Bismillah Laporan Praktikum Karakteristik Pengendali Fix Fix.pdf

LAPORAN PRAKTIKUM PENGENDALIAN PROSES

PERCOBAAN KARAKTERISTIK PENGENDALI (TEKANAN, pH)

Hari

: Selasa

Kelompok

: 1

Praktikan

: Fitri Ma’rifatul H.

Tanggal Percobaan

: 08 Mei 2018

NIM. 1631410042

15 Mei 2018 22 Mei 2018

PROGRAM STUDI D-III TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI MALANG 2018 i

DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................... iii DAFTAR TABEL ..................................................................................................................... iv BAB 1 ........................................................................................................................................ 1 PENDAHULUAN ..................................................................................................................... 1 1.1

Tujuan Percobaan ........................................................................................................ 1

BAB 2 ........................................................................................................................................ 6 METODOLOGI DAN HASIL PERCOBAAN ......................................................................... 6 2.1 Variabel Percobaan .......................................................................................................... 6 2.2 Alat dan Bahan ................................................................................................................. 6 2.2.3 Bahan ............................................................................................................................ 6 2.3 Gambar Alat ..................................................................................................................... 7 2.4 Prosedur Percobaan .......................................................................................................... 9 2.5

Hasil Percobaan ......................................................................................................... 11

BAB 3 ...................................................................................................................................... 13 HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN .................................................................. 13 3.1 Hasil Perhitungan ........................................................................................................... 13 3.2

Pembahasan ............................................................................................................... 14

BAB 4 ...................................................................................................................................... 29 KESIMPULAN ........................................................................................................................ 29 DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................. 30 APPENDIKS..........................................................................................................................A-1

ii

DAFTAR GAMBAR Gambar 1.2.1 Respon yang diberikan dalam sistem control dalam berbagai mode control ...... 2 Gambar 1.2.2 Output pengendali proporsional Perilaku Ideal .................................................. 3 Gambar 1.2.3 Output pengendali proporsional Perilaku Actual ................................................ 3 Gambar 1.2 4 Response PI controller terhadap perubahan satuan - langkah dalam error ......... 4 Gambar 2.3.1 Skema rangkaian alat pengendali tekanan (PCT – 14)........................................7 Gambar 2.3.2 Panel pengendali tekanan (PCT – 10) ................................................................. 7 Gambar 2.3.3 Skema Rangkaian Alat Pengendali pH ............................................................... 8 Gambar 2.3.4 Panel Pengendali pH ........................................................................................... 9

iii

DAFTAR TABEL Tabel 2.5 1 Data Hasil Percobaan Karakteristik Pengendali pada Pengendali Tekanan ......... 11 Tabel 2.5.2 Data Hasil Percobaan Karakteristik Pengendali pada Pengendali pH ................. 12 Tabel 3.1.1 Hasil Perhitungan Penentuan Fungsi Hantar Sistem Pengendali pada Pengendali Tekanan....................................................................................................................................13 Tabel 3.1 2 Hasil Perhitungan Penentuan Fungsi Hantar Sistem Pengendali pada Pengendali pH............................................................................................................................................. 14

iv

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Tujuan Percobaan Tujuan percobaan Karakteristik Pengendali pada Pengendali ini adalah : A. Pengendali Tekanan 1. Mahasiswa dapat mengamati karakteristik pengendali Propotional (P), Proportional Integral (PI), dan Propostional Integral Derivative (PID) lup tertutup sistem pengendali 2. Mahasiswa dapat menganalisa respon untuk perubahan Set Point (SP) – Servo System B. Pengendali pH 1. Mahasiswa dapat mengamati karakteristik pengendali Propotional (P), Proportional Integral (PI), dan Propostional Integral Derivative (PID) lup tertutup sistem pengendali 2. Mahasiswa dapat menganalisa respon untuk perubahan Set Point (SP) – Servo System

1.2 Dasar Teori Terdapat dua metode pengendalian, yaitu pengendalian umpan balik (feedback control) dan umpan maju (feed forward control). Pengendalian umpan balik bekerja berdasarkan perubahan variabel proses terkendali yaitu penyimpangan variabel proses terhadap setpoint. Pengendalian umpan balik yang dilakukan oleh instrumen kendali disebut pengendalian lingkar tertutup (closed loop control) atau pengendalian otomatis. Jika tidak ada umpan balik oleh instrumen kendali, disebut pengendalian lingkar terbuka (open loop control). Dalam sistem pengendalian umpan balik, variabel proses terkendali dipengaruhi oleh setpoint dan beban (gangguan). Perubahan setpoint dapat dilakukan oleh operator atau pengendali lain. Jika terjadi perubahan setpoint atau beban, idealnya nilai variabel proses terkendali selalu sama dengan setpoint. Tetapi kondisi demikian tidak selalu dapat diperoleh (Heriyanto, 2010) Pemilihan jenis controller (P, PI, PID) dan parameternya (Kc, τI, τD) sangat erat kaitannya dengan model proses yang akan dikontrol. Pemilihan parameter pengendali merupakan masalah optimasi dimana sistem kontrol mencoba untuk memenuhi beberapa kriteria optimalitas dan akan memperoleh control yang baik. Proses pemilihan parameter

1

pengendali dapat bervariasi dari percobaan coba-coba (trial) untuk menemukan parameter kontrol yang sesuai dan baik. Kriteria umum untuk kontrol yang baik adalah bahwa respon sistem terhadap perubahan langkah dalam set point atau beban memiliki overshoot minimum dan rasio peluruhan seperempat. Kriteria lain termasuk minimum rise time dan minimum settling time.

