1
Materi #7 Ganjil 2016/2017
6623 - Taufiqur Rachman
TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
Sumber:
Mikell P Groover, Automation, Production Systems, andComputer-Integrated Manufacturing, Second Edition, NewJersey, Prentice Hall Inc., 2001, Chapter 4
Materi #7
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Sistem Kontrol Kontinu
Materi #7 Ganjil 2016/2017TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
2
Umumnya bertujuan untuk menjaga agar variabel output pada levelyang diinginkan, sama seperti operasi sistem kontrol umpan balik.
Dalam praktiknya, proses kontinu terdiri dari banyak jaringan umpanbalik, yang semuanya harus dikendalikan dan dikoordinasikan untukmenjaga variabel output pada nilai yang diinginkan.
Contoh:
Pengendalian output reaksi kimia yang tergantung padatemperatur, tekanan, dan laju aliran input beberapa reaksi. Semuavariabel dan/atau parameter adalah kontinu.
Pengendalian posisi benda kerja relatif terhadap perkakas potongdalam operasi pemfraisan kontour. Posisi bendakerja ditentukanoleh nilai koordinat x, y, dan z. Pada saat benda kerja bergerak, nilaix, y, dan z dapat dipandang sebagai variabel dan/atau parameteryang berubah setiap saat melakukan permesinan benda kerja.
2
Materi #7 Ganjil 2016/2017
6623 - Taufiqur Rachman
TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Pendekatan Sistem Kontrol Kontinu
Materi #7 Ganjil 2016/2017TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
3
Kontrol dengan pengaturan(Regulatory Control)
Kontrol hantaran kedepan(Feedforward Control)
Optimasi keadaan tetap(Steady State Optimization)
Kontrol adaptif(Adaptive Control)
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Kontrol Dengan Pengaturan
Materi #7 Ganjil 2016/2017TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
4
Bertujuan untuk menjaga agar performansi proses padalevel tertentu atau berada dalam daerah toleransi yangdiberikan pada level tersebut.
Bila performansi tersebut adalah suatu pengukurankualitas produk, sehingga sangat penting untuk menjagaagar kualitas pada level spesifikasinya atau pada daerahspesifikasinya.
Umumnya, pengukuran performansi proses (umumnyadisebut indeks performansi) dihitung berdasarkanbeberapa variabel output proses.
Kelemahan sistem ini adalah: tindakan pembandingandilakukan setelah gangguan terjadi pada output proses.
3
Materi #7 Ganjil 2016/2017
6623 - Taufiqur Rachman
TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Gambar Kontrol Dengan Pengaturan
Gambar berikut merupakan kontrol dengan pengaturandilakukan terhadap keseluruhan proses dimana kontrolumpan balik dalam proses ini merupakan jaringan kontrolindividual.
Process
Contoller
Input parameters Output variables Performance
measure
Measured
variables
Index of
performancePerformance
target level
Adjusment
to input
parameters
Materi #7 Ganjil 2016/2017
5
TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Kontrol Hantaran Kedepan
Materi #7 Ganjil 2016/2017TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
6
Bertujuan untuk mengantisipasi efek gangguan yang akanmengacaukan proses dengan cara mensensor danmengkompensasikannya sebelum ganggaguan tersebutmempengaruhi proses.
Dalam kondisi ideal, kompensasi ini sangat efektif, tetapipada kenyataannya sering terjadi penyimpangan dalampengukuran umpan balik, operasi aktuator, dan algoritmapengendalian.
Umumnya sistem kontrol ini dikombinasikan dengankontrol umpan balik.
Sistem ini lebih sesuai digunakan untuk industri prosesdari pada manufaktur produk diskrit.
4
Materi #7 Ganjil 2016/2017
6623 - Taufiqur Rachman
TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Gambar Kontrol Hantaran Kedepan
Gambar berikut menunjukkan elemen-elemen kontrol hantarankedepan mensensor gangguan yang ada dan melakukan koreksidengan mangatur parameter proses danmengkompensasikannya untuk setiap gangguan yang terjadipada proses.
Materi #7 Ganjil 2016/2017
7
TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
Process
Contoller
Input parameters Output variables
Measured
variables
Index of
performancePerformance
target level
Adjusment
to input
parametersFeedforwad
control elements
Disturbance
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Optimisasi Keadaan Tetap
Materi #7 Ganjil 2016/2017TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
8
Istilah optimisasi keadaan tetap mengacu pada kelas teknikoptimisasi dimana proses menunjukkan karakteristik sebagaiberikut:
Terdapat indeks performansi yang telah didefinisikan denganbaik, seperti biaya produksi, laju produksi, atau hasil proses;
Hubungan antara variabel proses dan indeks performansidiketahui (dalam model matematik);
Nilai parameter sistem yang mengoptimasi indeksperformansi tersebut dapat ditentukan secara matematik.
Bila karakteristik ini diaplikasikan, maka dapat dilakukanpengaturan (adjusment) terhadap input parameter proseshingga dicapai keadaan optimal.
5
Materi #7 Ganjil 2016/2017
6623 - Taufiqur Rachman
TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Gambar Optimisasi Keadaan Tetap
Materi #7 Ganjil 2016/2017
9
TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
Process
Contoller
Input parameters Output variables Performance
measure
(1)
Index of
performance (IP)
Adjusment
to input
parameters
(2)
Mathematical model
of process and IP
(3)
Algorithm to
determine optimum
input parameter
values
Sistem kontrol ini adalah jaringan terbuka. Sistem ini akan bekerja sempurna bila tidak ada gangguan
diluar hubungan yang diketahui antara parameter prosesdan performansi proses.
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Kontrol Adaptif
Materi #7 Ganjil 2016/2017TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
10
Bila dalam aplikasi optimasi keadaan tetap terdapatgangguan, maka untuk optimalisasi kontroldibutuhkan bentuk koreksi sendiri, yang disebutkontrol adaptif.
Kontrol adaptif mengkombinasikan kontrol umpanbalik dan kontrol optimal dengan cara pengukuranvariabel proses yang terkait selama operasi(sebagaimana dalam kontrol umpan balik) danpenggunaan algoritma kontrol untuk mengoptimalkanbeberapa indeks performansi (sebagaimana dalamkontrol optimal).
6
Materi #7 Ganjil 2016/2017
6623 - Taufiqur Rachman
TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Gambar Kontrol Adaptif
Konfigurasi umum sistem kontrol adaptif dapat dilihatdalam gambar berikut.
Materi #7 Ganjil 2016/2017
11
TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
Process
Modification
Input parameters Output variables Performance
measure
Adjusment
to input
parameters
Decision
Identification
Measured
variables
Index of
performance
Adaptive
controller
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Fungsi Identifikasi Kontrol Adaptif
Materi #7 Ganjil 2016/2017TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
12
Dalam fungsi identifikasi (identification), nilaiarus indeks performansi sistem ditentukanberdasarkan pada pengumpulan hasilpengukuran dari proses.
Karena kondisi lingkungan berubah setiap saat,maka performansi sistem juga akan berubah.
Sehubungan dengan hal tersebut, fungsiidentifikasi harus lebih kurang kontinu setiapsaat selama operasi sistem.
7
Materi #7 Ganjil 2016/2017
6623 - Taufiqur Rachman
TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Fungsi Keputusan Kontrol Adaptif
Materi #7 Ganjil 2016/2017TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
13
Dalam fungsi pengambilan keputusan (decisionfunction), pada saat performansi sistem telahditentukan, fungsi berikutnya adalah menetapkanperubahan apa yang harus dibuat untuk memperbaikiperformansi.
Fungsi pengambilan keputusan dilaksanakan denganmemakai algoritma terprogram dari sistem adaptif.
Berdasar algoritma tersebut, keputusan mungkinmerubah satu atau lebih parameter input ke proses,untuk merubah beberapa parameter internalkontroler, atau perubahan-perubahan yang lain.
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Fungsi Modifikasi Kontrol Adaptif
Materi #7 Ganjil 2016/2017TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
14
Fungsi modifikasi (modification) digunakan untukmelaksanakan keputusan yang merupakan fungsilogika, dan modifikasi yang menyangkutperubahan fisik dalam sistem.
Jadi modifikasi lebih kepada perubahan pirantikeras dibandingkan dengan piranti lunak.
Dalam modifikasi, parameter sistem atau inputproses dirubah menggunakan aktuator yang adauntuk menjalankan sistem pada kondisi yang lebihoptimal.
