Description

PENGENDALIAN ON/OFF

I. Tujuan 1. Mendemonstrasikan pengendalian On/Off dengan saklar pemilih 2. Mendemonstrasikan pengendalian On/Off otomatis 3. Menentukan periodaosilasi dan kelambatan proses 4. Menentukan temperature overshoot dan undershoot

II. Alat dan Bahan yang Digunakan a. Alat yang digunakan : PC10 + Trimtool PC13 + Pompa sirkulasi air dingin Lampu 24 VAC Kabel penghubung Kabel termokopel Thermometer air raksa

b. Bahan yang digunakan : Aquadest : secukupnya Es batu : 4 buah

III. Dasar teori Alat Pengendali Temperatur (PC13) ini adalah alat simulasi pengendalian temperature dari suatu proses pertukaran panas tipe plat, plate heat exchanger (HE). Fluida panas yang berasal dari sebuah tangki yang dipanaskan menggunakan pemanas koil listrik akan menurunkan kalor terhadap aliran fluida pada pipa aliran dingin. Pada alat PC13 ini aliran fluida dingin dengan temperature terukur di TC3 akan menjadi fluida yang lebih panas dari sebelumnnya (TC4) yang kemudian dimasukkan kembali ke pompa aliran air pendingin. Aliran TC4 ini nantinya akan kembali ke proses melalui katup V1 dan menjadi TC3 kembali, oleh karena itu pada pompa sirkulasi penjagaan temperature agar fluida TC4 turun lagi menjadi TC3 haruslah diperhatikan dengan menambah batu es seperlunya. Fluida dalam tangki pemanas diukur sebagai TC1 yang kemudian akan bertukar panasdengan fluida dingin TC3. Tangki ini merupakan tangki yang terbuat dari logam, dengankatup inlet untuk mengisi terletak pada bagian atas tangki. Fluida dalam tangki adalah airaquadest bersih. Tangki mempunyai 2 aliran keluar yaitu : Aliran menuju penukar panas (HE) yang dapat diukur dengan termokopel di soket TC1. Aliran drain (untuk mengeluarkan air dari tangki/ pengukuran), V3.

Hasil pertukaran panas ini menghasilidak dikendalikankan output berupa aliran fluidayang temperaturnya lebih rendah dari TC1 yang terukaur sebagai TC2 yang kemudiandisirkulasi ulang ke tangki pemanas. Pada awalnya, Proses pertukaran panas dikendalikandengan sebuah katup motor yang akan memperbesar atau memperkecil aliran fluida panasyang berasal dari tangki pemanas sebagai elemen control akhir. Namun karena aus, katupmotor telah dilepas sehingga aliran panas masuk dan keluar tidak dikendalikan lagi olehkatup motor. Aliran air panas diatur secara manual menggunakan katup manual V2, dan besaraliran dapat dilihat pada rotameter F2. Aliran fluida dingin juga diatur dengan katup manualV1, dan besar aliran dapat dilihat pada rotameter F1.

Alat PC13 berfungsi sebagai tempat proses pemanasan dan tempat termokopel untukpengukuran temperature proses. Alat ini dirangkaikan untuk bekerja bersama dengan alatkonsol listrik PC10. Pengukuran dapat dilakukan pada empat soket termokopel TC1,TC2,TC3 dan TC4 yang kemudian dihubungkan ke soket sinal conditioning di alat PC10 yangakan mengubah panas dari pengukuran menjadi arus listrik (mA) atau tegangan listrik (Volt)yang outputnya kemudian dapat dipergunakan sebagai nilai pembacaan pada amperemeteratau voltmeter atau sebagai input pengendali arus pada process controller.

Sebagai nilai pembacaan, maka temperature 0 oC 100 oC akan sebanding dengan 0 volt 1,000 volt, yang berarti saat temperature terukur adalah 35 maka pembacaan di voltmeteradalah 0,350 volt. Pada amperemeter, temperature 0 oC 100 oC akan sebanding dengan 4mA 20 mA, yang berarti saat 50 oC maka akan terbaca 12 mA. Output (mA) yang samaketika dihubungkan ke bagian input pada process controller di PC10 akan memberikanpembacaan 50 %, karena temperature 0 oC 100 oC 4 mA 20 mA 0 % - 100 %. PC13 digabungkan dengan PC 10 akan mempunyai fungsi pengendalian yang samadengan pengendalian PC10, sehingga prinsip-prinsip pengendalian PC10 semua dapatditerapkan pada alat simulasi temperature PC13.

Teori Tambahan

Sistem adalah kombinasi dari beberapa komponen yang bekerja bersama- sama danmelakukan suatu sasaran tertentu, sedangkan pengendalian diartikan sebagai mengekang danmenguasai. Jadi sistem pengendali proses adalah sistem pengendalian suatu parameter dariberbagai macam proses.

Sistem pengendalian proses terbagi menjadi dua yaitu sistem pengendalian manual dansistem pengendalian otomatis. 1. Sistem Pengendalian Manual adalah sistem pengendalian dengan subyek adalahmakhluk hidup, contoh oleh manusia. Biasanya sistem ini dipakai pada beberapa proses-proses yang tidak banyak mengalami perubahan beban ( load ) atau pada proses yang tidakkritis. 2. Sistem Pengendalian Otomatis adalah sistem pengendalian dimana subyek digantikanoleh suatu alat yang disebut controller. Dimana tugas untuk membuka dan menutup valvetidak lagi dikerjakan oleh operator, tetapi atas perintah controller. (Gunterus, 1994)

Gambar. Sistem pengendalian otomatis Gambar. Sistem pengendalian manual

Dari gambar diatas terlihat bahwa contoh sistem pengendalian manual salah satunyaadalah proses merebus botol dengan panci panas yang dikasih air. Proses merebus botol inibiasanya dilakukan oleh ibu-ibu untuk mensterilkan botol. Biasanya proses perebusan dimulai dengan memanaskan air sampa mendidih, kemusian botol-botol dimasukkan ke panci sampai sekitar 5- 10 menit, setelah selesai maka kita harus mematikan kompor gas secara manual. Sedangkan gambar 2 menunjukkan contoh sistem pengendalian otomatis pada proses sterilisasi botol. Gambar 2 menunjukkan proses sterilisasi botol dilakukan dengan alat sterilizer, dimana kita tinggal memasukkan botol ke alat kemudian kita putar atau tekan sistem kontrol temperatur pada alat tersebut dan jika proses sterilisasi sudah selesai maka alat akan otomatis mati sendiri, sehingga tidak perlu ditunggu dan dimatikan secara manual. Nah dua kasus tersebut merupakan salah satu contoh dari perbedaan sistem pengendalian manual dan sistem pengendalian otomatis. Dimana perbedaannya terdapat pada adanya suatu alat kontrol yang menggantikan kerja subjek manusia. Jika pada kasus ini maka alat kontrol pada alat sterilisasi adalah alat kontrol temperatur.

Pada materi kali ini kita akan membahas mengenai PCT 13 (Process Controller Temperatur) dengan pengendalian on/off secara otomatis. Yang mana pada PC 10 kita telah membahas mengenai pengendalian on/off.

PCT 13 adalah aksesori pengendali temperatur buata ARMFIELD Tech.Ltd yan dirancang untuk bekerja sama dengan PCT 10. Pada PCT-13 harga pengukuran adalah juga hara pengendalian / kontrol point (Cp). Sedangkan yang berfungsi sebagai pengendali / controller disini adalah PCT-10 yang menerima input dari pengukuran dan mengevaluasi terhadapset point kemudian menentukan tindakan yang harus dilakukan oleh elemen kontrol akhir. Elemen kontrol akhir pada PCT-13 adalah katu kontrol motor (motorised valve) dan saklar ON/OFF pada pompa di tangki.

Inti proses pada PCT-13 adalah Alat Penukar Panas (Heat Exchanger) mini yang menukar panas antara fluida proses dan fluida pemanas. Bagian-bagian utama dari PCT-13 adalah :1. Penukar Panas ( Heat Exchanger)2. Tangki Fluida pemanas ( Heating Fluid Reservoir )3. Pompa sirkuasi air panas4. Flowmeter5. Katup Kontrol aliran manual6. Katup motor7. Termokopel Mode pengendalian berdasarkan gerakan dibagi menjadi 2 yaitu, MODE PENGENDALIANTIDAK KONTINYU dan MODE PENGENDALIAN KONTINYU. Mode pengendali tidakkontinyu juga diklarifikasikan dalam dua kelas yaitu manual dan otomatis

Mode pengendali tidak kontinyu secara manual yang berperan disini adalah manusia(MAN) yang akan melakukan evaluasi dan menentukan tindakan yang harus dilakukanapabila hara dari pengukuran (control point) tidak sama denga harga yang telah ditetapkan(set point) sedangkan pada pengendali tidak kontinyu otomatis, harga kontrol point tersebutdiberikan keada kontroler yang kemudian mengevaluasi dan menentukan tindakan yang perludilakukan agar arga control point tersebut mendekati atau sama dengan harga set point.

Pengendali tidak kontinyu melakua evaluasi berdasarkan error dari kontrol pointterhadadap set point. Perbedaan harga kontrol point terhadap set point tersebut atau errorkemudian dikeluarkan sebagai output daro kontroller ke element kontrol akhit daam bentuk% output. Disini sikenal persen error skala penuh, yaitu persentase error terhadap skala penuhrange pengendalian. % error = (cp Sp ) / ( range pengendalian ) x 100 %

Contoh apabila diketahui set point adaah 50 % dan kontrol point adalah 45 % untukrange pengendalian daro 0 %- 100 %, maka error adalah :

% error = (45 % - 50 % ) / (100 % - 0 %) x 100 % =5%

Pada pengendali tidak kontinyu % P ( % output) hanya berupa dua harga, 0 % dan 100% dengan ketentuan sebagai berikut :

%P adalah 0% pada saat % EP > 0%P adalah 100% pada saat % EP < 0

Dengan ketentuan diatas maka apabila Cp< Sp maka output akan menjadi 100%. Daampemanasan maka pemanas (heater) akan hidup. Apabia Cp>Sp maka output akan menjadi0%. Bentuk diagram pengendalianakan berupa kotak-kotak bersusun, menyatakan daerahhidup dan daerah matinya airan listrik pemanas.

Dalam suatu pengendalian proses dikenal berbagai jenis cara salah satunya adalahproses pengendalian on-off. Pada proses pengendalian jenis ini hanya akan terdapat 2 jenisoutputan yaitu bersifat low dan high. Proses penendalian ini apabila digunakan untukmengendalikan buka tutup control valve maka bukaan control valve hanya akan bisa 0% atau100%..Syarat utama untuk memakainya adalah bukan untuk menghemat biaya pembelian unitcontroller melainkan karena proses memang tidak dapat mentolelir fluktuasi process variablepada batas-batas kerja pengendali on-off.

Seperti tecerminkan dari namanya , pengendalian on /off hanya bekerja pada duaposisi, yaitu posisi on dan posisi off. Kalau final kontrol element berupa control valve ,kerja valve hanya terbuka penuh atau tertutup penuh. Pada system pengendalian on-offcontrol valve tidak akan pernah bekerja didaerah antara 0 sampai 100%. Karena kerjanyayang on-off , hasil pengendalian pengendali on-off akan menyebabkan proses variable yangbergelombang, tidak pernah konstan. Perubahan proses variable akan seirama denganperubahan posisi final control element. Besar kecinya fluktuasi proses variable ditentukanoleh titik dimana controller on dan titik dimana off.

Karena karakteristik kerjanya yang hanya on dan offf, controller jenis on-off jugasering disebut sebagai two posision controller ,gap controller atau snap controller . Katasnap secara harfiah berarti menampar . Sebuah controller on-off kemidian juga lazim disebutsnap controller. Ungkapan kata snap action kelak akan juga dipakai untuk kerja controllerjenis lain yang karena besarnya gain menjadi bekerja secara on-off.

Kerja pengendalian on-off , seringkali didapatkan dengan memanfaatka deab bandsuatu prosses switch. Contoh pengendalaian on-off yang paling mudah ditemui pengendaliansuhu pada seterika listrik atau pompa air listrik otomatis. Kedua alat ini bekerja secara on-offdengan memanfaatkan adjustable dead band yang ada pada temperatur switch dan pressureswitch.

Kerja penendalian on-off banyak dipakai di system pengendalian yang sederhanakarena harganya yang relatif murah. Namun , tidak semua proses dapat dikendalikan secaraon-off karena banyak operasi proses yang tidak dapat mentolerir fluktuasi proses variable. Jadi, syarat utama untuk memakai pengendali on-off bukan untuk menghemat biaya unitcontroller melainkan karena proses memang tidak dapat mentolerir fluktuasi proses variablepada batas-batas kerja pengendalian on-off.

Aksi pengendalian dari controller ini hanya mempunyai dua kedudukan, maksimumatau minimum, tergantung dari variable terkontrolnya, apakah lebih besar atau lebih kecil dariset poin.

Persamaanya adalah :

m = N1 jika e < 0

m = N2 Jika e > 0

dimana :

m = manipulated variable

N1 = harga maksimum dari m (ON)

N2 = harga minimum dari m (OFF)

Pada gambar terlihat, jika error sering naik turun dengan cepat, maka variabel termanipulasi(m) akan sering sekali berubah dari maksimum ke minimum atau sebaliknya, hal ini dalamprakteknya tidak disesuai, untuk itu pada pengendalian diberi gap.

Instrumentasi merupakan device atau peralatan yang digunakan untuk menunjangsebuah sistem dalam menjalankan proses tertentu untuk tujuan tertentu pula. Setiap kegiatanproses dalam sebuah system di industri senantiasa membutuhkan peralatanperalatan otomatis untuk mengendalikan parameterparameter prosesnya. Otomatisasi tidak sajadiperlukan demi kelancaran operasi, keamanan, ekonomi, maupun mutu produk, tetapi lebihmengutamakan pada kepentingan penggunaan manusia (user) sebagai kontrol manual,kecepatan, kualitas, serta kuantitas yang dihasilkan dibandingkan dengan menggunakankontrol manual, dalam hal ini manusia sebagai pengendali dan pelaku keputusan.

Hampir semua proses industri dalam menjalankan proses produksinya membutuhkanbantuan sistem pengendali, contohnya pengendalian di suatu proses pengilangan minyak.Proses di suatu pengilangan minyak tidak mungkin dapat dijalankan tanpa bantuan fungsisistem pengendalian. Ada banyak pengendalian yang harus dikendalikan di dalam suatuproses. Diantaranya yang paling umum, adalah tekanan (pressure) didalam sebuah vessel ataupipa, aliran (flow) didalam pipa, suhu (temperature) di unit proses seperti heat exchanger,atau permukaan zat cair (level) disebuah tangki. Ada beberapa parameter lain diluar keempatelemen diatas yang cukup penting juga dan juga perlu dikendalikan karena kebutuhanspesifik proses, diantaranya : pH, Velocity, berat, lain sebagainya.

Gabungan serta kerja alatalat pengendali otomatis itulah yang dinamai dengansistem pengendalian proses (proses control system). Sedangkan semua peralatan yangmembentuk sistem pengendali disebut Instrumentasi pengendali proses (process controlinstrumentation). Dan sekarang tidak lagi memakai pe-ngendalian manual kontrol tetapimasih tetap dipakai pada beberapa aplikasi tertentu. Sistem dibuat otomatis peran operatordidalam sistem pengen-dalian manual digantikan oleh sebuah alat yang disebut controller.Tugas pelaksana keputusan (aksi control valve) tidak lagi dilakukan oleh operator (manusia),tetapi atas perintah controller yang operasinya dikendalikan oleh user. Untuk keperluanpengendalian otomatis, valve harus dilengkapi dengan alat yang disebut actuator, sehinggaunit valve sekarang menjadi unit yang disebut control valve. Semua peralatan pengendalianinilah (controller dan control valve) yang disebut sebagai instrumentasi pengendali proses.

Pengendalian pada umumnya menghendaki proses berjalan dengan stabil. Proses yangstabil merupakan sebuah proses dimana besarnya setpoint sama dengan besarnyameassurment variabel, sehingga error sama dengan nol. Error yang sama dengan nol ini dapatmengakibatkan tidak adanya manipulated variabel untuk membuka atau menutup valve yangmenjadikan sebuah proses yang berjalan secara kontinyu tanpa gangguan. Namun padakenyatannya perubahan load, kinerja mekanik instrument, perubahan setpoint dan faktor faktor lain yang dapat mengakibatkan suatu proses tidak stabil. Hal ini lazim terjadi pada suatu sistem pengendalian, sehingga perlu sebuah controller untuk mengendalikan suatuproses agar dapat kembali ke posisi stabil.

Gambar Diagram blok aliran proses

Didalam pengendalian otomatis sesuatu yang perlu diketahui definisi dari istilah istilahnyayaitu :

Proses (Process) adalah tatanan peralatan yang mempunyai suatu fungsi tertentu. Input proses dapat bermacam macam, yang pasti ia merupakan besaran yang di manipulasi oleh final control element atau control valve agar measurement variable sama dengan set point. Controlled variable adalah besaran atau variabel yang dikendalikan. Besaran ini adalah diagram kotak disebut juga output proses atau proses variable. Manipulated variable adalah input dari suatu proses yang dapat dimanipulasi atau diubahubah besarnya agar process variable atau controlled variable besarnya sama dengan set point. Distrubance adalah besaran lain, selain manipulated variable, yang dapat menyebabkan berubahnya controlled variable. Besaran ini lazim disebut load. Sensing element adalah bagian suatu ujung suatu sistem penguluran (measuring system). Contoh sensing element yang banyak dipakai misalnya thermocouple atau oriface plate. Pada bagian ini juga bisa disebut sensor atau primary element. Transmitter adalah alat yang berfungsi untuk membaca sinyal sensing element, dan mengubah menjadi sinyal yang dapat dimengerti oleh controller. Measurement variable atau measured variable adalah sinyal yang keluar dari transmitter. Besaran ini merupakan cerminan besaranya sinyal sistem pengukuran. Set point adalah besar process variable yang dikehendaki. Sebuah controller akan selalu berusaha menyamakan controlled variable dengan set point. Error adalah selisih antara set point dikurangi measured variable. Error bisa negatif dan juga bisa positif. Bila set point lebih besar dari measured variable maka error akan menjadi positif. Sebaliknya jika set point lebih kecil dari measured variable maka error menjadi negatif. Controller adalah elemen yang mengerjakan tiga dari empat tahap langkah pengendalian, yaitu membandingkan set point dengan measurement variable, menghitung berapa banyak koreksi yang perlu dilakukan, dan mengeluarkan sinyal koreksi yang sesuai dengan hasil perhitungan. Controller sepenuhnya mengantikan peran manusia dalam mengendalikan sebuah proses. Control unit adalah bagian dari controller yang menghitung besarnya koreksi yang diperlukan. Input control unit adalah error, dan outputnya adalah sinyal yang keluar dari controller. Control unit memiliki transfer function yang tergantung pada jenis controller. Output control unit adalah hasil penyesuaian matematik transfer function dengan memasukkan nilai error sebagai input. Final control element adalah bagian akhir dari instrumentasi sistem pengendalian. Bagian ini berfungsi untuk mengubah measurument variable dengan cara memanipulasi besarnya manipulated variable, berdasarkan perintah controller.

Control valve adalah suatu jenis final control element yang paling umum dipakai untuksistem pengendalian proses, sehingga final control element cenderung diartikan control valve,sebuah control valve bekerja tidak hanya menutup secara penuh atau membuka secara penuh,tetapi pengendalian secara continuous yaitu control valve harus mengendalikan secarakontinu manipulated variable (mengatur besar bukaanvalve) agar proses variable selalu samadengan set point.

Sebuah control valve terdiri dari tiga dua bagian dasar yaitu actuator. Bonnet dan valvebody. Actuator adalah bagian yang mengerjakan gerak buka tutup valve yang terdiri daridiapragma, upper diapragma case, pegas, yoke, stem, dll. Bonnet terdiri dari stud bolt/nut,valve stem,dll. Sedangkan valve yang berhubungan langsung/menentukan besarnya flowyang berhubungan dengan fluida yang masuk ke proses, yaitu terdiri dari plug, seat, valvebody, gasket , dll. Suatu aktuator bisa bekerja apabila ada suplay tekanan dan sinyal control peneumatik ataupunelektrik, besarnya suplay tekanan pneumatik tergantung dari system, model, dan ukurancontrol valve itu sendiri (biasanya 20 psig), sedangkan sinyal urnumnya control 3-15 Psiguntuk pneumetik dan 4 20 mA untuk elektrik, bila sebuah control valve suplay dan sinyalcontrolnya pneumatik maka sinyal elekrik harus 4-20 mA harus dirubah ke 3-15 psig sinyalpneumetik oleh suatu konverter I/P. Actuator control valve dilengkapi .pula denganpositioner yang fungsinya digunakan untuk menanggulangi hysterisis pada aksi control valve,

positioner terdiri dari empat bagian yaitu :

Resricted Orifice yang berfungsi menghambat tekanan sumber (suplay). Bellow dan spring berfungsi sebagai penterjemah tekanan pneumetik ke besaran gerak. Nozzel dan Baffle berfungsi untuk membocorkan sebagian tekanan suplay yang bekerja pada diapragma. Elongated Slot berfungsi sebagai engsel untuk menjaga agar baffle naik turun seirama dengan gerak stem Rellay

Manfaat yang lain dari positioner adalah untuk mempercepat reaksi control valve sehinggalag time dapat diperkecil, valve positioner dapat diartikan juga sebagai controller karenadidalamnya terdapat proses umpan balik (Proporsional Control) dari aksi actuator kepositioner.

Untuk sebuah actuator pada urnumnya dikalibrasi untuk bergerak saat sinyal pneumetik lebihbesar dari 3 psi dan kondisi gerak penuh pada saat sinyal 15 Psig, artinya 3-15 Psig setaradengan 0-100% pergerakan stem valve (strok) .Suatu kombinasi actuator dan valve dibuatuntuk menghasilkan control valve fail to close dan control valve fail to open. Kedua kondisiini diciptakan demi kepentingan proses. Kontruksinya control valve fail open juga disebut airto close, sedangkan fail close disebut juga air to open.

