Laporan Water Level [PDF]

Citation preview

[Lukman Mubarak]



Praktikum Teknik Instrumentasi dan Kendali



LAPORAN PRAKTIKUM



Disusun Oleh: Nama



: Lukman Mubarak



NIM



: 021700013



Prodi



: Elektronika Instrumentasi



Jurusan



: Teknnofisika Nuklir



Dosen



: Dr.Eng. Sutanto, M.Eng.



SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL YOGYAKARTA 2019 1 WATER LEVEL CONTROL DENGAN PCT-M2 BYTRONICS



[Lukman Mubarak]



I.



Praktikum Teknik Instrumentasi dan Kendali



TUJUAN 1. Memahami cara pengoperasian sebuah modul PCT-M2 simulasi kontrol PID untuk mengendalikan level air dalam tangki. 2. Memahami bagaimana sistem kerja modul PCT-M2 simulasi PID kontrol kendali level air dalam tangka. 3. Memahami hubungan-hubungan parameter proporsional (PG), Integral, dan Derivative terhadap grafik hasil perubahan respon level air sesuai setpoint yang ditentukan.



II.



DASAR TEORI Dasar teori yang beracuan pada Manual Book dari unit PCT-M2 BYTRONIC.



III. ALAT DAN BAHAN Satu buah unit PCT-M2 BYTRONIC.



IV. LANGKAH PERCOBAAN 1. Menyiapkan perangkat/unit PCT-M2. 2. Menghubungkan kabel USB PCT-M2 ke PC yang sudah terinstal PCT-M Software. 3. Sambungkan PSU ke catu daya dan konektor DC di bagian belakang PCT-M2. 4. Nyalakan saklar/tombol ON pada PCT-M2, komputer akan mendeteksi keberadaan unit PCT-M2 tersebut. Akan terlihat pesan bahwa perangkat keras telah diinstal dan siap digunakan, ini hanya akan muncul saat pertama kali menghubungkan PCT-M ke PC.



2



WATER LEVEL SENSOR



[Lukman Mubarak]



Praktikum Teknik Instrumentasi dan Kendali



Pada jendela Device Config pilih port USB yang sesuai dengan port dimana USB ditancapkan ke PC. 5. Pada aplikasi yang telah terbuka, di bagian menu bar pilih Level Control Unit di PID Mode. 6. Dimungkinkan untuk mengubah nilai PID dengan mengkliknya dan memasukkan nilai baru. 7. Mengklik tombol Start untuk memulai kontrol dan grafik PID, klik tombol Stop untuk berhenti. 8. Mengklik tombol Menu kembali ke layar utama dan mengatur ulang Unit Kontrol Level.



V.



PEMBAHASAN PENGAMATAN STRUKTUR DAN CARA KERJA PCTM-2 Praktikum simulasi PCT-M2 Water Level Control kali ini dilakukan untuk memberi pemahaman kepada mahasiswa/praktikan mengenai cara pengoperasian serta cara kerja sebuah modul PCT-M2 yang merupakan simulasi kontrol PID untuk mengendalikan level air dalam suatu tangki. Adapun yang pertama dilakukan praktikan dalam praktikum kali ini adalah mengamati masing-masing komponen dari modul PCT M-2 serta mengamati sistem kerjanya. Dalam hal ini dapat dilihat pada gambar 5.1 berikut,



3



WATER LEVEL SENSOR



[Lukman Mubarak]



