pengenalan dan diagram instrumen

PSGC Mechatronic Department | INSTRUMENTASI INDUSTRI

16

Chapter 2

Pengenalan Instrumetasi dan Diagram Instrumentasi

2.1 Pengenalan Instrumentasi

Instrumentasi adalah ilmu pengetahuan tentang pengukuran dan kendali otomatis. Aplikasi dari

ilmu pengetahuan ini banyak pada riset modern, industri, dan kehidupan sehari-hari. Dari sistem

kontrol mesin/motor mobil ke alat pengatur panas rumah ke pesawat terbang autopilot sampai

kepada pembuatan dari obat/racun berkenaan dengan farmasi, otomasi sekitar kita. Kali ini

menjelaskan sebagian dari prinsip yang pokok tentang instrumentasi industri. Langkah yang

pertama, biasanya, adalah pengukuran. Jika kita tidak dapat mengukur sesuatu, itu sungguh

tanpa makna untuk mencoba untuk mengendalikannya. “Sesuatu” ini biasanya pada umumnya

mengambil salah satu dari bentuk berikut ini yang ada di dalam industri:

• Tekanan Cairan

• Besar aliran fluida

• Temperatur dari suatu obyek

• Volume Cairan tersimpan pada suatu tangki

• Konsentrasi kimia

• Posisi mesin, pergerakan, atau percepatan

• Dimensi fisik dari suatu obyek

• Menghitung (Inventori) tentang obyek

• Tegangan listrik, arus, atau hambatan

Gb. Control Valve / dreamstime.com

Sekali kita mengukur salah satu besaran yang menurut kita menarik, maka pada umumnya kita

tertarik bagaimana sinyal yang dipancarkan yang mewakili besaran kepada suatu indikator

atau alat penghitung di mana baik manusia maupun tindakan diotomatiskan kemudian

mengambil aksi. Jika tindakan pengendalian diotomatisasikan, komputer mengirimkan suatu

sinyal kepada suatu alat pengendalian akhir yang kemudian mempengaruhi kuantitas yang

akan terukur.

Alat pengendalian akhir (Final Control Element) pada umumnya mengambil salah satu dari

bentuk berikut ini:

• Control Valve (untuk mengatur aliran fluida)

• Motor elektrik

• Pemanas elektrik


17

Chapter 2


Diatas alat pengukur dan alat pengendalian akhir menghubungkan ke beberapa sistem fisik

dimana kita sering menyebutnya sebuah proses. Dibawah ini adalah salah satu Block Diagram

secara umum:

Gb. Diagram Block Close loop

Sebagai contoh alat pengatur suhu rumah yang disebut thermostat adalah suatu contoh suatu

pengukuran dan sistem kendali, dengan temperatur udara rumah disebut “ proses” di bawah

pengendalian. Di dalam contoh ini, alat pengatur panas thermostat yang pada umumnya

melayani dua fungsi: merasakan (to sense) dan mengendalikan (to control) , selagi alat pemanas

rumah menambahkan panas kepada rumah untuk meningkatkan temperatur, dan atau alat

pendingin rumah menyerap panas dari rumah untuk mengurangi temperatur. Pekerjaan dari

sistem kendali ini adalah untuk memelihara temperatur udara pada beberapa tingkat

kenyamanan, dengan alat pemanas atau pengambilan tindakan alat pendingin untuk

mengoreksi temperatur jika gangguan-gangguan di atmosfir terlalu jauh dari nilai yang

diinginkan (yang disebut setpoint).

Pengukuran dalam industri dan sistem kontrol mempunyai terminologi yang unik mereka sendiri

dan standar. Di sini beberapa terminologi instrumentasi umum dan definisinya:

Proses: Sistem fisik yang kita sedang coba untuk mengendalikan atau mengukur. Contoh: sistem

penyaring udara, sistem pencair pengecor metal, ketel uap, unit penyulingan minyak, unit

penggerak tenaga.

Variabel Proses, atau PV: Kuantitas spesifik yang sedang kita ukur dalam suatu proses. Contoh:

Tekanan, level, temperatur, Arus, konduktivitas, pH, Posisi, Kecepatan, Getaran.

Setpoint, atau SP: Nilai yang kita harapkan didalam proses. Dengan kata lain, “target” nilai

untuk variabel proses.

Pengindraan Utama, atau PSE (Primary Sensing Element): Suatu alat yang secara langsung

merasakan proses variable dan menerjemahkan kuantitas yang dirasakan itu ke dalam suatu

nilai analog (tegangan listrik, Arus, hambatan, kekuatan mekanik, gerakan, dll.). Contoh:

Thermocouple, Termistor, Tabung Bourdon, Mikrofon, Potensiometer, Electrochemical Sel,

accelerometer.


