Menganalisa Sistem Kontrol

 

Materi Pembelajaran  Dasar Perencanaan Teknik Mesin

KD 3.9 Menganalisis Sistem Kontrol

Materi Minggu 5 Bulan Februari 2021

Jadwal Daring Jum’at, 5  Februari 2021 Pukul 13.00 -15.00

Pokok Pembahasan “Menganalisa Sitem Kontrol  ”

PETUNJUK BELAJAR DARING

1. Pelajari materi yang diberikan di Halaman Ini
2. Kerjakan Evaluasi yang sudah disediakan dihalaman ini dengan mencantumkan Nama lengkap Kelas
3. Mengerjakan Evaluasi sebagai salah satu Bukti sudah mempelajari materi ini dan sebagai bukti absensi siswa sudah melaksanakan pembelajaran daring
4. Pengerjaan Evaluasi akan direkam Berdasarakan Waktu dan tanggal mengerjan
5. Siswa yang telah melaksanakan evaluasi dapat dilihat di bagian Bukti Evaluasi

MATERI PEMBELAJAN

DESAIN SISTEM
Setelah tahap analisis sistem selesai dilakukan, maka analis sistem telah mendapatkan gambaran dengan jelas apa yang harus dikerjakan. Tiba waktunya sekarang bagi analis sistem untuk memikirkan bagaimana membentuk system tersebut. Tahap ini disebut dengan desain sistem. Desain system dapat dibagi dalam dua bagian, yaitu desain sistem secara umum dan desain sistem terinci. 

ARTI DESAIN SISTEM
Desain sistem dapat didefinisikan sebagai berikut ini. 
Menurut Robert J.Verzello/John Reuter III:
Tahap setelah analisis dari sikLus pengembangan sistem: pendefinisian dari kebutuhan-kebutuhan fungsional dan persiapan untuk rancang bangun implementasi, menggambarkan bagaimana suatu sistem dibentuk.
Menurut John Burch & Gary Grudnitski:
Desain sistem dapat didefinisikan sebagai penggambaran,dan pembuatan sketsa atau pengaturan dari beberapa terpisah ke daIam satu kesatuan yang utuh dan berfungsi.
Menurut George M. Scott:
Adalah Desain sistem menentukan bagaimana suatu sistem akan menyelesaikan apa yang mesti diselesaikan; tahap ini menyangkut mengkonfiguras dari komponen- komponen perangkat L unak dan perangkat keras dari suatu sistem sehingga setelah instalasi dari sistem akan benar-benar memuaskan rancang bangun yang telah di tetaplan pada akhir tahap analisis sistem).


Dengan demikian Desain Sistem dapat diartikan sebagai berikut : 
1. Tahap setelah analis dari siklus pengembangan system 
2. Pendefinisian dari kebutuhan-kebutuhan fungsional 
3. Persiapan untuk rancang bangun implementasi 
4. Menggambarkan bagaimana system terbentuk yang dapat berupa penggambaran, perencanaan dan pembuatan sketsa atau pengaturan dari beberapa elemen yang yang terpisah kedalam satu kesatuan yang utuh dan berfungsi 
5. Termasuk menyangkut mengkonfigurasi dari komponen-komponen perangkat lunak dan perangkat keras dari suatu system. 

TUJUAN DESAIN SISTEM 
Tahap desain sistem mempunyai dua maksud atau tujuan utama. yaitu
sebagai berikut ini.
1. Untuk memenuhi kebutuhan kepada pemakai sistem.
2. Untuk memberikan gambaran gambaran yang jelas dan rancang bangun yang lengkap kepada pemrogram dan ahli-ahli teknik lainnya yang terlibat.

DESAIN SISTEM KONTROL

Era modernisasi ikut berimbas terhadap modernisasi alat baik di industri kecil maupun di industri besar. Peralatan di sebuah industri yang dulunya digerakkan manual oleh manusia kini mulai terotomatisasi yakni dikendalikan secara otomatis oleh mesin itu sendiri. Proses otomatisasi mesin dikenal dengan istilah sistem kontrol atau ada juga yang menyebut sistem pengendalian. Pentinganya mempelajari sistem pengendalian ini erat kaitannya dengan mengefisiensikan dan mengoptimalkan kerja mesin agar mampu kita atur sesuai dengan apa yang kita harapkan. Dan desain sistem kontrol itu sendiri adalah perencanaan, pembuatan sketsa, atau penggambaran bagaimana suatu sistem kontrol tersebut dirangkai atau dibentuk sehingga sistem kontrol tersebut bisa berfungsi seperti apa yang diharapkan.

SISTEM KONTROL

Pengertian sistem kontrol atau kendali adalah suatu kumpulan alat atau komponen yang saling berhubungan untuk mengendalikan atau mengontrol suatu sistem. Jadi sistem disini adalah suatu yang dikendalikan. Seperti sistem mobil, sistem pengisian, sistem mesin, dan lain-lain.

