System Control di atas kapal

BAB  I

HAKEKAT SYSTEM PENGENDALIAN (CONTROL SYSTEM)

TUJUAN

Dengan mempelajari bab ini, para peserta diklat akan :

1.  Mampu menyebutkan pengelompokan system pengontrolan diatas kapal.

2.  Mampu menyebutkan Jenis sumber tenaga dari masing-masing system kontrol.

3.  Mampu menyebutkan dan memahami langkah-langkah dalam pengontrolan secara benar.

Pengendalian (Controlling)

Tugas utama dari Anak Buah Kapal (ABK) bagian mesin, terutama pada saat melaksanakan tugas jaga tidaklah lengkap bila dikatakan hanya melakukan pengawasan terhadap keseluruhan proses jalannya permesinan dan atau lingkungan permesinan yang ada didalam atau diluar kamar mesin dan menjadi tanggung jawabnya, sebab pengertian pengawasan hanya terbatas pada mengamati tetapi belum atau tidak melakukan tindak lanjut dari hasil yang diamati. Padahal yang dikehendaki dari hasil pengawasan atau pengamatan adalah bagaimana melakukan sesuatu bila diketemukan dalam pengamatan tersebut sesuatu harga, nilai atau kondisi yang tak sesuai dengan yang dikehendaki. Oleh karena itu, controlling haruslah diartikan sebagai pengendalian.

Untuk memperoleh hasil yang optimal dari tugas pengendalian tersebut, setiap ABK harus memahami hakekat pengendalian itu sendiri secara penuh dan profes­sional. Keprofesionalismean mereka dalam melakukan pengendalian atau kontroling dapat ditunjukkan apabila mereka dapat mengerti, memahami tentang apa
sebenarnya arti pengendalian atau system pengendalian (control system), apa yang
yang harus dikendalikan, mengapa diperlukan pengendalian, kapan pengendalian
dilakukan, dimana letak yang harus dikendalikan itu dan bagaimana cara
pengendalian (tehnik kontrol) yang benar.

Apa arti pengendalian (controlling)?

Secara umum pengendalian adalah serangkaian kegiatan yang dilakukan dengan tujuan untuk mempertahankan harga atau nilai yang dihasilkan oleh setiap proses dari setiap system atau sub-sistem yang sedang berjalan, sesuai dengan harga atau nilai yang diinginkan.

Dengan demikian pengawasan akan lebih tepat disebut pengendalian, karena adanya tindakan untuk mencegah (mengendalikan) agar nilai yang dihasilkan tidak semakin menyimpang dari nilai yang diinginkan.

Secara khusus makna pengendalian bagi ABK bagian mesin adalah serangkaian kegiatan yang harus dilakukan terhadap jalannya permesinan atau kondisi lingkungan permesinan dengan tujuan mempertahankan harga, nilai atau kondisi yang dihasilkan oleh setiap proses dari setiap system atau sub-sistem permesinan sesuai dengan harga, nilai atau kondisi yang diinginkan.

Serangkaian kegiatan yang berurutan dan terus menerus dalam pengendalian yang harus dilakukan yang dimaksud adalah:

1.  Mengamati, mendeteksi atau mengukur terhadap harga, nilai atau kondisi yang terjadi dari setiap proses-suatu system permesinan.

2.  Membandingkan harga, nilai atau kondisi hasil pengamatan, pendeteksian atau pengukuran tersebut dengan harga, nilai atau kondisi yang diinginkan.

3.  Menganalisa atau menghitung selisih atau penyimpangan (deviasi) ata kesalahan (error) yang terjadi dari hasil perbandingan antara harga hasil pengamatan dan harga yang dikehendaki.

4.  Memperbaiki (koreksi) jalannya proses sehingga tercapai kondisi harga atau nilai hasil proses sama dengan harga atau nilai yang diinginkan

Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa pengendalian sebenarnya dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok kegiatan:

1.  Pengukuran (measurement)

2.  Pembandingan (comparasion) dan perhitungan (computation)

3.  Perbaikan (correction)

Kegiatan no. 2 dan 3 dapat dikelompokkan sendiri menjadi kegiatan pengaturan maka pada hakekatnya pengontrolan terdiri dari 2 kegiatan yang benar-benar harus dikuasai, yaitu kegiatan pengukuran dan pengaturan sehingga tehnik kontrol pada hakekatnya adalah cara pengendalian suatu system atau proses dimulai dari tehnik pengukuran dan tehnik pengaturan.

Berdasarkan uraian tentang pengendalian tersebut, pengetahuan atau kemampuan yang harus dimiliki oleh setiap ABK yang melakukan pengendalian adalah :

1.  Mengenal jenis-jenis system atau sub-sistem permesinan yang dikendalikan, misalnya system pengendalian tekanan ketel uap bantu, system pengendalian temperatur air tawar pendingin piston motor induk dan sebagainya.

2.  Mengenal dengan baik dan benar jenis dan prinsip kerja alat deteksi atau sensor (sensing element) atau alat ukur (measuring element) atau tranduser yang menunjukkan hasil proses yang dikendalikan (measured value).

3.  Mengenal dengan baik jenis dan prinsip kerja transmitter, yaitu peralatan yang membawa informasi dari sensor local ke pusat kontroller.

4.  Mengenal jenis dan prinsip kerja peralatan kontroller otomat maupun komperator

5.  Mengetahui harga atau nilai yang dikehendaki (desired value), sehingga tahu tentang ada atau tidaknya terjadi penyimpangan (deviasi) atau kesalahan (error) dalam proses suatu system yang dikendalikan.

6.  Mengenal dengan baik dan benar peralatan (instrument) pengaturan (regu­lator) atau actuator sebagai element terakhir dalam system kontrol yang dipergunakan untuk melakukan koreksi.

7.  Mengenal jenis-jenis system kontrol ditinjau dari segala aspeknya, misalnya system kontrol kontinu aksi proporsional (P) ataukah Proporsional + Integral (I) ataukah yang lainnya

Pengelompokan jenis-jenis pengendalian.

Jenis-jenis pengendalian (control system) dapat dikelompokkan sesuai dengan:

1. Keterlibatan manusia dalam kegiatan langsung pengendalian.

a.  Manual

Pengendalian secara manual adalah pengendalian yang secara keseluruhan dilakukan oleh manusia.

Contoh : Dalam suatu pengendalian terhadap suatu system pemanas air yang menggunakan uap sebagai media pemanas, 

 

Banyak sedikitnya uap yang dapat diatur dengan keran masuk 1, menentukan suhu air tawar yang hasilnya dapat diukur melalui thermometer 2. Karena air mengalir maka pencapaian suhu air pada nilai yang dikehendaki tergantung dari pengaturan besar kecilnya pembukaan keran uap masuk.

Dalam pengontrolan manual, pengendali (manusia) dengan matanya melihat (mengamati) suhu air hasil pemanasan dari thermometer 2 kemudian mata melapor hasil yang dilihat ke otak. Di sini mata berfungsi sebagai pengamat, sensor dan pengukur Selanjutnya otak melakukan pembandingan (komparasi) terhadap suhu hasil pengamatan mata (measured value) dengan suhu yang dikehendaki. (desired value ).

Otak pun melakukan perhitungan terhadap selisih harga atau penyimpangan yang terjadi. Disini otak berfungsi sebagai comperator dan controller.

Berdasarkan perhitungan otak, tangan diperintahkan untuk melakukan koreksi dengan mengatur pembukaan keran uap masuk yang berfungsi sebagai regulator. Kegiatan ini dilakukan secara terus menerus sampai tercapai harga yang diukur sama dengan harga yang dikehendaki.

b.  Otomat

Pengendalian otomatik adalah pengendalian yang secara keseluruhan tidak lagi melibatkan manusia. Fungsi-fungsi pengendalian yang dilakukan oleh manusia digantikan oleh instrument kontrol otomat.

 

Dalam hal fungsi pengukuran dan pengamatan, mata digantikan dengan sensor suhu 3), s'ementara fungsi otak digantikan oleh kontrol otomat berupa komperator 4) selanjutnya tangan diganti dengan signal keluaran dari komperator ke keran pengatur uap masuk 1). Tugas manusia hanya mengatur harga yang dikehendaki pada konroller (set point atau desired value).

2. Jenis Jaringan (loop)

a.  Jaringan terbuka (Open loop control system):

Jaringan terbuka adalah Jaringan system pengendalian dimana keluaran tidak memberikan efek terhadap besaran masukan, sehingga variable yang dikontrol tidak dapat dibandingkan terhadap harga yang diinginkan.

Contoh dari Jaringan terbuka ini misalnya pengaturan lampu lalu lintas. Secara otomatis lampu menyala dengan warna-warna pengatur (merah, kuning dan hijau) sesuai dengan yang dikehendaki. Namun sesungguhnya kondisi yang dikehendaki adalah kelancaran lalu lintas. Otomatisasi nyala lampu diatur dengan timer sehingga tidak dapat dipergunakan menjamin adanya kelancaran lalu lintas dari proses pengaturan lampu.

Contoh lain adalah mesin cuci otomat, Secara urut-urutan prose pencucian yang dimulai dari pencucian, pembilasan, pengeringan memang diatur sedemikian otomatnya. Namun apakah pakaian itu bersih sesuai dengan yang dikehendaki atau belum/tidak, buka merupakan harga yang dapat dibandingkan dengan harga masukan Otomatisasi mesin cuci.

Dalam tehnik kontrol, Jaringan tersebut dapat digambarkan sebagai di bawah ini.

b.  Jaringan tertutup (Closed-loop control system)

Jaringan tertutup adalah jaringan system pengendalian dimana besaran keluaran memberikan efek terhadap besaran masukan sehingga besaran yang dikontrol dapat dibandingkan terhadap harga yang diinginkan.

Selanjutnya perbedaan harga yang terjadi antara besaran yang dikontrol dengan yang diinginkan atau dalam istilah system kontrol disebut penyimpangan (deviasi) atau kesalahan (error) digunakan sebagai koreksi yang pada gilirannya akan merupakan sasaran pengontrolan.

Contoh :

Sebagai contoh dari jaringan tertutup adalah misalnya apa yang telah diuraikan sebelumnya yaitu pengontrolan terhadap system pemanasan air.

Untuk manual, mata adalah instrumen yang melakukan fungsi umpan balik (feed back), sementara untuk pengawasan secara otomat, sen­sor suhu merupakan komponen feed back.

3.  Menurut sumber penggerak

a.  Pengendalian otomat dengan penggerak listrik

Pengendalian dengan tenaga penggerak listrik banyak kita jumpa di kamar mesin maupun peralatan diatas dek seperti:

1)  Pemutus arus terhadap electromotor yang menggerakkan pompa, kompresor ataupun keran pengatur aliran dengan menggunakan selenoid ataupun switch on-off. (relai), baik untuk keperluan pengontrolan terhadap tekanan, aliran ataupun suhu.

2)  Menjaga posisi untuk system kemudi (steering gear)

b. Pengendalian otomat dengan tenaga hydroulik

Diatas kapal pada umumnya tenaga hydroulik dipergunakan sebagai tenaga bantu dikombinasikan dengan tenaga mekanik atau listrik, seperti di sistem kemudi dan system permesinan diatas dek.

c.  Pengendalian otomat dengan tenaga mekanik

Pengawasan otomat dengan tenaga mekanik selain kita temui pada system ruas kemudi juga dapat kita lihat pada system governor pengatur kecepatan mesin diesel,

d.  Pengendalian otomat dengan tenaga udara (pneumatic)

Pengawasan dengan menggunakan tenaga udara atau angin ini juga
dipergunakan pada jenis-jenis pengawasan yang dapat dilakukan oleh tenaga listrik atau mekanik

4.  Menurut hasil keluaran proses

a.  Servomekanisme

Servomekanisme adalah system pengawasan berumpan balik dengan keluaran berupa posisi, kecepatan atau percepatan mekanik tanpa adanya gangguan.

b.  Regulator otomatik.

Sistem regulator otomatik adalah system pengawasan berumpan balik dengan masukan acuan atau keluaran yang diinginkan konstan atau kalau pun berubah terjadi terhadap waktu yang lambat dan tugas utamanya adalah menjaga keluaran yang sebenarnya pada harga yang diinginkan dengan adanya gangguan.

Sistem ini dapat kita jumpai pada pengontrolan ruangan dengan menggunakan thermostat sebagai kontrolernya. Selain itu juga dapat kita jumpai pada system pengontrolan tekanan dan besaran listrik seperti tegangan, arus dan frekuensi.

5.  Menurut waktu pengendalian:

a.  Pengendalian kontinu (analog)

Pengendalian ini dilakukan terhadap system jaringan tertutup.
Terjadinya gangguan pada system jaringan tertutup (closed-loop
system) sering menyebabkan nilai terukur (measured value) berbeda
dengan nilai yang ditetapkan (set value) dan ini merupakan fungsi
kontroller otomat untuk mengukur perbedaan (deviation) tersebut
dan mengubahnya kedalam signal output yang ditransmit ke actuator.

Istilah aksi kontroler (controller action) menjelaskan hubungan antan deviasi dan perubahan signal output dari kontroler

Pengontrolan jenis ini dapat dibagi menjadi:

1)  Proporsional: adalah suatu aksi dimana signal keluaran sebanding dengan penyimpangan (deviasi) seperti pada pengontrolan uap melalui katup, transmitter tekanan dari lain-lain.

2)  Integral: adalah suatu aksi dimana signal keluaran selalu berubah selama terjadi deviasi (penyimpangan) dair kecepatan perubahan keluaran tersebut sebanding dengar penyimpangannya seperti terdapat pada pengontrolan leve cairan didalam tangki Karena keluaran yang selalu berubah ini, type ini juga disebut "proporsional speed floating control".

3)  Deferential. Sistem ini jarang atau bahkan tak dipergunakan secara tersendiri dalam system pengawasan, melainkan penggabungan dengan proposional atau penggabungan sekaligus dengan proposional dan integral.

4)  Kombinasi antara Proposional Integral dan Deferensial dimana akan diperoleh suatu system kontrol yang lebih stabil sehingga sensitive atau kecepatan responnya akan menjadi lebih besar.

b. Pengendalian digital (discontinu, diskrit)

Pengontrolan ini dilakukan oleh komponen-komponen diskrit dan dapat dibagi atas:

a.  Pengontrolan dengan dua posisi (bang-bang control) misalnya termostat, level, sakelar ON-OFF.

b.  Posisi ganda, misalnya sakelar pemilih (selector switch).

c. Floating :pada posisi yang relatif tidak terbatas Dalam hal ini, pemindahan energi dapat dilakukan melalui salah satu dari beberapa kemungkinan yang ada.

Pengendalian otomat (Automatic Control) sebagai pilihan diatas kapal.

Saat ini kontrol otomat telah menjadi pilihan bagi dunia industri termasuk dunia pelayaran khususnya perkapalan.

Keuntungan kontrol otomat dikapal adalah antara lain:

1.  Meningkatkan kondisi kerja oleh adanya pengalihan kerja dungu ("donkey work") dari pengoperasian manual menjadi pengoperasian otomat seperti soot blowing ketel, pembersihan purifier dan sebagainya.

2.  Meningkatkan penghematan yang disebabkan oleh lebih effisiennya penggunaan tenaga terutama petugas jaga.

3.  Meningkatkan daya guna kapal yang disebabkan oleh adanya peningkatan tingkat pengoperasian dan pemeliharaan.

4.  Meningkatkan penghematan anggaran pemeliharaan disebabkan peningkatan efisiensi permesinan.

5.  Meningkatkan penghematan beaya bahan bakar disebabkan peningkatan
efisiensi kerja mesin.

Menggunakan kontrol otomat sebagai system kontrol dikapal atau disebut otomatisasi, dapat menghasilkan banyak tugas-tugas yang dapat dilakukan jauh lebih efektif daripada penggunaan tenaga manusia, dan banyak hal-hal atau tugas-tugas yang tak mungkin dikerjakan oleh manusia seperti misalnya: monitoring kondisi kerja permesinan seperti temperatur dan tekanan dapat dilakukan oleh system scaning yang memberikan tingkat pengawasan dapat dilakukan dengan kontrol otomat.

Ringkasan

1.  Tehnik kontrol yang diartikan sebagai tehnik pengendalian adalah serangkaian kegiatan yang bertujuan untuk mempertahankan harga keluaran proses suatu system sama dengan harga masukan yang dikehendaki melalui tahapan:

-    pengamatan, pengukuran,

-    pembandingan, penghitungan

-    koreksi

2.  Dengan tahapan sebagaimana diuraikan diatas, tehnik kontrol terdiri dari kegiatan mendasar:

a. Tehnik pengukuran

b. Tehnik pengaturan

3.  Untuk dapat melaksanakan pengendalian otomat perlu memahami:

a.  Peralatan pengukuran (measuring devise), sensing element ataupun tranduser

b.  Telemetering (system transmiting)

c.  Kontroller, termasuk komparator

d.  Aktuator atau regular

Pertanyaan Ulangan

1.  Jelaskan arti dan tujuan tehnik control secara benar!

2.  Sebutkan dan jelaskan kegiatan atau aksi yang dilakukan dalam pengendalian (controlling)!

3.  Apa yang dimaksud dengan tehnik pengukuran dan apa pula dengan tehnik pengaturan?

4.  Apa yang dimaksud dengan otomatisasi? Bandingkan dengan sysem kontrol secara manual, Gambarkan diagram skematiknya!

5.  Jelaskan perbedaan antara system kontrol jaringan tertutup dan terbuka
dan beri masing-masing contohnya serta gambar dengan diagram skema
dan baloknya.

6.  Berikan pula contoh dari system kontrol yang bekerja berdasarkan dua posisi atau on-off dan jelaskan dengan gambar skematik.

7.  Berikan contoh pengendalian yang menggunakan tenaga listrik, demiki
juga yang menggunakan tenaga hydroulik.

8.  Berikan contoh pengendalian yang mempergunakan tenaga mekanik demikian juga yang menggunakan tenaga angin.

9.  Apa perbedaan antara servomekanisme dan regulator otomatik?

10.  Apa yang dimaksud dengan pengendalian secara proposional, apa pula integral?

11.  Apa yang dimaksud dengan pengendalian PID? Berikan contohnya!

CATATAN :

Apabila anda dapat menjawab seluruh pertanyaan di atas, berarti anda telah mempunyai kemampuan untuk mengelompokkan system kontrol yang ada di kamar diatas kapal melaksanakan pengamatan dan pantas untuk mengikuti pembelajaran system pengendalian selanjutnya.