Praktikum Teknik Instrumentasi dan Kendali



Gambar 5.1. Komponen-komponen Modul PCT M-2 Water Level Control



Gambar 5.2. Diagram kerja komponen PCT M-2 Dari gambar di atas dapat diamati bahwa PCT-M2 terdiri dari sebuah tangki reservoir di bagian bawah unit dan tangki proses (tangka yang diatur level airnya) di bagian atas. Kontrol cairan dicapai dengan memompa cairan dari tangka reservoir ke tangki proses. Sebuah katup solenoid memungkinkan cairan mengalir kembali ke tangki reservoir dari tangki proses. Transduser tekanan digunakan untuk mengukur measured value dan pengontrol dipasang ke unit untuk menghubungkan ke PC menggunakan koneksi USB. Adapun tranduser yang digunakan di sini adalah sebuah sensor tekanan yang memiliki prinsip kerja, yakni perubahan tekanan pada kantung menyebabkan perubahan posisi inti kumparan sehingga mengakibatkan perubahan induksi magnetik pada kumparan. Kumparan yang digunakan adalah kumparan CT (center tap), dengan demikian apabila inti mengalami pergeseran maka induktansi pada salah satu kumparan bertambah sementara induktansi pada kumparan yang lain berkurang. Kemudian pengubah sinyal berfungsi untuk mengubah induktansi magnetik yang timbul pada kumparan menjadi tegangan yang sebanding. Hal di atas dapat diamati pada Gambar 5.3 berikut.



4



WATER LEVEL SENSOR



[Lukman Mubarak]



Praktikum Teknik Instrumentasi dan Kendali



Gambar 5.3. Struktur bagian dalam sensor tekanan



VI. PEMBAHASAN DATA PENGAMATAN GRAFIK RESPON Kemudian



tujuan



berikutnya



adalah



memahami



hubungan-hubungan



parameter proporsional (PG), Integral, dan Derivative terhadap grafik hasil perubahan respon level air sesuai setpoint yang ditentukan. Dalam mengamati grafik respon measured value level dan set point diperlukan pemilihan sub menu “PID Control pada Level Control” pada software Process Control PCT-M2 seperti gambar berikut.



Gambar 5.4. pemilihan sub menu “PID Control pada Level Control” Selanjutnya adalah pada jendela kendali terdapat beberapa parameter yang dapat diubah ataupun divariasikan nilainya, parameter yang divariasi pada praktikum kali ini antara lain PB, PG, I dan D seperti terlihat pada gambar di bawah.



5



WATER LEVEL SENSOR



[Lukman Mubarak]



Praktikum Teknik Instrumentasi dan Kendali



Gambar 5.5. Tampilan jendela kendali PID untuk PCT M-2 Klik Start untuk melihat percobaan kontrol level menggunakan pengontrol default. Jika setpoint ditingkatkan, output pompa meningkat untuk meningkatkan level secepat mungkin. Pengontrol membuka katup pembuangan ketika setpoint diubah ke nilai yang lebih rendah dari level saat ini dan menutupnya ketika setpoint ditingkatkan. Grafik yang dihasilkan dapat dimanipulasi untuk mengubah basis waktu atau melihat kembali hasilnya. Adapun grafik-grafik respon measured value terhadap setpoint di bawah memperlihatkan bagaimana pengaruh masing-masing parameter PG, PB, I maupun D berpengaruh kepada grafik respon measured value air yang ada di tangki terhadap setpoint-nya.



6



WATER LEVEL SENSOR



[Lukman Mubarak]



Praktikum Teknik Instrumentasi dan Kendali



Grafik 6.1. Pengaruh variasi nilai PG terhadap respon measured value air yang ada di tangki terhadap setpoint-nya



Grafik Water Level vs Time (Level PG = 10 , Level I = 20, Level D = 0, Sample Time = 0, Level Max = 50, Level Min = 25)



Water Level (%)



60 50 40 30 20



10 0 2.666 5.26 7.854 10.401 13.072 15.666 18.26 20.838 23.494 26.057 28.651 31.244 33.807 36.401 39.057 41.619 44.213 46.807 49.463 52.041 54.635 57.307 59.869 62.447 65.026



0



Time (S)



Grafik Water Level vs Time 60 50 40 30 20 10 0



0 3.057 6.073 9.042 12.042 15.057 18.026 21.026 24.057 27.073 30.104 33.042 36.057 39.01 42.01 45.057 48.073 51.104 54.026 57.042 60.073 63.01 66.057 69.057 72.088 75.026 78.026



