Documents

6 pages
9 views

6832-14566-1-SM (1).pdf

Please download to get full document.

View again

of 6
All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
Share
Description
RANCANGAN SISTEM MONITORING DAN KENDALI SUHU REAKTOR DI LABORATORIUM . Rico Vendamawan Pranata Laboratorium PSD III Teknik Kimia Fakultas Teknik UNDIP ABSTRAK Rancangan sistem kontrol proporsional, dalam bentuk perangkat keras sistem kendali suhu menggunakan Wifi, untuk mengontr
Transcript
   24 RANCANGAN SISTEM MONITORING DAN KENDALI SUHU REAKTOR DI LABORATORIUM    .  Rico Vendamawan Pranata Laboratorium PSD III Teknik Kimia Fakultas Teknik UNDIP  ABSTRAK  Rancangan sistem kontrol proporsional, dalam bentuk perangkat keras sistem kendali suhu menggunakan Wifi, untuk mengontrol pemanas pada Reaktor di Laboratorium Diploma III Teknik Kimia.  Dalam sistem ini dibuat sistem antar muka pengendalian suhu dan perangkat sistem untuk pembacaan data record yang sama dengan pembacaan data yang disimpan dan visualisasi grafik menggunakan bahasa  pemrograman Borland Delphi. Untuk menjaga kestabilan suhu terutama pada reaktor perlu dibuat sistem monitoring dan kendali suhu  yang bekerja secara online menggunakan Wifi, hasilnya merupakan sistem pengendalian suhu yang aktual dan dapat memonitor suhu secara online. Penelitian ini menggunakan sensor temperatur tipe LM 35 yang merupakan tipe semi konduktor yang telah memiliki pengkondisian sinyal yang terintegrasi didalamnya. Menggunakan ADC internal 10 bit dari mikrokontrol AVR ATmega 8535, sebagai interface . Untuk melakukan komunikasi data nirkabel digunakan Wifi yang mempunyai spesifikasi 802.11g. Wifi diinjeksi data dari komputer menggunakan protokol standard TCP/IP. Dengan melakukan set IP address memungkinkan data-data pada komputer mampu diakses oleh komputer lain disekitarnya. Pengujian validasi dilakukan dengan membandingkan pembacaan suhu oleh sensor LM35 dengan alat uji standar Thermo 300, hasil pengujian diperoleh perangkat sistem kendali suhu yang dapat bekerja sesuai dengan asas-asas pengontrolan pada dasar teori kontrol proporsional, dengan kesalahan kurang dari 2%.  Kata kunci :  kendali suhu, kontrol proporsional, Wifi  ABSTRACT Proportional control system design, hardware in the form of temperature control systems using Wifi, to control the Reactor heater on Laboratory of Diploma Chemical Engineering. In this system made the system interface and device temperature control system for reading the same data records with the reading of stored data and graphical visualization using Borland Delphi. To maintain a stable temperature of the reactor need to be made primarily on monitoring and temperature control systems that work online using Wifi, the result is that the actual temperature control system and can monitor the temperature of it online. This study uses a temperature sensor type LM 35 which is a type of semiconductor that has an integrated signal conditioning part of it. Using the internal ADC 10 bits of mikrokontrol AVR ATmega 8535, as an interface. To perform wireless data communications that have used Wifi 802.11g specification. Wifi injected data from a computer using a standard protocol TCP / IP. By doing a set of IP addresses allows the data on a computer can be accessed by another computer around it. Validation test was done by comparing the temperature readings by the sensor LM35 with Thermo standard test equipment 300, the test results obtained device temperature control system that can work in accordance with the principles of control on the basis of proportional control theory, with errors less than 2%.  Keywords : temperature control, proportional control, Wifi PENDAHULUAN Sebagian besar industri menuntut peralihan dari peralatan konvensional yang masih menggunakan saklar ke peralatan otomatis. Penggunaan peralatan serba otomatis, selain mampu memperoleh hasil yang lebih berdaya guna dan berhasil guna, juga mampu menekan kesalahan yang bersumber dari manusia ( human error  ), sehingga dibutuhkan sebuah alat bantu berbasis komputer yang dimana dari sisi sistem informasi  bisa memberikan suatu informasi yang akurat dan tepat waktu untuk bisa memberikan laporan-laporan dibutuhkan sehingga dapat meningkatkan  produksi dengan efektif dan efisien. Beberapa  penelitian mengenai pengendalian suhu yang telah dilakukan antara lain :  Rancang Bangun Sistem Pengendali Suhu dan Kelembaban Udara pada Rumah Wallet Berbasis  Mikrokontroler AT89C5, [Sofwan A, 2005], kemudian penelitian yang lain, yaitu :     Rancang Bangun Mesin Penetas Telur Ayam berbasis Mikrokontroler dengan Fuzzy Logic Controller   [ Suprapto 2008], untuk penelitian di  bidang pertanian yaitu berupa :    Rancang Bangun Sistem Kendali Suhu dan Kelembaban Udara Penetas Ayam besbasis PLC,  [Winarto, 2008], selain itu penelitian tentang :  Aplikasi Kontrol Proporsional Integral Berbasis  Mikrokontroler ATMEGA8535 untuk Pengaturan suhu pada Alat Pengering Kertas,  [Darjat, 2008]  juga sudah pernah dilakukan. Penelitian yang dilakukan ini merupakan sistem pengendalian suhu pada Reaktor Kimia di Laboratorium yang aktual dan dapat memonitor suhu secara online  Rancangan sistem monitoring dan kendali suhu online  menggunakan Wifi dengan spesifikasi 802.11g. Untuk mengendalikan suhu cairan agar lebih stabil didalam reaktor kimia sensor suhu menggunakan tipe LM 35, menggunakan mikrokontrol sebagai interface  antara reaktor dengan server dengan menggunakan mikrokontrol ATMega 8535. Jenis reaktornya berpengaduk tipe batch  dimana aksesnya bisa melalui server atau klien didalam melakukan seting point maupun monitoring suhu. Data yang diperoleh terekam dan disimpan dalam bentuk microsoft excell .  Sistem Kontrol Keberadaan kontroler dalam sebuah sistem kontrol mempunyai kontribusi yang besar terhadap  perilaku sistem. Pada prinsipnya hal itu disebabkan oleh tidak dapat diubahnya komponen penyusun sistem tersebut. Artinya, karakteristik  plant   harus diterima sebagaimana adanya, sehingga perubahan  perilaku sistem hanya dapat dilakukan melalui  penambahan suatu sub sistem, yaitu kontroler. Kontroler Proposional Kontroler proposional memiliki keluaran yang sebanding/proposional dengan besarnya sinyal kesalahan (selisih antara besaran yang diinginkan dengan harga aktualnya) [Sharon, 1992]. Hubungan antara sinyal kontrol dan error adalah: u(t) = K   p e(t) Dimana : U t : Output proporsional kontrol K   p : Proportional gain e ( t  ) : Proses kesalahan pada saat 't', yaitu e ( t  ) = SP  – PV    SP : Set point PV : Variabel Proses Dalam algoritma kontrol proporsional, keluaran kontroler adalah proporsional terhadap sinyal kesalahan, yaitu selisih antara set point dan variabel proses. Dengan kata lain, output dari  pengontrol proporsional merupakan hasil perkalian dari sinyal kesalahan dan keuntungan proporsional. Gambar 1 menunjukkan blok diagram yang menggambarkan hubungan antara besaran setting ,  besaran aktual dengan besaran keluaran kontroler  proporsional. Sinyal keasalahan ( error  ) merupakan selisih antara besaran setting dengan besaran aktualmya. Selisih ini akan mempengaruhi kontroler, untuk mengeluarkan sinyal positip (mempercepat pencapaian harga setting ) atau negatif (memperlambat tercapainya harga yang diinginkan). Gambar 1. Diagram blok kontroler proporsional (Sharon, 1992)   PROTOTIPE SISTEM Pada penelitian ini digunakan sensor temperatur tipe LM 35 yang merupakan tipe semi konduktor. Komputer merupakan perangkat digital, disisi lain sensor suhu adalah perangkat analog. Oleh karena itu diperlukan perangkat pengubah data analog menjadi digital yang akan mengkonversi  bobot suhu sebanding dengan bobot bilangan digital. Pada umumnya ADC memiliki level tegangan masukan analog tertentu maka diperlukan  penguat tegangan