Pengendalian Proses
CHS32024 - 3 SKSIr. Abdul Wahid, MT.Departemen Teknik Kimia
FTUI
Uraian Singkat MA Pengendalian Proses
• Mata Ajar Pengendalian Proses adalah – Mata Ajar wajib program S1 Teknik
Kimia – Bobot 3 SKS.
• Di Departemen Teknik Kimia FTUI, MA ini diajarkan di – semester 5 (program S1 reguler) dan – semester 8 (program S1 ekstensi).
Filosofi Pengendalian Proses
Pemodelan Dinamik(Mekanistik)
Analisis Perilaku Model Dinamik
Pengendalian Proses
Pemodelan EmpirikPengendalian Proses
Penyetelen Kontroler
Analisis Stabilitas
Mata AjarSebelumnya
Mata AjarSedang Berjalan
SIMULASI(LAB. MAYA)
MODULINTERAKTIF
Next
VIDEO
LectureNotes
MetodeWILMO
Disain Pembelajaran SAP
Disain
Tujuan PembelajaranSetelah mengikuti MA Pengendalian Proses,
mahasiswa:• mampu mengkonstruksi pengetahuan dari
mata ajar yang sebelumnya dan yang bersamaan dengan mata ajar ini,
• mampu menjelaskan tiga persoalan penting dalam pengendalian proses, yaitu
– perilaku dinamik, karena tidak ada proses yang beroperasi secara statik (steady-state)
– operasi proses, karena peralatan yang ada harus dioperasikan secara aman untuk mendapatkan keuntungan yang tinggi
– pengendalian otomatis, karena insinyur menerapkan keputusan operasi melalui teknologi komputer
Jadwal Kuliah
•Selasa–Jam 16.30 – 19.00–Ruang K105
CHS32024E Edisi 5 Peb ‘07
Akses Internet• Puskom FTUI• Lab SPK DTK FTUI
CHS32024E Edisi 5 Peb ‘07
Tujuan PembelajaranSetelah mengikuti MA Pengendalian Proses,
mahasiswa:• mampu mengkonstruksi pengetahuan dari
mata ajar yang sebelumnya dan yang bersamaan dengan mata ajar ini,
• mampu menjelaskan tiga persoalan penting dalam pengendalian proses, yaitu– perilaku dinamik, karena tidak ada proses yang beroperasi
secara statik (steady-state)– operasi proses, karena peralatan yang ada harus
dioperasikan secara aman untuk mendapatkan keuntungan yang tinggi
– pengendalian otomatis, karena insinyur menerapkan keputusan operasi melalui teknologi komputer
SAP
Sasaran Pembelajaran• Sasaran Afektif (ATTITUDE)• Sasaran Psikomotorik (SKILL)• Sasaran Kognitif (KNOWLEDGE)
SAP
Sasaran Afektif (ATTITUDE)• Proses tidak pernah berfungsi secara eksak
seperti yang telah dirancang disebabkan oleh adanya ketidakpastian dan gangguan
• Fleksibilitas dalam bentuk kapasitas peralatan tambahan dan manipulated variable harus disediakan untuk mencapai kinerja yang diinginkan
• Feedback control dapat memperbaiki keselamatan, kualitas produk dan profit untuk pabrik yang dirancang secara baik
Sasaran
Sasaran Psikomotorik (SKILL)
• Menggunakan skill belajar-mandiri dan sumber-sumber penelitian (perpustakaan, internet, dsb.) untuk menginvestigasi dan melaporkan topik-topik pengendalian proses
• Bekerja secara efektif selama proyek kelompok mengevaluasi obyektif pengendalian, penyetelan lup (loop tuning) dan disain pengendalian
• Menerapkan problem-solving skill untuk analisis data proses
Sasaran
Sasaran Kognitif (KNOWLEDGE)
• Merumuskan dan menyelesaikan model dinamik dasar dari proses nyata. Juga, melakukan eksperimen pemodelan empirik, estimasi parameter, dan perbandingan dengan model dasarnya
• Mendefinisikan obyektif pengendalian dalam tujuh kategori dalam sebuah proses kimia
