kendali makalah

SISTEM KENDALI SUHU PADA MINIATUR PROSES INDUSTRI

BERBAHAN BAKU PADAT

Disusun Sebagai Tugas Mata Kuliah Sistem Kendali

Program Study Teknik Elektro

Oleh:Oleh:

Jiman Nurrahman Jiman Nurrahman (13 2010 026)(13 2010 026)

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PALEMBANG

TAHUN AKADEMIK 2013/2014

PEMBAHASANPEMBAHASAN

SISTEM KENDALI SUHU PADA MINIATUR PROSES INDUSTRI

BERBAHAN BAKU PADAT11

1.1. Latar BelakangLatar Belakang

Perkembangan teknologi di era globalisasi sangat pesat sekali, terbukti dengan lahirnya

penemuan-penemuan baru dalam segala bidang secara terus menerus. Dalam bidang kehidupan

apapun di masa sekarang ini dituntut suatu efisiensi.Misalnya, di sebuah perusahaan atau industri

yang dapat dikatakan tidak bisa lepas dari bidang elektronika dituntut suatu sistem yang efisien.

Efisien disini mengandung maksud bahwa sistem yang digunakan harus dapat berjalan sesuai

dengan yang telah direncanakan, dengan mengurangi resiko kesalahan.

Dalam pengoperasian suatu proses industry harus memenuhi beberapa persyaratan.

Diantaranya adalah masalah keamanan (safety), spesifikasi produksi, pengaruh terhadap

lingkungan, batasan operasi serta masalah ekonomi. Untuk menjamin persyaratan tersebut

terpenuhi, maka proses industry perlu memiliki suatu system yang dapat memonitor dan

mengendalikan semua proses yang ada di dalamnya supaya tujuannya dapat terpenuhi .. Salah

satu arah perkembangan sistem kontrol adalah implementasi sistem kontrol pada sistem

terintegrasi (embedded system) contohnya pada sistem pengendalian suhu pada miniatur proses

industry berbahan baku padat. Pada alat ini tediri dari sebuah heater sebagai sumber panasnya

dan kipas (blower) untuk membantu proses pemerataan aliran udara panas.

Jika nilai suatu temperature digunakan untuk mengontrol aliran atau jumlah bahan bakar

yang digunakan dalam proses pemanasan, maka tidak akan terjadi overheating pada proses

tersebut sehingga jumlah bahan bakar dapat dihemat [1]. Secara umum kontroler di industri

dibagi menjadi dua bagian besar yaitu kontroler konvensional dan kontroler nonkonvensional.

Kontroler konvensional terdiri dari kontroler on-off, Proporsional (P), Proporsional Integral (PI),

Proporsional Derivatif (PD), dan Proporsional Integral Derivatif (PID) sedangkan kontroler

nonkonvensional terdiri dari neural network, fuzzy logic, dan algoritma genetika [2]. Pemilihan

jenis kontroler bergantung pada jenis plant-nya. Secara teori kontroler PID merupakan kontroler

11 Jurnal Jurnal Sitti Fatimang*, Muh. Tola, Rhiza S. Sadjad

yang paling baik dari jenis kontroler konvensional, namun untuk jenis plant tertentu kontroler

proporsional cukup untuk mencapai kestabilan yang baik. Kontrol PID dalam banyak kasus telah

terbukti menghasilkan unjuk kerja relative memuaskan, baik digunakan sebagai system regulator

maupun sebagai system servo [3]

Untuk memudahkan dalam memahami kendali, maka system tersebut digambarkan dalam

bentuk pemodelan, yaitu model fisik dan model matematis. Model matematik yang dibangun

dengan menggunakan fasilitas SIMULINK pada program MATLAB, merupakan bagian-bagian

kendalian dari dua buah silo, 2 belt dan cup-conveyor, 2 kiln, serta 1 cooler.

Perencanaan Pengaturan suhu pada miniatur proses industri, dimana pada masukan

kendaliannya akan diberi gangguan dan beberapa isyarat kendalian, sedangkan parameter

keluaran yang dikendalikan pada silo adalah level dan suhu.

Gambar 1. Ilustrasi system Kendali Proses Berbahan Baku Padat.

2. Perancangan Model Kendalian (Plant)

2.1. Model Fisik

Bentuk fisik dari rancangan miniatur industry tersebut cenderung mengikuti bentuk

rancangan dari bentuk fisik dari suatu\ pabrik. Yang dimana terdiri dari 2 buah tangki (silo), 2

buah belt berjalan yang membawa material bahan, 2 buah kiln dan 1 cooler.

KENDALIAN KENDALIAN

SUHU SENSORSUHU SENSOR

SILO 2SILO 2

SILO 1SILO 1GANGGUANGANGGUAN

PENGENDALIPENGENDALI

Gambar 2. Ilustrasi system Kendali Proses Berbahan Baku Padat

Pada gambar 1 terlihat arah aliran material jika proses industri dijalankan dan membentuk suatu

kalang (loop) tertutup.

