sebelum meninggalkan ruangan
15. Pada laporan praktikum, cantumkan perubahan temperatur terhadap waktu kemudian gambar grafiknya. Analisis hubungan antara titik didih campuran air dan alkohol (konsentrasi campuran hasil yang didapatkan) dengan grafik temperatur yang diperoleh. Cantumkan juga langkah-langkah untuk start-up mini refinery plant (secara garis besar, tidak perlu detil seperti modul) dan jelaskan mengapa urutannya seperti itu (contoh: mengapa perlu menyalakan cooling tower pump dan fan sebelum mengaktifkan heater, atau mengapa campuran perlu dikocok sebelum dialirkan ke boiler, dsb).
Appendix
A. Pengoperasian DCS Mode Operator – Tidak membuat program baru
1. Pastikan DCS telah dalam keadaan menyala (ketiga modul, control firewall, controller,
Universal I/O memiliki lampu indikator power yang akan berwarna kuning kehijauan
ketika DCS aktif).
Gambar 4. 31 Distributed Control System
Namun jika ketiga lampu power belum menyala, maka aktifkan DCS dengan
memposisikan MCB sebagai berikut.
Gambar 4. 32 MCB pada DCS
2. Aktifkan komputer server, dengan User Name: ExpAdmin, Password: Indonesia.
3. Klik tombol Start pada taskbar, kemudian klik dua kali pada program Configuration
Studio 4.0, hingga muncul tampilan loading program Configuration Studio 4.0
Gambar 4. 33 Program Configuration Studio 4.0
4. Setelah program siap, maka pertama-tama akan dimunculkan jendela untuk Connect
ke server. Klik dua kali pada server yang digunakan (EXPSVR), atau klik satu kali pada
server yang digunakan kemudian klik connect.
Gambar 4. 34 Jendela Koneksi Server
5. Kemudian akan ditampilkan seluruh opsi yang ada pada tab Configuration Explorer.
Klik Control Strategy, kemudian klik Configure process control strategy pada sisi
kanan jendela.
Gambar 4. 35 Jendela Configuration Studio
6. Kemudian jendela Control Builder akan aktif
Gambar 4. 36 Jendela Control Builder
Namun terkadang sebelum jendela Control Builder ditampilkan, akan terdapat
notifikasi server busy. Klik retry hingga jendela Control Builder ditampilkan, atau
tunggu hingga jendela Control Builder ditampilkan.
7. Pada kondisi awal, umumnya controller yang akan digunakan akan berwarna merah
atau kelabu seperti di bawah ini. Pilih tab monitoring (bukan project) untuk
mengoperasikan DCS. Pada saat modul ini dibuat, pengontrol untuk Kolom destilasi
adalah C300_CTRL sedangkan pengontrol untuk Feedback Process Instrumentation
Trainer adalah C300_027A atau C300_025A. Jika ragu dapat meminta pada asisten
untuk memeriksa FTE number yang sedang digunakan).
Gambar 4. 37 Controller pada Control Builder
8. Jika controller masih berwarna merah atau kelabu, load controller yang akan
digunakan dengan cara klik kanan, lalu klik load. Setelah proses load, maka controller
akan berubah warna menjadi biru.
Gambar 4. 38 Proses Load Controller
Jika setelah klik load kemudian muncul jendela Load Operation, centang semua opsi
change state sebelum menekan tombol load.
