Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Bab 7 Lup Berumpan-balik

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "Bab 7 Lup Berumpan-balik"— Transcript presentasi:

1 Bab 7 Lup Berumpan-balik
Ir. Abdul Wahid, MT. Departemen Teknik Kimia FTUI Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

2 Saat kuselesaikan bab ini, kuingin dapat melakukan
Tujuan Pembelajaran Saat kuselesaikan bab ini, kuingin dapat melakukan hal-hal berikut. Mengidentfikasi elemen-elemen penting pada lup berumpan-balik Memilih variabel-variabel kandidat yang cocok untuk dikendalikan dan dimanipulasi Mengevaluasi data kinerja pengendalian menggunakan ukuran standar dari kinerja dinamik Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

3 Kerangka Kuliah Kerangka Kuliah Elemen-elemen lup yang khas
Variabel berhubungan dengan obyektif pengendalian - Contoh-contoh Ukuran-ukuran kinerja pengendalian yang khas Lima pendekatan terhadap pengendalian berumpan-balik Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

4 Diagram Blok Lup Berumpan-balik
Kontroler Elemen Kontrol Akhir Proses Sensor-Transmitter Masukan Keluaran Bab 3-6 Bab ini dan selanjutnya

5 Lup Berumpan-balik KONSEP: Kita telah melihat rincian yang terbatas dalan gambar perpipaan dan instrumentasi (P&ID). Kita melihat lokasi sensor, variabel yang diukur, koneksi ke elemen akhir (katup) dan lokasi elemen akhir. v1 TC A v2 Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

6 Lup Berumpan-balik REALITANYA: Banyak elemen dalam lup memberpengaruhi keselamatan, kehandalan, keakuratan, dinamik dan biayanya. Insinyur perlu untuk memahami rinciannya! T A v1 v2 4-20 mA 4-20 mA 3-15 psi Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

7 Proses dan Elemen Intrumen

8 Fitur Kunci Elemen Lup Kontrol

9 Sensor Sensor: menghasilkan fenomena, mekanik, listrik, atau sejenisnya yang berhubungan dengan variabel proses yang diukur. Trasmiter: mengubah fenomena ini ke dalam sinyal yang dapat ditransmisikan. Ada 3 hal penting: Range of the instrument: harga yang rendah dan tinggi Misal: sensor/transmiter tekanan yang telah dikalibrasi untuk mengukur tekanan proses antara 20 psig dan 50 psig Span of the instrument: beda antara harga tinggi dan rendah; dari contoh berarti spannya 30 psi. Zero of the instrument: harga range yang rendah; dari contoh berarti zeronya 20 psig. Untuk menggambarkan perilaku sensor/transmiter: Gain of a sensor/transmitter (rasio antara span keluaran dan span masukan).

10 Gain dari Sensor Ada 2 jenis gain: Gain yang konstan
Contoh: sensor/transmiter tekanan elektronik yang memiliki range psig dengan sinyal keluarannya 4-20 mA, maka: Gain sebagai sebuah fungsi Contoh: sensor tekanan differensial yang digunakan untuk mengukur tekanan differensial (h) yang melalui orifis. Persamaan sinyal keluaran dari transmiter tekanan differensial elektronik:

11 Skema Control Valve

12 Aksi Control Valve Pertanyaan Tindakan apa yang kita inginkan terhadap valve saat suplai energinya gagal? Jawabannya berkaitan dengan posisi gagal (fail position) dari valve. Pertimbangan utama: safety.

13 Fail Open (FO) atau Air-to-Close (AC)
Gambar berikut menunjukkan bahwa posisi awal katup jenis ini adalah terbuka atau dengan kata lain, bila tidak ada suplai udara (fail) maka katup terbuka (open). Untuk menutupnya (close) diperlukan suplai udara (air).

14 Fail Close (FC) atau Air-to-Open (AO)
Gambar berikut menunjukkan bahwa posisi awal katup jenis ini adalah tertutup atau dengan kata lain, bila tidak ada suplai udara (fail) maka katup tertutup (close). Untuk membukanya (open) diperlukan suplai udara (air).