18

Chapter 2


Transducer: Suatu alat yang mengubah satu sinyal standar instrumentasi ke

dalam sinyal standar instrument yang lain, dan atau melakukan beberapa

proses pengolahan sinyal. Sering dikenal sebagai suatu konverter dan

kadang-kadang sebagai “relay.” Contoh: I/P Konverter (mengkonversi 4-20

mA sinyal elektris ke dalam 3-15 PSI sinyal berisi angin), P/I Konvertor

(mengkonversi 3-15 PSI sinyal berisi angin ke dalam 4-20 mA sinyal elektrik).

Transmitter: Suatu alat yang menterjemahkan sinyal yang diproduksi oleh

suatu unsur utama sensing (PSE) ke dalam suatu sinyal instrumentasi standard

seperti 3-15 PSI tekanan udara, 4-20 mA DC arus elektrik, Fieldbus Digital

Signal Packet, dll, yang kemudian dapat disampaikan sebagai indikator,

sebagai alat kendalai, atau kedua-duanya.

Batas Bawah (Low Range Value/ LRV) dan batas atas (Up Range Value), ,

yang berturut-turut: nilai-nilai dari proses pengukuran dianggap sebagai

0% dan 100% tentang suatu kalibrasi cakupan Transmitter. Sebagai contoh,

jika temperatur transmitter dikalibrasi untuk mengukur bidang temperatur

yang mulai pada 300 derajat tingkat Celsius dan berakhir pada 500

derajat tingkat Celsius, maka LRV nya akan 300 oC dan URV nya akan 500 oC.

Zero and Span: adalah alternatif diskripsi dari LRV atau URV untuk 0%

atau 100% dari range instrument yang telah dikalibrasi. Zero mengacu

pada nilai awal dari range suatu instrument atau sama dengan LRV.

Sedangkan Span mengacu pada selisih LRV dan URV (range). Sebagai

contoh, jika suatu temperatur transmitter dikalibrasi untuk mengukur suatu

bidang dengan temperatur mulai dari 300 derajat tingkat Celsius dan

berakhir pada 500 derajat Celsius, zeronya nya adalah 300 oC dan span

nya akan 200 oC.

Pengontrol (Controller): Suatu alat yang menerima suatu variabel proses

(PV) sinyal dari suatu unsur utama sensing (PSE) atau transmitter, yang

membandingkan sinyal kepada nilai yang diinginkan (setpoint) untuk

variabel proses tersebut, dan menghitung suatu sinyal keluaran (MV)

yang sesuai untuk dikirim untuk suatu kendali akhir unsur (FCE) seperti suatu

motor listrik atau control valve.

Elemen Kendali Akhir, atau FCE (Final Control Element): Suatu alat yang

menerima keluaran sinyal itu oleh suatu pengontrol untuk secara langsung

mempengaruhi proses itu. Contoh: variable-speed electric motor, control

valve, alat pemanas listrik.

Variabel yang dimanipulasi, atau MV (manipulated variable): Istilah lain

untuk menjelaskan sinyal keluaran yang dihasilkan oleh pengontrol. Ini

adalah sinyal yang memerintahkan (“manipulasi”) elemen kendali yang

akhir untuk mempengaruhi proses tersebut.

Dalam bahasa percakapan

umum ilmu pengetahuan,

sebuah Transducer adalah

sebuah alat yang

mengubah satu bentuk

energi ke energi lain,

seperti suatu mikropon atau

suatu thermocouple.

Dalam instrumentasi

industri, bagaimanapun,

kita biasanya

menggunakan “Primary

Sensing element” untuk

menguraikan konsep ini

dan mencadangkan unsur

itu “transducer”untuk

secara rinci mengacu pada

suatu alat konversi untuk

sinyal standard

instrumentasi


19

Chapter 2


Mode otomatis (Automatic Mode): Ketika pengontrol menghasilkan suatu sinyal keluaran

berdasar pada hubungan variabel proses (PV) kepada setpoint (SP).

Mode Manual (Manual Mode): Ketika kemampuan pengontrol untuk pengambilan keputusan di

ambil alih operator manusia yang secara langsung menentukan sinyal keluaran itu mengirim

kepada elemen kendali yang akhir itu.