• Menyeleksi variabel untuk pengukuran dan manipulasi, berhubungan dengan instrumentasi pengendalian otomatis
• Mendisain sistem pengendalian lup tunggal • Menerapkan dan menyetel kontroler• Menghubungkan dinamika proses dengan kinerja,
misalnya, mampu menentukan dinamika berumpan-balik, dinamika gangguan dan frekuensi gangguan yang baik dan tidak-baik, dan menyarankan perubahan proses untuk kinerja proses yang diperbaiki
Sasaran
Kegiatan Belajar-Mengajar (1)
Pkn
Pokok Bahasan & Sub Pokok Bahasan
Tujuan Instruksional Umum dan/atau Sasaran
Pembelajaran
Kegiatan
Media Tugas Evaluasi
1 PENGANTAR PENGENDALIAN PROSESKenapa Pengendalian Proses dan Kenapa Sekarang?Pertanyaan Dasar tentang Pengendalian
Menjelaskan konsep umpan-balik (feedback) yang diaplikasikan pada kontrolMenjelaskan dan mengidentifikasikan tiga unsur dalam lup berumpan-balik (feedback loop)Dapat menerapkan umpan-balik manual pada beberapa contoh proses kimia
Kuliah Latihan
LCD Notebook
Papan Tulis
Akses WILMOTugas 1
PR
2 OBYEKTIF DAN BENEFIT PENGENDALIAN•Tujuh (7) Obyektif Pengendalian•Ukuran variabilitas•Dampak ekonomi dari variabilitas
Mengenal contoh-contoh dari tujuh (7) obyektif pengendalian pada proses-proses kimiaMenghitung indikator dari variabilitas pada variable prosesDapat menghitung dampak ekonomi dari variabilitas
Kuliah Latihan
LCD Notebook
Papan Tulis
Akses WILMOTugas 2
Kuis 1
Kegiatan Belajar-Mengajar (2)
3 PRINSIP PEMODELAN MATEMATIKA•Alasan mengapa kita perlu model dinamik•Enam (6) - tahapan prosedur pemodelan•Kesimpulan umum tentang model
Merumuskan model dinamik didasarkan pada prinsip neracaMenyelesaikan model dinamik orde satu yang sederhanaMenentukan aspek kunci yang bagaimana dari dinamik bergantung pada disain dan operasi proses
Kuliah Latihan Respon
si
LCD Notebook
Papan Tulis
Akses WILMOTugas 3
4-5 PEMODELAN DAN ANALISIS PENGENDALIAN PROSESTransformasi LaplacePenyelesaikan model dinamik linearStruktur model fungsi alihFitur kualitatif secara langsung dari modelRespon frekuensi
Menyelesaikan model dinamik linear orde satu dan dua secara analitisMenyatakan model dinamik kedalam fungsi alih (transfer function)Memperkirakan fitur penting dari perilaku dinamik dari dari model tanpa menyelesaikannya
Kuliah Latihan
LCD Notebook
Papan Tulis
Akses WILMOTugas 4
Kuis 2
Kegiatan Belajar-Mengajar (3)6 PERILAKU DINAMIK
SISTEM PROSES YANG KHASSistem dinamik sederhana: First order, Second order, Dead time dan (Non) Self-regulatoryStruktur penting dari sistem yang sederhana: Series, Parallel, Recycle dan Staged
Memprediksi output untuk input yang khas untuk sistem dinamikMenurunkan dinamik sistem tersebut untuk struktur penting dari sistem dinamik sederhanaMengetahui efek yang besar pada proses dinamik yang disebabkan oleh struktur proses
Kuliah Latihan Respon
si
LCD Noteboo
kPapan Tulis
Akses WILMOTugas 5
7 IDENTIFIKASI MODEL EMPIRIKDisain eksperimen untuk bangunan modelProcess reaction curve (graphical)Estimasi parameter statistik
Disain dan implementasi sebuah eksperimen yang baikMelakukan kalkulasi secara grafikMelakukan kalkulasi secara statistikMengkombinasikan pemodelan dasar dan empirik untuk sistem proses kimia
