Sistem Kontrol Proses

Sistem Kontrol Proses

Proses secara luas didefinisikan sebagai operasi yang menggunakan sumber daya untuk mengubah input menjadi output. Ini adalah sumber daya yang menyediakan energi yang dibutuhkan untuk proses transformasi terjadi. Dalam konteks industri, istilah 'proses' seperti yang digunakan dalam istilah 'pengendalian proses' mengacu pada metode perubahan dan pemurnian bahan mentah yang tetap dalam keadaan padat, cair, gas, cair atau bubur untuk membuat produk akhir dari properti yang ditentukan. Bahan mentah selama proses dipindahkan, diukur, dicampur, dipanaskan atau didinginkan, disaring, disimpan atau ditangani sedemikian rupa sehingga diperoleh keluaran yang diinginkan. Selama proses bahan baku mengalami perubahan fisik dan kimia untuk diubah menjadi produk akhir. Biasanya sebuah industri mengoperasikan sejumlah proses di mana setiap proses menunjukkan perilaku dinamis (bervariasi waktu) tertentu yang mengatur transformasi. Perilaku dinamis ditentukan oleh sifat fisik dan kimia dari input, sumber daya, dan proses itu sendiri.

Kontrol proses mengacu pada metode yang digunakan untuk mengendalikan variabel proses atau proses yang digunakan dalam pembuatan suatu produk. Ini adalah tindakan mengendalikan elemen kontrol akhir untuk mengubah variabel yang dimanipulasi untuk mempertahankan variabel proses pada titik setel yang diinginkan. Variabel-variabel ini dapat berupa input proses, parameter proses, dan output proses. Pengendalian proses dilakukan untuk mengurangi variabilitasnya untuk mendapatkan kualitas produk yang diinginkan, meningkatkan laju produksi, meningkatkan efisiensi proses, memfasilitasi perlindungan lingkungan dan memastikan keselamatan orang dan peralatan yang digunakan untuk proses tersebut.

Akibat wajar dari kontrol proses adalah bahwa proses yang dapat dikontrol harus berperilaku dengan cara yang dapat diprediksi. Untuk perubahan tertentu dalam variabel yang dimanipulasi, variabel proses harus merespons dengan cara yang dapat diprediksi dan konsisten.

Sistem kontrol proses memiliki tujuan berikut.

• Sistem kontrol proses sangat penting untuk pemeliharaan kualitas produk. Sistem kontrol proses mempertahankan parameter proses dalam batas yang dekat untuk mendapatkan produk dengan spesifikasi yang konsisten dari proses. Tanpa kontrol proses, kualitas produk dapat bervariasi dan produk dapat ditolak.
• Sistem kontrol proses adalah untuk menjaga keselamatan personel, peralatan, dan lingkungan.
• Sistem kontrol proses harus memenuhi dan memaksimalkan produktivitas peralatan dan juga produksi.
• Sistem kontrol proses juga harus memastikan bahwa konsumsi bahan mentah, energi, dan utilitas tetap dalam norma konsumsi yang ditentukan untuk proses tersebut.
• Sistem kontrol proses juga diperlukan untuk menjaga agar biaya produksi tetap terkendali mengatasi kendala yang ditimbulkan oleh proses oleh lingkungan. Pengendalian biaya harus dicapai tanpa mengorbankan keamanan dan kualitas produk.

Untuk memberikan output yang diinginkan, suatu proses harus beroperasi dalam parameter yang ditetapkan. Proses dikatakan dalam operasi yang stabil jika beroperasi dalam kisaran tertentu dari parameter yang ditetapkan. Namun mungkin ada penyimpangan dari parameter yang ditetapkan selama operasi proses. Penyimpangan ini disebut gangguan. Gangguan disebabkan karena perubahan input proses yang tidak terkendali yang dapat berupa kondisi umpan, tekanan atau suhu suplai utilitas, aktivitas katalis, efisiensi perpindahan panas dll. Ketika suatu proses mengalami gangguan maka terjadi penyimpangan pada variabel proses dan kemudian proses menjadi tidak stabil .

Proses industri biasanya bersifat dinamis dan karenanya sistem kontrol proses biasanya memiliki tugas ganda. Melalui sistem kontrol proses, operator (i) memantau indikator kondisi proses tertentu dan (ii) mendorong perubahan variabel yang sesuai untuk meningkatkan kondisi proses. Kontrol dilakukan untuk mempertahankan kondisi yang diinginkan dalam sistem proses dengan menyesuaikan variabel yang dipilih dalam sistem proses. Nilai atau rentang tertentu digunakan sebagai nilai yang diinginkan untuk variabel yang akan dikontrol. Itu selalu lebih baik untuk menggunakan sistem kontrol yang paling sederhana yang dapat mencapai tujuan yang diinginkan. Desain suatu proses menentukan bagaimana proses itu akan merespons secara dinamis dan bagaimana proses itu dapat dikendalikan.

