Pengantar Sistem Kontrol_01


Pengertian Sistem Kontrol
Dalam industri, sistem kontrol merupakan sebuah sistem yang meliputi pengontrolan variabel-variabel seperti temperatur (temperature), tekanan (pressure), aliran (flow), level (level), dan kecepatan (speed). Variabel-variabel ini merupakan keluaran yang harus dijaga tetap sesuai dengan keinginan yang telah ditetapkan terlebih dahulu oleh operator yang disebut dengan setpoint. Sistem yang dikontrol (bangunan) agar variabel keluaran dijaga tetap pada kondisi tertentu disebut dengan plant.
Untuk mengimplentasikan teknik sistem kontrol (System Control Engineering) dalam industri diperlukan banyak keahlian atau keilmuan seperti dibidang: teknologi mekanik (mechanical engineering), teknik elektrik (electrical engineering), elektronik (electronics) dan sistem pneumatik (pneumatic systems).
Sistem kontrol ada dua yaitu:
1. Sistem kontrol secara manual (Open Loop Controls)
Sistem kontrol secara manual, proses pengaturannya dilakukan secara manual oleh operator dengan mengamati keluaran secara visual, kemudian dilakukan koreksi variabel-variabel kontrolnya untuk mempertahankan hasil keluarannya. Sistem kontrol itu sendiri bekerjanya secara open loop, artinya sistem kontrol tidak dapat melakukan koreksi variabel untuk mempertahankan hasil keluarannya. Perubahan ini dilakukan secara manual oleh operator setelah mengamati hasil keluarannya melalui alat ukur atau indikator.
2. Sistem Kontrol otomatis (Closed Loop Controls)
Sistem kontrol otomatis dapat melakukan koreksi variabel-variabel kontrolnya secara otomatis, dikarenakan ada untai tertutup (closed loop) sebagai umpan balik (feedback) dari hasil keluaran menuju ke masukan setelah dikurangkan dengan nilai setpointnya. Pengaturan secara untai tertutup ini (closed loop controls), tidak memerlukan operator untuk melakukan koreksi variabel-variabel kontrolnya karena dilakukan secara otomatis dalam sistem kontrol dalam sistem kontrol itu sendiri. Dengan demikian keluaran akan selalu dipertahankan berada pada kondisi stabil sesuai dengan setpoint yang ditentukan.

Terminologi Kontrol Otomatis
Terminologi kontrol otomatis secara spesifik digunakan di dalam industri kontrol, yang terutama semata untuk menghindari kebingungan. Kata-Kata yang sama datang pula bersama-sama dalam semua aspek kontrol dan jika digunakan secara benar artinya menjadi sangat umum.

Kebutuhan dalam Sistem Kontrol Otomatis
Terdapat tiga alasan utama, mengapa plant proses atau bangunan memerlukan kontrol secara otomatis:
1. Keamanan (Safety)
Pada kondisi kompleksitas yang tinggi atau plant/proses yang berbahaya, pada akhirnya dibutuhkan kontrol otomatis dan protokol untuk menjaga keamanan.
2. Stabilitas (Stability)
Plant atau proses harus bekerja secara mantap (steadily), dapat diprediksi (predictably) dan keterulangan (repeatably), tanpa fluktuasi atau kegagalan yang tidak terencana.
3. Ketelitian (Accuracy)
Hal ini utamanya diperlukan dalam industri dan
Ini adalah suatu kebutuhan utama dalam pabrik-pabrik dan bangunan untuk mencegah produksi cacat, untuk menaikkan mutu dan tingkat produksi, dan memelihara kenyamanan. Ini adalah pokok dari efisiensi secara ekonomis.

Analogi sebuah Sistem Kontrol
Agar mudah dimengerti tentang sistem kontrol berikut ini dijelaskan sebuah sistem kontrol yang dioperasikan oleh operator secara manual seperti yang diperlihatkan dalam gambar berikut ini.
kont1
Gambar 1
Pengontrolan secara manual dalam proses sederhana

