Pengendalian Proses CHS32024 - 3 SKS

1. Pengendalian ProsesCHS32024 - 3 SKS Ir. Abdul Wahid, MT. Departemen Teknik Kimia FTUI

2. Uraian Singkat MA Pengendalian Proses • Mata Ajar Pengendalian Proses adalah • Mata Ajar wajib program S1 Teknik Kimia • Bobot 3 SKS. • Di Departemen Teknik Kimia FTUI, MA ini diajarkan di • semester 5 (program S1 reguler) dan • semester 8 (program S1 ekstensi).

3. Filosofi Pengendalian Proses Disain Pembelajaran SAP Mata Ajar Sebelumnya Mata Ajar Sedang Berjalan Pemodelan Dinamik (Mekanistik) Metode WILMO Analisis Perilaku Model Dinamik Pengendalian Proses SIMULASI (LAB. MAYA) Lecture Notes Pemodelan Empirik Pengendalian Proses VIDEO MODUL INTERAKTIF Penyetelen Kontroler Analisis Stabilitas Next

4. Disain

5. Tujuan Pembelajaran Setelah mengikuti MA Pengendalian Proses, mahasiswa: • mampu mengkonstruksi pengetahuan dari mata ajar yang sebelumnya dan yang bersamaan dengan mata ajar ini, • mampu menjelaskan tiga persoalan penting dalam pengendalian proses, yaitu • perilaku dinamik, karena tidak ada proses yang beroperasi secara statik (steady-state) • operasi proses, karena peralatan yang ada harus dioperasikan secara aman untuk mendapatkan keuntungan yang tinggi • pengendalian otomatis, karena insinyur menerapkan keputusan operasi melalui teknologi komputer

6. Jadwal Kuliah • Selasa • Jam 16.30 – 19.00 • Ruang K105

7. Akses Internet • Puskom FTUI • Lab SPK DTK FTUI

8. Tujuan Pembelajaran Setelah mengikuti MA Pengendalian Proses, mahasiswa: • mampu mengkonstruksi pengetahuan dari mata ajar yang sebelumnya dan yang bersamaan dengan mata ajar ini, • mampu menjelaskan tiga persoalan penting dalam pengendalian proses, yaitu • perilaku dinamik, karena tidak ada proses yang beroperasi secara statik (steady-state) • operasi proses, karena peralatan yang ada harus dioperasikan secara aman untuk mendapatkan keuntungan yang tinggi • pengendalian otomatis, karena insinyur menerapkan keputusan operasi melalui teknologi komputer SAP

9. Sasaran Pembelajaran • Sasaran Afektif (ATTITUDE) • Sasaran Psikomotorik (SKILL) • Sasaran Kognitif (KNOWLEDGE) SAP

10. Sasaran Afektif (ATTITUDE) • Proses tidak pernah berfungsi secara eksak seperti yang telah dirancang disebabkan oleh adanya ketidakpastian dan gangguan • Fleksibilitas dalam bentuk kapasitas peralatan tambahan dan manipulated variable harus disediakan untuk mencapai kinerja yang diinginkan • Feedback control dapat memperbaiki keselamatan, kualitas produk dan profit untuk pabrik yang dirancang secara baik Sasaran

11. Sasaran Psikomotorik (SKILL) • Menggunakan skill belajar-mandiri dan sumber-sumber penelitian (perpustakaan, internet, dsb.) untuk menginvestigasi dan melaporkan topik-topik pengendalian proses • Bekerja secara efektif selama proyek kelompok mengevaluasi obyektif pengendalian, penyetelan lup (loop tuning) dan disain pengendalian • Menerapkan problem-solving skill untuk analisis data proses Sasaran

12. Sasaran Kognitif (KNOWLEDGE) • Merumuskan dan menyelesaikan model dinamik dasar dari proses nyata. Juga, melakukan eksperimen pemodelan empirik, estimasi parameter, dan perbandingan dengan model dasarnya • Mendefinisikan obyektif pengendalian dalam tujuh kategori dalam sebuah proses kimia • Menyeleksi variabel untuk pengukuran dan manipulasi, berhubungan dengan instrumentasi pengendalian otomatis • Mendisain sistem pengendalian lup tunggal • Menerapkan dan menyetel kontroler • Menghubungkan dinamika proses dengan kinerja, misalnya, mampu menentukan dinamika berumpan-balik, dinamika gangguan dan frekuensi gangguan yang baik dan tidak-baik, dan menyarankan perubahan proses untuk kinerja proses yang diperbaiki Sasaran

