MENGENAL SISTEM KONTROL ATAU SISTEM PENGENDALIAN

Era modernisasi ikut berimbas terhadap modernisasi alat baik di industri kecil maupun di industri besar. Peralatan di sebuah industri yang dulunya digerakkan manual oleh manusia kini mulai terotomatisasi yakni dikendalikan secara otomatis oleh mesin itu sendiri. Proses otomatisasi mesin dikenal dengan istilah sistem kontrol atau ada juga yang menyebut sistem pengendalian. Pentinganya mempelajari sistem pengendalian ini erat kaitannya dengan mengefisiensikan dan mengoptimalkan kerja mesin agar mampu kita atur sesuai dengan apa yang kita harapkan

Secara teori apa perbedaan antara sistem pengendalian manual dengan sistem pengendalian otomatis?

Sistem adalah kombinasi dari beberapa komponen yang bekerja bersama- sama dan melakukan suatu sasaran tertentu, sedangkan pengendalian diartikan sebagai mengekang dan menguasai. Jadi sistem pengendali proses adalah sistem pengendalian suatu parameter dari berbagai macam proses.

Sistem pengendalian proses terbagi menjadi dua yaitu sistem pengendalian manual dan sistem pengendalian otomatis.

1.       Sistem Pengendalian Manual adalah sistem pengendalian dengan subyek adalah makhluk hidup, contoh oleh manusia. Biasanya sistem ini dipakai pada beberapa proses-proses yang tidak banyak mengalami perubahan beban  ( load ) atau pada proses yang tidak kritis.

2.   Sistem Pengendalian Otomatis adalah sistem pengendalian dimana subyek digantikan oleh suatu alat yang disebut controller. Dimana tugas untuk membuka dan menutup valve tidak lagi dikerjakan oleh operator, tetapi atas perintah controller.  (Gunterus, 1994)

                       Gb. 2. Sistem Pengendalian otomatis                               

Gb.1. Sistem pengendalian manual

Dari gambar diatas terlihat bahwa contoh sistem pengendalian manual salah satunya adalah proses merebus botol dengan panci panas yang dikasih air.  Proses merebus botol ini biasanya dilakukan oleh ibu-ibu untuk mensterilkan botol. Biasanya proses perebusan dimulai dengan memanaskan air sampa mendidih, kemusian botol2 dimasukkan ke panci sampai sekitar 5- 10 menit, setelah selesai maka kita harus mematikan kompor gas secara manual. Sedangkan gambar 2 menunjukkan contoh sistem pengendalian otomatis pada proses sterilisasi botol. Gambar 2 menunjukkan proses sterilisasi botol dilakukan dengan alat sterilizer, dimana kita tinggal memasukkan botol ke alat kemudian kita putar atau tekan sistem kontrol temperatur pada alat tersebut dan jika proses sterilisasi sudah selesai maka alat akan otomatis mati sendiri, sehingga tidak perlu ditunggu dan dimatikan secara manual.

Nah dua kasus tersebut merupakan salah satu contoh dari perbedaan sistem pengendalian manual dan sistem pengendalian otomatis. Dimana perbedaannya terdapat pada adanya suatu alat kontrol yang menggantikan kerja subjek manusia. Jika pada kasus ini maka alat kontrol pada alat sterilisasi adalah alat kontrol temperatur. 

Bagaimana proses kerja sistem pengendalian otomatis secara fisika dan elektronika? 

Semua analisa sistem pengendalian selalu dimulai dengan menampilkan diagram kotak sistem. Didalam diagram kotak sistem pengendalian otomatis, akan selalu ada komponen-komponen pokok seperti elemen proses, elemen pengukuran (sensing element dan transmitter) , elemen controller (control unit), dan final control element (atau control valve).

                     Diagram kotak sistem pengendalian otomatis adalah sebagai berikut :

Gambar 3. Diagram kotak sistem pengendalian otomatis (Gunterus, 1994)

Pada gambar 3, bagian controller mempunyai summing junction dengan tanda positif-negatif (+/-). Di titik inilah langkah membandingkan dilakukan mengurangi besaran set point dengan sinyal measurement variable. Hasilnya adalah sinyal yang disebut error.

