LAPORAN TETAP PENGENDALIAN KETINGGIAN FLUIDA ( CRL – 1)

I.                    TUJUAN

1.      Memahami mekanisme pengendalian On – Off

2.      Mencetak grafik pengendalian dan menjelaskan grafik tersebut

II.                 DASAR TEORI

Peralatan simulasi proses CRL dibuat oleh DIDACTA Italia, dan dikembangkan untuk mempelajari teknik pengendalian level ( ketinggian ) permukaan fluida cair yang dalam hal ini fluida yanng digunakan adalah air. Konfigurasi yang digunakan untuk simulasi ini adalah sistem loop terbuka (open loop) dan sistem loop tertutup (closed loop). Selain itu juga dipelajari mode pengendalian (controller) tak kontinyu (ON – OFF controller) dan pengendalian kontinyu three – terms controller (P/I/D).

Air yang berada di tangki dasar (1) dipompakan ke tangki bening berskala (ll) oleh pompa sentrifugal (2) melalui katup pneumatic proporsional (3). Pengisian tangki berskala (ll) menghasilkan tekanan pada bagian dasar tangki yang ekivalen terhadap ketinggian (level) liquid dalam tangki, dideteksi oleh transuder tekanan yang diubah ke arus listrik (P/I) (13) dan ditransmisikan sebagai sinyal Y ke unit pengkondisi (panel) kontrol (9). Outputnya berupa sinyal X ysng berasal dari panel kontrol (9) ditransmisikan ke katup (3) oleh transduser arus yang diubah ke tekanan (I/P) (4) yang kemudian menggerakkan katup pneumatik proporsional dengan bantuan udara tekan yang disuplai oleh inlet udara tekan (5). Katup V1 dan V2 dapat diatur secara manual untuk menutup dan membuka penuh dalam hubungan dengan tangki berskala (11). Katup selenoid (14) memungkinkan untuk pengendalian gangguan aliran air. Untuk pemakaian katup selenoid (14), V1 harus dalam keadaan terbuka penuh.

Pengendalian On – Off

Pengendalian yang paling sederhana adalah jenis ON – OFF, dimana penggerak (actuator) hanya berada pada dua posisi ON (hidup) atau posisi OFF (mati). Pada unit CRL ini diasumsikan actuator adalah katup pneumatik yang kanan berada pada posisi membuka atau menutup aliran yang menuju tangki berskala.

Katup akan terbuka apabila llevl air berada dibawah dari level yang diinginkan (set point) dan katup menutup apabila level air melebihi dari set point. Disini akan terdapat batasan level (level threshold) yang berhubungan dengan set point, apabila batasan ini dilampaui karena level bertambah atau berkurang, katup juga berubah posisinya. Hal ini akan menimbulkan perubahan posisi katup disekitar batasan level, yang timbul pada pengeporasian normal. Ketika level sedikit di bawah set point, katup akan teruka seingga level melebihi setpoint dengan cepat, kemudian katup menutup dan level berkurang kembali dan seterusnya berulang – ulang.

Untuk mengatasi problem ini, dan mencegah ausnya penggerak (katup), ada baiknya diberikan dua batasan level yang diukur secara simetris diatas dan dibawah setpoint.

·        Batasan atas dilampaui apabila level meningkat, katup akan menutup

·        Batasan bawah dilampaui apabila level berkurang, katup membuka

Interval antara level yang dikehendaki dengan salah satu batas level dinamakan        histerisis. Semakin besar histerisis, semakin rendah tekana pada actuator.
pengendalian dengan resistive probe juga merupakan pengendalian tidak kontinyu, namun keadaan on/off pada pengendalian dengan resistive probe berbeda pada bagian actuatornya. Pada resistive probe, posisi katup pneumatic akan terus terbuka, gerakan hidup mati yang diperintahkan oleh controller berdasarkan hasil evaluasi terhadap pengukuran ketinggian minimum atau maksimum menyebabkan pompa sentrifugal mati atau hidup dalam usaha mempertahankan rentang histerisis probes.

Tangki bening berskala unit CRL mempunyai tiga buah probes didalamnya yang berfungsi untuk mengukur level fluida (R1, R2, dan R3). R1 dan R2 dapat berfungsi sebagai batas atas pada pengendalian on – off.

Apabila katup pengeluaran (V2) terbuka, tangki pada keadaan kosong dan selektor pada panel kontrol (23) berada pada posisi sesuai resistive probes yaitu antara 0 dan PC, maka air akan mengalir mengisi tangki. Sistim akan membuka katup pneumatik sebesar 100% sampai level mencapai R2 dan melewati batas bawah R2 tersebut, katup terbuka kembali, demikian berulang seperti pada pengendalian on – off. R3 berada pada posisi level 85% sedangkan R2 pada level 75% kontrol pada posisi 0.

III.               BAHAN DAN ALAT

1.      Satu set unit CRL

2.      Satu set personal komputer

3.      Air dalam tangki penampungan

IV.              PROSEDUR KERJA

(Pastikan seluruh kabel listrik dan penghubung antara komputer dan unit CRL tersambung dengan baik dan benar selektor komputer pada CRL bukan pada CRF)

Pengendalian dengan katup pneumatik :

1.      Mengeset selektor kontrol (23) dipanel kontrol unit CRL pada posisi ‘PC’ dan selektor noise (20) pada 0.

2.      Membuka katup V₁ dan V₂ dan mengosongkan volume tangki. Mengatur agar katup V₂ tertutup sekitar 25%, katup V₁ tetap terbuka.