Gambar 1.2.1 Respon yang diberikan dalam sistem control dalam berbagai mode control Berikut 3 jenis karakteristik pengendali : 1. Proportional Controller (P) Jenis pengendali yang paling sederhana adalah proportional control. Tujuan control ini adalah untuk mengurangi kesalahan antara process variable (PV) dan set point (SP). Proportional controller dapat mengurangi kesalahan, tetapi tidak dapat menghilangkannya. Jika terdapat beberapa kesalahan sisa, tipe controller ini mungkin merupakan pilihan yang tepat untuk situasi tersebut. Proportional controller hanya memiliki satu parameter yang dapat disesuaikan yaitu controller gain. Proportional controller menghasilkan sinyal output (tekanan, arus, atau tegangan) yang sebanding dengan kesalahan (error) ε. 𝒑 = 𝑲𝒄𝜺 + 𝒑𝒔 Nilai ε merupakan perbedaan antara set point dan sinyal dari pengukuran elemen. Controller dengan gain yang dapat disesuaikan, nilai gain Kc dapat divariasikan dengan memasukkannya ke dalam pengontrol, biasanya dengan menggunakan tombol.

2

Nilai ps adalah nilai dari sinyal output ketika ε adalah nol, dan di sebagian besar pengendali ps dapat diatur untuk mendapatkan sinyal output yang dibutuhkan ketika control system berada dalam kondisi steady state dan nilai ε = 0, atau juga bisa diartikan nilai output akan langsung menjadi nol apabila nilai error sama dengan nol (Coughanowr, 1991).

Gambar 1.2.2 Output pengendali proporsional Perilaku Ideal

Gambar 1.2.3 Output pengendali proporsional Perilaku Actual

2. Proportional – Integral Control (PI) Jika kesalahan residual terlalu besar maka harus diberikan mode kontrol tambahan yaitu Integral Control. Jika menambahkan integral control ke proportional control, maka disebut PI atau proportional-integral control. Mode integral pada akhirnya mendorong kesalahan ke nol. Controller ini memiliki dua parameter yang dapat disesuaikan untuk memilih nilai, gain, dan waktu integral. Hal ini sedikit lebih

3

rumit daripada proportional controller, tetapi dapat meredam kesalahan pada saat steady state.

𝒑 = 𝑲𝒄𝜺 +

Dimana,

𝑲𝒄 𝒕 ∫ 𝜺𝒅𝒕 + 𝒑𝒔 𝝉𝑰 𝟎

Kc = proportional gain τi = integral time (min) ps = constant

Gambar 1.2.4 Response PI controller terhadap perubahan satuan - langkah dalam error

3. Proportional Integral Derivative (PID) Pengendali PID (Proportional, Integral, Derivative) merupakan suatu pengendali yang mampu memperbaiki tingkat akurasi dari suatu sistem plant yang memiliki karakteristik umpan balik atau feedback pada sistem tersebut. Pengendali PID menghitung dan meminimalisasi nilai error/selisih antara output dari proses terhadap input/setpoint yang diberikan ke sistem. Pengendali PID terdiri dari tiga komponen yaitu proportional, integral, dan derivative yang dapat dipakai secara bersamaan maupun sendiri-sendiri tergantung dari respon yang diinginkan pada suatu system atau plant.

4

Rumus tersebut memiliki kelemahan, terutama pada bagian derivativenya, karena apabila terjadi perubahan besar pada set point akan mengakibatkan perubahan besar pada error dan turunan dari perubahan step dapat membesar tak terhingga sehingga dapat membahayakan sistem/plant. Oleh karena itu, perubahan error pada bagian derivative ini diganti menjadi perubahan controlled variable (CV) dimana EN = SPN – CVN (Yusivar, 2010).

5

BAB 2 METODOLOGI DAN HASIL PERCOBAAN

2.1 Variabel Percobaan Variabel pada percobaan ini adalah sebagai berikut : 1. Pengendali Tekanan Dengan Tangki -

Prop = 3 dan 6

-

τi

= 0,1 dan 0,3

-

τD

= 1 dan 3

Tanpa Tangki -

Prop = 20 dan 30

-

τi

= 0,1 dan 0,5

-

τD

= 1 dan 4

2. Pengendali pH -

PB = 100 dan 150

-

τi

= 0,1 dan 0,3

-

τD

= 0,2 dan 0,3

2.2 Alat dan Bahan 2.2.1 Alat a. Pengendali Tekanan 1. PCT - 14 2. PCT – 10 3. Kompressor 4. Recorder c. Pengendali pH 1. Seperangkat alat pengendali pH 2. PC (Personal Computer) 3. Stopwatch

2.2.3 Bahan a. Pengendali Tekanan Udara 6

c. Pengendali pH Larutan HCl 0,01N

2.3 Gambar Alat

Gambar 2.3.1 Skema rangkaian alat pengendali tekanan (PCT – 14) Keterangan gambar : V1, V2 = Pressure regulator valve

V7 = Relief valve

V3, V4, V5, V6 = Selector valve

P1, P2, P3, P4 = Pressure gauge

2 1

Gambar 2.3.2 Panel pengendali tekanan (PCT – 10)

7

Gambar 2.3.3 Skema Rangkaian Alat Pengendali pH Keterangan gambar: 1. Mixing tank 0,4 lt