8
Materi #7 Ganjil 2016/2017
6623 - Taufiqur Rachman
TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Sistem Kontrol Diskrit
Materi #7 Ganjil 2016/2017TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
15
Dalam kontrol diskrit, parameter dan variabel diskritsuatu sistem dirubah pada saat-saat tertentu denganmemakai program instruksi (contoh: program sikluskerja).
Perubahan dilakukan baik karena kondisi sistem telahselesai dirubah atau karena waktu tertentu telahdicapai.
Berdasarkan hal tersebut, maka perubahan dapatdibedakan atas:
Perubahan gerak-kejadian (event-drive changes).
Perubahan gerak-waktu (time-drive changes).
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Perubahan Gerak-Kejadian
Materi #7 Ganjil 2016/2017TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
16
Dilakukan oleh kontroler sebagai responterhadap beberapa kejadian (event) yangtelah menyebabkan keadaan sistemberubah.
Perubahan dapat terjadi pada saat awaloperasi atau pada saat akhir operasi,menjalankan motor atau menghentikanmotor, membuka katup atau menutupkatup, dsb.
9
Materi #7 Ganjil 2016/2017
6623 - Taufiqur Rachman
TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Contoh Perubahan Gerak-Kejadian
Materi #7 Ganjil 2016/2017TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
17
Suatu robot memasang benda kerja kedalam pemegang, dan partdisensor dengan sebuah saklar batas. Pensensoran keberadaan partmenunjukkan kejadian yang merubah keadaan sistem. Perubahangerak-kejadian menunjukkan bahwa siklus pemesinan otomatik sudahdapat dimulai.
Level pengurangan bahan plastik dalam corong isi (hopper) mesincetak injeksi menarik saklar batas-bawah sehingga katup terbuka danmemulai pengisian bahan plastik baru ke dalam corong isi. Bila levelpengisian plastik pada ketinggian tertentu telah dicapai, maka saklarbatas-atas akan ditarik sehingga katup tertutup, jadi aliran bahanplastik ke dalam corong isi terhenti.
Penghitungan pergerakan part sepanjang konveyor melewati sensoroptik adalah sistem gerak-kejadian. Setiap part yang melewati sensormerupakan kejadian yang menggerakkan penghitung.
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Perubahan Gerak-Waktu
Materi #7 Ganjil 2016/2017TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
18
Dilakukan oleh sistem kontrol sebagai responterhadap pencapaian suatu kondisi tertentudalam waktu tertentu atau dalam selang waktutertentu telah terjadi suatu kondisi tertentu.
Seperti pada perubahan gerak-kejadian,perubahan biasanya terdiri dari memulaisesuatu atau menghentikan sesuatu, danwaktu saat perubahan terjadi merupakansesuatu yang utama.
10
Materi #7 Ganjil 2016/2017
6623 - Taufiqur Rachman
TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Contoh Perubahan Gerak-Waktu
Materi #7 Ganjil 2016/2017TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
19
Dalam pabrik dengan waktu memulai dan waktu mengakhiri untukkerja sift dan istirahat bersama bagi semua pekerja, jam diatur untukmembunyikan bel dalam saat tertentu selama hari tersebut untukmenyatakan waktu mulai dan berhenti bekerja.
Operasi perlakuan panas harus dilaksanakan selama selang waktutertentu. Siklus otomatis perlakuan panas terdiri dari memasang partke dalam tungku (mungkin dengan robot) dan mengambil parttersebut setelah dipanaskan dalam selang waktu tertentu.
Dalam operasi mesin cuci, sewaktu bak pencucian telah diisi airdengan ketinggian tertentu, dilanjutkan dengan siklus pengadukanuntuk selang waktu tertentu yang diatur pada kendali. Bila waktu telahhabis, timer menghentikan pengadukan dan kemudian air dalam bakdikosongkan (dalam hal ini pengisian air dalam bak merupakan event-driven, sedang selang waktu pengadukan merupakan time-driven).
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Level Kontrol Proses Industri
Plant level
Cell or system
level
Machine level
Devise level
Enterprise
level
1
5
4
2
3
Data flow
Automation level
Coordination
control
Procedural
control
Basic control
Data
flow
Data
flow
Data
flow
Data
flow
Control level
1
2
3
Secara umum hampirsama dengan level otomasi.
Terdiri dari tiga level, yaitu:
1) Kontrol dasar (basic control),
2) Kontrol prosedur(procedural control),
3) Kontrol koordinasi(coordination control).
