Selamat datang di Blog SITROTIS (Sistem Kendali Otomatis) blog yang berisi tentang dunia teknik kontrol otomatis yang akan menambah pengetahuan kalian. Pada pembahasan yang kedua ini penulis akan membahas tentang Prinsip Dasar Kontrol Otomatis. Untuk Informasi lebih lanjut silahkan baca artikel dibawah ini.
Gambar umpan balik
(Sumber: agusbudiana1)
Sistem Kendali / Sistem Kontrol
Sistem kontrol atau kendali (control system) merupakan suatu alat atau sekumpulan alat yang berguna untuk mengendalikan, memerintah, dan mengatur keadaan dari suatu sistem. Istilah sistem kendali bisa diimplementasikan secara manual untuk mengendalikan stir mobil disaat kita mengendarai/menyetir mobil kita, contohnya, dengan menggunakan prinsip bolak balik. Dalam sistem yang otomatis, alat yang memiliki sistem otomatis semacam ini sering dipakai untuk peluru kendali sehingga peluru yang mencapai sasaran yang diinginkan. Banyak contoh alat lain dalam bidang industri / instrumentasi dan dalam kehidupan kita sehari-hari di mana sistem ini dipakai. Alat pendingin (AC) salah satu contoh yang banyak kita jumpai yang menggunakan prinsip sistem kendali, karena suhu ruangan dapat dikendalikan sehingga ruangan berada pada suhu yang kita inginkan. (Wikipedia)
Saat kata kendali / kontrol sering kita terdengar dan diucapkan pada kehidupan sehari - hari dapat diartikan dengan "Mengatur". Arti pemakaian kata kontrol di dalam teknik mekatronika adalah, “suatu peralatan atau kelompok peralatan yang digunakan untuk mengatur fungsi suatu mesin agar sesuai dengan yang dikehendaki.”
Sistem yang memiliki kapasitas untuk melakukan start, mengelolah dan mengakhiri (menstop) suatu proses untuk mendapatkan output yang sesuai dengan yang diinginkan disebut “Sistem Kontrol.” Jika sistem kontrol bekerja secara otomatis (tidak memakai tenaga manusia) maka sistem tersebut disebut sistem kontrol otomatis.
Tiga elemen pokok pada setiap sistem kontrol, yaitu: input, proses, dan output.
Input merupakan sinyal masukan dihasilkan dari sebuah sensor. Sensor ini merupakan suatu alat pengubah (tranduser) yang bisa merubah kuantitas (besaran) fisik menjadi kuantitas (besaran) listrik. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian saat mengerjakan pengukuran atau pengendalian.
Beberapa contoh dari sensor adalah sebagai berikut:
1. Sensor mekanis contohnya tombol tekan (push button), sakelar batas (Limit switch) dan lain-lain.
2. Sensor suhu misalnya bimetal, RTD, Thermocouple termostat dan lain.lain.
3. Sensor jarak seperti saklar tipe arus eddy, saklar jarak induktif, saklar reed, saklar jarak kapasitif dan lain-lain.
Sensor di bawah ini berfungsi untuk mengirimkan informasi mengenai nilai (kuantitas) yang awalnya diukur selanjutnya diproses oleh bagian pengontrol (controller). Dibawah ini adalah peralatan masukkan (input).
Proses adalah operasi yang sengaja dibuat, berlangsung secara kontinyu, yang terdiri dari beberapa aksi atau perubahan yang dikontrol, yang diarahkan menuju ke suatu hasil atau keadaan akhir tertentu. Dalam modul ini setiap operasi yang dikontrol disebut proses. Peralatan yang digunakan untuk mengontrol operasi disebut controller. Sedangkan obyek fisik yang dikontrol disebut plant. Pada bagian proses berkerja untuk memproses (mengontrol) sinyal input (masukan) untuk menciptakan sinyal output (keluaran).
