1. Bab 1

2. Disusun Oleh
Asmi Dewi
Edi Setiawan
Innes Muthiah A.
Raden Dion

3. Bab ini akan memperkenalkan Anda untuk instrumentasi, berbagai pengukuran
satuan yang digunakan, dan alasan mengapa proses pengendalian sangat
mengandalkan instrumentasi. Adapun pembahasannya, antara lain :
 Dasar-dasar dari kontrol loop proses
 Unsur-unsur dalam kontrol loop
 Perbedaan antara berbagai jenis variabel
 Pertimbangan di fasilitas proses
 Unit, standar, dan prefiks yang digunakan dalam pengukuran parameter
 Perbandingan bahasa Inggris dan satuan pengukuran SI
 Akurasi instrumen dan parameter yang mempengaruhi kinerja suatu instrumen

4. Dalam berbagai bentuk dari pemanas air domestik dan HVAC, di mana variabel
suhu diukur dan digunakan untuk mengontrol gas, minyak, atau aliran listrik ke
pemanas air, atau sistem pemanas, atau listrik ke kompresor untuk pendinginan, untuk
aplikasi proses yang kompleks industri kontrol seperti yang digunakan dalam minyak
bumi atau industri kimia.
Dalam kontrol industri sejumlah variabel, dari suhu, arus, dan
tekanan untuk waktu dan jarak, dapat dirasakan secara bersamaan. Semua ini dapat
akan variabel saling tergantung dalam proses tunggal yang membutuhkan
mikroprosesor yang kompleks.
Karena kemajuan teknologi yang pesat, maka terjadilah perubahan yang didorong
oleh kebutuhan untuk akurasi yang lebih tinggi, kualitas, presisi, dan kinerja yang baik.

5. Dalam rangka untuk menghasilkan produk dengan kualitas tinggi secara konsisten ,
sistem kontrol yang teliti sangatlah diperlukan. Contoh sederhana, pasokan air yang
masuk ke dalam penampung, dimana suhu air harus tetap konstan terlepas dari
permintaan . Sebuah blok kontrol sederhana ditunjukkan pada Gambar . 1.1a , uap dan air
dingin yang dimasukkan ke dalam penukar panas , di mana panas dari uap digunakan
untuk membawa air dingin ke suhu kerja yang dibutuhkan .
Termometer digunakan untuk mengukur suhu air ( yang diukur variabel ) dari
proses tersebut. Suhu diamati oleh operator yang mengatur aliran uap ( variabel
dimanipulasi ) menjadi penukar panas untuk menjaga air mengalir dari penukar panas.
Operasi ini disebut sebagai sistem, kontrol , dan dalam prakteknya akan otomatis seperti
ditunjukkan pada Gambar .11.b.

7. Proses kontrol adalah kontrol otomatis dari variabel output dengan merasakan
amplitudo parameter keluaran dari proses dan membandingkannya dengan yang
diinginkan atau tingkat yang ditetapkan dan memberi makan sinyal kesalahan
kembali untuk mengontrol input variabel - dalam hal ini uap. Lihat Gambar . 1.1b .
Sebuah sensor suhu yang melekat pada outlet indra pipa suhu air mengalir .
Sebagai permintaan untuk air panas kenaikan atau penurunan , perubahan suhu
air dirasakan dan dikonversi menjadi sinyal listrik , diperkuat , dan dikirim ke
controller yang mengevaluasi sinyal dan mengirim sinyal koreksi ke aktuator .
Aktuator menyesuaikan aliran steam ke penukar panas.

11. Elemen pengukuran terdiri dari sensor, transduser, dan
pemancar dengan power supply yang diatur sendiri. Elemen
kontrol memiliki aktuator, kekuatan rangkaian kontrol,
dan power supply sendiri. Controller memiliki prosesor
dengan memori dan sirkuit menjumlahkan untuk
membandingkan set point dengan sinyal yang dapat
menghasilkan sinyal kesalahan. Prosesor kemudian
menggunakan sinyal kesalahan dan menghasilkan sinyal
koreksi untuk mengontrol aktuator dan input variabel.