Untuk tanda (-) pada summing junction  sistem pengendalian otomatis disebut sistem negative feedback., jika tanda pada summing junction (+) maka sistem pengendalian otomatis disebut positif feedback

Beberapa keterangan mengenai elemen-elemen sistem pengendalian otomatis dari diagram kotak pada gambar 1.1 sebagai berikut :

Proses (Process) adalah tatanan peralatan yang mempunyai suatu fungsi tertentu. Input proses dapat bermacam- macam, yang pasti merupakan besaran yang dimanipulasi oleh final control element atau control valve agar variabel yang dimaksud sama dengan set point. Input proses ini juga disebut variabel yang dimanipulasi.

Variabel yang dimanipulasi adalah input dari suatu proses yang dapat dimanipulasi atau diubah-ubah besarnya agar process variable atau variabel yang dikendalikan besarnya sama dengan set point.

Gangguan adalah besaran lain, selain variabel yang dimanipulasi, yang dapat menyebabkan berubahnya variabel yang dikendalikan. Besaran ini lazim disebut load.

Elemen Pengukur adalah bagian paling ujung suatu sistem pengukuran (measuring system). Contoh elemen pengukur yang banyak dipakai misalnya termocouple atau oriface plate. Bagian ini juga biasa disebut sensor atau  primary element.

Transmitter adalah alat yang berfungsi untuk membaca sinyal sensing element, dan mengubahnya menjadi sinyal yang dapat dimengerti oleh controller.

Transducer adalah unit pengalih sinyal. Kata transmitter, seringkali dirancukan dengan kata transduser. Keduanya memang mempunyai fungsi yang serupa, walaupun tidak sama benar. Transducer lebih bersifat umum, sedangkan transmitter lebih khusus pada pemakaian dalam sistem pengukuran.

Variabel yang dimaksud atau measured variable adalah sinyal yang keluar dari transmitter. Besaran ini merupakan cerminan besarnya sinyal sistem pengukuran.

Set Point adalah besar process variable yang dikehendaki. Sebuah kendali akan selalu berusaha menyamakan variabel yang dikendalikan dengan set point.

Error adalah selisih antara set point dikurangivariabel yang dimaksud. Error bisa negatif, bisa juga positif. Sebaliknya, bila set point lebih kecil dari variabel yang dimaksud, error menjadi negatif.

Controller adalah elemen yang mengerjakan tiga dari empat tahap langkah pengendalian yang membandingkan set point dengan measurement variable, menghitung berapa banyak koreksi yang perlu dilakukan, dan mengeluarkan sinyal koreksi sesuai dengan hasil perhitungan tadi. Controller sepenuhnya menggantikan peran manual dalam mengendalikan sebuah proses. Controller merupakan alat pengendali.

Unit Pengendali adalah bagian dari controller yang menghitung besarnya koreksi yang diperlukan. Input control unit adalah error, dan outputnya adalah sinyal yang keluar dari controller (manipulated variable). Unit Pengendali memiliki fungsi transfer yang tergantung pada jenis controller. Output unit pengendali adalah hasil penyelesaian matematik fungsi transfer dengan memasukkan nilai error sebagai input.

Final control element, seperti tercermin dari namanya, adalah bagian akhir dari instrumentasi sistem pengendalian. Bagian ini berfungsi untuk mengubah measurement variable dengan cara memanipulasi besarnya manipulated variable, berdasarkan perintah controller.

Jika diagram sistem pengendalian ini dikaitkan dengan proses sterilisasi dengan alat sterilizer, maka pada saat kita memasukkan botol kealat dan memutar atau menekan tombol kontrol temperatur dan waktu sterilisasi, maka disini kita melakukan proses setting point pada sistem pengendalian otomatis. Setting point yang kita masukkan ini akan di baca oleh elemen pengukur (sensor suhu/termokopel misalnya) dan dibaca oleh transmitter. Dari transmitter inilah setting point yang kita masukkan dalam hal ini misalkan suhu temperatur dan waktu sterilisasi akan diubah menjadi sinyal listrik dan dikendalikan oleh sistem kontrol pada alat. Jika proses sterilisasi sudah memenuhi suhu dan waktu proses untuk mensterilkan, maka alat kontrol akan memaksa kerja alat sterilisasi berhenti secara otomatis. Nah mudah bukan memahami sistem pengendalian otomatis secara logika….^_^