Output merupakan sinyal keluaran yang berawal dari bagian proses, berupa sinyal listrik yang dipakai untuk mengaktifkan peralatan output (actuator) seperti : motor, solenoid, lampu indikator, buzer, heater, katup, dan sebagainya. Dibawah ini merupakan peralatan output.
Sumber (mesinnews blogspot com)
Sistem kontrol dibagi menjadi 2 yaitu:
1. Sistem Kontrol Lup Terbuka (Open-Loop Control System)
Suatu sistem kontrol yang memiliki spesifik dimana nilai output tidak memicu pengaruh pada gerakan kontrol disebut Sistem Kontrol Lup Terbuka (Open-Loop Control System). Sistem loop terbuka memiliki contoh adalah operasi mesin cuci. Kala penggilingan pakaian, ketika pakaian dikasih sabun, dan waktu pengeringan yang beraktivitas sebagai operasi mesin cuci tidak akan berganti dan hanya sesuai dengan yang diinginkan seperti semula walaupun tingkat kebersihan pakaian (sebagai output atau keluaran sistem) kurang baik akibat adanya aspek-aspek yang kemungkinan tidak diprediksikan sebelumnya.. Diagram kotak pada Gambar dibawah ini memberikan gambaran proses ini.
Gambar Operasi Mesin Cuci
Gambar Sistem Kontrol Lup Terbuka
Sistem kontrol loop terbuka ini sungguh lebih murah, simple dan mudah dalam desain atau rancangannya. Namun, akan menjadi tidak stabil dan seringkali mempunyai tingkat problem yang besar jika diberikan noise dari luar.
2. Sistem Kontrol Loop Tertutup (Closed-Loop Control System)
Sistem kontrol loop tertutup adalah serupa dengan sistem kontrol umpan balik, dimana nilai dari output akan ikut berimbas (mempengaruhi) pada aksi kontrolnya.
Gambar Proses Umpan Balik Pada AC
Contoh dari sistem diatas itu banyak sekali, yang menjadi salah satu contohnya adalah operasi pendinginan udara (AC). Input dari sistem AC adalah derajat suhu yang diinginkan user (pengguna). Outputnya berupa udara dingin yang akan mempengaruhi suhu ruangan. Akhirnya suhu ruangan diharapkan akan sama dengan suhu yang diinginkan. Dengan memberikan umpan balik berupa derajat suhu ruangan setelah diberikan aksi udara dingin, maka akan diperoleh kesalahan (error) dari derajat suhu aktual dengan derajat suhu yang diinginkan. Dengan adanya error ini membuat kontroler berusaha memperbaiki error sehingga didapatkan kesalahan yang semakin lama bisa semakin mengecil. Gambar dibawah ini membagikan penjelasan tentang proses umpan balik sistem AC ini
Gambar Kontrol Lup Tertutup
Sistem kontrol loop tertutup memang lebih rumit, mahal, dan sulit dalam desain dibandingkan sistem kontrol loop terbuka. Akan tetapi level kestabilannya yang tidak mutlak konstan dan level error nya yang kecil bila terdapat noise (gangguan) dari luar, membuat sistem kontrol ini lebih banyak menjadi pilihan para perancang sistem kontrol.
Pada sistem kontrol loop tertutup sinyal keluaran (output) dilakukan pengukuran secara terus menerus. Selanjutnya hasil dari pengukuran tadi diumpan balikkan ke pembanding yang ada instrumen kontrol (controller). Pada alat pembanding ini antara kuantitas referensi (set point) dengan dengan hasil pengukuran dibandingkan, dan sebagai hasilnya adalah sinyal kesalahan (error).
Apabila diperoleh error (kesalahan), maka unit peralatan kontrol (controller) akan mengolah sinyal kesalahan dan mengirimkan sinyal output (keluaran) untuk memperbaiki kesalahan. Sehingga variabel output (keluaran) benar-benar sesuai dengan yang diinginkan.
