Simulasi Sistem Pengendalian Level Air pada Water Surge Tank 1001A SMF Duri PT. Chevron Pacific Indonesia Menggunakan Perangkat Lunak LabVIEW

SIMULASI SISTEM PENGENDALIAN LEVEL AIR PADA WATER SURGE TANK 1001A SMF DURI PT. CHEVRON
PACIFIC INDONESIA MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK LABVIEW
SKRIPSI
BETTY WIDYA OKTARIA 100801068
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
Universitas Sumatera Utara

SIMULASI SISTEM PENGENDALIAN LEVEL AIR PADA WATER SURGE TANK 1001A SMF DURI PT. CHEVRON
PACIFIC INDONESIA MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK LABVIEW
SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai
gelar Sarjana Sains
BETTY WIDYA OKTARIA 100801068
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
Universitas Sumatera Utara

Judul
Kategori Nama Nim Program Studi Departemen Fakultas

PERSETUJUAN

: Simulasi Sistem Pengendalian Level Air pada Water Surge Tank 1001A SMF Duri PT. Chevron Pacific Indonesia Menggunakan Perangkat Lunak LabVIEW : Skripsi : Betty Widya Oktaria : 100801068 : Sarjana (S1) Fisika : Fisika : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Komisi Pembimbing : Pembimbing 2,

Disetujui di Medan, Januari 2015
Pembimbing 1,

Drs. Syahrul Humaidi, M Sc NIP.1965051719993031009

Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003

Deketahui/Disetujui oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,
Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003

iii
Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN SIMULASI SISTEM PENGENDALIAN LEVEL AIR PADA WATER SURGE TANK 1001A SMF DURI PT. CHEVRON PACIFIC INDONESIA
MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK LABVIEW
SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri kecuali beberapa kutipan yang masing – masing disebutkan sumbernya.

Medan, Januari 2015 Betty Widya Oktaria
100801068
iv
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis persembahkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat serta karunia-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Simulasi Dan Rancang Bangun Sistem Pengendalian Level Air Pada Real dan Mini Plant Water Surge Tank 1001A SMF Duri PT. Chevron Pacific Indonesia”.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat dan ucapan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah menunjang terselesaikannya skripsi ini. Diantaranya kepada :
1. Ayahanda Benny Piliang dan Ibunda Asniarti atas kesabaran, kasih sayang, doa dan dukungan yang tak pernah putus bagi kedua anaknya. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada Dhita Noviansyah Akbar, adik semata wayang yang telah rela bersabar diatas kesulitan yang menimpanya diawal kuliah demi keluarga.
2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua Departemen Fisika dan dosen pembimbing pertama yang telah bersedia memberikan panduan dan ide kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
3. Bapak Syahrul Humaidi, M.Sc selaku sekretaris Departemen Fisika dan dosen pembimbing kedua yang telah banyak memberikan dukungan, perhatian dan bantuan sejak awal penelitian di PT CPI.
4. Mas Hery Budi Santoso selaku pembimbing lapangan tugas akhir dari PT. CPI yang telah berkontribusi dalam membimbing, memfasilitasi, memberikan ide dan pemikiran, serta waktu luang kepada penulis selama berada di PT. CPI Duri.
5. Pak Muharnis selaku Team Leader OTP CGS-5 yang telah meluangkan waktu untuk membantu penulis diawal penelitian serta semua operator CGS-5 dan para staf Patin Office (Mas Ari, Pak Bahar, Bang Fajar, Bang Sumardi, Bang Riyos, Pak Acep, Kak Lidya dan Kak Uli) yang telah banyak membagikan ilmu dan saran serta dukungan.
v
Universitas Sumatera Utara

6. Team HOOU Engineer Teladan Office (Mr. George, Mas Ari, Mas Adi, Mas Wahyu, Mas Dodo, Mas Imam, Mas Sukirman, Mas Andi, Mas Sudarmono dkk). Terima kasih atas ilmu, keramahan dan bantuan yang diberikan selama penulis berada di kantor Teladan.
7. Pak Elwin F. Nasution, selaku HR. SMO - Training Service, yang telah memberikan kesempatan untuk melaksanakan Tugas Akhir di CPI.
8. Kharisma Muhammad sebagai sahabat yang hadir baik dalam suka maupun duka, selalu membantu, memberi semangat dan memotivasi penulis untuk terus berusaha.
9. Teman – teman di UKM Robotik Sikonek USU sebagai tempat penulis belajar banyak hal tentang organisasi, sistem kontrol, elektronika, program bahkan mekanika semenjak awal perkuliahan hingga sekarang. Apa – apa yang telah penulis peroleh merupakan modal besar untuk digunakan dikemudian hari.

10. Teman – teman TPRI 2010 di Fisika yang banyak melewati masa sulit bersama serta teman, senior dan dosen di Laboratorium Fisika Dasar LIDA USU yang telah bersama – sama mengabdi disana selama beberapa tahun.
11. Sensei Hamada, senpai Edi dkk di dojo Kendo Persada Sumatera Utara yang telah mengajarkan prinsip Bushido dan menjadi teman berlatih penulis selama beberapa tahun ini.
12. Semua pihak yang selama ini telah mendukung dan menyemangati penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Semoga Allah SWT membalas kebaikan Anda semua.
Semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat kepada kalangan akademisi maupun PT. CPI sendiri dan kepada semua pembaca pada umumnya. Aamin yaa Rabbal ‘Alamiin.
Medan, Januari 2015
Penulis
vi
Universitas Sumatera Utara

SIMULASI SISTEM PENGENDALIAN LEVEL AIR PADA WATER SURGE TANK 1001A SMF DURI PT. CHEVRON PACIFIC INDONESIA
MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK LABVIEW
ABSTRAK

Water Surge Tank 1001A merupakan sebuah tangki yang berfungsi sebagai tempat

penyimpanan air sementara di Sand Management Facility (SMF) milik PT. CPI

Duri. Air ini digunakan sebagai bahan baku mixing untuk mengubah limbah

padatan menjadi slurry agar dapat diinjeksikan kedalam tanah melalui sumur –

sumur injeksi. Penyuplai utama air ini adalah tangki Waste Brine di CGS-5 yang

hingga saat ini dikirim menggunakan sistem pengendalian manual dengan cara

menghidup dan mematikan pompa. Sistem konvensional seperti ini mengakibatkan

spill over ditangki dan rusaknya pompa. Untuk itu diperlukan sebuah sistem baru

yang dapat menjaga level air sesuai dengan set point secara otomatis dan efisien.

Perancangan sistem ini melibatkan pemodelan matematis dan simulasi sehingga

dapat diketahui respon kedua sistem dan perbandingannya. Dari simulasi yang telah

dilakukan menggunakan perangkat lunak LabVIEW, terbukti bahwa pengendalian

manual yang selama ini digunakan tidak dapat mencapai set point level pada 2,743

meter. Hasil simulasi terhadap pengendalian otomatis menunjukkan bahwa sistem bekerja dengan baik menggunakan pengendali Proporsional, Kp = 7949,1738

yang dituning menggunakan metode Osilasi Ziegler – Nichols. Respon sistem

menunjukkan dengan set point = 2,743 , level ketinggian air berada dalam

keadaan steady state dalam waktu 2068,9

dengan overshoot (= 0,036 %).

Kata kunci : Sand Management Facility, pemodelan matematis, simulasi, pengendalian level, PID, metode Osilasi Ziegler – Nichols, LabVIEW
vii
Universitas Sumatera Utara

SIMULATION OF WATER LEVEL CONTROL SYSTEM AT WATER SURGE TANK 1001A SMF DURI PT . CHEVRON PACIFIC INDONESIA
USING LABVIEW SOFTWARE
ABSTRACT
Water Surge Tank 1001A is a tank that serves as a temporary water storage in the Sand Management Facility ( SMF ) owned by PT. CPI Duri . The water used as a raw material mixing to convert solid waste into a slurry that injected at the ground by injection well. The main supplier of water is Waste Brine tank at CGS-5, which recently sent using manual control system by turned on and off the pump. Conventional systems such this could cause spill-over at the tank and pump damage. So, we need a new system that can maintain the water level at the set point automatically and efficiently. Design of the system involves mathematical modeling and simulation so the response and comparison of two system could be known. From the simulation that using the software LabVIEW, proved the manual control that has been used can not reach the set point level at 2,743 meters. But automatic control system works well using Proportional controllers, Kp = 7949,1738 are tuned using the Oscillation Ziegler - Nichols. The system response shows at set point = 2.742 m, water level are in a steady state in 2068.9 seconds with overshoot ( = 0,036 % ).
Keywords : Sand Management Facility, matehamatical modeling, simulation, level control, PID, Ziegler - Nichols Oscillation method, LabVIEW
viii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Persetujuan .........................................................................................................iii Pernyataan ..........................................................................................................iv Kata Pengantar..................................................................................................... v Abstrak ..............................................................................................................vii Abstract ............................................................................................................viii Daftar Isi.............................................................................................................ix Daftar Gambar ....................................................................................................xi Daftar Tabel...................................................................................................... xiv Daftar Lampiran................................................................................................. xv
BAB 1 Pendahuluan............................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ................................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ............................................................................ 2 1.3 Batasan Masalah............................................................................... 3 1.4 Tujuan Penelitian.............................................................................. 3 1.5 Manfaat Penelitian............................................................................ 4 1.6 Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................... 4 1.7 Metode Penelitian............................................................................. 4 1.8 Sistematika Penulisan Laporan ......................................................... 5
BAB 2 Tinjauan Pustaka...................................................................................... 6 2. 1 Sistem Kontrol ................................................................................ 6 2.1.1 Definisi sistem kontrol ............................................................ 6 2.1.2 Istilah – istilah dalam Sistem Kontrol...................................... 7 2.1.3 Parameter dan Elemen Sistem Kontrol .................................... 7 2.1.4 Sistem Open Loop dan Close Loop.......................................... 8 2.1.5 PID Controller........................................................................ 9 2.1.6 Tuning (Penalaan) Konstanta PID ......................................... 13 2.2 Pemodelan dan Simulasi................................................................. 16 2.2.1 Eksperimen dengan Sistem Aktual vs Model Sistem ............. 16 2.2.2 Dasar - Dasar Model dan Simulasi ........................................ 17 2.2.3 Respon Sistem ...................................................................... 18 2.2.4 Sistem Orde Satu, Dua dan Tinggi ........................................ 20
ix
Universitas Sumatera Utara

2.3 Central Gathering Station (CGS) ................................................... 23 2.4 Sand Management Facilities (SMF) .................................................. 25 2.5 Sistem Pengendalian Level Air pada Water Surge Tank 1001A ...... 26
2.5.1 Water Surge Tank 1001A...................................................... 26 2.5.2 Level Indicator Transmitter................................................... 27 2.5.3 Level Control Valve .............................................................. 28 2.6 Perangkat Lunak (Software) LabVIEW untuk simulasi ................... 30
BAB 3 Metodologi Penelitian ............................................................................ 34 3.1 Sistem Pengendalian Level Air Manual .......................................... 34 3.2 Perancangan Sistem Pengendalian Level Air Otomatis ................... 35 3.3 Pemodelan Matematis .................................................................... 36 3.3.1 Pemodelan Matematis Water Surge Tank 1001A................... 37 3.3.2 Level Indicating Transmitter 1001A...................................... 39 3.3.3 Level Control valve 1001A.................................................... 40 3.4 Pembuatan Program Simulator menggunakan LabVIEW 2014 ....... 42 3.5 Diagram Alir Penelitian................................................................. 46
BAB 4 Hasil dan Pembahasan............................................................................ 47 4.1 Pengujian Respon Pengendalian Level Air Manual......................... 47 4.2 Penalaan Parameter Pengendali pada Sistem Pengendalian Level Air Otomatis........................................................................................ 48 4.3 Uji Respon Sistem Pengendalian Level Air dengan Parameter P, PI dan PID Metode Osilasi Ziegler – Nichols..................................... 52 4.4 Pembuktian Kestabilan Sistem pada Nilai Kp = 7949,1738............. 54 4.4 Uji Kestabilan Sistem dengan Tracking-Set Point ........................... 55
BAB 5 Kesimpulan dan Saran............................................................................ 56 5.1 Kesimpulan .................................................................................... 56 5.2 Saran .............................................................................................. 56
Daftar Pustaka ................................................................................................... 57
x
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Contoh diagram blok open loop ..................................................... 9 Gambar 2.2 Contoh diagram blok close loop..................................................... 9 Gambar 2.3 Diagram sederhana dari feedback controller................................. 10 Gambar 2.4 Respon terhadap masukan sinyal step........................................... 13 Gambar 2.5 Kurva reaksi yang memiliki bentuk huruf S ................................. 14 Gambar 2.6 Kurva respon yang berosilasi secara tetap .................................... 15 Gambar 2.7 Beberapa cara untuk mempelajari sebuah sistem .......................... 16 Gambar 2.8 Grafik fungsi input step dan ramp ................................................ 19 Gambar 2.9 Tanggapan transien dan tanggapan keadaan tunak........................ 20 Gambar 2.10 Tanggapan sistem orde satu terhadap fungsi step ......................... 20 Gambar 2.11 Bentuk respon orde dua terhadap fungsi step................................ 21 Gambar 2.12 Karakteristik under damped ......................................................... 22 Gambar 2.13 Sand trap pit.................................................................................. 24 Gambar 2.14 SMF Duri Area 6........................................................................... 26 Gambar 2.15 Water Surge Tank 1001A SMF Duri ............................................ 27 Gambar 2.16 Desain sebuah pneumatic control valve (air-to-open)................... 29 Gambar 2.17 Karakteristik valve ....................................................................... 30 Gambar 2.18 Tampilan awal software LabVIEW 2014 ..................................... 31 Gambar 2.19 Contoh tampilan panel depan ....................................................... 32 Gambar 2.20 Controls Palette........................................................................... 39 Gambar 2.21 Contoh tampilan block diagram ................................................... 33 Gambar 2.22 Functions palette ......................................................................... 33 Gambar 3.1 Sistem Pengendalian Manual di WST 1001A............................... 34 Gambar 3.2 Ilustasi P&ID sistem pengendalian level air manual di WST
1001A ......................................................................................... 35 Gambar 3.3 Diagram blok sistem close loop (otomatis) pada WST 1001A ...... 35 Gambar 3.4 Ilustrasi P&ID sistem pengendalian level air otomatis di WST

