RSS

PENGENDALIAN PRESSURE PROCESS RIG

15 Mar

2.1. PRESSURE PROCESS RIG


Gambar 2.1. Perangkat Pressure Process RIG

    Pressure Process RIG merupakan simulator proses pengendalian dan pengukuran tekanan seperti yang digunakan oleh industri-industri besar pada umumnya.  Pengendalian Pressure Process RIG ini dapat dilakukan secara manual dan analog maupun digital dengan bantuan komputer dan ADC/DAC sebagai antarmuka antara Pressure Process RIG dan komputer.

    Secara umum Pressure Process RIG terdiri dari jalur-jalur pipa yang terhubung pada Pneumatic Control Valve, Orifice Block, Flowmeter dan Pressure Tapping. Sistem Pressure Process RIG memiliki dua buah regulator (R1 dan R2) dan enam buah indikator tekanan (G1, G2, …., G6) dan tujuh buah valve (V1, V2, ……, V7). Regulator R1 digunakan untuk mengendalikan tekananyang terukur oleh G1. Regulator R2 digunakan untuk mengatur tekanan terukur di G3, G4 dan G5. Sementara indikator G6 digunakan untuk menunjukkan tekanan yang terukur air receiver.

Berikut komponen-komponen sistem Presuure Process RIG :

1. Kompresor

Kompresor merupakan pumpa bertekanan yang berfungsi sebagai penyuplai udara ke semua saluran pipa. Tekanan udara yang dikeluarkan kompresor tidak boleh melebihi 40 psi agar tidak merusak komponen yang lain khususnya sensor tekanan.

  1. I/P Converter

Alat yang berguna untuk mengubah arus listrik menjadi tekanan. Alat ini menerima masukan berupa arus listrik dan udara bertekanan kemudian memberikan keluaran berupa udara bertekanan yang merepresentasikan besar arus listrik yang masuk. Besar arus listrik yang masuk adalah 4 – 20 mA dan besar tekanan udara yang dikeluarkan adalah 3 – 15 psi. Kedua besaran ini terhubung secara linier. Keluaran I/P Converte ini digunakan sebagai sinyal masukan bagi Control Valve.

2. Control Valve

Valve atau katup yang besar bukaannya dapat diatur. Control valve menerima masukan udara bertekanan 3 – 15 psi yang berasal dari I/P Converter. Besar tekanan yang masuk mempengaruhi besar bukaan valve.

3. Pressure Sensor

Sensor untuk mengukur tekanan udara di saluran pipa atau di air receiver.

4. Differential Pressure Process

Dua sensor tekanan yang dipasang berdampingan pada jarak tertentu (relatif dekat) dalam satu saluran yang diberi sekat dengan orifice plate. Perbedaan tekanan yang terukur adalah informasi untuk mengetahui aliran udara.

5. Air Receiver

Air receiver adalah penampung udara yang dialirkan dan dapat juga digunakan sebagai tempat yang diukur tekanannya.

6. Manual Valve

Manual valve adalah katup-katup manual yang terpasang di saluran udara untuk mengatur arah aliran udara. Manual valve ini juga dapat difungsikan untuk keperluan pembebebanan dengan mengatur bukaan valve secara manual.

7. PC, ADC-DAC, dan PCI Card

Perangkat tambahan yang terintegrasi dengan instrumen untuk menjalankan pengaturan secara digital. PC yang digunakan mendukung software MATLAB r2009A yaitu software untuk membuat pengatur digital yang mampu menentukan set poin, memperbaiki respon, hingga memonitor dinamika variabel yang diatur. Pengaturan secara digital mengijinkan perancangan algoritma pengaturan yang beragam sesuai dengan tujuan penelitian. ADC-DAC dan PCI Card adalah komponen untuk menyesuaikan sinyal analog yang terlibat dalam proses dengan sinyal digital yang diolah di PC.

8. Modul Pengaturan Analog

Perangkat atau modul pengaturan analog ini adalah modul pengaturan standar yang sudah disediakan oleh Feedback. Modul ini juga disertai software untuk memonitor proses yang terjadi melalui PC. Jenis kontroler yang tersedia di modul ini antara lain kontroler Proportional, Integral, dan Differential. Pengaturan secara analog hanya mampu menjalankan algoritma pengaturan yang sudah terpasang di modul dan tidak memungkinkan perancangan algoritma pengaturan lain.

9. Gauge

Gauge berguna sebagai indikator tekanan udara yang melewati saluran pipa. Beberapa saluran pipa memiliki batas tekanan maksimum yang diijinkan agar instrumen tidak rusak, gauge inilah yang sangat membantu untuk memastikan hal tersebut.

10. Regulator

Pengatur manual bukaan saluran udara untuk membatasi tekanan udara yang melewati saluran tertentu.

