TUGAS DASAR SISTEM KONTROL NAMA : SAHRIL RIZALI NIM : 41417310007 FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2018 SISTEM KONTROL Sejarah Sistem Kendali Perangkat kendali otomatis yang berhasil dibuat pertama kali adalah pengatur sentrifugal untuk pengendali kecepatan mesin uap pada abad ke-18 oleh James Watt. Perkembangan teknologi otomanisasi dan sistem kontrol yang dimulai tahun 1930 hingga saat ini, dipengaruhi dua factor, yaitu : kebutuhan pemakai dan kemajuan teknologi.Kebutuhan pemakai dalam menangani proses yang semakin rumit dan besar ini akan menuntut peningkatan teknologi sistem kontrol Sistem Control Merupakan fokus pengangkajian bidang teknik control otomaniasai, pada umumnya digambarkan sebagai sistem dinamik terkendali. Terminologi Dasar pada Sistem Control 1. Controlled Variable (Variabel Terkontrol) dan Manipulated Variable (Variabel Termanipulasi) Variabel terkontrol (controlled variable) adalah kuantitas atau kondisi yang diukur dan dikendalikan. Variabel termanipulasi (Manipulated Variable) adalah kuantitas atau kondisi yang divariasikan oleh kontroler sehingga mengakibatkan adanya efek kepada nilai variabel terkontrol. Umumnya, variabel terkontrol adalah keluaran (output) dari sistem. Kontrol berarti mengukur nilai dari variabel terkontrol dan menerapkan variabel termanipulasi untuk mengoreksi nilai aktual menjadi nilai yang diinginkan (reference). 2. Plants Plant dapat berupa peralatan ataupun seperangkat bagian mesin yang bekerja sama dengan tujuan untuk mencapai suatu operasi tertentu. Contohnya dapat berupa obyek fisik yang dapat dikendalikan (peralatan mekanik, tungku pemanas, reaktor kimia, kendaraan angkasa). 3. Processes (Proses) Kamus Merriam-Webster mendefinisikan bahwa proses adalah operasi alamiah yang berkelanjutan atau perkembangan yang ditandai dengan rentetan perubahan bertingkat yang bekerja satu sama lain dalam jalur yang tetap dan menuju suatu hasil tertentu. Contoh proses dapat berupa berbagai operasi yang dapat dikendalikan dalam sistem (kimiawi, ekonomi, proses biologi). 4. Systems (Sistem) Sebuah sistem adalah kombinasi dari beberapa komponen yang berkerja sama untuk mencapai suatu hasil tertentu. Sistem tidak dibatasi hanya dengan fisik saja. Konsep sistem dapat diterapkan dalam lingkup yang abstrak. Sistem dapat diinterpretasikan sebagai fisik, biologi, ekonomi, dan lain-lain. 5. Disturbances (Gangguan) Gangguan adalah sebuah sinyal yang cenderung merugikan nilai keluaran (output) sistem. Jika gangguan dihasilkan oleh sistem, maka ia disebut sebagai gangguan internal, sebaliknya apabila gangguan dihasilkan dari luar sistem, maka ia disebut sebagai gangguan eksternal. 6. Feedback Control (Kontrol Umpan-balik) Kontrol umpan-balik mengacu pada operasi yang cenderung mengurangi perbedaan antara keluaran sistem dengan masukan yang dikehendaki (reference input). Beberapa sistem kontrol yang sudah dikembangkan pada dunia industri adalah sebagai berikut : 1. Liquid level control Tangki penampungan cairan atau sering disebut toren atau tandon (storage tank) sangat umum dipakai di industri. Fungsinya cukup vital yaitu sebagai cadangan cairan yang siap digunakan untuk kebutuhan proses industri, sehingga tangki harus dalam ketinggian (level) normal. Rangkaian liquid level control atau rangkaian kendali level cairan merupakan salah satu aplikasi dari rangkaian konvensional dalam bidang tenaga listrik yang diaplikasikan pada motor listrik khususnya motor induksi untuk pompa air. Fungsi dari rangkaian liquid level control adalah untuk mengontrol level cairan dari jarak jauh dalam sebuah tangki penampungan yang banyak dijumpai di industri, dimana pada level tertentu motor listrik atau pompa air akan beroperasi dan pada level tertentu juga pompa air akan mati. Ada beberapa model control level cairan yang banyak digunakan di industri-industri seperti : a. Model Level Switch (Kontak Relay) Pada model ini terdapat 2 buah “sinker ” (pemberat) yang dipasang menggantung dalam satu tali. Kemudian sistem pengaturannya menggunakan kontak relay yang dihubungkan dengan mesin pompa air melalui kabel listrik. Saat level cairan di tangki rendah maka mesin cairan akan start dan kemudia stop bila levelnya sudah tinggi, sesuai dengan setting posisi dari dua buah sinker tersebut. b. Model Elektronik (komponen elektronika) Sesuai dengan namanya, model elektronik menggunakan komponen elektronika