Praktikum 5 - Kontrol Proses
description
Transcript of Praktikum 5 - Kontrol Proses
KONTROL PROSES
I. Tujuan Percobaan
1. Mengetahui pengertian dari kontrol proses.
2. Mengetahui tentang aplikasi dari kontrol proses.
3. Mengetahui komponen-komponen pada kontrol proses.
II. Alat-alat
1. Modul simulasi boiler,
2. Motor induksi 1 fasa,
3. Kontaktor,
4. relay,
5. PLC,
6. Software Syswin,
7. Komputer,
8. Kabel-kabel.
III. Teori Dasar
Teknologi proses kendali di Indonesia telah berkembang lebih dari 59
tahun. Sejak perang dunia II sebelum implementasi dari sistem proses kendali
yang paling awal dalam industri, sistem proses kendali manual telah digunakan
selama hampir 100 tahun di Indonesia. Pada kebanyakan pabrik-pabrik yang telah
ada sejak masa kolonial, pada perkebunan teh dan gula, tambang minyak dan batu
bara dan lain-lain. Sistem proses kendali manual menggunakan manusia sebagai
operator untuk mengukur seluruh parameter dan variabel, serta untuk
menyesuaikan parameter set-point pada fisik pabrik. Operator manusia ini
merupakan bagian utama dari sistem proses kendali.
Pengenalan pengendali angin (Pneumatic) pada pabrik telah memulai
automatisasi dari sistem proses kendali. Peran dari operasi manusia dalam hal ini
masih penting, tetapi mereka tidak lagi mendistribusikan seluruh subsistem dari
pabrik seperti sebelumnya. Pada era-sistem kendali manual, operator hanya bekerja
dalam suatu pusat kendali yang penuh dengan panel-panel. Mereka menyajikan
seluruh pengamatan dan pengumpulan data melalui panel-panel pada pusat kendali
selama 24 jam per hari, 7 hari perminggu. Pengenalan Sistem Elektronik dan
Teknologi Informasi dan Komunikasi (ICT) pada sistem kendali otomatis berikutnya
merupakan babak baru evolusi dari Teknologi Proses Kendali.
Industri pabrik pada umumnya yang melibatkan pengukuran dan
pangaturan; air dan tingkat cairan, gas dan tekanan udara, bubuk, partikel baru seperti
aliran liquid dan Gas, pertukaran panas dan temperatur dan juga parameter spesifik
lainnya seperti PH, salinitas, kelembaban kandungan oksigen dan lain-lain. Untuk
mengatur parameter-parameter tersebut pada set point tertentu maka pabrik
menggunakan kombinasi dari peralatan pengendali antara lain valves (katup), pump
(pompa), heat exchangers, heating elements (elemen pemanas), blowers, furnase
(perapian), fans boilers dan lain-lain. Sehingga rancangan bentuk fisik pabrik harus
memenuhi bagian-bagian tersebut.
Pada pabrik-pabrik konvensional, suatu single Loop PID controller
sederhana digunakan, tapi ada pabrik industri modern yang lebih kompleks, maka
state of the art (karya seni) dari teknologi proses kendali tidak dapat dihindari.
Walaupun dalam pabrik industri di wilayah timur indonesia, sistem PLC atau DSC
telah menggantikan sistem SCADA.
Generasi selanjutnya sistem kendali termasuk sistem APC yang tediri dari
Self-Tuning Regulator dan Adaptive control systems, FLC, Neural Network dan
Multivariable control serta MPC diharapkan segera memasuki pasaran. Hal ini tidak
menyebutkan penerapan teknologi informasi dan komunikasi (ICT) dalam sistem
kendali. Seperti misalnya web-yang berdasarkan sistem kendali, sistem kendali on-
line, MMI, multi media dan lain-lain.
Sebagaimana diketahui kontrol adalah metode untuk memaksa parameter
dalam lingkungan supaya memiliki nilai tertentu. Sistem kontrol adalah gabungan
dari elemenelemen yang dibutuhkan untuk mencapai tujuan kontrol. Sehingga kontrol
proses berarti elemen dan metode operasi sistem kontrol pada industri proses. Prinsip
control proses umumnya untuk mempertahankan suatu besaran pada nilai yang
diinginkan meski ada pengaruh luar.
