MAKALAH SEMINAR KERJA PRAKTEK

1

MAKALAH SEMINAR KERJA PRAKTEK

PENGATURAN PUTARAN MOTOR DC

MENGGUNAKAN MODUL PAC C PADA ROLLER TABLE

ROUGHING MILL - FINISHING MILL

Dinas Perawatan Listrik Pabrik Baja Lembaran Panas (Hot Strp Mill) Irwan Iryanto¹, Tejo Sukmadi²

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang, Semarang

Abstrak: Pada divisi Hot Strip Mill (HSM), terdapat lima proses penting dalam pembuatan baja lembaran panas yaitu reheating furnace, sizing press, roughing mill, finishing mill, dan down coiler. Tentu saja selama proses ini berlangsung, peran penting dari roller table sangatlah besar yaitu berfungsi untuk membawa baja panas dari satu stand ke stand yang lain selama proses produksi. Dalam proses transfer bar ini roller table digerakan oleh motor DC dengan ukuran yang berbeda-beda antara satu stand dengan stand yang lain. Laporan Kerja Praktek ini membahas mengenai pengaturan putaran motor DC yang terdapat diantara proses roughing mill sampai finishing mill menggunakan Modul PAC C (Programmable Automation Controller) di Dinas Perawatan Listrik Pabrik Baja Lembaran Panas (Hot Strip Mill) PT. Krakatau Steel Cilegon.

Kata kunci : modul PAC C, roller table, motor DC

PT. Krakatau Steel merupakan perusahaan

yang bergerak dalam bidang industri manufaktur

yang menjalankan proses pengecoran baja. PT.

Krakatau Steel telah banyak menghasilkan produk

seperti: kawat baja, baja profil, plat baja maupun

beja beton.

Pada Pabrik Baja Lembaran Panas (Hot

Strip Mill) terdiri dari beberapa stand proses,

diantaranya adalah stand

roughing mill

dan

finishing mill. Selama proses produksi, peran dari

roller table sangatlah penting karena berfungsi

untuk membawa baja panas dari satu stand ke stand

yang lain dan untuk menggerakan roller table ini

digunakanlah suatu motor dc.

I. TUJUAN

Makalah kerja praktek ini bertujuan untuk

mengetahui prinsip pengaturan putaran motor DC

menggunakan modul PAC C secara umum pada

Pabrik Baja Lembaran Panas (Hot Strp Mill) PT.

Krakatau Steel Cilegon.

II. BATASAN MASALAH

Dalam laporan kerja praktek ini membahas

hal-hal yang bersifat umum tentang penggunaan

Modul PAC C untuk pengaturan putaran motor DC

khususnya pada roller table antara proses Roughing

Mill sampai Finishing Mill di Divisi Hot Strip Mill

(HSM) PT. Krakatau Steel Cilegon.

III. DASAR TEORI

Unit Produksi PT. Krakatau Steel

PT. Krakatau Steel, Cilegon sebagai pabrik

baja terpadu memiliki unit-unit yang saling

mendukung dan terintegrasi, yang kesemua dari

proses produksi baja tersebut saling berkaitan dari

divisi/pabrik yang satu dengan yang lainnya.

Pembagian divisi /pabrik pada PT. Krakatau Steel,

meliputi :

1. Pabrik Besi Spons (Direct Reduction Plant /

DRP)

2. Pabrik Billet Baja (Billet Steel Plant / BSP)

3. Pabrik Baja Slab (Slab Steel Plant / SSP)

4. Pabrik Baja Lembaran Panas (Hot Strip Mill /

HSM)

5. Pabrik Baja Batang Kawat ( Wire Rod Mill /

WRM )

6. Pabrik Baja Lembaran Dingin (Cold Rolling

Mill / CRM)

Alur produksi dari proses produksi baja

pada PT. Krakatau Steel dapat dilihat pada gambar

1 berikut ini.

Gambar 1. Alur produksi baja di PT. Krakatau Steel

Hot Strip Mill (HSM)

Pada Divisi HSM, untuk menghasilkan

produk-produknya digunakan bahan baku berupa

baja slab dengan ukuran penampang tebal 180-230

mm, lebar 600-2080 mm dan panjang maksimal

12.000 mm. Serta deberat maksimal hingga 30 ton.

Proses utama produksi slab menjadi baja

lembaran panas dibagi menjadi 5 tahap, yaitu

1)

Tahap Reheating Furnace (pemanasan)

Pada tahap ini, slab dipanaskan dalam

furnace dengan suhu mencapai 1200

o

C –

1300

o

C. Dengan kapasitas masing-masing

furnace yaitu 300 ton/jam.

2)

Sizing Press

Setelah dipanaskan, slab yang keluar dari

proses

furnace,

disemprot

oleh

air

bertekanan tinggi untuk menghilangkan

kerak. Kemudian slab panas yang telah

dibersihkan

dikurangi

ukuran

lebarnya

dengan melakukan pressing (pukulan) pada

kedua sisi slab.

3)

Roughing Mill

Pada Roughing Mill, slab akan dikurangi

ketebalannya dengan proses pengerolan.

Bagian ini menggunakan

stand

dengan

metode pengerolan bolak-balik. Slab akan

di-roll beberapa kali (pass), tergantung dari

ketebalan yang diinginkan.

4)

Finishing Mill

Pada Finishing Mill, slab akan di-roll untuk

memperoleh ketebalan strip yang sesuai

dengan pesanan.

5)

Down Coiler

Sebelum strip (hasil dari Finishing Mill)

masuk ke down coiler, slab melewati laminar

cooling yang berfungsi untuk mendinginkan

strip. Setelah strip mencapai temperatur yang

sesuai maka proses yang selanjutnya adalah

menggulung strip menjadi coil di down

coiler.

Motor DC

Prinsip Kerja

Pada motor DC terdapat dua elemen utama

yaitu

rotor

(armature/jangkar)

dan

stator

(field/medan). Tegangan DC dialirkan ke kumparan

jangkar melalui sikat karbon yang menempel pada

komutator. Pada saat tegangan dialirkan ke

kumparan medan di stator dengan kutub utara dan

selatan buatan (elektromagnet) akan dihasilkan

medan magnet statis. Adapun susunan komponen

utama motor DC dapat dilihat pada gambar 2 di

bawah ini.

Gambar 2 Komponen utama motor DC

Motor DC berputar sebagai akibat adanya

gaya Lorentz. Adapun arah gaya didasarkan pada

kaidah tangan kanan Lorentz dimana arah gaya

dipengaruhi oleh arah medan magnet dan arah arus

pergerakan elektron seperti terlihat pada gambar 3

di bawah ini.

Gambar 3 Kaidah Tangan Kanan Lorentz

Konstruksi

Motor DC terdiri dari beberapa komponen

diantaranya Armatur, Stator, Commutator, Brushes,

Shaft, Bearing, Fan, End Bracket, dan Frame yang

tersusun seperti gambar 4 berikut.

Gambar 4 Konstruksi Motor DC

Kecepatan Putar Motor DC

Hubungan antara kecepatan, flux medan

dan

tegangan

armatur

ditunjukkan

dalam

persamaan berikut:

Gaya elektromagnetik

:

_{E = K ∅ n}

Torque

:

T = K

∅ I

a

Kecepatan

:

n =

. ∅

Dimana :

E = Gaya elektromagnetik

∅ = Flux medan

n = Kecepatan (rpm)

T = Torque elektromagnetik

I

a

= Arus armatur

K = Konstanta

Operasi 4 Kuadran pada Sistem Drive

Jika tegangan motor diturunkan secara

tiba-tiba maka akan timbul torsi negatif yang

disebabkan oleh inersia yang terhubung ke beban.

Motor bekerja seperti halnya generator yang

mengubah energi gerak rotor menjadi energi listrik

yang dikembalikan ke drive. Hal ini sama seperti

mengemudikan sebuah mobil downhill, dimana

mesin mobil akan bekerja sebagai rem. Pengereman

terjadi pada kuadran II dan IV.

Gambar 5 Operasi 4 kuadran



Kuadran I

Torsi dan kecepatan keduanya positif,

motor berputar dengan kecepatan (n) yang searah

dengan torsinya. Daya motor dihasilkan oleh

kecepatan dan torsi, dimana P=T.ω sehingga daya

motor bernilai positif. Energi dikonversi dari

bentuk listrik menjadi benuk mekanik yang

digunakan untuk memutar motor. Mode operasi ini

dikenal dengan forward motoring.



Kuadran II

Kecepatan dalam arah maju tetapi torsi

motor berlawanan arah atau bernilai negatif. Torsi

yang dihasilkan oleh motor digunakan untuk

pengereman putaran motor. Energi mekanik selama

pengereman diubah menjadi energi listrik, ini

berarti terjadi perubahan energi dari sistem

mekanik menjadi sistem elektrik. Produk dari torsi

dan kecepatan adalah negatif yang berarti daya juga

bernilai negatif sehingga motor beroperasi pada

mode pengereman. Mode operasi ini disebut

dengan forward braking.



Kuadran III

Kecepatan dan torsi motor berarah sama

tetapi keduanya negatif. Pengembalian torsi elektrik

digunakan untuk memutar motor dalam arah yang

berkebalikan. Daya yang merupakan hasil dari torsi

dan kecepatan bernilai positif dan ini berarti motor

beroperasi pada mode motoring. Energi dikonversi

dari bentuk elektrik menjadi benuk mekanik yang

digunakan untuk memutar motor. Mode operasi ini

dikenal dengan reverse motoring.



Kuadran IV

Kecepatan

berada

pada

arah

yang

berlawanan, tetapi torsinya bernilai positif. Torsi

motor ini digunakan untuk mengerem putaran

motor yang berlawanan. Energi mekanik diperkuat

selama pengereman yang dikonversi menjadi

bentuk elektrik, ini berarti terjadi perubahan energi

dari sistem mekanik menjadi sistem elektrik.

Produk dari torsi dan kecepatan adalah negatif yang

berarti daya juga bernilai negatif sehingga motor

beroperasi pada mode pengereman. Mode operasi

ini disebut dengan reverse braking.

Pengendali PID

Sistem kendali adalah proses pengaturan

atau pengendalian terhadap satu atau beberapa

besaran (variabel) sehingga berada pada suatu

harga atau suatu rangkuman harga (range) tertentu.

Ditinjau dari segi peralatan, sistem kendali terdiri

dari berbagai susunan komponen fisis yang

digunakan untuk mengarahkan aliran energi ke

suatu mesin atau proses agar dapat menghasilkan

prestasi yang diinginkan.

Gambar 5 Diagram Sistem Kendali

Di dalam suatu sistem kendali dikenal

adanya beberapa macam aksi kendali, diantaranya

yaitu aksi kendali proporsional, aksi kendali

integral dan aksi kendali derivatif.

Masing-masing aksi kontrol ini mempunyai

keunggulan-keunggulan tertentu, dimana aksi

kendali

proporsional

mempunyai keunggulan

risetime yang cepat, aksi kendali

integral

mempunyai

keunggulan

untuk

memperkecil

kesalahan, dan aksi kendali derivatif mempunyai

keunggulan untuk memperkecil kesalahan atau

meredam overshot/undershot.

Gambar 6 Jenis Respon keluaran

Setiap jenis memiliki kelebihan dan kekurangan

masing-masing, hal ini terlihat pada tabel 1 di

bawah ini.

Pengendali Proses Umpan Balik Gangguan Pembanding Set Point + + + -Galat

Tabel 1 Respon kendali PID terhadap perubahan konstanta Closed-Loop Response Rise Time Over Shoot Settling Time SS Error

Kp Decrease Increase Small

change Decrease Ki Decrease Increase Increase Eliminate Kd Small

change Decrease Decrease

Small change

Parameter-parameter tersebut tidak bersifat

independent sehingga pada saat salah satu nilai

konstantanya diubah, maka mungkin sistem tidak

akan bereaksi seperti yang diinginkan. Tabel 1 di

atas hanya dipergunakan sebagai pedoman jika

akan melakukan perubahan konstanta. Untuk

merancang

suatu

kendali

PID,

biasanya

dipergunakan metode trial and error sehingga

perancang harus mencoba kombinasi pengatur

beserta konstantanya untuk mendapatkan hasil

terbaik yang paling sederhana.

Setiap kekurangan dan kelebihan dari

masing-masing

kendali

PID

dapat

saling

menutupi dengan menggabungkan ketiganya

secara paralel menjadi kendali proposional,

integral, dan derivatif (kendali PID).

Elemen-elemen kendali PID masing-masing secara

keseluruhan bertujuan untuk mempercepat reaksi

sebuah

sistem,

menghilangkan

offset

dan

menghasilkan perubahan awal yang besar.

Gambar 7 Blok diagram kendali PID analog

IV. ROLLER TABLE DAN PENGGUNAAN

MOTOR

Roller table merupakan kumpulan dari

beberapa motor yang disusun secara parallel yang

berfungsi

untuk

proses

transfer

bar

yaitu

mengantarkan strip baja dari stand satu ke stand

lainnya.

Roller table

yang berada diantara

Roughing Mill sampai Finishing terdiri dari 5 group

yang berbeda yang terdiri dari :

a)

Group 1 sebanyak 24 buah memiliki tipe :

39 kW, 176 rpm

b)

Group 2 sebanyak 15 buah memiliki tipe :

19 kW, 265 rpm

c)

Group 3 sebanyak 20 buah memiliki tipe :

8,2 kW, 265 rpm

d)

Group 4 sebanyak 32 buah Memiliki tipe :

12 kW, 265 rpm

e)

Group 5 sebanyak 32 buah memiliki tipe :

12 kW, 265 rpm

V. MODUL PAC C

Modul PAC (Programmable Automation

Controller) adalah sebuah modul pengontrol

terprogram yang bekerja close loop yang terdiri

dari enam buah modul dengan fungsi yang berbeda

dan saling berhubungan.

Gambar 8 Modul PAC C

Prinsip Kerja Modul PAC C

Modul ini bekerja close loop yang terdiri

dari dua loop yaitu Speed Loop dan Current Loop.

Kedua loop ini berfungsi untuk mengontrol putarn

motor DC agar sesuai dengan set point atau

referensi.

Gambar 9 Diagram blok modul PAC C

Speed Controller menerima masukan speed

reference dan menghasilkan current reference

sebagai masukan Current Controller. Plant (motor

DC) akan berputar sesuai dengan keluaran Current

Controller. Apabila terdapat error pada plant

(kecepatan tidak sesuai dengan referensi) maka

plant akan memberikan umpan balik yang akan

diolah oleh transducer sebgai masukan dari Speed

Controller sdan Current Controller.

Bagian-Bagian Modul PAC C

Modul PAC C yang digunakan terdiri dari

enam buah modul yang masing masing memiliki

Speed Transduc er Speed Controler Current Transduc er Current Controlle r Plant Current Reference Current Loop Speed Loop Current Tabel 1 Respon kendali PID terhadap perubahan

konstanta Closed-Loop Response Rise Time Over Shoot Settling Time SS Error

Kp Decrease Increase Small

change Decrease Ki Decrease Increase Increase Eliminate Kd Small

change Decrease Decrease

Small change

Parameter-parameter tersebut tidak bersifat

independent sehingga pada saat salah satu nilai

konstantanya diubah, maka mungkin sistem tidak

akan bereaksi seperti yang diinginkan. Tabel 1 di

atas hanya dipergunakan sebagai pedoman jika

akan melakukan perubahan konstanta. Untuk

merancang

suatu

kendali

PID,

biasanya

dipergunakan metode trial and error sehingga

perancang harus mencoba kombinasi pengatur

beserta konstantanya untuk mendapatkan hasil

terbaik yang paling sederhana.

Setiap kekurangan dan kelebihan dari

masing-masing

kendali

PID

dapat

saling

menutupi dengan menggabungkan ketiganya

secara paralel menjadi kendali proposional,

integral, dan derivatif (kendali PID).

Elemen-elemen kendali PID masing-masing secara

keseluruhan bertujuan untuk mempercepat reaksi

sebuah

sistem,

menghilangkan

offset

dan

menghasilkan perubahan awal yang besar.

Gambar 7 Blok diagram kendali PID analog

IV. ROLLER TABLE DAN PENGGUNAAN

MOTOR

Roller table merupakan kumpulan dari

beberapa motor yang disusun secara parallel yang

berfungsi

untuk

proses

transfer

bar

yaitu

mengantarkan strip baja dari stand satu ke stand

lainnya.

Roller table

yang berada diantara

Roughing Mill sampai Finishing terdiri dari 5 group

yang berbeda yang terdiri dari :

a)

Group 1 sebanyak 24 buah memiliki tipe :

39 kW, 176 rpm

b)

Group 2 sebanyak 15 buah memiliki tipe :

19 kW, 265 rpm

c)

Group 3 sebanyak 20 buah memiliki tipe :

8,2 kW, 265 rpm

d)

Group 4 sebanyak 32 buah Memiliki tipe :

12 kW, 265 rpm

e)

Group 5 sebanyak 32 buah memiliki tipe :

12 kW, 265 rpm

V. MODUL PAC C

Modul PAC (Programmable Automation

Controller) adalah sebuah modul pengontrol

terprogram yang bekerja close loop yang terdiri

dari enam buah modul dengan fungsi yang berbeda

dan saling berhubungan.

Gambar 8 Modul PAC C

Prinsip Kerja Modul PAC C

Modul ini bekerja close loop yang terdiri

dari dua loop yaitu Speed Loop dan Current Loop.

Kedua loop ini berfungsi untuk mengontrol putarn

motor DC agar sesuai dengan set point atau

referensi.

Gambar 9 Diagram blok modul PAC C

Speed Controller menerima masukan speed

reference dan menghasilkan current reference

sebagai masukan Current Controller. Plant (motor

DC) akan berputar sesuai dengan keluaran Current

Controller. Apabila terdapat error pada plant

(kecepatan tidak sesuai dengan referensi) maka

plant akan memberikan umpan balik yang akan

diolah oleh transducer sebgai masukan dari Speed

Controller sdan Current Controller.

Bagian-Bagian Modul PAC C

Modul PAC C yang digunakan terdiri dari

enam buah modul yang masing masing memiliki

Speed Transduc er Speed Controler Current Transduc er Current Controlle r Plant Current Reference Current Loop Speed Loop Current Tabel 1 Respon kendali PID terhadap perubahan

konstanta Closed-Loop Response Rise Time Over Shoot Settling Time SS Error

Kp Decrease Increase Small

change Decrease Ki Decrease Increase Increase Eliminate Kd Small

change Decrease Decrease

Small change

Parameter-parameter tersebut tidak bersifat

independent sehingga pada saat salah satu nilai

konstantanya diubah, maka mungkin sistem tidak

akan bereaksi seperti yang diinginkan. Tabel 1 di

atas hanya dipergunakan sebagai pedoman jika

akan melakukan perubahan konstanta. Untuk

merancang

suatu

kendali

PID,

biasanya

dipergunakan metode trial and error sehingga

perancang harus mencoba kombinasi pengatur

beserta konstantanya untuk mendapatkan hasil

terbaik yang paling sederhana.

Setiap kekurangan dan kelebihan dari

masing-masing

kendali

PID

dapat

saling

menutupi dengan menggabungkan ketiganya

secara paralel menjadi kendali proposional,

integral, dan derivatif (kendali PID).

Elemen-elemen kendali PID masing-masing secara

keseluruhan bertujuan untuk mempercepat reaksi

sebuah

sistem,

menghilangkan

offset

dan

menghasilkan perubahan awal yang besar.

Gambar 7 Blok diagram kendali PID analog

IV. ROLLER TABLE DAN PENGGUNAAN

MOTOR

Roller table merupakan kumpulan dari

beberapa motor yang disusun secara parallel yang

berfungsi

untuk

proses

transfer

bar

yaitu

mengantarkan strip baja dari stand satu ke stand

lainnya.

Roller table

yang berada diantara

Roughing Mill sampai Finishing terdiri dari 5 group

yang berbeda yang terdiri dari :

a)

Group 1 sebanyak 24 buah memiliki tipe :

39 kW, 176 rpm

b)

Group 2 sebanyak 15 buah memiliki tipe :

19 kW, 265 rpm

c)

Group 3 sebanyak 20 buah memiliki tipe :

8,2 kW, 265 rpm

d)

Group 4 sebanyak 32 buah Memiliki tipe :

12 kW, 265 rpm

e)

Group 5 sebanyak 32 buah memiliki tipe :

12 kW, 265 rpm

V. MODUL PAC C

Modul PAC (Programmable Automation

Controller) adalah sebuah modul pengontrol

terprogram yang bekerja close loop yang terdiri

dari enam buah modul dengan fungsi yang berbeda

dan saling berhubungan.

Gambar 8 Modul PAC C

Prinsip Kerja Modul PAC C

Modul ini bekerja close loop yang terdiri

dari dua loop yaitu Speed Loop dan Current Loop.

Kedua loop ini berfungsi untuk mengontrol putarn

motor DC agar sesuai dengan set point atau

referensi.

Gambar 9 Diagram blok modul PAC C

Speed Controller menerima masukan speed

reference dan menghasilkan current reference

sebagai masukan Current Controller. Plant (motor

DC) akan berputar sesuai dengan keluaran Current

Controller. Apabila terdapat error pada plant

(kecepatan tidak sesuai dengan referensi) maka

plant akan memberikan umpan balik yang akan

diolah oleh transducer sebgai masukan dari Speed

Controller sdan Current Controller.

Bagian-Bagian Modul PAC C

Modul PAC C yang digunakan terdiri dari

enam buah modul yang masing masing memiliki

Speed Transduc er Speed Controler Current Transduc er Current Controlle r Plant Current Reference Current Loop Speed Loop Current

fungsi yang berbeda-beda. Funsi dari modul-modul

ini antara lain adalah untuk mengatur gate atau

pemicuan thyristor pada rectifier armature dan

sebagai

proteksi

untuk

melindungi

sistem

pengemudian motor. Enam buah modul tersebut

diantaranya adalah:



Modul A1 (Power Supply)

Modul ini berfungsi sebagai pemberi supply

tegangan pada kelima modul lainnya pada Modul

PAC C.



Modul A2 (Current Control)

Pada Modul PAC, modul A2 adalah Current

Control

outstage 1

yang berfungsi sebagai

pengontrol arus untuk torsi motor yang bernilai

positif. Pada modul ini terdapat rangkaian PI

Controller dengan current feedback sebagai umpan

baliknya.



Modul A3 (Current Control)

Seperti halnya modul A2, modul ini berungsi

sebagai pengontrol arus, namun dengan arah torsi

yang berlawanan dengan arah torsi yang dikontrol

oleh modul A2.



Modul A4 (Speed Control)

Modul ini berfungsi sebagai pengontrol

kecepatan motor agar sesuai dengan kecepatan

referensi (set point). Pada modul A4 ini terdapat

rangkaian PI Controller untuk memperbaiki respon

perubahan kecepatan motor DC dengan umpan

balik berupa speed feedback yang berasal dari error

atau selisih tegangan armature dengan rugi-rugi

armature.



Modul A5 (Control Logic)

Modul ini berfungsi sebagai pengatur sinyal

gate yang digunakan sebagai input thyristor pada

rectifier armature. Modul A5 bekerja berdasarkan

current

control

dan

speed

control

yang

menghasilkan sudut picu thyristor.



Modul A6 (Proteksi)

Untuk

melindungi

system

diperlukan

mekanisme proteksi yang berada pada modul A6.

Modul ini dikoneksikan dengan beberapa kontaktor

proteksi yang lengkap dengan LED indicator

apabila terjadi

fault

saat system pengontrol

kecepatan bekerja.

VI. ARMATURE RECTIFIER

Pada driver ini digunakan penyearah 3 fasa

gelombang penuh terkontrol yang menggunakan 12

buah thyristor seperti terlihat pada gambar berikut :

Gambar 10 penyearah 3 fasa gelombang penuh terkontrol

Pada penyearah armature digunakan 2

group thyristor yang bekerja secara bergantian.

Group I berfungsi untuk penyearah mode Motoring

Bridge dimana motor akan berputar sesuai dengan

set point. Sedangkan pada thyristor Group II

berfungsi sebagai Regen Bridge yaitu fungsi

regenerative untuk memutar motor pada arah

sebaliknya.

VII. FIELD RECTIFIER

Untuk

penyearah

medan,

digunakan

penyearah tak terkontrol menggunakan empat buah

dioda sebagai berikut :

i₄ v_L N v₁ v₂ i_S i₁ LOAD i₂ i₃ i_L D₂ D₃ D₁ D₄

Gambar 11 penyearah 1 fasa gelombang penuh tak terkontrol

Pada field rectifier hanya digunakan 1 fasa

dari tegangan jala-jala. Hal ini dimaksudkan untuk

lebih

menghemat

penggunaan

komponen

elektronika rangkaian simoreg. Penyearah ini tak

terkontrol, karena pengontrolan dilakukan pada

penyearah armature agar respon pengontrolan dapat

lebih cepat.

VIII.

HASIL SIMULASI

Ramp Fuction

Fungsi Ramp dalam modul PAC C dapat

diatur Ramp Up dan Ramp Down secara manual

dengan memutar resistor variabel. Simulasi

perubahan fungsi Ramp dapat divariasikan sebagai

berikut :

fungsi yang berbeda-beda. Funsi dari modul-modul

ini antara lain adalah untuk mengatur gate atau

pemicuan thyristor pada rectifier armature dan

sebagai

proteksi

untuk

melindungi

sistem

pengemudian motor. Enam buah modul tersebut

diantaranya adalah:



Modul A1 (Power Supply)

Modul ini berfungsi sebagai pemberi supply

tegangan pada kelima modul lainnya pada Modul

PAC C.



Modul A2 (Current Control)

Pada Modul PAC, modul A2 adalah Current

Control

outstage 1

yang berfungsi sebagai

pengontrol arus untuk torsi motor yang bernilai

positif. Pada modul ini terdapat rangkaian PI

Controller dengan current feedback sebagai umpan

baliknya.



Modul A3 (Current Control)

Seperti halnya modul A2, modul ini berungsi

sebagai pengontrol arus, namun dengan arah torsi

yang berlawanan dengan arah torsi yang dikontrol

oleh modul A2.



Modul A4 (Speed Control)

Modul ini berfungsi sebagai pengontrol

kecepatan motor agar sesuai dengan kecepatan

referensi (set point). Pada modul A4 ini terdapat

rangkaian PI Controller untuk memperbaiki respon

perubahan kecepatan motor DC dengan umpan

balik berupa speed feedback yang berasal dari error

atau selisih tegangan armature dengan rugi-rugi

armature.



Modul A5 (Control Logic)

Modul ini berfungsi sebagai pengatur sinyal

gate yang digunakan sebagai input thyristor pada

rectifier armature. Modul A5 bekerja berdasarkan

current

control

dan

speed

control

yang

menghasilkan sudut picu thyristor.



Modul A6 (Proteksi)

Untuk

melindungi

system

diperlukan

mekanisme proteksi yang berada pada modul A6.

Modul ini dikoneksikan dengan beberapa kontaktor

proteksi yang lengkap dengan LED indicator

apabila terjadi

fault

saat system pengontrol

kecepatan bekerja.

VI. ARMATURE RECTIFIER

Pada driver ini digunakan penyearah 3 fasa

gelombang penuh terkontrol yang menggunakan 12

buah thyristor seperti terlihat pada gambar berikut :

Gambar 10 penyearah 3 fasa gelombang penuh terkontrol

Pada penyearah armature digunakan 2

group thyristor yang bekerja secara bergantian.

Group I berfungsi untuk penyearah mode Motoring

Bridge dimana motor akan berputar sesuai dengan

set point. Sedangkan pada thyristor Group II

berfungsi sebagai Regen Bridge yaitu fungsi

regenerative untuk memutar motor pada arah

sebaliknya.

VII. FIELD RECTIFIER

Untuk

penyearah

medan,

digunakan

penyearah tak terkontrol menggunakan empat buah

dioda sebagai berikut :

i₄ v_L N v₁ v₂ i_S i₁ LOAD i₂ i₃ i_L D₂ D₃ D₁ D₄

Gambar 11 penyearah 1 fasa gelombang penuh tak terkontrol

Pada field rectifier hanya digunakan 1 fasa

dari tegangan jala-jala. Hal ini dimaksudkan untuk

lebih

menghemat

penggunaan

komponen

elektronika rangkaian simoreg. Penyearah ini tak

terkontrol, karena pengontrolan dilakukan pada

penyearah armature agar respon pengontrolan dapat

lebih cepat.

VIII.

HASIL SIMULASI

Ramp Fuction

Fungsi Ramp dalam modul PAC C dapat

diatur Ramp Up dan Ramp Down secara manual

dengan memutar resistor variabel. Simulasi

perubahan fungsi Ramp dapat divariasikan sebagai

berikut :

fungsi yang berbeda-beda. Funsi dari modul-modul

ini antara lain adalah untuk mengatur gate atau

pemicuan thyristor pada rectifier armature dan

sebagai

proteksi

untuk

melindungi

sistem

pengemudian motor. Enam buah modul tersebut

diantaranya adalah:



Modul A1 (Power Supply)

Modul ini berfungsi sebagai pemberi supply

tegangan pada kelima modul lainnya pada Modul

PAC C.



Modul A2 (Current Control)

Pada Modul PAC, modul A2 adalah Current

Control

outstage 1

yang berfungsi sebagai

pengontrol arus untuk torsi motor yang bernilai

positif. Pada modul ini terdapat rangkaian PI

Controller dengan current feedback sebagai umpan

baliknya.



Modul A3 (Current Control)

Seperti halnya modul A2, modul ini berungsi

sebagai pengontrol arus, namun dengan arah torsi

yang berlawanan dengan arah torsi yang dikontrol

oleh modul A2.



Modul A4 (Speed Control)

Modul ini berfungsi sebagai pengontrol

kecepatan motor agar sesuai dengan kecepatan

referensi (set point). Pada modul A4 ini terdapat

rangkaian PI Controller untuk memperbaiki respon

perubahan kecepatan motor DC dengan umpan

balik berupa speed feedback yang berasal dari error

atau selisih tegangan armature dengan rugi-rugi

armature.



Modul A5 (Control Logic)

Modul ini berfungsi sebagai pengatur sinyal

gate yang digunakan sebagai input thyristor pada

rectifier armature. Modul A5 bekerja berdasarkan

current

control

dan

speed

control

yang

menghasilkan sudut picu thyristor.



Modul A6 (Proteksi)

Untuk

melindungi

system

diperlukan

mekanisme proteksi yang berada pada modul A6.

Modul ini dikoneksikan dengan beberapa kontaktor

proteksi yang lengkap dengan LED indicator

apabila terjadi

fault

saat system pengontrol

kecepatan bekerja.

VI. ARMATURE RECTIFIER

Pada driver ini digunakan penyearah 3 fasa

gelombang penuh terkontrol yang menggunakan 12

buah thyristor seperti terlihat pada gambar berikut :

Gambar 10 penyearah 3 fasa gelombang penuh terkontrol

Pada penyearah armature digunakan 2

group thyristor yang bekerja secara bergantian.

