Mata kuliah ini ditawarkan untuk membantu mahasiswa mengenal prinsip dasar kontrol dan kontrol otomatik serta membantu mengoperasikan perangkat kontrol otomatik atau lebih lanjut membangun suatu kontrol secara elektronik khususnya dibidang teknik pertania

  Kontrol Otomatik PNG 415 / ( 2 + 1 )SKS Dr. Andasuryani, STP,MSi.

  Dr. Eng. M. Makky, STP,MSi

KONTRAK PERKULIAHAN

  Nama Mata Kuliah : Kontrol Otomatik Kode Mata Kuliah : PNG 415 Pengajar

  : Dr. Andasuryani, STP,MSi : Dr. Eng. M. Makky, STP,MSi Semester : VII

Manfaat Mata Kuliah:

  Mata kuliah ini ditawarkan untuk membantu mahasiswa mengenal prinsip dasar kontrol dan kontrol otomatik serta membantu mengoperasikan perangkat kontrol otomatik atau lebih lanjut

membangun suatu kontrol secara elektronik khususnya dibidang

teknik pertanian

Deskripsi Mata Kuliah:

  Nama Mata Kuliah : Kontrol Otomatik Kode Mata Kuliah/ SKS : PNG 415/3 (2+1) Pelaksanaan : Semester VII (Ganjil) Prasyarat : Elektronika Status Mata Kuliah : Pilihan No.

  Pokok Bahasan Pendahuluan

  1 Fungsi alih dan diagram kotak

  2 Grafik aliran sinyal

  3 Gerbang Logika dan Aljabar Boolean

  4 Programmable Logic Control (PLC)

  5

  6 Fuzzy Logic Control (FLC) Pengenalan kontrol mekanik dua posisi on-off

  7

  8 Pengenalan Kontrol PID Komunikasi dengan interface PPI 8255

  9

Tujuan/ Pembelajaran Outcomes

   Setelah mengikuti kuliah ini diharapkan mahasiswa mampu

menguasai prinsip dasar sistem kontrol dan membangun

suatu sistem kontrol secara elektronik.

Metode Pembelajaran:

  

  Self-Directed Learning (SDL) : untuk merumuskan sistem

  perkuliahan dan silabus MK 

  : dengan memberikan

  Contextual Teaching and Learning (CTL)

  contoh kasus dalam kehidupan sehari

• – hari

  

  Small Grup Discussion dan Cooperative Learning (CL) : membagi

  mahasiswa menjadi kelompok

• – kelompok untuk berdiskusi tentang pokok bahasan

   Student Centered Learning (SCL).

  Referensi 

  Bolton,W. 1995.Mechatronics: Electronic control systems in mechanical engineering. Longman Group Limited.

   Departemen Fisika. 2006. Bahan Pelatihan

  Programmable Logic Control dan Microcontroler . Cisarua. Bogor.

   Kuo, Benjamin C. 1997. Automatic Control Systems.

  Prentice Hall of India Private Limited.

  

Kusumadewi, Sri. 2002. Analisis dan desain sistem fuzzy

menggunakan Toolbox Matlab. Graha Ilmu. Yogyakarta

  Referensi 

  Mismail, Budiono.1998. Dasar-dasar rangkaian logika digital. ITB Bandung.

   Malik,Moh. Ibnu dan Anistardi. 1997. Bereksperimen dengan

Mikrokontroler 8031. PT. Elex Media Komputindo.Jakarta.

   National instruments. 1997. Fuzzy Logic for G Toolkit Reference Manual. National Instruments Corporation.

  

Ogata,Katsuhiko. 1995. Teknik Kontrol Automatik (Sistem

Pengaturan). Erlangga. Jakarta

  Referensi 

  

Putra, Agfianto Eka. 2004. PLC: Konsep, Pemprograman

dan Aplikasi. Gava Media. Yogyakarta.

   Romanuudin,M. 1997. Fuzzy Logic Control. Laboratoria Instrumentasi dan Kontrol.Jurusan Teknik Fisika. ITB.

  Bandung.

   Setiawan, Iwan. 2006. Programmable Logic Controller (PLC) dan Teknik Perancangan Sistem Kontrol. Andi Offset.Yogyakarta.

   Subrata, Dewa Made dan Sarwono Susilo. 1991. Kontrol

  Tugas 

  Setiap mahasiswa diwajibkan mengikuti latihan dan penyelesaian tugas yang diberikan oleh dosen.

   Setiap mahasiswa diwajibkan menyerahkan tugas-tugas yang diberikan sesuai dengan jangka waktu yang ditetapkan

  

Setiap mahasiswa diwajibkan membahas dua buah jurnal ilmiah

yang terkait dengan pokok bahasan. Jurnal yang pertama terkait dengan pokok bahasan sebelum Ujian Tengah Semester (UTS) dan dikumpulkan pada saat ujian MID. Jurnal yang kedua terkait dengan pokok bahasan sebelum Ujian Akhir (UAS) dan dikumpulkan pada tanggal pada saat UAS

Penilaian ) % i ( ila N se ta en rs Pe

  Tugas dan Keaktifan di Ujian MID Ujian UAS Kuis Kehadiran Etika PR kelas Persentase (%)

  25

  25

  15

  10

  10

  10

  5

Pelaksanaan Mata Kuliah: No. Pokok Bahasan

  1 Pendahuluan

  2 Fungsi alih dan diagram kotak

  3 Grafik aliran sinyal

  4 Gerbang Logika dan Aljabar Boolean

  Programmable Logic Control (PLC)

  5 Fuzzy Logic Control (FLC)

  6

Dosen Pengampu:

   Dr. Andasuryani, S.TP, M.Si

   Dr. Eng. Muh. Makky, S.TP, M.Si

  

Kontrol Otomatik ( PNG 415 / (2+1) SKS)

Pendahuluan

  Kuliah ke : 1 Dr. Andasuryani, STP, MSi OUTLINE 

  PENDAHULUAN _ BEBERAPA ILUSTRASI SISTEM KONTROL _ DEFINISI SISTEM KONTROL _ KOMPONEN DASAR SISTEM KONTROL _ TUJUAN SISTEM KONTROL _

  ISTILAH-ISTILAH DALAM SISTEM KONTROL _ JENIS SISTEM KONTROL TUJUAN : 

  Mempelajari komponen dasar dalam suatu sistem kontrol

  

  Mempelajari istilah-istilah dalam sistem kontrol

  

  Mempelajari jenis-jenis sistem kontrol Beberapa Ilustrasi

  Model ruang _{perngeringan Rangkaian Sensor Rangkaian} aktuator _D

  C _{(DC) Catu daya A Sumber AC ADC} B _{I/O Interface DAC}

  Pendahuluan Apa yang dimaksud dengan sistem kontrol? Sistem kontrol Sistem : Suatu komponen-komponen fungsional yang saling berhubungan yang dirancang dengan sengaja yang mempunyai sinergi untuk mencapai tujuan tertentu

   variabel, parameter Kontrol= kendali= pengaturan Sistem kontrol/ kendali: Proses pengaturan/ pengendalian terhadap satu atau beberapa besaran

  (variabel, parameter) sehingga berada pada suatu harga atau dalam kisaran tertentu

   Contoh variabel atau parameter fisik :  tekanan ( pressure )

   aliran ( flow )

   suhu ( temperature

  )  ketinggian ( level )

   pH, kepadatan ( viscosity

  )  kecepatan ( velocity ) Sistem kendali sangat banyak ditemukan pada masyarakat modern.

  

  Sektor industri: pengendalian kualitas dari produk yang dihasilkan, pengendalian mesin

  

  Teknologi luar angkasa dan sistem persenjataan

  

  Pengendalian komputer

  

  Sistem transportasi

  

  Robotik Komponen dasar sistem kontrol  _ (a) Input = masukan = sinyal penggerak = u

  (b) Output = keluaran = variabel yang dikontrol = y (c) Proses kontrol = perubahan yang berurutan dan berlangsung secara kontinyu dan tetap menuju keadaan akhir tertentu

  input output

  Proses kontrol/ Plant Contoh sistem kontrol OPERATOR _{POMPA AIR} TANGKI

  PABRIK  _ Berdasarkan contoh diatas, urutan kerja sistem kontrol:

  (a) Pengukuran (b) Pembandingan

   Sistem kontrol dapat berjalan baik  jika sistem dianggap dapat bekerja secara ideal dan sederhana. _ Namun jika ada masalah yang timbul, seperti: _ Keadaan proses yang lebih kompleks dan sulit _ Pengukuran yang lebih akurat dan presisi _ Jarak proses yang tidak mudah dijangkau maka diperlukan modifikasi terhadap sistem tersebut. : Sistem Kontrol Otomatik

  Contoh sistem kontrol otomatik TANGKI _{POMPA AIR} ^{CONTROLLER Level Transducer}

  Solenoid ^{Set Point PABRIK} Contoh sistem kontrol otomatik _perngeringan Model ruang _{Rangkaian Rangkaian Sensor D} aktuator C _{Catu daya (DC) A Sumber AC ADC} B _{I/O Interface DAC}

  Presisi dan Akurasi

  Tujuan sistem kendali 

  Untuk mengendalikan keluaran dengan berbagai masukan tertentu melalui unsur-unsur sistem kendali

  

  Untuk mendapatkan optimisasi pada fungsi-fungsi pengendalian, yaitu: (a) Pengukuran (b) Pembandingan (c) Perhitungan (d) Koreksi

Istilah-istilah yang diperlukan untuk menjelaskan sistem kontrol 1) Plant

  

Seperangkat peralatan mungkin terdiri dari beberapa bagian yang

bekerja bersama-sama, yang digunakan untuk melakukan operasi

tertentu.

   Setiap obyek fisik yang dikontrol.

  Contoh : alat pengering, peti/ box penyimpanan buah dan sayuran, tangki, dll

  

  Proses sebagai operasi atau perkembangan alamiah yang berlangsung secara kontinu yang ditandai oleh suatu deretan perubahan kecil yang berurutan dengan cara yang relatif tetap dan menuju ke suatu hasil tertentu.

  

  Operasi yang dikontrol Contoh: proses fisika, kimia, biologi

  

  Gangguan adalah suatu sinyal yang cenderung mempunyai pengaruh yang merugikan pada harga keluaran sistem.