15 Pemilihan Valve Pemilihannya tergantung prosesnya, bahkan proses secara keseluruhan. Contoh: Proses pemanasan yang baik adalah menggunakan FC valve; tetapi kalau fluida yang dipanasi itu berupa polimer yang kalau pemanasnya mati bisa terjadi solidasi maka yang aman adalah menggunakan FO valve.

16 Kontroler Kontroler adalah otak lup kontrol. Ia membuat keputusan dalam sistem kontrol dengan melakukan: Membandingkan sinyal proses dari transmiter, variabel yang dikontrol, dengan setpointnya. Mengirim sinyal yang cocok ke control valve; atau elemen kontrol akhir lainnya dalam rangka menjaga variabel yang dikontrol pada setpoint-nya.

17 Aksi Kontroler Ada 2 jenis aksi kontroler:
Aksi berlawanan (reverse action) atau turun: bila harga output naik maka kontroler mengurangi sinyal output (udara tekan atau arus )-nya. Aksi searah (direct action) atau naik: sebaliknya.

18 Contoh Aksi Kontroler Pada HE bila digunakan jenis valve AO: aksi berlawanan Pada pengontrolan level bila menggunakan valve AO: aksi searah; bila AC atau inputnya yang dikontrol aksinya berlawanan.

19 Lup Berumpan-balik PROSES
Apa yang mempengaruhi respon terhadap komputer? Buatlah sebuah step (tanpa feedback control) Sensor & transmitter computing network input dan konversi A/D konversi I/P final element Transmisi elektronik output dan D/A Transmisi elektronik Transmisi pneumatik PROSES Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

20 Lup Berumpan-balik LATIHAN DI KELAS: Diberikan dinamik berikut ini, sketsakan respon-respon untuk sebuah step pada stasiun manual (bukan otomatik) terhadap harga yang ditampilkan. Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

21 Kecepatan dan Akurasi Transmisi listrik
Sangat cepat dan akurat bahkan pada jarak yang jauh Transmisi pneumatik Sangat cepat pada jarak dekat, tapi akan lambat pada jarak yang jauh Sensor Tergantung fungsi dan disainnya. Termokopel dan pressure gauge jauh lebih cepat dari pada composition analyzer. Akurasi sensor tergantung dari disain tertentu. Final element, valve Biasanya responnya dalam hitungan detik. Akurasinya tergantung disainnya, tapi umumnya tidak terlalu tinggi Konversi sinyal I/P atau sinyal sensor ke listrik terjadi dengan cepat, detik dan akurat Proses Sangat bervariasi Kalkulasi kontroler Sangat cepat dan akurat

22 Lup Berumpan-balik LATIHAN DI KELAS: Diberikan dinamik berikut ini, sketsakan respon-respon untuk sebuah step pada stasiun manual (bukan otomatik) terhadap harga yang ditampilkan. Apa yang kamu lihat (dari display) tidak selalu apa yang terjadi!! Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

23 Lup Berumpan-balik Insinyur harus memutuskan apa yang diukur untuk mengendalikan dan katup apa digunakan untuk menyesuaikan (dan menyediakan peralatan untuk mendukung keputusan tersebut). Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

24 Lup Berumpan-balik Insinyur harus memutuskan apa yang diukur untuk mengendalikan dan katup apa untuk menyesuaikan (dan menyediakan peralatan untuk mendukung keputusan tersebut). CV untuk pengendalian? Gunakan tujuh kategori obyektif pengendalian! Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

25 Lup Berumpan-balik Insinyur harus memutuskan apa yang diukur untuk mengendalikan dan katup apa untuk menyesuaikan (dan menyediakan peralatan untuk mendukung keputusan tersebut). MV untuk menyesuaikan? 1. Hubungan sebab-akibat antara katup dan CV (diperlukan) 2. Katup yang diautomatisasikan untuk mempengaruhi aliran yang dipilih (diperlukan) 3. Dinamik cepat (diinginkan) 4. Kemampuan untuk mengkompensasi gangguan besar (diinginkan) 5. Dapatkah menyesuaikan secara cepat dengan sedikit pengaruh buruk pada kinerja proses (diinginkan) Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

