## Pengendalian Simulator Water Supply System menggunakan PID Berdasarkan Identifikasi

## ERWANI MERRY SARTIKA, NOVIE THERESIA BR. PASARIBU, RUDI SARJONO, REYNALDY

## FELICIUS GUNAWAN, CHRISENDY HALIM
Universitas Kristen Maranatha, Indonesia Email: erwanimerry@gmail.com ; erwani.ms@maranatha.ac.id
Received 6 Agustus 2021 | Revised 30 Agustus 2021 | Accepted 30 September 2021

## ABSTRAK
Water  supply  system  dari  sumber  ke  pengguna  merupakan  layanan  penting, sehingga  perlu  dirancang  untuk  menyediakan  air  dengan  tingkat  tekanan  yang cukup.  Pengendalian  water  supply  system  dipengaruhi  oleh  kombinasi pemasangan pompa secara paralel dan seri untuk menghasilkan performansi yang dibutuhkan. Plant simulator water supply system dirancang dalam beberapa jenis instalasi  yaitu  pompa  tunggal,  pompa  seri,  pompa  paralel,  dan  keran  sebagai gangguan. Selain pengaruh instalasi, pengendalian plant simulator menggunakan PID diperlukan untuk menghasilkan tekanan air yang diinginkan. Plant simulator untuk  setiap  instalasi  dimodelkan  menggunakan  identifikasi  sistem,  sehingga proses  pengendalian  dapat  dirancang  secara  simulasi  sebelum  diimplementasi. Hasil  penelitian  ini  menunjukkan  bahwa  instalasi  pompa  paralel  pada  plant simulator  water  supply  system  memberikan  rata-rata  penurunan  tekanan  air terkecil  bila  diberi  gangguan  yaitu  sebesar  16,92%  untuk  setiap  dilakukan pembukaan keran.
Kata kunci : water supply, pompa seri paralel, identifikasi, simulator, PID

## ABSTRACT
Water supply system from source to user is an important service, so it needs to be  designed  to  provide  water  with  sufficient  pressure  level.  The  control  of  the water supply system is influenced by a combination of pump installation in parallel and series to produce the required performance. The plant simulator water supply system is designed in several types of installations, namely single pumps, series pumps, parallel pumps, and faucets as disturbances. In addition to the effect of installation, plant simulator control using PID  is needed  to produce  the desired water pressure. The plant simulator for each installation is modeled using system identification, so that the control process can be designed in a simulation before being  implemented.  The  results  of  this  study  indicate  that  the  parallel  pump installation  on  the  plant  simulator  water  supply  system  provides  the  smallest average  drop  in  water  pressure  when disturbed, which  is  16.92% for each  tap opening.
Keywords : water supply, parallel series pump, identification, simulator, PID