12.  Feedback loop dari output kembali ke input untuk memperbaiki
untuk setiap variasi antara tingkat output dari tingkat yang ditetapkan. Dengan kata lain,
output dari proses yang sedang terus-menerus dipantau, kesalahan antara
set point dan parameter output ditentukan, dan sinyal koreksi
kemudian dikirim kembali ke salah satu masukan proses untuk mengoreksi perubahan
terukur Parameter output.
 Variabel dikendalikan atau diukur adalah variabel output dimonitor dari proses. Nilai
output parameter dipantau biasanya diadakan dalam ketat diberikan batas. Variabel
yang dimanipulasi adalah input variabel atau parameter untuk proses yang divariasikan
oleh sinyal kontrol dari prosesor ke aktuator. Dengan mengubah input variabel nilai dari
variabel yang diukur dapat dikendalikan.
 Set point adalah nilai yang diinginkan dari output parameter atau variabel yang
dipantau oleh sebuah sensor. Setiap penyimpangan dari nilai ini akan menghasilkan
sinyal kesalahan.

13.  Instrumen adalah nama dari salah satu dari berbagai jenis perangkat untuk
menunjukkan atau mengukur jumlah atau kondisi fisik, kinerja, posisi, arah,
dan sejenisnya.
 Sensor adalah perangkat yang dapat mendeteksi variabel fisik, seperti suhu,
intensitas cahaya, atau gerakan, dan memiliki kemampuan untuk memberikan output
yang terukur yang bervariasi dalam kaitannya dengan amplitudo variabel fisik.

14.  Termometer resistensi mengubah suhu menjadi hambatan listrik, atau
termokopel mengubah suhu menjadi tegangan. Kedua perangkat ini memberikan
output yang sebanding dengan suhu.
 Converter adalah alat yang digunakan untuk mengubah format sinyal tanpa
mengubah bentuk energi, yaitu perubahan dari tegangan ke sinyal arus.
 Aktuator adalah perangkat yang digunakan untuk mengontrol variabel masukan dalam
menanggapi untuk sinyal dari controller. Aktuator atipikal akan menjadi katup aliran-
kontrol yang dapat mengontrol laju aliran fluida sebanding dengan amplitudo dari listrik
sinyal dari controller.

15.  Controller adalah perangkat yang memonitor sinyal dari transduser dan mengambil
tindakan yang diperlukan untuk menjaga proses dalam batas yang ditentukan sesuai
dengan standar
 Program dengan mengaktifkan dan mengendalikan aktuator yang diperlukan.
Programmable logic controller (PLC) digunakan dalam aplikasi proses kontrol, dan
sistem berbasis mikroprosesor.
 Sebuah sinyal kesalahan (error signal) adalah perbedaan antara set point dan
amplitudo variabel yang diukur. Sebuah sinyal koreksi adalah sinyal yang digunakan
untuk mengontrol kekuatan untuk aktuator untuk mengatur tingkat input variabel.
 Pemancar (transitter) adalah alat yang digunakan untuk memperkuat sinyal dan
format yang sehingga mereka cocok untuk transmisi jarak jauh dengan kehilangan nol
atau minimal informasi.

16. Kontroler membandingkan amplitudo sinyal dari sensor untuk set point
yang telah ditentukan, yang pada Gambar. 1.1b adalah amplitudo dari sinyal
dari sensor air panas.
Kontroler kemudian akan mengirim sinyal yang sebanding dengan
perbedaan antara referensi dan sinyal ditransmisikan ke aktuator kemudian,
aktuator membuka atau menutup katup mengontrol aliran uap untuk
menyesuaikan suhu air untuk nilai set point.

