bab i pendahuluan - Teknik Elektro Undip

BAB I
PENDAHULUAN
TUJUAN PEMBELAJARAN
Bab ini akan membahas loop kontrol proses secara keseluruhan yang didalamnya
mengandung komponen-komponen yang mendukung pada proses kontrol. Setelah
membacanya diharapkan dapat:
1.
Menggambar
diagram
blok
suatu
loop
proses
kontrol
dengan
mendiskripsikan masing- masing elemen/komponennya
2.
Menyebutkan tiga variable dinamik
3.
Menggambarkan tiga kriteria yang digunakan untuk mengevaluasi respon
loop kontrol proses
1.1
4.
Mendefinisikan pemrosesan sinyal analog
5.
Menggambarkan dua tipe proses kontrol digital
DEFINISI PROSES KONTROL
Prosen pengontrolan merupakan cara bagaimana suatu kontrol prases dapat
berlangsung sesuai yang diharapkan. Tujaun dalam proses kontrol pada umumnya adalah
menyangkut variabel dinamik dan regulasi.
1.
Variabel Dinamik
Beberapa parameter fisik yang dapat berubah atau yang berasal dari
pengaruh-pengaruh luar disebut variabel dinamik.
2.
Regulasi
Disini dapat dikatakan bahwa proses kontrol meregulasikan suatu variabel
dinamik
Sehingga proses kontrol dapat didefinisikan sebagai suatu proses untuk
meregulasikan suatu variabel dinamik sehingga didapatkan keluaran sistem sesuai dengan
yang diharapkan.
1
1.2
ELEMEN-ELEMEN PROSES KONTROL
Pada proses kontrol melibatkan beberapa elemen yang tersusun menjadi satu
kesatuan. Elemen-elemen tersebut meliputi Controller, Proses, Komponen sistem kontrol
dan pengukuran. Diagram blok loop proses kontrol dengan empat elemen dasar dapat
dilihat pada gambar 1.1.
Gambar 1.1 Diagram blok loop proses kontrol empat elemen dasar
•
Proses
Beberapa variabel dinamik tentu saja terlibat dalam suatu proses, dan mungkin
digunakan untuk mengontrol semua variabel pada saat yang sama. Akan dijumpai
proses-proses variabel tunggal dan proses-proses variabel banyak
•
Pengukuran
Pengukuran diartikan sebagai pengambilan data dari besaran fisik yang
melibatkan beberapa variabel seperti tekanan pneumatic, tegangan listrik, dan
arus
•
Evaluasi
Langkah yang diambil selanjutnya adalah mengamati pengukuran dan
menentukan tindakan apa yang harus diambil. Langkah ini disebut sebagai
evaluasi proses kontrol sekuensial.
•
Elemen Kontrol (Komponen Sistem Kontrol)
2
Elemen terakhir dari loop proses kontrol adalah komponen yang secara langsung
mempengaruhi proses , merubah variable dinamik dan membawanya ke dalam
kondisi set point.
Gambar 1.2 dan gambar 1.3 memperlihatkan diagram fisik dan diagram blok dari
suatu proses kontrol. Komponen sistem kontrol yang menyusun proses kontrol terdiri dari
pengkondisi sinyal, sensor/tranduser dan aktuator.
Gambar 1.2 Diagram fisik loop proses kontrol
Gambar 1.3 Diagram blok loop proses kontrol
3
1.3
EVALUASI PROSES KONTROL
1.3.1
Kriteria Evaluasi sistem
Untuk mengetahui keberhasilan pada prose pengontrolan perlu diadakan evaluasi
pada sistem yang dikontrol. Kriteria pada proses kontrol yang dievaluasi meliputi:
•
Error Sistem
Merupakan suatu pengukuran terhadap error inherent antara harga variabel set
point terkontrol dengan harga variable dinamik sistem sebenarnya .