## 1. PENDAHULUAN
Pada umumnya pompa digunakan untuk menaikkan fluida dari tempat yang rendah ke tempat yang lebih tinggi dengan menggunakan pipa (Mustakim, 2015) . Prinsip kerja pompa  adalah  membuat  tekanan  rendah  pada  saluran  isap,  sehingga  fluida  akan terhisap masuk dan mengeluarkannya pada sisi tekan atau sisi keluar dengan tekanan yang  lebih  tinggi (Helmizar,  dkk,  2019) .  Pompa  juga  memiliki  variasi  sehingga karakteristiknya  berbeda-beda (Susana  &  Sutanto,  2016) .  Hal  ini  bertujuan  agar dapat memenuhi kebutuhan masyarakat.
Water  supply  system  diperoleh  dari  air  di  sekitar  lingkungan,  yang  kemudian  diolah, sehingga  dapat  didistribusikan  untuk  memenuhi  permintaan  konsumsi  penduduk (Putra,  dkk,  2020). Pengoperasian  pompa  secara  seri  atau  paralel  dirancang  agar karakteristik  yang  diinginkan  dapat  dicapai  dalam  pembangunan  sistem  pasokan  air (Flores, dkk, 2019) . Dengan menggunakan beberapa pompa yang dipasang secara seri dan paralel  pada suatu sistem aliran air dapat memenuhi kebutuhan air yang tidak dapat dipenuhi oleh sistem aliran air dengan pompa tunggal (Syahrizal & Perdana, 2020) .  Pompa  adalah  komponen  kunci dalam sistem  pasokan air  untuk memberikan tekanan  yang  cukup.  Namun  keandalan  pompa  sulit  untuk  ditentukan  dan  diprediksi (Lai, dkk, 2020) . Ketidakcocokan pemasangan pompa dapat mengakibatkan kerugian biaya baik dari segi pemasangan ataupun biaya operasional sistem aliran air tersebut (Pranata dkk, 2013).
Plant  simulator  merupakan  suatu  model  alat  yang  menyerupai  sistem  sebenarnya (Glovatskiy,  dkk,  2019) . Plant  simulator  pada  dasarnya  difungsikan  sebagai gambaran  suatu  sistem  sebelum  sistem  tersebut  dibangun.  Hal  ini  dilakukan  untuk mengurangi risiko kegagalan yang dapat menyebabkan kerugian. Dengan menggunakan sebuah simulasi pada sebuah plant simulator, maka hal tersebut dapat mengurangi risiko terjadinya  kerusakan  pada plant  simulator.  Identifikasi  sistem  adalah  suatu  cara menentukan model matematis dari suatu sistem dinamis dengan melakukan percobaan pengambilan data input dan output (Sartika, dkk, 2021) . Model yang teridentifikasi dapat  digunakan  untuk  berbagai  simulasi  salah  satunya  untuk  perancangan  sistem kendali  dari  sistem  tersebut (Sartika,  2019) .  Tuning  pengendali  PID  digunakan menemukan nilai parameter terbaik sehingga diperoleh kinerja yang diinginkan (Samin, dkk, 2011) .
Oleh karena kebutuhan water supply system dari sumber ke pengguna perlu dirancang untuk menyediakan air dengan tingkat tekanan yang cukup, maka plant simulator water supply system dirancang dalam berbagai instalasi pompa (pompa seri, pompa paralel) dengan  keran sebagai gangguan. Model hasil diidentifikasi digunakan pengendali  PID agar  plant  simulator  menghasilkan  tekanan  air  yang  diinginkan  (sesuai  kemampuan pompa) tanpa resiko kerusakan. Maka pada penelitian ini akan dilakukan pengendalian plant simulator water supply system menggunakan pengendali PID melalui model hasil identifikasi.

## 2. METODE
Pada penelitian ini dilakukan beberapa tahap untuk mengendalikan prototipe/simulator water supply system. Diawali dengan penjelasan plant simulator water supply system yang digunakan yang mempunyai pemilihan instalasi pompa yaitu pompa paralel dan
pompa  seri.  Untuk  mengendalikan  plant  simulator  tersebut  diperlukan  perancangan perangkat keras untuk pengendaliannya. Pengendalian tekanan pompa akan dilakukan berdasarkan identifikasi model/persamaan dari karakteristik plant simulator water supply system  sehingga  perlu  pengambilan  data  input  dan  output  terlebih  dahulu.  Simulasi tuning  pengendali  PID  pada  plant  berdasarkan  hasil  identifikasi  diperlukan  untuk memperoleh parameter PID yang akan digunakan untuk pengendalian tekanan pompa pada plant water supply system secara real.