Gambar 4. 39 Jendela Load Operation
Jika terjadi error, pilih continue, atau pilih close jika pilihan continue tidak ada. Jika
proses load gagal (controller tetap berwarna merah atau kelabu)
Gambar 4. 40 Jendela Load Operation ketika terjadi Error
9. Setelah controller pada state loaded, berikut ditampilkan hierarki (klik tanda +) dari
pengontrol. CEEC300_01 adalah controller (untuk kolom destilasi, angka dapat
berbeda untuk controller yang berbeda), semua logika pemrograman, blok diagram
sistem, terdapat di bawah direktor ini. Tiap-tiap kontroller dapat terhubung dengan
2 modul input output, namun yang diterapkan pada lab ini adalah 1 modul input
output saja, direpresentasikan oleh IOLINK_01 (IOLINK_02 tidak terhubung)
Gambar 4. 41 Tampilan Controller setelah Load
10. Load seluruh control loop yang berada di dalam direktori CEEC300_01 (Pada kolom
destilasi, berjudul AI_LOOP1-7, DO_LOOP1-8, serta PID_LOOP1. Sedangkan untuk
Feedback Instrumentation Trainer, hanya ada 1 loop berjudul Kontrol_Level atau
LIC_001). Caranya adalah dengan memilih semua loop kemudian klik kanan, load.
Gambar 4. 42 Load keseluruhan Control Loop
Seperti ketika melakukan tahap load pada controller, jika muncul jendela load
operation seperti di bawah, centang semua opsi change state kemudian klik load.
Gambar 4. 43 Jendela Load Operation pada Controller
Bila terjadi error, seperti pada tahap selanjutnya, pilih continue, atau pilih close jika
tidak ada opsi continue.
Gambar 4. 44 Jendela Load jika terjadi Error
11. Kemudian change state direktori modul controller (CEEC300_01 untuk destilasi)
dengan cara klik kanan kemudian pilih change state.
Gambar 4. 45 Opsi Change State pada Controller
12. Kemudian akan muncul jendela request value change, pilih WARMSTART untuk CEE
Comand.
Gambar 4. 46 Jendela Request Value Change
Kemudian akan muncul jendela notifikasi change online value. Klik yes, kemudian klik
Ok pada jendela request value change. Setelah aktif, direktori CEEC300_01 akan
berwarna hijau.
13. Kemudian aktifkan semua control loop (pada kolom destilasi, AI_LOOP1 hingga
PID_LOOP, sedangkan untuk Feedback PIT berjudul Kontrol_Level) dengan cara pilih
semua control loop kemudian klik kanan, pilih Activate, kemudian pilih Selected
Item(s).
Gambar 4. 47 Mengaktifkan seluruh Control Loop
Kemudian akan muncul jendela Change State, pilih Yes. Jika telah diaktifkan, seluruh
control loop akan berwarna hijau.
Gambar 4. 48 Jendela opsi Change State
Kemudian load seluruh modul input output, di bawah direktori IOLINK_01 (atau
IOLINK_1181 untuk Feedback, nama dapat berubah sewaktu-waktu) terdapat
UIO_01 (atau UIO_1217). Klik kanan, pilih load. Setelah proses load selesai, seluruh
channel input output akan berwarna hijau
Gambar 4. 49 Load modul Input/Output
14. Ada kalanya proses load tidak berhasil, dan muncul notifikasi IOM does not exist.
Gambar 4. 50 Proses load (terkadang) tidak berhasil
Bila hal ini terjadi, kembali ke tab Project, klik kanan pada nama controller
(C300_CTRL untuk kolom destilasi atau C300_027A untuk Feedback), pilih Load With
Contents.
Gambar 4. 51 Load with Contents pada saat proses Load tidak berhasil
Kemudian akan muncul jendela Load Operation. Ubah Post Load State menjadi Run
(untuk UIO_1100 atau UIO_01), dan ubah menjadi Active untuk seluruh channel
(Pada kolom destilasi, AICHANNEL, DOCHANNEL, dan DICHANNEL, sedangkan untuk
Feedback PIT bernama Level_Process_Tank dan Control_Valve_Green). Centang
seluruh opsi change state kemudian klik load.
Gambar 4. 52 Jendela Load Operation
Jika pada proses load tersebut kembali terjadi error, klik continue, atau klik close jika
opsi continue tidak ada.
