2. Aspek-Aspek Rancangan Pada Sistem Pengendalian 2.1 Klasifikasi Variabel Proses Veriabel-variabel (kecepatan aliran, temperatur, tekanan, kosentrasi dll.) dapat dibagi menjadi dua kelompok. Variabel-variabel input, yang menyatakan effek lingkungan ke dalam proses. Variabel-variabel output, yang menyatakan effek proses ke dalam lingkungan. GGH. JUR. TEKNIK KIMIA

Contoh : Klasifikasi Variabel Pada Reaktor Alir Tangki Berpengaduk Variabel-variabel input : CAi , Ti, Fi, Tci, Fc (F) Variabel-variabel output : CA, T, F, Tco, V Sebagai salah satu pertimbangan, kecepatan aliran F bisa ke input atau output. Sebagai manipulasi kontrol dapat berupa kran yang diletakkan pada aliran keluar. GGH. JUR. TEKNIK KIMIA

Contoh : Klasifikasi Variabel Pada Tangki Pemanas. Variabel-variabel input : Fi, Ti, Fst (F) Variabel-variabel output : F, V, T GGH. JUR. TEKNIK KIMIA

2.2 Klasifikasi Variabel (Input-Output) Variabel-variabel yang terukur (measured) : Jika nilainya dapat diketahui secara langsung dari alat. Variabel-variabel yang tidak terukur (unmeasured) : Jika nilainya tidak dapat diketahui dari alat ukur. Untuk tangki pemanas diatas, input Fi dan Ti adalah gangguan-gangguan, sementara Fst dan F adalah manipulasi input. Sedangkan V dan T adalah variabel-variabel output. GGH. JUR. TEKNIK KIMIA

2.3 Design Elements Of a Control System 1. Difinisi Kontrol Yang Objektif : Apakah system kontrol sudah dikerjakan secara objektif, untuk mendapatkan hasil baik ? Syarat –syarat pengontrolan dengan objektif harus memenuhi hal-hal sebagai berikut : Jaminan akan stabilitas proses. Tidak ada gangguan-gangguan dari luar. Optimasi terjadi ditinjau dari segi ekonomi. Kombinasi dari hal-hal tersebut diatas. 2. Pemilihan Alat Ukur Untuk memenuhi kebutuhan alat-alat kontrol (temperatur, tekanan, konsentrasi, kecepatan alir, dll.) GGH. JUR. TEKNIK KIMIA

Pertanyaannya adalah : Diperlukan pemilihan alat yang sesuai untuk proses kimia yang dikerjakan. Pertanyaannya adalah : Variabel apa yang akan diukur untuk memilih monitor yang sesuai dengan penampilan operasionalnya ? Untuk menjawab pertanyaan tersebut diatas perlu di klarifikasi adanya jenis alat ukur yaitu : alat ukur primer (suhu, volume, tekanan ) dan alat ukur sekunder ( suhu untuk mengukur komposisi) Pemilihan variabel-variabel yang dimanipulasi. Biasanya beberapa variabel proses dapat diambil sebagai variabel yang dimanipulasi, pertanyaannya adalah : Apakah variabel-variabel yang dimanipulasi dapat digunakan untuk mengontrol proses yang terjadi . GGH. JUR. TEKNIK KIMIA

2.4 Konfigurasi Pengontrolan Berapa banyak variabel proses yang dapat dikontrol baik pada input maupun output dikenal dengan istilah : SISO : Single-Iput-Single-Output MIMO : Multiple-Input-Multiple-Output Secara Umum ada 3 tipe konfigurasi pengontrolan . Feedback Control Configuration Variabel-variabel yang diukur dikontrol secara langsung berdasarkan nilai pada data output Inferential Control Configuration Variabel-variabel yang terukur dikontrol secara tidak langsung dengan jalan mengistimasi harga variabel pada data output menggunakan data-data dalam proses itu sendiri. Misal data didekati dengan neraca massa atau neraca panas GGH. JUR. TEKNIK KIMIA

Contoh Pengendalian GGH. JUR. TEKNIK KIMIA

Feedforward Control Configuration Variabel-variabel yang diukur dikontrol secara langsung berdasarkan nilai pada data input Feedback Control Confirations Feedforward Control Configurations GGH. JUR. TEKNIK KIMIA