1001A s....................................................................................... 37 Gambar 3.5 Sistem liquid pada WST 1001A ................................................... 38 Gambar 3.6 Program LabVIEW untuk sistem pengendalian level manual ....... 43 Gambar 3.7 Simulator pengendalian level manual........................................... 44
xii
Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.8 Program LabVIEW untuk sistem pengendalian level air otomatis 44 Gambar 3.9 Simulator pengendalian level air otomatis .................................... 45 Gambar 3.10 Diagram alir penelitian................................................................. 46 Gambar 4.1 Tampilan simulator untuk kondisi steady state dengan 2 buah
pompa ......................................................................................... 47 Gambar 4.2 Diagram blok sistem close loop setelah memasukkan hasil
pemodelan................................................................................... 48 Gambar 4.3 Diagram blok sistem close loop dengan simbol untuk
mempermudah penyederhanaan................................................... 49 Gambar 4.4 Grafik Respon Close loop dengan = 16427,02432............... 52 Gambar 4.5 Grafik Qin dan Qout terhadap waktu............................................ 54 Gambar 4.5 Nilai pada saat kondisi berada pada steady state........................... 55 Gambar 4.5 Grafik respon level dengan variasi set point ................................. 56
xiii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Aturan tuning Ziegler – Nichols metode kurva reaksi ..........................14 Tabel 2.2 Aturan tuning Ziegler-Nichols berdasarkan Critical Gain dan Ultimate
Period ......................................................................................................15 Tabel 3.1 Flowrate yang dapat dikirim ke SMF ....................................................36 Tabel 3.2 Data yang diperlukan untuk melakukan perancangan sistem baru .....38 Tabel 3.3 Operasi matematika yang digunakan dalam program LabVIEW.........45 Tabel 4.1 Karakteristik Respon Level dengan pengendali manual .................... 49 Tabel 4.2 Routh array..............................................................................................51 Tabel 4.3 Nilai parameter kontrol hasil tuning dengan metode osilasi Z-N pada
sistem close loop WST 1001A...............................................................52 Tabel 4.4 Karakteristik hasil simulasi respon kontroler P,PI dan PID .................53
xiv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN 1 Daftar peralatan control, indikator dan function yang digunakan pada
program simulasi LabVIEW 2014............................................................... 57 2 Sand Management Facility Lay Out ............................................................ 60 3 Flowrate yang dikirim Make Up Water Pump di CGS-5 ke SMF ................ 61
xv

Universitas Sumatera Utara

SIMULASI SISTEM PENGENDALIAN LEVEL AIR PADA WATER SURGE TANK 1001A SMF DURI PT. CHEVRON PACIFIC INDONESIA
MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK LABVIEW
ABSTRAK

Water Surge Tank 1001A merupakan sebuah tangki yang berfungsi sebagai tempat

penyimpanan air sementara di Sand Management Facility (SMF) milik PT. CPI

Duri. Air ini digunakan sebagai bahan baku mixing untuk mengubah limbah

padatan menjadi slurry agar dapat diinjeksikan kedalam tanah melalui sumur –

sumur injeksi. Penyuplai utama air ini adalah tangki Waste Brine di CGS-5 yang

hingga saat ini dikirim menggunakan sistem pengendalian manual dengan cara

menghidup dan mematikan pompa. Sistem konvensional seperti ini mengakibatkan

spill over ditangki dan rusaknya pompa. Untuk itu diperlukan sebuah sistem baru

yang dapat menjaga level air sesuai dengan set point secara otomatis dan efisien.

Perancangan sistem ini melibatkan pemodelan matematis dan simulasi sehingga

dapat diketahui respon kedua sistem dan perbandingannya. Dari simulasi yang telah

dilakukan menggunakan perangkat lunak LabVIEW, terbukti bahwa pengendalian

manual yang selama ini digunakan tidak dapat mencapai set point level pada 2,743

meter. Hasil simulasi terhadap pengendalian otomatis menunjukkan bahwa sistem bekerja dengan baik menggunakan pengendali Proporsional, Kp = 7949,1738

yang dituning menggunakan metode Osilasi Ziegler – Nichols. Respon sistem

menunjukkan dengan set point = 2,743 , level ketinggian air berada dalam

keadaan steady state dalam waktu 2068,9

dengan overshoot (= 0,036 %).

