Transmitter dan Line Transmission

Transmitter adalah alat yang digunakan untuk mengubah perubahan sensing element dari sebuah sensor menjadi sinyal yang mampu diterjemahkan oleh controller. Sinyal untuk mentransmisikan ini ada dua macam yaitu pneumatic dan electric. Sistem transmisi pneumatic adalah transmisi menggunakan udara bertekanan untuk mengirimkan sinyal. Besar tekanan udara yang digunakan adalah sekitar 3-15 psi. Sistem ini adalah system lama sebelum kemunculan era elektrik. Sistem transmisi elektronik adalah transmisi menggunakan sinyal elektrik untuk mengirimkan sinyal. Range yang digunakan untuk transmisi ini adalah 4-20mA dan 1-5 VDC. 

Transmitter sendiri ada yang berfungsi sebagai pengirim sinyal saja, atau ada juga yang mengkonversi besaran yang diinginkan. Selain ditransmisikan ke controller (control room), transmitter juga memiliki display di lapangan yang digunakan untuk pengecekan secara manual. Biasanya besaran yang ditunjukkan di lapangan adalah berapa persen dari tekanan. Dari situ bisa dikonversikan menjadi berapa flowrate (jika mengukur flow) atau berapa level (jika mengukur kedalaman), dsb. Ada juga transmitter yang kemunculan nilai besarannya sudah berupa besaran yang diinginkan misalkan mengukur flow dengan differential pressure. Pada transmitter bisa langsung menunjukkan berapa besar flownya, bukan berapa besar differential pressurenya. Semakin baru teknologi yang digunakan maka semakin bagus juga performa dari transmitter tersebut.

Untuk mentransmisikan sinyal dari transmitter ke control room, transmitter melakukan pengkondisian sinyal terlebih dahulu agar sesuai dengan spesifikasi (tegangannya, arusnya).  Transmisi yang digunakan untuk pengiriman sinyal, seperti yang sudah disebutkan sebelum, ada pneumatic dan elektrik. Perbedaan dari kedua transmisi tersebut adalah:

Pneumatic	Electric
Transmisi dengan udara bertekanan	Transmisi dengan sinyal listrik
Jalur transmisi dengan tube	Jalur transmisi dengan kabel biasa
Respon lambat	Respon cepat
Butuh control room besar	Lebih compact
Perawatan lebih mahal	Perawatan relative lebih murah (jarang rusak)

Cara Kerja Transmitter Pneumatic

Pada transmisi pneumatic, sensing element berperan sebagai sensor untuk mendeteksi suatu besaran dengan metode tertentu. Dengan system udara bertekanan, sensing element tersebut meng-adjust flapper dan nozzle akan menyesuaikan posisi flapper. Dari tekanan nozzle ini bisa ditentukan posisi transmitter sedang on (1) atau off (0). Ada juga yang berfungsi seperti variable yaitu bisa meng-adjust seberapa persen besar kecilnya nilai tekanan. Dari tekanan tersebut sudah bisa terlihat outputnya memiliki tekanan berapa. Tekanan itulah yang akan dikirim melalui tubing transmission ke control room. Jika control roomnya masih pneumatic, maka digunakan instrument-instrument pneumatic yang ukurannya besar dan masih kuno. Jika system controlnya sudah elektrik, maka digunakan converter P/I (pressure to Electric) untuk dikirimkan ke DCS. Selanjutnya dari control system, sinyal akan dikirim ke lapangan untuk mengontrol sesuatu (missal valve). Jika menggunakan system control elektrik dan transmisi pneumatic, maka harus ada converter I/P (Electric to Pressure). Jika system control menggunakan pneumatic, tinggal diputar-putar saja controllernya maka sinyal langsung ditransmisi ke lapangan dan menggerakkan valve.

Level Transmitter Electric

Pada transmisi elektrik, cara kerjanya lebih simple. Jalur transmisi sudah menggunakan kabel. Dari transmitter dikirim ke control room dengan kabel. Control system yang digunakan pada system elektrik biasanya DCS. Sebelum masuk DCS, jalur transmisi tersebut masuk ke panel box sebagai interkoneksi antara lapangan dengan control room. Dengan DCS, semua bisa dikontrol melalui layar monitor. Sistemnya sudah terintegrasi dan memiliki respon yang cepat.

Control Valve

Control valve atau proportional valve adalah alat yang digunakan untuk memodifikasi aliran fluida atau laju tekanan pada sebuah sistem proses dengan menggunakan daya untuk operasinya. Valve ini digunakan oleh industri dalam banyak aplikasi.

Control valve adalah elemen kontrol akhir yang paling umum digunakan untuk mengatur aliran bahan dalam sebuah proses. Pada suatu lup proses, hanya ada resistansi variable yang dikontrol, sedangkan resistansi berubah-ubah karena perubahan aliran pada sistem atau karena lapisan pipa dan permukaan dinding peralatan. Variasi resistansi ini tidak diinginkan dan harus dikompensasi dengan menggunakan control valve.