  Jika gangguan dibangkitkan dalam sistem disebut gangguan internal Jika gangguan dibangkitkan diluar sistem disebut gangguan eksternal

  Jenis-jenis sistem kontrol 

  Manual (dengan operator) dan otomatik 

  Loop tertutup ( closed-loop ) dan Loop terbuka ( open-loop ) 

  Kontinu ( analog ) dan diskontinu ( digital ) 

  Servo dan regulator 

  Sumber penggerak ; elektris, pneumatis, hidrolis, dan mekanis Manual dan otomatis 

  

Pengontrolan secara manual : pengontrolan yang dilakukan

  oleh manusia yang bertindak sebagai operator

   Pengontrolan secara otomatis : pengontrolan yang dilakukan

  oleh mesin-mesin/peralatan yang bekerja secara otomatis dan operasinya dibawah pengawasan manusia Loop tertutup 

  Sistem kontrol yang sinyal keluarannya mempunyai pengaruh langsung terhadap aksi pengendalian.

  

  Digram blok sistem kontrol loop tertutup:

  Masukan _Kontroler ^Keluaran Plant / proses Elemen ukur Karena terjadinya proses pengembalian keluaran ke masukan maka sistem kontrol tertutup sering disebut sistem kontrol umpan balik ( feedback control system)

Sinyal kesalahan penggerak : selisih antara sinyal masukan

dengan sinyal umpan balik (dapat berupa sinyal keluaran

atau fungsi sinyal keluaran dan turunannya) diumpankan ke kontroler untuk memperkecil kesalahan dan membuat sistem mendekati harga yang diinginkan

Loop Terbuka

  Sistem kontrol yang keluarannya tidak berpengaruh pada aksi pengendalian.

  Contoh: pengontrolan yang berdasarkan basis waktu seperti mesin cuci, pengontrolan lalu lintas

  Masukan Keluaran Kontroler

  Plant / proses Digram blok sistem kontrol loop terbuka Perbandingan antara sistem kontrol loop tertutup dengan terbuka 

  Pada loop tertutup, respon sistem relatif kurang peka terhadap

gangguan baik internal ataupun eksternal sehingga memungkinkan

menggunakan komponen-komponen yang relatif kurang teliti dan

murah untuk mendapatkan pengendalian

   Kontrol loop terbuka dapat digunakan jika hubungan antara masukan dan keluaran diketahui dan tidak terdapat gangguan. Kontrol Kontiniu dan Diskrit

   Sistem Kontrol Kontiniu adalah sistem yang memanfaatkan _ pengendali (controller) berbasis nilai kontinu,

seperti: Proportional (P), Integrator (I), dan Differensiator (D), atau

kombinasi dari ketiganya (PI, PD, atau PID).

  PID Controller 

  Sistem Kontrol Diskrit adalah sistem yang menggunakan _ pengontrol (controller) dengan nilai diskrit, Kontrol Servo 

  Digunakan untuk mengontrol gerakan dan posisi akhir dari poros motor servo

  Contoh aplikasi sistem kendali

  

  Penentu Prioritas Bel Kuis

  Pengepakan Apel ke dalam Box Pengisian dan Pengurasan Tangki

  Sortir Produk

  Kontrol Pintu Gudang

  Kontrol Parkir Mobil

  Kontrol Konveyor

  Pelacakan matahari dari pengumpul energi surya

  Kontrol Otomatik ( PNG 415 /(2+1) Kuliah ke : 2-4

  FUNGSI ALIH DIAGRAM KOTAK GRAFIK ALIRAN SINYAL OUTLINE 

FUNGSI ALIH, DIAGRAM KOTAK, GRAFIK ALIRAN SINYAL 

  PENGERTIAN FUNGSI ALIH _ SIFAT DAN BENTUK FUNGSI ALIH _ PENGERTIAN DIAGRAM KOTAK _ PENYEDERNAHAAN DIAGRAM KOTAK _ PENGERTIAN GRAFIK ALIRAN SINYAL

  Seven segment 

  Seven segment adalah suatu segmen-segmen yang digunakan untuk menampilkan angka atau bilangan desimal dan karakter a-f.

   _ Pada umumnya dipakai pada _ Jam Digital _ Kalkulator _ Penghitung atau Counter Digital _ Multimeter Digital Panel Display Digital seperti pada microwave oven ataupun pengatur suhu digital .

  

  Jenis : _ Seven Segment Display _ Incandescent bulbs _ Fluorescent lamps (FL) _ Liquid Crystal Display (LCD) Light Emitting Diode (LED).

  LED merupakan komponen diode yang dapat memancarkan cahaya. Kondisi dalam keadaan ON jika sisi anode mendapatkan sumber positif dari Vcc dan katode mendapatkan sumber negatif dari ground.

  

Seven Segment Display pertama diperkenalkan dan dipatenkan

  pada tahun 1908 oleh Frank. W. Wood dan mulai dikenal luas pada tahun 1970-an setelah aplikasinya pada LED ( Light Emitting ).

  Diode 

  Segmen yang menggunakan LED ( ) sebagai

  Light Emitting Diode penerangnya.

  

  Seven segment dapat menampilkan angka-angka desimal dan beberapa karakter tertentu melalui kombinasi aktif atau tidaknya LED penyusun dalam seven segment.

  

  Piranti tampilan modern disusun sebagai pola 7 segmen atau dot matriks.

  Jenis 7 segmen sebagaimana namanya, menggunakan pola tujuh batang led yang disusun membentuk angka 8 ^ 7 segmen elemen garis ^ 1 segmen titik yang menandakan “koma” Desimal.

