Final control operation
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 60

FINAL CONTROL OPERATION PowerPoint PPT Presentation


  • 171 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

FINAL CONTROL OPERATION. SIGNAL CONVERSION ACTUATOR FINAL CONTROL ELEMENT. PROCESS CONTROL SYSTEM. FCE. Actuator. Signal Conversion. SIGNAL CONVERSION. ANALOG ELECTRICAL SIGNAL Current (4 – 20) mA Voltage (0 – 5) V DIGITAL ELECTRICAL SIGNAL 4-bit word PNEUMATIC SIGNAL

Download Presentation

FINAL CONTROL OPERATION

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Final control operation

FINAL CONTROL OPERATION

  • SIGNAL CONVERSION

  • ACTUATOR

  • FINAL CONTROL ELEMENT


Final control operation

PROCESS CONTROL SYSTEM


Final control operation

FCE

Actuator

Signal Conversion


Signal conversion

SIGNAL CONVERSION

  • ANALOG ELECTRICAL SIGNAL

    • Current (4 – 20) mA

    • Voltage (0 – 5) V

  • DIGITAL ELECTRICAL SIGNAL

    • 4-bit word

  • PNEUMATIC SIGNAL

    • Pressure (3 – 15) psi


Analog electrical signal

ANALOG ELECTRICAL SIGNAL

  • RELAY  ON/OFF CONTROL

    • Electromechanical Relay

    • Solid State Relay (SCR, TRIAC)

  • AMPLIFIER  PROPORTIONAL CONTROL

    • Motor control

    • Heat control

    • Light-level control

  • MOTOR CONTROL

    • Control motor speed


Final control operation

4– 20 mA

Current

Voltage

5 – 10 V

Voltage

Contoh Soal 4.1

Sebuah penguat magnetik (magnetic amplifier) memerlukan input sebesar tegangan 5 – 10 volt. Besarnya input tegangan ini ditentukan oleh sinyal kontrol yang besarnya 4 – 20 mA. Rancang suatu signal conversion system yang dapat digunakan untuk keperluan ini.

Signal Conversion System

Magnetic Amplifier

Controller

Jawab :

Signal Conditioning

Current to Voltage Converter

Voltage Amplifier


Final control operation

Summing Amplifier

Current to Voltage Converter

Vin

Inverting Amplifier


Final control operation

Latihan Soal 1

Sebuah sinyal kontrol 4 – 20 mA yang dibebani oleh tahanan sebesar 100  akan digunakan untuk menghasilkan suatu sinyal penggerak motor (motor drive signal) sebesar 20 – 40 V. Bila tersedia sebuah penguat daya dengan penguatan 10 dan sanggup menghasilkan tegangan sebesar 0 – 100 V, rancang suatu signal conversion system yang dapat digunakan untuk keperluan ini.


Digital electrical signal

DIGITAL ELECTRICAL SIGNAL

  • ON/OFF CONTROL

    • 0 atau 1 (1-bit word)

    • Change speed

    • Move up and down

  • SMOOTH CONTROL

    • N-bit word

    • Valve positioning

    • Digital to Analog Converter (DAC)


Final control operation

Contoh Soal 4.2

Sebuah sinyal digital 4–bit word akan digunakan untuk mengontrol 2- resistive heater. Output panas (daya disipasi) yang dihasilkan oleh pemanas ini tergantung pada inputnya yang berupa tegangan sebesar (0–24) volt. Untuk itu dipakai sebuah 10-volt DAC, sebuah penguat dan sebuah unity gain high-current amplifier.

V02

Vi

V01

Pout

DAC

A1

A2 = 1

Heater 2-

4-bit word

(0 – 24)V

a).Hitung daya disipasi minimum dan maksimumnya.

b).Berapa perubahan daya disipasi yang terjadi untuk setiap perubahan LSB (Least Significant Bit).

Jawab :


Final control operation

minimum Vi = 0000

maksimum Vi = 1111

N = 16

4-bit


Final control operation

Latihan Soal 2

Sebuah motor yang dikendalikan oleh sinyal digital dapat menghasilkan kecepatan putar sebesar 200 rpm per volt. Kecepatan putar minimum terjadi bila inputnya 5 volt dan kecepatan maksimum terjadi bila inputnya 10 volt. Bila digunakan 5-bit, 15 volt reference DAC, tentukan :

a).Minimum speed word dan maximum speed word

b).Speed change per LSB change


Pneumatic signal

PNEUMATIC SIGNAL

  • Pneumatic Amplifier

    • Pressure (low)  Pressure (high)

  • Flapper/Nozzle System

    • Mechanical (distance)  Pressure

  • Current-to-Pressure Converter

    • (4 – 20) mA  (3 – 15) psi


Final control operation

Pneumatic Amplifier


Final control operation

Flapper/Nozzle System


Final control operation

Signal pressure versus gap distance


Final control operation

Current to pressure converter (I/P)


Actuator

ACTUATOR

  • ELECTRICAL ACTUATOR

    • Solenoid

    • Electrical Motor

      • DC Motor

      • AC Motor

      • Induction Motor

      • Stepper Motor

  • PNEUMATIC ACTUATOR

  • HYDRAULIC ACTUATOR


Final control operation

SOLENOID

Electrical signal  Translational movement


Final control operation

Solenoid used to change gears


Final control operation

DC MOTOR

Electrical signal  Rotational movement


Final control operation

Starting torque

Speed control

Starting torque

Speed control


Final control operation

AC MOTOR


Final control operation

INDUCTION MOTOR


Final control operation

STEPPER MOTOR


Final control operation

PNEUMATIC ACTUATOR


Final control operation

HYDRAULIC ACTUATOR


Final control operation

Latihan Soal 3

Sebuah stepper motor mempunyai step sebesar 7,5o. Hitung kecepatan putar (rpm) yang dihasilkan bila mendapat input berupa pulsa-pulsa dengan laju 2000 pps.