10. Collection tank

2. Container with 2 1

11. Signal Transmiter pH

Correction

12. Feed tank drain valve

3. Solution

13. Collection tank drain valve

4. Solution feed tank 10 lt

14. Sampel taking tank 0,15 lt

5. Peristaltic pump

15. Flow meters

6. Agitator

16. Personal Computer

7. Stirrer

17. Electric apparatus

8A/8B Solenoid valve

18. Printers

9A/9B Regulation tank

19. Main switch

8

Gambar 2.3.4 Panel Pengendali pH

2.4 Prosedur Percobaan 2.4.1 Prosedur Percobaan Karakterietik Pengendali pada Pengendali Tekanan Prosedur percobaan Karakteristik Pengendali pada Pengendali Tekanan adalah sebagai berikut : 1. Main valve udara tekan dibuka dan pastikan tidak terjadi kebocoran di sistem pengendali tekanan 2. Alat pengendali tekanan dihidupkan. Tombol Main Switch ditekan 3. V3, V5, dan V6 ditutup 4. V2, dan V4 dibuka. P1 = 22 psig 5. Recorder dihidupkan. Atur kecepatan kertas recorder. Untuk dengan tangki = 12 cm/min, sedangkan tanpa tangki = 30 cm/min 6. Pengendali tekanan diatur pada operasi manual 7. Tekan mode tombol kiri. Masukkan nilai – nilai parameter pengendali, yaitu, Prop 3, Integrative Constant ( τI ) = 0, Derivative Constant ( τD ) = 0, sedangkan Set Point (SP) diatur pada posisi 30% – 50% 8. Lakukan start up process dengan cara mengatur persen bukaan valve pengatur laju alir udara masuk (%PO) hingga tercapai kondisi steady dan SP tercapai 9. Operasi pengendali diubah pada operasi otomatis 10. Recorder dijalankan dengan kecepatan yang sudah ditentukan 11. Ulangi langkah 6 – 10 dengan mengubah harga Prop, Integrative Constant ( τI ), dan Derivative Constant ( τD ) 12. Matikan alat pengendali tekanan, dengan menekan tombol “Main Switch” 13. Main valve udara tekan ditutup 9

2.4.2 Prosedur Percobaan Karakterietik Pengendali pada Pengendali pH Prosedur percobaan Karakteristik Pengendali pada Pengendali pH adalah sebagai berikut : 1. Larutan NaOH 0,1 N 2 liter dimasukkan ke tangki penampung basa 2. Larutan HCl 0,01 N 10 liter dimasukkan ke bak penampung 3. Alat pengendali pH (CRpH) dihidupkan. Tekan tombol “Main Switch” 4. Personal Computer (PC) dihidupkan, pilih program CRpH, klik tab “File”, pilih “New”, pilih menu PID pilih “Ok” 5. Parameter pengendali dimasukkan, yaitu, Proportional Band (PB) = 100%, Integrative Constant (τi) = 0 menit, Derivative Constant (τD) = 0 menit, sedangkan Set Point (SP) diatur pada posisi 50 – 80% 6. Selektor diarahkan ke arah “PC” dan “Stirrer ON/OFF switch” diarahkan ke arah “ON” 7. Selektor dipindahkan ke arah “Impluse Commutator” 8. Laju alir asam diatur menjadi 4 L/jam 9. Tombol “auto/manual regulation” diarahkan ke arah “auto” 10. Tombol “reverse/forward”, “A/B selenoid pump” diarahkan ke arah “reverse” 11. pH ditunggu sampai menunjukkan angka yang steady pada alat pengendali pH 12. Tombol “pump ON/OFF setter” diarahkan ke arah “ON” 13. Persen bukaan pompa (%PO) diatur hingga process variable PV = SP, klik OK 14. Klik “start” kemudian lihat grafik yang muncul dilayar PC beserta perubahaan yang terjadi sampai menunjukkan kondisi steady kembali 15. Lakukan perubahaan SP dengan cara klik/tekan tombol “parameter” dan SP diubah menjadi 50 – 80%, klik OK 16. Tunggu hingga steady, setelah steady simpan hasil percobaan 17. Ulangi langkah diatas, dengan nilai Proportional Band (PB), Integrative Constant (τi), Derivative Constant (τD) yang berbeda 18. Tombol “Auto/manual regulation” diarahkan ke arah “auto” 19. Matikan “Stirrer ON/OFF switch” 20. Program CRpH ditutup dan matikan PC 21. Matikan alat pengendali pH dengan menekan tombol “Main Switch”

10

2.5

Hasil Percobaan Tabel 2.5.1 Data Hasil Percobaan Karakteristik Pengendali pada Pengendali Tekanan