Pada sebagain besar kasus, control valve diinginkan berubah secara kontinyu berdasarkan sinyal kontrol untuk mempertahankan kondisi mantap dari variable proses. Karena kemampuan jangkauan yang lebar sudah menjadi sifat bawaan dalam memilih ukuran control valve, maka terdapat beberapa pilihan yang dibuat, bergantung pada:
- desain bodi
- karakteristik aliran
- jenis actuator
- desain trim.

Struktur dari control valve secara tipikal ditunjukkan pada Gambar 4.1.





Desain Bodi

Bodi merupakan bagian dari control valve yang mempunyai saluran dimana aliran fluida akan diatur melalui saluran ini, dikenal sebagai valve seat. Atau dengan kata lain adalah bagian luar dari control valve yang berhubungan langsung dengan fluida. Bahan untuk bodi tidaklah sama untuk setiap penggunaan fluida, tergantung pada sifat fluida. Secara konstruksi, bodi terdiri dari tungkai pemutar, badan katup, plug dan packing. Berdasarkan pada fungsinya, bodi terdiri dari plug dan jenis–jenis katup. Konstruksi bodi biasanya sama untuk berbagai jenis katup, kecuali jika didesain khusus.
Bahan metal yang digunakan untuk bodi valve diantaranya adalah: brass, bronze, copper, cast iron, ductile iron, monel, stainless steel dan steel. Sedangkan bahan plastik yang digunakan diantaranya adalah PVC dan CPVC.
Pemilihan plug katup biasanya berhubungan dengan kemampuan katup, misalnya rangeability, kapasitas, kebocoran, tekanan dan gaya yang mem-pengaruhi. Tiap–tiap plug mempunyai karakteristik yang berbeda. Bentuk plug katup yang sering dipakai adalah bentuk bola, jarum dan piringan.

Berdasarkan jumlah valve seat-nya, control valve dibedakan menjadi :
- Single Seat
- Double Seat

Karakteristik Aliran

Karakteristik aliran sebuah control valve adalah hubungan antara laju aliran yang melalui valve dan gerakan valve jika pergerakan bervariasi dari 0 hingga 100%.
Jenis Karakteristik :
- Quick Opening
- Linear
- Equal Percentage

Control Instrument P.I.D

CONTROLLER INSTRUMENTASI
                      PID

PID (dari singkatan bahasa Inggris: Proportional–Integral–Derivative controller) merupakan kontroler untuk menentukan presisi suatu sistem instrumentasi dengan karakteristik adanya umpan balik pada sistem tesebut.
Komponen kontrol PID ini terdiri dari tiga jenis yaitu Proportional, Integratif dan Derivatif. Ketiganya dapat dipakai bersamaan maupun sendiri-sendiri tergantung dari respon yang kita inginkan terhadap suatu plant.
1.Kontrol Proporsional
Kontrol P jika G(s) = kp, dengan k adalah konstanta. Jika u = G(s) • e maka u = Kp • e dengan Kp adalah Konstanta Proporsional. Kp berlaku sebagai Gain (penguat) saja tanpa memberikan efek dinamik kepada kinerja kontroler. Penggunaan kontrol P memiliki berbagai keterbatasan karena sifat kontrol yang tidak dinamik ini. Walaupun demikian dalam aplikasi-aplikasi dasar yang sederhana kontrol P ini cukup mampu untuk memperbaiki respon transien khususnya rise time dan settling time.
2.Kontrol Integratif
Jika G(s) adalah kontrol I maka u dapat dinyatakan sebagai u(t) = [integrale(t)dT]Ki dengan Ki adalah konstanta Integral, dan dari persamaan diatas, G(s) dapat dinyatakan sebagai u = Kd.[deltae / deltat] Jika e(T) mendekati konstan (bukan nol) maka u(t) akan menjadi sangat besar sehingga diharapkan dapat memperbaiki error. Jika e(T) mendekati nol maka efek kontrol I ini semakin kecil. Kontrol I dapat memperbaiki sekaligus menghilangkan respon steady-state, namun pemilihan Ki yang tidak tepat dapat menyebabkan respon transien yang tinggi sehingga dapat menyebabkan ketidakstabilan sistem. Pemilihan Ki yang sangat tinggi justru dapat menyebabkan output berosilasi karena menambah orde sistem
3.Kontrol Derivatif
Sinyal kontrol u yang dihasilkan oleh kontrol D dapat dinyatakan sebagai G(s) = s.Kd Dari persamaan di atas, nampak bahwa sifat dari kontrol D ini dalam konteks "kecepatan" atau rate dari error. Dengan sifat ini ia dapat digunakan untuk memperbaiki respon transien dengan memprediksi error yang akan terjadi. Kontrol Derivative hanya berubah saat ada perubahan error sehingga saat error statis kontrol ini tidak akan bereaksi, hal ini pula yang menyebabkan kontroler Derivative tidak dapat dipakai sendiri

Analogi Sistem Kontrol

Analogi Sistem Kontrol

Mata operator mendeteksi adanya pergerakan level air melalui skala yang telah ditandai terlebih dahulu. Mata operator dikatakan sebagai Sensor.
Sinyal dari mata (sensor) menuju ke otak, yang mana akan mengetahui adanya deviasi. Otak dapat dikatakan sebagai Kontroler (Controller).
Arm Muscle (Lengan dari klep masukan) dan tangan (aktuator, actuator) memutar klep, disebut sebagai Perangkat Pengontrol (Controlled Device).

