PENERAPAN SISTEM KENDALI 3-ELEMEN BERBASIS PID PADA PENGENDALIAN LEVEL DALAM STEAM BOILER DRUM

RAFII RAFID, Triyogatama Wahyu Widodo, S.Kom., M.Kom ; Bakhtiar Alldino Ardi Sumbodo., S.Si., M.Cs

2019 | Skripsi | S1 ELEKTRONIKA DAN INSTRUMENTASI

Penggunaan kontrol 1-element pada pengendalian level boiler, sudah mampu mempertahankan level air sesuai setpoin yang diinginkan tetapi belum dapat mempertahankan level saat terjadi gangguan, terutama gangguan dari lonjakan beban boiler dan aliran air yang masuk tidak stabil. Penelitian ini mengimplementasikan kontrol 3-element untuk menangani gangguan tersebut. Pada penelitian ini digunakan miniatur plant mini boiler dengan proses pembakaran menggunakan bahan bakar gas. Kontrol 3-Element yang digunakan berupa kendali level (menggunakan sensor HC-SR04), kendali aliran air (dengan sensor YF-S201), dan kendali aliran steam dengan memodifikasi sensor YF-S201. Data proses (level, aliran air, dan aliran steam) diinisialisasi menggunakan Arduino Uno dan dikirim menuju LabView untuk diolah agar mendapatkan sinyal kendali yang digunakan sebagai nilai untuk pengoperasian valve. Nilai level sebagai masukan pada master Controller dan aliran steam sebagai masukan feedforward Controller. Keluaran dari master dan feedforward Controller digunakan untuk menentukan setpoin baru pada slave Controller. Ouput untuk kendali valve dihitung dari setpoin baru dan aliran air pada slave Controller. Nilai sinyal kendali yang dihasilkan dikirim kembali ke Arduino untuk proses menggerakan valve. Pengujian 3-element yang dilakukan dihasilkan respon sistem dengan rata - rata waktu 125 detik untuk menangani fenomena bubble pada setpoin ketinggian level air 5 cm. Dalam menangani ganguan suplai air 50%, skema 3-element menghasilkan nilai rata - rata settling time 84 detik pada setpoin ketinggian level 5 cm, sedangkan pada 1-element dihasilkan settling time 177 detik. Kemudian dalam penanganan gangguan suplai air 100%, skema 3-element menghasilkan nilai settling time 104 detik pada setpoin yang sama 5 cm. Sedangkan untuk 1-element dihasilkan nilai settling time 159 detik untuk setpoin level 5 cm dan terdapat overshoot sebesar 1 cm pada penanganan gangguan aliran air 100% menggunakan 1-element.

The use of 1-element control on the level boiler system has been able to retain water level from desired setpoint, but has not been able to maintain during the disturbances, especially from load change of boiler and unstable feed water supply. This study implements 3-element control to solve the problem of that disturbances. In this study used miniature mini boiler plant with combustion process using gas fuel. The 3-Element control which used is, first level control (using HC-SR04 sensor), water flow control (with YF-S201 sensor), and control of the steam flow by modifying the YF-S201 sensor. Process data (level, water flow, and steam flow) will be initialized using Arduino Uno and sent to LabView to be processed tu get the control signal which used as a value for valve operation. The level value as input on the master Controller and the steam flow as input for the feedforward Controller. The output from the master and feedforward Controller is used to determine the new set of points on the slave Controller. Output for valve control is calculated from new set points and water flow on the slave Controller. The value of the resulting control signal is sent back to Arduino for the process of moving the valve. The system response which is generated by used of 3-element to handle bubble phenomone is 125 second with setpoint 5 cm height water level. n dealing with 50% water supply disturbances, the 3-element scheme generates an average value of 84 seconds settling time on a 5 cm level setpoint, while in 1-element settling time is 177 seconds. Then in handling 100% water supply disruption, the 3-element scheme produces a value of settling time of 104 seconds on the same set of points 5 cm. Whereas for 1-element, the settling time value of 159 seconds is generated for setpoints of 5 cm level and there is a overshoot of 1 cm for handling 100% water flow interference using 1-element.

Kata Kunci : Level Kontrol, PID, Cascade Control, Disturbances