Materi #7 Ganjil 2016/2017
20
TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
11
Materi #7 Ganjil 2016/2017
6623 - Taufiqur Rachman
TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Kontrol Dasar
Materi #7 Ganjil 2016/2017TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
21
Merupakan kontrol level terendah, berhubungan dengan levelperalatan (device level) dalam hirarki otomasi.
Dalam industri proses, level ini dinyatakan dengan kontrolumpan balik dalam jaringan kontrol dasar.
Dalam industri manufaktur diskrit, kontrol dasar dinyatakandengan pengarahan servomotor dan aktuator yang lain mesinproduksi.
Kontrol dasar meliputi fungsi umpan balik, pengumpulan,interlocking, interupsi, dan kegiatan penanganan khusus.
Fungsi kontrol dasar dapat diaktifkan, dideaktifkan, ataudimodifikasi baik oleh level kontrol yang lebih atas (kontrolprosedur atau kontrol koordinasi) atau oleh perintah operator.
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Kontrol Prosedur
Materi #7 Ganjil 2016/2017TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
22
Merupakan kontrol level medium ke level kontrol denganpengaturan unit operasi dalam otomasi industri prosesdan ke level mesin dalam otomasi manufaktur diskrit.
Dalam kendali kontinu, fungsi kontrol prosedur meliputipenggunaan data yang dikumpulkan untuk menghitungbeberapa nilai parameter proses, pengubahan setpointdan parameter proses yang lain dalam kendali dasar, danpengubahan kontroler terhadap konstanta.
Dalam kendali diskrit, fungsinya adalah berkaitan denganpelaksanaan program siklus kerja, yaitu mengarahkanmesin untuk melakukan aktifitas dalam urutan tertentu.
12
Materi #7 Ganjil 2016/2017
6623 - Taufiqur Rachman
TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Kontrol Koordinasi
Materi #7 Ganjil 2016/2017TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
23
Merupakan kontrol level teratas dalam hirarki kendali.
Kontrol ini berhubungan dengan level kontrol pengawasandalam industri proses dan level sistem sel dalam industrimanufaktur diskrit.
Kontrol ini juga berhubungan dengan level pabrik dan levelperusahaan.
Fungsi koordinasi pada level sel meliputi pengoordinasianaktifitas group peralatan atau mesin, pengkoordinasianpenanganan material antara mesin.
Pada level pabrik dan perusahaan, kontrol koordinasi berkaitandengan fungsi pendukung, meliputi perencanaan produksi danpenjadwalan, pengkoordinasian peralatan yang digunakanuntuk lebih dari satu mesin, dan lain-lain.
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Bentuk Kontrol Proses Komputer
Process
Process
Process
Computer
Computer
Computer
Process variables
Process variables
Process variables
Data collection
Data collection
Control
commands
Control
commands
(a)
(b)
(c)
a) Pemonitoran proses
b) Kendali proses loop terbuka.
c) Kendali proses loop tertutup.
Materi #7 Ganjil 2016/2017
24
TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
13
Materi #7 Ganjil 2016/2017
6623 - Taufiqur Rachman
TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
66
23
-T
au
fiq
ur
Ra
chm
an
Pemonitoran Proses VS Proses Kontrol
Materi #7 Ganjil 2016/2017TIN310 - Otomasi Sistem Produksi
25
Dalam pemonitoran proses (gbr. a), komputer digunakan untukmengumpulkan data dari proses.
Data yang dikumpulkan dalam pemonitoran proses meliputi:data proses, data peralatan, dan data produk.
Dalam kendali proses (gbr. b & c), komputer mengatur proses.
Dalam beberapa penerapan kontrol proses, aktifitas tertentuyang diterapkan dengan komputer kontrol tidakmembutuhkan data umpan balik yang harus dikumpulkandari proses, yang merupakan ciri jaringan terbuka (gbr. b).
Tetapi, pada umumnya beberapa bentuk umpan balik atauinterlocking dibutuhkan untuk meyakinkan bahwa instruksikontrol telah dilaksanakan dengan baik, yang merupakan cirijaringan tertutup (gbr. c).
6623 -
Tau
fiqu
rR
achm
an
h t t p : / / t a u f i q u r r a c h m a n . w e b l o g . e s a u n g g u l . a c . i d
Materi #7 Ganjil 2016/2017TIN310 - Otomasi Sistem Produksi26