TIN310 - Otomasi Sistem Produksi · 2019. 2. 20. · Sistem Kontrol Diskrit TIN310 - Otomasi Sistem Produksi Materi #7 Ganjil 2016/2017 15 Dalam kontrol diskrit, parameter dan variabel

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


Sumber:

Mikell P Groover, Automation, Production Systems, andComputer-Integrated Manufacturing, Second Edition, NewJersey, Prentice Hall Inc., 2001, Chapter 4

Materi #7


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





66

23

-T

au

fiq

ur

Ra

chm

an

Pendekatan Sistem Kontrol Kontinu


3

Kontrol dengan pengaturan(Regulatory Control)

Kontrol hantaran kedepan(Feedforward Control)‏

Optimasi keadaan tetap(Steady State Optimization)

Kontrol adaptif(Adaptive Control)


66

23

-T

au

fiq

ur

Ra

chm

an

Kontrol Dengan Pengaturan


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





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


5



66

23

-T

au

fiq

ur

Ra

chm

an

Kontrol Hantaran Kedepan


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





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.


7


Process

Contoller

Input parameters Output variables

Measured

variables

Index of

performancePerformance

target level

Adjusment

to input

parametersFeedforwad

control elements

Disturbance


66

23

-T

au

fiq

ur

Ra

chm

an

Optimisasi Keadaan Tetap


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





66

23

-T

au

fiq

ur

Ra

chm

an

Gambar Optimisasi Keadaan Tetap


9


Process

Contoller


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.


66

23

-T

au

fiq

ur

Ra

chm

an

Kontrol Adaptif


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





66

23

-T

au

fiq

ur

Ra

chm

an

Gambar Kontrol Adaptif

Konfigurasi umum sistem kontrol adaptif dapat dilihatdalam gambar berikut.


11


Process

Modification


measure

Adjusment

to input

parameters

Decision

Identification

Measured

variables

Index of

performance

Adaptive

controller


66

23

-T

au

fiq

ur

Ra

chm

an

Fungsi Identifikasi Kontrol Adaptif


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





66

23

-T

au

fiq

ur

Ra

chm

an

Fungsi Keputusan Kontrol Adaptif


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.


66

23

-T

au

fiq

ur

Ra

chm

an

Fungsi Modifikasi Kontrol Adaptif


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





66

23

-T

au

fiq

ur

Ra

chm

an

Sistem Kontrol Diskrit


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).


66

23

-T

au

fiq

ur

Ra

chm

an

Perubahan Gerak-Kejadian


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





66

23

-T

au

fiq

ur

Ra

chm

an

Contoh Perubahan Gerak-Kejadian


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.


66

23

-T

au

fiq

ur

Ra

chm

an

Perubahan Gerak-Waktu


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





66

23

-T

au

fiq

ur

Ra

chm

an

Contoh Perubahan Gerak-Waktu


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).


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).


20


11





66

23

-T

au

fiq

ur

Ra

chm

an

Kontrol Dasar


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.


66

23

-T

au

fiq

ur

Ra

chm

an

Kontrol Prosedur


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





66

23

-T

au

fiq

ur

Ra

chm

an

Kontrol Koordinasi


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.


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.


24


13





66

23

-T

au

fiq

ur

Ra

chm

an

Pemonitoran Proses VS Proses Kontrol


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


Materi #7 Ganjil 2016/2017TIN310 - Otomasi Sistem Produksi26

Documents

TIN310 - Otomasi Sistem Produksi · 2019. 2. 20. · Sistem Kontrol Diskrit TIN310 - Otomasi Sistem Produksi Materi #7 Ganjil 2016/2017 15 Dalam kontrol diskrit, parameter dan variabel