Final control operation

Latihan Soal 4

Suatu sistim hidrolik menggunakan piston-piston berdiameter 2 cm dan 40 cm. Berapa gaya yang harus diberikan pada piston yang lebih kecil agar piston yang lebih besar dapat mengangkat beban bermassa 500 kg.


Final control operation

Latihan Soal 5

Suatu pneumatic actuator yang mendapat input 9-psi diinginkan dapat membuka feed hopper yang memerlukan gaya sebesar 30 lb. Berapa luas diafragma yang diperlukan ?


Final control element

FINAL CONTROL ELEMENT

  • MECHANICAL

    • Solid Material Hopper Valve

    • Paper Thickness

  • ELECTRICAL

    • Motor Speed Control

    • Temperature Control

  • FLUIDS VALVE

    • Control-Valve Principles

    • Control-Valve Types

    • Control-Valve Sizing


Final control operation

Mechanical final control element – Hopper valve


Final control operation

Mechanical final control element – Movable roller


Final control operation

  • Motor Speed Control

    • Load , supply voltage level, magnetic field

Electrical final control element – Motor


Final control operation

FCE

Electrical final control element – Motor (Intermediate)


Final control operation

FCE

Electrical final control element – Electrical heater


Final control operation

CONTROL-VALVE PRINCIPLES

p2

p1

Bernoulli :

  • Constriction constant :

  • - Valve size

  • Geometrical structure

  • Fluid


Final control operation

Contoh Soal 4.6

Pada suatu pipa berdiameter 5 cm terdapat control-valve dengan constriction constant sebesar 0,009 m3/s per kPa½. Pada saat terbuka penuh (maksimum) hitung kecepatan fluida yang mengalir bila beda tekanan (pressure-drop) pada control-valve tersebut adalah 1,1 psi (1 psi = 6,895 kPa).

Jawab :


Final control operation

Control-Valve Characteristic

Stem position, S

Flow rate, Q


Final control operation

CONTROL-VALVE TYPES


Final control operation

CONTROL-VALVE TYPES


Final control operation

Q4

Q3

Q2

Q1

Equal percentage ?


Final control operation

Contoh Soal 4.7

Suatu equal percentage valve mempunyai debit maksimum sebesar 50 m3/s dan debit minimum sebesar 2 m3/s. Bila full travel dari stem adalah 3 cm, hitung debitnya pada saat stem position 1 cm (1-cm opening).

Jawab :


Final control operation

CONTROL-VALVE SIZING

Cv ( valve capacity, correction factor) adalah banyaknya debit air dalam gallon per minute yang mengalir melalui control valve dalam keadaan terbuka penuh (fully open) bila diberi beda tekanan sebesar 1 psi.


Final control operation

Control-Valve Size and Flow Coefficient


Final control operation

Contoh Soal 4.8

Cairan ethyl alcohol dengan berat jenis sebesar 0,8 akan dipompa dengan tekanan maksimum sebesar 50 psi.

a) Hitung kapasitas dari suatu control-valve yang mampu mengalirkan cairan ini dengan debit sebesar 150 gpm

b) Tentukan ukuran control valve yang sesuai

Jawab :

Ukuran control-valve = 1½ in = 3,8 cm


Final control operation

FLUID CONTROL EXAMPLE


Final control operation

Latihan Soal 6

Tentukan ukuran control valve yang sesuai untuk memompa cairan dengan debit sebesar 600 gpm dengan perbedaan tekanan maksimum 55 psi. Berat jenis cairan adalah 1,3.


Final control operation

Latihan Soal 7

Sebuah equal percentage control valve mempunyai rangeability sebesar 32. Bila debit maksimum adalah 100 m3/hr, hitung debitnya pada bukaan 2/3 dan bukaan 4/5.


Final control operation

Latihan Soal 8

Tinggi air yang akan dikontrol adalah 20 m dan debit output yang melalui control valve pada keadaan normal adalah 65 m3/hr, seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Tentukan ukuran control valve yang sesuai.


Final control operation

Latihan Soal 9

Pada latihan soal 8 di atas, valve actuator mempunyai rangeability sebesar 30 dan maximum stem travel sebesar 5 cm. Pada keadaan normal control valve dibuka separuh. Tentukan debit minimum, debit maksimum dan stem opening untuk debit sebesar 100 m3/hr.


Final control operation

Latihan Soal 10

Sebuah quick opening valve berubah dari tertutup penuh ke terbuka penuh dalam 5 putaran poros. Porosnya digerakkan oleh stepper motor dengan 3,6o per step melalui reducer 10:1. Bila laju pulsa input maksimum pada stepper motor adalah 250 pps, hitung waktu tercepat yang dibutuhkan untuk membuka control valve dari tertutup penuh menjadi terbuka penuh.


Final control operation

Latihan Soal 11

Sebuah control valve beroperasi dari sinyal kontrol 3 – 15 psi. Agar diperoleh debit sebesar 40 gpm, nyatakan besarnya sinyal input (dalam psi dan %) bila control valvenya adalah :

a). Linier dari 0 ke 90 gpm

b). Equal percentage dengan R = 30 dan Qmin = 15 gpm


  • Login