setiaone.iwangmail.com 143
Gambar 4.5. Pengaruh perubahan steam pada sistem kontrol PID tunggal vs sistem kontrol
Cascade
Jika kedua loop kontrol PID pada skema cascade loop primer dan sekunder diatas dituning secara tepat, maka unjuk kerja pengontrolan secara praktis akan menunjukan
hasil yang relative lebih baik dibandingkan hasil pengontrolan loop PID tunggal yang dituning secara optimal juga. Sebagai ilustrasi, gambar 4.5 memperlihatkan perbandingan
respon perubahan temperature untuk kedua skema kontrol pada sistem Heat Exchanger dalam menanggapi perubahan tekanan steam berdasarkan hasil simulasi.
4.2.1. Diagram blok dan model matematis proses untuk sistem kontrol Cascasde
Relative dibandingkan representasi PID-nya, skema cascade control ini akan jauh lebih mudah dipahami jika pengontrolan tersebut direpresentasikan dalam bentuk diagram
bloknya. Dengan menggunakan diagram blok, hubungan kausalitas diantara variabel- variabel pada sistem cascade control dapat terlihat lebih eksplisit lihat gambar 4.6.
Dengan merujuk pada studi kasus sistem kontrol Heat Exchanger sebelumnya, pv
2
dan pv
1
yang tercantum pada gambar 4.6 berturut-turut merepresentasikan perubahan laju aliran steam - variabel sekunder dan perubahan temperature fluida outlet -variabel primer
dalam hal ini H
2
s adalah fungsi alih perubahan laju aliran steam terhadap perubahan tekanan steam, H
1
s adalah fungsi alih perubahan temperature fluida outlet terhadap perubahan laju aliran steam.
setiaone.iwangmail.com 144
H
1
s H
2
s Penggerak
PID
2
PID
1
SP PV
2
PV
1
CO
1
CO
2
MV d
1
d
2
-
+ +
+ +
+ +
-
Loop Pengontrolan Sekunder Loop Pengontrolan Primer
Proses H
2d
s
Gambar 4.6. Blok diagram Struktur Kontrol Cascade
Sedangkan perubahan tekanan steam pada sistem heat exchamger gangguan dalam gambar tersebut dimodelkan sebagai variabel d
2
yang secara langsung mempengaruhi laju aliran steam.
Seperti yang telah sedikit disinggung sebelumnya, hubungan antara sinyal kontrol penggerak valve dengan variabel temperature fluida outlet PV
1
secara matematis memiliki model FOPDT:
Dengan mengganggap kontrol valve bersifat linear maka H
2
s dan H
1
s L
e s
T K
s H
2
1
2 2
2 −
+ =
s pada gambar 4.6 juga tentunya akan memiliki model matematis linear juga:
4.1
s L
e s
T K
s H
1
1
1 1
1 −
+ =
4.2 Tidak hanya pada kasus pengontrolan sistem heat exchanger, skema kontrol cascade juga
dapat diterapkan pada kasus-kasus pengontrolan proses lainnya seperti pengontrolan tekanan, level dan sebagainya. Tetapi agar menghasilkan unjuk kerja yang memuaskan,
proses yang dikontrol tersebut harus memiliki karakteristik model matematis seperti halnya pada kasus pengontrolan sistem heat exchanger, yaitu:
1. Terdapat hubungan erat antara variabel utama yang dikontrol dengan variabel
proses lain variabel sekundernya. Misal dalam sistem heat exchanger, jelas terlihat adanya hubungan yang bersifat kausal antara varibel utama yang
dikontrol dalam hal ini temperature dengan laju aliran steam.
2. Gangguan utama yang muncul terdapat pada loop pengontrolan sekunder. Misal
pada kasus heat exchanger, fungsi utama cascade control adalah menekan gangguan yang berasal dari perubahan tekanan steam loop sekunder. Untuk
gangguan yang berasal dari sumber lain misal perubahan temperature fluida inlet, skema kontrol cascade tidak menghasilkan pengaruh yang berarti.
3. Respon loop pengontrolan sekunder harus lebih cepat dibandingkan dengan
respon loop pengontrolan primer: konstanta waktu fungsi alih pada loop primer
setiaone.iwangmail.com 145
paling tidak harus sepuluh sampai dua puluh kali lebih besar dari konstanta waktu loop sekundernya.
4.2.2 Prosedure Tuning pada Sistem Kontrol Cascade