Contoh proses yang diperlihatkan dalam gambar di atas, operator mengoperasikan secara manual (dengan tangan) agar membuat variasi aliran air melalui variasi pembukaan atau penutupan Klep Masukan untuk memastikan bahwa:
1. Permukaan air tidaklah terlalu tinggi; atau dijalankan dengan membuang sampah melalui pelimpah.
2. Permukaan air tidaklah terlalu rendah; atau tidak sampai pada bagian dasar dari tangki.
Hasil dari sistem kontrol ini adalah air keluar dari tangki pada tingkat rate yang berada pada daerah cakupan yang diperlukan. Jika air keluar pada rate terlalu tinggi atau rendah, proses pengaliran air melalui klep masukan dikatakan tidak beroperasi secara benar.
Pada kondisi awal, klep pengosongan pada pipa produk akhir berada pada posisi yang tetap.
Pada contoh sistem kontrol dalam Gambar 1 di atas akan mendemontrasikan bahwa:
1. Operator mengarahkan untuk menjaga kondisi air didalam tangki melalui klep masukan agar berada pada level antara 1 dan 2. Level permukaan air pada kondisi tersebut disebut sebagai Kondisi Terkontrol (Controlled Condition).
2. Kondisi Terkontrol atau Daerah Kontrol yang dapat dicapai dengan pengendalian aliran air melalui klep pipa masukan. Aliran arus air (flowrate) tersebut dikenal sebagai Variabel Manipulasi (Manipulated Variable), dan klep masukan disebut sebagai Perangkat Kontrol (Controlled Device).
3. Air itu sendiri disebut sebagai Agen Kontrol (Control Agent).
4. Pengendalian aliran air kedalam tangki, maka level air akan berubah. Perubahan level air dalam tangki dikenal sebagai Variabel Kontrol (Controlled Variable).
5. Sedangkan air dalam tangki dikenal sebagai Media Terkontrol (Controlled Medium).
6. Level air diusahakan dipelihara yang dapat dilihat pada indikator secara visual disebut sebagai Setpoint (Set Point atau Set Value).
7. Level air yang dipelihara pada titik diantara 1 dan 2 yang terlihat pada indikator secara visual dan parameter kontrol masih diperkenankan yaitu berada sedikit diatas dasar tangki dan tidak melimpah. Nilai pada daerah ini disebut sebagai Nilai yang diinginkan (Desired Value).
8. Diasumsikan bahwa level dirawat secara ketat agar berada pada titik antara 1 dan 2. Level air ini berada pada keadaan Mantap (Steady State), dikenal sebagai Nilai Kontrol (Control Value) atau Nilai Nyata (Actual Value).
Catatan: Melihat pada point 7 dan 8 di atas, level air secara ideal dipelihara pada titik 3. Tetapi pada kenyataannya level akan berada diantara 1 dan 2, namun masih bekerja dengan baik. Perbedaan antara Setpoint dan Nilai Nyata disebut sebagai Deviasi (Deviation).
9. Jika klep masukan ditutup pada posisi baru, level air dalam tangki akan menurun dan deviasi akan berubah. Ayunan deviasi (Sustained Deviation) ini disebut sebagai Offset.

Elemen-elemen kontrol otomatis
Elemen-elemen dari sistem kontrol otomatis secara blok diagram diperlihatkan dalam Gambar 2 berikut ini:
kont2
Gambar 2
Elemen-elemen dari sistem kontrol otomatis

Dari Gambar 1 di atas terdapat elemen-elemen kontrol seperti yang diperlihatkan dalam Gambar 2. Elemen-elemen kontrol tersebut adalah:
1. Mata operator mendeteksi adanya pergerakan level air melalui skala yang telah ditandai terlebih dahulu. Mata operator dikatakan sebagai Sensor.
2. Sinyal dari mata (sensor) menuju ke otak, yang mana akan mengetahui adanya deviasi. Otak dapat dikatakan sebagai Kontroler (Controller).
3. Arm Muscle (Lengan dari klep masukan) dan tangan (aktuator, actuator) memutar klep, disebut sebagai Perangkat Pengontrol (Controlled Device).
Cara penjelasan yang berbeda diperlihatkan kempbali dalam Gambar 2, sebagai penjelasan dari Gambar 1 yaitu:
Secara sederhana operator dalam Gambar 1 akan menahan air dalam tangki pada kondisi level yang telah didefinisikan atau ditentukan. Level 3 dapat disebut sebagai target dari operator atau disebut sebagai Setpoint.
Operator secara fisik memanipulasi level dengan menyetel klep masukan (sebagai perangkat pengontrol). Selanjutnya operasi yang sangat penting adalah kompetensi dan konsentrasi operator. Sebab, tidak akan mungkin secara nyata air akan berada pada level 3 secara terus menerus. Umumnya, level air akan berada di bawah atau diatas level 3. Posisi atau level yang tetap ini disebut sebagai Nilai Kontrol atau Nilai Nyata.
Besarnya kesalahan (error) atau perbedaan antara setpoint dan nilai nyata disebut sebagai deviasi. Jika deviasi konstan atau disebut kondisi matap, hal ini disebut sebagai Ayunan Deviasi atau Ofset.
Operator memanipulasi level air, pada akhirnya diarahkan untuk menghasilkan keluaran, pada kasus ini, adalah sebuah kebutuhan aliran air yang keluar dari tangki.

Ukuran Keselamatan (Safety), Stabilitas (Stability) dan Ketelitian (Accuracy)
Hal ini dapat diasumsikan bahwa sebuah proses secara tipikal dari Gambar 1 berisi materi yang tidak berbahaya. Oleh karena itu, limpahan air yang keluar dari pelimpah menjadikan aman bagi operator akan tetapi tidak ekonomis atau tidak produktif. Dalam kaitannya dengan stabilitas, operator akan mampu menangani proses ini, yaitu dengan penuh perhatian mengamati setiap perubahan lever yang terjadi dalam tangki. Ketelitian tidak akan ada pada proses ini sebab operator hanya dapat merespon terhadap kisaran nilai level yang dapat diterima dan kesalahan yang diperbolehkan.

Tentang alifis

penyuka ilmu, baik yang remah2 atau terkuantisasi. penikmat hidup dalam aliran harmoni dan ketenangan.... penikmat tantangan dalam dinamisasi dan idealisasi....
Pos ini dipublikasikan di Fisika Instrumentasi. Tandai permalink.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s