•
Set Point
Merupakan harga variable dinamik yang diinginkan pada proses
•
Respon Dinamik
Merupakan kriteria dasar yang menunjukkan evaluasi sistem
•
Perubahan Set Point
Dalam beberapa kasus set point dari variable dinamik seringkali berubah menjadi
nilai baru. Loop proses kontrol harus menanggapinya dengan mengoperasikan
proses dan membawa variable dinamik menuju nilai baru tersebut.
•
Respon transient
Merupakan kemapuan respon dinamik sistem dalam me-recover pengaruh yang
tiba-tiba pada saat proses yang menyebabkan gangguan pada variable terkontrol.
Gambar 1.4 Respon siklis sistem saat set point berubah
1.3.2
Kriteria Evaluasi sistem Dinamik
4
Pada sistem dinamik parameter-parameter yang menentukan keberhasilan sistem
kontrol meliputi:
•
Settling time
Merupakan waktu yang dibutuhkan oleh loop proses kontrol untuk membawa
variable dinamik sistem kembali menuju range yang diinginkan.
Gambar 1.5 Penutupan siklis sistem terhadap input transient
Gambar 1.6 Penutupan teredam sistem terhadap input transient
•
Error Puncak
Merupakan deviasi maksimum sistem variable dinamik terhadap set point
•
Error Residual
Merupakan representasi dari point operasi yang distabilkan dari variable dinamik
•
Cycling ( Osilasi)
Diharapkan osilasi pada respon sistem minimum, dan osilasi minimum
didefinisikan sebagai selisih terkecil osilasi yang terjadi pada respon transient atau
saat perubahan set point.
•
Area Minimum
5
Area diindikasikan dengan integral magnitude mutlak error saat memperoleh
gangguan.
Gambar 1.7 kriteria-kriteria pada evaluasi respon loop proses kontrol
1.4
PEMROSESAN ANALOG DAN DIGITAL
1.4.1
Pemrosesan analog
Prinsip kerjanya adalah dengan merubah besaran-besaran analog menjadi besaran
elektris.
Contoh dari pemrosesan ini adalah pada proses pengontrolan temperature. Dapat
dikatakan bahwa sinyal listrik merupakan anlog dari temperature. Dalam hal ini
thermistor , merupakan tahanan yang nilainya berubah sesuai dengan tempeatur .
sedangkan pengkondisi sinyal output adalah tegangan yang analog atau berubah sesuai
denagn temperature yang ada.
6
Gambar 1.8 loop proses kontrol analog untuk pengaturan temperatur.
1.4.2
Pemrosesan Digital
Dalam proses ini, semua informasi yang dibawa ke dalam loop proses kontrol
dikodekan kembali ke dalam bentuk biner.
•
Encode Biner/Desimal
Tabel 1.1 Encode decimal-biner
•
Tegangan
Biner
0
0000
1
0001
2
0010
3
0011
4
0100
5
0101
6
0110
7
0111
8
1000
9
1001
10
1010
Transmisi Sinyal
7
Ada dua cara untul meng-encode-kan sinyal yang dapat ditransmisikan melalui loop
proses kontrol, yaitu mode transmisi parallel dan mode transmisi serial.
Gambar 1.9 Mode transmisi parallel
Gambar 1.10 Mode transmisi serial
•
Konverter Analog dan Digital
Konverter analog ke digital (ADC) akan mengkonversi input analog ke sinyal
digital. Sebaliknya, konverter digital ke analog (DAC) akan mengkonversikan
Sinyal digital ke dalam sinyal analog yang sesuai.
•
Supervisory Digital Kontrol
Biasanya digunakan untuk menggambarkan keadaan dimana Teknik digital
diterapkan untuk pengawasan loop kontrol analog.
8
Gambar 1.11 Implementasi rangkaian digital dalam kapasitas supervisory
•
Direct Digital Control
Metode ini diaplikasikan pada kasus-kasus dimana rangkaian logika
digital atau komputer merupakan kesatuan dari bagian loop.
Gambar 1.12 Dagram blok Direct Digital Control
9