sebagai pengontrolan start/stop pompa air. Sistem ini murni elektronis. Saat level cairan dalam tangki turun mencapai level low, maka alat ini secara elektronis akan mengaktifkan kontak relay yang terhubung dengan pompa air, dan pompa air akan start . Bila level cairan sudah mencapai levelhigh, maka pompa air akanstop secara otomatis. Beberapa jenis komponen elektronika yang digunakan pada model ini antara lain ; Transmitter Ultrasonic , sensor Transistor, dll. 2. Steam Pressure and Temperature Control Sistem kendali suhu (temparature control) Sistem kendali suhu dilakukan dengan beberapa metode. Metode yang dilakuakan mulai dari yang sederhana menggunakan PTC sampai penggunaan PID. Hal ini mengakibatkan beberapa industri bingung untuk memilih cara yang paling efisien untuk diterapkan di industri tersebut. Selain adanya metode tersebut ada beberapa metode lain yang digunakan dalam pengendalian suhu yaitu dengan menggunakan fuzzy logic dan masih ada metode-metode lainnya. Dalam kasus sistem control, temperatur T adalah variabel yang akan dikontrol, dan nilai T inilah yang diinginkan sebagai output. Kemudian input kontrol adalah output dari pemanas listrik (electric heater) . Steam Pressure control Di pembangkit listrik tenaga uap secara umum sistem kontrol dibagi ke dalam 2 sisi besar, yaitu sisi boiler dan sisi turbin. Kedua-duanya akan bekerja sesuai dengan mode yang ditentukan oleh operator di Central Control Room. Ada 4 macam mode yang penggunaannya sesuai dengan kondisi-kondisi tertentu: 1. Base Mode Mode ini digunakan pada saat unit power plant sedang start up. Pada mode ini kontrol boiler dan kontrol turbin kedua-duanya pada posisi manual dikontrol langsung oleh operator. Apabila ada kelebihan produksi main steam dari boiler, baypass valve akan terbuka menyesuaikan kebutuhan main steam yang masuk ke turbin. 2. Turbine Follow Mode Mode ini berarti turbine control dalam kondisi remote, sedangkan boiler control dalam keadaan manual. Umumnya mode ini terjadi pada saat ada suatu masalah di boiler sehingga dapat mengakibatkan supply main steam ke turbin berkurang. Singkat kata, beban listrik yang diproduksi oleh power plant bergantung pada boiler, dan sisi turbin mengikuti boiler. 3. Boiler Follow Mode Pada mode ini, beban listrik akan dikontrol dari sisi turbin dan sisi boiler akan mengikuti. Semisal beban listrik naik, maka operator akan mensetting load pada sisi turbine control, sedangkan sisi boiler akan mengikuti. Yang terjadi selanjutnya adalah turbine control valve semakin membuka, dan di sisi boiler pembakaran batubara akan semakin meningkat untuk meningkatkan pressure main steam. Namun efek dari mode ini adalah kemungkinan terjadinya deviasi main steam pressure yang sangat tinggi karena diperlukannya waktu yang lama dari boiler untuk meningkatkan pembakaran guna menaikkan main steam pressure. 4. Coordinated Mode Mode ini dipakai power plant pada saat kondisi unit normal bekerja. Dimana mode ini mirip dengan boiler follow mode, tetapi ada suatu mekanisme tambahan yang dinamakan “Self Regulation Signal”. Mekanisme ini digunakan untuk memperkecil deviasi main steam pressure sehingga perubahan main steam pressure akan lebih smooth/halus, sehingga kualitas dari main steam yang masuk ke turbin tetap terjaga. 3. Speed Control Ada dua jenis speed control yang sering digunakan didunia industri, yaitu : a. Speed Control Mekanis Pada generator tua biasanya menggunakan speed control mekanis, sistem bahan bakar dikendalikan oleh speed control mekanik. Sistem ini adalah yang pertama dikenalkan oleh produsen generator. Fungsi sistem ini disambungkan dengan kebutuhan beban generator listrik. Contoh sistem ini pada industri adalah sistem speed control woodward, Speed Control Woodward mengontrol kecepatan mesin secara mekanis melalui speed control sentrifugal dan menerima sinyal input analog dari pengontrol. Sensor kecepatan menggunakan sensor magnetik memasok signal ke pengontrol Woodward. Sistem kontrol diatas merupakan sistem kontrol kecepatan analog, pengaturan sistem dilakukan sepenuhnya menggunakan sekrup penyesuaian yang diarahkan kearah tertentu untuk menyelesaikan pengaturan sesuai keperluan. b. Speed Control Elektronik Pada generator modern menggunakan speed control elektronik, sistem speed control elektronik menghubungkan dan mengendalikan fungsi kontrol mesin dan generator untuk menyediakan sumber