No

1

2

Prop : 3

%PV2 OFFSET Nilai %PO : 69% %PV 1 : 30,6% 48,7% 1,9% SP : 50,6 %

Prop : 6

%PO : 69% %PV 1 : 30,7% 47,3% SP : 50,7 %

3,4%

Prop : 3 Ti : 0,1

%PO : 69% %PV 1 : 30,6% 50,6% SP : 50,6 %

0

Prop : 3 Ti : 0,3

%PO : 69% %PV 1 : 30,5% 50,4% SP : 50,5 %

0,1%

Prop : 3 Ti : 0,1 pid : 1 Prop : 3 Ti : 0,1 pid : 3

%PO : 69% %PV 1 : 30,5% 50,5% SP : 50,5 % %PO : 69% %PV 1 : 30,8% 50,7% SP : 50,8 %

Prop: 20

%PO : 69% %PV 1 : 30,2% 42,9% SP : 50,2 %

7,3%

Prop : 30

%PO : 69% %PV 1 : 30,7% 40,5% SP : 50,7 %

10,2%

Prop : 20 Ti : 0,1

%PO : 69% %PV 1 : 30,5% 50,2% SP : 50,5 %

0,3%

Prop : 20 Ti : 0,5

%PO : 69% %PV 1 : 30,6% 45,9% SP : 50,6 %

4,7%

Prop : 20 Ti : 0,1 pid : 1 Prop : 20 Ti : 0,1 pid : 4

%PO : 69% %PV 1 : 30,9% 50,2% SP : 50,9 % %PO : 69% %PV 1 : 30,4% 50,1% SP : 50,4 %

Variabel

Dengan tangki %PV 1 : 30% SP : 50% Kec. kertas : 12 cm/min

Tanpa tangki %PV 1 : 30% SP : 50% Kec. kertas : 30 cm/min

0%

0,1%

0,7%

0,3%

11

Variabel

Nilai Prop : 100

%PV 1 : 50,5% SP : 80,5%

Prop : 150 Prop : 100 Ti %PV 1 : 50% SP : 80%

: 0,1

Prop : 100 Ti

: 0,3

Prop : 100 Ti

: 0,3

pid

: 0,2

Prop : 100

%PV 1 : 51,6% SP : 81,6% %PV 1 : 50,3% SP : 80,3 % %PV 1 : 50,8% SP : 80,8 % %PV 1 : 51,2% SP : 81,2 %

%PV2

OFFSET

71,3 %

9,2%

69,6%

12%

81,7%

-1,4%

81,4%

-0,6%

80,4%

0,8%

80,3%

-0,1%

%PO : 69%

Ti

: 0,3

%PV 1 : 50,2%

pid

: 0,3

SP : 80,2 %

Tabel 2.5.2 Data Hasil Percobaan Karakteristik Pengendali pada Pengendali pH %PV2

OFFSET

Prop : 100

Nilai %PV 1 : 50,5% SP : 80,5%

71,3 %

9,2%

Prop : 150

%PV 1 : 51,6% SP : 81,6%

69,6%

12%

Prop : 100 Ti : 0,1

%PV 1 : 50,3% SP : 80,3 %

81,7%

-1,4%

Prop : 100 Ti : 0,3 Prop : 100 Ti : 0,3 pid : 0,2 Prop : 100 Ti : 0,3 pid : 0,3

%PV 1 : 50,8% SP : 80,8 %

81,4%

-0,6%

%PV 1 : 51,2% SP : 81,2 %

80,4%

0,8%

%PO : 69% %PV 1 : 50,2% SP : 80,2 %

80,3%

-0,1%

Variabel

%PV 1 : 50% SP : 80%

12

BAB 3 HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

3.1 Hasil Perhitungan Tabel 3.1.1 Hasil Perhitungan Penentuan Fungsi Hantar Sistem Pengendali pada Pengendali Tekanan No

Variabel

offset

overshoot

Decay ratio

risetime

respontime

Periode of oscilation

0,225 s

0,075 s

0,325 s

0,075 s

Dengan tangki 1

Prop : 3

1,9%

0,11

0,6

2

Prop : 6 Prop : 3 Ti : 0,1 Prop : 3 Ti : 0,3 Prop : 3 Ti : 0,1 pid : 1 Prop : 3 Ti : 0,1 pid : 3

3,4%

0,1463

0,166

0,39166 s 0,35 s

0

0,08

0,75

0,4166 s

0,5833 s

0,075 s

0,1%

0,08163

0,75

0,3916 s

0,583 s

0,075 s

0%

0,08

0,75

0,425

0,3833

0,0666 s

0,1%

0,12

0,5

0,416 s

0,833 s

0,0666 s

Prop:20 Prop : 30 Prop : 20 Ti : 0,1 Prop : 20 Ti : 0,5 Prop : 20 Ti : 0,1 pid : 1 Prop : 20 Ti : 0,1 pid : 4

7,3% 10,2%

1,016 0,75

0s 0s

0,63 s 0,3866

0,0283 s 0,0216 s

0,3%

0,2689

0,875

0,725 s

0,6266

0,02833

4,7%

0,8684

0,2575

0s

0,3866 s

0,0283 s

0,7%

0,6458

0,0645

0,475 s

0,4416

0,0283

0,3%

0,52

0

0,596 s

0,5583

0

3 4 5

6

1 2 3 4 5

6

Tanpa tangki 0,5238 0,06667

13

Tabel 3.1 2 Hasil Perhitungan Penentuan Fungsi Hantar Sistem Pengendali pada Pengendali pH No 1 2 3 4 5

6

3.2

Variabel Prop : 100 Prop : 150 Prop : 100 Ti : 0,1 Prop : 100 Ti : 0,3 Prop : 100 Ti : 0,3 pid : 0,2 Prop : 100 Ti : 0,3 pid : 0,3

offset

overshoot

Decay ratio

risetime

respontime

Periode of oscilation

9,2%

0

0

0,625 s

0

0

12%

0,1463

0,166

0,0866 s

0

0

-1,4%

0

0

0,0733 s

0

0

-0,6%

0

0

0,0933 s

0

0

0,8%

0

0

0,133 s

0

0

-0,1%

0

0

0,0333 s

0s

0

Pembahasan

3.2.1 Pembahasan Hasil Percobaan Karakteristik Pengendali pada Pengendali Tekanan Pada praktikum kali ini dilakukan percobaan karakteristik pengendali pada pengendali tekanan yang bertujuan untuk mengamati karakteristik pengendali pada closed loop system. Dalam prosesnya membandingkan Set Point (SP) dengan Process Variabel (PV). Karakteristik pengendali dibagi menjadi dua macam yaitu, discontinue controller dan continue controller. Pada praktikum ini digunakan continue controller yaitu, Proportional controller (P), Proportional Integral (PI), dan Proportional Integral Derivatif (PID). Pada closed loop control system terdapat dua jenis perubahan yaitu servo problem dan regulator problem. Pada Praktikum kali ini digunakan continue controller dengan jenis perubahan servo problem. Servo problem merupakan jenis perubahan pada closed loop control system dimana terdapat perubahan set point (SP) dan disturbance tetap (D=0). Pada servo problem dilakukan beberapa macam pengendali yaitu : 1. Sistem dengan menggunakan tangki a. Proportional Controller (P) Pada percobaan dengan menggunakan tangki, Prop yang digunakan adalah 3 dan 6 dengan set point sebesar 50%. Dari inputan set point (SP) dan Prop tersebut didapatkan sebuah grafik. 14