Pada system control proses, umpan balik (Feed Back) berguna untuk
mengetahui output dari suatu sistem akibat dan pengaruhnya dari suatu input yang
masuk. Hal ini sangatlah penting untuk diperhatikan pada sistem kontrol, yang
mengalami perkembangan pada proses dan instrumentasi untuk mendapatkan hasil
kalkulasi kontrol yang baik.
Sebuah eleman pada lup umpan balik dapat berefek pada performansi
kontrol. Pada bagian ini, proses dan elemen instrumen dari tiap tipe loop, tidak
termasuk perhitungan kontrol adalah sebuah pengenalan dan beberapa informasi
quantitatif tentang dinamikanya diberikan.
Sejenis lup umpan balik dapat terlihat pada gambar 1. berikut ini :
Gambar 1.
Proses dan elemen instrumen tipe lup umpan balik
Prosesnya adalah berawal dari signal yang dikirimkan kepada peralatan
proses. Signal ini akan dideterminasi dengan menggunakan prinsip umpan balik
dengan cara manual menggunakan tenaga manusia atau secara otomatis dengan
menggunakan sistem pemrograman komputer.
Ketika signal ditransmisikan secara eleketronik, biasanya dikonversikan
dengan rentang 4-20 milliampere (mA) dan dapat ditransmisikan dengan jarak yang
panjang, secara pasti dapat mencapai 1 mil. Sensor menghasilkan fenomena,
mekanik, listrik, atau sejenisnya yang berhubungan dengan variabel proses yang
diukur. Trasmiter mengubah fenomena ini ke dalam sinyal yang dapat
ditransmisikan.
Ada 3 hal penting yang harus diperhatikan:
Range of the instrument: harga yang rendah dan tinggi
Misalnya : sensor/transmiter tekanan yang telah dikalibrasi untuk mengukur
tekanan proses antara 20 psig dan 50 psig
Span of the instrument: beda antara harga tinggi dan rendah; dari contoh
berarti spannya 30 psi.
Zero of the instrument: harga range yang rendah; dari contoh berarti
zeronya 20 psi.
Sedangkan untuk menggambarkan perilaku sensor/transmitter, maka digunakan
Gain of a sensor/transmitter (rasio antara span keluaran dan span masukan).
Keakuratan sensor sangat penting untuk memberikan lup umpan balik yang
akan dihasilkan, dalam sensor memiliki dua macam jenis gain/gangguan yang dapat
dijelaskan antara lain adalah :
1. Gain yang konstan,
Contoh: sensor/transmiter tekanan elektronik yang memiliki range 0- 200 psig
dengan sinyal keluarannya 4-20 mA, maka :
2. Gain sebagai sebuah fungsi,
Contoh: sensor tekanan differensial yang digunakan untuk mengukur tekanan
differensial (h) yang melalui orifis.
Pada unit proses, signal output digunakan untuk menilai akhir elemen
kontrol, peralatan digunakan oleh sistem kontrol. Akhir elemen kontrol pada
conroh soal, lebih dari 90 persen dari aplikasi proses kontrol adalah valve. Persen
valve bukaan diatur dengan menggunakan motor elektrik tapi tidak biasa dilakukan
karena bahaya ledakan pada saat tegangan tinggi poer suplly yang dibutuhkan
motor. Alternatif lain jenis poer supply yang digunakan adalah kompresor udara.
Signal yang dikonversikan dari elektrikal menjadi pneumatik ; 3 ke 15 psig adalah
standard rentang signal pneumatik. Untuk lebih jelasnya dapat diperhatikan dari
gambar 1. Signal pneumatik yang ditransmisikan pada jarak dekat pada kontrol
valve, dengan desain untuk persen bukaan berdasarkan pneumatik signal. Kontrol
valve biasanya memiliki respon yang sangat cepat, dengan rentang waktu biasanya
konstan antara 1 sampai dengan 4 detik.
Prinsip umum kontrol valve dapat dilihat pada gambar 2. berikut ini :
Gambar 2.
Skematik dari kontrol valve
Proses fluida yang melalui sepanjang bukaan valve, dengan sejumlah bukaan
(tahanan aliran) dibatasi oleh posisi bukaan valve. Valve stem yang
menghubungakan ke diagfragma, yang merupakan logam fleksibel yang dapat
menerima respon dari tekanan. Gambar berikut menunjukkan bahwa posisi awal
katup jenis ini adalah terbuka atau dengan kata lain, bila tidak ada suplai udara
(fail) maka katup terbuka (open). Untuk menutupnya (close) diperlukan suplai udara
(air).