daya. Untuk contoh sistem control elektronik pada dunia industri adalah variable speed drive atau inverter. Untuk pompa, kompressor dan blower dibutuhkan pengaturan kecepatan untuk mengatur tekanan (pressure), aliran (flow) dari suatu fluida. Cara konvensional tentunya dengan mengatur bukaan katup (valve) yang tentunya secara hitungan energi, tidak efisien karena energi yang dikeluarkan tetap sama. Untuk itu dibutuhkan mengaturan kecepatan motor induksi untuk melakukan hal tersebut. Variable speed drive (VSD) atau ada juga yang menyebutnya inverter merupakan perangkat kontroler yang prinsip kerjanya dapat mengatur frekuensi yang akan diberikan kepada motor induksi. Arus listrik yang pada awalnya bolak balik (AC) dengan frekuensi 50 Hz masuk ke dalam variable speed drive (VSD) lalu di searah kan (DC) lalu setelah diproses menjadi Arus bolak-balik (AC) kembali dengan frekuensi sesuai dengan speed atau kecepatan motor yang kita inginkan. Prinsip kerja dari variable speed drive (VSD) adalah dengan mengubah frekuensi yang konstan (fix) pada tegangan supply lalu mengubahnya menjadi frekuensi yang variable, sehingga kecepatan motor induksi dapat diatur sesuai dengan kecepatan yang diinginkan oleh pengguna. 4. Stability and Stabilization Control Stabilization Control biasanya digunakan di dunia industri pembuatan mobil. Kontrol Stabilitas adalah sebuah teknologi terkomputerisasi yang bertujuan untuk meningkatkan keamanan dari sisi pengendalian mobil dengan cara mendeteksi dan meminimalisir slip. Fitur tersebut terdapat dua jenis, ada yang secara otomatis akan menyala pada saat salah satu roda di mobil Anda kehilangan traksi dan ada juga yang dilengkapi dengan switch button, dimana dapat Anda matikan dan nyalakan sesuai kondisi jalan. Sistem tersebut terinteregasi dengan perangkat anti lock brake system, dimana ketika adanya kehilangan kontrol pengendalian, maka secara otomatis sistem electronic stability control ini akan mengirimkan sinyal ke sistem ABS tersebut agar mengoptimalkan daya pengeremannya. Sistem ABS ini juga berfungsi untuk memompa rem mobil sebanyak delapan belas kali tiap hitungan detik, sehingga roda tidak terkunci saat pengemudi menginjak pedal rem yang dapat mengakibatkan mobil Anda kehilangan kontrol dalam waktu seketika. Dengan demikian rem roda depan akan mencegah oversteer dan rem roda belakang mencegah understeer. Tak dapat dipungkiri juga, bawah pada saat kedua perangkat tersebut bekerja, maka secara otomatis electronic control unit pada mesin akan mengurangi sedikit tenaga pada mesin mobil Anda hingga pengendaliannya terkontrol kembali. Fitur electronic stability control ini akan bekerja secara maksimal, pada saat kondisi permukaan jalan lagi licin atau berpasir.Secara otomatis sistem tersebut akan mengkalkulasi berapa penguncian traksi yang dibutuhkan pada roda depan dan belakang, agar mobil Anda tidak tergilincir dan tetap dalam posisi yang terkendali. Kontrol traksi terdiri atas komponen – komponen sebagai berikut: a. Wheel speed sensor b. Kontrol torsi engine c. ECU (Electonic Control Unit) 5. Contempory applications Jalan raya E-toll sudah digunakan di negara maju dan Indonesia. Kereta E-ticket sudah mulai digunakan di perkereta-apian Jabodetabek Otomasi industri Otomasi industri ditandai dengan penggunaan mesin-mesin yang bekerja dengan atau tanpa bantuan manusia dalam proses produksi atau manufaktur. Penggunaan sistem kendali otomatis atau semi otomatis sangat memudahkan di dalam menerapkan otomasi industri. Teknologi komputer juga sudah digunakan untuk mendesain dan menjalankan mesin-mesin otomatis. Robot adalah salah satu wujud otomasi industri di masa kini. Kendali rumah Pengawasan Penggunaan kamera berteknologi canggih yang mampu mendeteksi dan mendefinisikan perilaku, temperatur tubuh, hingga sinar x untuk mendeteksi isi bagasi dalam bandar udara. Di beberapa tempat terutama di kawasan demiliterisasi, penggunaan pesawat tanpa awak sudah digunakan untuk pengawasan. Pengolahan sampah Pertambangan Otomasi terutama dilakukan di tambang tertutup untuk menjangkau tempat yang sulit atau berbahaya bagi manusia. Umumnya hanya digunakan di negara maju yang harga buruh tambang cukup mahal. Di negara berkembang atau negara miskin, otomasi jarang dilakukan karena harga buruh masih murah. Retail Penggunaan layar sentuh hingga sistem kartu kredit memudahkan pembayaran di restoran dan toko lainnya.