 2.2. SISTEM PENGENDALI

    Simulasi pengendalian dilakukan dengan dua cara, yaitu pengendalian secara analog dan digital. Pengendalian yang digunakan adalah pengendalian PID dengan metode Ciancone. Berikut penjelasannya :

PID (Proportional Integral Derivative yang telah lama dikenal luas.
Pengendali PID telah banyak diimplementasikan pada banyak sektor, terutama industri. PID adalah sebuah kontroler dengan satu input dan satu output (SISO), sehingga hanya dapat digunakan pada
plant tunggal satu Controlled Variable (CV) dan satu Manipulated Variable (MV). Berikut skematik kontrol PID :


Gambar 2.2. Skematik Pengendali PID

Kontroler PID tersusun dari tiga
mode kontrol, yaitu Proporsional, Integral dan Derivative. Pengendali Proporsional (P) akan berfungsi untuk mempercepat respons akan berfungsi untuk akan memperbaiki respon dengan gain/penguatan Kc. Pengendali Integral akan memperkecil nilai offset, sedangkan pengendali Derivative akan memperbaiki respon transient.

2.3. TUNING PENGENDALI PID

Dalam kontroler PID, penentuan konstanta-konstanta Kc, Ti dan Td adalah suatu hal yang sangat penting. Dengan nilai-nilai dari konstanta-konstanta tersebutlah suatu kontroler PID terlihat kemampuannya. Nilai konstanta Kc, Ti dan Td yang tidak tepat akan mengakibatkan kontrol yang kurang sempurna, bahkan dapat membuat suatu sistem menjadi tidak stabil. Ada beberapa cara dalam menentukan nilai dari konstanta-konstanta tersebut. Cara ‘termudah’ yang beberapa orang menggunakannya adalah dengan “trial and error“. Namun hal ini dapat mengakibatkan suatu pemborosan, baik dari segi waktu maupun “cost” yang dikeluarkan. Gambar 2.3. menunjukkan sebuah proses pencarian nilai dari konstanta Kc, Ti dan Td dengan cara trial and error.

Cara lain untuk menentukan nilai konstanta dari Kc, Ti dan Td adalah dengan teknik PID tuning, dimana penentuan nilai konstanta-konstanta tersebut dengan berdasarkan dinamika kelakuan sistem. Beberapa masalah yang harus diperhatikan dalam proses tuning ini, yaitu:

1. Process dynamics

Dinamika proses dari suatu sistem dapat dilihat dari respons sistem terhadap perubahan sinyal acuan (step respons).

2. Measured variable

Variabel yang terukur dapat memperlihatkan respons dinamik dari suatu sistem, termasuk noise dari sensor dan gangguan luar dari proses sistem.

3. Model error

Dengan mengetahui range nilai error dari model proses yang digunakan, maka dapat ditentukan nilai-nilai ‘tengah’ dari batasan-batasan error tersebut.

4. Input forcing

Step input disturbance dan step input dari set point.

5. Controller

Jenis kontroler yang digunakan, dalam hal ini PID atau PI.

6. Performance measure

Mengetahui behavior dari controlled variable yang akan meminimaliskan IAE dan zero offset, behavior dari manipulated variable yang akan mengetahui batasan-batasan dari MV.

2.4. CIANCONE CORRELATION

Ciancone correlation pertama kali dibangun oleh Ciancone dan Marlin (1992). Ciancone correlation ini menggunakan tabel ciancone untuk menentukan nilai-nilai dari Kc, Ti dan Td. Gambar 2.3. adalah Ciancone chart yang digunakan untuk menentukan nilai-nilai dari Kc, Ti dan Td untuk kontroler PID. Untuk disturbance respons terdapat pada chart (a) merupakan control system gain, (b) integral time dan (c) derivative time, sedangkan untuk set point respons: (d) gain, (e) integral time dan (f) derivative time.

Sedangkan ciancone chart untuk menentukan nilai dari Kc, Ti dan Td untuk kontroler PI diperlihatkan pada Gambar 2.4, dimana untuk disturbance respons adalah chart (a) control system gain dan (b) integral time, sedangkan untuk set point respons adalah chart (c) gain dan (d) integral time.


Gambar 2.3. Ciancone Chart untuk kontroler PID. Untuk disturbance respons:


Gambar 2.4. Ciancone chart untuk kontroler PI

Langkah-langkah dalam melakukan tuning kontroler dengan teknik ciancone correlation adalah sebagai berikut:

  1. Menentukan nilai-nilai dari Kp, q dan t dari model dinamik sistem dengan menggunakan metode empirical.
  2. Menenetukan fraction dead time, q/(q+t).
  3. Menentukan tabel yang sesuai, dengan disturbance respons atau set point respons.
  4. Menentukan nilai dari dimensionless tuning dari grafik untuk KcKp, Ti/(q+t) dan Td/(q+t).
  5. Menentukan dimensional tuning controller. Misal: Kc=(KcKp)/Kp.
  6. Mengimplementasikan ke dalam kontroler.

2.5. PENGENDALIAN DISKRIT

Rumus blok PID controller :


Dengan model pengendali diskrit sesuai dengan persamaan sebagai berikut:

Proportional:


Integral:


Derivative:


, maka


, dimana


, sehingga persamaan pengendali diskritnya adalah :


 
1 Comment

Posted by on March 15, 2012 in Sistem Kendali Proses

 

One response to “PENGENDALIAN PRESSURE PROCESS RIG

  1. Andris Cngoz

    March 1, 2013 at 10:53 AM

    mas saya maunanya tentang PID’nya seperti apa ?

     

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

 
%d bloggers like this: