Kontrol dan Monitoring Suhu pada Plant CE33c
Proposal Tugas Akhir
Oleh:
Berlian ahmad reza (3232011013)
Lembar Pengesahan
Proposal Tugas Akhir disusun untuk digunakan sebagai rencana kerja pada pelaksanaan Tugas Akhir
Disusun Oleh:
Berlian Ahmad Reza (3232011013)
Tanggal Sidang : 08 April 2022
Disetujui oleh :
1. Rahmi Mahdaliza, S.Si., M.Si.
NIK: 117195
1. Dessy Oktani, MT NIK : 110075
2. Jhon Hericson Purba, S.Pd., M.Pd.
NIK: 119230
2. Andi Hartanto,S.Tr.T NIK:
Kontrol dan Monitoring Suhu pada Plant CE33c
Abstrak
Semakin maju zaman semakin berkembang teknologi industri. Berbagai jenis teknologi telah banyak diciptakan untuk dapat mempermudah pekerjaan. Salah satu teknologi yang berkembang ialah teknologi di bidang monitoring suhu dan kontrol suhu adalah Plant CE33 Electronic Process Control. Project ini adalah simulator proses industri yang memungkinkan untuk mempelajari kontrol proses serta instrumentasi elektronik yang digunakan. Yang dimana secara elektronika terdiri atas peralatan sensor yang dimana memiliki fungsi memantau kondisi kerja alat.
Salah satu bahasa pemograman yang sering digunakan untuk memantau kondisi kerja tersebut ialah LabView. Berbeda dengan bahasa pemograman lainnya yang berbentuk teks untuk instruksi, LabView (Laboratory
VirtualInstrument Engineering Workbench) menggunakan grafis untuk mempresentasikan suatu intruksi. Dengan LabView dapat mendesain virtual instruments dengan membuat grafik interface di layar komputer yang memungkinkan untuk mengoperasikan program instrument, mengontrol hardware, dan menganalisa data dan menampilkan hasil.
Alternatif lain dalam mengatur tegangan yang masuk pada pemanas listrik yaitu dengan pengaturan tegangan secara kontrol sudut fasa dengan
menggunakan metode kontrol PID (Proportional–Integral–Derivative). Dengan sistem kontrol ini maka dapat mengurangi penggunaan energi listrik, serta menjadikan suhu air lebih presisi dan stabil. Didalam project ini PID (Proportional–Integral–Derivative) akan mengontrol Pemanas (heater) yang dikendalikan secara kontinyu memanaskan air hingga mencapai suhu yang diinginkan.
Kata kunci: Plant CE33 Electronic Process Control, LabView (Laboratory VirtualInstrument Engineering Workbench), kontrol PID (Proportional–Integral–
Derivative), Heater.
Temperature Control and Monitoring at Plant CE33c
Abstract
The more advanced the era, the more developed industrial technology.
Various types of technology have been created to make work easier. One of the technologies that has developed is technology in the field of temperature monitoring and temperature control, namely Plant CE33 Electronic Process Control. This project is an industrial process simulator that makes it possible to study process control as well as the electronic instrumentation used. Which electronically consists of sensor equipment which has the function of monitoring the working condition of the tool.
One of the programming languages that is often used to monitor these working conditions is LabView. In contrast to other programming languages in the form of text for instructions, LabView (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) uses graphics to represent an instruction. With LabView, you can design virtual instruments by creating a graphical interface on a computer screen that allows you to operate instrument programs, control hardware, and analyze data and display results.
Another alternative in regulating the incoming voltage to the electric heater is by controlling the voltage by controlling the phase angle using the PID (Proportional–Integral–Derivative) control method. With this control system, it can reduce the use of electrical energy, and make the water temperature more precise and stable. In this project the PID (Proportional–Integral–Derivative) will control the heater which is controlled to continuously heat the water until it reaches the desired temperature.
Keywords: Plant CE33 Electronic Process Control, LabView (Laboratory VirtualInstrument Engineering Workbench), PID (Proportional–Integral–
Derivative) control, Heater.
Daftar Isi
Lembar Pengesahan...i
Abstrak...ii
Abstract...iii
Daftar Isi...iv
Daftar Gambar...v
Daftar Tabel...vi
Bab 1. Pendahuluan...1
1.1. Latar Belakang...1
1.3. Rumusan Masalah...2
1.4. Tujuan...2
1.5. Manfaat...2
1.6. Batasan...2
Bab 2. Tinjauan Pustaka...3
2.1. PID (Proportional–Integral–Derivative)...3
2.2. Plant CE33 Elektronic Process Control...4
2.3. NI LabView Software...4
2.3.1. DSC (Datalogging and Supervisory Control Module LabView)...5
2.4. Sistem kontrol...5
2.5. Sistem Monitoring...6
Bab 3. Metode...7
3.1. Perancangan Sistem...7
3.1.1. Perancangan Sistem LabView...8
3.1.2. Perancangan Sistem Kontrol PID...8
3.2. Alat dan Bahan (Opsional)...9
3.3. Pengujian...10
Bab 4. Jadwal Pelaksanaan...11
Daftar Pustaka...12
Daftar Gambar
Gambar 1. Blok diagram kendali PID analog...
3
Gambar 2. Plant CE33 Electronic Process Control...
4
Gambar 3. Contoh diagram alir ...
6
Gambar4. Diagram Blok Perancangan PID...
8
Daftar Tabel
Tabel 1. Alat dan Estimasi Biaya...9 Tabel 2. Jadwal pelaksanaan...11
Bab 1. Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
Semakin maju zaman semakin berkembang teknologi industri. Berbagai jenis teknologi telah banyak diciptakan untuk dapat mempermudah pekerjaan. Salah satu teknologi yang berkembang ialah teknologi di bidang monitoring suhu dan kontrol suhu adalah Plant CE33 Electronic Process Control. Project ini adalah simulasi proses industri yang memungkinkan untuk mempelajari kontrol proses serta instrumentasi elektronik yang digunakan. Yang dimana secara elektronika terdiri atas peralatan sensor yang dimana memiliki fungsi memantau kondisi kerja alat.
Salah satu bahasa pemograman yang sering digunakan untuk memantau kondisi kerja tersebut ialah LabView. Berbeda dengan bahasa pemograman lainnya yang berbentuk teks untuk instruksi, LabView (Laboratory
VirtualInstrument Engineering Workbench) menggunakan grafis untuk mempresentasikan suatu intruksi. Dengan LabView dapat mendesain virtual instruments dengan membuat grafik interface di layar komputer yang memungkinkan untuk mengoperasikan program instrument, mengontrol hardware, dan menganalisa data dan menampilkan hasil.
Kebanyakan dari sistem kontrol suhu pada Pemanas Air Listrik masih menggunakan pengaturan tegangan secara ON/OFF karena lebih sederhana dan murah. Kelemahan sistem ini adalah boros dalam mengkonsumsi energi listrik, dan suhu air menjadi tidak presisi atau kurang stabil.
Alternatif lain dalam mengatur tegangan yang masuk pada pemanas listrik yaitu dengan pengaturan tegangan secara kontrol sudut fasa dengan
menggunakan metode kontrol PID (Proportional–Integral–Derivative). Dengan sistem kontrol ini maka dapat mengurangi penggunaan energi listrik, serta menjadikan suhu air lebih presisi dan stabil.
Didalam project ini PID (Proportional–Integral–Derivative) akan mengontrol Pemanas (heater) yang dikendalikan secara kontinyu memanaskan air hingga mencapai suhu yang diinginkan. Kemudian Thermocouple akan mendeteksi suhu pada air lalu data tersebut dikirimkan ke NI USB-6211 dan menghubungkan LabView sebagai interface.
Dari latar belakang diatas, diharapkan pada project ini dapat menciptakan kontrol dan monitoring suhu dengan menggunakan Labview serta kontrol PID, yang diharapkan ini nantinya akan menjadi modul ajar serta dapat menjadi acuan pembelajaran mengenai simulasi proses industri dan memungkinkan untuk mempelajari kontrol proses kompleksitas yang berbeda.
1.3. Rumusan Masalah
Menurut latar belakang pada lampiran diatas, maka rumusan masalah yang dapat dibahas pada project ini adalah :
1. Bagaimana merancang pada kontrol dan monitoring suhu plant CE33-c Electronic Proces Control dengan menggunakan DSC module LabView.
2. Bagaimana cara kontrol suhu dengan PID.
3. Bagaimana membuat modul ajar.
1.4. Tujuan
Tujuan dari project ini adalah :
1. Merancang sistem kontrol dan monitoring suhu plant CE33c dengan menggunakan Labview.
2. Menyelesaikan rancangan simulasi DSC (Datalogging and Supervisory Control Module LabView) dari pemasangan Level Sensor (Tranduser), dan Actuator.
3. Membuat modul ajar sederhana kontrol dan monitoring suhu dengan menggunakan LabView.
1.5. Manfaat
Dalam project ini memiliki manfaat dimana mahasiswa dapat memahami bagaimana proses industri dan memungkinkan untuk mempelajari kontrol proses kompleksitas yang berbeda. Pengujian dilakukan dengan dua tangki
1.6. Batasan
Dikarenakan project ini mencakup ruang lingkup yang luas maka ada batasan sebagai berikut:
1. Hardware yang digunakan adalah plant CE33 Electronic Process Control.
2. Pengujian menggunakan cairan DI water 3. Pengujian dilakukan dengan dua tangki
4. Proses simulasi menggunakan kontrol PID dan software LabVIEW 2015 5. Modul ajar yang dibuat sederhana berupa jobsheet simulasi sistem
kontrol dan monitoring suhu.
Bab 2. Tinjauan Pustaka
2.1. PID (Proportional–Integral–Derivative)
Salah satu kendali yang umumnya sering digunakan dalam pengendalian suhu adalah kendali Proportional-Integral-Derivative (PID).
Penalaan parameter kontroler PID (Proporsional Integral Diferensial) selalu didasari atas tinjauan terhadap karakteristik yang diatur (Plant). Dengan demikian betapa pun rumitnya suatu plant, perilaku plant tersebut harus diketahui terlebih dahulu sebelum penalaan parameter PID dilakukan.
Setiap kekurangan dan kelebihan dari masing-masing kontroler P, I dan D dapat saling menutupi dengan menggabungkan ketiganya secara paralel menjadi kontroler proposional plus integral plus diferensial (kontroller PID). Elemen- elemen kontroller P, I dan D masing-masing secara keseluruhan bertujuan untuk mempercepat reaksi sebuah sistem, menghilangkan offset dan menghasilkan perubahan awal yang besar.[1]
Gambar 1. Blok diagram kendali PID analog
Dimana e(t) adalah sinyal kesalahan dan u(t) adalah input kontrol untuk proses. Kp adalah penguatan proporsional, Ti adalah konstanta waktu integral, dan Td adalah konstanta waktu turunan (derivative). Elemen-elemen pengontrol P, I dan D masing-masing secara keseluruhan bertujuan untuk mempercepat reaksi sebuah sistem, menghilangkan offset dan menghasilkan perubahan awal yang besar. Dalam kawasan Laplace (s), kendali PID dapat ditulis sebagai berikut,
Bentuk diskrit dari kendali PID dapat diperoleh dengan mencari transformasi-z dari persamaan di atas yaitu,[2]
2.2. Plant CE33 Elektronic Process Control
Plant CE33 Electronic Process Control adalah simulator proses industri dan memungkinkan untuk mempelajari kontrol proses kompleksitas yang berbeda.
Simulator ini yang akan dipakai pada project ini. Pada simulator ini terdapat tangki, pompa, katup manual, serta katup otomatis yang biasa ditemukan di dalam proses industri yang sudah terpasang secara struktur pendukung hingga dapat merealisasikan rangkaian berbeda untuk mensimulasikan situasi industri yang berbeda.
Bukan hanya komponen saja yang lengkap, tetapi simulator ini juga
dilengkapi berbagai macam sistem kontrol seperti, inlet, discharge, split-range, P, PI, PID, feed-back, feed forward yang diterapkan pada jenis utama seperti level, flow-rate, pressure.[3]
Gambar 2. Plant CE33 Electronic Process Control
2.3. NI LabView Software
yang didedikasikan untuk kegiatan antarmuka dan pengendalian peralatan elektronik dengan menggunakan personal computer (PC).
LabView merupakan suatu bahasa pemrograman yang menggunakan berbagai macam ikon yang merepresentasikan suatu instruksi. Labview
menggunakan metode dataflow programming. Dimana alur data melalui berbagai ikon akan menentukan urutan eksekusi dari setiap instruksi.[4]
2.3.1. DSC (Datalogging and Supervisory Control Module LabView) DSC modul adalah pengembangan grafis LabVIEW dengan fungsionalitas tambahan untuk pengembangan cepat dari pengukuran terdistribusi, kontrol, dan aplikasi pemantauan jumlah saluran tinggi. Modul DSC juga meningkatkan variabel bersama LabVIEW. Gunakan variabel bersama untuk mengakses dan meneruskan data di antara beberapa VI dalam proyek LabVIEW atau di seluruh jaringan.
Variabel bersama dapat mewakili nilai atau titik I/O. Dengan Modul DSC, Anda dapat mencatat data secara otomatis; menambahkan alarm, penskalaan, dan keamanan ke variabel bersama; dan konfigurasikan variabel bersama secara terprogram. Modul DSC menyediakan alat untuk membuat grafik tren historis atau real-time, meningkatkan keamanan panel depan, dan menulis server I/O khusus.[5]
2.4. Sistem kontrol
Secara umum sistem pengendalian adalah susunan komponen - komponen fisik yang dirakit sedemikian rupa sehingga mampu mengatur sistem nya sendiri atau sistem diluarnya. Sistem kontrol adalah proses pengaturan atau
pengendalian terhadap satu atau beberapa besaran (variabel, parameter) sehingga berada pada suatu harga range tertentu. Istilah lain sistem kontrol atau teknik kendali adalah teknik pengaturan, sistem pengendalian, atau sistem pengontrolan.[6]
2.5. Sistem Monitoring
Pada project ini untuk melakukan sistem monitoring menggunakan sensor Thermocouple. Thermocouple adalah transduser aktif suhu yang tersusun dari dua buah logam berbeda dengan titik pembacaan pada pertemuan kedua logam dan titik yang lain sebagai keluarannya. Thermocouple merupakan salah satu sensor yang paling umum digunakan untuk mengukur suhu karena relatif murah tetapi akurat yang dapat beroperasi pada suhu panas maupun dingin. Sensor ini akan mengukur suhu dari objek dengan cara bersentuhan secara langsung.[7]
Bab 3. Metode
3.1. Perancangan Sistem
Perancangan sistem yang akan dibuat dapat dilihat pada flow chart, sebagai berikut :
Gambar 3. Contoh diagram alir
Project ini dimulai dengan merancang sistem kemudian mencari masalah- masalah yang harus diselesaikan. Lalu dilanjutkan dengan memperbanyak literasi serta mempersiapkan dan sekaligus memasang alat yang akan digunakan serta mempersiapkan sistem yang diperlukan pada project ini.
Langkah demi langkah sudah dipersiapkan maka lanjut ke tahap pengujian. Di tahap ini akan terlihat hasil yang telah dilakukan. Apabila hasil tersebut belum sempurna maka akan melakukan pengujian kembali sampai hasil dari pengujian tersebut sesuai. Jika hasil dari pengujian sudah sesuai maka tahapan selanjutnya pengumpulan data serta membuat kesimpulan.
3.1.1. Perancangan Sistem LabView
Pada perancang LabView ada tiga komponen yaitu, Front panel adalah bagian window yang berlatar belakang abu-abu serta mengandung control dan indikator.
Front panel digunakan untuk membangun sebuah VI, menjalankan program dan mendebug program. Kemudian yang kedua Block diagram adalah bagian window yang berlatar belakang putih berisi source code yang dibuat dan berfungsi sebagai instruksi untuk front panel.