Gambar 4. 53 Opsi pada jendela Load Operation
Jika berhasil, maka seluruh channel input dan output akan berwarna hijau. Jika masih
berwarna merah, maka perlu dilakukan troubleshoot lanjutan semisal restart modul-
modul DCS atau Universal I/O modul (praktikan dapat memanggil asisten praktikum
untuk melakukannya).
15. Jika semua langkah telah dilakukan, maka Plant telah siap untuk dioperasikan.
B. Cara Pengoperasian untuk Aktuator (ON/OFF)
Berikut diberikan contoh untuk mengaktifkan salah satu control loop yaitu untuk
mengaktifkan cooling tower pump yang terkoneksi dengan DO2 dan dapat dikendalikan
dari control loop DO_LOOP2.
1. Klik dua kali pada DO_LOOP2 hingga diagram blok loop tersebut ditampilkan
Gambar 4. 54 Blok DO_LOOP2 (Cooling Tower Pump)
2. Pada blok FLAG A terdapat nilai PV (Process Value), dengan nilai awal OFF. Jika ingin
mengaktifkan cooling tower pump, maka PV harus diubah ke nilai ON dengan cara,
klik dua kali pada tulisan OFF tersebut hingga berubah warna menjadi cyan.
Gambar 4. 55 Blok FLAG A
Kemudian akan muncul jendela Request Value Change, ubah Actual State dari OFF
menjadi ON, kemudian klik Ok. Kemudian akan muncul jendela Change Online Value,
pilih Yes jika nilai yang ditampilkan sesuai (ON/OFF).
Gambar 4. 56 Jendela Request Value Change
3. Langkah 2 juga dapat dilakukan untuk menonaktifkan kembali cooling tower pump
(maupun aktuator-aktuator lain). Perubahan nilai yang dikehendaki dalam kasus ini
adalah dari OFF menjadi ON.
C. Cara Pengoperasian Control Loop dengan Aktuator Kontinu (Feedback PIT)
1. Klik dua kali pada control loop yang akan dioperasikan hingga diagram blok dari loop
tersebut ditampilkan. Sebenarnya, control loop yang telah aktif (berwarna hijau)
telah beroperasi, namun langkah ini dapat dilakukan untuk melakukan kustomisasi
pengendali PID.
Gambar 4. 57 Pengoperasian Control Loop dengan Aktuator Kontinu
2. Untuk kustomisasi blok PID, klik 2 kali pada blok PID (PIDA atau PIDA_1) hingga
muncul jendela REFCTL:PID Block [nama pid]. Untuk mengubah mode, dapat
dilakukan pada tab main, untuk set point dapat diatur pada set point, dan untuk
pengaturan konstanta PID dapat diatur pada tab Algorithm.
Pada tab Algorithm terdapat beberapa control equation type yang dapat dipilih.
Equation Type A adalah persamaan PID lengkap, tipe B adalah persamaan PID khusus
dimana PI bekerja pada error namun D bekerja pada PV (untuk mengurangi
derivative spike), tipe C adalah persamaan PID dengan I bekerja pada error namun P
dan D bekerja pada PV (pengontrol dengan respon paling minim osilasi namun
lambat), tipe D adalah pengendali I saja, dan tipe E adalah pengendali P saja [6].
Sebagai catatan, parameter PID yang tersedia adalah Linear Gain (sama dengan Kp),
Integral Time (setara dengan Kp/Ki), dan Derivative Time (setara dengan Kp x Kd).
Gambar 4. 58 Kustomisasi Blok PID
D. Membuat Grafik
1. Buka jendela Configuration Studio dari taskbar
Gambar 4. 59 Jendela Configuration Studio
2. Setelah jendela Configuration Studio terbuka, klik Trends and Groups kemudian klik
Configure Trends pada bagian kanan jendela
Gambar 4. 60 Opsi Trends and Groups
3. Kemudian akan terbuka tab [Nama Server]-System Display. Klik Trend dengan nama
yang masih kosong
Gambar 4. 61 Membuat Trends
4. Kustomisasi nama grafik pada kolom title, pilih trend type Standard, atur interval
sampel 1 detik dan perioda 5 menit (disarankan).