Gambar 3.
Control valve jenis FC/AO
Signal sensor yang ditransmisikan pada kontroler, yang terdiri dari tiga
lokasi pada pengaturan ruangan kontrol. Transmisi pneumatik nilainya antara 3
sampai 15 psig sedangkan elektrik besarnya antara 4 sampai 20 mili Ampere.
Pengaturan pengiriman signal dan performanya merupakan kontrol perhitungan.
Alat yang digunakan untuk mengubah signal listrik menjadi pneumatik adalah
transduser. Untuk dapat memilih valve yang tepat proses pemilihannya
tergantung prosesnya, bahkan proses secara keseluruhan. Contohnya pada proses
pemanasan yang baik adalah menggunakan FC(fail close) valve; akan tetapi
kalau fluida yang dipanaskan adalah jenis polimer yang kalau pemanasnya
berhenti akan dapat terjadi solidasi (pmbentukan padatan) maka agar prosesnya
aman maka sebaiknya jenis valve yang digunakan adalah menggunakan FO(fail
open) valve.
Pendekatan Untuk Proses Kontrol
Ada beberapa pendekatan untuk kontrol proses industri yaitu sebagai berikut :
No Control
Secara alami, pendekatan yang paling mudah adalah tidak melakukan
apapun untuk menahan semua variabel input yang mendekasti nilai disain. Seperti
yang kita lihat, gangguan yang terjadi dapat berefek besar, adanya deviasi dalam
variabel proses adalahhal yang penting. Pendeketan ini memiliki efek yang
serius terhadap keselamatan, kualitas produk dan keuntungan serta tidak umum
diperoleh untuk variabel penting. Bagaimanapun juga, derajat bebas analisis
biasanya memperlihatkan bahwa hanya variabel dalam jumlah terbatas yang dapat
dikontrol secara simultan, karena sejumlah kecil dari manipulated variabel.
Operasi manual
Ketika aksi perbaikan dilakukan secara periodik oleh seorang personel,
pendekatan ini biasanya disebut operasi manual (manual operation) atau disebut
juga sistem lup terbuka. Pada kondisi operasi manual, pengukuran variabel proses
ditampilkan oleh operator, yang dapat mengatur elemen akhir kontrol (valve)
dengan membuat keputusan dari ruang kontrol ke sinyal transmisi ke valve atau
secara langsung bila plant berukuran kecil maka keputusan dilakukan sendiri dengan
menggunakan tangan.
Pendekatan ini tidak selalu jelek ”teknologi rendah”, jadi kita harus
mengerti kapan dan dimana dapat digunakan. Strategi jenis ini dengan
menggunakan operasi manual dapat dihubungkan dengan prinsip dasar dari statistik
proses kontrol dan dapat dideskripsikan dengan baik dengan menggunakan referensi
dari gambar 4. Selama proses pengukuran variabel, diinginkan nilai , atas dan
bawah diplotkan. Orang yang mengamati data mengembil langkah hanya jika
dibutuhkan. Biasanya, keputusan kapan mengambil lngkah untuk mengkoreksi
tergantung pada nilai deviasi yang diinginkan. Jika variabel proses diambil
dengan mengambil nilai rentang yang diinginkan yang diartikan oleh batasan
tindakan, bila berada masih didalam rentang maka tidak diambil keputusan
namun jika berada diluar rentang maka perlu adanya dilakukan langkah
perbaikan.
Gambar 4.
Respon transien dari proses dibawah kontrol manual ke gangguan stokastik.
Pendekatan manual ke kontrol proses tergantung pada personel, jika aplikasi
pendekatan yang digunakan benar dan lebih baik jika digunakan manusia
dibandingkan komputer. Secara umum kriteria akan ditampilkan pada tabel 1.
Tabel 1. Tampilan dari Kontrol manual dan otomatis.
Pendekatan kontrol Kelebihan Kekurangan
Operasi manual Berkurangnya frekuensi koreksi
kontrol, dimana yang penting
adalah mengontrol tindakan yang
akan dilakukan pada operasi
plant. Mungkin jika tindakan
kontrol membutuhkan informasi
yang tidak terdapat dari
komputer.
Gambarkan perhatian dapat
menyebabkan deviasi, ketika
Performa dari variabel
kontrol yang mungkin
biasanya jauh dari kondisi
yang terbaik.