18. 1.4 process facility consideration
• Memiliki beberapa persyaratan dasar:
• suplai Listrik
• semua kontrol sistem memerlukan suplai listrik dan harus memenuhi
standard yang berlaku. Banyak fasilitas yang menggunakan sistem
cadangan agar power suplai tidak terganggu. transformator harus
digunakan untuk mencegah electromagnetic interference(EMI) yang bisa
mempengaruhi instrumen kontrol elektrik yang sensitif. Grounding juga
digunakan untuk alasan keamanan untuk mencegah error yang besar pada
sinyal.
–

19. • Suplai udara
suplai udara digunakan untuk mendorong aktuator pneumatik. udara
harus bebas dari kotoran, oli, kontaminan dan uap air karena dapat
menutup jalur sempit dan nozel yang mengakibatkan kesalahan
pembacaan atau kerusakan peralatan. udara bersih dan kering
disuplai pada tekanan 90 psig ( 630 kPa ⋅ g ) dan dengan titik embun
20 ° F ( 10 ° C ) di bawah minimum suhu operasi saat musim dingin
pada tekanan atmosfer.
ANSI/ISA-7.0.01-1996 , Standar Mutu Instrumen Air .
• Suplai air
suplai air digunakan untuk proses pendinginan,pembersihan dan
penghasil uap panas.

20. 1.5 Units and Standards
• Unit pengukuran terbagi menjadi 2 :
– English unit (British unit)
– International system (SI)
Contoh konversi :
110 yard = 330 ft = (330 × 0.305) m = 100.65 m
2.5 m = (2.5/0.305) ft = 8.2 ft = 98.4 in
2.5 lb = (2.5 × 4.448) N = 11.12 N
2.5 lb = (2.5 × 0.454) kg = 1.135 kg

23. 1.6 Instrument Parameters
1. Akurasi
• Akurasi suatu instrumen adalah perbedaan antara nilai yang ditunjukan dengan nilai yang
sebenarnya.
• Akurasi ditentukan dengan membandingkan nilai yang dibaca dengan standard yang sudah
diketahui
• Standard ini didapatkan dari National Institute of Standards and Technology (NIST).
• Akurasi tergantung pada linearitas , hysteresis , offset, drift, dan sensitivitas. Hasilnya
menyebabkan penyimpangan dari nilai sebenarnya. dan biasanya
ditetapkan sebagai persentase dari pembacaan skala penuh atau defleksi ( % FSD ) .
• Contoh : sebuah alat pengukur tekanan berkisar 0-50 psi , penyimpangan pembacaan adalah ±
4,35 psi. berapa akurasi %FSD?
• %FSD = ± (4.35 psi/50 psi) × 100 = ±8.7

24. 2. Range
Selisih nilai maksimum dan minimum yang dapat diukur oleh alat
3.Reading accuracy
penyimpangan dari nilai sebenarnya saat sedang dibaca dan dinyatakan dengan
persentase. Contoh : penyimpangan ± 4,35 psi. dan terukur 28,5 psi. maka reading
accuracy nya adalah
(4.35/28.5) × 100 = ±15.26% of reading.
4. Presisi
Kemampuan sistem pengukuran untuk menampilkan ulang output yang sama pada
pengukuran berulang singkat
5. Reproducibility
kemampuan instrumen untuk membaca berulang kali sinyal yang sama setiap waktu dan
memberikan output yang sama dalam kondisi yang sama.
6. Sensitivity
perubahan output yang diukur dari suatu instrumen ketika variabel pengukuran
berubah.

25. 7. Offset
pembacaan suatu instrumen saat input nol.
8. Drift
perubahan pembacaan suatu instrumen variabel tetap dengan waktu.
9. Histerisis
Perbedaan hasil pembacaan disebabkan perbedaan arah pembacaan (naik
atau turun)

26. 10. Resolusi
jumlah terkecil dari suatu variabel yang instrumen dapat atasi.
11. Repeatability
Kemampuan suatu alat untuk menghasilkan suatu hasil (output) yang
sama untuk suatu rangkaian dengan input yang sama dalam interval
yang pendek
12. Linearity
ukuran yang ideal antara nilai yang sebenarnya yang sedang diukur
dengan output suatu instrumen

27. Daftar Pustaka
Dunn, William C. Fundamental of Industrial
Instrumentation and Process Control. 2005.
London : The McGraw-Hill Companies