Spesifikasi katup penting sekali untuk menyesuaikan karakteristik katup pengatur dengankarakteristik proses. Dengan menggunakan penyesuaian itu seti-daknya akan mengurangikesulitan kesulitan yang dihadapi, yaitu dengan meng-gunakan karakteristik aliran padakatup. Karakteristik aliran yang dgunakan adalah : Linear

Karakteristik ini menyatakan perubahan besarnya aliran yang proporsional dengan bukaankatup. Sepuluh persen bukaan katup berarti sepuluh persen aliran. Kontrol valve jenis inibanyak digunakan untuk pengendalian level per-mukaan dengan gain yang tetap. Persamaanmatematis dari jenis ini adalah : f(x)= x

Equal Percentage

Kontrol valve jenis ini menyatakan perubahan bukaan katup akan mengakibatkan perubahanaliran semakin lambat untuk harga a yang semakin besar, dengan model matematisnya :

f(x) = ax-1

Quick Opening

Karakteristik ini menyatakan perubahan maksimum yang terjadi pada bukaan yang relatipkecil. Katup dengan karakteristik aliran seperti ini banyak digunakan untuk pengaturan on-off.

Untuk perubahan tekanan (Dp) yang melewati katup diasumsikan tetap. Akan tetapiperubahan tekanan proses sering merubah karakteristik itu sendiri, sehingga dalam membuatasumsi harus dengan tingkat perubahan karakteristik yang tergantung pada penurunantekanan proses. Untuk kasus normal diasumsikan bahwa penu-runan tekanan proses samadengan penurunan tekanan katup dan perubahan yang dihasilkan kecil dan karakteristikdengan pengaruh perubahan tekanan dapat dia-tur. Kebanyakan control valve dioperasikanpada beban yang berubah ubah dan dalam tekanan yang bervariasi serta respon valve yangcepat. Efektifitas respon dipengaruhi oleh karakteristik valve. Equal percentage dapatdipakai untuk keperluan proses yang cepat dan dinamika sistem belum diketahui dengan baik.Quick opening dapat dipakai untuk kontrol on-off. IV. Prosedur kerja A. Pengendalian On/Off dengan Saklar Pemilih 1. Menghubungkan alat PC10 dan pompa sirkulasi air pendingin ke soket PLN, hubungkan kabel pompa dari alat PC13 ke soket di bagian sisi kiri alat PC10. Pastikan kabel heater dari alat PC13 TIDAK terpasang. 2. Memeriksa isi pompa air pendingin, isi air dan batu es kemudian ukur temperature hingga didapat temperature 10 0C. Hidupkan pompa. Amati sirkulasi air pendingin menuju kealat PC13 dan kembali ke pompa. 3. Memeriksa tangki air proses di alat PC13, pastikan terisi air mnimal 2/3 dari volume maksimal tangki (5L). 4. Kalibrasi alat PC10 dengan baik dan benar untuk voltmeter dan process controller. 5. Menghubungkan kabel penghubung termokopel dari titik ukur TC1 di alat PC13 ke soket signal conditioning temperature di alat PC10. 6. Menghubungkan output dari signal conditioning ke bagian input di process controller. Amati harga pada layar variable proses adalah nilai terukur temperature dalam tangki (TC1). 7. Membuka katup manual V1, atur agar aliran dari pompa air pendingin (F1) adalah 200 cm3/menit. 8. Membuka katup manual V2, atur agar aliran dari tangki proses (F2) adalah 200 cm3/menit. 9. Memasang lampu indicator pada bagian soket 24 VAC di saklar pemilih (switched output) pada alat PC10. Pindahkan saklar (switch) ke posisi N/O, amati lampu hidup (arus listrik mengalir). 10. Mengatur set point pada process controller pada temperature 36 0C. Catat temperature awal tangki di layar variable proses. 11. Mengatur agar harga ProP = 0 %, Int = 0 menit dan dEr = 0 % pada baguan konfigurasi di process controller alat PC 10 (Karakteristik Pengendalian On/Off). Tekan ENTER setiap memasukkan data. Biarkan harga variable lain seperti apa adanya. 12. Menghubungkan kabel heater dari alat PC13 ke bagian soket 24 VAC di alat PC10. Persiapkan stopwatch. Stopwatch dimulai bersamaan dengan saklar N/O dipindah posisi ke N/C, amati lampu 24 VAC mati (arus listrik tidak mengalir). Lakukan pengambilan data setiap 0,5 menit. 13. Saat temperature mencapai temperature set point, pindahkan posisis saklar ke posisi N/O. Amati lampu 24 VAC akan mati, namun temperature akan tetap naik. Temperatur akan tetap naik hingga ke temperature maksimum, overshoot. 14. Mengamati dan catat temperature hingga turun kembali ke set point, temperature minimum (undershoot) lalu naik lagi ke set point.

