Mengenal Pengaturan PID Loops pada instrument control

Menentukan Nilai PID pada sistem Instrument untuk Pengaturan Respon, waktu, keakuratan PID suatu sistem automatis

PID Loops

Artikel kali ini, kita akan coba mempelajari tentang bagaimana suatu alat atau sistem rangkaian Instrumen automatis (Loops) agar dapat bekerja secara maksimal sesuai dengan target yang kita inginkan.

Pentingnya menentukan nilai PID pada Instrument automatis

• Controller
  

Adalah suatu alat yang menerima sinyal dari Transmitter dan menunjukkan hasil dari pengukuran transmitter (Temperature Transmitter,Pressure/tekanan, Level, dll).

• Transmitter
  

Adalah suatu alat yang mengukur suatu nilai keadaan tertentu dan mengirimkan nilai tersebut ke alat Controller.

Ada beberapa jenis Transmitter , antara lain :

1. Temperature transmitter,RTD,Thermo couple (untuk mengukur suhu/temperature)
2. Pressure Transmitter (untuk mengukur tekanan)
3. Level Transmitter (untuk mengukur tinggi/rendah seperti mengukur tinggi/rendah air dalam tangki)
4. Flow meter Transmitter (untuk mengukur aliran/debit)

• Control Valve (CV)
  

Adalah suatu alat yang bekerja atas perintah dari sinyal yang dikirimkan oleh Controller , beberapa contoh controller (Control Valve, Motor, Inverter merubah kecepatan putaran, sistem pemanas listrik, dll)

• Process Value (PV)
  

Adalah nilai sebenarnya yang terjadi pada suatu Proses

• Set Point Value (SV)
  

Adalah suatu nilai Target yang kita inginkan.

Pengaturan PID LOOPS

Suatu contoh proses (Loops)
Jika kita memiliki tangki air, dan menginginkan agar air didalam tangki memiliki ketinggian atau level yang tetap sesuai keinginan kita, dan menginginkan juga suhu air dalam tangki tetap pada suhu tertentu dengan sistem pemanas listrik.

Kita membutuhkan alat-alat sebagai berikut :

1. Tangki air (ukuran sesuai kebutuhan)
2. Pemanas air (Automatis sesuai kebutuhan)
3. Sumber air
4. Control Valve (Valve/keran yang bekerja secara auto analog)

Prinsip kerja:

• Level Transmitter mengukur tinggi/rendah air dalam tangki dan mengirimkan nilai pengukuran ke controller
• Controller menerima sinyal yang dikirimkan Level Transmitter dan memberikan perintah ke Control valve (Kran auto)
• Temperature Transmitter mengukur suhu air dalam Tangki dan mengirimkan nilai pengukuran ke controller
• Controller menerima sinyal yang dikirimkan Temperature transmitter dan memberikan perintah ke automatis pemanas
• Control valve (Kran Auto) akan terbuka dan air mengalir ke dalam tangki jika hasil pengukuran Level transmitter yang dibaca controller lebih rendah dari nilai level yang kita inginkan (Set Point Value) dan akan tertutup jika level yang diinginkan tercapai, begitu seterusnya sehingga level air pada tangki tetap berada pada level yang kita inginkan
• Automatis Pemanas listrik akan diperintahkan oleh Controller untuk mengirimkan nilai listrik maksimal ke Heater/pemanas jika nilai suhu yang diukur oleh Temperature Transmitter berada dibawah nilai set point Value (SP) agar pemanas memanaskan air secara maksimal, setelah suhu air mencapai panas yang kita inginkan secara perlahan Automatis pemanas akan menurunkan supply listrik ke heater/pemanas sehingga proses pemanasan menurun agar suhu air pada tangki tetap seperti yang diinginkan, begitu seterusnya.

Penggunaan dan aplikasi yang kita inginkan sangat beragam, sesuai dengan kebutuhan kita di lapangan, contoh proses diatas hanya salah satu diantaranya.

Berbagai gangguan pada PID

Pada saat proses automatis berjalan, terdapat beberapa kendala lain diantaranya :

• Respon alat (Control Valve,Auto pemanas) terlambat atau terlalu cepat terbuka/tertutup, sehingga Level air pada tangki melebihi/kurang dari yang kita inginkan.

• Alat Control valve,auto pemanas terlalu sering bekerja terbuka/tertutup sehingga fluktuasi terlalu sering dan dapat berakibat terhadap menurunnya umur alat atau goncangan tidak stabil pada air dalam tangki.

• Dan berbagai gangguan lainnya.

Oleh karena itu, pada alat-alat Controller dan Transmitter pada suatu sistem proses Automatis memiliki nilai-nilai keakuratan, respon, waktu respon, langkah/jarak respon, dan lainnya.

Dan pengaturan inilah yang perlu kita atur agar memiliki keseimbangan yang baik. Nilai ini yang disebut PID.

PID adalah singkatan dari:

• P (Proportional/Gain)
  

Proportional atau Gain adalah besaran nilai (%) yang menentukan perubahan nilai input ke alat control valve sesuai dengan selisih nilai (Error) proses value dengan set point value.

Besar kecilnya nilai Proportional mempengaruhi seberapa besar (%) respon alat control valve akan terpengaruh oleh perbedaan nilai proses dengan nilai set point.

• I (Integral Time)
  

Integral Time adalah besaran nilai (Action perdetik) yang menetukan seberapa cepat perubahan nilai Control valve terbuka/tertutup sesuai dengan nilai selisih (Error) nilai proses dengan nilai set point.

Atau dengan kata lain seberapa cepat atau lambat waktu kerja respon dari alat terhadap perubahan nilai proses.

• D (Derivative)
  

Derivative adalah besaran nilai waktu (Action/action/detik) antara respon demi respon atas perubahan selisih nilai (Error) antara nilai proses dan nilai set point.

Dengan kata lain Derivative adalah nilai waktu yang dibutuhkan atas respon demi respon berkelanjutan alat control valve atas selisih perubahan nilai proses dengan nilai setpoint

Nilai ERROR = Nilai setpoint (SP) – Nilai Proses (PV)

Pengaturan nilai-nilai PID disebut juga PID Tuning, pada beberapa alat controller terbaru memang sudah ada yang dilengkapi sistem Auto Tuning.

PID auto tuning akan bekerja secara automatis controller mencari nilai terbaik terhadap PID sehingga sistem automatis berjalan secara harmonis dan seimbang.

Namun sistem Auto tuning ini tidak terdapat pada semua Controller, maka kita harus mengatur nilai PID secara manual sesuai kebutuhan proses automatis yang kita inginkan.

Proses automatis bisa digambarkan seperti gambar dibawah ini :

Pengaturan PID

• Process Value (PV)
  

PV adalah gelombang naik turun dari nilai proses yang terjadi

• Output (Control Valve)
  

Output adalah gelombang naik turun dari kerja alat control valve

• Setpoint (SV)
  

SV adalah Nilai atau target kondisi gelombang tetap yang kita inginkan.

Dari kedua gambar diatas dapat kita simpulkan, bahwa:

• Pada gambar pertama, fluktuasi gelombang sangat tinggi, sehingga proses kerja automatis sangat fluktuatif yang dapat menyebabkan sistem automatis bekerja terlalu sering dan berdampak buruk terhadap alat-alat dan proses yang kita inginkan.

• Pada gambar kedua menunjukkan sistem automatis yang baik, dan dapat mencapai hasil yang kita inginkan tanpa terlalu sering terjadi perubahan-perubahan nilai, hal ini ditentukan oleh seberapa baik kita menentukan nilai PID LOOPS sistem automatis.

Berbagi :