sensor agar mencapai taraf tegangan yang diperlukan ADC. Pada penelitian ini digunakan ADC internal 10 bit dari mikrokontrol AVR ATmega 8535, yang dapat diprogram untuk memecahkan protokol yang diperlukan. Mikrokontrol tersebut memiliki kapabilitas mampu  berkomunikasi secara serial maupun paralel, sehingga bisa berkomunikasi dengan komputer melalui port paralel (LPT 1), serial (COM 1), maupun USB. Pada sistem ini untuk melakukan komunikasi data nirkabel digunakan Wifi dengan spesifikasi 802.11g. Wifi diinjeksi data dari komputer dengan menggunakan protokol standard TCP/IP. Dengan melakukan set IP address  memungkinkan data-data pada komputer mampu diakses oleh komputer lain disekitarnya. SENSOR Pada penelitian ini digunakan sensor temperatur tipe LM 35 yang merupakan tipe semi konduktor karena murah dan telah memiliki  pengkondisian sinyal yang terintegrasi didalamnya, linearitasnya lumayan bagus. LM35 tidak membutuhkan kalibrasi eksternal yang menyediakan akurasi ±¼°C pada temperatur ruangan dan ±¾°C pada kisaran -55 to +150°C. 25    I NTERFACE  Rangkaian interface  berupa mikrokontrol yang didalamnya antara lain terdiri dari beberapa relay untuk menggerakkan motor dan mengatur kerja heater. Sebuah kipas pendingin dipasang untuk mendinginkan mikrokontrol dan rangkaian elektronik yang ada didalam kotak. MIKROKONTROLER AVR ATMEGA8535PROSESLOGIKA ARITMATIKA  ADCCOUNTERRELAYKOMUNIKASI DATA SERIALUARTRELAYKOMPUTERSERVER Reaktor    Gambar 2. Prototipe perangkat interface  Mikrokontrol sebagai interface  ini menggunakan ATMega 8535 karena IC ini memiliki keunggulan salah satunya adalah untuk memprogram mikrokontroler tersebut dapat menggunakan bahasa C, dan mempunyai kecepatan yang lebih daripada IC yang lain dan mempunyai memori yang lebih banyak. Dan kelebihannya sudah mempunyai ADC ( analog to digital converter  ). TCP / IP Protokol komunikasi data didefinisikan sebagai prosedur dan peraturan-peraturan yang mengatur operasi dari peralatan komunikasi data. TCP/IP sebagai sebuah protokol independen dan umum memungkinkan adanya komunikasi data antar jaringan komputer yang berbeda beda (heterogen) yang memakai beragam komputer dengan arsitektur berbeda berikut sistem operasinya yang berbeda. WIFI Wifi merupakan kependekan dari Wireless Fidelity , yang memiliki pengertian yaitu sekumpulan standar yang digunakan untuk  Jaringan Lokal Nirkabel ( Wireless Local Area Networks  - WLAN) yang didasari pada spesifikasi IEEE 802.11.  Mobility and quality of service across heterogeneous wireless networks , [Andrea C, 2005], yaitu merupakan penelitian mengenai Wifi yang telah dilakukan. Selain itu  Low level controller for a POMDP based on WiFi observations, [Sotelo M.A, 2006] juga penelitian tentang penggunaan teknologi Wifi. Selain,  A survey on emerging broadband wireless access technologies , [Mehmet S. K 2007]. Standar terbaru dari spesifikasi 802.11a atau  b, seperti 802.16 g, spesifikasi terbaru tersebut menawarkan banyak peningkatan mulai dari luas cakupan yang lebih jauh hingga kecepatan transfernya. Tabel 1 Spesifikasi Wifi SISTEM KENDALI PADA REAKTOR Sistem pegontrolan yang dibuat menggunakan sistem telemetri dimana pengendalian proses dilakukan oleh komputer server yang diberikan instruksi oleh operator melalui komputer client, kedua komputer tersebut terkoneksi menggunakan  jaringan Wifi sehingga tidak memerlukan media transmisi data kabel meskipun keduanya terpisah  jarak yang jauh. Pada komputer client dapat memantau dan mengatur kondisi reaktor secara langsung dan dalam waktu nyata ( real time ). Seluruh data yang terpantau dapat terekam dalam bentuk worksheet   yang dapat dibuka dan dibaca di microsoft excell . Gambar 3 Diagram sistem kendali menggunakan Wifi Seluruh aktivitas yang terjadi pada reaktor dikendalikan oleh komputer server, dalam hal ini adalah komputer pengendalian yang ditunjukkan  pada gambar 3 