Kata kunci : Sand Management Facility, pemodelan matematis, simulasi, pengendalian level, PID, metode Osilasi Ziegler – Nichols, LabVIEW
vii
Universitas Sumatera Utara

SIMULATION OF WATER LEVEL CONTROL SYSTEM AT WATER SURGE TANK 1001A SMF DURI PT . CHEVRON PACIFIC INDONESIA
USING LABVIEW SOFTWARE
ABSTRACT
Water Surge Tank 1001A is a tank that serves as a temporary water storage in the Sand Management Facility ( SMF ) owned by PT. CPI Duri . The water used as a raw material mixing to convert solid waste into a slurry that injected at the ground by injection well. The main supplier of water is Waste Brine tank at CGS-5, which recently sent using manual control system by turned on and off the pump. Conventional systems such this could cause spill-over at the tank and pump damage. So, we need a new system that can maintain the water level at the set point automatically and efficiently. Design of the system involves mathematical modeling and simulation so the response and comparison of two system could be known. From the simulation that using the software LabVIEW, proved the manual control that has been used can not reach the set point level at 2,743 meters. But automatic control system works well using Proportional controllers, Kp = 7949,1738 are tuned using the Oscillation Ziegler - Nichols. The system response shows at set point = 2.742 m, water level are in a steady state in 2068.9 seconds with overshoot ( = 0,036 % ).
Keywords : Sand Management Facility, matehamatical modeling, simulation, level control, PID, Ziegler - Nichols Oscillation method, LabVIEW
viii
Universitas Sumatera Utara

BAB 4 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Chevron Corporation merupakan salah satu perusahaan dunia yang bergerak dalam bidang minyak bumi dan gas yang berpusat di California, Amerika Serikat. Di Indonesia perusahaan ini bernama PT. Chevron Pacific Indonesia (PT. CPI) dan berada di bawah kontrak kerja sama dengan Pemerintah Indonesia yaitu melalui Satuan Kerja Khusus Pelaksana Kegiatan Usaha Hulu Minyak dan Gas Bumi (SKK Migas).
Proses produksi minyak mentah (crude oil) di PT CPI dimulai dari pendeteksian daerah yang memiliki kandungan minyak. Selanjutnya, dilakukan pengeboran dan pemompaan material ke atas oleh producer well. Material yang terangkat ke atas tidak murni minyak mentah tetapi juga berupa gas dan Basic Sediment and Water (BS&W) yang meliputi material lain seperti air, lumpur, kerikil dan pasir.
Dari producer well, material tersebut dikumpulkan di suatu Stasiun Pengumpul yang disebut CGS (Central Gathering Station) dan dipisahkan menurut kegunaan dan kriteria yang diperlukan. Limbah berupa pasir, lumpur dan oily viscous yang dihasilkan dari proses drilling dan proses pemisahan di CGS tidak dapat langsung dibuang agar tidak mencemari lingkungan. Limbah ini dikirim ke SMF (Sand Management Facility) untuk kemudian diolah dan diinjeksikan ke dalam tanah melalui well injection.
Bahan waste ini tidak dapat langsung diinjeksikan karena bersifat hampir menyerupai padatan sehingga pompa tidak mampu untuk mengalirkannya. Oleh karena itu sebelumnya limbah-limbah yang hampir menyerupai padatan terlebih dahulu dicampurkan dengan air untuk membentuk slurry dengan konsentrasi tertentu. Untuk memenuhi keperluan injeksi ini, SMF Duri memiliki dua buah Water Surge Tank yang menjadi penyuplai air utama. Air tersebut berasal dari
1

Universitas Sumatera Utara

tangki Waste Brine CGS-5 dan didistribusikan oleh pompa sentrifugal melalui pipa menuju ke SMF.
Hingga saat ini suplai air ke Surge Tank masih dilakukan secara manual. Pada saat tangki kosong dan operator SMF memerlukan air untuk proses mixing, mereka menghubungi operator di CGS-5 untuk menghidupkan pompa. Sebaliknya ketika level air di tangki hampir penuh maka operator SMF menginformasikan operator CGS-5 untuk mematikan pompa. Kebutuhan air ini sendiri tidak tetap, melainkan bervariasi tergantung kepada jumlah bahan waste yang ingin diinjeksikan pada tiap jam kerja (shift).
Kontrol konvensional semacam ini bersifat tidak efisien dan dapat menyebabkan kerusakan pada pompa karena terlalu sering hidup dan mati. Selain itu, limbah ini diproduksi setiap harinya dalam jumlah yang banyak. Dapat dibayangkan jika penginjeksian tidak dapat dilakukan karena kekurangan air sementara tempat penampungan di SMF telah penuh, maka limbah ini akan menumpuk disumbernya. Ini akan berakibat pada proses produksi minyak itu sendiri. Jika tetap diinjeksikan dengan konsentrasi air yang tidak sesuai SOP, maka hal ini akan membahayakan pompa slurry dan instrumentasi yang dilaluinya. Untuk itu, diperlukan suatu perancangan sistem pengendalian level air secara otomatis yang efisien dan aman untuk menjaga level air di dalam Surge Tank tetap stabil sesuai dengan set point yang diberikan.
4.2 Rumusan Masalah Proyek tugas akhir ini diperoleh dengan mengidentifikasi beberapa masalah antara lain sebagai berikut :
1. Bagaimana merancang sistem pengendalian level air di Surge Tank 1001A SMF Duri yang lebih efisien dan aman ?
2. Bagaimana membuat pemodelan matematis yang dapat merepresentasikan elemen kontrol ?
3. Bagaimana menala parameter kontroler PID yang sesuai agar sistem berjalan dengan baik dan stabil ?
2
Universitas Sumatera Utara

4. Bagaimana membuat suatu simulator menggunakan perangkat lunak LabVIEW ?
4.3 Batasan Masalah Agar pembahasan masalah Tugas Akhir ini lebih terarah, telah ditentukan beberapa batasan atas permasalahan yang akan dibahas. Batasan – batasan tersebut antara lain :
1. Level ketinggian air didalam Surge Tank 1001A merupakan variabel yang ingin dikendalikan melalui manipulasi masukan flowrate ke dalam tangki
2. Variabel terukur berupa volumetric flowrate masuk dan keluar tangki, level ketinggian air didalam tangki, sinyal masukan control valve, dan sinyal keluaran dari transmitter.
3. Input flowrate diperoleh dari tangki Waste Brine di CGS-5 dengan asumsi bahwa tangki ini selalu dapat memenuhi kebutuhan air Surge Tank 1001A.
4. Output flowrate dari tangki diperoleh melalui data flowrate maksimal yang diambil dari historical data pada bulan Juni yang disediakan oleh pihak operator SMF.
5. Metode penalaan PID yaitu menggunakan metode Osilasi Ziegler-Nichols 6. Simulasi dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak LabVIEW 2014.
1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian tugas akhir ini antara lain adalah :
1. Merancang sistem pengendalian level air otomatis pada WST 1001A dan menentukan parameter kontroler PID yang sesuai agar sistem berjalan baik dan stabil sesuai dengan set point yang diberikan.
2. Membandingkan hasil yang diperoleh menggunakan sistem pengendalian level secara manual dan otomatis.
3
Universitas Sumatera Utara