Grafik 3.1 Grafik Respon Pengendali Tekanan dengan menggunakan tangki Prop 3

Dari grafik respon pengendali tekanan sistem dengan tangki diatas, didapatkan analisa data yaitu, rise time sebesar 0 min, offset sebesar 1,9%, overshoot sebesar 0,111 cm, decay ratio sebesar 0,6 cm, respone time sebesar 0,225 menit, dan periode of oscilation sebesar 0,075 menit.

Grafik 3.2 Grafik Respon Pengendali Tekanan dengan menggunakan tangki Prop 6

15

Dari grafik respon pengendali tekanan sistem dengan tangki diatas, didapatkan analisa data yaitu, rise time sebesar 0 min, offset sebesar 3,4%, overshoot sebesar 0,146 cm, decay ratio sebesar 0,166 cm, respone time sebesar 0,325 menit, dan periode of oscilation sebesar 0,075 menit. Dari kedua percobaan, sama-sama memiliki nilai offset, untuk prop 3 didapatkan nilai offset 1,9% sedangkan prop 6 didapatkan nilai offset 3,4%. Jadi, prop (P) yang lebih bagus adalah prop 3 dengan nilai offset 1,9%. Hal ini menunjukkan bahwa nilai Prop yang lebih besar akan menghasilkan nilai offset yang besar pula. Karena semakin besar nilai prop tanggapan pada pengendali respone time menjadi lebih lambat. Semakin rendah nilai prop semakin meredam offset.

b. Proportional Integral Controller (PI) Pada praktikum ini, Prop yang digunakan adalah 3 dan τi yang digunakan adalah 0,1 dan 0,3. Sedangkan set point sebesar 50%. Dari inputan set point (SP), Prop (P) dan τi tersebut didapatkan sebuah grafik.

Grafik 3.3 Grafik Respon Pengendali Tekanan dengan menggunakan tangki Prop 3 dan τi 0,1

16

Dari grafik respon pengendali tekanan sistem dengan tangki diatas, didapatkan analisa data yaitu, rise time sebesar 0,416 min, offset sebesar 0%, overshoot sebesar 0,08 cm, decay ratio sebesar 0,75 cm, respone time sebesar 0,5833 menit, dan periode of oscilation sebesar 0,075 menit.

Grafik 3.4 Grafik Respon Pengendali Tekanan dengan menggunakan tangki Prop 3 dan τi 0,3

Dari grafik respon pengendali tekanan sistem dengan menggunakan tangki diatas, didapatkan analisa data yaitu, rise time sebesar 0,3916 min, offset sebesar 0,1%, overshoot sebesar 0,08163 cm, decay ratio sebesar 0,75 cm, respone time sebesar 0,583 menit, dan periode of oscilation sebesar 0,075 menit. Dari kedua percobaan, sama-sama memiliki nilai offset, untuk prop 3 τi 0,1 didapatkan nilai offset 0%, dan nilai rise time 0,3916 min sedangkan prop 3 τi 0,3 didapatkan nilai offset 0,1% dan nilai rise time 0,416. Jadi, Proportional Integral (PI) yang lebih bagus adalah prop 3 τi 0,1 dengan nilai offset 0% dan nilai rise time 0,3916 min. Karena semakin kecil nilai rise time, menandakan bahwa sistem pengendali cepat menyentuh set point (SP).

17

c. Proportional Integral Derivative Controller (PID) Pada praktikum ini, Prop yang digunakan adalah 3, τi 0,1, dan τD 1 dan 3. Sedangkan set point sebesar 50%. Dari inputan set point (SP), Prop (P), τi, dan τD tersebut didapatkan sebuah grafik.

Grafik 3.5 Grafik Respon Pengendali Tekanan dengan menggunakan tangki Prop 3, τi 0,1, dan τD 1

Dari grafik respon pengendali tekanan sistem dengan tangki diatas, didapatkan analisa data yaitu, rise time sebesar 0,425 min, offset sebesar 0%, overshoot sebesar 0,08 cm, decay ratio sebesar 0,75 cm, respone time sebesar 0,3833 menit, dan periode of oscilation sebesar 0,066 menit.

18

Grafik 3.6 Grafik Respon Pengendali Tekanan dengan menggunakan tangki Prop 3, τi 0,1, dan τD 3

Dari grafik respon pengendali tekanan sistem dengan tangki diatas, didapatkan analisa data yaitu, rise time sebesar 0 min, offset sebesar 0,1%, overshoot sebesar 0,12cm, decay ratio sebesar 0,5 cm, respone time sebesar 0,833 menit, dan periode of oscilation sebesar 0,066 menit. Dari kedua percobaan, sama-sama memiliki nilai offset dan rise time untuk prop 3 τi 0,1, τD 1 didapatkan nilai offset 0%, dan nilai rise time 0,425 min sedangkan prop 3 τi 0,1, τD 3 didapatkan nilai offset 0,1% dan nilai rise time 0. Jadi, Proportional Integral Derivative (PID) yang lebih bagus adalah prop 3, τi 0,1, τD 3 dengan nilai offset 0,1% dan nilai rise time 0 min. Karena semakin kecil nilai rise time, menandakan bahwa sistem pengendali cepat menyentuh set point (SP).