13. Kegiatan Belajar-Mengajar (1)

14. Kegiatan Belajar-Mengajar (2)

15. Kegiatan Belajar-Mengajar (3)

16. Kegiatan Belajar-Mengajar (4)

17. Kegiatan Belajar-Mengajar (5) SAP

18. NO RENTANG NILAI BOBOT 1 85 – 100 A 2 70 – 79,9 B 3 56 – 69,9 C 4 30 – 55,9 D 5 0 – 29,9 E NO KOMPONEN PERSENTASE (%) 1 Absensi 10 2 Tugas/Quiz 30 3 Akses WILMO 10 4 Ujian Tengah Semester 25 5 Ujian Akhir Semester 25 Evaluasi SAP

19. Perkembangan Nilai 1998 – 2006

20. Filosofi Pengendalian Proses • Pengantar pengendalian proses • Menjelaskankonsepumpan-balik (feedback) yang diaplikasikanpadakontrol • Menjelaskandanmengidentifikasikantigaunsurdalamlupberumpan-balik (feedback loop) • Dapatmenerapkanumpan-balik manual padabeberapacontohproseskimia • Obyektif dan benefit pengendalian • Mengenalcontoh-contohdaritujuh (7) obyektifpengendalianpadaproses-proseskimia • Menghitungindikatordarivariabilitaspada variable proses • Dapatmenghitungdampakekonomidarivariabilitas Disain

21. Pemodelan Dinamik • Prinsip pemodelan matematika • Merumuskan model dinamikdidasarkanpadaprinsipneraca • Menyelesaikan model dinamikordesatu yang sederhana • Menentukanaspekkunci yang bagaimanadaridinamikbergantungpadadisaindanoperasiproses • Pemodelan dan analisis pengendalian proses • Menyelesaikan model dinamik linear ordesatudanduasecaraanalitis • Menyatakan model dinamikkedalamfungsialih (transfer function) • Memperkirakanfiturpentingdariperilakudinamikdaridari model tanpamenyelesaikannya Disain

22. Analisis Perilaku Model DinamikPengendalian Proses • Perilaku dinamik sistem proses yang khas • Memprediksi output untuk input yang khas untuk sistem dinamik • Menurunkan dinamik sistem tersebut untuk struktur penting dari sistem dinamik sederhana • Mengetahui efek yang besar pada proses dinamik yang disebabkan oleh struktur proses Disain

23. Pemodelan Empirik Pengendalian Proses • Identifikasi pemodelan empirik • Disaindanimplementasisebuaheksperimen yang baik • Melakukankalkulasisecaragrafik • Melakukankalkulasisecarastatistik • Mengkombinasikanpemodelandasardanempirikuntuksistemproseskimia Disain

24. Penyetelan Kontroler • Lup berumpan-balik • Mengidentfikasielemen-elemenpentingpadalupberumpan-balik • Memilihvariabel-variabelkandidat yang cocokuntukdikendalikandandimanipulasi • Mengevaluasi data kinerjapengendalianmenggunakanukuranstandardarikinerjadinamik • Algoritma PID • Memahamikekuatandankelemahantigajeniskontroler PID • Menentukan model sistemberumpan-balikmenggunakanaljabar diagram blok • Menetapkansifat-sifatumumberumpan-balik PID dari model luptertutup • Penyetelan kontroler PID untuk kinerja dinamik • Menjelaskansasarankinerja yang kitacarihinggaketemulewatpenyetelan (tuning). • Menerapkanprosedurpenyetelanmenggunakankurvareaksiporses (process reaction curve) danpersamaan tuning. • Perbaikankinerjalebihlanjutdenganpenyetelan yang baik Chart

25. Analisis Stabilitas • Analisis Stabilitas Pengendalian Proses • Menentukan stabilitas dari sebuah proses tanpa pengendalian • Menentukan stabilitas dari sebuah sistem pengendalian berumpan-balik lup tertutup • Menggunakan pendekatan ini untuk mempelajari bagaimana dead time mempengaruhi stabilitas. Disain

26. Silabus MA Pengendalian Proses • Pengantar pengendalian proses • Obyektif dan benefit pengendalian • Prinsip pemodelan matematika • Pemodelan dan analisis pengendalian proses • Perilaku dinamik sistem proses yang khas • Identifikasi pemodelan empirik • Lup berumpan-balik • Algoritma PID • Penyetelan kontroler PID untuk kinerja dinamik • Analisis Stabilitas Pengendalian Proses http://www.chemeng.ui.ac.id/~wahid/kendali1.htm Disain

