Dokumen ini membahas tentang instrumen dan kontrol dalam sistem otomatisasi, termasuk metode kontrol manual dan otomatis, serta elemen-elemen dalam loop kontrol. Diuraikan juga tentang berbagai jenis sensor dan aktuator, serta teknologi komunikasi digital dan analog dalam pengendalian proses industri. Selain itu, dokumen ini menjelaskan tentang pengontrol PID dan PLC, serta hubungan antara PLC dan HMI/MMI dalam sistem kontrol.

1. INTRUMENTASI dan KONTROL

2. Kontrol berarti metoda-metoda memaksa parameter-
parameter lingkungan untuk mengikuti harga-harga tertentu
Fungsi sistem instrumentasi :
1.Penilaian harga atau kualitas (Value or quality assessment)
2.Keselamatan dan Proteksi (Safety and Protection)
3.Kendali otomatis (Automatic Control)
4.Pengumpulan data (Data collection)

3. Kontrol manual (Manual Control)

4. Kontrol Otomatis (Automatic Control)

5. Instrumentasi untuk kontrol level otomatis

6. Diagram Blok Kontrol Proses
adalah untuk memungkinkan suatu proses
dianalisis sebagai interaksi sub-sistem lebih
kecil dan lebih sederhana.

7. Elemen-elemen lup kontrol
• Process
• Measurement
• Transducer
• Error Detector
• Controller
• Control Element
• The Loop

8. Diagram Instrumentasi dan Kontrol :
o Diagram Proses & Instrumentasi
o Process flow Sheet
o Loop Wiring Diagrams

9. Diagram Proses & Instrumentasi - PID
1. Tampilan gambar bagian utama peralatan yang
diperlukan dengan garis utama aliran dari dan ke
setiap bagian perlengkapan
2. Semua item perlengkapan lainnya dilengkapi
dengan desain suhu, tekanan, flow dll
3. Semua interkoneksi pemipaan ditunjukkan
dengan ukuran, bahan, dan spesifikasi fabriknya.
4. Semua peralatan instrumen utama

11. Komponen Sistem Pengukuran

12. Transmitter =
sensor dan signal conditioning elemen
Contoh:
untuk transmitter suhu yang mengukur suhu
antara 0-120 O
C, output 4mA sesuai dengan 0
O
C, dan output 20 mA sesuai dengan 120 O
C.

13. Evolusi Panel Control dan Instruments

14. Typical Control Center

15. Workstation Modern

16. Evolusi teknologi komunikasi lapangan

17. SISTEM OTOMATIS

18. Komponen Sistem Otomatis
1. Operation Workstation
2. Pengkontrol network (Ethernet-based Network
Controllers
3. Pengkontrol digital (Digital Control Unit – Controller)
4. Modem

19. Sistem kontrol otomatis terdiri dari:
a. Network Control Units (NCUs) - Pengkontrol
network
b. Standalone Digital Control Units (SDCUs) -
Pengkontrol digital
c. Input/Output Unit Modules (IOU Modules),
d. Operation Workstations (OWs),
e. File Server untuk membantu konfigurasi sistem
dengan workstation lebih dari satu.

20. Jaringan sistem kontrol otomatis
a. Network Level 1, tulang punggung utama sistem
otomatis, berupa Ethernet LAN/WAN. Network
Control Units, Operator Workstations, dan File
Server dihubungkan langsung ke network ini tanpa
alat gateway (gerbang masuk).

21. b. Network Level 2 - satu atau lebih field-bus
(profibus), diatur oleh Network Control Units.
Field-bus Level 2 terdiri dari jenis berikut:
1. RS485, token passing bus, melayani hingga
127 Standalone Digital Control Units (SDCUs)
2. RS485 field-bus, melayani hingga 32 modul I/O
jenis tusuk lepas (plug in/out)

24. Software kontrol
1. Fungsi Matematis
2. Penerapan menejemen enerji
3. Logging histori
4. Menejemen Alarm
5. Pelaporan (reporting)