Sinyal kesalahan ini hasilnya bisa positif atau negatif, secara matematis sinyal kesalahan dapat dirumuskan sebagai berikut :
Contoh sistem kontrol lup tertutup adalah kendali pengisian dan pengosongan tandon air dengan memakai PLC. Jadi, ketika tombol start (push button) ditekan, kran pengisi akan open (mulai membuka) dan cairan mulai mengalir mengisi tandon. Ketika tinggi cairan mencapai sensor ketinggian atas (5 meter) maka kran pengisi ditutup selanjutnya kran pengeluaran dibuka dan mulailah proses pengosongan tandon, jika tinggi cairan mencapai sensor ketinggian bawah (1 meter) maka kran pengeluaran ditutup dan kran pengisian dibuka. Dan mekanisme sistem kontrol lup tertutup tersebut bekerja secara terus-menerus (berkelanjutan).
Dari pembahasan sistem kontrol loop terbuka dan loop tertutup Sistem Kontrol juga dibedakan menjadi 2 jenis kontrol:
1. Kontrol manual
Sistem kontrol manual merupakan suatu sistem pengontrolan yang mana variabel manipulator variabel kontrol berjalannya sistem adalah manusia, baik dari segi pengamatan masukkan (input/I) pengolahan data beserta gerakkan peralatan keluaran (output/O).
Gambar berikut ini menunjukkan sistem kontrol manual pada sebuah tangki air. Variabel yang mengatur input dan output adalah manusia (operator). Operator melihat ketinggian air, jika ketinggian air melewati batas, operator akan membuka kran pengeluaran. Kesalahan (error) dari sistem manual sangat besar karena operator dituntut untuk melakukan pengamatan secara teliti dan tindakan cepat, sementara keadaan fisik dan mental seorang operator tidak selalu stabil.
2. Kontrol otomatis
Sistem kontrol otomatis (Sistem kendali) adalah suatu sistem pengatur dimana variabel manipulator dan variabel kontrol ketika bekerjanya sistem yang dilakukan oleh sebuah peralatan pengontrol otomatis, baik dari segi pengamatan masukan (input) pengolahan data serta mengalihkan peralatan output.
Gambar berikut ini menunjukkan sistem kontrol otomatis pada sebuah tangki air. Dimana controller akan otomatis menggerakkan actuator ketika ketinggian air menyentuh sensor, sehingga kran pengeluaran terbuka. Kejadian ini terus terjadi secara berulang dan kontinyu.
Demikianlah artikel kali ini tentang dasar sistem kendali loop terbuka, tertutup, manual dan otomatis. semoga bermanfaat untuk anda semua dan tunggulah pembahasan materi berikutnya.
Soal Uraian :
1. Ap
yang dimaksud dengan ..
·
Open
Loop Control System
·
Close
Loop Control System
·
Positive
Feed Back
·
Negative
Feed Back
2. Jelaskan
tujuan utama sistim kontrol dan kegiatan penting dalam proses kontrol
otomatis..?
3. Apa
keuntungan dan kerugiannya manual control dengan automatic control ? Sebutkan
dan jelaskan masing-masing !
4. Pada
dasarnya system control dibagi dalam 2 (dua) kelas. Sebutkan dan jelaskan
masing-masing !
5. Jelaskan
pengertian-pengertian dibawah ini :
·
Komparator
·
Kontroler Proportional
·
Histerisis
Pedoman Penskoran Soal Uraian
:
|
NO SOAL
|
KUNCI
JAWABAN
|
SKOR
|
|
1.
|
Jawab:
C Open
Loop Control System adalah sistim dimana aksi pengaturan (input) sendiri
tidak tergantung oleh keluaran (output_ dari prosesnya .
C Close
Loop Control System adalah sistim dimana aksi pengaturan tergantung dari
keluaran (out put).
C Positife
Feet Back adalah Suatu kegiatan operasi yang cenderung membesar
selisih harga yang diminta.
C Negatife
Feet Back adalah Suatu kegiatan operasi yang cenderung memperkecil
selisih harga yang di minta
|
|
|
SKOR MAKSIMUM
|
20
|
|
2.
|
Jawab:
Tujuan
utama system kontrol adalah agar supaya harga atau nilai yang dihasilkan oleh
setiap proses dari setiap system dapat dipertahankan.