B. Pengendalian On/Off Otomatis 1. Menghubungkan alat PC10 dan pompa sirkulasi air pendingin ke soket PLN, hubungkan kabel pompa dari alat PC13 ke soket di bagian sisi kiri alat PC10. Pastikan kabel heater dari alat PC13 TIDAK terpasang. 2. Memeriksa isi pompa air pendingin, isi air dan batu es kemudian ukur temperature hingga didapat temperature 10 oC. Hidupkan pompa. Amati sirkulasi air pendingin menuju kea lat PC13 dan kembali ke pompa. 3. Memeriksa tangki air proses di alat PC13, pastikan terisi air mnimal 2/3 dari volume maksimal tangki (5L). 4. Kalibrasi alat PC10 dengan baik dan benar untuk voltmeter dan process controller. 5. Menghubungkan kabel penghubung termokopel dari titik ukur TC1 di alat PC13 ke soket signal conditioning temperature di alat PC10. 6. Menghubungkan output dari signal conditioning ke bagian input di process controller. Amati harga pada layar variable proses adalah nilai terukur temperature dalam tangki (TC1). 7. Membuka katup manual V1, atur agar aliran dari pompa air pendingin (F1) adalah 200 cm3/menit. 8. Membuka katup manual V2, atur agar aliran dari tangki proses (F2) adalah 200 cm3/menit. 9. Melakukan pengaturan pada process controller, tekan tombol C untuk konfigurasi hingga terdapat kedip pada tampilan di layar variable process, kemudian tekan tombol F. 10. Mengubah HANYA harga ProP = 0 %, Int = 0 menit, dEr = 0 % dan histerisis = 2 %. Biarkan harga setting lainnya sesuai setting kalibrasi sebelumnnya. Setting ProP, Int dan dEr = 0 menunjukkan pengendalian tidak kontinyu (On/Off). 11. Memasukkan nilai harga set point 45 oC. Sebaiknya nilai temperature dalam tangki (TC1) lebih rendah dari nilai set point, minimal 5 oC lebih rendah. 12. Mempersiapkan stopwatch, catat nilai variable pengukuran (nilai TC1) di layar variable proses. 13. Memulai stopwatch bersamaan dengan menghubungkan kabel heater dari PC13 kesoket 24 VAC di process controller alat PC10. Tekan tombol F 1x pada process controllerdan catat harga power output tersebut. Catat temperature dan power output setiap menit.Amati lampu indicator 24 VAC tetap hidup hingga mencapai batas atas dari set point (+2% dari 45 % ).14. Setelah mencapai overshoot, temperature akan turun ke set point, amati lampu tetapmati dan power output tetap 0 % hingga ke batas bawah dari set point (-2 % dari 45 %).Saat temperature <33o0C, pemanas akan hidup lagi, lampu 24 VAC akan hidup, namuntemperature tetap turun menccapai undershoot. Tetap lakukan pencatatan waktu,temperature dan power output.15. Mencatat power output dan temperature per satuan waktu hingga temperaturemencapai set point kembali.16. Mematika alat, lepaskan kabel-kabel penghubung dan rapihkan area praktikum. V. Data Pengamatan

No Temperatur (oC) Waktu (second) Power Output (%) Keterangan Lampu 1. 33 507 100 On 2. 35 627 100 On 3. 37 757 100 On 4. 38,2 845 0 Off 5. 37 1090 0 Off 6. 35 1374 0 Off 7. 33 1811 0 Off 8. 32,9 1814 100 On 9. 35 2047 100 On

VI. Perhitungan

1. Laju Pemanasan 37 33 Laju Pemanasan = = = 0,016 oC/s 757 507

= 0,96 oC/menit

2. Laju Pendinginan 37 33 Laju Pendinginan = = = -5,5478 x 10-3 oC/s 1090 1811

= -0,3328 oC/menit Grafik Pengendalian On/Off Secara Otomatis

Waktu Vs Temperatur 39

37

35 Temperatur (oC)

33

31 temperature

29

27

25 0 500 1000 1500 2000 2500 Waktu (s) VII. Analisa Percobaan

Dari pratikum yang telah dilakukan dapat dianalisis bahwa pengendalian dilakukanterhadap temperatuer di dalam tangki fluida dengan mode non kontinyu (on/off) yakni secaramanual dan otomatis . pada percobaan ini variabel yang akan dijaga dan diukur adalah TC 1.Namun, sebenarnya dilakukan pengukuran terhadap air panas masuk,air panas keluar, airdingin masuk dan air dingin keluar. Namun, dikarenakan alat tidak adapat bekerja optimallagi, maka dilakukan pengukuran TC 1 saja.