25. Pengkontrol unit pembangkit harus memenuhi :
a. Melayani point-point input dan output sesuai kebutuhkan
urutan (sequence) dan beroperasi berdiri sendiri (stand-
alone fashion)
b. Dapat diprogram secara penuh oleh pengguna (fully
user programmable), serta software bisa dimodifikasi.
c. Pengoperasian melalui tampilan (display) monitor atau
LCD mengetahui parameter dan memungkinkan
operator mengubah set-point dan parameter sistem.
d. Tersedia tombol manual (manual override switch) output
digital/analog yang termonitor ditampilan operator dan
sistem alarm

26. Unit pengkontrol unit pembangkit daya, yaitu:
a.Pengkontrol turbin gas (gas turbine controller)
b.Pengkontrol turbin uap (steam turbine controller)
c.Pengkontrol boiler (boiler controller)

27. Kontrol turbin gas terdiri dari:
• Ready to start (stand by)
• Start-up/shutdown program
• In operation, yang terdiri dari:
 Temperature Control
 Speed Control
 Load Control

29. Kontrol turbin uap terdiri dari:
• Ready to start (stand by)
• Start-up/shutdown program
• In operation, yang terdiri dari:
Speed Control
 Load Control

31. Kontrol boiler terdiri dari:
• Ready to start (stand by)
• Start-up/shutdown program
• In operation, yang terdiri dari:
 Kontrol level tangki boiler (drum level control)
 Kontrol tekanan uap (steam pressure control)
 Kontrol aliran air pengisi (feed water control)
 Kontrol uap pintas (steam by-pass control)
 Kontrol udara bakar (access air control)
 Kontrol temperatur uap
 Kontrol Furnace pressure

34. TRANSDUCER
&
SENSOR

35. Tranducers - peralatan pengubah energi dari
satu bentuk ke bentuk lainnya.
Sensor - peralatan pendeteksi/pengukur
sesuatu. Sensor dikategorikan menurut
apa yang diukur dan sangat penting
dalam proses pengendali modern.

36. Proximity Sensor - pendeteksi keberadaan
objek tanpa melakukan kontak fisik.
• Inductive Proximity Sensor
• Capacitive Proximity Sensor
• Magnetic switch (reed relay)
• Sensor cahaya
• Photoconductive (Photoresistive)
• Sensor Ultrasonic

37. Pressure Sensor - pengkonversi tegangan
mekanik menjadi signal elektrik..
• Strain Gauge (mengukur beda tekanan)
• Piezo elektrik (mengukur tekanan)
• Ekspansi mekanik
o Bourdon
o Diaphragm
o Bellow

38. Temperature Sensors
1.Thermocouple.
2.Resistance Temperature Detectors (RTDs)
3.Thermistor
4.Integrated Circuit (IC) temperature sensors.
5.Pyrometer

39. Displacement Tranducers (LVDT)
Flow sensor
Velocity / RPM / Speed Sensors
Vibration Sensors
Encoders Sensors

40. Signal Conditioning

41. AKTUATOR

42. AKTUATOR mengkonversi
sinyal elektrik menjadi gerak
mekanik, antara lain : relays,
solenoid, dan motors

43. DIGITAL
COMMUNICATION

44. Sinyal arus analog 4-20 mA dengan mudah dikirim ke
pemantauan jarak jauh menggunakan sepasang kabel
tembaga untuk menggerakkan meteran panel dengan skala
tinggi air pada tangki sesuai satuan yang diinginkan.

45. Sistem komunikasi analog ini sederhana dan
mudah, mencukupi dan sempurna, tetapi memiliki
keterbatasan masalah interferensi sinyal analog

46. Komunikasi Digital
Pengkodean level tangki air menggunakan sinyal digital
sebagai ganti sinyal analog dengan mengganti alat ukur
analog dengan level switch pada ketinggian yang berbeda.

47. mengurangi penggunaan wayar dengan menggunakan
pengkode prioritas (priority encoder) menggunakan ke 16
switch dan membangkitkan suatu bilangan bineri yang
merepresentasikan informasi yang sama.