Masukan dan keluaran merupakan variabel atau besaran fisis. Keluaran merupakan hal yang dihasilkan oleh kendalian atau kontrol, artinya yang dikendalikan; sedangkan masukan adalah yang mempengaruhi kendalian, yang mengatur keluaran. Kedua dimensi masukan dan keluaran tidak harus sama.

Pada sistem kendali dikenal sistem lup terbuka (open loop system) dan sistem lup tertutup (closed loop system). Sistem kendali lup terbuka atau umpan maju (feedforward control) umumnya mempergunakan pengatur (controller) serta aktuator kendali (control actuator) yang berguna untuk memperoleh respon sistem yang baik. Sistem kendali ini keluarannya tidak diperhitungkan ulang oleh controller. Suatu keadaan apakah plant benar-benar telah mencapai target seperti yang dikehendaki masukan atau referensi, tidak dapat mempengaruhi kinerja kontroler.

Sistem pengendali loop terbuka

Pada sistem kendali yang lain, yakni sistem kendali lup tertutup (closed loop system) memanfaatkan variabel yang sebanding dengan selisih respon yang terjadi terhadap respon yang diinginkan. Sistem seperti ini juga sering dikenal dengan sistem kendali umpan balik. Aplikasi sistem umpan balik banyak dipergunakan untuk sistem kemudi kapal laut dan pesawat terbang. Perangkat sehari-hari yang juga menerapkan sistem ini adalah penyetelan temperatur pada almari es, oven, tungku, dan pemanas air.

Istilah-istilah dalam sistem pengendalian adalah :

1. Masukan
Masukan atau input adalah rangsangan dari luar yang diterapkan ke sebuah sistem kendali untuk memperoleh tanggapan tertentu dari sistem pengaturan. Masukan juga sering disebut respon keluaran yang diharapkan.

2. Keluaran
Keluaran atau output adalah tanggapan sebenarnya yang didapatkan dari suatu sistem kendali.

3. Plant
Seperangkat peralatan atau objek fisik dimana variabel prosesnya akan dikendalikan, msalnya pabrik, reaktor nuklir, mobil, sepeda motor, pesawat terbang, pesawat tempur, kapal laut, kapal selam, mesin cuci, mesin pendingin (sistem AC, kulkas, freezer), penukar kalor (heat exchanger), bejana tekan (pressure vessel), robot dan sebagainya.

4. Proses
Berlangsungnya operasi pengendalian suatu variabel proses, misalnya proses kimiawi, fisika, biologi, ekonomi, dan sebagainya.

5. Sistem
Kombinasi atau kumpulan dari berbagai komponen yang bekerja secara bersama-sama untuk mencapai tujuan tertentu.

6. Diagram blok
Bentuk kotak persegi panjang yang digunakan untuk mempresentasikan model matematika dari sistem fisik. Contohnya adalah kotak pada gambar 1 atau 2.


7. Fungsi Alih (Transfer Function)
Perbandingan antara keluaran (output) terhadap masukan (input) suatu sistem pengendalian. Suatu misal fungsi alih sistem pengendalian loop terbuka gambar 1 dapat dicari dengan membandingkan antara output terhadap input. Demikian pula fungsi alih pada gambar 3.



8. Sistem Pengendalian Umpan Maju (open loop system)
Sistem kendali ini disebut juga sistem pengendalian lup terbuka . Pada sistem ini keluaran tidak ikut andil dalam aksi pengendalian sebagaimana dicontohkan gambar 1. Di sini kinerja kontroler tidak bisa dipengaruhi oleh input referensi.

9. Sistem Pengendalian Umpan Balik
Istilah ini sering disebut juga sistem pengendalian loop tertutup . Pengendalian jenis ini adalah suatu sistem pengaturan dimana sistem keluaran pengendalian ikut andil dalam aksi kendali.

10. Sistem Pengendalian Manual
Sistem pengendalian dimana faktor manusia sangat dominan dalam aksi pengendalian yang dilakukan pada sistem tersebut. Peran manusia sangat dominan dalam menjalankan perintah, sehingga hasil pengendalian akan dipengaruhi pelakunya. Pada sistem kendali manual ini juga termasuk dalam kategori sistem kendali jerat tertutup. Tangan berfungsi untuk mengatur permukaan fluida dalam tangki. Permukaan fluida dalam tangki bertindak sebagai masukan, sedangkan penglihatan bertindak sebagai sensor. Operator berperan membandingkan tinggi sesungguhnya saat itu dengan tinggi permukaan fluida yang dikehendaki, dan kemudian bertindak untuk membuka atau menutup katup sebagai aktuator guna mempertahankan keadaan permukaan yang diinginkan.

