Dalpro: Complex Loop - Multiple Input (6)

Algoritma control yang ada dalam control loop sudah dipelajari, yakni meliputi Proportional, Integral dan juga Derivative. Masing-masing memiliki ciri khas respon yang berbeda antar satu sama lain. Meskipun demikian, kombinasi dari ketiganya apabila di-tuning dengan bagus akan menghasilkan kualitas kontrol yang bisa menjaga proses tetap dalam kondisi stabil dan safe.

Dari kombinasi algoritma PID tersebut, penggunaannya untuk beberapa control variable yang berbeda adalah sebagai berikut:

Pada tulisan ini, selanjutnya akan dibahas mengenai Closed Loop yang merupakan modifikasi dari feedback control standard, dimana penggunaannya juga sering diaplikasikan dalam industri karena memiliki fungsi control yang sesuai denga kebutuhan proses. Closed loop modifikasi dari feedback control standard ini, biasanya memiliki lebih dari satu Input pengukuran ataupun Output, Hal ini bisa disebut dengan Multivariable loop atau Complex loop.  

Complex Loop dengan Multiple Input

Feedback control single loop untuk menjaga suhu

Diatas disajikan mengenai feedback control untuk menjaga suhu dalam sebuah heater dengan cara mengatur bukaan steam control valve. Complex loop bisa digunakan untuk menambah kualitas control. Berikut adalah Complex loop yang bisa digunakan:

1. Feedforward plus feedback control

Feedforward plus feedback Control

Feedforward control ditambahkan ke dalam feedback control adalah salah satu cara untuk menambah kualitas control dari sebuah loop. Sebagaimana diketahui, ada delay respon pengukuran input suhu terhadap output bukaan dari steam valve. Apabila ada perubahan yang besar terhadap laju alir maka bisa menimbulkan gangguan dimana error akan timbul dan steam valve harus bergerak untuk mengkoreksi error yang ada. Dengan menggunakan feedforward control, adanya error diakibatkan beban laju alir yang berbeda akan dicegah sebelum terjadi perubahan dari Set point suhu dalam tangki dikarenakan tranmitter aliran fluida akan mengirimkan sinyal yang diteruskan ke dalam algoritma controller.  Jadi, fungsi feedforward control ini adalah untuk mencegah error, alih-alih mengkoreksi. Jika feedforward control digabung dengan feedback control, maka kerja fungsi feedback sebagai pengkoreksi error akan lebih ringan karena penyebab error sudah diidentifikasi oleh feedback control.

Algoritma controller pada complex loop ini akan memiliki fungsi penjumlahan dari dua buah control, yakni feedback control dan juga feedforward control yang dijadikan sebagai input, untuk kemudian dikirim sebagai signal yang disatukan ke dalam Output control valve. Disebabkan adanya fungsi penjumlahan tersebut, maka Gain yang dimiliki oleh feedforward control bernilai negatif dan dapat dicari dengan cara membagi gain yang didapatkan karena adanya gangguan pada input dengan gain yang diperoleh karena manipulasi pada Output 

2. Cascade control

Cascade Control

Cascade control memiliki fungsi yang sedikit berbeda dengan Complex loop yang dijelaskan pada bagian pertama. Jika yang pertama tadi, ada fungsi preventif, fungsi cascade bisa menambah kualitas control karena adanya pengontrolan yang bertingkat. Hal ini berarti dengan menggunakan cascade control, maka akan dijumpai tingkatan prioritas control dalam menangani adanya gangguan.

Dalam kasus seperti diatas, prioritas tertinggi dipegang oleh temperature transmiter dan prioritas terendah dipegang oleh flow transmitter. Kedua-duanya berperan dalam mengontrol suhu, namun flow transmitter memiliki aksi control yang lebih cepat jika dibandingkan dengan temperature transmitter. Artinya adalah, flow transmitter harus memiliki gangguan yang sangat tinggi dibandingkan dengan temperature transmitter, sebelum kemudian gangguan tersebut ikut menjalar mempengaruhi temperature transmitter. Oleh karena itu, temperature transmitter disebut sebagai Master dan flow transmitter disebut sebagai Slave. Sedangkan loop pada temperature transmitter disebut sebagai primary controller dan loop pada flow transmitter disebut sebagai secondary controller.

Output primary controller akan menjadi Set Point dari secondary controller. Misalkan, jika terjadi error pada primary controller, maka error tersebut akan direspon dengan sangat cepat oleh primary controller karena reaktifitas pengukuran flow transmitter lebih cepat jika dibandingkan temperature transmitter, sehingga tidak akan memberi kesempatan bagi error untuk berkembang di dalam primary controller.

Untuk membedakan antara kedua Complex loop diatas, bisa dilihat daripada letak transmitter terhadap Output. Jika Output terletak pada line yang sama dengan transmitter, maka Complex loop tersebut bertipe Cascade dan sebaliknya. Meskipun demikian, ada juga loop cascade dimana tranmitter tidak berada pada line yang sama dengan Output. Yang seperti ini, maka memahami prinsip daripada Complex loop menjadi penting. 

3. Selective Control/ Override Control

Sesuai dengan namanya, Selective control akan memperbandingkan mana dari dua Input yang didapatkan dari dua hasil pengukuran parameter yang berbeda yang memiliki peran paling penting untuk dikontrol. Mari lihat contoh dibawah:

Air Combustion Control in Dual Fired Boiler

Diatas adalah sebuah contoh penggunaan dari Selective control pada Boiler. Selective control digunakan pada sistem pembakaran boiler untuk menjaga agar supaya campuran antara bahan bakar-udara selalu dalam kondisi excess udara, tetapi tidak pernah diinginkan excess bahan bakar. Hal ini dikarenakan apabila ada akumulasi daripada bahan bakar yang tidak terbakar di boiler, maka bisa menyebabkan terjadinya ledakan.

Cara yang digunakan untuk mengontrol agar campuran udara-fuel agar selalu dalam kondisi excess udara adalah dengan menggunakan Selective Control. Diatas, Master signal pada Boiler berfungsi untuk memberikan perintah untuk menaikkan/ menurunkan beban Boiler.

Jika beban Boiler dinaikkan, Nilai Master Signal akan naik dan Signal bahan bakar akan tetap sesuai kondisi pengukuran. Hal ini mengakibatkan Nilai Master Signal yang baru akan memanipulasi jumlah udara bakar (High Selector Signal) dan Signal bahan bakar tetap memakai nilai Setting pengukuran yang lama (Low Selector Signal). Maka udara tetap dalam kondisi excess.

Sebaliknya, jika beban Boiler diturunkan, Nilai Master Signal akan menurun dan Signal bahan bakar akan tetap sesuai kondisi pengukuran. Bedanya, Signal bahan bakar akan gantian dikontrol oleh Master Signal menyebabkan turunnya laju bahan bakar sehingga hal ini menyebabkan udara kembali tetap dalam kondisi excess meskipun terjadi penurunan beban Boiler.

Demikian tulisan kali ini yang membahas mengenai Complex loop dengan multiple Input. Pada bagian selanjutnya akan dibahas mengenai Complex loop dengan menggunakan multiple Output.

Keep Stay Tuned