  Bentuk Susunan Karakter Display 7 Segment

  Dengan menyalakan beberapa segmen yang sesuai, akan dapat

• diperagakan digit-digit dari 0 sampai 9, dan juga bentuk huruf A sampai F (dimodifikasi). Cara kerjanya pun boleh dikatakan mudah, ketika segmen atau elemen
• tertentu diberikan arus listrik, maka display akan menampilkan angka

  atau digit yang diinginkan sesuai dengan kombinasi yang diberikan.

  Setiap segmen dikendalikan secara ON dan OFF untuk menampilkan

• angka yang diinginkan.

Jenis LED 7 Segmen 

  LED 7 Segmen common Cathode

  

  LED 7 Segmen common Anode

LED 7 Segmen Tipe Common Cathode (Katoda)

   Kaki Katoda pada semua segmen LED adalah terhubung menjadi 1 Pin yang merupakan Terminal Negatif (-) atau Ground

  

Kaki Anoda akan menjadi Input untuk masing-masing Segmen LED

Signal Kendali (Control Signal)

  

Untuk mengaktifkan karakter display 7 segment diperlukan logika

tinggi (1) atau aktif high pada jalur A-F dan DP

  Cara kerja dari seven segmen common katoda akan aktif pada kondisi high“1" dan akan off pada kondisi low”0".

  ANGK _{A h g f e d c b a HEXA}

  1 ^{1 1 1 1 1 3FH} _{1 1 1 06H}

  2 ^{1 1 1 1 1 5BH} _{3 1 1 1 1 1 4FH}

  4 ^{1 1 1 1 66H} _{5 1 1 1 1 1 6DH}

  6 ^{1 1 1 1 1 1 7DH}

  

LED 7 Segmen Tipe Common Anode (Anoda)



  Kaki Anoda pada semua segmen LED adalah terhubung menjadi 1 Pin yang diberikan Tegangan Positif (+) atau Vcc.

  

Kaki Katoda akan menjadi Input untuk masing-masing Segmen LED

dan Signal Kendali (control signal)

   Untuk mengaktifkan karakter display 7 segment diperlukan logika low (0) atau aktif low pada jalur A-F dan DP

  Cara kerja dari seven segmen common anode akan aktif pada kondisi low "0" dan akan off pada kondisi high "1".

  ANGK _{A h g f e d c b a HEXA}

  1 ^{1 C0H} _{1 1 1 1 1 1 1 F9H}

  2 ^{1 1 1 A4H} _{3 1 1 1 B0H}

  4 ^{1 1 1 1 99H} _{5 1 1 1 92H}

  6 ^{1 1 12H}

Prinsip Kerja Dasar Driver System pada LED 7 Segmen

   Blok Diagram Dasar untuk mengendalikan LED 7 Segmen :

   Untuk mempermudah pengguna seven segment, umumnya digunakan sebuah decoder atau sebuah seven segment driver yang akan

mengatur aktif atau tidaknya led-led dalam seven segment sesuai

dengan inputan biner yang diberikan.

  

  Blok Dekoder pada diagram diatas mengubah sinyal Input yang diberikan menjadi 8 jalur yaitu “a” sampai “g” dan poin decimal

  (koma) untuk meng-ON-kan segmen sehingga menghasilkan angka atau digit yang diinginkan.

  

  Contohnya,

  Jika output dekoder adalah a, b, dan c, maka Segmen LED akan menyala menjadi angka “7”.

  

  Jika Sinyal Input adalah berbentuk Analog, maka diperlukan ADC (Analog to Digital Converter) untuk mengubah sinyal analog menjadi Digital sebelum masuk ke Input Dekoder.

  

  Jika Sinyal Input sudah merupakan Sinyal Digital, maka Dekoder akan menanganinya sendiri tanpa harus menggunakan ADC.

  

  Sinyal input dari switches tidak dapat langsung dikirimkan ke peraga 7 segmen, sehingga harus menggunakan decoder BCD _ (Binary Code Decimal) ke 7 segmen sebagai antar muka.

  

Inputan bilangan biner pada switch dikonversi masuk ke dalam

decoder, baru kemudian decoder mengkonversi bilangan biner

tersebut ke dalam bilangan desimal, selanjutnya bilangan desimal ini akan ditampilkan pada layar seven segmen.

  

  Fungsi dari decoder sendiri adalah sebagai pengkonversi bilangan biner ke dalam bilangan desimal.

  

  Decoder ini terdiri dari gerbang-gerbang logika yang masukannya berupa digit BCD dan keluarannya berupa saluran- saluran untuk mengemudikan tampilan 7 segmen.

  

  Fungsi daripada Blok Driver adalah untuk memberikan arus listrik yang cukup kepada Segmen/Elemen LED untuk menyala.

  

  Pada Tipe Dekoder tertentu, Dekoder sendiri dapat mengeluarkan Tegangan dan Arus listrik yang cukup untuk menyalakan Segmen LED maka Blok Driver ini tidak diperlukan.

  

  Pada umumnya Driver untuk menyalakan 7 Segmen ini adalah terdiri dari 8 Transistor Switch pada masing-masing elemen LED

  

  t ini terdiri dari 7 batang LED (segmen) yang

  Seven segmen

  disusun membentuk angka 8 dengan menggunakan huruf a-f yang disebut DOT MATRIKS yang ditulis agak miring ke kanan dengan tujuan untuk mempermudah pembacaannya.