Dan yang terakhir Control Pallete merupakan tempat beberapa control dan indikator pada front panel, control pallete hanya tersedia di front panel, untuk menampilkan control pallete dapat dilakukan dengan mengkilk windows >>
showcontrol pallete atau klik kanan pada front panel.[8]
3.1.2. Perancangan Sistem Kontrol PID
Ada pun bagian – bagian dari perancangan yang akan dibuat pada penelitian kendali PID untuk mengatur lebih dari satu variabel input output pada
pemodelan heater (Multi variabel PID Controler for Heater Modeling) adalah sebagai berikut:
1. Driver, plant dan aktuator
2. Sensor, pengkondisi sinyal dan Zero Crossing Detector 3. Perancangan decoupler
4. Perancangan kontrol PID
5. Perancangan tampilan input output
Secara garis besar model perancangan yang akan dibuat adalah sebagai berikut:
Gambar 4. Diagram Blok Perancangan PID
Dari set point yang telah ditentukan masuk ke sistem kendali PID kemudian diproses ke aktuator dilanjutkan ke pemanas air (Heater), selanjutnya sensor akan membaca pengukuran actual pada pemanas (Heater) akan melakukan perbandingan pada set point dengan input dan eror pada PID (Set point-sensor keluaran = Eror(e)).
3.2. Alat dan Bahan (Opsional)
Alat dan bahan yang digunakan dalam pembuatan project ini antara lain sebagai berikut:
Table 1. Alat dan Estimasi Biaya
No. Alat dan Bahan Harga Satuan (RP.) Jumlah Total (RP.)
Keterangan
1. USB NI6211 - 1 Unit - Disediakan
kampus
2. PC - 1 Unit - Disediakan
kampus
3 Tangki balok - 2 Unit - Disediakan
kampus
4. Tubing - Secukup
nya
- Disediakan
kampus
5. Kabel - Secukup
nya
- Disediakan
kampus
6. Thermocouple - 2 Unit - Disediakan
kampus
7. DI water - Secukup
nya
- Disediakan
kampus
8. Pemanas
(Heater)
- 1 Unit - Disediakan
kampus
Total - 7 unit -
3.3. Pengujian
Pada pengujian bagian awal dilakukan dengan pengkalibrasian sensor suhu , sehingga kita dapat menentukan persamaan linear yang akan digunakan untuk melakukan kalibrasi sensor.
Sampai tulisan ini dibuat belum melakukan pengujian karena project masih tahap menyusun wiring.
Bab 4. Jadwal Pelaksanaan
Tabel 2. Jadwal pelaksanaan Oktober
2021
November 2021
Desember 2021
Februari 2022
Maret 2022
Aktivitas 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Studi Literatur Pembu atan proposal
Perancangan Pemograman Melakukan kalibrasi sensor Pengujian alat Analisa pengujian
Kesimpulan
Daftar Pustaka
[1] P. M. A. S. Wibowo et al., “Kendali pid untuk mengatur lebih dari satu variabel pada pemodelan heater,” 2009.
[2] T. Pemanas, B. Mikrokontroler, J. T. Elektro, F. T. Industri, I. Sains, and T.
Akprind, “1 , 2 , 3,” vol. 1, no. 28, pp. 25–36, 2014.
[3] A. Hartanto and K. K, “Analisa Pressure dan Level pada CE33 Electronic Process Control Berbasis PID,” J. Appl. Sci. Electr. Eng. Comput. Technol., vol. 1, no. 2, pp. 13–18, 2020, doi: 10.30871/aseect.v1i2.2360.
[4] W. Priyade, “Analisis dan Desain Kontrol PID pada Kecepatan Motor DC Berbasis NI MYRIO,” J. Chem. Inf. Model., pp. 5–14, 2018, [Online].
Available: http://eprints.umm.ac.id/39639/.
[5] Richarrd Clinton, “Memulai dengan baik,” p. 50, 1994.
[6] A. Megido and E. Ariyanto, “Sistem Kontrol Suhu Air Menggunakan Pengendali Pid. Dan Volume Air Pada Tangki Pemanas Air Berbasis Arduino Uno,” Gema Teknol., vol. 18, no. 4, p. 21, 2016, doi:
10.14710/gt.v18i4.21912.
[7] P. Wibowo and D. A. Prasetya, “Rancang Bangun Data Logger Multi Kanal Terhubung IoT (Internet Of Things) Sebagai Pengukur Temperatur dengan Sensor Thermocouple,” J. Tek. Elektro, vol. 21, no. 02, pp. 87–94, 2021.
[8] S. dkk Yatmono, “Rancang Bangun Sistem Monitoring Suhu Dan Kelembaban Berbasis Labview Dan Android,” no. Oktober, pp. 1–22, 2017.