48. Cara lebih baik, memasang kembali transmitter analog ke
tangki dan secara elektronik mengubah output 4-20 mA-
nya menjadi suatu bilangan bineri (dengan pengubah
analog ke bineri ADC) dengan bit lebih banyak. Untuk
menghindari efek noise, ADC ini dipasang dekat dengan
tangki, sehingga diperoleh sinyal yang merepresentasikan
4-20 mA yang bersih.
Ada banyak cara untuk mengubah sinyal analog ke digital.

49. Jaringan dan Bus (Networks and busses)

50. Bus jarak pendek (Short-distance busses)
PC/AT,
PCI,
PCMCIA,
VME,
VXI,
S-100, MC6800,
STD,
Multibus I and II,
Compact PCI,
Microchannel,
IDE, SCSI,
GPIB (IEEE 488),
Centronics parallel,
USB,
FireWire (IEEE 1394),
Bluetooth

51. Jaringan jarak diperluas
(Extended-distance networks)
o 20 mA current loop
o RS-232C
o RS-422A/RS-485
o Ethernet (IEEE 802.3)
o Token ring
o FDDI
o Modbus/Modbus Plus
o Profibus
o Foundation Fieldbus

52. Aliran data (Data flow)

53. Jaringan parallel
Komunikasi digital 8-bit parallel (binary encoded), sedang
beralih output 10101010 ke 10101011 (update) dalam 1
detik.
Frekuensi kabel jaringan (terhadap ground) hanyalah 1/2 Hertz
= frekuensi di setiap wayar jaringan)
= kecepatan ADC meng-update keluaran digitalnya

54. Jaringan serial
Komunikasi digital 8-bit serial sedang beralih output 10101010 ke
10101011 (update) berurutan pada saluran tunggal dalam 1 detik :
Frekuensi jaringan (terhadap ground) 4 Hertz (per update 8-bit)
= 16 Hertz (per update 32-bit)
= 32 Hertz (per update 64-bit)

55. Dengan kecepatan update ribuan kali per
detik, frekuensi jaringan data serial akan
mulai memasuki rentang frekuensi radio, dan
kabel itu akan menyerupai antena radio,
pasangan kabel sebagai jaringan transmisi
dengan semua perilaku yang berhubungan
karena reaktansi induktif dan kapasitif.

56. Metoda beda tegangan, dimana setiap bit
digambarkan dengan beda tegangan antara
sepasang kabel yang terisolasi dari ground, bukan
beda tegangan antara satu kabel dengan ground
umum.
Ini cendrung membatasi efek induktif dan kapasitif
yang terkena pada setiap sinyal dan efek sinyal
terkorupsi karena interferensi listrik dari luar,
dengan demikian meningkatkan jarak praktis
suatu jaringan serial

57. Masalah besar dengan sinyal-sinyal jaringan
digital adalah gelombang segi empat alami
tegangan. Jika kita bisa menghidari gelombang
segi empat, kita bisa menghidari kesulitan
disepanjang jaringan frekuensi tinggi.
Suatu cara untuk melakukan ini adalah dengan
memodulasi sinyal tegangan gelombang
sinus dengan data digital.

58. "Modulation" berarti besarnya satu sinyal memiliki
kontrol pada beberapa aspek dari satu sinyal
lainnya.
Teknologi radio memiliki modulasi satu sinyal
tegangan frekuensi radio untuk mengkontrol
amplitudo (AM) atau frekuensi (FM) dari suatu
tegangan pembawa ("carrier") berfrekuensi
sangat tinggi, yang dikirim ke antena transmisi.

59. Teknik modulasi frekuensi (FM) lebih
bermanfaat dari modulasi amplitudo, kecuali
dengan Frequency Shift Keying (FSK).
Dengan FSK gelombang sinus dari dua
frekuensi berbeda digunakan untuk meng-
gambarkan dua keadaan bineri, yaitu 1 dan 0:

60. Problem praktis FSK adalah mendapatkan
gelombang sinus frekuensi rendah/tinggi untuk
memulai dan mengakhiri pada titik zero
crossover setiap kombinasi 0 dan 1.

61. phase-continuous FSK, kombinasi berurut
frekuensi rendah-tinggi menggambarkan satu
bineri dan kombinasi frekuensi tinggi-rendah
bineri lainnya. Setiap bit, 0 atau 1, diambil
dengan panjang waktu yang sama untuk
mengirimkan.

62. Komunikasi data Optikal
Rintangan interferensi

63. Fiber glass akan menerus berkas cahaya seperti tembaga
mengalirkan electron, menghindari masalah induktansi,
kapasitansi dan interferensi eksternal.
Fiber optikal menjaga berkas cahaya tersimpan dalam inti
fiber dengan fenomena yang dikenal sebagai pemantulan
(reflectance) internal total.

64. BAB - 6
ADC

65. ADC

66. ADC
Jenis-jenis PengubahADC
 Flash ADC
 Digital ramp ADC
 Successive approximation ADC
 Tracking ADC
 Slope (integrating) ADC
 Delta-Sigma (ΔΣ) ADC

67. ADC
Urutan ADC mulai dari yang baik ke yang jelek
 Rasio resolusi/ kerumitan (Resolution/complexity
ratio):
Single-slope integrating, dual-slope integrating,
counter, tracking, successive approximation, flash
 Kecepatan (Speed):
Flash, tracking, successive approximation, single-
slope integrating & counter, dual-slope integrating
 Step recovery:
Flash, successive-approximation, single-slope
integrating & counter, dual-slope integrating, tracking

68. BAB - 7
LOGIC &
SEQUENCE

69. LOGIC & SEQUENCE
 Logic atau logika menurut bahasa adalah sesuatu
yang dapat diterima oleh akal. Namun logic yang
dimaksudkan disini adalah logic yang lazim digunakan
dalam dunia keteknikan.
 Selanjutnya logic tersebut dapat diimplementasikan
dalam bentuk simbol yang dikenal dengan simbol
gerbang logic (logic gate). Simbol-simbol tersebut
tidak menjelaskan bagaimana bentuk alat itu,
melainkan hanya menyatakan fungsinya
 Sequence menurut pengertiannya adalah urut-urutan,
dalam hal ini urut-urutan menjalankan atau
memberhentikan suatu peralatan pada suatu proses
di dalam power plant/industri

70. LOGIC & SEQUENCE
Logic diagram menyajikan detail yang secara
skematis memperlihatkan semua instrumen
perlatan yang akan mempengarui
berlangsungnya pengaturan yang bersifat
sekuensial yaitu peralatan-peralatan yang
berpengaruh dalam berlangsungnya
pengaturan seperti switch, timer dan memory
yang mempunyai keluaran sebagai
pengemudi/ menjalankan Pompa, katup,
kompresor dan sebagainya

71. LOGIC & SEQUENCE
Schematic diagram dibuat untuk memperlihatkan
semua peralatan listrik yang digunakan yang meliputi
schematic control diagram seperti phenumatic dan
hydraulik dan electrical schematic diagram yang
memperlihatkan semua peralatan listrik yang
digunakan, hal ini akan membantu untuk dapat
mengerti operasional sistem peralatan maupun
proses tersebut dengan cepat, sehingga
memudahkan dalam hal mencari gangguan dan
pemeriksaan. Schematic diagram ini ada yang
diperuntukan pada schematic control diagram, yang
menerangkan dan menjelaskan fungsi dari
bermacam-macam komponen kontrol.

72. LOGIC & SEQUENCE
 GERBANG LOGIKA
Adalah merupakan komponen dari rangkaian logic
berdasarkan rangkaian logic ini akan terbentuk suatu fungsi
fungsi logic yang diaplikasikan pada suatu sistem peralatan
 RANGKAIAN LOGIKA
Rangkaian Logika secara umum dinamai juga rangkaian pintu
(gate circuit) yang terdiri dari gerbang-gerbang logic, didalam
gatecircuit kita tidak perlu mengetahui bagaimana
pengawatan dalamannya, sudah tersedia dalam bentuk I.C
(Integrated circuit) yang perlu diketahui hanyalah bagaimana
sinyal-sinyal masukan pada suatu gatecircuit akan
mengeluarkan sinyal keluaran, dimana sinyal keluaran
hubungannya dengan sinyal masukan mempunyai keterkaitan
yang logis dan masuk akal

73. LOGIC &
SEQUENCE
Ada tiga
komponen dasar
suatu GERBANG
LOGIKA, yaitu:
 AND GATE
 OR GATE
 NOT GATE F
F
F

74. LOGIC & SEQUENCE
FUNGSI-FUNGSI DIGITAL LOGIC
 FUNGSI AND
 FUNGSI OR
 FUNGSI NOT

75. LOGIC & SEQUENCE
 ALJABAR BOOLE
Aljabar boole merupakan aljabar saklar sebab
Aljabar boole diterapkan terutama dalam
rangkaian yang menerapkan saklar, Aljabar
boole diperlukan jika hendak merancang suatu
sistem logic yang lebih besar atau jika hendak
membangun subsistem dari sistem yang sudah
ada dalam hal pengembangan suatu power
plant

76. BAB - 8
PENGKONTROL PID
(PID Controller)

77. PENGKONTROL PID (PID Controller)
 Suatu pengkontrol Proportional-Integral-
Derivative (PID controller) adalah komponen
simpul umpan balik yang umum dalam sistem
kontrol industri.

78. PENGKONTROL PID (PID Controller)
Satu simpul/loop kontrol terdiri dari tiga
bagian :
 pengukuran dengan sensor yang
disambungkan ke proses ("plant"),
 keputusan dalam elemen pengkontrol
 Aksi melalui peralatan penggerak (actuator)
seperti katup kontrol

79. PENGKONTROL PID (PID Controller)
Pada simpul PID, koreksi dihitung dari error
dengan tiga cara:
 Langsung menghilangkan error/deviasi yang
ada, disebut Proportional (P)
 Beberapa saat error dibiarkan terus tidak
dikoreksi , disebut Integral (I)
 Mengantisipasi error selanjutnya dari laju
perubahan error terhadap waktu, disebut
Derivative (D)

80. PENGKONTROL PID (PID Controller)
"PID" adalah nama bagi ketiga kalkulasi
pembetulan yang merupakan jumlah keluaran
(output) dari pengkontrol PID
 Proportional
 Integral
 Derivative

81. PENGKONTROL PID (PID Controller)
 Tata nama Parameter (Parameter nomenclature)
Parameter dari kontrol PID semula dinamai menurut
pengaturan pada pengkontrol mekanikal sedemikian
yang disebut proportional band, reset and rate. Harga
ini didasarkan pada interaksi algoritma. Praktek
modern menamainya sebagai gain, integral gain, and
derivative gain karena lebih mencocokkan
penggunaannya dalam pengkontrol digital.

82. PENGKONTROL PID (PID Controller)
 Penyetelan/penyesuaian simpul (Loop tuning)
Penyetelan (Tuning) suatu simpul kontrol
adalah pengaturan parameter-parameter
kontrolnya (gain/proportional band, integral
gain/reset, derivative gain/rate) ke harga
terbaik bagi reaksi kontrol yang diinginkan

83. PENGKONTROL PID (PID Controller)

84. PENGKONTROL PID (PID Controller)

85. BAB - 9
PLC
Programmable logic
controllers

86. PLC
PLC adalah komputer industri menggantikan
relei kontrol elektro-mekanik; dimana sinyal
input dan outputnya dapat berupa tegangan 5
hingga 220 volt AC ataupun DC.

87. PLC

88. PLC

89. PLC

90. BAB - 10
SISTEM INTERFACE

91. SISTEM INTERFACE
Antara sistem digital (sebagai pengontrol) dan
sistem analog (sebagai peralatan yang
dikontrol) harus terdapat suatu jembatan yang
menghubungkan kedua sistem tersebut.
Jembatan ini selanjutnya disebut sistem
interface I/O.

92. SISTEM INTERFACE

93. SISTEM INTERFACE
 Optoisolator

94. SISTEM INTERFACE
 Penggunaan Solid State Relay (SSR)

95. BAB - 11
Hubungan antara PLC
dan HMI/MMI

96. Hubungan antara PLC
dan HMI/MMI

97. Hubungan antara PLC
dan HMI/MMI

98. Hubungan antara PLC
dan HMI/MMI