   Pada beberapa jenis

  terdapat juga

  Seven Segment Display

  penambahan “titik” yang menunjukan angka koma desimal. TUJUAN : 

  Mempelajari sifat dan bentuk fungsi alih 

  Pengertian diagram kotak 

  Mempelajari penyedernahaan diagram kotak 

  Mempelajari grafik aliran sinyal Fungsi Alih 

  Sistem kontrol pada umumnya bersifat dinamis 

   sistem yang dikendalikan terhadap waktu sehingga ada gangguan dari luar atau perubahan input 

  Untuk mengetahui hubungan antara masukan dan keluaran pada sistem yang bersifat dinamis _ digunakan persamaan diferensial

  Bila nilai koefisien dari PD konstan _  sistem linear parameter konstan Bila nilai koefisien dari PD tdk konstan

   sistem linear parameter berubah

   Fungsi alih dalam sistem kontrol merupakan fungsi yang menunjukkan hubungan antara masukan dan keluaran dari sistem linear parameter konstan.

   Fungsi alih sistem linear parameter konstan didefinisikan sebagai : PERBANDINGAN TRANSFORMASI LAPLACE KELUARAN (respon) dengan TRANSFORMASI LAPLACE MASUKAN (fungsi penggerak) dengan asumsi semua syarat awal = 0

  

Fungsi alih antara masukan u(t) dan keluaran (y(t)= perbandingan

antara Y(s) dengan U(s) y(t) u(t)

  Proses kontrol input output U(s)

  Y(s)

G(s)

   Sistem linear parameter konstan yang

dijabarkan dengan persamaan differensial orde

ke- n ditujukan untuk melihat hubungan antara masukan dengan keluaran

  n n ¹  d y ( t ) d y ( t ) dy ( t )

a  a  ...  a  a y ( t ) 

_{n n 1 1 n n }  ₁ dt dt dt _{m m 1}

   d u ( t ) d u ( t ) du ( t ) b  b  ...  b  b u ( t ) _{m m  m m 1 1 1}

   dt dt dt Untuk mencari fungsi alih maka digunakan Transformasi Laplace pada ke 2 ruas persaman dengan kondisi awal = 0 n n  ¹

  ( a S  a S  ...  a S  a ) Y ( s )  _{n n  m m 1 1 1} 

       ( b S b S ... b S b ) U ( s ) _{m m 1 1} 

  m m  ¹ ( )   ...  

  Y s b S b S b S b _{m m 1 1} 

    G ( s ) _{n n 1}

   U ( s ) a S  a S  ...  a S  a _{n n 1 1}

   Kriteria fungsi alih: n > m : sangat layak n = m : layak n < m : tidak layak Contoh :

   Carilah fungsi alih dari persamaan diferensial orde pertama berikut: dy t

  ( ) a a y t b u t

   ( )  ( )

  1 dt

  1

  b) Bila a ≠0 b /a =Kp; a /a =Tp

  Diagram Blok/Kotak

  

Diagram Blok merupakan suatu alat bantu dalam

  

menganalisis sistem kendali otomatik yang berguna untuk menggambarkan fungsi alih dalam bentuk grafis Komponen diagram blok Anak panah Titik penjumlahan

  Titik percabangan Blok/ kotak Diagram blok dapat dibentuk dengan mengkombinasikan keempat komponen dasar b c

   Anak panah :

  d

  Arah informasi 

  Titik penjumlahan :

  a

  Penjumlahan aljabar dari informasi-informasi masukan 

  Titik percabangan:

Suatu posisi pada anak panah tempat suatu informasi bercabang

keluar dan menuju blok atau titik penjumlahan yang lain

   Blok : Penjumlahan Y(s) = X (s) +X (s) - X (s)

  X

  1 (s)

  X

  2 (s)

  X

  3 (s)

  Y(s) ⁺ _- ⁺ Blok

A(s) C(s)

• 5

  A(s) C(s)

  A(s) C(s) p

  C(s) = p A(s) C(s) = -5 A(s)

  C(s) = K/M A(s) Diagram kotak fisik sistem kontrol berumpan balik r(t)

  Jenis kendali ⁺ _- e(t) b(t) proses penggerak

  Sensor/tranduser u(t) c(t)

  G3 (s) G2 (s) H (s) C(s)

  Diagram kotak matematika sistem kendali berumpan balik R(s) G1 (s)

• E(s) B(s)

  G (s) H (s) C(s)

  Diagram kotak standar sistem kendali berumpan balik negatif R(s)

• E(s) B(s)

  R(s) : masukan acuan C(s) : keluaran

  H(s): fungsi alih arah balik B(s) : sinyal umpan balik

   C(s) / R(s) : fungsi alih tertutup

   B(s) / E(s) : fungsi alih terbuka

  G (s) H (s) C(s)

  Diagram kotak standar sistem kendali berumpan balik positif R(s)

• E(s) B(s)

R(s) ₊

  Contoh R(s) _{+ -} ^E(s) B(s) ^{G (s) C(s)}

• ^E(s) _B(s)
^{G (s) C(s)} Penyederhanaan Diagram Kotak 

  Diagram kotak yang rumit dapat disederhanakan ke dalam bentuk diagram kotak standar, sehingga fungsi alih sistem kendali dapat diselesaikan

   Langkah penyederhanaan diagram kotak haruslah memenuhi aturan aljabar diagram blok

  Kombinasi Seri B(s) A(s)

  C(s) D(s) G (s) G (s)

  2

  3 D(s) = C(s) G (s)

  2

  1

  2

  A(s)

  

D(s)

B(s) C(s)

  A(s)

• A(s)
• D(s) B(s) C(s)

