Introduction to Process Control

Proses adalah sebuah kegiatan berkesinambungan yang mengubah suatu material. Istilah proses di industrial mencakup input (raw material/feed/bahan baku) dan output (product). Kontrol untuk menjaga kondisi (operasi kilang) sesuai yang diinginkan dalam sistem dengan mengatur variabel yang dipilih di sistem tersebut.

Proses Kontrol : menjaga kondisi yang diinginkan dalam sistem dengan mengatur variabel yang dipilih dalam sistem untuk mengurangi gangguan (disturbances) yang mempengaruhi sistem.

Contoh pengendalian proses kontrol dalam kehidupan sehari-hari :

Mengemudikan mobil di jalan raya :

Þ Control objective (setpoint) ???

Þ Control variabel ???

Þ Manipulated variabel ???

Þ Actuator ???

Þ Sensor ???

Þ Controller ???

Þ Disturbance ???

Þ Noise ???

Contoh pengendalian proses kontrol di kilang:

Heat Exchanger :

ÞControl objective (setpoint) ???

Þ Control variabel ???

Þ Manipulated variabel ???

Þ Actuator ???

Þ Sensor ???

Þ Controller ???

Þ Disturbance ???

Þ Noise ???

Sebelum membahas satu persatu aksi kontrol tersebut, ada baiknya terlebih dahulu kita membahas secara garis besar beberapa jenis variabel yang selalu digunakan dalam suatu loop kontrol.

Beberapa jenis variabel yang selalu digunakan dalam suatu loop kontrol, yang dapat dijelaskan sebagai berikut:

	Controlled variable	:	yaitu variabel proses yang akan dikontrol, seperti temperature, pressure, flow, level, qualitas produk, dsbnya. Idealnya “controlled variable” ini harus diukur untuk kemudian dibandingkan dengan “set point”-nya. Akan tetapi apabila tidak memungkinkan untuk dilakukan pengukuran langsung, maka nilai variable ini bisa diperoleh melalui suatu perhitungan (inferensial).
-	Manipulated variable	:	variabel yang akan dimanipulasi oleh final control element dalam rangka melakukan aksi koreksi (atau mempertahankan) harga “controlled variable” yang ada. Sebagai contoh flow fuel dalam sebuah boiler atau heater.
-	Load variabel	:	variabel yang merupakan beban dari suatu loop kontrol, sebagai contoh flow/pressure steam dalam suatu boiler (steam drum level control), atau temperature outlet dalam suatu heater.
-	Disturbanced variable	:	merupakan variabel gangguan bisa terhadap load maupun terhadap manipulated variable. Pada struktur kontrol tertentu nilai variabel ini harus diketahui baik melalui pengukuran langsung maupun tak langsung melalui hasil perhitungan. Struktur kontrol yang membutuhkan harga variabel ini adalah “cascade control” atau “feedforward control”. Contoh untuk variabel ini adalah pressure fuel gas dalam suatu heater atau boiler, dalam hal ini gangguan terhadap “manipulated variabel”. Sedangkan contoh gangguan terhadap load adalah perubahan pressure/flow steam pada sebuah boiler.
-	Measured variable	:	yaitu variabel proses yang diukur dalam rangka mengetahui nilai “controlled variable” atau “disturbanced variable”, jadi “measurement variable” ini bisa merupakan kedua variabel tersebut ataupun variabel lainnya yang akan digunakan untuk menghitung harga/nilai darai kedua variabel tersebut. Sebagai contoh pengukuran temperature outlet dalam suatu heater, atau pengukuran temperature (inlet dan outlet heat exchanger) dan flow dalam suatu sistem kontrol duty.
-	Set point	:	Harga yang diinginkan dari suatu “controlled variable”.
-	Error	:	Perbedaan antara harga aktual “control variable” terhadap “set point”-nya.

Dari contoh diatas dapat disimpulkan element-elemen loop proses kontrol :

Þ Sensor , pembaca variabel proses

Þ Transmitter , mengubah bacaan variabel proses ke sinyal standar

Þ Controller , menggerakkan actuator dengan memberikan sinyal output kontroller yang sesuai

Þ Actuator , mengatur manipulated variabel berdasar dari nilai output sinyal kontroller

Þ Proses, sistem yang dikontrol

Nilai/harga parameter kontrol menentukan keberhasilan dari suatu sistem kontrol yang dirancang. Penentuan nilai parameter ini dilakukan dengan coba-coba atau dengan manggunakan metoda yang sudah banyak dikembangkan oleh para ahli kontrol. Contoh parameter kontrol adalah proposal gain, reset time dan rate time dalam suatu kontrol PID.

Untuk proses yang tidak bergantung waktu (time invariant process) maka harga parameter proses dianggap tetap. Teknik kontrol yang banyak dikembangkan kebanyakan untuk proses jenis ini. Untuk perubahan parameter proses yang kecil dan lamban maka metoda seperti adaptive control atau robust control bisa digunakan. Akan tetapi apabila perubahan tersebut berlangsung secara cepat dan dengan nilai yang cukup besar (time variant process) maka metoda-metoda tersebut tidak mampu lagi untuk digunakan.