26 Lup Berumpan-balik Insinyur harus memutuskan apa yang diukur untuk mengendalikan dan katup apa untuk menyesuaikan (dan menyediakan peralatan untuk mendukung keputusan tersebut). Kita dapat menggunakan katup juga. Kita akan mengunjungi lagi pilihan ini nanti (Bab 13) MV lainnya: laju motor yang dapat disesuaikan dan heat power Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

27 konsep umpan-baliknya.
Lup Berumpan-balik Gambar menunjukkan lup berumpan-balik. Kita akan melihat kalkulasinya pada bab selanjutnya. Jelaskan, termasuk konsep umpan-baliknya. Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

28 Lup Berumpan-balik Latihan di kelas untuk lup berumpan-balik: Menggunakan metode yang baru saja dijelaskan, pilih SATU variabel yang dikendalikan dan SATU variable yang dimanipulasikan FT 1 2 PT PI AT TI 3 4 5 6 7 8 9 FI 10 11 Feed oil Fuel gas udara Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

29 Lup Berumpan-balik Set point dimasukkan oleh orang
Musik: “Aku tidak dapat mendefinisikan musik yang baik, tapi aku tahu apa yang aku sukai.” Kinerja pengendalian: Kita harus dapat mendefinisikan apa yang kita maui, sehingga kita dapat mendisain peralatan dan kontrol untuk mencapai sasaran kita. Set point dimasukkan oleh orang 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0.5 1 1.5 Time Controlled Variable 2 Manipulated Variable Variabel yang dikontrol (CV), harga dari sebuah sensor Manipulated variable, biasanya sebuah katup Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

30 Lup Berumpan-balik Mari kita pastikan bahwa
kita memahami variabel-variabel yang ada di grafik. Kita akan melihat plot ini terus menerus….. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0.5 1 1.5 Time Controlled Variable 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0.5 1 1.5 2 Time Manipulated Variable Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

31 Lup Berumpan-balik  Kembali set point, “zero offset” Rise time
B/A = Decay ratio Rise time C/D = Overshoot maksimum dari manipulated variable C D Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

32 Lup Berumpan-balik  = IAE = I |SP(t)-CV(t)| dt
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 -0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 Time -1.5 -1 -0.5 = IAE = I |SP(t)-CV(t)| dt Deviasi CV maksimum dari set point Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

33 Respon Gangguan Sering, proses itu dikenai gangguan yang besar dan kecil serta sensor noise. Ukuran kinerja mengkarakterisasi variabilitasnya. 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 -20 -10 10 20 S-LOOP plots deviation variables (IAE = ) Time Controlled Variable Varian atau deviasi standar dari CV 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 -20 -10 10 20 Time Manipulated Variable Varian atau deviasi standar dari MV Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

34 Lup Berumpan-balik Latihan di kelas: Untuk setiap ukuran kinerja di bawah ini, tentukan harga yang baiknya, misalnya besar/kecil, positif/negatif, dsb. Offset IAE Decay ratio Rise time Settling time MV overshoot Maximum CV deviation CV variance MV variance Bisakah kita mencapai harga yang baik untuk semuanya pada saat yang sama? Apakah titik temunya? Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

35 Lup Berumpan-balik Untuk mengurangi variabilitas dari CV,
kita menaikkan variabilitas dari MV. Kita mesti mendisain pabrik dengan MV-MV yang bisa disesuaikan pada biaya rendah. 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 -20 -10 10 20 Time Controlled Variable 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 -20 -10 10 20 Time Manipulated Variable Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

36 Latihan di kelas: Komentari kualitas pengendalian untuk empat respon di bawah ini.
20 40 60 80 100 120 -0.5 0.5 1 1.5 S-LOOP plots deviation variables (IAE = ) Time Controlled Variable 2 Manipulated Variable A 20 40 60 80 100 120 -1 1 2 3 S-LOOP plots deviation variables (IAE = ) Time Controlled Variable 4 Manipulated Variable B 20 40 60 80 100 120 -0.5 0.5 1 1.5 S-LOOP plots deviation variables (IAE = ) Time Controlled Variable Manipulated Variable C 20 40 60 80 100 120 -0.5 0.5 1 1.5 S-LOOP plots deviation variables (IAE = ) Time Controlled Variable Manipulated Variable D Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