  2) Memindahkan blok ke kanan atau ke kiri melewati titik penjumlahan

  C(s)

• G

  1 (s)

  G

  2 (s)

  G

  3 (s)

  B(s) A(s) Dipindahkan ke kanan C(s)

• G

  G

  2 (s) /

  G

  1 (s)

  C(s)

  1 (s)

  G

  2 (s)

  G

  3 (s)

  B(s) A(s)

• B(s) A(s)

  B(s) A(s)

• G

  3 (s)

  3 (s)

  G

  2 (s)

  G

  1 (s)

  C(s)

  2 (s)

  G

  B(s) A(s) G

• G

  3 (s)

  G

  1 (s)

  C(s)

  Dipindahkan ke kiri

  3) Pemindahan titik percabangan melewati blok ke kanan atau ke kiri C(s)

  G

  1 (s)

  B(s) A(s) H

  1 (s)

  G

  2 (s) Di pindahkan ke kanan C(s) B(s)

  A(s) G

  1 (s)

  G

  2

  (s) C(s)

  G

  1 (s)

  B(s) A(s) H

  1 (s)

  G

  2 (s) Di pindahkan ke kiri C(s)

  B(s) A(s) G

  1 (s) G

  2

  (s) C(s)

  G

  1 (s)

  B(s) A(s) H

  1 (s)

  G

  2 (s) LATIHAN 

  Carilah bentuk sederhana dari diagram blok berikut: G

• -

  1 (s) H

• ^- d
• ⁺ b ^- c

  1 (s) R(s)

  H

  2 (s) G

  2 (s) G

  3 (s)

  a

  C(s)

   Grafik Aliran Sinyal (GAS) versi sederhana dari diagran kotak.

  

Grafik Aliran Sinyal diperkenalkan oleh S.J.

  Mason 

  Grafik Aliran Sinyal digunakan untuk: 

  Merepresentasikan sebab akibat dari suatu sistem linear yang dimodelkan dengan persamaan aljabar

GRAFIK ALIRAN SINYAL

  Eleman dasar dari Grafik Aliran Sinyal : Simpul  untuk merepresentasikan variabel : Cabang untuk penguatan cabang dan arah Sinyal hanya dapat bergerak melalui suatu cabang searah anak panah tersebut

   Contoh: _{a 12 y = a .y y 1 y 2}

  2 ^{12 1} masukan _keluaran

  

Cabang yang diarahkan dari simpul y ke

  1 simpul y2 menunjukkan ketergantungan y

  2 pada y tetapi tidak sebaliknya.

  1 y ₁

  a ₁₂

  y ₂ y ₃

y

₁

  a ₁₂

  y ₂ y ₄ y ₃

  a ₃₂ a ₄₃ a ₂₃

  y ₁

  a ₁₂

  y ₂

y

₄ y ₃

  a ₃₂ a ₄₃ a ₂₃ a ₃₄ a ₂₄ a ₄₄

  y ₁

  a ₁₂

  y ₂ y ₄ y ₃

  a ₃₂ a ₄₃ a ₂₃ a ₃₄

  y ₅

  a ₄₅ a ₃₂ Beberapa definisi 1) Simpul masukan : simpul yang hanya mempunyai cabang keluar

  a ₁₂

  

  Contoh: y1

  y y _{1 2} y ₃ 2 ) Simpul keluaran : simpul yang hanya mempunyai cabang masukan

  a a _{32 43}

  

  Contoh : y5 a ₁₂ a a

  y y _{1 23 3 34 a}

  3) Lintasan : kumpulan cabang-cabang pada arah yang sama 

  Lintasan maju : lintasan yang bermula dari

  simpul masukan dan berakhir pada simpul keluaran dan disepanjang itu tidak terdapat simpul yang lewat lebih dari satu kali.

  

Simpal : lintasan yang berawal dan berakhir

  pada simpul yang sama dan disepanjang lintasan tersebut terdapat simpul yang ditemui lebih dari Contoh: Lintasan Maju

  a ₁₂

  y y y _{1 2 3}

  a a _{32 43}

   Lintasan maju:

  a ₁₂

  

  y1 dan y2  hanya 1

  y y a y _{1 2 23 3 y 4}

  

  y1 dan y3  y1-y2-y3 a ₄₄ a a _{32 43} a ₁₂ y1-y2-y4-y3 a a _{23 34}

  y ₁ y y _{2 3} y ₄ 

  y1 dan y4  y1-y2-y3-y4 a ₂₄ y1- y2-y4 a a _{32 43}

  

  y1 dan y5  y1-y2-y3-y4-y5 a ₁₂ a a

  y y _{1 23 3 34} a y ⁴⁵ y ₁

  a ₁₂

  y ₂ y ₃

y

₁

  a ₁₂

  y ₂ y ₄ y ₃

  a ₃₂ a ₄₃ a ₂₃

  y ₁

  a ₁₂

  y ₂

y

₄ y ₃

  a ₃₂ a ₄₃ a ₂₃ a ₃₄ a ₂₄ a ₄₄

  y ₁

  a ₁₂

  y ₂ y ₄ y ₃

  a ₃₂ a ₄₃ a ₂₃ a ₃₄

  y ₅

  a ₄₅ a ₃₂ Contoh Simpal  y ₁

  a ₁₂

  y ₂ y ₄ y ₃

  a ₃₂ a ₄₃ a ₂₃ a ₃₄ a ₂₄ a ₄₄

   4) Bati Lintasan : hasil kali penguatan cabang pada perlintasan

   Bati lintasan maju

   Bati simpal

   Contoh : 

  Bati lintasan maju: y1-y2-y3-y4  a12 a23 a34 a ₄₄ a a _{32 43} a ₁₂ a a _{23 34}

  y y _{1 2} y ₃ y

  

  

  dua bagian dari grafik aliran sinyal dikatakan tidak bersentuhan jika bagian tersebut tidak menggunakan simpal secara bersamaan.

  

  Contoh: a ₄₄ a a _{32 43} a ₁₂ a a _{23 34}

  y ₁ y

₂

y ₃ y ₄

  a ₂₄ ALJABAR GRAFIK ALIRAN SINYAL y ₁

  a

  y ₁

  b

  y ₄

  c

  y ₃

  y ₄ =a c y ₂ + bc y ₁

  y ₂

  a

  a b y ₂ =(a+b)y ₁

  y ₂

  y ₁ y ₂

  b

  y ₃

  y ₃ =a b y ₁

  y ₂

  a

  y ₁

  y ₂ = a. y ₁

  a b Kombinasi Paralel G

  1 (s)

  G

  2 (s) X(s)

  A(s) B(s) Y(s)

• ⁺ _- X(s)

  Y(s) Kontrol Otomatik (PNG 415 /(2+1) Kuliah ke : 6

  Programmable Logic Controller (PLC) OUTLINE 

PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER 

  PENGERTIAN PLC _ PRINSIP KERJA PLC _ SEJARAH PLC _ PERBANDINGAN PLC DENGAN SISTEM KONVENSIONAL _ PEMPROGRAMAN PLC TUJUAN : 

  Menjelaskan Prinsip Kerja PLC 

  

Menjelaskan Perbedaan PLC dengan Sistem Kontrol

Konvensional 

  Membuat Program Pengontrolan dengan PLC

   PLC = PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER

   Programmable » menunjukkan kemampuannya dapat diubah-

  ubah sesuai program yang dibuat dan kemampuan dalam hal memori program yang telah dibuat

  

Logic » menunjukkan kemampuannya dalam memproses input

  secara aritmetrik (ALU), yakni melakukan operasi negasi, mengurangi, membagi, mengalikan, menjumlahkan & membandingkan

  

Controller » menunjukkan kemampuannya dalam mengontrol dan

  mengatur proses sehingga menghasilkan keluaran yang diharapkan. Apakah Programmable Logic Controller (PLC)? 

  PLC adalah pengendali yang dapat diprogram dan direprogram untuk mengendalikan suatu proses 

  PLC adalah sebuah alat yang digunakan untuk menggantikan sederetan rangkaian relai yang dijumpai pada sistem kontrol konvesional

  

PLC termasuk keluarga

dari komputer yang

mudah diprogram. PLC

digunakan secara komersial dan aplikasi industri untuk

mengontrol mesin dan

proses. Bagian input digunakan mengontrol dan mengambil keputusan dari output

sebagai sistim otomasi.

  Bagaimana cara kerja PLC? 

  PLC bekerja dengan mengamati masukan (melalui sensor-sensor terkait), kemudian melakukan proses dan tindakan yang sesuai

  dengan kebutuhan , yang berupa menghidupkan atau mematikan

  keluarannya (logika 0 atau 1, hidup atau mati)

  Sejarah PLC 

  

Programmable Logic Controller diperkenalkan pertama

kali pada 1969 oleh Richard E.Morley yang merupakan pendiri _ Modicon Corporation.

  Modicon adalah kependekan dari Modular Digital Controller 

  Merupakan “komputer khusus” untuk aplikasi di industri,digunakan untuk memonitor & mengontrol proses industri untuk menggantikan hard-wired contro l (rangkaian relai /kontaktor) dan memiliki bahasa pemprograman sendiri.

  

  Berbeda dengan Personal Computer, dalam PLC sudah dilengkapi unit yang bisa langsung dihubungkan ke

  input-output digital

  perangkat luar ( bahkan ada yang

  switch, sensor, relay, dll) sudah memiliki ADC/DAC built-in.

Perbandingan sistem kontrol konvensional dengan PLC  Sistem kontrol kovensional Sistem kontrol PLC 

  Perlu kerja keras saat dilakukan Jumlah kabel yang digunakan bisa _ pengkabelan _ berkurang 80% Kesulitan saat dilakukan penggantian PLC mengkonsumsi daya lebih rendah atau perubahan dibandingkan sistem kontrol berbasis _ relai Kesulitan saat dilakukan pelacakan _ kesalahan

  Pendeteksian kesalahan lebih cepat dan _ mudah Saat terjadi masalah,waktu tunggu tidak _ Perubahan urutan proses dapat menentu dan biasanya lama dilakukan dengan mudah, yaitu dengan _ melakukan perubahan program Tidak membutuhkan yang spare part banyak Elemen-elemen dasar PLC 

  CPU 

  Memori 

  Catu daya 

  Masukan- keluaran PLC 

  Jalur ekstensi atau tambahan

  Pemprograman PLC 

  Bahasa pemprograman pada PLC tidak sama 

  Bahasa pemprograman tergantung pada pabrik pembuat PLC ( terkait dengan hak paten,nilai jual kemampuan teknis) 

  Akar bahasa sama yaitu: Diagram Ladder

   dikonversi ke bahasa mesin/ kode mesin

  Diagram Ladder (kode ) oleh software sehingga bisa dipahami oleh mnemonic

  PLC (contoh : syswin.v3.4) Diagram ladder terbentuk atas lambang-lambang yang berupa tiang dan anak tangga

  Diagram Ladder 

• ^_ Garis-garis gaya

  _{L 2} L1 _L1 L 2

   Anak tangga merupakan tempat menyimpan lambang-lambang program device PLC ( input, output,instruksi khusus)

   Anak tangga mendefenisikan sebuah operasi di dalam proses kontrol

   Anak tangga dibaca dari kiri ke kanan, atas ke bawah

  

Tiap anak tangga harus dimulai dengan sebuah input dan berakhir

dengan sebuah output

  

  Setiap PLC mempunyai defenisi tersendiri untuk setiap terminal inputnya (X),terminal output (Y)

  

  Alamat lokasi input dan output pada beberapa PLC berbeda tergantung pada pabriknya. PLC Omron 

  Terminal input

  Terminal input no 0 beralamat 000.00 Terminal input no 1 beralamat 000.01 dst

  

Terminal output

  Terminal output no 0 beralamat 010.00 Terminal output no 1 beralamat 010.01 dst

  PLC mitsubishi  _ Terminal input dilambangkan dengan X dan alamatnya _ X400-X407, X410-X413 X500-X507, X510-X513

   _ Terminal output dilambangkan dengan Y dan alamatnya _ Y430 - Y437 Y530 - Y537

  PLC Toshiba 

  Terminal input dilambangkan dengan X dan alamatnya (X000)

  

  Terminal output dilambangkan dengan Y dan alamatnya (Y000)

Lambang-lambang device PLC

  Input NO _Output Input NC _{Intruksi Khusus End terakhir} Anak tangga

  

Instruksi-instruksi tangga



  Logika AND

  

  Logika OR

  

  Logika NOT

  

  Logika NAND

  

  Logika XOR Logika AND Y =A.B Instructions List : 000.00 000.01 010.00

  LD 000.00 AND 000.01

  1 OUT 010.00

  1

  1

  1

  1 Logika OR 000.00 000.01 010.00 Instructions List :

  LD 000.00

  1

  1 OR 000.01

  1

  1 OUT 010.00 Logika NAND 000.00 000.01 010.00 Instructions List :

  1 LD NOT 000.00

  1 AND NOT 000.01

  1 OUT 010.00 Logika NOR Instructions List : 000.00 000.01 010.00

  1 LD NOT 000.00

  1

  1 OR NOT 000.01

  OUT 010.00

  1

  1

  1

  1 Logika XOR Instructions List : LD 000.00

  000.00 000.01 010.00 AND NOT 000.01 LD NOT 000.00

  1

  1 AND 000.01

  1

  1 OR LD Logika XNOR Instructions List : LD 000.00

  000.00 000.01 010.00 AND 000.01

  1 LD NOT 000.00

  1 AND NOT 000.01

  1 OR LD Kontrol Otomatik (PNG 415/(2+1) Kuliah ke : 7

OUTLINE  _ FUZZY LOGIC CONTROL

  DEFENISI LOGIKA _ FUZZY

  ISTILAH-ISTILAH DALAM SISTEM _ FUZZY SISTEM KENDALI LOGIKA _

  FUZZY KONFIGURASI DASAR SISTEM LOGIKA FUZZY TUJUAN : 

  Menjelaskan Defenisi Logika Fuzzy 

  Menjelaskan Istilah-istilah Dalam Sistem Fuzzy 

  Menjelaskan Sistem Kendali Logika Fuzzy 

  

Menjelaskan Konfigurasi Dasar Sistem Logika Fuzzy Defenisi Logika Fuzzy 

  Dalam kehidupan sehari-hari: _ Kita tidak dapat memutuskan suatu masalah dengan : _{ Jawaban sederhana} , “ya atau tidak”. _ Jawaban dalam bentuk text( linguistik

  ) bukan angka (numerik) Contoh

Suhu Tinggi Badan Umur

  Apakah suhu tersebut dikatakan : _Panas Agak panas _Dingin Sangat dingin _dsb

^{Apakah badan tersebut dikatakan :}

^{Sangat tinggi Agak tinggi Tinggi Sangat pendek} _dsb ^{Apakah umur tersebut dikatakan : Sangat tua Agak tua Tua Sangat muda} _dsb

   _ Muncul konsep logika fuzzy .

  Logika pertama kali dikenalkan kepada publik pada tahun 1965 fuzzy _ oleh Lotfi A. Zadeh (professor di University of California di Berkeley).

  Zadeh mengatakan bahwa selain pendekatan probabilitas, ketidakpastian dapat didekati dengan menggunakan konsep himpunan _ fuzzy. secara makna mengandung arti kabur/samar.

  Fuzzy

  

  Logika fuzzy adalah suatu cara untuk memproses data dari input menuju output berdasarkan konsep himpunan .

  fuzzy 

  Walaupun tergolong baru dibandingkan dengan logika digital (yang hanya melibatkan nilai 0 dan 1), namun konsep 'fuzzy' telah menjadi dasar pertimbangan dalam menganalogikan sesuatu.

   Fuzzy memiliki konsep bahwa sesuatu dapat memiliki nilai diantara 0 dan 1, misalnya 0.1; 0.3; 0.8, dan sebagainya.

  