27. http://www.chemeng.ui.ac.id/~wahid/kendali1.htm

28. Rujukan • Textbook: T. Marlin, Process Control: Designing Processes and Control Systems for Dynamic Performance, 2nd Edition, McGraw-Hill, New York, 2000 • Rujukan : • Carlos A. Smith, Armando B. Corripio,Principles and Practice of Automatic Process Control, John Wiley & Sons, 1985, ISBN 0-471-88346-8 • D. E Seborg, T. F. Edgar, D. A. Mellichamp, Process Dynamics and Control, John Wiley & Sons, 1989, ISBN 0-471-86389-0 • Ogata, Katsuhiko, Teknik Kontrol Automatik (Sistem Pengaturan), Jilid 1, Penerbit Erlangga, 1985, Bandung • Bequette, R. W., Process Dynamics: Modeling, Analysis, and Simulation, Prentice Hall,1998 • Luyben, William L., Process Modeling, Simulation and Control for Chemical Engineers, Second Edition, McGraw-Hill International Edition, 1990 • Kuo, Benjamin C., Automatic Control Systems, Sixth Edition, Prentice-Hall International Editions, 1991 • Stephanopoulos, George, Chemical Process Control: An Introduction to Theory and Practice, Prentice-Hall International, 1984

29. Rujukan (2) • Jurnal : • Computers & Chemical Engineering • Journal of Process Control • Chemical Engineering Science • Internet: • http://www.chemeng.ui.ac.id/~wahid/kendali1.htm (Homepage Kuliah) • http://www.pc-education.mcmaster.ca (WILMO) • http://lorien.ncl.ac.uk/ming/Dept/Swot/connotes.htm (Jagad PC) • Software: MATLAB with SIMULINK • Process Control Videos

30. MA Ajar Sebelum Pengendalian Proses • Matematika (kalkulus dan aljabar linear) • Metode Numerik • Termodinamika • Perpindahan Kalor • Naraca Massa dan Energi Disain

31. MA Bersamaan dengan Pengendalian Proses • Perancangan Alat Proses • Pemodelan dan Matematika Terapan • Teknik Reaksi Kimia • Perpindahan Massa Disain

32. 1. Initial reading 2. Class participation 3. Web learning Modules 4. Course assignments 5. Study in depth Formulate own study questions Reading Revisit WEB Proses Belajar dengan WILMO (Web-based Interactive Learning MOdules) Disain

33. Virtual Lab of Process Control Disain

34. WILMO Disain

35. Pengendalian Proses di SCELE

36. Pengendalian Proses di SCELE • Lecture Notes • Forum • Quiz

38. Quiz di SCELE

42. Pengujian 1S1 Reguler (Ganjil 2006/07) • Uji coba sudah dilakukan pada awal Oktober 2006 dengan cara peserta MA Pengendalian Proses memberikan tanggapan terhadap web yang sudah dikembangkan • Semua peserta MA Pengendalian Proses memberikan tanggapan karena ini merupakan tugas individu mereka • Mayoritasnya memberikan masukan masalah disain web, terutama pilihan warna, sedangkan isinya mereka merasa sudah memuaskan. • Untuk masalah pilihan warna sudah dilakukan perubahan, tapi hasilnya belum dimintakan tanggapan mereka. • Dampak pada nilai mengalami peningkatan yang tinggi sekali

43. Perbandingan Nilai 2005 dan 2006

44. Grafik Perbandingan Nilai 2005 dan 2006

45. Pengujian 2S1 Ekstensi (Genap 2006/07) • Pembelajaran diadakan di Lab. Sistem Proses Kimia (Lab SPK) DTK FTUI • Tersedia komputer • Terakses dengan internet • Ketika pembelajaran berlangsung, mahasiswa bisa download lecture notes dari website dan melihat di komputer masing-masing • Quiz (4x) dilakukan menggunakan soal yang sudah tersedia di website (SCELE)

46. Quiz Online • Mayoritas mahasiswa antusias ketika mengerjakan soal di Web, sehingga ada yang menjawab sampai 4 kali • Ada mahasiswa yang tidak hadir, tetap mengerjakan soal dari tempat bekerja (Balikpapan) • Karena belum ada penyaringan mahasiswa yang boleh mengakses Quiz, maka ada beberapa orang yang mencoba juga mengerjakan Quiz