Tangki (Silo 1 dan 2)

Tangki adalah tempat penampungan bahan baku dan produk yang dihasilkan oleh peroses

industri. Dalam rancangan ini digunakan dua buah tangki, tangki 1 yang berfungsi sebagai tangki

basah, daya tampung 5 sampai dengan 8,8 liter dan tangki 2 yang berfungsi sebagai tangki kering

tempat penyimpanan akhir mempunyai daya tampung 10 sampai dengan 13 liter. Adapun

ukuran-ukuran dari tangki tersebut di atas maka dapat dlihat pada gambar berikut ini :

Gambar .3. Bagian selinder dari silo 1 dan silo 2

rs = 13 cmrs = 13 cmrs = rs = 1313 cm cm

ht2= 15 ht2= 15 ht1=11cmht1=11cm

Gambar 4 Bagian kerucut dari silo

Ban Berjalan (Belt Conveyor)

Ban berjalan adalah alat untuk mengangkut material Pada miniatur industri ini ada dua,

yaitu Ban berjalan 1 digunakan untuk mengangkut bahan dari silo 1 ke kiln1 untuk dilakukan

proses pemanasan. Sedangkan ban berjalan ke 2 digunakan untuk mengangkut bahan dari silo 2

hasil penampungan proses yang dilakukan kembali ke silo pertama. Sehingga proses akan

berjalan secara terus menerus seperti yang terjadi di industri yang sebenarnya. Ban berjalan

adalah kombinasi antara ban berjalan dengan bucket yang digunakan untuk menaikkan bahan

baku ke tempat tangki yang lebih tinggi. Panjang ban berjalan hanya disesuaikan dengan

ketinggian dan susunan dari komponen-komponen penyusun miniatur industri. Ban berjalan

dalam dalam rancangan miniatur industri ada dua, dan keduanya menggunakan penggerak motor

½ phasa. Ban berjalan 1 panjangnya 160 cm digunakan untuk mengangkut bahan dari tangki 1 ke

tanur putar (kiln) 1. Sedangkan ban berjalan 2 panjangnya 244 cm digunakan untuk mengngkut

bahan dari tangki (silo) 2 menuju penampungan proses yang dilakukan kembali ke tangki

(silo)1.Hal ini dibuat karena diinginkan proses akan berjalan secara terus menerus seperti yang

terjadi di industry yang sebenarnya. Belt conveyor di operasikan pada kemiringan conveyor

sampai dengan . . Bentuk fisik Ban berjalan dapat dilihat pada gambar 5 berikut

Gambar. 5 Bentuk fisik ban berjalan miniatur industry

Rs= 13cmRs= 13cm

hk= 13 cmhk= 13 cm

r=2.5r=2.5

Untuk perhitungan jumlah cawan yang ada pada belt conveyor dapat dihitung dengan

perkalian waktu dengan jumlah cawan yang ada serta perbandingan motor yang memutar belt

conveyor tersebut.

Tanur Putar (Rotary kiln)

Tanur putar adalah alat berbentuk selinder memanjang horizontal yang diletakkan dengan

kemiringan tertentu. Perancangan tanur putar ini merupakan komponen yang mewakili dari

sistem industri yang biasanya digunakan pada suatu industri yang berfungsi sebagai proses

pemanasan dan pendinginan material. Kiln yang digunakan ada 2 yang ukurannya sama yaitu

panjangnya 870 mm, diamater luar 244 mm dan diamater dalam 232 mm. Pada kiln pertama

penutup bagian intlet dibuatkan lubang berdiamater 50 mm dan lubang kecil dengan diameter 10

mm tempat untuk melakukan pengukuran temperatur. Lubang berdiamater 50 mm dibuat agar

temparaturnya selalu lebih rendah dibandingkan dengan kiln 2.

Pada kiln bagian dalamnya dibuat berulir dan bagian tengah diberi gir agar dapat berputar

sehingga bahan baku dapat tersirkulasi. Untuk memutar tanur putar digunakan motor ½ hp tiga

(3) phasa dan kecepatan putar dapat diatur secara manual.

Proses pemanasan pada kiln menggunakan gas, pada ujung outletnya dilengkapai dengan

sumber api gas yang bisa diatur bukaan gasnya. Presentasi bukaan gas akan menetukan tinggi

rendahnya temperatur yang diinginkan.

Adapun gambar kiln 1 dan kiln 2 (heater) dapat dilihat pada gambar 6

Gambar 6. Bentuk Kiln (heater).

Alat Pendingin (Cooler )

Pendingin berfungsi untuk mendinginkan material (bahan baku) setelah mengalami

pemanasan dua tahap pada kiln. Cooler ini mempunyai ukuran panjang 870 mm, diamater luar

200 mm dan diameter dalam 190 mm.

Cooler menggunakan dua buah blower yang ditempatkan pada outlet dari kiln, dan

disemprotkan ke arah inlet. Keluaran dari cooler dimasukkan ke dalam silo 2 sebagai penampung

bahan yang sudah diproses. Untuk memutar pendingin digunakan motor ½ hp tiga (3) phasa dan

kecepatan putar dapat diatur secara manual.

Adapun bentuk fisik cooler dapat dilahat pada gambar 7. Berikut

Gambar 7 Bentuk fisik Pendingin (cooler).

2.2. Model Simulink Kendalian

Perancangan pemodelan kendalian dengan menggunakan simulink pada program simulasi

Matlab berdasarkan teori model fisik. Dimana hasil rancangan kendalian miniatur industry

dibuat seakan-akan beroperasi secara terus menerus dan dikendalikan sesuai dengan parameter-

parameter yang dimasukkan. Hasil dari simulasi yang dibuat yang kemudian akan diverifikasi

dan dibandingkan dengan sistem teori yang menggunakan rumus persamaan-persamaan.

3. Sistem Pengendalian Suhu

3.1. Gangguan

Sistem Pengendalian suhu dibuat untuk mengembalikan proses yang terganggu ketika

suatu sistem kendalian suhu yang berjalan normal diberi gangguan. Proses yang berjalan normal

diberi gangguan berupa penambahan level air dan suhu air.

Pada keadaan normal ketinggian suhu pada kiln1, kiln2 dan cooler cenderung konstan.

Dengan menggunakan pengendalian suhu yang sama dengan keadaan normal , maka akan

dilakukan scenario gangguan Pada mulanya proses berjalan normal sampai batas waktu tertentu,

kemudiaan diberi masukan air dan suhu air.

Untuk mengantisipasi masalah tersebut perlu ditambahkan suatu pengendali suhu dengan

tujuan agar proses yang mengalami suatu gangguan dapat dikembalikan ke kondisi normalnya.

Dengan menggunakan sensor suhu yang dapat mendeteksi ketinggian suhu jika suhu pada

kiln1,kiln2 dan cooler mencapai nilai yang sudah tidak termasuk dalam batas nilai normal.

3.2. Pengendali

Perancangan pengendali suhu pada miniature industri ini bertujuan untuk mengantisipasi

segala kemungkinan terburuk yang akan terjadi pada proses industri yang berjalan normal.

Rancangan pengendali suhu pada miniatur proses insutri dapat dilihat pada gambar 8

Gambar 8. Sistem kendali Miniatur Industri dilengkapi pengendali suhu.

Pada blok pengendali, data masukan ke pengendali adalah hasil deteksi sensor suhu dari

kiln 1 yang akan dibandingkan dengan suhu referensi keadaan normal, sedangkan keluaran dari

pengendali akan dibandingkan dengan bukaan katup di kiln1 Suhu referensi keadaan normal

pada kiln1 adalah 42oC. Sedangkan suhu output kiln1 yang mengalami gangguan adalah 46oC.

Pada pengendali ini menggunakan kontrol PID dimana konstanta Proporsional dan konstanta

Integrativenya akan diatur agar dapat mengembalikan ke kondisi suhu normal.

4. Kesimpulan 22

Berdasarkan hasil penelitian maka dapat disimpulkan

1. Pada simulasi gangguan berupa penambahan suhu air sebesar 100oC, diperoleh : Suhu

kiln1 dari keadaan normal 42 oC menjadi 46 oC , suhu kiln 2 dari keadaan normal 72 oC

menjadi 75,6 oC , suhu pendingin keadaan normal 27 oC menjadi 30,3 oC.

2. Untuk mengantisipasi dampak dari gangguan tersebut maka dibuatlah pengendali PI yang

berfungsi untuk mengembalikan kestabilan suhu. Pengendali suhu ini hanya ditambahkan

pada kiln1, dengan pengaturan Kp sebesar 0,5 dan Ki sebesar 0,01.

3. Setelah melakukan validasi data maka persentase hasil perhitungan terhadap hasil

pengukuran pada Kiln 1 = 92 %, kiln 2 = 94,5% dan pendingin 101%.

Daftar Pustaka

22 Jurnal Jurnal Sitti Fatimang*, Muh. Tola, Rhiza S. Sadjad

[1] Pertamina VI, “Bimbingan Profesi Sarjana Teknik (BPST), Direktorat Pengolahan, Balongan

2007

[2] Frans Gunterus, “Falsafah Dasar Kendali Proses”, Farco Indonesia 1994

[3] Iwan setiawan,””Kontrol PID Untuk Proses Industri”, Elexmedia Komputindo, 2008

[4] Andani,”Miniatur Kendalian Industri Proses Berbahan Baku Padat’, Disertasi, program

pascasarjana Universitas Hasanuddin, Makassar 2010

[5] http;//unhas ac.id/rhiza (juni 2010)

[6] Andani,Rhiza S.Sadjad “Model Simulink dari Miniatur Sistem Kendali Proses pada Industri

Manufaktur Berbahan baku Padat”, Prosiding Seminar Nasional Teknologi Industri Fakultas

Teknologi Universitas Trisakti Maret 2010

[7] Muh. Ali Suaib, Yusar setiawan,”Kendali Level pada Miniatur Industri Berbahan Baku

Padat”, Jurnal Teknik Elektro Unhas tahun 2010

[8] Al Husaini, ‘Sistem Pengering Gabah Berbasis Mikrokontroller”, Jurnal program pasca

sarjana Universitas hasanuddin, 2011 Sitti