Presentasi Tugas Akhir -...

Presentasi Tugas Akhir

TUGAS AKHIR – TE 091399

Perancangan Virtual Plant DistilasiPerancangan Virtual Plant Distilasi

Kolom Metanol-Air Menggunakan Wonderware

Intouch dengan Proses Akuisisi Data

Menggunakan Mikrokontroler

Abdul Hamid

2209105097

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya 2011

PENDAHULUAN

� Memberikan kemudahan bagi kita untuk mempelajari dan

mengkontrol proses real plant di industri yang berupa

virtual plant tanpa harus mengunjungi ke perusahaan yang

bersangkutan

� Harga real plant simulator mahal, sehingga diganti dengan

IMPLEMENTASIPEMODELAN KESIMPULANPERANCANGAN

LATAR BELAKANG

� Harga real plant simulator mahal, sehingga diganti dengan

software simulasi untuk efisiensi biaya

� Dalam proses Belajar-Mengajar tentang Otomasi Sistem

perlu simulator

PENDAHULUAN

�Perencanaan dan pembuatan virtual plant:� Pemodelan virtual plant kedalam fungsi diskrit

� Desain virtual plant dengan Wonderware Intouch

�Mengkoneksikan virtual plant dengan hardware

interface (ATMega 128) :

IMPLEMENTASIPEMODELAN KESIMPULANPERANCANGAN

PERMASALAHAN

interface (ATMega 128) :� Desain hardware interface (ATMega 128)

� Membangun sistem komunikasi data dari plant simulator

dengan hardware interface

� Komunikasi data dengan DDE (Dynamic Digital Exchange)

�Merancang kontroler PID menggunakan PLC

siemens� Membuat HMI kontroler menggunakan Win CC

� Sinkronisasi kontroler dengan virtual plant

PENDAHULUAN

Merancang virtual plant Distilasi Kolom Methanol-Air

menggunakan Wonderware Intouch yang dikontrol dengan

PLC Siemens menggunkanan komunikasi DDE (Dynamic

Digital Exchange)

IMPLEMENTASIPEMODELAN KESIMPULANPERANCANGAN

TUJUAN

Virtual Plant

PLC siemensATMega 128

HMI Kontroler

WinCC

PENDAHULUAN

� Model matematika diambil dari paper (bukan

dari hasil identifikasi penelitian sendiri)

� Menggunakan PLC siemens sebagai

implementasi kontroler PID

IMPLEMENTASIPEMODELAN KESIMPULANPERANCANGAN

BATASAN MASALAH

implementasi kontroler PID

� Komunikasi menggunakan DDE dan serial

PENDAHULUAN IMPLEMENTASIDASAR TEORI KESIMPULANPERANCANGAN

Distilasi merupakan prosespemisahan campuran fase cairdan fase uap menjadi fraksi-

PENGERTIAN

dan fase uap menjadi fraksi-fraksi komponen pembentuknyadengan memanfaatkan prinsipperpindahan panas

IMPLEMENTASI KESIMPULANPERANCANGAN

Model matematika virtual plant “Kolom Distilasi Metanol-Air” diambil

dari sebuah Paper yang berjudul “Pemodelan Kolom Distilasi Sistem

Biner Metanol-Air Menggunakan Jaringan Saraf tiruan” oleh Diana

Rahmawati

PENDAHULUAN

MODEL MATEMATIKA

DASAR TEORI

+−

+−

+

++

++=

(s)

(s)

15.24

41.1

15.24

3.9

15.24

3.9110

023.0

15.24

16

15.24

16

(s)

(s)Y

B

D

V

L

sss

sssX

IMPLEMENTASI KESIMPULANPERANCANGAN

PLANT SISTEM MIMO (Multi Input Multi Output)

023.016

15.24

16

+s

L(s) YD(s)

2 Input : L(s) dan V(s)

2 Output : Y (s) dan X (s)

PENDAHULUAN DASAR TEORI

BLOK DIAGRAM

110

023.0

15.24

16

++

+ ss

15.24

3.9

+s

15.24

41.1

15.24

3.9

+−

+−

ss

V(s) XB(s)

2 Output : YD(s) dan XB(s)

IMPLEMENTASI KESIMPULAN

KONTROLER

� Tipe kontroler yang digunakan adalah PID digital

(Proporsional, Integral dan Derivative)

PENDAHULUAN PERANCANGANDASAR TEORI

� Kontroler PID diimplementasikan di PLC siemens dan ditulis

dengan program Ladder Diagram

( ) ( ) ( ))1(1

)()(0

−−++= ∑ kekeKT

keTKkeKku DS

k

SIP

IMPLEMENTASI KESIMPULAN

Flowchart Kontroler

PENDAHULUAN PERANCANGANDASAR TEORI

IMPLEMENTASI KESIMPULAN

PARAMETER KONTROLER (1)

Penentuan kontroler PID dilakukan dengan cara mengetahui

respon dari masing-masing output dari plant MIMO :

Berdasarkan grafik disamping,

didapat :

Gain Overall (K)

9.9745== SSYK

8

9

10 Respon Yd (Produk Distilat) saat Open Loop

Yd

Ydr

PENDAHULUAN PERANCANGANDASAR TEORI

29.4668

0.3385

9.9745

=

==SS

SS

X

YK

Time Constan ( )

Diperoleh dari waktu untuk

mencapai 63,2% .

s 24.5=τ

τ

0 50 100 150 200 250 300 350 4000

1

2

3

4

5

6

7

Time (s)