Kuliah Latihan Respon
si
LCD Noteboo
kPapan Tulis
Akses WILMO Tugas 6
Kuis 3
UJIAN TULIS MID TEST
Kegiatan Belajar-Mengajar (4)
8 LUP BERUMPAN-BALIKElemen-elemen lup yang khasVariabel berhubungan dengan obyektif pengendalianUkuran-ukuran kinerja pengendalian yang khasLima pendekatan terhadap pengendalian berumpan-balik
Mengidentfikasi elemen-elemen penting pada lup berumpan-balikMemilih variabel-variabel kandidat yang cocok untuk dikendalikan dan dimanipulasiMengevaluasi data kinerja pengendalian menggunakan ukuran standar dari kinerja dinamik
Kuliah Latihan
LCD Notebook
Papan Tulis
Akses WILMO
9 PENGENDALI PIDFitur-fitur umum dan sejarah PIDModel Proses dan kontroler – Diagram Blok Tiga jenis kontroler dengan fitur-fiturnya: Proportional, Integral dan DerivativePerilaku dinamik yang khas
Memahami kekuatan dan kelemahan tiga jenis kontroler PIDMenentukan model sistem berumpan-balik menggunakan aljabar diagram blokMenetapkan sifat-sifat umum berumpan-balik PID dari model lup tertutup
Kuliah Latihan Responsi
LCD Notebook
Papan Tulis
Akses WILMO
Kuis 4
Kegiatan Belajar-Mengajar (5)10-
12PENYETELAN PENGENDALI PIDPendekatan trial-and-error - kenapa tidak digunakanDefinisi masalah tuningMenyelesaikan dan Mengembangkan korelasiMenerapkan korelasi ke contoh-contohKehalusan penyetelan - sentuhan pribadi
Menjelaskan sasaran kinerja yang kita cari hingga ketemu lewat penyetelan (tuning). Menerapkan prosedur penyetelan menggunakan kurva reaksi porses (process reaction curve) dan persamaan tuning.Perbaikan kinerja lebih lanjut dengan penyetelan yang baik
Kuliah Latihan
LCD Notebook
Papan Tulis
Akses WILMO
Kuis 5
13-14
ANALISIS STABILITASDefinisi stabilitasPeninjauan kembali menentukan akar persamaan karakteristik (PK)Pengantar metode stabilitas BodePenerapan penentuan beberapa kecenderungan umum pada sistem berumpan-balik
Menentukan stabilitas dari sebuah proses tanpa pengendalianMenentukan stabilitas dari sebuah sistem pengendalian berumpan-balik lup tertutupMenggunakan pendekatan ini untuk mempelajari bagaimana dead time mempengaruhi stabilitas
Kuliah Latihan Responsi
LCD Notebook
Papan Tulis
Akses WILMO
Tugas Akhir
Kuis 6
UJIAN TULIS FINAL TEST
SAP
Evaluasi
25Ujian Akhir Semester5
25Ujian Tengah Semester4
10Akses WILMO3
30Tugas/Quiz2
10Absensi1
PERSENTASE (%)
KOMPONENNO
E0 – 29,95
D30 – 55,94
C56 – 69,93
B70 – 79,92
A85 – 1001
BOBOTRENTANG NILAINO
SAP
Perkembangan Nilai 1998 – 2006
Filosofi Pengendalian Proses
1. Pengantar pengendalian proses– Menjelaskan konsep umpan-balik (feedback) yang
diaplikasikan pada kontrol– Menjelaskan dan mengidentifikasikan tiga unsur dalam
lup berumpan-balik (feedback loop)– Dapat menerapkan umpan-balik manual pada beberapa
contoh proses kimia
2. Obyektif dan benefit pengendalian– Mengenal contoh-contoh dari tujuh (7) obyektif
pengendalian pada proses-proses kimia– Menghitung indikator dari variabilitas pada variable
proses– Dapat menghitung dampak ekonomi dari variabilitas
Disain
Pemodelan Dinamik3. Prinsip pemodelan matematika
– Merumuskan model dinamik didasarkan pada prinsip neraca– Menyelesaikan model dinamik orde satu yang sederhana– Menentukan aspek kunci yang bagaimana dari dinamik