4.5 Manfaat Penelitian Beberapa manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian tugas akhir ini antara lain adalah :
1. Hasil simulasi dapat menjadi referensi bagi Tim HOOU PT. CPI khususnya para Engineer yang tergabung dalam Control System Modification Project di SMF Duri.
2. Sebagai sarana pembelajaran bagi mahasiswa untuk mengimplementasikan teori sistem kendali dan metode tuning PID secara langsung pada plant.
1.6 Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di PT. Chevron Pacific Indonesia, Duri - Riau tepatnya berlokasi di Sand Management Facility (SMF) dan Central Gathering Station 5 (CGS-5). Waktu penelitian dimulai pada tanggal 8 April 2014 hingga berakhir pada 14 Juni 2014.
1.7 Metode Penelitian Dalam penulisan laporan penelitian ini digunakan beberapa metode untuk mendapatkan data-data yang diperlukan sebagai pedoman dalam menulis laporan. Metode-metode tersebut adalah : 1. Studi literatur
Studi mengenai CGS-5 dan SMF secara umum, kondisi Plant (dalam hal ini yaitu Water Surge Tank 1001A), instrumentasi yang digunakan serta pemodelan matematis seluruh elemen kontrol yang terlibat didalamnya. 2. Pengumpulan data Mengumpulkan data flowrate input dan output, spesifikasi komponen dan variabel lain yang dibutuhkan berdasarkan kondisi real plant. Informasi ini diperoleh dari operator dan engineer PT. CPI. 3. Pemodelan matematis plant dan penalaan parameter kontroler Melakukan pemodelan matematis dari masing-masing instrumen berupa level control valve, transmitter dan tangki, kemudian melakukan perancangan
4
Universitas Sumatera Utara

sistem close loop dan penalaan parameter kontroler PID dengan metode Ziegler–Nichols. 4. Pengujian dan analisa Menguji respon masing-masing elemen kontrol dan keseluruhan sistem pengendalian level air dan mengetahui karakteristiknya melalui simulasi menggunakan perangkat lunak (software) Labview 2014 untuk menggambarkan proses yang terjadi pada plant.

4.8 Sistematika Penulisan Laporan

Adapun sistematika yang penulis gunakan dalam penulisan laporan penelitian kali

ini adalah sebagai berikut:

BAB I

PENDAHULUAN

Berisi latar belakang penelitian, permasalahan, batasan masalah,

tujuan, manfaat dan lokasi penelitian serta sistematika penulisan

laporan penelitian.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Berisi penjelasan tentang dasar sistem kontrol, metode penalaan

kontroler PID, pemodelan dan simulasi, fasilitas di PT CPI (CGS-

5 dan SMF) secara umum dan instrumentasi yang terlibat.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Berisi penjelasan mengenai pemodelan matematis dari plant.

Hasil akhir dari tahap ini adalah perhitungan dan model yang siap

untuk disimulasikan dan dianalisa.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Berisi pembahasan hasil pengujian melalui simulasi dari

pemodelan matematis plant.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi kesimpulan yang diperoleh dari bab sebelumnya yaitu hasil

dan pembahasan terkait tujuan dari penelitian dan juga saran yang

diberikan untuk kajian lebih lanjut dari skripsi ini.

5
Universitas Sumatera Utara

BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Kontrol Sistem kontrol telah menunjukkan peranan yang sangat penting diseluruh aspek kehidupan manusia. Perkembangannya meluas dari yang pada awalnya hanya berupa kontrol manual kini beberapa diantaranya telah dapat digantikan oleh kontrol otomatis (otomasi). Istilah otomasi ini digunakan untuk mendeskripsikan operasi atau kontrol otomatis dari sebuah proses.
Dalam industri modern, penggunaan sistem otomasi terus menerus mengalami peningkatan. Ada kalanya proses kini tidak memerlukan tenaga manusia sehingga kontrol otomasi terhadap mesin sekarang menjadi bagian yang vital. Keuntungan dari kontrol semacam ini mencakup konsistensi produk yang lebih baik, berkurangnya biaya produksi dan tingkat keamanan dan keselamatan yang lebih tinggi. (W. Bolton, 2006)
2.1.1 Definisi Sistem Kontrol Sistem merupakan istilah yang berasal dari bahasa Yunani, yaitu systema yang berarti kumpulan objek yang saling berinteraksi dan bekerja sama untuk mencapai tujuan logis dalam suatu lingkungan yang kompleks. Objek yang menjadi elemen dari sistem dapat berupa objek terkecil dan bisa juga berupa sub-sistem atau sistem yang lebih kecil lagi. (Law and Kelton, 1991). Istilah kontrol sendiri merupakan kegiatan yang tujuannya adalah untuk mengarahkan dan mengatur.
Secara sederhana, sistem kontrol merupakan usaha atau perlakuan terhadap suatu sistem dengan masukan tertentu guna mendapatkan keluaran sesuai dengan yang diinginkan. Selain itu, sistem kontrol dapat didefinisikan pula sebagai hubungan timbal balik antara elemen-elemen yang membentuk suatu konfigurasi sistem yang memberikan suatu hasil berupa respon yang dikehendaki (Dorf, 1983). Sistem kontrol dapat disebut dengan istilah yang lainnya seperti teknik kendali, sistem pengendalian atau sistem pengontrolan.
6
Universitas Sumatera Utara

2.1.2 Istilah – istilah dalam Sistem Kontrol Berikut ini beberapa istilah yang sering digunakan dalam sistem kontrol : 1. Sistem (system) adalah kombinasi dari elemen-elemen yang bekerja bersama-
sama membentuk suatu objek tertentu. 2. Variabel terukur (measured variable) adalah suatu besaran (quantity) atau
kondisi yang terukur oleh transmitter 3. Set value/set point (SP), adalah besaran proses variabel yang dikehendaki dan
digunakan sebagai acuan pada kegiatan pengendalian. 4. Variabel termanipulasi (manipulated variable) adalah suatu besaran atau
kondisi yang divariasi oleh controller sehingga mempengaruhi nilai dari variabel terkontrol. 5. Error adalah merupakan selisih antara set point dengan variabel terukur. 6. Gangguan (disturbance) adalah sinyal yang tidak dikehendaki dan mempengaruhi nilai keluaran sistem. 7. Variabel terkontrol merupakan variabel hasil yang merupakan output proses. 8. Plant adalah sesuatu objek fisik yang dikontrol. 9. Aksi kontrol (control action) adalah besaran atau nilai yang dihasilkan oleh perhitungan controller untuk diberikan pada plant (pada dasarnya sama dengan variabel termanipulasi). 10. Aktuator (actuator) adalah suatu peralatan atau kumpulan elemen yang menggerakkan plant.
2.1.3 Parameter dan Elemen Sistem Kontrol Ada banyak parameter fisik yang harus dikendalikan di dalam suatu proses industri. Diantaranya yang paling umum yaitu :
1. Tekanan (pressure) di dalam suatu pipa/vessel 2. Laju aliran (flow) di dalam pipa 3. Temperatur di unit proses penukar kalor (heat exchanger) 4. Level permukaan cairan di sebuah tangki
Suatu sistem kontrol pada umumnya terdiri dari beberapa elemen yang menyusunnya. Elemen tersebut seperti :
7
Universitas Sumatera Utara

1. Sensing element atau sensor merupakan bagian paling awal dari suatu sistem pengukuran (mesurement system), yang menerima variabel proses dan mentransmisikannya ke transmitter.
2. Transmitter adalah alat yang berfungsi untuk membaca sinyal yang dihasilkan dari sensor dan mengubahnya menjadi suatu sinyal standar yang dapat dimengerti oleh controller. Pada umumnya, sensing element dan transmitter sudah diintegrasikan menjadi satu dan tetap disebut sebagai transmitter.
3. Controller bertugas mengatur jalannya proses agar suatu besaran proses tetap berada pada kondisi yang diinginkan (set point) dan akan memberikan koreksi apabila ada perbedaan besaran proses yang diatur dengan set point-nya sesuai dengan aksi dan mode kontrolnya. Controller sangat penting pada sistem kontrol otomatis, karena controller akan merespon nilai process variabel (variabel terukur) dan posisi control valve. Controller secara terus menerus membandingkan antara nilai proses variabel (biasanya sinyal output dari transmiter) dengan pengaturan set point. Sinyal set point dapat diatur secara manual oleh operator atau melalui komputer atau melalui instrumen lain. Jika proses variabel menyimpang dari nilai set point, controller akan beraksi mengoreksi dengan cara mengubah besarnya sinyal output yang menuju ke elemen kontrol akhir. Dengan adanya reposisi control valve akan merubah aliran manipulated variable yang akan membawa proses variabel untuk kembali menuju ke set pointnya.
4. Final control element merupakan elemen paling akhir dari suatu sistem pengendalian proses yang berfungsi untuk mengubah process variable dengan cara memanipulasi besarnya manipulated variabel berdasarkan perintah dari controller. Bekerja dengan mewujudkan signal output dari controller menjadi suatu gerakan valve membuka atau menutup aliran sehingga dapat mengembalikan variabel proses ke harga yang telah ditentukan.
2.1.4 Sistem Open Loop dan Close Loop Sistem loop terbuka (open loop) atau sistem kontrol umpan maju (feed forward control) adalah sistem pengendalian yang keluarannya tidak berpengaruh pada aksi pengendalian, keluaran yang dihasilkan tidak diukur ataupun diumpan balikkan
8
Universitas Sumatera Utara

untuk dibandingkan dengan masukan. Secara sederhana dapat diartikan bahwa sistem ini merupakan suatu sistem yang tindakan pengendaliannya tidak tergantung pada keluarannya.
Gambar 2.1 Contoh diagram blok open loop (Sumber: Bakhsi.U.A dan Bakshi.V.U, 2009) Sistem pengendalian loop tertutup (closed loop) adalah sistem pengendalian yang sinyal keluarannya mempunyai pengaruh langsung pada aksi pengendalian. Jadi sistem pengendalian tertutup adalah sistem pengendalian berumpan balik (feedback control). Sistem pengendalian loop tertutup menggunakan aksi umpan balik (keluaran dijadikan sebagai feedback kepada masukan sebagai perbandingan) untuk memperkecil kesalahan sistem.
Gambar 2.2 Contoh diagram blok close loop (Sumber: Bakhsi.U.A dan Bakshi.V.U, 2009) 2.1.5 PID Controller Pada sistem kontrol digital, set point dimasukkan oleh operator melalui HMI (Human Machine Interface) di komputer server. Set point tersebut akan dibandingkan dengan input signal. Selisihnya merupakan error yang menjadi masukan bagi controller. Melalui nilai error ini controller menentukan sinyal
9
Universitas Sumatera Utara

keluaran yang dapat mengurangi atau mereduksi nilai error selanjutnya. Hubungan ini secara sederhana dapat dilihat melalui Gambar 2.3.
PID merupakan controller yang paling umum digunakan dalam dunia industri. Sistem PID biasanya digunakan dalam suatu sistem kontrol yang memiliki umpan balik (feedback). Controller ini terdiri dari 3 elemen konstanta yaitu Proportional, Integratif dan Derivatif. Ketiganya dapat dipakai bersamaan maupun sendiri-sendiri tergantung dari respon yang kita inginkan terhadap suatu plant. (Ogata Katsuhiko, 2010)

Gambar 2.3 Diagram sederhana dari feedback controller (Sumber : Seborg, 2011)

Masing – masing konstanta ini bekerja dengan penjelaskan dibawah ini : 1. Proporsional
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya dalam kontrol jenis close loop bertujuan untuk mengurangi error hingga mencapai nilai nol dimana :

( )= ( )− ( )

(2.1)

Keterangan : ( ) = error ( ) = set point ( ) = measured variable
Untuk memenuhi tujuan tersebut dalam beberapa kasus pengendalian tipe controller yang paling sederhana seperti controller proporsional dapat digunakan untuk mengurangi error diantara output proses dan set point. Transformasi Laplace untuk controller proporsional adalah :

10
Universitas Sumatera Utara

= . ()

(2.2)

Keterangan : = sinyal keluaran kontrol = Gain controller
( ) = error

2. Integral Untuk aksi kontrol integral, keluaran sinyal kontrol bergantung dari integral error terhadap waktu. Transformasi Laplace sinyal kontrol yang dihasilkannya yaitu :

= ∫ ()

(2.3)

Keterangan : ( ) = sinyal keluaran kontrol = gain controller = integral time ( ) = error Jika e( ) mendekati konstan (bukan nol) maka ( ) akan menjadi
sangat besar sehingga diharapkan dapat memperbaiki error. Jika e( ) mendekati nol maka efek kontrol I ini semakin kecil. Kontrol I dapat memperbaiki sekaligus menghilangkan overshoot, namun pemilihan konstanta integral yang tidak tepat dapat menyebabkan respon transien yang tinggi sehingga dapat menyebabkan ketidakstabilan sistem. Karena karakteristik yang menyebabkan responnya menjadi lambat, pada umumnya konstanta integral dipasangkan dengan proporsional menjadi controller PI.

3. Derivatif Sinyal kontrol yang dihasilkan oleh kontrol derivatif dapat dinyatakan sebagai berikut:

11
Universitas Sumatera Utara

= (2.4)

Keterangan : = sinyal keluaran kontrol = gain controller = derivatif time
( ) = error Dari persamaan di atas nampak bahwa sifat dari kontrol D ini berada
dalam konteks kecepatan atau rate dari error. Dengan sifat ini ia dapat digunakan untuk memperbaiki respon transien dengan memprediksi error yang akan terjadi. Kontrol Derivative hanya berubah saat ada perubahan error sehingga saat error statis kontrol ini tidak akan bereaksi, hal ini pula yang menyebabkan controller Derivative tidak dapat dipakai sendiri. Secara singkat pengaruh kontrol derivatif pada sistem adalah :
a. Memberikan efek redaman pada sistem yang berosilasi sehingga bisa memperbesar pemberian nilai Kp.
b. Memperbaiki respon transien, karena memberikan aksi saat ada perubahan error.
c. D hanya berubah saat ada perubahan error, sehingga saat ada error statis D tidak beraksi. Sehingga D tidak boleh digunakan sendiri.
Fungsi transfer gabungan antara ketiga parameter controller dalam domain s dapat dinyatakan sebagai berikut :

= 1+ +

(2.5)

Atau dapat pula didefinisikan menjadi : = ++

(2.6) (Seborg, 2011)

12
Universitas Sumatera Utara

2.1.6 Tuning (Penalaan) Konstanta PID Untuk mendapatkan aksi kontrol yang baik diperlukan langkah tuning untuk menentukan nilai Kp, Ki dan Kd seperti yang diiginkan. Berikut adalah salah satu contoh tahap yang yang dapat dilakukan : 1. Memahami cara kerja sistem. 2. Mencari model sistem dinamik dalam persamaan differensial. 3. Mendapatkan fungsi transfer sistem dengan Transformasi Laplace. 4. Menggabungkan fungsi transfer yang sudah didapatkan dengan jenis aksi
pengontrolan. 5. Menentukan konstanta Kp, Ki dan Kd. 6. Menguji sistem dengan sinyal masukan seperti fungsi step dan ramp dalam
fungsi transfer yang baru. 7. Mengetahui karakteristik tanggapan sistem dalam kawasan waktu.
Dalam melakukan tuning nilai konstanta PID terdapat beberapa metode seperti Ziegler-Nichols, Tyreus-Luyben, Cohen-Coon, Ciancone-Marlin dan sebagainya. Tuning pertama yang diperkenalkan oleh Ziegler-Nichols pada tahun 1942 merupakan tuning yang paling umum dan sederhana untuk digunakan dan disajikan melalui dua buah pilihan metode sesuai dengan karakteristik yang dimiliki oleh plant. 1. Metode Kurva Reaksi
Metode ini digunakan apabila kurva sistem sebagai unit-step response menghasilkan bentuk seperti huruf S seperti pada Gambar 2.4 . Bentuk S dari kurva tersebut dibentuk dari dua konstanta yaitu delay time L dan time contsant T. Konstanta tersebut dapat diketahui melalui garis singgung yang dibuat pada titik perubahan dari kurva, selengkapnya disajikan melalui Gambar 2.4
Gambar 2.4 Respon terhadap masukan sinyal step (Sumber : Ogata Katsuhiko, 2010)
13
Universitas Sumatera Utara

Dari Gambar 2.5 Diperlihatkan bahwa kurva reaksi berubah naik, setelah selang waktu L. Sedangkan waktu tunda menggambarkan perubahan kurva setelah mencapai 66% dari keadaan mantapnya. Pada kurva dibuat suatu garis yang bersinggungan dengan garis kurva. Garis singgung itu akan memotong dengan sumbu absis dan garis maksimum. Perpotongan garis singgung dengan sumbu absis merupakan ukuran waktu mati, dan perpotongan dengan garis maksimum merupakan waktu tunda yang diukur dari titik waktu L.
Gambar 2.5 Kurva reaksi yang memiliki bentuk huruf S (Sumber : Ogata Katsuhiko, 2010)
Untuk selanjutnya penalaan parameter PID dapat dilakukan dengan mensubstitusikan nilai kedua konstanta ini melalui tabel aturan Ziegler – Nichols dibawah ini :
Tabel 2.1 Aturan tuning Ziegler – Nichols metode kurva reaksi Tipe Controller P ∞0 PI 0,9 0,3 0 PID 1,2 2 0,5 (Sumber : Ogata Katsuhiko, 2010) 14
Universitas Sumatera Utara

2. Metode Osilasi Apabila respon sistem tidak menunjukkan bentuk huruf S, maka metode osilasilah yang dapat digunakan sebagai metode tuning. Tahap pertama metode ini parameter yang digunakan hanyalah controller proporsional. Nilai Kp dinaikkan hingga mencapai harga yang mengakibatkan reaksi sistem berosilasi dengan magnitude tetap (sustain oscillation). Nilai penguatan proportional pada saat sistem mencapai kondisi sustain oscillation disebut Critical Gain ( ). Periode dari sustained oscillation disebut Critical period .