2. Sistem tanpa menggunakan tangki a. Proportional Controller (P) Pada percobaan dengan menggunakan tangki, Prop yang digunakan adalah 20 dan 30 dengan set point sebesar 50%. Dari inputan set point (SP) dan Prop tersebut didapatkan sebuah grafik.

19

Grafik 3.7 Grafik Respon Pengendali Tekanan tanpa menggunakan tangki Prop 20

Dari grafik respon pengendali tekanan sistem tanpa menggunakan tangki diatas, didapatkan analisa data yaitu, rise time sebesar 0 min, offset sebesar 7,3%, overshoot sebesar 1,016 cm, decay ratio sebesar 0,5238 cm, respone time sebesar 0,5883 menit, dan periode of oscilation sebesar 0,0283 menit.

Grafik 3.8 Grafik Respon Pengendali Tekanan tanpa menggunakan tangki Prop 30

20

Dari grafik respon pengendali tekanan sistem tanpa menggunakan tangki diatas, didapatkan analisa data yaitu, rise time sebesar 0 min, offset sebesar 10,12%, overshoot sebesar 0,75 cm, decay ratio sebesar 0,066 cm, respone time sebesar 0,343 menit, dan periode of oscilation sebesar 0,0216 menit. Dari kedua percobaan, sama-sama memiliki nilai offset, untuk prop 20 didapatkan nilai offset 7,3% sedangkan prop 30 didapatkan nilai offset 10,2%. Jadi, prop (P) yang lebih bagus adalah prop 20 dengan nilai offset 7,3%. Hal ini menunjukkan bahwa nilai Prop yang lebih besar akan menghasilkan nilai offset yang besar pula. Karena semakin besar nilai prop tanggapan pada pengendali respone time menjadi lebih lambat. Semakin rendah nilai prop semakin meredam offset.

b. Proportional Intergral Controller (PI) Pada praktikum ini, Prop yang digunakan adalah 20 dan τi yang digunakan adalah 0,1 dan 0,5. Sedangkan set point sebesar 50%. Dari inputan set point (SP), Prop (P) dan τi tersebut didapatkan sebuah grafik.

Grafik 3.9 Grafik Respon Pengendali Tekanan tanpa menggunakan tangki Prop 20 dan τi 0,1

Dari grafik respon pengendali tekanan sistem dengan tangki diatas, didapatkan analisa data yaitu, rise time sebesar 0 min, offset sebesar 0,3%, overshoot sebesar 0,2689 cm, decay ratio sebesar 0,875 cm, respone time sebesar 0,6266 menit, dan periode of oscilation sebesar 0,02833 menit.

21

Grafik 3.10 Grafik Respon Pengendali Tekanan tanpa menggunakan tangki Prop 20 dan τi 0,5

Dari grafik respon pengendali tekanan sistem tanpa menggunakan tangki diatas, didapatkan analisa data yaitu, rise time sebesar 0 min, offset sebesar 4,7%, overshoot sebesar 0,8684 cm, decay ratio sebesar 0,2575 cm, respone time sebesar 0,3866 menit, dan periode of oscilation sebesar 0,0283 menit. Dari kedua percobaan, sama-sama memiliki nilai offset, untuk prop 20 τi 0,1 didapatkan nilai offset 0,3%, dan nilai rise time 0 min sedangkan prop 20 τi 0,5 didapatkan nilai offset 4,7% dan nilai rise time 0. Jadi, Proportional Integral (PI) yang lebih bagus adalah prop 20 τi 0,1 dengan nilai offset 0,3% dan nilai rise time 0 min. Karena semakin kecil nilai rise time, menandakan bahwa sistem pengendali cepat menyentuh set point (SP).

c. Proportional Integral Derivative Controller (PID) Pada praktikum ini, Prop yang digunakan adalah 20, τi 0,1, dan τD 1 dan 4. Sedangkan set point sebesar 50%. Dari inputan set point (SP), Prop (P), τi, dan τD tersebut didapatkan sebuah grafik.

22

Grafik 3.11 Grafik Respon Pengendali Tekanan tanpa menggunakan tangki Prop 20, τi 0,5, dan τD 1

Dari grafik respon pengendali tekanan sistem dengan tangki diatas, didapatkan analisa data yaitu, rise time sebesar 0 min, offset sebesar 0,7%, overshoot sebesar 0,6458 cm, decay ratio sebesar 0,0645 cm, respone time sebesar 0,4416 menit, dan periode of oscilation sebesar 0,0283 menit.

Grafik 3.12 Grafik Respon Pengendali Tekanan tanpa menggunakan tangki Prop 20, τi 0,5, dan τD 4

23

Dari grafik respon pengendali tekanan sistem tanpa menggunakan tangki diatas, didapatkan analisa data yaitu, rise time sebesar 0,596 min, offset sebesar 0,3%, overshoot sebesar 0,52 cm, decay ratio sebesar 0 cm, respone time sebesar 0,5583 menit, dan periode of oscilation sebesar 0 menit. Dari kedua percobaan, sama-sama memiliki nilai offset dan rise time untuk prop 20 τi 0,1, τD 1 didapatkan nilai offset 0,7%, dan nilai rise time 0 min sedangkan prop 20 τi 0,1, τD 4 didapatkan nilai offset 0,3% dan nilai rise time 0,596. Jadi, Proportional Integral Derivative (PID) yang lebih bagus adalah prop 20, τi 0,1, τD 4 dengan nilai offset 0,3% dan nilai rise time 0 min. Karena semakin kecil nilai rise time, menandakan bahwa sistem pengendali cepat menyentuh set point (SP).