bergantung pada disain dan operasi proses
4. Pemodelan dan analisis pengendalian proses– Menyelesaikan model dinamik linear orde satu dan dua
secara analitis– Menyatakan model dinamik kedalam fungsi alih (transfer
function)– Memperkirakan fitur penting dari perilaku dinamik dari dari
model tanpa menyelesaikannya
Disain
Analisis Perilaku Model DinamikPengendalian Proses
5. Perilaku dinamik sistem proses yang khas– Memprediksi output untuk input yang khas
untuk sistem dinamik– Menurunkan dinamik sistem tersebut
untuk struktur penting dari sistem dinamik sederhana
– Mengetahui efek yang besar pada proses dinamik yang disebabkan oleh struktur proses
Disain
Pemodelan Empirik Pengendalian Proses
6. Identifikasi pemodelan empirik– Disain dan implementasi sebuah
eksperimen yang baik– Melakukan kalkulasi secara grafik– Melakukan kalkulasi secara statistik– Mengkombinasikan pemodelan dasar dan
empirik untuk sistem proses kimia
Disain
Penyetelan Kontroler7. Lup berumpan-balik
– Mengidentfikasi elemen-elemen penting pada lup berumpan-balik– Memilih variabel-variabel kandidat yang cocok untuk dikendalikan dan
dimanipulasi– Mengevaluasi data kinerja pengendalian menggunakan ukuran standar dari
kinerja dinamik8. Algoritma PID
– Memahami kekuatan dan kelemahan tiga jenis kontroler PID– Menentukan model sistem berumpan-balik menggunakan aljabar
diagram blok– Menetapkan sifat-sifat umum berumpan-balik PID dari model lup
tertutup
9. Penyetelan kontroler PID untuk kinerja dinamik– Menjelaskan sasaran kinerja yang kita cari hingga ketemu lewat
penyetelan (tuning). – Menerapkan prosedur penyetelan menggunakan kurva reaksi
porses (process reaction curve) dan persamaan tuning.– Perbaikan kinerja lebih lanjut dengan penyetelan yang baik Chart
Analisis Stabilitas10. Analisis Stabilitas Pengendalian P
roses
– Menentukan stabilitas dari sebuah proses tanpa pengendalian
– Menentukan stabilitas dari sebuah sistem pengendalian berumpan-balik lup tertutup
– Menggunakan pendekatan ini untuk mempelajari bagaimana dead time mempengaruhi stabilitas.
Disain
Silabus MA Pengendalian Proses
1. Pengantar pengendalian proses2. Obyektif dan benefit pengendalian3. Prinsip pemodelan matematika4. Pemodelan dan analisis pengendalian proses5. Perilaku dinamik sistem proses yang khas6. Identifikasi pemodelan empirik7. Lup berumpan-balik 8. Algoritma PID9. Penyetelan kontroler PID untuk kinerja
dinamik10. Analisis Stabilitas Pengendalian Proses
http://www.chemeng.ui.ac.id/~wahid/kendali1.htm Disain
http://www.chemeng.ui.ac.id/~wahid/kendali1.htm
Rujukan• Textbook:
T. Marlin, Process Control: Designing Processes and Control Systems for Dynamic Performance, 2nd Edition, McGraw-Hill, New York, 2000
• Rujukan :1. Carlos A. Smith, Armando B. Corripio, Principles and Practice of
Automatic Process Control, John Wiley & Sons, 1985, ISBN 0-471-88346-82. D. E Seborg, T. F. Edgar, D. A. Mellichamp, Process Dynamics and
Control, John Wiley & Sons, 1989, ISBN 0-471-86389-03. Ogata, Katsuhiko, Teknik Kontrol Automatik (Sistem Pengaturan), Jilid
1, Penerbit Erlangga, 1985, Bandung4. Bequette, R. W., Process Dynamics: Modeling, Analysis, and