Group I berfungsi untuk penyearah mode Motoring

Bridge dimana motor akan berputar sesuai dengan

set point. Sedangkan pada thyristor Group II

berfungsi sebagai Regen Bridge yaitu fungsi

regenerative untuk memutar motor pada arah

sebaliknya.

VII. FIELD RECTIFIER

Untuk

penyearah

medan,

digunakan

penyearah tak terkontrol menggunakan empat buah

dioda sebagai berikut :

i₄ v_L N v₁ v₂ i_S i₁ LOAD i₂ i₃ i_L D₂ D₃ D₁ D₄

Gambar 11 penyearah 1 fasa gelombang penuh tak terkontrol

Pada field rectifier hanya digunakan 1 fasa

dari tegangan jala-jala. Hal ini dimaksudkan untuk

lebih

menghemat

penggunaan

komponen

elektronika rangkaian simoreg. Penyearah ini tak

terkontrol, karena pengontrolan dilakukan pada

penyearah armature agar respon pengontrolan dapat

lebih cepat.

VIII.

HASIL SIMULASI

Ramp Fuction

Fungsi Ramp dalam modul PAC C dapat

diatur Ramp Up dan Ramp Down secara manual

dengan memutar resistor variabel. Simulasi

perubahan fungsi Ramp dapat divariasikan sebagai

berikut :



Ramp Up minimum – Ramp Down

minimum

Ket. 1 = Nilai aktual sebelum Ramp Up 2 = Nilai aktual setelah Ramp Up 3 = Nilai aktual sebelum Ramp Down 4 = Nilai aktual setelah Ramp Down

Gambar 12 Respon Ramp Up minimum – Ramp Down minimum

Meskipun nilai resistansi Ramp Up dan

Ramp Down diminimalkan, namun respon putaran

motor tidak tegak lurus seperti terlihat pada gambar

di atas. Hal ini karena motor dijaga agar tidak

terjadi over current karena perubahan arah putar

yang mendadak. Meski demikian, respon arah putar

dari clockwise menuju counterclockwise maupun

sebaliknya cukup cepat, hal ini karena kecilnya

resistansi Ramp Up dan Ramp Down.



Ramp Up minimum – Ramp Down

maksimum

Ket. 1 = Nilai aktual sebelum Ramp Up 2 = Nilai aktual setelah Ramp Up 3 = Nilai aktual sebelum Ramp Down 4 = Nilai aktual setelah Ramp Down

Gambar 13 Respon Ramp Up minimum – Ramp Down maksimum

Pada variasi ke dua, resistansi Ramp Down

diperbesar hingga mendekati maksimum sehingga

respon putaran motor terlihat seperti gambar di

atas. Pada saat grafik naik, saat motor berubah arah

dari counterclockwise menuju clockwise terjadi

sangat cepat (grafik hampir tegak lurus) namun

ketika arah putar diubah menjadi counterclockwise

kembali, respon menjadi lebih lambat (grafik

miring) yang disebabkan karena resistansi Ramp

Down yang besar.



Ramp Up maksimum – Ramp Down

minimum

Ket. 1 = Nilai aktual sebelum Ramp Up 2 = Nilai aktual setelah Ramp Up 3 = Nilai aktual sebelum Ramp Down 4 = Nilai aktual setelah Ramp Down

Gambar 14 Respon Ramp Up minimum – Ramp Down minimum

Sebaliknya apabila Resistansi Ramp Up

diperbesar hingga mendekati maksimum, sedang

resistansi Ramp Down diminimalkan maka respon

putaran motor akan terlihat seperti Gambar diatas.



Ramp Up maksimum – Ramp Down

maksimum

Ket. 1 = Nilai aktual sebelum Ramp Up 2 = Nilai aktual setelah Ramp Up 3 = Nilai aktual sebelum Ramp Down 4 = Nilai aktual setelah Ramp Down

Gambar 15 Respon Ramp Up maksimum – Ramp Down maksimum

Pada variasi ini resistansi Ramp Up dan

Ramp

Down

diperbesar

hingga

mendekati

maksimum, maka respon perubahan arah putar

motor dc akan terlihat seperti Gambar diatas.

Apabila suatu sistem dibuat seperti respon

tersebut, maka setiap kali terjadi perubahan arah

putar motor, maka akan berlangsung lambat.

PI Controller

Respon

perubahan

putaran

motor

ditentukan pula oleh besarnya konstanta

P

Controller (Kp) dan besarnya I Controller (Tn).

Besarnya Kp dan Tn dapat divariasikan sehingga

menghasilkan respon putaran motort DC sebagai

berikut :

0 V -V t 0 V -V t 0 V -V t 0 V -V t



Kp Minimum – Tn Minimum

Gambar 16 Respon putaran dengan Kp Minimum – Tn Minimum

Dengan meminimalkan nilai konstanta Kp

dan Tn maka respon putaran motor akan tampak

seperti Gambar diatas. Grafik kecepatan aktual

dengan kecepatan referensi memiliki perbedaan

dimana pada grafik kecepatan aktual terjadi osilasi

akibat nilai Tn yang terlalu rendah. Selain itu

grafik kecepatan aktual memiliki respon yang

lebih lambat mencapai kecepatan referensi, hal ini

disebabkan karena konstanta Kp yang terlalu

rendah.