%

Met

hano

l

X: 24Y: 6.075

IMPLEMENTASI KESIMPULAN

BLOK DIAGRAM

Maka Blok Diagram untuk output Yd (Produk Distilat) sesuai

dengan desain kontroler PI diatas adalah

+ 4668.29)1( sK τ

PENDAHULUAN PERANCANGANDASAR TEORI

L(s) YD(s)YDR(s)15.24

4668.29

+s

+Tis

p1

1K

-

+ E(s)

+++

++

=

15.244668.29)1(

1

15.244668.29)1(

)(

)(

ss

sKss

sK

sY

sY

I

IP

I

IP

DR

D

ττ

ττ

Jika , maka5.24=Iτ

14668.29

5.241

1)(

)(*

*

+=

+=

P

DR

D

K

sK

sY

sY

τJika ESS=0%, maka

jadi

15* =τ

0.0553=PK

IMPLEMENTASI KESIMPULAN

PARAMETER KONTROLER (2)

Berdasarkan grafik disamping,

didapat :

Delay time (L)

L = 14 s

Waktu melengkung (T)0.15

0.2

0.25

0.3

% M

etha

nol

Respon Xb (Produk Bawah) saat Open Loop

Xb

Xbr

L T

PENDAHULUAN PERANCANGANDASAR TEORI

Waktu melengkung (T)

T = 68 – 14 = 54 s

Sehingga berdasar aturan

pertama Ziegler Nichols

TipeKontroler

Kp Ti Td

PID4.6292.1 =

L

T282 =L 75.0 =L 0 50 100 150 200 250 300 350 400

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

Waktu (s)

% M

etha

nol

L T

IMPLEMENTASI KESIMPULAN

HMI WinCC

PENDAHULUAN PERANCANGANDASAR TEORI

Parameter PID Respon Plant Virtual Plant

IMPLEMENTASI KESIMPULAN

BLOK DIAGRAM SISTEM

110

023.0

15.24

16

++

+ ss

15.24

16

+sL(s) YD(s)

+s5.24

110.0553

-+YDR(s)

PENDAHULUAN PERANCANGANDASAR TEORI

15.24

3.9

+s

15.24

41.1

15.24

3.9

+−

+−

ss

V(s) XB(s)

++ ss

728

114.6286

-

+XBR(s)

PENDAHULUAN IMPLEMENTASI KESIMPULANPERANCANGAN

DISKRIPSI SISTEMPLC siemens

ATMega 128

DASAR TEORI

Virtual Plant HMI Kontroler

ATMega 128

KESIMPULAN

REALISASI SISTEM

ATMega 128PLC siemens

PENDAHULUAN IMPLEMENTASIPERANCANGANDASAR TEORI

Virtual PlantHMI Kontroler

KESIMPULAN

Perbandingan Respon Plant (YD Open Loop)

25

30

35Perbandingan Respon Yd dari Wonderware dan Matlab

Error

Hasil Respon dari Wonderware

Hasil Respon dari MatLab

PENDAHULUAN IMPLEMENTASIPERANCANGANDASAR TEORI

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

5

10

15

20

Time (s)

Res

pon

KESIMPULAN

Perbandingan Respon Plant (XB Open Loop)

-0.5

0Perbandingan Output Xb dari Wonderware dan Matlab

Respon Plant dari Matlab

Respon Xb dari WonderwareError

PENDAHULUAN IMPLEMENTASIPERANCANGANDASAR TEORI

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-1.5

-1

-0.5

Time (s)

Res

pon

Xb

Validasi Data dengan MatLab

KESIMPULANPENDAHULUAN IMPLEMENTASIPERANCANGANDASAR TEORI

Untuk output YD :

RMSE = 0.09759

%RSEE =0.304 %

Dimana YDss = 32.011

Untuk output XB :

RMSE = 1.26723

%RSEE =89.8 %

Dimana XBss = 1.41

KESIMPULAN

Respon Plant (dengan Kontroler Simulink)

PENDAHULUAN IMPLEMENTASIPERANCANGANDASAR TEORI

KESIMPULAN

Respon Plant (dengan Kontroler Simulink)

PENDAHULUAN IMPLEMENTASIPERANCANGANDASAR TEORI

Parameter PID (YB)

dan XB sesuai

dengan analisadengan analisa

perhitungan

KESIMPULAN

Respon Plant (dengan Kontroler pada PLC

Siemens saat Ts=1 detik)

PENDAHULUAN IMPLEMENTASIPERANCANGANDASAR TEORI

KESIMPULAN

Program sederhana untuk mengetahui waktupengiriman data dari PLC ke Wonderware

PENDAHULUAN IMPLEMENTASIPERANCANGANDASAR TEORI

KESIMPULAN

Respon Plant (dengan Kontroler pada PLC Siemens)

PENDAHULUAN IMPLEMENTASIPERANCANGANDASAR TEORI

Parameter PID (YB)

Kp =0.1

Ki =0.005

Kd =0.01Kd =0.01

Sp =90

Parameter PID (XD)

Kp =1

Ki =1. 5

Kd =2.5

Sp =10

KESIMPULAN

KESIMPULAN

PENDAHULUAN IMPLEMENTASIPERANCANGANDASAR TEORI

� Kontroler PID dapat diimplementasikan ke dalam bahasa

pemrograman ladder diagram menggunakan PLC siemens

� Penggunaan modul PLC I/O Analog untuk perhitungan sinyal

kontrol tidak tepat, sehingga diharapkan memakai modul

kontroler khususkontroler khusus

� DDE sebagai komunikasi data antara virtual plant dengankontroler PID pada PLC siemens melalui hardware interfaceATMega 128 memberikan waktu delay

Wassalamua’laikum

Wr. Wb

Terima Kasih

Wr. Wb