Proses
penting dalam kontrol otomatis adalah :
C Memindahkan
pada saat bongkar muat.
C Menghemat
ongkos pemeliharaan
C Pemeliharaan
muatan bisa lebih baik
C Merasionalkan
pikiran dan perbuatan manusia
|
|
|
SKOR MAKSIMUM
|
20
|
|
3.
|
Jawab:
Keuntungan
manual kontrol adalah :
C Tenaga
kerja diatas kapal bisa lebih banyak
C Pengeporasiannya
berdasarkan apa yang diinginkan oleh operator
C Perawatan
lebih sederhana.
Kerugian
manual kontrol adalah :
C Ketelitian
operasi tergantung dari kewaspadaan operatornya.
C Kemungkinan
kesalahan dalam pengontrolan lebih besar.
Keuntungan
automatic control adalah :
C Meningkatkan
kondisi kerja dari pengeperasian manual menjadi pengeperasian automat seperti
shoot blowing boiler, cleaning furifier.
C Meningkatkan
penghematan yang disebabkan oleh lebih efesiennya penggunaan tenaga terutama
petugas jaga.
C Meningkatkan
daya guna kapal yang disebabkan oleh adanya peningkatan pengoperasian dan
pemeliharaan.
C Meningkatnya
penghematan anggaran pemeliharaan, dikarenakan peningkatan efisiensi
permesinan.
C Meningkatkan
penghematan biaya bahan bakar karena disebabkan peningkatan efisiensi kerja
mesin.
C Aspek
keselamatan dan lingkungan dapat tercapai.
Kerugian
automatic kontrol adalah :
C Perawatan
system automatic lebih rumit disbanding system manual.
C System
automatic sangat peka terhadap perubahan tegangan secara tiba-tiba diatas
kapal.
|
|
|
SKOR MAKSIMUM
|
20
|
|
4.
|
Jawab:
System
control dikelaskan 2 macam yaitu :
C Cara
manual
Adalah pengoperasian dijalankan oleh tenaga manusia
C Cara
auotmat
Menurut
pegontrolan system ada 2 yaitu :
1. Open
Loop Control System
2. Close
Loop Control System
Menurut
sumber penggeraknya system otomat terdiri dari :
1. Cara
Pneomtic
2. Cara
Electronic/Listrik
3. Cara
hydroulic
4. Cara
Mekanic
Menurut
hasil keluaran proses yaitu :
1. Servo
mekanisme
2. Requlator
otomatic
Menurut
waktu pengendalian yaitu :
1. Pengendalian
kontinyu (analog)
2. Pengendalian
digital (diskontinyu, diskrit)
3. Pengendalian
kontinyu meliputi propersional, hitegral, diporensial, dan PID pengontrolan
digital ON-OFF posisi ganda dan flooting.
|
|
|
SKOR MAKSIMUM
|
20
|
|
5.
|
Jawab
C Komparator adalah
komponen elektronik yang berfungsi membandingkan dua nilai kemudian
memberikan hasilnya, mana yang lebih besar dan mana yang lebih
kecil. Komparator bisa dibuat dari konfigurasi open-loop Op Amp.
C Kontroler
Proportional adalah sistim control yang bisa menghasilkan output hanya
apabila terjadi perbedaan antara input dengan output, atau dengan kata lain
kontroler Proportional selalu membutuhkan error untuk menghasilkan output,
oleh sebab itu kontroler Proportional tidak bisa menghilangkan offset.
C Histeresis
merupakan perilaku atau sifat dari sebuah sistem dimana sebuah sistem
tersebut gagal untuk kembali ke keadaan semula atau sebelumnya, setelah
penyebab dari perubahan-perubahan tersebut dihilangkan
|
|
|
SKOR MAKSIMUM
|
20
|
|
TOTAL SKOR MAKSIMUM
|
100
|