diagram sistem kendali menggunakan Wifi. Komputer tersebut mendapatkan sinyal informasi digital dari mikrokontroler, yang  berperan sebagai antarmuka (interface)  yang membaca besaran fisis temperatur yang dikirimkan ke komputer server sebagai unit pemproses kontrol. Disamping sebagai pelaksana (aktuator)  dari  permintaan server untuk mematikan atau menghidupkan relay dari pemanas sebagai bentuk ekspresi dari sistem kontrol. Kemudian dari komputer pengendalian dipancarkan menggunakan Wifi ke komputer klien. Dari komputer klien tersebut bisa dilakukan proses pengendalian untuk melakukan monitoring  maupun melakukan setting  point   suhu pada reaktor. Proses pengambilan data suhu dari unit reaktor dapat diakses dari komputer klien melalui  jaringan Wifi, Wifi diinjeksi data dari komputer dengan menggunakan protokol standard TCP/IP. Dengan melakukan set IP address  memungkinkan data-data pada komputer pengendalian mampu diakses oleh komputer lain disekitarnya, dimana Spesifikasi Kecepatan Frekuensi Band Cocok dengan 802.11b   11 Mb/s   2.4 GHz    b   802.11a   54 Mb/s   5 GHz   a   802.11g   54 Mb/s   2.4 GHz    b, g   802.11n   100 Mb/s   2.4 GHz    b, g, n     26     jalur Wifi ini menggunakan spesifikasi 802.11g yang merupakan jalur default dari Wifi tersebut. Kemudian data suhu hasil akuisisi data disimpan didalam komputer pengendalian dalam basis data dalam bentuk microsoft excell.  Program sistem interface serta perangkat sistem untuk pembacaan rekaman data dan visualisai grafik menggunakan bahasa  pemrograman borland Delphi. VALIDASI Melakukan pengujian dan validasi dengan menggunakan alat uji validasi suhu tipe Thermo 300 dari produk orange instrumen. Pengujian dilakukan dengan membandingkan hasil  pengukuran sistem yang dibuat dengan alat ukur standar Thermo 300 dengan cara memasukkan sensor dari alat uji ke dalam reaktor. Hasil pengujian sistem didapatkan data tabel 1. Tabel 1 Hasil validasi Temperature RTD (THERMO 300) 38,72 38,4 40,89 39,5 42,59 40,1 44,52 41,3 46,7 44,5 47,18 46,2 48,15 47,2 49,85 48,6 50,09 49,4 51,06 50,9 52,27 52,4 53,23 53,9 54,2 54,7 55,65 54,7 57,59 57,2 58,07 57,2 60,98 57,8 61,46 58,8 62,67 59,4 63,85 60,6 64,33 62,1 64,85 63 65,57 64,2 67,75 64,6 68,72 66 69,45 67,5 67,99 68,6 69,2 69,8 69,45 69,5 68,72 69,3 67,99 69,8 67,75 70,3 68,72 69,5 69,45 70,3 68,72 69,5 Dari data tabel pengujian validasi suhu tersebut kemudian dibuat grafik hubungan antara sensor suhu reaktor LM35 dengan Thermo 300 yang ditunjukkan pada grafik 1. Grafik 1. Hubungan pembacaan suhu Dari hasil pengujian pengukuran validasi menggunakan alat uji standar Thermo 300 kemudian dihitung nilai keseksamaan sistem kontrol yang dibuat dengan menggunakan  persamaan : Kesalahan : E = (0,902286 / 70) x 100% = 0,0128% Keseksamaan = K = 100% - E 100% - 0,0128% = 99,9872% Dari data dan perhitungan untuk kondisi motor mati diperoleh keseksamaan sebesar 99,98% HASIL VISUALISASI Set point dilengkapi  password   agar pengguna yang tidak punya ijin akses masuk tidak bisa melakukan set poin, hal ini untuk melindungi sistem pengendalian suhu reaktor agar tidak diubah-ubah oleh pengguna yang tidak punya ijin, seperti tertera pada gambar 4. Gambar 4 Password Selain itu untuk menghindarkan set point dengan suhu yang terlalu tinggi maka perlu diberi  pembatasan suhu dengan memberi peringatan dini  pada saat melakukan set point tersebut. Sehingga  bila set point yang dimasukkan suhunya tinggi akan 303540455055606570750510152025303540RTDSensor Reaktor ∆T T Set point X 100 % 27
We Need Your Support
Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

Thanks to everyone for your continued support.

No, Thanks
SAVE OUR EARTH

We need your sign to support Project to invent "SMART AND CONTROLLABLE REFLECTIVE BALLOONS" to cover the Sun and Save Our Earth.

More details...

Sign Now!

We are very appreciated for your Prompt Action!

x