2.2 Pengukuran tinggi air di dalam ketel uap (boiler)

Penggunaan ketel uap di dalam industri adalah hal yang sangat umum, yang bermanfaat

terutama untuk menghasilkan tenaga uap. Umumnya penggunaan uap air didalam industri

meliputi melakukan pekerjaan mekanis (suatu mesin uap yang digerakkan oleh steam),

pemanasan, memproduksi ruang hampa (melalui penggunaan “ejector uap air”), dan menambah

proses kimia (perbaikan ulang gas-alam ke dalam hidrogen dan gas karbon dioksida).

Proses mengubah air ke dalam uap air adalah proses yang sungguh sederhana: memanaskan

titik air sampai itu mendidih.

Seseorang yang telah pernah merebus air di dalam teko untuk memasak mengetahui

bagaimana pekerjaan proses ini. Membuat uap air yang secara terus-menerus, bagaimanapun

adalah suatu prose yang sedikit lebih rumit. Suatu variabel penting untuk mengukur dan

mengendalikan di dalam suatu ketel uap berlanjut adalah tingkatan air di dalam “steam

drum” (drum yang bagian atas di dalam suatu water-tube ketel uap).

Gb. Skema Cara Kerja Ketel Uap


20

Chapter 2


Untuk memastikan keamanan dan secara efisien menghasilkan

suatu uap air terus menerus, kita harus memastikan tinggi level air

di dalam steam drum tidak pernah bergerak terlalu rendah

pada atas air, atau terlalu tinggi. Jika tidak memiliki cukup air di

(dalam) drum, air tabung dapat mengering dan membakar

melalui/sampai dari panas api itu. Jika ada terlalu banyak air di

dalam drum, cairan air mungkin (dibawa bersama dengan aliran

uap air, menyebabkan permasalahan Downstream.

Pada Ilustrasi diatas anda dapat melihat controller , Transmitter,

control valve. Instrumen yang pertama di dalam sistem kendali ini

adalah level transmitter, atau “ LT”. Tujuan alat ini adalah untuk

mengetahui level air di dalam steam drum dan melaporkan

hasil pengukuran kepada pengontrol dalam wujud suatu sinyal

instrumen. Dalam hal ini, jenis sinyalnya adalah berisi angin: suatu

udara yang memiliki variabel tekanan mengirim melalui metal

atau tabung plastik. Semakin besar level air di dalam drum,

semakin besar keluaran tekanan udara oleh level transmitter.

Sinyal yang berisi tekanan udara ini dikirim kepada instrumen

yang berikutnya di dalam sistem kendali, tingkatan yang

menandakan yaitu pengontrol, atau “LIC”. Tujuan instrumen ini

adalah untuk membandingkan tingkatan sinyal transmitter dengan

suatu nilai setpoint yang dimasukkan oleh operator manusia (Level

air yang diinginkan di dalam steam). Pengontrol kemudian

menghasilkan suatu sinyal keluaran yang menberitahukan kepada

control valve yang menentukan kurang atau lebih air ke dalam

ketel uap untuk menjaga level permukaan air steam drum pada

setpoint.

Seperti telah disebutkan sebelumnya, ini adalah suatu contoh

system kendali menggunakan udara (udara bertekanan), di mana

semua instrumen beroperasi pada udara bertekanan, dan system

udara bertekanan (pneumatic) sebagai media transfer sinyal.

Instrument pneumatic adalah teknologi yang tua namun tetap kita

sering temukan didunia industri yang modern.

Standard Industri yang paling umum untuk sinyal tekanan yang

berisi angin adalah 3 sampai 15 PSI, dengan 3 PSI perwakilan

batas bawah dan 15 PSI yang mewakili batas atas. Alternatif

range tekanan karena sinyal yang berisi angin kadang-kadang

yang ditemui industri meliputi 3 sampai 27 PSI, dan 6 sampai 30

PSI. Tabel yang berikut ini menunjukkan hubungan antara sinyal

tekanan udara dan level steam drum yang diukur untuk kendali ini

boiler’s 3-15 PSI transmitter:

Sinyal standar instrument yang

digunakan di dalam standar industri

biasanya :

Arus :

4 up to 20ma

-20ma up to 20ma

Tegangan :

1 – 5 VDC

0 – 10 VDC

-10VDC up to 10VDC

Pneumatic :

3 – 15PSI


21

Chapter 2


tabel2.1 tabel hubungan tekanan udara (LT) terhadap level steam drum

Haruslah dicatat, pada tabel ini mengasumsikan transmitter itu mengukur tingkatan level air

yang mungkin akan memenuhi drum tersebut. Yang pada umumnya, ini adalah bukan kasus

tersebut. Sebagai gantinya, transmitter akan dikalibrasi pada range yang mendekati bagian

tengah dari drum. Sebagai contoh, 3 PSI (0%) tidak akan mewakili drum kosong, dan juga

bukan 15 PSI (100%) mewakili suatu drum yang penuh. Kalibrasi transmitter seperti ini

membantu menghindari kemungkinan benar-benar jika drum itu yang dengan sepenuhnya

mengosongkan atau dengan sepenuhnya penuh kasus dari suatu operator yang salah

menentukan setpoint yang mendekati titik skala pengukuran yang ekstrim.

Boiler steam drum mengukur keluaran pengontrol ke suatu sinyal keluaran pnuematic kepada

control valve, menggunakan standard yang sama 3 sampai 15 PSI yang baku untuk

memerintahkan posisi valve terbuka dengan posisi yang berbeda:

tabel2.2 tabel hubungan tekanan udara keluaran controller (LIC) terhadap posisi Control

Valve

Dengan tingkatan yang sama , sinyal yang dibaca suatu controller akan mengerakkan control

valve sesuai dengan range nya. Contohnya pada tabel diatas saat controller membaca 3 PSI

maka mengirim sinyal pneumatic tersebut kepada control valve dan control valve mengubah

posisi valve menjadi tertutup fully shut. Sebaliknya jika controller membaca 15 PSI maka control

valve mengubah valve menjadi terbuka atau fully open.

2.3 Tipe lain dari instrumen

Sejauh ini kita baru saja melihat instrumen yang merasakan, mengendalikan, dan mempengaruhi

variabel proses. Transmitter, Controller, dan Control Valve adalah contoh masing-masing dari

tiap jenis instrumen. Bagaimanapun, instrumen lain ada untuk melaksanakan fungsi bermanfaat

untuk kita.


22

Chapter 2


Indikator

Satu lagi “alat bantu” instrumen adalah indikator, tujuan yang mana adalah untuk menyediakan

suatu indikator yang mudah dibaca operator dari suatu sinyal instrumen. Cukup sering proses

dari transmitter tidaklah dilengkapi dengan readouts/ pembacaan output untuk apapun juga

variabel yang mereka ukur: hanya memancarkan suatu sinyal isntrumen (3 sampai 15 PSI untuk,

4 sampai 20 mA, dll.) ke alat lain. Suatu indikator memberikan seorang operator manusia

sesuatu cara yang mudah untuk melihat apa keluaran transmitter tanpa keharusan untuk

menghubungkan peralatan test ukur ( alat pengukur tekanan untuk 3-15 PSI atau ampermeter

untuk 4-20 mA) dan melaksanakan kalkulasi konversi. Lebih dari itu, indikator mungkin

ditempatkan terletak jauh dari transmitter mereka masing-masing, menyediakan readouts di

dalam ruang penempatan lebih mudah dibanding penempatan transmitternya sendiri.

Gb. Indicator posisi flow control gate Gb. Indikator sederhana dengan fungsi yang sama

Indikator boleh juga dapat digunakan di lapangan (proses area) selain di ruang kontrol untuk

menyediakan indikasi yang langsung mengindikasi dari variabel yang terukur jika alat

transmitter kekurangan suatu indikator maka manuisa sebagai indikatornya sendiri. Yang berikut

ini adalah adalah suatu indikator field-mounted, yaitu indicator yang bekerja secara langsung

melalui sumber tenaga 4-20mA yang tersedia di dalam loop.

Gb. Field mounted indicator with LCD technology


23

Chapter 2


Recorders

Hal umum lain “alat bantu” instrumen adalah perekam ( kadang-kadang secara rinci dikenal

sebagai suatu tabel perekam atau trend recorder), dengan tujuan adalah untuk menggambar

suatu grafik proses variable di atas waktu. Perekam yang pada umumnya mempunyai indikasi

membangun ke dalam nya untuk mempertunjukkan nilai yang seketika /spontan suatu sinyal

instrumen secara serempak dengan nilai-nilai yang historis, dan untuk alasan ini pada umumnya

yang ditunjuk seperti menandakan perekam. Suatu temperatur yang menandakan perekam

untuk sistem reaktor inti dilambangkan sebagai “TIR” (Temperatur Indicator Recorder)

Suatu perekam tabel lingkar (circular chart recorder)menggunakan suatu lembar kertas putaran,

berputar pelan-pelan di bawah suatu pena bergerak dari satu sisi ke sisi lain (side-to-side) oleh

suatu mekanisme servo yang dikemudikan oleh sinyal instrumen. Dua tabel perekam seperti itu

adalah yang ditunjukkan foto yang berikut:

Gb. Circular Chart Recorder Gb. Hasil Chart Pre Liming PG Kebonagung

Alat Perekam juga sangat membantu ketika sedang troubleshoot suatu proses control. Hal ini

berlaku bila perekam tidak hanya merekam variable proses akan tetapi set poin dan output

variable. Sebagai contoh :

Gb.Recorder : Grafik Hubungan PV, SP, Controller Output ketika mode otomatis


24

Chapter 2


Dari grafik di atas menunjukan SP yang berupa garis lurus, dan PV yang mendekati garis lurus,

dan keluaran dari output. Kita dapat melihat dari grafik ini bahwa kontroler bekerja dengan

baik. ( karena controller dapat menjaga PV mendekati sedekat mungkin dengan SP ). Sebuah

rekorder menjadi alat diagnosis ketika mengubah mode dalam kontroler menjadi mode manual

dan proses diambil alih oleh operator. Contoh sebuah trend recording dari proses yang

dikendalikan secara manual, ketika PV merespon dapat terlihat dalam grafik sebagai hubungan

dengan output kontroler apakah output kontroler naik dan turun dalam beberapa langkah.

Gb. Recorder : Grafik Hubungan PV dan Output Kontroller saat mode manual (problem1)

Perhatikan ada waktu tunda ketika sinyal output melangkah naik ke nilai yang baru dan

bagaimana PV meresponnya. Waktu tunda tersebut disebut dead time , dan secara umum

berpengaruh terhadap seluruh peforma sistem. Bayangkan berusaha untuk menyetir sebuah

kendaraan , sewaktu ingin membelok ada waktu tunda ke roda selama 5 detik. Adalah sesuatu

yang menantang ! Hal yang menyebabkan time lag termasuk transport delay ( waktu yang

dibutuhkan bagi kontroler akhir (FCE) untuk menerima perubahan sinyal yang dikirimkan oleh

Gb. Recorder : Grafik Hubungan PV dan Output Kontroller saat mode manual (problem2)

Dari grafik di atas dapat terlihat proses dapat secara cepat merespon step perubahan

terhadap keluaran controller kecuali perubahan arahnya ( terjadi lag ketika nilai output turun ).

Penyebab dari kasus ini biasanya dikarenakan gesekan mekanik pada FCE. ( contoh valve stem

yang lengket pada pneumatic – actuated control valve ). Analoginya ketika seorang supir harus

memutar setir lebih jauh untuk berjalan lurus setelah berbelok.


25

Chapter 2


Tombol proses dan alarm (proses switch & alarm)

Jenis lain instrumen yang biasanya dilihat di pengukuran dan sistem kontrol adalah tombol

proses.

Gb. P&ID Compressed air control

Pada gambar tersebut ada PSH (Pressure Switch High), yaitu akan aktif ketika tekanan dalam

tabung mencapai titik tinggi yang telah ditetapkan. Berkebalikan dengan LSH (Low Switch High).

Kedua sinyal tersebut berupa sinyal discrete (on-off) . Dari gambar di atas menandakan hidup –

matinya motor dipengaruhi kondisi PSH dan PSL. PSHH (Pressure Switch High High) menandakan

ketika tekanan di dalam tangki (vessel) terlalu tinggi maka PAH (Process Alarm High) akan hidup

atau berbunyi dan memberi tahu operator bahwa ada error.

Tujuan suatu tombol adalah untuk mematikan dan menghidupkan diberbagai kondisi dalam

proses. Yang pada umumnya, tombol adalah yang digunakan untuk mengaktifkan alarm ke

operator manusia siaga untuk mengambil tindakan khusus. Di dalam situasi lain, tombol secara

langsung digunakan sebagai alat kendali. Suatu contoh dari suatu modul alarm elektronik (yang

dihidupkan oleh suatu sinyal arus 4-20 mA yang berasal dari suatu transmitter) adalah Moore

Industri model SPA (“programmable Lokasi Alarm / programmable site alarm”), yang ditunjukkan

disini:

gb. 4-20mA Site Programmable Alarm


26

Chapter 2


Sebagai tambahan terhadap menyediakan kemampuan alarm, modul SPA ini juga

menyediakan suatu tampilan digital (tampilan LCD kecil) untuk menunjukkan nilai sinyal analog

untuk tujuan diagnostik atau operasional.

Sama seperti modul alarm yang lain, modul ini dapat dikonfigurasi untuk mematikan /

menghidupkan beberapa kontak . Beberapa dari modul alarm juga dapat mematikan /

menghidupkan ketika high process, low process, out of range, dan high rate of change.

Tombol alarm proses biasanya digunakan juga untuk memicu suatu event tertentu dan bisa

disebut sebagai isyarat. Semisal ketika terjadi PSH terpicu maka Pilot Lamp Alarm terpicu dan

blinking serta buzzer sebagai penanda ada error akan menyala. Kemudian operator menekan

tombol acknowledge sebagai bentuk sadar akan adanya error tersebut, dan buzzer berhenti,

dan pilot lamp alarm akan menyala sampai tidak terjadi error. Contoh dari hal tersebut seperti

di bawah ini.

Gb. Sebuah annunciator terpasang di control panel untuk mesin pompa

First Event. Saat suatu mesin atau suatu proses yang komplek dimana banyak proses switch

alarm yang oleh karena satu saja terpicu menyebabkan proses berhenti, akan menjadi hal yang

sulit ketika proses switch apa yang terpicu sehingga menyebabkan suatu sistem berhenti.Contoh

kasus bayangkan suatu mesin yang membangkitkan suatu generator tiba – tiba berhenti oleh

karena sensor mendeteksi tegangan yang diperlukan ternyata dibawah standar. (under

voltage). Ketika mesin berhenti maka akan memicu error yang karena mesin tidak berjalan

sebagaimana mestinya. Contoh tekanan oli : seketika mesin mati maka tidak aka nada tekanan

untuk pelumasan , yang menyebabkan alarm untuk aktif. Ketika mesin mati , maka generator

tidak akan lagi membangkitkan listrik, maka alarm lain akan aktif. Sebuah first event ( kadang

disebut first out ) annunciator , akan memberi tahu sensor mana yang pertama aktif, yang

kemudian memicu alarm – alarm lain untuk aktif.


27

Chapter 2


2.4 Diagram instrumentasi

Tiap-tiap teknikal yang disiplin mempunyai cara-cara standardisasi sendiri bagaimana

membuat diagram deskriptif, dan tidak ada pengecualian dalam instrumentasi. Lingkup

instrumentasi menjadi sangat lebar, bagaimanapun, bahwa tak seorangpun format diagram

dengan cukup untuk menangkap semua yang mungkin kita harus hadirkan. Pada kali ini akan

mendiskusikan tiga jenis diagram instrumentasi yang berbeda:

• Diagram Aliran Proses (Process Flow Diagram/PFDs)

• Proses Dan Diagram Instrumen (Process and Instrumen diagram / P&IDs)

• Diagram Loop (loop diagram)

• Diagram fungsional (Functional Diagram)

Di tingkatan atas, seorang teknisi instrumen akan tertarik dengan interkoneksi proses bejana

(vessel), pipa, dan proses lintasan aliran cairan. Format diagram yang sesuai untuk

menghadirkan “gambaran yang besar” tentang suatu proses disebut diagram aliran proses

(PFD). Di tingkatan bawah, seorang teknisi instrument akan tertarik dengan interkoneksi dari

masing – masing sebuah instrument dengan instrument yang lain, termasuk penomeran kabel,

kabel terminal, tipe kabel, pengkalibrasian instrument. Contoh yang tepat untuk

menggambarkan diagram tipe ini adalah loop diagram. Sedangkan untuk Proses dan diagram

instrument terletak ditengah PFD dan loop diagram. Untuk diagram fungsional memiliki fungsi

yang berbeda yaitu untuk mendokumentasikan strategi dari sebuah control sistem.

Diagram Aliran Proses

Gb. Contoh diagram PFD: Compressor Control System


28

Chapter 2


Dari gambar menceritakan air sedang diuapkan kemudian uap air ditekan oleh compressor

untuk menuju knockout drum dimana beberapa uap air tadi diembunkan kembali menjadi bentuk

cair. Untuk diagram berjenis ini menunjukan beberapa hubungan besar antara bejana proses

dan peralatan, tanpa menunjukan sinyal instrument dan instrument tambahan (auxiliary

instrument)

Process and Instrument Diagrams

Gb. Contoh diagram P&ID: Evaporator process to compressor

Dari diagram tersebut menunjukan perbesaran bagian dari PFD, dari diagram ini dapat terlihat

bukan saja flow transmitter melainkan Pressure Differential Transmitter (PDT) dan Flow Indicating

Controller (FIC) . Penomeran yang berada di masing – masing instrument menunjukan bahwa

bagian yang berperan dalam mengontrol sebuah sistem (one loop). Seperti flow transmitter,

flow controller, pressure transmitter, dan flow valve yang bernomor sama : 42 memilki tujuan

sama yaitu mengukur dan mengontrol aliran fluida yang masuk maupun keluar dari

compressor. Bubble yang ada pada diagram di atas juga menunjuk pada lokasi instrument

berada.

Gb. Standar mounting instrument based on ISA

Hal yang tidak dapat terlihat dari diagram jenis ini adalah tipe kabel, penomeran kabel,

penomeran terminal blok, range dari kalibrasi sebuah instrument, failure mode, dan yang lain.

Untuk melihat detail hal tersebut maka dapat kita lihat pada loop diagram.


29

Chapter 2


Gb. Loop diagram : Compressor surge control

Pada diagram ini dapat terlihat instrument yang muncul di loop diagram, salah satunya adalah

transducer 42a. Fungsi dari instrument ini adalah memodifikasi sinyal dari flow transmitter

sebelum sinyal ini masuk ke controller. Selain instrument 42a ada sebuah transducer lagi yaitu

transducer 42b. Fungsi dari instrument ini adalah mengkonversi signal elektronik 4 – 20mA

menjadi sinyal pneumatic 3 – 15 PSI. Masing – masing instrument bubble dalam diagram

menunjukan masing – masing alat yang bekerja dengan fungsinya sendiri - sendiri, beserta

terminal dan kabel yang menghubungkannya.

Bagian detail yang menarik dari diagram ini adalah adanya input kalibrasi dan output

kalibrasi untuk masing – masing dari instrument. Hal ini sangat penting ketika terjadi sebuah

troubleshoot dalam sistem instrumentasi yang rumit: sebuah instrument memilki minimal sebuah

masukan dan keluaran, dengan relasi matematik diantara keduanya. Salah satu cara untuk

mendiagnosa suatu masalah di dalam pengukuran atau control sistem yaitu mencocokan

kalibrasinya : apakah sinyal masukan yang masuk ke instrument sesuai dengan sinyak keluaran.

Sebagai contoh, sebuah flow transmitter bekerja dengan masukan 0 sampai 100 inch W.C dan

keluaran 4 mA sampai 20mA. Hal ini berarti ketika flow transmitter mendapatkan masukan

minimal atau 0 inch W.C maka keluaran dari FT ini adalah sebesar 4 mA. Demikian juga ketika

masukan maksimal 100 “W.C maka keluarannya adalah 20mA.


30

Chapter 2


Action dari setiap instrumen. Di dalam loop diagram ada sebuah arah panah yang menunjuk ke

bawah dan beberapa menunjuk ke bagian atas. Panah yang menunjukan ke atas (↑)

menandakan bahwa instrument tersebut berjenis langsung ( berbanding lurus antara input dan

output / direct-acting ) : Ketika input dari sebuah instrument bertambah / naik maka output juga

bertambah / naik. Hal yang berbeda dengan sebuah instrument yang menunjuk kea rah bawah

(↓). Menunjukan bahwa instrument tersebut berjenis reverse-acting masukan sinyal bertambah,

sinyal keluaran menurun, seperti pada instrument PDT42. Sinyal keluaran dari instrument ini akan

menjadi 100% atau 20mA apabila perbedaan tekanan yang masuk ke dalam instrument

adalah nol. Hal itu juga berlaku kebalikannya.

2.5 Instrumen dan symbol peralatan proses

Jenis Garis

Gb. Line type pada diagram instrumen


31

Chapter 2


Instrumen Bubble

Gb. Instrument bubble

Process valve Type

Gb. Jenis proses katub


32

Chapter 2


Jenis actuator katub

Gb.valve actuator type

Jenis kegagalan Katub

Gb. Valve failure mode


33

Chapter 2


Contoh penggunaan Tag

AIT = Analytical Indicating Transmitter (contoh: sebuah alat yang menganalisa konsentrasi

oksigen dengan tampilandari persentase oksigen)

ESL = Voltage Switch Low (contoh: sebuah kontak yang digunakan untuk mendeteksi sebuah

kondisi tegangan yang rendah pada system tenaga elektrik)

FFI = Flow Ratio Indicator (contoh: sebuah alat yang berfungsi sebagai indikasi dari

perbandingan antara udara dan banyaknya bahan bakar untuk industry mesin yang besar.)

FIC = Flow Indicating Controller (contoh: sebuah pengendali atau controller yang didisain untuk

mengindikasi sebuah aliran keapada operator manusia)

HC = Hand Controller (contoh: alat yang membuarkan seorang operator manusia untuk

mengatur sebuah sinyal kendali untuk beberapa level yang diinginkan biasanya untuk

mengoperasikan sebuah valve atau katup atau element akhir control yang lainnya)

JQR = Power Totalizing Recorder (sebuah penyimpan data yang menimpan data watt/jammnya

sesuai dengan total energi yang dipakai selama penggunaanya)

LSHH = Level Switch, High-High (contoh: sebuah kontak yang berfungsi atau didisain untuk

mendeteksi sebuah bahaya yang besar level dari cairan dan memulai dan otomatis mati saat

kejadian tersebut.)

LT = Level Transmitter (contoh: sebuah alat yang berfungsi untuk mengindra tingkatan atau level

dari cairan dan mengirimkan level dalam bentuk sinyal tersebut dalam bentuk digital maupun

analog)

PIT = Pressure Indicating Transmitter (contoh: Rosemount model 3051 pressure transmitter

dengan tampilan untuk sebagai indicator pengukuran terhadap tekanan)

PV = Pressure Valve (contoh: sebagai control valve atau mengendalikan katup yang dipasang

dalam loop dimana sebuah proses variable nya berupa tekanan)

TE = Temperature Element (contoh: alat yang berfungsi untuk merasakan elemen yang

digunakan untuk langsung mendeteksi temperatur dari sebuah proses material. Contohnya pada

thermocouple, thermistor, filled-bulb, bimetallic spring)

TKAH = Temperature Rate-of-change Alarm High (contoh: suatu alat alarm dimana perubahan

tingkatan terhadap suhu atau temperatur saat melampaui batas dari nilai yang diatur.)

TV = Temperature Valve (contoh: sebuah pengendali katup atau control valve yang dipasang

dalam loop dimana variable prosesnya berupa suhu atau temperatur)

TY = Temperature Transducer (contoh: sebuah I/P transducer dalam sebuah loop temperature

berfungsi unutk merubah sinyal arus menjadi sinyal berupa pnuematic)

VSH = Vibration Switch High (contoh kontak yang digunakan untuk mendeteksi level

getaran/vibrasi yang tinggi pada sebuah mesin)


34

Chapter 2


2.6 Pertanyaan Review

PERTANYAAN 2.1

Sebuah ketel uap memilki beberapa proses switch yaitu level switch high dan level switch low.

Akan tetapi memilki beberapa versi dalam proses pamasangan / attachnya. Versi yang satu :

high level switch dan low level switch mendapat sumber yang sama dari keluaran dari level

transmitter yang sama. Sedangkan versi yang lain pemasangan level swich terpasang langsung

pada steam drum , terpisah dengan level transmitter.

Bagaimana keuntungan dan kerugian pada dua tipe pemasangan level switch ini?

Gb. LSH&LSL direct attach with LT Gb. LSH&LSL work independently

PERTANYAAN 2.2

Pertanyaan ini berdasar pada loop diagram di atas dengan judul compressor surge controller.

1. Proses apa yang diukur oleh instrument PDT 42?

2. Apa kepanjangan PDT?

3. Proses apa yang sebenarnya dikendalikan oleh diagram instrument di atas?

4. Jenis diagram instrument apa di atas?

5. Pada instrumen PDT42 terdapat tanda panah ke bawah, apa yang dimaksud

dengan tanda tersebut?

6. Tunjukan komponen yang menunjukan square root extractor!

7. Jika arus yang terukur pada kabel 25 terukur 13,5 mA maka berapakah tekanan

yang terukur pada PDT 42?

8. Jika katub FV42 terbuka 15% maka berapa arus yang mengalir pada kabel 26?

9. Jelaskan apa yang terjadi pada sistem dan control valve apabila kabel 26 terputus

dan tidak ada arus yang mengalir ke transducer FY42b?

10. JIka flow yang terbaca pada controller adalah 1200 SCFM (FE42), berapa arus

pada kabel 23 dan 27?


35

Chapter 2


Gb. Loop diagram : pressure loop

Gb. P&ID pressure loop

PERTANYAAN 2.3 (INST40_SEC2.PDF, QUESTION 70)

Tentukan kesalahan (error) berikut secara individual , apakah dapat mempengaruhi tekanan

yang telah teregulasi dalam sistem menjadi zero pressure ke tangki penerima. Jawab ya atau

tidak untuk masing – masing kesalahan (error/fault)

1. Receiver vessel drain left open

2. Transmitter block valve shut and bleed

valve open

3. Transmitter block valve open and bleed

valve shut

4. PIC left in manual mode, 100% output

(20 ma to I/P)

5. Cable PV-6 severed (failed open)

6. I/P air supply shut off

7. Short between TB-52, terminal 1 and 2

8. Short between TB-52, terminal 15 and 16

9. PT-6 miscalibrated, registering 5PSI too

high

10. PY-6 output failed high (15PSI)

pengenalan dan diagram instrumen

Documents