Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

2 Mengidentfikasi elemen-elemen penting pada lup berumpan-balik Memilih variabel-variabel kandidat yang cocok untuk dikendalikan dan dimanipulasi Mengevaluasi.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "2 Mengidentfikasi elemen-elemen penting pada lup berumpan-balik Memilih variabel-variabel kandidat yang cocok untuk dikendalikan dan dimanipulasi Mengevaluasi."— Transcript presentasi:

1

2 2 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 Tujuan Pembelajaran Saat kuselesaikan bab ini, kuingin dapat melakukan hal-hal berikut.

3 3 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 Kerangka Kuliah

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

5 5 TC A v1 v2 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. Lup Berumpan-balik

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

7 7 Proses dan Elemen Intrumen

8 8 Fitur Kunci Elemen Lup Kontrol

9 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 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 11 Skema Control Valve

12 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 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 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 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 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 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 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 19 Sensor & transmitter Transmisi elektronik input dan konversi A/D computing network Transmisi elektronik konversi I/P Transmisi pneumatik final element PROSES Buatlah sebuah step (tanpa feedback control) Apa yang mempengaruhi respon terhadap komputer? output dan D/A Lup Berumpan-balik

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

21 21 Kecepatan dan Akurasi Transmisi listrikSangat cepat dan akurat bahkan pada jarak yang jauh Transmisi pneumatik Sangat cepat pada jarak dekat, tapi akan lambat pada jarak yang jauh SensorTergantung 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 sinyalI/P atau sinyal sensor ke listrik terjadi dengan cepat, detik dan akurat ProsesSangat bervariasi Kalkulasi kontrolerSangat cepat dan akurat

22 22 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!! Lup Berumpan-balik

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

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

25 25 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) Lup Berumpan-balik Insinyur harus memutuskan apa yang diukur untuk mengendalikan dan katup apa untuk menyesuaikan (dan menyediakan peralatan untuk mendukung keputusan tersebut).

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

27 27 Gambar menunjukkan lup berumpan-balik. Kita akan melihat kalkulasinya pada bab selanjutnya. Jelaskan, termasuk konsep umpan-baliknya. Lup Berumpan-balik

28 28 Latihan di kelas untuk lup berumpan-balik: Menggunakan metode yang baru saja dijelaskan, pilih SATU variabel yang dikendalikan dan SATU variable yang dimanipulasikan Lup Berumpan-balik Feed oil udara Fuel gas

29 29 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 Manipulated variable, biasanya sebuah katup Lup Berumpan-balik

30 Time Manipulated Variable Time Controlled Variable Mari kita pastikan bahwa kita memahami variabel-variabel yang ada di grafik. Kita akan melihat plot ini terus menerus….. Lup Berumpan-balik

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

32 32 Lup Berumpan-balik 

33 S-LOOP plots deviation variables (IAE = ) Time Controlled Variable Time Manipulated Variable Varian atau deviasi standar dari CV Varian atau deviasi standar dari MV Sering, proses itu dikenai gangguan yang besar dan kecil serta sensor noise. Ukuran kinerja mengkarakterisasi variabilitasnya. Respon Gangguan

34 34 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? Lup Berumpan-balik

35 35 Untuk mengurangi variabilitas dari CV, kita menaikkan variabilitas dari MV. Kita mesti mendisain pabrik dengan MV-MV yang bisa disesuaikan pada biaya rendah Time Controlled Variable Time Manipulated Variable Lup Berumpan-balik

36 S-LOOP plots deviation variables (IAE = ) Time Controlled Variable Time Manipulated Variable C Latihan di kelas: Komentari kualitas pengendalian untuk empat respon di bawah ini.

37 37 Lup Berumpan-balik Kita dapat menerapkan feedback melalui banyak pendekatan 1. No control – Variabel merespon terhadap semua masukan, jadi “lepas” saja. 2. Manual – Orang mengobservasi pengukuran dan melakukan perubahan untuk mengkompensasi penyesuaian yang tergantung pada orangnya. 3. On-off – MV hanya memiliki dua kondisi, hasil ini berosilasi dalam sistem. 4. Kontinyu, automatik – Ini adalah kontrol yang memiliki koreksi sesuai dengan kesalahan dari harga yang diinginkan. 5. 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

38 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 39 Heat Exchanger Exchanger Sensor-transmitter Control valve

40 40 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)? Lup Berumpan-balik – Workshop 1

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

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

43 43 C A0 CACA A  B Solvent Pure A vc T vAvA vSvS F V FCFC T Cin T Cout Select several pairs of controlled and manipulated variables for the following process. Lup Berumpan-balik – Workshop 4

44 44 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! Tujuan Pembelajaran 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 Saat kuselesaikan bab ini, kuingin dapat melakukan hal-hal berikut.

45 45 SITE PC-EDUCATION WEB - Instrumentation Notes - Interactive Learning Module (Chapter 7) - Tutorials (Chapter 7) Sumber Pembelajaran

46 46 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 Saran untuk Belajar Mandiri


Download ppt "2 Mengidentfikasi elemen-elemen penting pada lup berumpan-balik Memilih variabel-variabel kandidat yang cocok untuk dikendalikan dan dimanipulasi Mengevaluasi."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google