Gambar 4. 62 Setting Trends
5. Untuk mengatur apa saja yang dimunculkan pada grafik, isi Point ID dan Parameter
sejumlah grafik yang dihubungkan. Klik titik tiga di samping Point ID yang akan diisi,
kemudian pilih controle module (untuk Feedback PIT, Kontrol_Level, untuk kolom
destilasi, PIDLOOP_1).
Gambar 4. 63 Mengisi Point ID
6. Sebagai contoh akan dibuat grafik untuk membandingkan PV (Process Value) dan SP
(Set Point) dari blok PID yang terdapat pada control module Kontrol_Level. Setelah
Point ID diisi dengan nama control module, maka kolom parameter diisi dengan
variabel yang tersedia pada control module tersebut yang akan diamati. Klik pada
panah kecil di masing-masing baris pada kolom Parameter, dan pilih variabel yang
sesuai, misal PIDA_1.PV untuk menampilkan Process Value (dalam hal ini ketinggian
air yang terukur).
Gambar 4. 64 Parameter pertama pada Point ID
Kemudian untuk parameter kedua, pilih PIDA_1.SP untuk menampilkan Set Point
(dalam hal ini, merupakan ketinggian air yang ingin dicapai/dipertahankan).
Gambar 4. 65 Parameter kedua pada Point ID
7. Setelah melakukan langkah-langkah di atas, grafik dapat dilihat melalui
program lainnya yang bernama Station. Klik tombol Start pada Taskbar
kemudian pilih Station.
Gambar 4. 66 Pilih Program Station
Hingga terbuka jendela seperti berikut, klik Enter.
Gambar 4. 67 Jendela Program Station
Jendela Station akan terbuka. Pilih Trends untuk melihat grafik yang telah dibuat.
Gambar 4. 68 Jendela Station untuk Trends
8. Pilih trend (grafik) yang telah dibuat, sebagai contoh tadi grafik Kontrol_Level.
Gambar 4. 69 Trends yang telah dibuat
Klik dua kali pada Kontrol_Level, kemudian jendela grafik akan terbuka. Grafik
bergerak dari kanan ke kiri (seperti pada osiloskop digital).
Gambar 4. 70 Tampilan Trends
9. Jika sudah selesai membuat grafik, tutup Station dengan klik tombol silang di kanan
atas. Klik Yes jika muncul notifikasi untuk exit.
Gambar 4. 71 Exit Station
E. Penonaktifan Plant
1. Setelah semua proses selesai dilakukan, penonaktifan plant perlu dilakukan sebelum
menonaktifkan DCS. Klik kanan pada direktori CEEC300_01, kemudian pilih change
state.
Gambar 4. 72 Penonaktifan Plant
Kemudian akan muncul jendela request value change, pilih IDLE. Jika muncul jendela
change online value, pilih Yes, kemudian klik Ok pada jendela request value change.
Setelah dilakukan, maka direktori CEEC300_01 akan berubah warna dari hijau
menjadi biru.
2. Kemudian klik kanan seluruh controle module yang digunakan (Kontrol_Level untuk
Feedback PIT, seluruh AILOOP, DOLOOP hingga PIDLOOP), pilih Inactivate, kemudian
pilih selected item(s).
Gambar 4. 73 Inactivate Control Module
Kemudian akan muncul jendela change state, pilih Yes. Setelah tahap ini dilakukan,
maka control module akan berubah warna dari hijau ke biru.
3. Kemudian nonaktifkan modul Input dan Output dengan cara klik kanan pada IOM
(UIO_01 atau UIO_1217), pilih inactivate, pilih selected item(s) and content(s).