Water Level (%)



(Level PG = 15 , Level I = 20, Level D = 0, Sample Time = 0.2, Level Max = 50, Level Min = 25)



Time (S)



Grafik Water Level vs Time 60 50 40 30 20 10 0



0 3.01 6.025 9.041 12.041 15.072 18.01 21.025 24.041 27.057 30.025 33.025 36.072 39.072 42.103 45.041 48.057 51.01 54.01 57.057 60.057 63.103 66.041 69.041 72.072 75.01 78.057



Water Level (%)



(Level PG = 20 , Level I = 20, Level D = 0, Sample Time = 0.2, Level Max = 50, Level Min = 25)



Time (S)



Terlihat bahwa semakin besar nilai PG (Proportional Gain), maka respon level air yang terukur makin mendekati ke set point yang ditentukan.



7



WATER LEVEL SENSOR



[Lukman Mubarak]



Praktikum Teknik Instrumentasi dan Kendali



Grafik 6.2. Pengaruh variasi nilai D terhadap respon measured value air yang ada di tangki terhadap setpoint-nya



Grafik Water Level vs Time 60 50 40 30 20 10 0



0 3.01 6.057 9.072 12.026 15.041 18.01 21.01 24.01 27.057 30.072 33.026 36.026 39.057 42.072 45.01 48.057 51.057 54.01 57.026 60.072 63.072 66.088



Water Level (%)



(Level PG = 10 , Level I = 20, Level D = 0, Sample Time = 0, Level Max = 50, Level Min = 25)



Time (S)



Grafik Water Level vs Time 60 50 40 30 20 10 0



0 3.463 6.823 10.213 13.604 17.057 20.448 23.823 27.276 30.666 34.057 37.463 40.823 44.213 47.604 51.057 54.463 57.838 61.228 64.619 68.072 71.447 74.838 78.228



Water Level (%)



(Level PG = 10 , Level I = 20, Level D = 10, Sample Time = 0.2, Level Max = 50, Level Min = 25)



Time (S)



Grafik Water Level vs Time 60 40 20 0



0 3.463 6.838 10.291 13.666 17.056 20.431 23.822 27.275 30.666 34.056 37.431 40.806 44.26 47.65 51.041 54.416 57.869 61.228 64.619 68.072 71.447 74.838 78.228



Water Level (%)



(Level PG = 10 , Level I = 20, Level D = 20, Sample Time = 0.2, Level Max = 50, Level Min = 25)



Time (S)



Terlihat bahwa semakin besar nilai D (Parameter Derivative), maka respon level air yang terukur makin mendekati ke set point yang ditentukan namun risetime



8



WATER LEVEL SENSOR



[Lukman Mubarak]



Praktikum Teknik Instrumentasi dan Kendali



untuk menuju mendekati nilai yang ditentukan setpoint-nya cenderung makin lama. Grafik 6.3. Pengaruh variasi nilai I terhadap respon measured value air yang ada di tangki terhadap setpoint-nya



Grafik Water Level vs Time 60 50 40 30 20 10 0



0 3.635 7.26 10.806 14.463 18.025 21.65 25.244 28.869 32.431 36.01 39.635 43.275 46.853 50.416 54.041 57.697 61.228 64.869 68.447 72.072 75.635 79.276



Water Level (%)



(Level PG = 10 , Level I = 20, Level D = 0, Sample Time = 0.2, Level Max = 50, Level Min = 25)



Time (S)



Grafik Water Level vs Time 60 50 40 30 20 10 0



0 3.619 7.26 10.853 14.478 18.025 21.603 25.244 28.869 32.447 36.01 39.65 43.228 46.838 50.478 54.072 57.635 61.26 64.806 68.463 72.025 75.666 79.244



Water Level (%)



(Level PG = 10 , Level I = 30, Level D = 0 , Sample Time = 0.2, Level Max = 50, Level Min = 25)



Time (S)



Grafik Water Level vs Time 60 50 40 30 20 10 0



0 3.619 7.228 10.869 14.447 18.072 21.619 25.213 28.853 32.478 36.057 39.619 43.26 46.838 50.463 54.01 57.682 61.228 64.853 68.416 72.01 75.65 79.244



Water Level (%)



(Level PG = 10 , Level I = 40, Level D = 0 , Sample Time = 0.2, Level Max = 50, Level Min = 25)



Time (S)



Terlihat bahwa semakin besar nilai I (Parameter Integral), maka respon level air yang terukur makin rendah/menjauh dari set point yang ditentukan namun kondisi 9



WATER LEVEL SENSOR



[Lukman Mubarak]



Praktikum Teknik Instrumentasi dan Kendali



respon yang terukur cendurung lebih setabil atau sedikit noise. Grafik 6.4. Pengaruh variasi nilai PB terhadap respon measured value air yang ada di tangki terhadap setpoint-nya



Grafik Water Level vs Time 60 50 40 30 20 10 0



0 3.01 6.025 9.041 12.056 15.01 18.025 21.056 24.072 27.072 30.041 33.056 36.01 39.01 42.056 45.056 48.072 51.041 54.041 57.072 60.057 63.103 66.041 69.041 72.072 75.01 78.057



Water Level (%)



(Level PG = 10 , Level I = 20, Level D = 0, Sample Time = 0.2, Level Max = 50, Level Min = 25)



Time (S)



Grafik Water Level vs Time 60 50 40 30 20 10 0



0 3.275 6.463 9.65 12.869 16.01 19.275 22.463 25.603 28.807 32.057 35.275 38.478 41.697 44.807 48.025 51.228 54.416 57.635 60.822 64.041 67.228 70.432 73.65 76.853 80.025 83.244



Water Level (%)



(Level PG = 6.67 , Level I = 20, Level D = 0, Sample Time = 0.2, Level Max = 50, Level Min = 25)



Time (S)



Grafik Water Level vs Time 60 40



20 0



0 3.276 6.463 9.666 12.87 16.088 19.276 22.401 25.62 28.885 32.073 35.213 38.416 41.666 44.823 48.026 51.307 54.416 57.62 60.822 64.041 67.228 70.432 73.65 76.853 80.025 83.244



Water Level (%)



(Level PG = 5, Level I = 20, Level D = 0, Sample Time = 0.2, Level Max = 50, Level Min = 25)



Time (S)



Terlihat bahwa semakin besar nilai PB, maka respon level air yang terukur makin rendah/menjauh dari set point yang ditentukan (berdampak negative untuk



10 WATER LEVEL SENSOR



[Lukman Mubarak]



Praktikum Teknik Instrumentasi dan Kendali



sistem kendali level air).



VII. KESIMPULAN 1. PCT-M2 Water Level Control merupakan sebuah perangkat/modul yang digunakan untuk pembelajaran mengenai pengaturan ketinggian/level air dengan menggunakan kendali sistem PID. 2. Semakin besar nilai PG (Proportional Gain), maka respon level air yang terukur makin mendekati ke set point yang ditentukan. 3. Semakin besar nilai D (Parameter Derivative), maka respon level air yang terukur makin mendekati ke set point yang ditentukan namun risetime untuk menuju/ mendekati nilai yang ditentukan setpoint-nya cenderung makin lama. 4. Semakin besar nilai I (Parameter Integral), maka respon level air yang terukur makin rendah/menjauh dari set point yang ditentukan namun kondisi respon yang terukur cendurung lebih setabil atau sedikit noise. 5. Semakin besar nilai PB, maka respon level air yang terukur makin rendah/menjauh dari set point yang ditentukan (berdampak negative untuk sistem kendali level air)



VIII. DAFTAR PUSTAKA Bytronic Ltd .2014. Process Control Technology Level Control PCT-M2. EU: Bytronic.



11 WATER LEVEL SENSOR