Hanya dapat diterapkan
pada proses yang lambat.
Personel mendapatkan
kesulitan untuk menjaga
konsentrasi untuk terus
dapat dieliminasi dengan
mengubah peralatan atau sistem
operasi plant. Tetapkan perhatian
personel pada sistem operasi
plant.
memantau banyak variabel
yang ada.
Automatik Kontrol Memiliki performa yang baik untuk
proses cepat. Dapat diaplikasikan
secara seragam pada banyak
variabel dalam sebuah plant. Pada
umumnya harga pengoerasiannya
murah.
Kompensasi dari adanya
gangguan tapi tidak
menjamin kelayakan esok.
Tidak sesuai dengan
keputusan kualitatif.
Mungkin tidak dapat
mengangkat seseorang yang
mengerti tentang operasi
proses.
Kontrol On-Off
Bentuk sederhana dari kontrol otomatik yang meningkatkan logika
untuk kalkulasi kontrol kondisi. Pada pendekatan ini terdapat nilai pemicu dan
kontrol manipulasi berubah keadaannya ketika nilai pemicu dapat dicapai.
Biasanya perubahan dasar mengubah kondisi on-off, tapi jika nilai perubahannya
terlalu tinggi atau terlalu rendah nilainya dari manipulated variabel. Pendekatan
ini digambarkan pada gambar 4. Ketika perubahan yang sederhana, hasil kontrol
on/off pada siklus yang kontinyu dan performa secara umum tidak dapat diterima
oleh permintaan yang diperintahkan dari berbagai proses. Ini digunakan untuk
perintah sederhana seperti menjaga temperatur dari tangki penyimpanan dengan
batasan rentang temperatur yang luas.
Kontrol otomatis berlanjut
Pendekatan ini menggunakan kontrol performa untuk kebanyakan situasi proses dan
dapat dengan mudah dan secara otomatis menggunakan peralatan komputer.
Semenjak kontrol bertindak maka berjalan secara berkesinambungan, sehingga
manipulated variabel yang diharapkan untuk penting berkelanjutan. Selama
pengaturan tidak terlalu ekstrim, maka penyesuaian yang tetap tidak
memberikan masalah pada valve dan terasosiasikan pada peralatan proses yang
didisain untuk aplikasi ini.
Kontrol emergensi
Sistem kontrol kontinyu membeikan performa yang baik dalam
pemeliharaan proses yang berada dekat dengan nilai set point. Bagaimanapun juga,
kontrol secara kontinyu tidak dapat dipestikan bahwavariabel kontrol
menggunakan batasan yang dapat diterima. Banyak jumlah upset yang
menghasilkan deviasi yang tinggi dari set point, sehingga mengarahkan pada
kondis yang berbahaya pada personel dan dapat menyebabkan kerusakan pada
peralatan yang mahal. Sebagai contoh, sebuh vesel digunakan pada temperatur
dan tekanan yang sangat tinggi, atau reaktor kimia yang memiliki temperatur yang
sangat tinggi dan rentan terhadap ledakan (eksplosiv). Untuk melindungi
pelanggaran, maka diterapkan level tambahan dari kontrol pada industri ataupun
pada sistem laboratorium. Jenisnya, adalah kendali bahaya mengukur variabel kunci
dan mengambil tindakan ekstrim sebelum terjadi pelanggaran prosedur, tindakan ini
dapat menghentikan semua aliran kritis atau perubahan secara besar- besaran
tugas bagian pendinginan.
Seperti yang dicontohkan pada respon bahaya, ketika tekanan pada
vesel dengan aliran masuk dan aliran keluar yang mencapai batas atas, maka aliran
material menuju vesel akan dihentikan dan bukaan pada keluaran akan diperbesar.
Perhitungan kontrol untuk kontrol bahaya biasanya tidak begitu kompleks, tapi
desain secara terperinci diperlukan seperti lokasi sensor dan valve sangat
penting untuk mendapatkan disain plant yang aman dan aman pula pada saat
pengoperasiannya.
Pada plant industri semua kelima pendekatan kontrol cocok
digunakan. Personel plant secara terus menerus memonitor performa plant,
membuat perubahan secara periodik untuk melakukan kontrol dari beberapa variable
yang tidak otomatis dan pengentara ketika peralatan atau kontrol tidak berfungsi
dengan baik.
Perhatiannya diarahkan pada masalah dengan menggunakan audio atau
visual alarm, yang akan terinisiasi ketika proses pengukuran keluaran jauh lebih
rendah atau jauh lebih tinggi dari nilai batas yang ada. Proses kendali yang
berkesinambungan dapat diterapkan pada nilai regular dari variabel penting yang
dapat diukur dalam waktu yang singkat. Penggunaan sistem pengendalian yang
berkesinambungan tidak dapat digunakan oleh satu orang yang mengawasi jalannya
operasi pada plant yang berukuran besar dengan banyak variabel yang harus
diperhatikan. Kendali bahaya harus selalu disediakan, siap untuk keadaan yang
ekstrim namun juga dapat digunakan sebagai tindakan yang dibutuhkan oleh plant
pada kondisi yang mendekati bahaya baik pada manusia, lingkungan ataupun pada
peralatan yang ada.
Komponen-komponen pendukung kontrol proses :
Sensor
Sensor adalah salah satu komponen yang sangat penting dalam mendukung
terjadinya kontrol proses yang mana berfungsi sebagai berikut:
a. Menyediakan input dari proses dan dari lingkungan eksternal
b. Mengubah informasi fisik misalnya suhu, tekanan, laju aliran dan posisi untuk
sinyal listrik
c. Terkait dengan variabel fisik pada cara yang diketahui sehingga sinyal listriknya
dapat digunakan untuk memonitor dan mengontrol proses.
gambar 5.
Sensor
Gambar 6.
Limit Switch
Kontaktor Magnetis
Kontaktor magnetis adalah alat yang digerakkan secara magnetis untuk
penghubungan rangkaian daya listrik berulang-ulang. Di mana kontaktor tersebut
akan bekerja apabila pada kumparan diberi energi. Tidak seperti relay, kontaktor
dirancang untuk menyambung dan membuka rangkaian daya listrik tanpa merusak.
Beban-beban tersebut meliputi lampu, pemanas, transformator, kapasitor, dan motor
listrik, yang untuk itu pelindung beban lebih dipasang secara terpisah atau tidak
diperlukan.
Gambar 7.
Kontaktor
Kontaktor yang dioperasikan secara elektromagnetis adalah satu mekanisme
yang paling bermanfaat yang pernah dirancang untuk penutupan dan pembukaan
rangkaian listrik. Salah satu aplikasinya adalah Kontaktor digunakan untuk saklar
daya ON dan OFF pada pompa, panel distribusi serta juga kontaktor digunakan pada
alat pilot untuk mengontrol suhu dan level cairan dari tangki.
Aplikasi tersebut juga dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Gambar 8.
Contoh Aplikasi Penggunaan Kontaktor
Keuntungan penggunaan kontaktor magnetis sebagai pengganti peralatan
kontrol yang dioperasikan secara manual meliputi hal berikut:
1. Pada pananganan arus besar atau tegangan tinggi, sulit untuk membangun alat
manual yang cocok. Lebih dari itu, alat seperti itu besar dan sulit mengoperasikan-
nya. Sebaliknya, akan relatif sederhana untuk membangun kontaktor magnetis
yang akan menangani arus yang besar atau tegangan tinggi, dan alat manual harus
mengontrol hanya kumparan dari kontaktor.
2. Kontaktor memungkinkan operasi majemuk dilaksanakan dari satu operator (satu
lokasi) dan diinterlocked untuk mencegah kesalahan dan bahaya operasi.
3. Pengoperasian yang harus diulang beberapa kali dalam satu jam, dapat di gunakan
kontaktor untuk menghemat usaha. Operator secara sederhana harus menekan
tombol dan kontaktor akan memulai urutan event yang betul secara otomatis.
4. Kontaktor dapat dikontrol secara otomatis dengan alat pilot yang sangat peka. Alat
pilot ini menurut sifat dasarnya terbatas pada daya dan ukuran, dan akan sulit
membuat desainnya untuk menangani arus besar secara langsung.
5. Tegangan yang tinggi dapat diatasi dengan kontaktor dan menjauhkan seluruhnya
dari operator, sehingga meningkatkan keselamatan/keamanan instalasi. Operator
juga tidak akan berada di sekitar bunga api daya-tinggi yang selalu menjadi
sumber bahaya dari kecelakaan akibat kejutan listrik, kebakaran, atau mungkin
luka pada mata.
6. Dengan kontaktor peralatan kontrol dapat dipasangkan pada titik yang jauh. Satu-
satunya ruang yang diperlukan dekat mesin adalah ruangan untuk tombol tekan.
Hal ini memungkinkan mengontrol satu kontaktor dari banyak tombol-tekan
seperti yang dikehendaki, dengan hanya menjalankan sedikit kawat lampu kontrol
antara station.
7. Dengan kontaktor, kontrol otomatis dan semi otomatis mungkin dilakukan dengan
peralatan seperti kontrol logika yang dapat diprogram (programmable logic
controller = PLC).
Kemasan kontaktor yang dipakai untuk tempat-tempat yang berbahaya sangat
mahal, tetapi penting untuk beberapa pemakaian. Tutup atau kemasan yang dipakai
pada lokasi berbahaya, yang tahan ledakan melibatkan bahan yang ditempa atau dicor
dan segel khusus dengan toleransi yang tepat dan presisi. Kemasan yang tahan
ledakan dirancang supaya ledakan di dalam tidak akan merusakkan kemasan. Jika
ledakan intemal meng-hembus dan membuka kemasan, terjadi bahaya ledakan daerah
umum dan api. Kemasan untuk lokasi yang berbahaya diklasifikasikan menjadi dua
katagori:
a. Uap gas (asetelin, hidrogen, bensin dan sebagainya)
b. Debu yang mudah terbakar (debu logam, debu arang, debu butir dan
sebagainya)
Untuk semua industri listrik dan elektronis, kemasan harus mengikuti standar
untuk memenuhi kebutuhan kondisi lokasi. Meskipun kemasan dirancang untuk
memberi perlindungan pada berbagai situasi, pengawatan intemal dan konstruksi fisik
dari alat tetap sama.
IV. Data Hasil Percobaan
Frekuensi
(Hz)
Kec.stator (ns)
(rpm)
Kec.Rotor (nr)
Forward Reverse
10 600 585 587
20 1200 1180 1181
30 1800 1780 1782
40 2400 2380 2381
50 3000 2982 2982
V. Pengolahan Data
Cari slip pada saat putaran forward dan reverse (dalam %)
ns=120. f
Pslip=
ns−nr
ns
×100 %
1. Forward
a. Untuk frekuensi 10 Hz
ns=120.10
2=600 rpmslip=600−585
600×100 %=2,50 %
b. Untuk frekuensi 20 Hz
ns=120.20
2=1200 rpmslip=1200−1180
1200× 100 %=1,67 %
c. Untuk frekuensi 30 Hz
ns=120.30
2=1800 rpmslip=1800−1780
1800×100%=1,11 %
d. Untuk frekuensi 40 Hz
ns=120.40
2=2400 rpmslip=2400−2380
2400×100 %=0,83 %
e. Untuk frekuensi 50 Hz
ns=120.50
2=3000 rpmslip=3000−2982
585×100%=0,60 %
2. Reverse
a. Untuk frekuensi 10 Hz
ns=120.10
2=600 rpmslip=600−587
600× 100 %=2,16 %
b. Untuk frekuensi 20 Hz
ns=120.20
2=1200 rpmslip=1200−1181
1200×100 %=1,58 %
c. Untuk frekuensi 30 Hz
ns=120.30
2=1800 rpmslip=1800−1782
1800×100%=1%
d. Untuk frekuensi 40 Hz
ns=120.40
2=2400 rpmslip=2400−2381
2400×100 %=0,79 %
e. Untuk frekuensi 50 Hz
ns=120.50
2=3000 rpmslip=3000−2982
585×100%=0,60 %
VI. Tugas dan Pertanyaan
1. Buatlah prosedur percobaan masing-masing percobaan!
Jawab :
Percobaan motor 3 fasa:
Pertama-tama kita hidupkan dulu komputer, kemudian buka program
CodeSys.
Tachometer ditempelkan ke motor induksi 3 fasa.
Tekan speed 1 (10Hz)lalu ukur kecepatan pada motor dengan
tachometer untuk putaran reverse dan putaran forward.
Ambil data kecepatan rotor pada saat forward dan reverse.
Ulangi percobaan dengan speed 2 (20Hz), 3 (30Hz), 4 (40Hz) dan 5
(50Hz).
Percobaan level air:
Mula-mula kita set pada PLC bandul mana yang akan dijadikan
maksimum dan bandul mana yang akan dijadikan minimum.
Misalkan:
1. Set pompa air untuk maksimum 1 dan minimum 3, lihat apa yang
terjadi.
2. Set pompa air untuk maksimum 2 dan minimum 3, lihat apa yang
terjadi.
3. Set pompa air untuk untuk maksimum 2 dan minimum 2, lihat apa
yang terjadi.
Tekan tombol start setelah level maksimun dan minimum diset.
Tunggu sampai level air menjadi maksimum, kemudian perhatikan apa
yang terjadi.
Perhatikan sistem ketika mencapai level minimum.
Percobaan motor 1 fasa:
Uji terlebih dahulu motor satu fasa tersebut dengan menekan kontaktor
kiri dan kanan bergantian secara manual.
Perhatikan apa yang terjadi, kemudian tekan tombol untuk
menghentikan putarannya.
Hidupkan PLC OMRON untuk menghidupkan motor secara otomatis.
2. Bagaimana proses yang terjadi pada masing-masing percobaan?
Jawab :
Percobaan motor 3 fasa:
Setelah kita hidupkan komputer, pada program CodeSys kita tentukan
apakah motor akan diforward atau direverse.
Proses yang terjadi adalah PLC akan membuat relay menjadi on,
kemudian relay akan mengeset frekuensi dan arah putar motor ke
inverter yang kemudian akan menghidupkan motor.
Percobaan motor 1 fasa:
Sebelum PLC dipakai, arah putaran motor dikendalikan secara manual
melalui kontaktor, diforward atau direverse.
Dengan menggunakan PLC motor dibuat bergerak forward dan reverse
dengan membalik kutubnya secara elektronik melalui relay yang
dihubungkan ke kontaktor.
Percobaan level air:
Pompa bekerja sesuai dengan batas setting level maksimum dan
minimum yang diberikan saat start. Ketika mencapai batas
minimum, PLC akan menghidupkan pompa untuk mengisi air
sampai batas maksimum. Setelah batas maksimum tercapai, sensor
berupa limit switch akan mentrigger proses pengosongan air dengan
mematikan pompa kemudian membuka valve (keran air).
3. Gambarkan diagram blok pada percobaan level air?
4. Apa fungsi PLC pada percobaan ?
Jawab: Sebagai pengontrol yang mengendalikan motor untuk bergerak
forward ataupun reverse, sesuai dengan program yang telah kita
masukkan ke dalam PLC tersebut.
5. Bagaimana membalik putaran motor 1 fasa dan 3 fasa?
Jawab:
Pada motor 1 fasa dengan membalik kutubnya.
Pada motor 3 fasa dengan membalik fasanya, yaitu dengan menukar
salah satu penghantar fasa dengan salah satu fasa yang lainnya
(phasa R dengan phasa S, phasa R dengan T, atau phasa S dengan
T) maka putaran motor akan berubah.
6. Apa saja yang dapat dilakukan untuk mengatur kecepatan motor induksi?
Jawab:
Dengan menaikkan ataupun menurunkan frekuensi, arus, tegangan, dan
mengubah jumlah lilitan kumparan rotor dan/atau stator.
7. Apa alasan penggunaan relay pada output PLC?
Jawab:
Sebagai isolator keluaran PLC terhadap arus induksi pada motor (sebagai
keluaran), juga sebagai jembatan antara PLC dan kontaktor/motor karena
Gain/ summing
pointKontroler (PLC) Pompa/
Valve
Tinggi air yang diinginkan
Tinggi air yang sebenarnya
Limit Switch
keduanya bekerja pada tegangan dan jenis arus yang berbeda (PLC arus DC
24V, sedangkan motor bekerja pada arus AC 220V).
8. Buatlah ladder diagram pada percobaan level air dan pembalik putaran motor
1 fasa!
Jawab:
VII. Analisa
Keberadaan sebuah sistem kontrol merupakan hal yang vital bagi sebuah
proses, agar proses tersebut menghasilkan produk sesuai dengan standar yang
telah ditetapkan. Pengontrol proses produksi yang biasa dipakai adalah PLC
dengan memanfaatkan kemampuan komputasi logisnya dalam bentuk diagram
tangga (ladder diagram) dan blok fungsi (function plan). PLC juga memiliki
sejumlah terminal input/output yang dipakai sebagai penghubung PLC dengan
dunia luar (seperti sensor, saklar, relay dan lain-lain).
Di praktikum ini, praktikan melakukan tiga percobaan, yaitu
menggerakkan motor 1 fasa, level air serta mengatur kecepatan motor 3 fasa
dengan menggunakan inverter berbasis PLC melalui software CoDeSys.
Berdasarkan pengamatan selama praktikum, diketahui bahwa arah motor 1 fasa
dapat dibalik dengan membalikkan kutubnya, sedangkan arah motor 3 fasa dapat
dibalik dengan membalik fasanya, yaitu dengan menukar salah satu penghantar
fasa dengan salah satu fasa yang lainnya (phasa R dengan phasa S, phasa R
dengan T, atau phasa S dengan T) maka putaran motor akan berubah.
Pada percobaan menggerakkan motor 1 fasa, PLC yang digunakan tidak
berhubungan secara langsung dengan motor. Hal ini dikarenakan keluaran PLC
adalah arus DC, sedangkan motor memerlukan input tegangan AC 1 fasa,
sehingga keluaran PLC dihubungkan dengan dua buah relay. Sebuah relay
digunakan untuk memutar motor searah jarum jam dan yang lainnya digunakan
untuk memutar berlawanan arah jarum jam. Kedua relay tersebut kemudian
dihubungkan dengan kontaktor untuk mengendalikan motor sesuai perintah PLC.
Pada percobaan pengaturan kecepatan motor induksi 3 fasa, PLC
berfungsi sebagai pengontrol frekuensi inverter yang dapat mengubah tegangan 1
fasa menjadi tegangan 3 fasa, juga sebagai pengendali arah putaran motor. Dari
hasil percobaan dapat diketahui bahwa kecepatan motor sangat dipengaruhi oleh
frekuensi. Semakin besar frekuensi yang digunakan maka akan semakin besar
pula kecepatan motor, baik untuk putaran reverse maupun forward.
Pada percobaan mengendalikan level air, sebuah PLC OMRON CPM2/A
digunakan sebagai kontroller yang memonitor tingginya level air di dalam
kontainer. Jika sensor berupa limit switch mendeteksi level air minimum, maka
PLC akan mengaktifkan pompa air yang akan mengisi air sampai level
maksimum tercapai. Pendeteksian batas maksimum ini adalah melalui limit
switch kedua yang disetting setengah ketinggian tangki. Jika air telah mencapai
ketinggian maksimum ini, maka PLC akan memberhentikan pompa air dan
mengenergize katup/keran (valve) sehingga level air kembali berkurang. Setelah
level minimum kembali terdeteksi, PLC akan menghidupkan motor pompa seperti
sebelumnya. Hal ini berulang terus-menerus sampai tombol stop ditekan.
VIII.Kesimpulan
1. Kutub sebuah motor 1 fasa dibalik untuk membalik arah putarannya.
2. Arah putaran sebuah motor 3 fasa dapat dibalik dengan jalan membalik
fasanya.
3. Kecepatan motor akan bertambah apabila frekuensi kerjanya dinaikkan.
4. Perubahan arah putar motor tidak memengaruhi kecepatan putarnya.
5. PLC berfungsi sebagai pengendali dan digunakan untuk mempermudah
pengendalian alat-alat elektronik dalam sebuah proses produksi.
6. Inverter digunakan untuk mengubah arus DC ke AC dengan frekuensi yang
dapat diubah-ubah.
7. Untuk mengubah arus AC ke DC, digunakan power supply.
8. Relay digunakan sebagai isolator dan jembatan antara rangkaian logika (PLC)
dan rangkaian utama (seperti motor, lampu).
DAFTAR PUSTAKA
Ogata, Katsuhiko. 1995. Teknik Kontrol Automatik (Jilid I). Bandung: Institut
Teknologi Bandung
Tim Laboratorium Pengaturan Dan Komputer. 2008. Modul Tutorial Dan Praktikum
Sistem Pengaturan dan Komputer. Inderalaya: Laboratorium Sistem
Pengaturan Dan Komputer Teknik Elektro Universitas Sriwijaya.
http://jurnal.sttn-batan.ac.id/wp-content/uploads/2008/06/36-artono-371-376.pdf
http://www.geocities.com/tu_darma/jrnl01_fuzzy_logic.pdf.
http://www.lp.itb.ac.id/product/vol31no2/pekik/pekik.html
http://www.te.ugm.ac.id/~risanuri/me/SENSOR.pptmail.uns.ac.id/~yuyunestriyanto/?
download=03%20-20Peralatan%20Kontrol%20di%20Industri.ppt