Inferential Control Configation GGH. JUR. TEKNIK KIMIA

2.5 Merancang Pengendali Sebagai unsur terakhir dalam sistem pengendali adalah merancang pengendalinya. Pengendali adalah komponen paling aktif dalam sistem pengendalian. Tugas pengendali adalah : Menerima informasi hasil pengukuran Memutuskan hasil apa yang harus dilakukan terhadap manipulated variabel Mengeluarkan isyarat perintah kealat kendali akhir. Pertanyaan : Bagaimana cara menetapkan tindakan mengubah” manipulated” variabel atas dasar inforasi yang diterima dari alat ukur ? Untuk menjawab harus ada aturan pengendalian yang dapat diimplementasikan secara otomatik oleh alat pengendali. GGH. JUR. TEKNIK KIMIA

Contoh Pengendalian Dengan Konfigurasi feedback Tangki pemenas tangki berpengaduk dengan pengendalikan feedback Volume cairan dalam tangki tetap ( h tetap ) dan kecepatan alir vulumetrik (F) tetap. Bagaimana Q harus diubah-ubah agar suhu (T) didalam tangki tetap seperti nilai dari pada set point (Ts), karena suhu masuk Ti berubah-ubah. GGH. JUR. TEKNIK KIMIA

Peneyelesaian : Sebagai gambaran kondisi sebelum terjadi gangguan (kondisi steady state) adalah sebagai berikut : Ti = Tis ; T = Ts dan Q = Qs Setelah terjadi gangguan kondisinya dapat digambarkan sebagai berikut. Untuk menyelesaikan persoalan perlu disusun neraca energi yang terjadi pada proses yang ada. Tis GGH. JUR. TEKNIK KIMIA

Neraca panas pada keadaan steady state Neraca panas pada keadaan unsteady Persamaan (2 -2) dikurangi (2-1) Catatan : Penyelesaian per. (2 – 3) dengan kondisi awal ( pada t = 0 ): GGH. JUR. TEKNIK KIMIA

Subtitusi persamaan (2 -4) ke persamaan ( 2-3) akan didapat: Penyelesaian persamaan ( 2-3 ) dapat dilakukan bila Q dalam bentuk Q (t) dimana Dicoba penetapan aturan pengendalian proposional (“Proportional Control”) Subtitusi persamaan (2 -4) ke persamaan ( 2-3) akan didapat: Persamaan ( 2 – 5) dapat dipecahkan untuk mendapatkan T (t), dengan α sebagai parameter GGH. JUR. TEKNIK KIMIA

Gambar hubungan antara waktu dengan ε = (T – Ts) Garafik diatas adalah hasil penyelesaian pers. (2 – 5) untuk berbagai harga α. Untuk harga α = 0 berarti sistem tak terkendali, karena Q selalu tetap sama dengan Qs. Kesimpulan : Untuk meniadakan harga ε tidak dapat dilakukan dengan proportional ini, cara ini hanya dapat mengurangi. Makin besar harga α, makin kecil ε (penyimpangan yang terjadi). GGH. JUR. TEKNIK KIMIA

Sekarang dicoba “control law” Pola perubahan suhu (T) tersebut disebut respon system bila ada perubahan harga Ti. Sekarang dicoba “control law” Aturan tersebut disebut pengendalian “Integral Control” didapat dengan mensubtitusikan persamaan (2 – 6) ke persamaan ( 2 – 3). didapat : ...............(2 – 7) Dengan syarat awal t =0 harga T = Ts GGH. JUR. TEKNIK KIMIA

Gambar hubungan antara waktu dengan ε = (T – Ts) Hasil yang didapat dari persamaan (2 – 7) dengan aturan pengendalian “Integral Control” Gambar hubungan antara waktu dengan ε = (T – Ts) Dapat dilihat bahwa “integral Control” ε dapat ditiadakan, walaupun arah alir ε = 0 berosilasi. Makin besar nilai α’ makin cepat dan makin kecil osilasi menuju ke keadaan ε = 0 GGH. JUR. TEKNIK KIMIA

Kesimpulan : 1 . Kemungkinan adanya penggabungan antara ke dua cara dengan mengkombinasi rumus 2. Faktor ekonomis harus diperhatikan dalam merancang sistem pengendalian. GGH. JUR. TEKNIK KIMIA