37 Lup Berumpan-balik Kita dapat menerapkan feedback melalui banyak pendekatan No control – Variabel merespon terhadap semua masukan, jadi “lepas” saja. Manual – Orang mengobservasi pengukuran dan melakukan perubahan untuk mengkompensasi penyesuaian yang tergantung pada orangnya. On-off – MV hanya memiliki dua kondisi, hasil ini berosilasi dalam sistem. Kontinyu, automatik – Ini adalah kontrol yang memiliki koreksi sesuai dengan kesalahan dari harga yang diinginkan. Emergency – Pendekatan ini mengambil aksi ekstrem (shutdown) ketika terjadi situasi bahaya. Contoh: Suhu dalam sebuah garasi Contoh: Suhu sop yang dipanaskan di atas kompor Contoh: Suhu dalam sebuah tangki penampung minyak yang dapat membeku di musim dingin Contoh: Suhu dalam sebuah CSTR untuk membuat obat-obatan Contoh: Suhu dalam sebuah bejana tertutup dengan reaksi kimia eksotermis Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

38 Heat Exchanger Exchanger
Respon exchanger terhadap aliran uap air hanya mempunyai gain 50 C/(kg/s) dan konstanta waktu 30 detik Sensor-Transmitter Sensor-transmitter memiliki range yang terkalibrasi 50 – 150 C dan konstanta waktu 10 detik Control valve Control valve memiliki kapasitas maksimum uap air 1.6 kg/s, karakteristik linear, dan konstanta waktu 3 detik

39 Heat Exchanger Exchanger Sensor-transmitter Control valve

40 Lup Berumpan-balik – Workshop 1
Control valve digunakan untuk mengajukan sebuah tahanan variabel terhadap aliran Apa isi katup? Gambarkan tiga isinya dan apa faktor penting yang harus dipilih Apa itu aktuator? Apa sumber tenaga yang digunakan? Apa yang terjadi bila tidak ada sumber tenaganya (fail)? Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

41 Lup Berumpan-balik – Workshop 2
Recommend the correct failure position (open or closed) for each of the circled control valves. Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

42 Lup Berumpan-balik – Workshop 3
Find at least one variable that could be handled by each of the five approaches; no control, manual, on/off, continuous, and emergency. Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

43 Lup Berumpan-balik – Workshop 4
Select several pairs of controlled and manipulated variables for the following process. CA0 CA A  B Solvent Pure A vc T vA vS F V FC TCin TCout Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

44 Saat kuselesaikan bab ini, kuingin dapat melakukan
Tujuan Pembelajaran Saat kuselesaikan bab ini, kuingin dapat melakukan hal-hal berikut. Mengidentfikasi elemen-elemen penting pada lup berumpan-balik Memilih variabel-variabel kandidat yang cocok untuk dikendalikan dan dimanipulasi Mengevaluasi data kinerja pengendalian menggunakan ukuran standar dari kinerja dinamik Lot’s of improvement, but we need some more study! Read the textbook Review the notes, especially learning goals and workshop Try out the self-study suggestions Naturally, we’ll have an assignment! Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

45 Sumber Pembelajaran SITE PC-EDUCATION WEB - Instrumentation Notes
- Interactive Learning Module (Chapter 7) - Tutorials (Chapter 7) Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid

46 Saran untuk Belajar Mandiri
1. Temukan sebuah proses sederhana dalam setiap kuliah-kuliahmu sebelumnya dan pilih sepasang CV dan MV - Perpindahan Kalor (heat exchanger) - Mekanika Fluida (aliran di dalam pipa) - Perpindahan Massa (stripper, distillation) - Kinetika Reaksi Kimia (packed bed reactor) 2. Bandingkan ukuran-ukuran kinerja kontrol dalam bab ini dengan tujuh obyektif pengendalaian yang telah diberikan pada Bab 2 3. Jelaskan aksi yang akan kamu ambil jika kamu mengukur sebuah gangguan dan tidak ingin menunggu koreksi umpan-balik Bab 7 Feedback Loop -- Abdul Wahid


Download ppt "Bab 7 Lup Berumpan-balik"

Presentasi serupa


Iklan oleh Google