Pada awalnya air dipanaskan oleh heater didalam tangkikemudian dialirkan menujuheat exchanger dengan bantuan pompa dan melewati flowmeter terlebih dahulu agardidapatkan nilai laju alir yang terukurdan agar mendekati flow yang konstan , yakni 200cm3/menit. Namun, pada percobaan kedua saat flownya turun nilai yang terbaca tidak stabilsehingga nilai flow menjadi maksimum kemudian kondenser yamg digunakan untukmenstabikan suhu , suhu di jaga pada kondisi 10 15 oC hal ini dilakukan agar yterjadipertukaran panas antara fluida panas dan dingin.

Pada percobaan ini kita mengatur dan mengendalikan proses dengan caramenegndalikan saklar N/C dan melihat acuan pada lampu indikator . pada awal ditekan N/Olampu indikator akan mati sampai dengan mencapai set pointnya yaitu 30% dan dicatattemperatur serta waktunyaunutk mencapai kenaikan itu setelah itu menaikkan ke posisi N/Cdimana ini adalah pemutusan posisi relai ke heater namun, nilai temperature tetap naikdikarenakan adanya control lag atau overshoot yang kemudian akan menurun kembali padanilai set point awal.

Untuk pengendalian secara otomatis, sistem ini dikendalikan oleh proses, dimanabatasnya ditentukan oleh batas bawah dan batas atas sehingga tidak diperlukan lagipengendalian dengan menurunkan atau menaikkan N/O dan N/C karena terjadi secaraotomatis, tidak seperti pengendalian on/off.

Dari grafik yang didapatkan dapat dianalisa bahwa laju pemanasan > laju pendinginansecara otomatis hal ini mungkin disebabkan oleh kondenser yang tidak bisa menjaga prosespendinginan antar 10 oC - 15 oC sehingga nilai pemanasan lebih besar daripada nilaipendinginan. VIII. Kesimpulan

Dari pratikum yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa: Pengendalian terhadap temperatur dengan PCT 10 dan PCT 13 dengan metode tidak kontinyu Pada pengendalian otomatis tidak menggunakan metode kontinyu PID, tetapi batas bawah dan batas atas dari set point Laju Pemanasan > Laju Pendinginan karena laju pemanasan lebih besar dari laju pendinginan. Didapatkan Data 0 Laju Pemanasan adalah 0,96 C/menit 0 Laju Pendinginan adalah - 0,3328 C/menit

Pada PC13 ini alat pengukur temperature yang digunakan adalah Termokopel,

dimana ada empat termokopel yang digunakan,

- TC1 berfungsi sebagai pengukur suhu panas di dalam tangki pemanas,

- TC2 berfungsi mengukur suhu yang melewati Heat Exchanger dimana

hasil pertukaran panas ini menghasilkan output yang berupa suhu yang

lebih rendah dari TC1.

- TC3 berfungsi sebagai pengukur suhu pada fluida dingin yang

disalurkan ke Heat Exchanger.

- TC4 berfungsi mengukur temperature setelah aliran fluida dingin dari

TC3 melewati Heat Exchanger, dimana pertukaran panas ini

menghasilkan output yang berupa suhu yang lebih panas dari TC3.

Berdasarkan data yang kami dapatkan,yaitu pada percobaan Pengendalian On/Off Otomatis Proses pemanasan, waktunya lebih cepat daripada proses pendinginannya. IX. Daftar Pustaka

Jobsheet. Penuntun Praktikum Pengendalian Proses. 2017. Pengendalian Temperatur

(PC13) Pengendalian On/Off. Palembang : Politeknik Negeri Sriwijaya

http://leoyuda.blogspot.co.id/2013/05/pengendalian-temperatur-pc13.html diakses pada tanggal 3 November 2017

http://www.scribd.com diakses pada tanggal 3 November 2017 Gambar Alat

Seperangkat Alat PC 10 dan PC 13

Lampu Indikator TrimTool

Kabel Penghubung