11. Sistem Pengendalian Otomatis
Sistem pengendalian dimana faktor manusia tidak dominan dalam aksi pengendalian yang dilakukan pada sistem tersebut. Peran manusia digantikan oleh sistem kontroler yang telah diprogram secara otomatis sesuai fungsinya, sehingga bisa memerankan seperti yang dilakukan manusia. Di dunia industri modern banyak sekali sistem ken dali yang memanfaatkan kontrol otomatis, apalagi untuk industri yang bergerak pada bidang yang proses nya membahayakan keselamatan jiwa manusia.

12. Variabel terkendali (Controlled variable)
Besaran atau variabel yang dikendalikan, biasanya besaran ini dalam diagram kotak disebut process variable (PV). Level fluida pada bejana pada gambar 4 merupakan variabel terkendali dari proses pengendalian. Temperatur pada gambar 5 merupakan contoh variabel terkendali dari suatu proses pengaturan.

13. Manipulated variable
Masukan dari suatu proses yang dapat diubah -ubah atau dimanipulasi agar process variable besarnya sesuai dengan set point (sinyal yang diumpankan pada suatu sistem kendali yang digunakan sebagai acuan untuk menentukan keluaran sistem kontrol). Masukan proses pada gambar 4 adalah laju aliran fluida yang keluar dari bejana , sedangkan masukan proses dari gambar 5 adalah laju aliran fluida yang masuk menuju bejana. Laju aliran diatur dengan mengendalikan bukaan katup.

14. Sistem Pengendalian Digital
Dalam sistem pengendalian otomatis terdapat komponen -komponen utama seperti elemen proses, elemen pengukuran (sensing element dan transmitter), elemen controller (control unit), dan final control element (control value ).

15. Gangguan (disturbance)
Suatu sinyal yang mempunyai k ecenderungan untuk memberikan efek yang melawan terhadap keluaran sistem pengendalian(variabel terkendali). Besaran ini juga lazim disebut load.



16. Sensing element
Bagian paling ujung suatu sistem pengukuran ( measuring system) atau sering disebut sensor. Sensor bertugas mendeteksi gerakan atau fenomena lingkungan yang diperlukan sistem kontroler. Sistem dapat dibuat dari sistem yang paling sederhana seperti sensor on/off menggunakan limit switch, sistem analog, sistem bus paralel, sistem bus serial serta si stem mata kamera. Contoh sensor lainnya yaitu thermocouple untuk pengukur temperatur, accelerometer untuk pengukur getaran, dan pressure gauge untuk pengukur tekanan.

17. Transmitter
Alat yang berfungsi untuk membaca sinyal sensing element dan mengubahnya supaya dimengerti oleh controller.

18. Aktuator
Piranti elektromekanik yang berfungsi untuk menghasilkan daya gerakan. Perangkat bisa dibuat dari system motor listrik, sistem pneumatik dan hidrolik. Untuk meningkatkan tenaga mekanik aktuator atau torsi gerakan maka bisa dipasang sistem gear box atau sprochet chain.

19. Transduser
Piranti yang berfungsi untuk mengubah satu bentuk energi menjadi energi bentuk lainnya atau unit pengalih sinyal. Suatu contoh mengubah sinyal gerakan mekanis menjadi energi listrik yang terjadi pada peristiwa pengukuran getaran. Terkadang antara transmiter dan tranduser dirancukan, keduanya memang mempunyai fungsi serupa. Transduser lebih bersifat umum, namun transmiter pemakaiannya pada sistem pengukuran.

20.Measurement Variable
Sinyal yang keluar dari transmiter, ini merupakan cerminan sinyal pengukuran. 

21. Setting point
Besar variabel proses yang dikehendaki. Suatu kontroler akan selalu berusaha menyamakan variabel terkendali terhadap set point.

22. Error
Selisih antara set point dikurangi variabel terkendali. Nilainya bisa positif atau negatif, bergantung nilai set point dan variabel terkendali. Makin kecil error terhitung, maka makin kecil pula sinyal kendali kontroler terhadap plant hingga akhirnya mencapai kondisi tenang ( steady state)

23. Alat Pengendali (Controller)
Alat pengendali sepenuhnya menggantikan peran manusia dalam mengendalikan suatu proses. Controller merupakan elemen yang mengerjakan tiga dari empat tahap pengaturan, yaitu
a. membandingkan set point dengan measurement variable
b. menghitung berapa banyak koreksi yang harus dilakukan, dan
c. mengeluarkan sinyal koreksi sesuai dengan hasil perhitungannya,

24. Control Unit
Bagian unit kontroler yang menghitung besarnya koreksi yang diperlukan.

25. Final Controller Element
Bagian yang berfungsi untuk mengubah measurement variable dengan memanipulasi besarnya manipulated variable atas dasar perintah kontroler.

26. Sistem Pengendalian Kontinyu
Sistem pengendalian yang ber jalan secara kontinyu, pada setiap saat respon sistem selalu ada. Pada gambar 7. Sinyal e(t) yang masuk ke kontroler dan sinyal m(t) yang keluar dari kontroler adalah sinyal kontinyu.

LEMBAR EVALUASI 

HASIL EVALUASI