Kondisi seperti ini dapat mengakibatkan

kerusakan pada motor DC apabila sering

dioperasikan dengan respon seperti gambar di atas.

Oleh karena itu untuk memperbaikinya perlu

adanya perubahan terhadap besarnya konstanta Kp

dan Tn.



Kp Minimum – Tn Maksimum

Gambar 17 Respon putaran dengan Kp Minimum – Tn Maksimum

Dengan meminimalkan nilai konstanta

Kp dan memaksimalkan nilai konstanta Tn

maka respon putaran motor akan tampak

seperti gambar diatas. Grafik kecepatan aktual

dengan

kecepatan

referensi

memiliki

perbedaan dimana pada grafik kecepatan

aktual memiliki respon yang lambat untuk

mencapai

kecepatan

referensi,

hal

ini

disebabkan karena nilai konstanta Kp yang

kecil, sedangkan osilasi yang terjadi hanya

sedikit karena nilai konstanta Tn yang besar.



Kp Maksimum – Tn Minimum

Gambar 18 Respon putaran dengan Kp Maksimum – Tn Minimum

Dengan memaksimalkan nilai konstanta Kp

dan meminimalkan nilai konstanta Tn maka

respon putaran motor akan tampak seperti Gambar

diatas. Grafik kecepatan aktual dengan kecepatan

referensi memiliki sedikit perbedaan dimana pada

grafik kecepatan aktual terjadi osilasi hal ini

disebabkan karena nilai konstanta Tn yang kecil,

selain itu tampak bahwa grafik kecepatan aktual

memiliki respon yang cepat untuk mencapai

kecepatan referensi, hal ini disebabkan karena

nilai konstanta Kp yang besar.



Kp Maksimum – Tn Maksimum

Gambar 19 Respon putaran dengan Kp Maksimum – Tn Maksimum

Dengan memaksimalkan nilai konstanta Kp

dan Tn maka respon putaran motor akan tampak

seperti gambar diatas. Selain itu grafik kecepatan

aktual memiliki respon yang cepat untuk mencapai

kecepatan referensi, hal ini disebabkan karena nilai

konstanta Kp yang besar. Grafik kecepatan aktual

dengan kecepatan referensi hamper sama, hal ini

merupakan hasil paling optimal diantara variasi

konstanta yang lain.

Beberapa grafik di atas adalah hasil dari

perubahan konstanta Kp dan Tn dimana variasinya

didasarkan pada mekanisme trial and error yang

didapatkan hasil paling optimal pengaturan

konstanta pada Modul PAC seperti gambar 19 di

atas.

0 V -V t 0 V -V t 0 V -V t 0 V -V t

IX. PENUTUP

Kesimpulan

Dari pembahasan di atas dapat disimpulkan

bahwa :

1. Roller table merupakan kumpulan beberapa

motor yang disusun secara parallel yang

berfungsi untuk proses transfer bar yaitu

mengantarkan strip baja dari stand satu ke

stand lainnya.

2. Pada modul PAC C terdapat 6 buah modul

yaitu modul A1 (power supply), modul A2

dan A3 (current control), modul A4 (speed

control), modul A5 (logic control), dan

modul A6 (proteksi). Modul PAC C ini

juga dirangkai dengan rectifier dan kontrol

drive berupa simoreg.

3. Optimalnya respon putaran motor DC

menggunakan modul PAC C tergantung

pada besarnya konstanta Kp dan Tn

, serta

besarnya resistansi ramp up dan ramp

downnya.

4.

Untuk merancang suatu kendali PID,

biasanya dipergunakan metode trial &

error

sehingga

perancang

harus

mencoba kombinasi pengatur beserta

konstantanya untuk mendapatkan hasil

terbaik yang paling sederhana.

Saran

Beberapa hal yang dapat diperhatikan

diantaranya adalah :

1. Penggunaan

motor

DC

sebaiknya

memperhatikan

kondisi

lingkungan,

mengingat bahwa motor DC harus bekerja

dalam

kondisi

yang

bersih,

untuk

menghemat biaya perawatan.

2. Pemahaman tentang mesin-mesin listrik

hendaknya diimbangi dengan pemahaman

mengenai proses kendali/pengontrolan agar

keilmuan dapat berkembang di dunia

kuliah maupun perusahaan.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Frederic Frohr. “Electronic Control

Engineering Made Easy”. Siemens

Aktingesellschaft 1985

[2] Theodore Wildi, “Electrical Machenes Drives

and Power System”. Prentice Hall. 1989

[3] ___________, “Projection Of A Drive

System”. Siemens

[4] Zuhal. “Dasar Teknik Tenaga Listrik dan

Elektronika Daya”.Jakarta:PT Gramedia.2000

[5] ___________,

http://www.krakatausteel.com//

BIOGRAFI

Irwan Iryanto

(L2F006056)

Dilahirkan

di

Boyolali,

3

September

1987,

menempuh

pendidikan di SD Randu, SMP 1

Cepogo, SMA 1 Boyolali, dan

saat ini sedang melanjutkan studi

S1 di jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang

angkatan 2006 dengan konsentrasi Teknik Energi

Listrik.

Mengetahui dan Mengesahkan,

Pembimbing

Ir. Tejo Sukmadi, MT.

NIP. 196111171988031001

Tanggal : Desember 2009