Pengertian Gain, Offset dan Bias pada Kontroler

Dalam atikel ini akan dibahas penerapan Proporsioanal Band dalam sebuah kontroler, perhatikan persamaan hubungan input-output kontroler dibawah ini;
 
Output=Gain dikali Error
Output  dalam instrumentasi disebut Manipulated Variable disingkat MV
Besaran yang diukur disebut Process Variable  disingkat PV
Setting besaran process di sebut Set Point disingkat SP
Error sama dengan Setpoint minus Process variable.
Error = SP-PV
Gain sama dengan 100/PB
maka MV=100/PB (SP-PV)
 
Dari persamaan di atas dapat dihitung nilai gain dengan mengetahui nilai Proporsional Bandnya (PB), nilai PB inilah yang di masukkan ke dalam parameter kontroler, baik kontroler pneumatic maupun kontroler elekronik. Misalnya untuk Gain=1 maka nilai PB sisetel pada angka 100, atau jika menginginkan Gain=4 maka nilai PB disetel pada angka 25 dan seterusnya.
Secara harpiah arti Gain adalah penguatan padahal gain bisa saja berbentuk pecahan sehingga output bisa lebih kecil daripada input, oleh karena itu pemakaian istilah Proposional Band jadi lebih lazim digunakan. Kontroler yang dilengkapi dengan fasilitas PB disebut kontroler proporsional, karena selain itu ada parameter penting lain yang memiliki fungsi sebagai penentu karakteristik kontroler yaitu parameter integral dan parameter derivative.
Mari kita amati efek perubahan input dalam sebuah kontroler Proposional dibawah ini:
Misalkan pada keadaan awal level berada pada ketinggian 50%, bukaan valve 35%, setpoint 50%, dan nilai PB di setel 100 alias gain =1, bila terhadap proses tersebut terjadi perubahan pengeluaran sehingga level pada tangki berubah misalnya dari 50% menjadi 40% maka valve akan membuat perubahan sebesar 10 % angka ini diperoleh dari perhitungan sebagai berikut Output=100/100(SP-PV) atau MV= 1 ( 50-40) =10%.

instrumentasi level control

Secara logika dengan aransemen pemasangan control valve seperti pada ilustrasi gambar diatas maka control valve harus berubah menuju kearah menutup sehingga bukaan valve yang tadinya 35% akan berubah menuju 25%, yang menentukan arah perubahan valve menjadi menutup atau membuka ditentukan oleh 2 faktor yaitu action kontroler dan spesifikasi control valve, action kontroler terdiri dari 2 model yaitu Direct dan Reverse sedang spesifikasi control valve yang dimaksud adalah Failure Open atau Failure Close ( penjelasan tentang hal ini akan diterangkan dalam artikel terpisah). Dalam contoh kasus ini mode control valve adalah Failure Close dan mode controller adalah Direct action. Pengertian Direct action yaitu ketika input menurun dalam hal ini level berkurang maka output controller juga akan menurun, karena output controller menurun maka aksi control valve akan bergerak kea rah menutup. Setelah controller melakukan koreksi atas error yang terjadi dan control valve berubah dari 35% menjadi 25% akan tercapai keseimbangan baru misalnya pada level 60%, keseimbangan baru ini ternyata masih belum sama dengan set point maka kontroler kembali akan melakukan koreksi terhadap control valve, adapun besarnya koreksi adalah sebesar MV=1 (50-60) = -10, lambang minus menunjukkan kalau perubahan yang terjadi terhadap control valve adalah kebalikan dari menutup yaitu menuju kearah membuka, jadi valve akan membuka ke posisi 25%+10%=35%.Perhatikan bahwa besarnya koreksi yang dilakukan oleh kontroler mode proporsional selalu meninggal kan perbedaan dibanding dengan setpoint, perbedaan inilah yang disebut offset. Inilah kekurangan daripada kontroler proporsional yaitu tidak bisa menghilangkan offset, untuk keperluan ini ada parameter controller lain yang disebut  Integral yang berfungsi untuk menghilangkan offset.(penjelasan detail akan diterangkan dalam artikel terpisah).

Sekarang kita akan membuat contoh kasus lain, yaitu aksi kontroler ketika proses mengalami kesetimbangan ideal, misalnya level tingginya 50%, setpoint 50%, PB 100, maka dengan persamaan di atas dapat kita lihat output controller adalah OP=100/PB (SP-PV) diperoleh OP=100/100 (50-50)=0%, tetapi pada prakteknya tidak mungkin control valve menutup penuh dalam keadaan ini, oleh karena itu dibutuhkan parameter lain yang berfungsi untuk mempertahankan control valve tetap membuka yaitu parameter Bias, sehingga persamaan output controller menjadi OP=100/PB (SP-PV) + Bias. Misalnya nilai Bias kita setel di angka 50, maka output controller pada keadaan setimbang diatas adalah OP=100/100(50-50)+50=50%.
Demikian penjelasan tentang Gain, Offset dan Bias yang merupakan salah satu parameter penting dalam kontroler, untuk selanjutnya akan dibahas konsep parameter Integral dan parameter Derivative untuk melengkapi pengetahuan tentang PID controller.

 

2 thoughts on “Pengertian Gain, Offset dan Bias pada Kontroler

  1. Bagaimana jika kita menginginkan set point minus? Seperti di loop preasure saya ingin terjadi udara vakum sehingga saya harus menyetting set poin tersebut minus, apakah bisa di kontrolerrnya di setting minus pda set poinnya?

  2. Secara teknis tidak ada bedanya metode tuning untuk besaran proses dengan nilai negatif atau positip, begitu pula untuk besaran proses dengan nilai range rendah dan nilai range tinggi, atau besaran proses dengan span yang kecil maupun span yang besar, sepanjang input pada kontrolernya berupa sinyal standar. Umumnya signal standar tsb adalah, analog 4-20 mA, atau digital 1-5 volt atau signal fieldbus

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *