Makalah Sensor Dan Aktuator Pada Industri [PDF]

Citation preview

SISTEM SKALA BESAR PENGGUNAAN SENSOR DAN AKTUATOR PADA INDUSTRI



Oleh : Michael MGP Simatupang 21060118140082 Nur faizi 21060118130072 Willy NG 21060118140130 Aisah Mutiara Sari 21060118120025 Indra Bestari 21060116140088



Sensor dan Aktuator pada Industri 1.Sensor Dalam dunia instrumentasi dan kontrol proses, kita mendefinisikan Sensor sebagai perangkat yang mendeteksi perubahan sifat fisik, listrik, atau kimia dan menghasilkan keluaran listrik sebagai tanggapan atas perubahan tersebut. Jenis-jenis sensor dalam industri 1.1 Sensor Proximity Sensor proximity adalah sensor atau saklar yang dapat mendeteksi adanya target jenis logam dengan tanpa adanya kontak fisik. Biasanya sensor ini tediri dari alat elektronis solid-state yang terbungkus rapat untuk melindungi dari pengaruh getaran, cairan, kimiawi, dan korosif yang berlebihan. Sensor proximity dapat diaplikasikan pada kondisi penginderaan pada objek yang dianggap terlalu kecil atau lunak untuk menggerakkan suatu mekanis saklar. Vendor : Omron



Gambar 1.1 Proximity Sensor   1.2. Limit Switch Limit Switch adalah sebuah alat elektronika digunakan secara otomatis mendeteksi keberadaan benda secara mekanik, untuk memutuskan atau menghubungkan arus listrik. Limit Switch yang digunakan dalam aplikasi industri adalah perangkat elektromekanis yang terdiri dari aktuator mekanik yang terhubung ke serangkaian kontak listrik.  Vendor : Honeywell



Gambar 1.2 Limit Switch



1.3. Sensor Sinar Sensor sinar terdiri dari 3 kategori. Fotovoltaic atau sel solar ialah alat sensor sinar yang mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik, dengan adanya penyinaran cahaya akan menyebabkan pergerakan elektron dan menghasilkan tegangan. Demikian pula dengan Fotokonduktif (fotoresistif) yang akan memberikan perubahan tahanan (resistansi) pada selselnya, semakin tinggi intensitas cahaya yang terima, maka akan semakin kecil pula nilai tahanannya. Sedangkan Fotolistrik adalah sensor yang berprinsip kerja berdasarkan pantulan karena perubahan posisi/jarak suatu sumber sinar (inframerah atau laser) ataupun target pemantulnya, yang terdiri dari pasangan sumber cahaya dan penerima. Vendor : omron



Gambar 1.3 Sensor Sinar  



1.4. Sensor Ultrasonik Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara, dimana sensor ini menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkapnya kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar penginderaannya. Perbedaan waktu antara gelombang suara dipancarkan dengan ditangkapnya kembali gelombang suara tersebut adalah berbanding lurus dengan jarak atau tinggi objek yang memantulkannya. Jenis objek yang dapat diindera diantaranya adalah: objek padat, cair, butiran maupun tekstil. Vendor : Honeywell



Gambar 1.4 Sensor Ultrasonik   1.5. Sensor Tekanan Sensor tekanan – sensor ini memiliki transduser yang mengukur ketegangan kawat, dimana mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik. Dasar penginderaannya pada perubahan tahanan pengantar (transduser) yang berubah akibat perubahan panjang dan luas penampangnya. Vendor : GEMS



Gambar 1.5. Sensor Tekanan



1.6. Sensor Kecepatan (RPM) Proses penginderaan sensor kecepatan merupakan proses kebalikan dari suatu motor, dimana suatu poros/object yang berputar pada suatui generator akan menghasilkan suatu tegangan yang sebanding dengan kecepatan putaran object. Kecepatan putar sering pula diukur dengan menggunakan sensor yang mengindera pulsa magnetis (induksi) yang timbul saat medan magnetis terjadi. Vendor : Dewetron



Gambar 1.6 Sensor RPM 1.7. Sensor Penyandi (Encoder) Sensor Penyandi (Encoder) digunakan untuk mengubah gerakan linear atau putaran menjadi sinyal digital, dimana sensor putaran memonitor gerakan putar dari suatu alat. Sensor ini biasanya terdiri dari 2 lapis jenis penyandi, yaitu; Pertama, Penyandi rotari tambahan (yang mentransmisikan jumlah tertentu dari pulsa untuk masing-masing putaran) yang akan membangkitkan gelombang kotak pada objek yang diputar. Kedua, Penyandi absolut (yang memperlengkapi kode binary tertentu untuk masing-masing posisi sudut) mempunyai cara kerja sang sama dengan perkecualian, lebih banyak atau lebih rapat pulsa gelombang kotak yang dihasilkan sehingga membentuk suatu pengkodean  dalam susunan tertentu.



  1.8. Sensor Suhu Terdapat 4 jenis utama sensor suhu yang umum digunakan, yaitu thermocouple (T/C), resistance temperature detector (RTD), termistor dan IC sensor. Thermocouple pada intinya terdiri dari sepasang transduser panas dan dingin yang disambungkan dan dilebur bersama, dimana terdapat perbedaan yang timbul antara sambungan tersebut dengan sambungan referensi yang berfungsi sebagai pembanding. Resistance Temperature Detector (RTD) memiliki prinsip dasar pada tahanan listrik dari logam yang bervariasi sebanding dengan suhu. Kesebandingan variasi ini adalah presisi dengan tingkat konsisten/kestabilan yang tinggi pada pendeteksian tahanan. Platina adalah bahan yang sering digunakan karena memiliki tahanan suhu, kelinearan, stabilitas dan reproduksibilitas. Termistor adalah resistor yang peka terhadap panas yang biasanya mempunyai koefisien suhu negatif, karena saat suhu meningkat maka tahanan menurun atau sebaliknya. Jenis ini sangat peka dengan perubahan tahan 5% per C sehingga mampu mendeteksi perubahan suhu yang kecil. Sedangkan IC Sensor adalah sensor suhu dengan rangkaian terpadu yang menggunakan chipsilikon untuk kelemahan penginderanya. Mempunyai konfigurasi output tegangan dan arus yang sangat linear.



Gambar 1.8 Sensor Suhu



‘



2.Aktuator Aktuator adalah sebuah peralatan mekanis untuk menggerakkan atau mengontrol sebuah mekanisme atau sistem dengan mengubah suatu besaran menjadi besaran fisis. Besaran fisis yang dimaksud adalah Gerakan, Cahaya, panas maupun tekanan ataupun magnetis. Aktuator menjadi bagian penting dari sistem kendali karena menentukan pergerakan dari sebuah proses. Aktuator digerakkan dengan kontrol dari mikrokontroller, komputer ataupun PLC. Jenis-jenis Aktuator 2.1 Aktuator Pneumatik Aktuator pneumatik menggunakan udara bertekanan untuk menghasilkan energi pengoperasian. Aktuator ini cepat merespons, tetapi tidak ideal untuk lingkungan di bawah tekanan tinggi, karena gas dapat terkompres. Contoh vendor :Banggood



Gambar 2.1 Pneumatic 2.2 Aktuator Hidrolik Aktuator hidrolik menggunakan cairan sebagai alat untuk memberikan tekanan pada komponen mekanis aktuator. Aktuator ini umumnya dapat mengerahkan kekuatan yang besar, karena cairan tidak dapat dimampatkan (Incompresible), tetapi umumnya terbatas pada akselerasi dan kecepatan. Contoh vendor : Koganei



Gambar 2.2 Hidrolik



2.3 Aktuator Gas Langsung (Direct Gas Actuator) Aktuator gas langsung menggunakan pasokan gas alam atau nitrogen bertekanan tinggi untuk mencapai kontrol on/off katup dalam aplikasi transmisi gas alam. Contoh vendor : Cameron.



Gambar 2.3 Direct Gas 2.4 Aktuator Gas Over Oil Aktuator gas-over-oil menggunakan gas tekanan tinggi yang disuplai dari pipa yang digantung di atas fluida hidrolik untuk menggerakkan mekanisme aktuator. Contoh vendor : Emerson.



Gambar 2.4 Over Gas



2.5 Akuator Listrik Aktuator listrik menggunakan sumber daya, seperti baterai, untuk menjalankan aktuator. Aktuator listrik biasanya menyertakan sirkuit listrik yang rumit untuk diprogram ketika aktuator beroperasi. Namun, karena penggunaan listrik sebagai sumber energi, aktuator jenis ini mungkin bukan aktuator terbaik untuk instalasi jarak jauh. Contoh vendor : Valworx.



Gambar 2.5 Aktuator Listrik 2.6 Aktuator Bawah Laut (Subsea Actuators) Aktuator bawah laut dirancang untuk dapat menahan pada suhu yang rendah, tekanan tinggi, dan aksesibilitas yang jauh dari instalasi bawah laut. Hanya aktuator spesifik yang digunakan dalam aplikasi bawah laut, karena semisal kita menggunakan aktuator pneumatic maka gas akan terampatkan di bawah tekanan tinggi, menjadikan paket katup tidak dapat dioperasikan. Contoh vendor : Rotork



Gambar 2.6 Aktuator Bawah Laut 2,7 Aktuator Kompak (Compact Actuator) Aktuator kompak digunakan pada lokasi di mana ruang terbatas dan berat menjadi perhatian khusus. Aktuator jenis ini dirancang untuk memberikan torsi/dorong output yang kuat dan lebih besar, tetapi dengan jejak instalasi yang berkurang. Contoh vendor : Habonim.



Gambar 2.7 Aktuator Kompak



3. Konfigurasi sensor dan aktuator dalam sistem scada



Gambar 3.1. Konfigurasi Sensor dan Aktuator dalam Sistem Scada Dalam system scada sensor berperan sebagai pengukur variabel proses dan aktuator yang menyesuaikan parameter proses, kemudiasn controller berupa RTU akan mengontrol aktuator sebagai respons terhadap variabel yang diukur.agar seluruh sistem di field device dapat beroperasi sesuai dengan rancangan. Beberapa komunikasi harus terjadi antara sensor dan RTU. Kemudian, setelah algoritma diselesaikan, beberapa komunikasi harus terjadi antara RTU dan actuator.



Gambar 3.2.Pemasangan Sensor dan Aktuator pada Sistem Scada Sensor dan aktuator merupakan bagian dasar dalam system scada. Maksudnya sensor dan actuator biasanya menjadi perangkat yang langsung terjun di lapangan dalam proses industry. Dimana proses sensor akan diawali dengan pendeteksian lingkungan sekitar. Hasil pendeteksian baik berupa sinyal analog maupun digital akan dikirimkan ke controller sebagai sebuah stimulan,sinyal ini yang akan diolah oleh kontroler (PLC),pengolahan akan terjadi sesuai rancangan pada program,setelah itu hasil alogaritma tersebut akan menjalankan actuator sebagai bentuk respon dari stimulant tersebut. Pengiriman sinyal dari sensor dan actuator ke RTU biasanya menggunakan kabel,namun sekarang telah dikembangkan teknologi wireless dikarenakan kabel rentan terhadap ganguangangguan seperti mudah korosif,terbakar dll.oleh karena itu biasanya pada system kabel letak RTU dan field device berdekatan Dalam perancangan system scada biasanya sebauh RTU dihubungkan dengan banyak sensor dan actuator.tidak satu RTU untuk sebuah sensor dan actuator,dikarenkan perancangan RTU biasanya membutuhkan biaya yang sedikit mahal. 



Contoh penerapan sensor dan aktuator pada SCADA di dunia industry



Gambar 3.3 Contoh Penerapan Sensor dan Aktuator dalam Sistem Scada Contoh penerapan sensor dan aktuator dalam sistem scada adalah pada sistem pengecatan otomatis. Sensor yang digunakan yaitu proximity sensor, blok sensor dan sensor jumlah serta beberapa motor sebagai aktuator dan PLC sebagai RTU nya.







Contoh Vendor Sistem Scada



Gambar 3,4 Contoh Sistem Scada OMRON



Gambar 3.5 Contoh Sistem Scada SIEMENS