Operator mengarahkan untuk menjaga kondisi air didalam tangki melalui klep masukan agar berada pada level antara 1 dan 2. Level permukaan air pada kondisi tersebut disebut sebagai Kondisi Terkontrol (Controlled Condition).

Kondisi Terkontrol atau Daerah Kontrol yang dapat dicapai dengan pengendalian aliran air melalui klep pipa masukan. Aliran arus air (flowrate) tersebut dikenal sebagai Variabel Manipulasi (Manipulated Variable), dan klep masukan disebut sebagai Perangkat Kontrol (Controlled Device).

Air  disebut sebagai Agen Kontrol (Control Agent).

Pengendalian aliran air kedalam tangki, maka level air akan berubah. Perubahan level air dalam tangki dikenal sebagai Variabel Kontrol (Controlled Variable).

Sedangkan air dalam tangki dikenal sebagai Media Terkontrol (Controlled Medium).

Level air diusahakan dipelihara yang dapat dilihat pada indikator secara visual disebut sebagaiSetpoint (Set Point atau Set Value).

Level air yang dipelihara pada titik diantara 1 dan 2 yang terlihat pada indikator secara visual dan parameter kontrol masih diperkenankan yaitu berada sedikit diatas dasar tangki dan tidak melimpah. Nilai pada daerah ini disebut sebagai Nilai yang diinginkan (Desired Value).

Diasumsikan bahwa level dirawat secara ketat agar berada pada titik antara 1 dan 2. Level air ini berada pada keadaan Mantap (Steady State), dikenal sebagai Nilai Kontrol (Control Value) atau Nilai Nyata (Actual Value).

Tetapi pada kenyataannya level akan berada diantara 1 dan 2, namun masih bekerja dengan baik. Perbedaan antara Setpoint dan Nilai Nyata disebut sebagai Deviasi (Deviation) atau error.

Viskositas

Viskositas merupakan pengukuran dari ketahanan fluida yang diubah baik dengan tekananmaupun tegangan. Pada masalah sehari-hari (dan hanya untuk fluida), viskositas adalah "Ketebalan" atau "pergesekan internal". Oleh karena itu, air yang "tipis", memiliki viskositas lebih rendah, sedangkan madu yang "tebal", memiliki viskositas yang lebih tinggi. Sederhananya, semakin rendah viskositas suatu fluida, semakin besar juga pergerakan dari fluida tersebut..

Viskositas menjelaskan ketahanan internal fluida untuk mengalir dan mungkin dapat dipikirkan sebagai pengukuran dari pergeseran fluida. Sebagai contoh, viskositas yang tinggi dari magma akan menciptakan statovolcano yang tinggi dan curam, karena tidak dapat mengalir terlalu jauh sebelum mendingin, sedangkan viskositas yang lebih rendah dari lava akan menciptakan volcano yang rendah dan lebar. Seluruh fluida (kecuali superfluida) memiliki ketahanan dari tekanan dan oleh karena itu disebut kental, tetapi fluida yang tidak memiliki ketahanan tekanan dan tegangan disebut fluide ideal.

Studi dari bahan yang mengalir disebut Rheologi, yang termasuk viskositas dan konsep yang berkaitan.

Secara Umum, pada setiap aliran, lapisan-lapisan berpindah pada kecepatan yang berbeda-beda dan viskositas fluida meningkat dari tekanan geser antara lapisan yang secara pasti melawan setiap gaya yang diberikan. Hubungan antara tekanan geser dan gradiasi kecepatan dapat diperoleh dengan mempertimbangkan dua lempeng secara dekat dipisahkan dengan jarak y, dan dipisahkan oleh unsur homogen. Asumsikan bahwa lempeng sangat besar dengan luas penampang A, dan efek samping dapat diabaikan, dan lempeng yang lebih rendah tetap, anggap gaya F dapat diterapkan pada lempeng atas. Jika gaya ini menyebabkan unsur antara lempeng mengalami aliran geser dengan gradien kecepatan u/y, unsur disebut fluida.

Teori Newton

Ketika sebuah tekanan shear diterapkan kepada sebuah benda padat, badan itu akan berubah bentuk sampai mengakibatkan gaya yang berlawanan untuk mengimbangkan, sebuah ekuilibrium. Namun, ketika sebuah tekanan shear diterapkan kepada sebuah fluid, seperti anginbertiup di atas permukaan samudra, fluid mengalir, dan berlanjut mengalir ketika tekanan diterapkan. Ketika tekanan dihilangkan, umumnya, aliran berkurang karena perubahan internal energi.