Gambar 4. 74 Inactivate Input Output Module
Kemudian akan muncul jendela change state, pilih Yes. Setelah semua langkah
selesai dilakukan, maka seluruh modul controller akan berwarna biru (pengecualian
pada sambungan modul I/O, IOLINK_xxxx). Perangkat DCS dapat dinonaktifkan
menggunakan MCB yang tersedia pada panel.
F. I/O List
Digital Output
DO-1 Pump 1 (Proses)
DO-2 Pump 2 (Pendingin) DO-3 Reflux Coil Valve
DO-4 Compressor DO-5 Heater
DO-6 Fan (Kipas Pendingin)
DO-7 Solenoid (untuk jalur hasil produk) DO-8 Spare (kosong)
Analog Input
AI-1 Transmitter 1 (temperatur bawah kolom)
AI-2 Transmitter 2 (temperatur atas kolom) AI-3 Transmitter 3 (temperatur pendingin)
AI-4 Level 1 (ketinggian isi tangki penyimpanan)
AI-5 Level 2 (ketinggian isi tangki produk 2)
AI-6 Level 3 (ketinggian isi tangki produk 1) AI-7 Flowmeter
Analog Output
AO-1 Control Valve
G. Catatan Operasi
1. Pada sistem ini terdapat 3 besaran yang dapat diukur, yaitu temperatur, kecepatan
aliran (flow), dan ketinggian cairan dalam tangki (level). Seluruh proses dilakukan
dengan tekanan ruangan (1 atm).
2. Karena sifat kimia dari campuran air dan ethanol (azeotrop) maka dengan sistem
yang ada (tekanan 1 atm) tidak dapat diperoleh produk ethanol murni. Konsentrasi
ethanol maksimum yang dapat diperoleh adalah 95,63%.
3. Tujuan dari proses destilasi yang dilakukan dengan perangkat ini adalah untuk
menghasilkan produk ethanol dengan konsentrasi yang diinginkan/konsentrasi tinggi.
4. Konsentrasi ethanol pada produk tidak dipengaruhi oleh konsentrasi campuran
masukan (kecuali batasan dari ketinggian dan efisiensi kolom).
5. Konsentrasi ethanol dapat dikendalikan dengan menentukan persentase reflux pada
bagian atas kolom destilasi.
• Katup (solenoid valve) pada bagian atas kolom destilasi hanya dapat dibuka
atau ditutup (tidak dapat ditentukan persentase buka/tutup)
• Namun state tertutup atau terbuka dapat ditentukan lamanya dengan
timer/pemrograman
• Semakin sedikit persentase reflux, semakin rendah konsentrasi produk
Persentase reflux akan mempengaruhi konsentrasi sehingga akan mempengaruhi
temperatur pada bagian atas kolom destilasi (namun demikian rasio perubahan
temperatur : perubahan kemurnian sangat kecil).
6. Meskipun boiler dapat mencapai temperatur hingga 450 ° Celcius, namun jika
campuran yang digunakan adalah air dan ethanol maka suhu pada boiler tidak akan
melebihi 100° Celcius.
Referensi
1. https://www.honeywellprocess.com/library/marketing/brochures/Honeywell_Pulp-
and-Paper-Field-Products-Brochure-Jun-12.pdf (diakses 24 Januari 2017 10:48)
2. Operating Manual Solvent Recycling System & Distillation Systems model 9600
Packed Column, B/R Instrument Corporation
3. Katsuhiko Ogata. 2010. Modern Control Engineering Fifth Edition (hlm21). New
Jersey: Prentice Hall
4. Dunn, William. 2005. Fundamentals of Industrial Instrumentation and Process
Control (hlm2-3). New York: McGraw-Hill
5. Hughes, Thomas. 2007. Measurement & Control Basics 4th edition (hlm 57). North
Carolina: The International Society of Automation
6. Experion PKS Control Builder Components Theory, Honeywell.