Sebuah proses biasanya memiliki empat jenis variabel berikut.

• Variabel input – Ini adalah variabel yang secara independen merangsang sistem proses dan dengan demikian menyebabkan perubahan dalam kondisi internal proses. Variabel-variabel tersebut dapat berupa variabel yang dimanipulasi atau dapat juga merupakan variabel pengganggu.
• Variabel keluaran – Ini adalah variabel yang digunakan operator untuk memperoleh informasi tentang keadaan internal proses.
• Variabel kontrol – Ini adalah variabel yang digunakan oleh operator untuk manipulasi agar proses tetap terkendali.
• Variabel status – Ini adalah kumpulan variabel minimum yang penting untuk mendeskripsikan status internal (atau kondisi) proses secara lengkap.

Proses perlu dipantau oleh operator untuk memastikan bahwa proses beroperasi dalam kondisi stabil dan memberikan output yang diinginkan. Untuk pemantauan, kondisi (parameter proses) dari sistem proses diukur. Untuk operator ini adalah bergantung pada instrumen. Selanjutnya setiap sistem memiliki perhitungan kontrol yang disebut juga algoritma. Hasil perhitungan diimplementasikan agar proses dapat berfungsi dengan baik. Instrumen yang digunakan untuk mengontrol suatu proses dapat berupa sensor, pemancar, pengontrol, dan elemen kontrol akhir.

• Sensor adalah instrumen yang menjalankan fungsi penglihatan, pendengaran, dll. Instrumen ini mengukur suhu, level, aliran, komposisi, dll. Ini adalah termokopel, pengukur tekanan diferensial, penganalisis gas, dll.
• Pemancar seperti neuron. Mereka mengirimkan sinyal seperti sinyal udara atau sinyal listrik dll.
• Pengontrol – pengontrol melakukan fungsi otak. Pengontrol dapat berupa komputer pneumatik, elektronik, atau digital.
• Elemen kontrol akhir – Ini menjalankan fungsi otot. Ini adalah katup kontrol, pompa, kompresor, konveyor, sakelar relai, dll.

Diagram blok yang menunjukkan elemen kontrol yang berbeda ada di Gambar 1

Gbr 1 Diagram blok yang menunjukkan berbagai elemen kontrol

Ada dua alasan utama untuk kontrol. Alasan pertama untuk pengendalian adalah untuk mempertahankan variabel yang diukur pada nilai yang diinginkan ketika gangguan terjadi. Alasan kedua untuk kontrol adalah untuk menanggapi perubahan nilai yang diinginkan dari parameter proses. Nilai-nilai yang diinginkan adalah nilai-nilai yang diperlukan agar proses berjalan dalam bentuk yang stabil untuk menghasilkan produk tertentu dengan cara yang ekonomis dan aman tanpa mempengaruhi lingkungan.

Desain pabrik dan peralatan sangat mempengaruhi kegiatan pengendalian proses. Hal ini juga penting untuk proses untuk memberikan kinerja dinamis yang baik. Semua instrumen dan peralatan pengujian harus dikalibrasi secara berkala dan benar. Kalibrasi instrumen dan peralatan pengujian harus ditelusuri kembali ke standar nasional. Sensor harus benar dan bekerja cepat dengan kapasitas yang sesuai dengan kebutuhan peralatan dan proses. Suatu proses dapat dikontrol baik secara manual atau otomatis dengan bantuan instrumentasi yang diperlukan. Sebagian besar kontrol otomatis diimplementasikan dengan peralatan elektronik yang menggunakan level arus atau tegangan untuk mewakili nilai yang akan dikomunikasikan.

Untuk pengendalian proses yang baik, sistem harus responsif dan hanya sedikit gangguan yang terjadi. Dalam sistem kontrol proses yang responsif, variabel yang dikendalikan merespons dengan cepat penyesuaian dalam variabel yang dimanipulasi. Dalam sistem seperti itu frekuensi gangguan juga berkurang. Satu harus diingat bahwa operator dapat mengontrol parameter hanya jika diukur maka lokasi dan pemilihan sensor sangat penting. Sensor harus mengukur variabel dengan cepat, andal, dan dengan akurasi yang memadai.