Simulation, Prentice Hall,19985. Luyben, William L., Process Modeling, Simulation and Control for
Chemical Engineers, Second Edition, McGraw-Hill International Edition, 1990
6. Kuo, Benjamin C., Automatic Control Systems, Sixth Edition, Prentice-Hall International Editions, 1991
7. Stephanopoulos, George, Chemical Process Control: An Introduction to Theory and Practice, Prentice-Hall International, 1984
Rujukan (2)3. Jurnal :
a. Computers & Chemical Engineeringb. Journal of Process Controlc. Chemical Engineering Science
4. Internet: a. http://www.chemeng.ui.ac.id/~wahid/
kendali1.htm (Homepage Kuliah)b. http://www.pc-education.mcmaster.ca
(WILMO)c. http://lorien.ncl.ac.uk/ming/Dept/
Swot/connotes.htm (Jagad PC)5. Software: MATLAB with SIMULINK6. Process Control Videos
MA Ajar Sebelum Pengendalian Proses
• Matematika (kalkulus dan aljabar linear)• Metode Numerik• Termodinamika• Perpindahan Kalor• Naraca Massa dan Energi
Disain
MA Bersamaan dengan Pengendalian Proses
• Perancangan Alat Proses• Pemodelan dan Matematika Terapan• Teknik Reaksi Kimia• Perpindahan Massa
Disain
Proses Belajar dengan WILMO Proses Belajar dengan WILMO ((WWeb-based eb-based IInteractive nteractive LLearning earning
MOMOdules)dules)1. Initial reading 2. Class participation
3. Web learning Modules
4. Course assignments
Reading
5. Study in depth
Revisit WEB
Formulate own study questions
Disain
Virtual Lab of Process Control
Disain
WILMO
Disain
Pengendalian Proses di SCELE
Pengendalian Proses di SCELE
• Lecture Notes• Forum• Quiz
Quiz di SCELE
Pengujian 1S1 Reguler (Ganjil 2006/07)
• Uji coba sudah dilakukan pada awal Oktober 2006 dengan cara peserta MA Pengendalian Proses memberikan tanggapan terhadap web yang sudah dikembangkan
• Semua peserta MA Pengendalian Proses memberikan tanggapan karena ini merupakan tugas individu mereka
• Mayoritasnya memberikan masukan masalah disain web, terutama pilihan warna, sedangkan isinya mereka merasa sudah memuaskan.
• Untuk masalah pilihan warna sudah dilakukan perubahan, tapi hasilnya belum dimintakan tanggapan mereka.
• Dampak pada nilai mengalami peningkatan yang tinggi sekali
Perbandingan Nilai 2005 dan 2006
NO NILAI GANJIL 2005/06 GANJIL 2006/071 A 2 2.4% 23 38%
2 A- 7 8.5% 17 28%
3 B+ 8 9.8% 13 21%
4 B 12 14.6% 5 8%
5 B- 20 24.4% 0 0
6 C+ 20 24.4% 0 0
7 C 5 6.1% 3 5%
8 C- 6 7.3% 0 0
9 D 1 1.2% 0 0
E 1 1.2% 0 0
JUMLAH 82 100% 61 100%
Grafik Perbandingan Nilai 2005 dan 2006
Pengujian 2S1 Ekstensi (Genap 2006/07)
• Pembelajaran diadakan di Lab. Sistem Proses Kimia (Lab SPK) DTK FTUI– Tersedia komputer– Terakses dengan internet
• Ketika pembelajaran berlangsung, mahasiswa bisa download lecture notes dari website dan melihat di komputer masing-masing
• Quiz (4x) dilakukan menggunakan soal yang sudah tersedia di website (SCELE)
Quiz Online
• Mayoritas mahasiswa antusias ketika mengerjakan soal di Web, sehingga ada yang menjawab sampai 4 kali
• Ada mahasiswa yang tidak hadir, tetap mengerjakan soal dari tempat bekerja (Balikpapan)
• Karena belum ada penyaringan mahasiswa yang boleh mengakses Quiz, maka ada beberapa orang yang mencoba juga mengerjakan Quiz
Top Related