3.      Menghidupkan unit CRL dengan mengaktifkan tombol saklar utama (15).

4.      Memutar sambil menarik katup tekanan (7) dan mengatur dengan memutar katup tersebut agar tekanan yang terbaca di (6), maksimal 2 bar.

5.      Menghidupkan komputer, menjalankan program CRL dan pilih file ‘new’.

6.      Memilih regultor on-off pada regulator type, click oke, lalu klik oke lagi.

7.      Pada monitor parameter masukkan :

·        Set point           = 30%

·        Histerisis           = 5%

·        Open Time       = 2 s

·        Gain                 = 1

8.      Menekan tombol ‘start’ untuk memulai percobaan.

9.      Mengobservasi kejadian di unit CRL dan grafik yang terbentuk. Mencatat waktu yang dibutuhkan mulai dari batas atas (ketinggian maksimum) hingga batas bawah (ketinggian minimum). Mengulangi pencatatan waktu hingga didapat 3 identik. Mengamati bahwa katup pneumatik menutup saat ketinggian kurang dari batas bawah.

10.  Setelah terbentuk 3 siklus grafik naik turun, menekan tombol ‘freeze’. Hal ini menyebabkan proses terhenti.

11.  Mengubah parameter dengan menekan tombol param, mengganti histerisis menjadi 8% menekan enter atau klik oke.

12.  Menekan tombol ‘start’ kembali, observasi gerakan yang terjadi baik di unit CRL maupun grafik yang terbentuk di layar monitor.

13.  Setelah mendekati 7 menit. Menekan tombol ‘freeze’ dan menghidupkan printer, klik tombol ‘print’ untuk memulai pencetakan grafik.

14.  Mengulangi langkah 7 untuk perubahan harga :

·        Set point           = 30%

·        Histerisis           = 5%

·        Open Time       = 2 s

·        Gain                 = 0,8

15.  Melakukan kembali langkah 8 hingga 13 (ubah gain menjadi 0,5).

16.  Mengulangi langkah 7 untuk perubahan harga :

·        Set point           = 30%

·        Histerisis           = 5%

·        Open Time       = 15 s

·        Gain                 = 0,8

17.  Melakukan kembali langkah 8 hingga 13 (ubah gain menjadi 25)

18.  Pada akhir percobaan mengklik tombol ‘Quit’ lalu yes. Klik file, pilih exiit dan tekan yes.

19.  Mengososngkan tangki dan matikan saklar utama.

VI.     ANALISA DATA PERCOBAAN

Pada percobaan ini, alat CRL udara tekan diatur 2 bar ke katup pneumatik ynag berfungsi untuk mengatur atau mengendalikan arah udara yang akan bekerja menggerakkan akuator. Jenis katup yang digunakan adalah katup pengatur aliran. Katup ini berfungsi untuk mengontrol atau mengendalikan besar kecilnya aliran udara. Besarnya aliran yaitu jumlah volume udara yang mengalir akan mempengaruhi besar daya dorong udara tersebut.

Pada CRL, jika arus 4 mA maka tekanan 3 psia dan katup tertutup penuh (0%), sedangkan jika arus 20 mA maka 15 psia dan katup terbuka penuh (100%). Di dalam katup pneumatik juga terdapat suatu membran yang akan kembang kempis. Jika udara hilang maka membran akan mengepis dan sebaliknya. Pada saat percobaan alat dioperasikan secara manual, penentuan dilakukan oleh sensor dalam tangki bening.

Pada grafik dari hasil percobaan dapat diamati bahwa dengan set point 30% dan histerisis 5% maka akan diperoleh titik puncak 35% yaitu penambahan dari rentang histerisis ke set point, dan akan diperoleh titik lembah 25% yaitu pegurangan dari rentang histerisis ke setpoint. Dilihat dari grafik open time yang digunakan 2 s. Hal ini berarti, katup akan membuka untuk mencapai level 35% dalam waktu 2 sekon dan katup akan menutup sampai mencapai level 25% dalam waktu 2 sekon. Pada grafik pengamatan masing-masing digunakan gain 1 dan 0,8. Apabila gainnya bernilai 1 maka katup akan membuka 100% dan ketika gainnya bernilai 0,8 maka katup akan membuka 80%. Garis merah padapada grafik tegak lurus (vertikal) menyatakan gain sedangkan garis merah yang horizontal menyatakan open time. Dan garis biru menyatakan nilai set point dan rentang histerisis.

VII.    KESIMPULAN

Dari percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa :

·        Mahasiswa dapat memahami simulasi dari pengendalian on-off dengan katup pneumatik.

·        Set point = level ketinggian cairan yang diinginkan

Histerisis = ambang batas toleransi dari set point

Gain                    = katup bukaan penuh

Open Time          = waktu yang dibutuhkan untuk katup terbuka

·        Arus yang melalui 4 mA maka tekanan 3 psi (katup tertutup 0%) dan arus yang melalui 20 mA maka tekanan 15 psi (katup terbuka 100%).

   VIII.      DAFTAR PUSTAKA

 Jobsheet penuntun praktikum pengendalian proses. POLSRI Palembang.