3.2.2 Pembahasan Hasil Percobaan Karakteristik Pengendali pada Pengendali pH Pada praktikum kali ini dilakukan percobaan karakteristik pengendali pada pengendali pH yang bertujuan untuk mengamati karakteristik pengendali pada closed loop system. Dalam prosesnya membandingkan Set Point (SP) dengan Process Variabel (PV). Karakteristik pengendali dibagi menjadi dua macam yaitu, discontinue controller dan continue controller. Pada praktikum ini digunakan continue controller yaitu, Proportional controller (P), Proportional Integral (PI), dan Proportional Integral Derivatif (PID). Pada closed loop control system terdapat dua jenis perubahan yaitu servo problem dan regulator problem. Pada Praktikum kali ini digunakan continue controller dengan jenis perubahan servo problem. Servo problem merupakan jenis perubahan pada closed loop control system dimana terdapat perubahan set point (SP) dan disturbance tetap (D=0). Pada servo problem dilakukan beberapa macam pengendali yaitu :

a. Proportional Controller (P) Pada praktikum ini, hanya mengatur nilai propotional band (PB) pada setting awal. PB yang di gunakan sebesar 100 dan 150 dengan perubahan set point (SP) dari 60% - 80%. Dari inputan nilai SP dan PB tersebut didapatkan grafik.

24

WAKTU Vs %PV( PB 100)

%PV

74 72 70 68 66 64 62 60 58 56 54 52 50 0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100105110115120125130135140145150

WAKTU

Grafik 3.13 Grafik Sistem Pengendali pH PB 100

%PV

WAKTU Vs %PV( PB 150) 72 70 68 66 64 62 60 58 56 54 52 50 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300

WAKTU

Grafik 3.14 Grafik Sistem Pengendali pH PB 150

Dari kedua grafik Proportional Band (PB) diatas merupakan grafik Proportional band (PB) yang menunjukkan tidak ada perbedaan pada nilai respontime, dan periode of oscilation karena dihasilkan nilai 0. Didapatkan nilai offset sebesar 9,2 untuk PB 100, dan 12 untuk PB 150, rise time didapatkan 0,16 menit untuk PB 100, dan 0,0866 menit untuk PB 150, overshoot sebesar 0 untuk PB 100, dan 0,1463 untuk PB 150, sedangkan untuk decay ratio sebesar 0 untuk PB 100, dan 0,166 untuk PB 150. Jadi PB 100 dapat digunakan pada pengendali Proportional (P).

b. Proportional Integral Controller (PI)

25

Pada praktikum ini, hanya mengatur nilai propotional band (PB) pada setting awal. PB yang di gunakan sebesar 100 dan τi 0,1 dan 0,3 dengan perubahan set point (SP) dari 60% - 80%. Dari inputan nilai SP, τi, dan PB tersebut didapatkan grafik.

%PV

Waktu Vs %PV(PB 100 Ti 0,1) 84 82 80 78 76 74 72 70 68 66 64 62 60 58 56 54 52 50 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120130140150160170180190200210220230240250260270280290300

WAKTU

Grafik 3.15 Sistem Pengendali pH PB 100 τi 0,1

%PV

Waktu Vs %PV 85 83 81 79 77 75 73 71 69 67 65 63 61 59 57 55 53 51 49 -5

5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 125 135 145 155 165 175 185 195 205 215 225 235 245 255 265 275 285

waktu

Grafik 3.16 Sistem Pengendali pH PB 100 τi 0,3

Dari kedua grafik Proportional Integrative (PI) diatas menunjukkan tidak ada perbedaan pada nilai overshoot, decay ratio, respone time, dan periode of oscilation karena nilai yang di hasilkan 0. Tetapi pada analisa rise time dan offset. Didapatkan 26

nilai offset sebesar -1,4 untuk PB 100, τi 0,1, dan -0,6 untuk PB 100, τi 0,3. Sedangkan untuk nilai rise time didapatkan 0,0933 menit untuk PB 100, τi 0,1, dan 0,0733 menit untuk PB 100, τi 0,3. Jadi PB 100 dengan τi 0,3 dapat digunakan pada pengendali PI. Karena semakin kecil nilai rise time, menandakan bahwa sistem pengendali cepat menyentuh set point (SP). c. Proportional Integral Derivative Controller (PID) Pada praktikum ini, hanya mengatur nilai propotional band (PB) pada setting awal. PB yang di gunakan sebesar 100, τi 0,1, dan τD 0,2 dan 0,3 dengan perubahan set point (SP) dari 60% - 80%. Dari inputan nilai SP, τi, dan PB tersebut didapatkan grafik.

%PV

Waktu Vs PV(pb 100 Ti 0,3 Td 0,2) 82 80 78 76 74 72 70 68 66 64 62 60 58 56 54 52 50 -5

5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 125 135 145 155 165 175 185 195

WAKTU

Grafik 3.17 Sistem pengendali pH PB 100, τi 0,1, dan τD 0,2

%pv

Waktu Vs %PV(pb 100 Ti 0,3 Td 0,3) 82 80 78 76 74 72 70 68 66 64 62 60 58 56 54 52 50 -5

5

15

25

35

45

55

65

75

85

95 105 115 125 135 145 155

waktu

27

Grafik 3.18 Sistem pengendali pH PB 100, τi 0,1, dan τD 0,3

Dari kedua grafik Proportional Integrative Derivative

(PID) diatas

menunjukkan tidak ada perbedaan pada nilai overshoot, decay ratio, respone time, dan periode of oscilation karena nilai yang di hasilkan 0. Tetapi pada analisa rise time dan offset. Didapatkan nilai offset sebesar 0,8 untuk PB 100, τi 0,1, τD 0,2, dan -0,1 untuk PB 100, τi 0,3, τD 0,3. Sedangkan untuk nilai rise time didapatkan 0,133 menit untuk PB 100, τi 0,1, τD 0,2, dan 0,033 menit untuk PB 100, τi 0,3, τD 0,3. Jadi PB 100 dengan τi 0,3, dan τD 0,3 dapat digunakan pada pengendali PID. Karena semakin kecil nilai rise time, menandakan bahwa sistem pengendali cepat menyentuh set point (SP).

28

BAB 4 KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan telah dilakukan maka dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut: A. Karakteristik Pengendali Tekanan 1. Semakin kecil prop yang digunakan maka semakin kecil pula offset yang dihasilkan, sebaliknya semakin besar prop yang digunakan maka semakin besar pula offset yang di hasilkan 2. Semakin kecil τi yang digunakan maka semakin kecil pula offset yang dihasilkan, sebaliknya semakin besar τi yang digunakan maka semakin besar pula offset yang dihasilkan 3. Semakin kecil τD yang digunakan maka semakin kecil pula offset yang dihasilkan, sebaliknya semakin besar τD yang digunakan maka semakin besar pula offset yang dihasilkan B. Karakteristik Pengendali pH 1. Semakin kecil PB yang digunakan maka semakin kecil pula offset yang dihasilkan, sebaliknya semakin besar prop yang digunakan maka semakin besar pula offset yang di hasilkan 2. Semakin kecil τi yang digunakan maka semakin kecil pula offset yang dihasilkan, sebaliknya semakin besar τi yang digunakan maka semakin besar pula offset yang dihasilkan 3. Semakin kecil τD yang digunakan maka semakin kecil pula offset yang dihasilkan, sebaliknya semakin besar τD yang digunakan maka semakin besar pula offset yang dihasilkan

29

DAFTAR PUSTAKA

Geankoplis, Christie J. 2003. Transport Processes and Unit Operations 4th Edition. New Jersey : Prentice Hall. Perry, R.H., Don Green, Perry’s Chemical Engineer’s Handbook, 5th ed, McGraw-Hill Book Co., Singapore. Kilian, Christoper T. 2001. Modern Kontrol Technology Components And System. St, Paul: West Publishing Company Heriyanto.

“Karakteristik

Sistem

Pengendali”

4

Juni

2018.

https://www.pdfcoke.com/document/252571582/fungsi-alih-org. Chamidy, Harita, N (2011), Modul Praktikum Pengendalian Proses, Bandung, Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung Bimbingan Profesi Sarjana Teknik (BPST), Direktorat Pengolahan, Pertamina (2007). Dasar Instrumentasi & Proses control, Balongan. Yusivar.

“Karakteristik

Sistem

Pengendali”

4

Juni

2018.

https://www.academia.edu/10072849/Laporan_Pengendalian_Tekanan. Tim Pengendalian Proses; Modul Ajar Praktikum Pengendalian Proses, Malang, Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung

30

APPENDIKS Pengendali Tekanan (Sistem Dengan Tangki)

%PO

= 69%

Kecepatan Kertas = 12 cm/min Prop

=3

τi

= 0,1

τD

=1

SP

= 50,5

PV1

= 30,5

PV2

= 50,5

a. Offset = SP – PV2 = 50,5 -50,5 =0 b. Overshoot =

𝐴 𝐵

=

0,4 𝑐𝑚 5 𝑐𝑚

= 0,08 cm c. Decay Ratio =

𝑐 𝐴

=

0,3 𝑐𝑚 0,4 𝑐𝑚

= 0,75 cm d. Rise Time =

5,1 𝑐𝑚 12 𝑐𝑚/𝑚𝑖𝑛

= 0,425 cm e. Periode of Oscilation =

0,8 𝑐𝑚 12 𝑐𝑚/𝑚𝑖𝑛

= 0,0666 min f. Respone Time =

4,6 𝑐𝑚 12 𝑐𝑚/𝑚𝑖𝑛

= 0,3833 min

1

Pengendali Tekanan (Sistem Tanpa Tangki)

%PO = 69% Kecepatan kertas = 30 cm/min Prop

= 20

τi

= 0,1

τD

=4

SP

= 50,4

PV1

= 30,4

PV2

= 50,1

a. Offset = SP – PV2 = 50,4 – 50,1 = 0,3 b. Overshoot =

𝐴 𝐵

=

2,6 𝑐𝑚 5 𝑐𝑚

= 0,52 cm c. Decay Ratio =

𝑐 𝐴

=

0 𝑐𝑚 2,6 𝑐𝑚

= 0 cm d. Rise Time =

17,9 𝑐𝑚 30 𝑐𝑚/𝑚𝑖𝑛

= 0,596 min e. Periode of Oscilation =

0 𝑐𝑚 0 𝑐𝑚/𝑚𝑖𝑛

= 0 min f. Respone Time =

16,75 𝑐𝑚 30 𝑐𝑚/𝑚𝑖𝑛

= 0,5583 min

2

Pengendali pH

%PO = 50% PB

= 100

τi

= 0,3

τD

= 0,2

SP

= 80

PV1

= 50,1

PV2

= 80,4

a. Offset = SP – PV2 = 80 – 80,4 = - 0,4 b. Overshoot = 0 c. Decay Ratio = 0 d. Rise Time =

2 𝑐𝑚 15 𝑚𝑖𝑛

= 0,133 cm/min e. Respone Time = 0 f. Periode of Oscilation = 0

3