Gambar 2.6 Kurva respon yang berosilasi secara tetap (Sumber : Ogata Katsuhiko, 2010)

Nilai dan yang telah diperoleh kemudian disubstitusi kedalam tabel aturan tuning dibawah ini :

Tabel 2.2 Aturan tuning Ziegler-Nichols berdasarkan Critical Gain dan

Ultimate Period (Sumber: Ogata Katsuhiko, 2010)

Tipe Controller

P 0,5 ∞ 0

1 PI 0,45 1,2

0

PID 0,6 0,5 0,125

(Sumber : Ogata Katsuhiko, 2010)

15
Universitas Sumatera Utara

2.2 Pemodelan dan Simulasi Kini, setelah kita mengetahui dasar – dasar sistem kontrol dan kegunaannya, selanjutnya perlu diketahui cara untuk membuat dan mengamati jalannya suatu sistem kontrol. Ada beberapa cara untuk dapat merancang, menganalisis dan mengoperasikan suatu sistem. Salah satunya adalah dengan melakukan pemodelan, (membuat model dari sistem tersebut). Berikut ini adalah gambaran dari aneka cara mempelajari sistem.
Gambar 2.7 Beberapa cara untuk mempelajari sebuah sistem (Sumber : Law and Kelton, 1991)
2.2.1 Eksperimen dengan Sistem Aktual vs Model Sistem Jika suatu sistem secara fisik memungkinkan dan tidak memakan biaya
yang besar untuk dioperasikan sesuai dengan kondisi (scenario) yang kita inginkan maka cara ini merupakan cara yang terbaik karena hasil dari eksperimen ini benarbenar sesuai dengan sistem yang dikaji. Namun resiko yang diterima akan sangat besar, mulai dari penghentian operasi selama keperluan eksperimen sampai resiko yang akan diterima oleh instrumentasi dan elemen sistem itu sendiri jika rancangan sebelumnya tidak berjalan sesuai yang diinginkan.
Kerusakan selama melakukan eksperimen akan menambah biaya pengeluaran. Selain itu untuk sistem yang belum ada atau sistem yang masih dalam rancangan maka eksperimen dengan sistem aktual jelas tidak bisa dilakukan
16
Universitas Sumatera Utara

sehingga satu-satunya cara adalah dengan menggunakan model sebagai representasi dari sistem aktual. (Law and Kelton, 1991)
2.2.2 Dasar - Dasar Model dan Simulasi 1. Model Dalam mempelajari sistem kontrol dibutuhkan kemampuan untuk memodelkan sistem dinamik kedalam persamaan matematis dan menganalisis perilaku atau karakteristik sistemnya. Model matematis dari sebuah sistem dinamis didefinisikan sebagai suatu persamaan yang dapat merepresentasikan dinamika sistem secara akurat. Sistem dinamis tersebut dapat dideskripsikan melalui persamaan diferensial. Persamaan tersebut tentunya diperoleh dari hukum fisika yang berhubungan dengan sistem fisisnya.
Lebih jauh lagi persamaan matematis tersebut membentuk suatu fungsi yang disebut sebagai fungsi transfer/alih untuk merepresentasikan sistem dinamik kedalam model matematis yang menghubungkan variabel input – output suatu elemen atau sistem. Model yang baik memiliki beberapa karakteristik :
1) Hanya melibatkan elemen-elemen secara yang langsung terlibat dalam masalah yang akan dipecahkan.
2) Valid (dengan tepat atau setidaknya mewakili atau merepresentasikan sistem sebenarnya.
3) Memberikan hasil yang berarti dan mudah dimengerti. 4) Mudah dimodifikasi dan dikembangkan. 5) Cepat dan murah pembuatannya. 6) Dapat digunakan berulang kali.
(Law and Kelton, 1991)
2. Simulasi Simulasi merupakan suatu teknik meniru operasi-operasi atau proses- proses yang terjadi dalam suatu sistem dengan bantuan perangkat komputer dan dilandasi oleh beberapa asumsi tertentu sehingga sistem tersebut bisa dipelajari secara ilmiah (Law and Kelton, 1991). Dalam simulasi digunakan komputer untuk mempelajari sistem secara numerik, dimana dilakukan pengumpulan data untuk melakukan
17
Universitas Sumatera Utara

estimasi statistik untuk mendapatkan karakteristik asli dari sistem. Simulasi merupakan alat yang tepat untuk digunakan terutama jika diharuskan untuk melakukan eksperimen dalam rangka mencari komentar terbaik dari elemenelemen sistem. Hal ini dikarenakan sangat mahal dan memerlukan waktu yang lama jika eksperimen dicoba secara riil. Dengan melakukan studi simulasi maka dalam waktu singkat dapat ditentukan keputusan yang tepat serta dengan biaya yang tidak terlalu besar karena semuanya cukup dilakukan dengan komputer.
Pendekatan simulasi diawali dengan pembangunan model sistem nyata. Model tersebut harus dapat menunjukkan bagaimana berbagai elemen dalam sistem saling berinteraksi sehingga benar-benar menggambarkan perilaku sistem. Setelah model dibuat maka model tersebut ditransformasikan ke dalam program komputer sehingga memungkinkan untuk disimulasikan.
Simulasi menjadi cara yang dapat digunakan untuk mengatasi masalah, jika didapati kondisi sebagai berikut :
1) Sistem nyata sulit diamati secara langsung misalnya jalur penerbangan pesawat ruang angkasa atau satelit.
2) Solusi analitik tidak bisa dikembangkan, karena sistem sangat kompleks. 3) Pengamatan sistem secara langsung tidak dimungkinkan, karena sangat
mahal, memakan waktu yang terlalu lama, dan memiliki kemungkinan akan merusak sistem yang sedang berjalan. Simulasi adalah suatu prosedur kuantitatif yang menggambarkan sebuah sistem dengan mengembangkan sebuah model dari sistem tersebut dan melakukan sederetan uji coba untuk memperkirakan perilaku sistem dalam kurun waktu tertentu.
(Law and Kelton, 1991)
2.2.3 Respon Sistem Salah satu cara untuk menguji dan menganalisa suatu sistem adalah dengan
memberikan suatu sinyal uji (test signal) sebagai masukan dan mengamati serta menganalisa keluarannya. Berbagai sinyal masukan dapat digunakan untuk keperluan analisa yang berbeda-beda. Jika sistem yang digunakan untuk keperluan masukan de