## 2.1 Plant Simulator Water Supply System
Dalam pengoperasian pompa, susunan pemompaan bervariasi. Instalasi dapat terpasang secara paralel dan seri, dan ada juga yang terpasang secara seri paralel (Syahrizal & Perdana,  2020). Dalam  penelitian  ini plant  simulator  yang  digunakan  adalah  plant simulator water supply system. Plant simulator ditunjukkan seperti pada Gambar 1. Plant simulator water supply system terdiri dari 2 bagian yaitu bagian sistem perpipaan untuk jalur instalasi pompa dan bagian sistem perpipaan untuk distribusi air.
Pada bagian transisi sistem perpipaan jalur instalasi pompa dengan sistem perpipaan distribusi  terdapat  sebuah  sensor  yang  berfungsi  untuk  mengukur  tekanan  air  dalam pipa  tersebut.  Tekanan  air  pada  pipa  ini  sangat  dipengaruhi  dengan  jalur  distribusi ataupun jalur instalasi pompa yang sedang dioperasikan. Pada umumnya instalasi pompa tidak akan berubah ketika beroperasi, sedangkan jalur distribusi dapat berubah sewaktu- waktu  sehingga  jalur  distribusi  dapat  diasumsikan  sebagai  gangguan.  Jalur  distribusi yang digunakan bergantung pada bukaan keran. Bukaan keran pada plant terdiri dari 4 jenis pembukaan yang dilakukan dari keran paling kanan pada plant yaitu 1 bukaan, 2 bukaan,  3  bukaan,  dan  4  bukaan.  Perubahan  menjadi  2  –  4  bukaan  ini  diasumsikan sebagai gangguan pada plant simulator water supply system. Bukaan keran dilakukan secara full sehingga hanya terdapat 2 kondisi yaitu terbuka penuh atau tertutup penuh. Sedangkan untuk jalur instalasi pompa terdapat 4 macam yaitu pompa tunggal 1, pompa tunggal 2, pompa parallel dan pompa seri.
(a) (b)
Gambar 1. Plant Simulator Water Supply System (a) Rancangan dan (b) Realisasi
Cara kerja pada plant simulator water supply system yaitu ketika instalasi pompa dan jalur distribusi telah ditentukan kemudian dioperasikan maka pompa akan menghisap air yang ada pada tangki penyimpanan melalui jalur asal air ( inlet) kemudian air dipompa
ke jalur transisi ( outlet) sebelum didistribusikan dan kembali pada tangki penyimpanan. Untuk melakukan instalasi pompa parallel dan pompa seri dapat dilihat pada Gambar 2.
(a) (b)
Gambar 2. (a) Aliran Air untuk Pompa Paralel dan (b) Aliran Air untuk Pompa Seri
Pada Gambar 2(a) instalasi pompa terpasang paralel, P1 (pompa 1) dan P2 (pompa2) akan  menghisap  air  yang  ada  pada  tangki  penyimpanan  melalui  jalur  asal  air  ( inlet) secara bersamaan kemudian masuk ke jalur transisi ( outlet) sebelum didistribusikan dan kembali pada tangki penyimpanan. Sedangkan Gambar 2(b) instalasi pompa terpasang seri,  P1  (pompa  1)  akan  menghisap  air  terlebih  dahulu  yang  ada  pada  tangki penyimpanan melalui jalur asal air ( inlet), P2 (pompa 2) menghisap air yang diterima dari P1 (pompa 1), selanjutnya air masuk ke jalur transisi ( outlet) sebelum didistribusikan dan kembali pada tangki penyimpanan.

## 2.2 Perancangan Pengendalian Plant Simulator Water Supply System
Sistem kendali yang dirancang adalah sistem kendali umpan balik negatif. Selisih antara set point dengan nilai hasil pembacaan pressure sensor digunakan untuk menentukan besar  sinyal  kendali  yang  akan  dihasilkan  PID. Programmable  Logic  Controller  (PLC) dengan  tipe TM221CE24R, kemudian  akan  mengendalikan  motor  pompa  melalui Variable Frequency Drive (VFD) (Elkamel, 2018) dengan memberikan sinyal kendali yang dihasilkan PID (tegangan 0 – 10 V). Sinyal ini kemudian digunakan oleh VFD untuk dikonversi menjadi frekuensi tertentu (0 – 50 Hz) yang kemudian frekuensi ini digunakan untuk mengendalikan kecepatan putar motor pompa pada plant. Variabel kontrol pada sistem  ini  adalah  tekanan  air  yang  dihasilkan plant.  Plant  bergantung  dengan  jalur instalasi pompa dan jalur distribusi yang digunakan. Gambar 3 merupakan diagram blok sistem kendali Plant Simulator Water Supply System.
Gambar 3. Diagram Blok Sistem Kendali Plant Simulator Water Supply System

## 2.3 Identifikasi Plant Simulator Supply System
Pengambilan data input-output sistem dilakukan dengan mengkondisikan sistem  loop terbuka (Nakabayashi,  dkk,  2013) .  Pengambilan  data  output  akan  dilakukan berdasarkan kondisi plant yaitu terhadap instalasi pompa dan jalur distribusi (bukaan keran). Setiap instalasi pompa akan dilakukan pengambilan data input (tegangan ) dan data output  (menggunakan  sensor  tekanan)  sebanyak  3  kali  percobaan  untuk  setiap dilakukan pembukaan keran. Pengambilan data dilakukan selama 1 menit dengan waktu sampling sebesar 200 ms. Tabel 1 adalah contoh pengambilan data output tekanan pada masing-masing bukaan keran dengan input step (10 Volt) untuk identifikasi pada pompa 1. Setelah proses pengambilan data telah dilakukan, kemudian data-data tersebut akan digunakan untuk identifikasi sistem.
Tabel 1. Data Output Tekanan dengan Input Step (10V) untuk 3 Percobaan
Pompa Tunggal 1 Terhadap Bukaan Keran Waktu (ms) Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3 1 Keran (kPa) 2 Keran (kPa) 3 Keran (kPa) 4 Keran (kPa) 1 Keran (kPa) 2 Keran (kPa) 3 Keran (kPa) 4 Keran (kPa) 1 Keran (kPa) 2 Keran (kPa) 3 Keran (kPa) 4 Keran (kPa) 200 3 19 7 3 3 12 2 2 3 8 5 3 400 16 61 16 11 16 27 15 8 27 29 14 10 600 69 126 94 18 54 83 24 47 68 126 47 17
800 172 122 90 69 110 129 88 65 117 122 87 68 1000 170 122 85 70 157 128 87 64 139 127 87 67
1200 169 121 90 70 167 130 91 65 169 125 87 65 1400 177 124 86 64 173 129 90 65 169 125 90 65 1600 172 122 86 53 175 127 93 64 174 126 90 56 1800 175 122 87 50 173 122 86 64 173 125 87 62 2000 172 118 87 56 173 125 86 62 177 122 89 62 2200 176 127 88 65 173 128 87 56 175 122 85 62 2400 172 124 87 63 174 127 89 65 176 120 89 66 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58200  177 124 89 68 170 121 88 61 176 122 87 66 58400  173 122 87 67 170 124 87 63 171 123 87 64 58600  171 122 90 66 169 122 87 69 170 126 89 63 58800  175 121 92 64 171 122 88 66 170 125 92 57 59000  169 124 90 66 169 122 91 62 170 120 94 62 59200  167 125 86 60 173 122 89 67 173 121 87 62 59400  169 126 90 64 174 123 89 65 167 122 86 62 59600  169 124 87 61 178 122 90 68 169 125 86 64 59800  168 125 89 65 176 123 90 65 170 122 89 59 60000  172 122 86 66 172 119 85 66 168 126 88 65
Metoda Identifikasi sistem yang digunakan adalah metode RLS ( Recursive Least Square)
(Sartika  dkk.,  2020)  dan  metoda  validasinya  adalah Whiteness  test (Elbani,  2019).
Metode least square memiliki gain adaptation dalam proses identifikasinya. Persamaan (1)  adalah  persamaan  metode Least  Square (Sartika,  dkk,  2020) yang  digunakan untuk mengidentifikasi model plant simulator water supply system.
𝑦(𝑡 + 2) =   −𝑎  𝑦(𝑡 + 1) − 𝑎  𝑦(𝑡) +   𝑏  𝑢 (𝑡) = 𝜃 ∅(𝑡) 𝜃 = [𝑎 𝑎 . . 𝑏  ] ∅(𝑡) = [−𝑦(𝑡 + 1) − 𝑦(𝑡) 𝑢 (𝑡)] 𝑒(𝑡 + 1) =  𝑦(𝑡 + 1) − 𝑦(𝑡 + 1)
𝐹(0) = 1 𝛿 𝐼  ;   0 < 𝛿 ≪ 1 𝐹(𝑡 + 1) = 𝐹(𝑡) − 𝐹(𝑡)∅(𝑡)∅(𝑡) 𝐹(𝑡)
1 + ∅(𝑡) 𝐹(𝑡)∅(𝑡)
𝜃(𝑡 + 1) = 𝜃(𝑡) + 𝐹(𝑡 + 1)∅(𝑡)𝑒(𝑡 + 1) (1)
Keterangan :
𝑦(𝑡 + 1) = estimasi data output (tekanan)
𝜃 = vektor parameter
𝑎  dan 𝑏 =  parameter  estimasi  pole  dan zero
∅(𝑡) = [−𝑦(𝑡 + 1) − 𝑦(𝑡), 𝑢(𝑡)] = vektor pengukuran
𝑦(𝑡) = nilai data output (tekanan air) 𝑢(𝑡) = nilai data input (tegangan ke pompa)
𝑒(𝑡) = error
𝐹(𝑡) = gain adaptation 𝐼 = matriks identitas
𝐹(𝑡 + 1) = prediksi gain adaptation 𝜃(𝑡 + 1) =  prediksi  vektor  parameter estimasi
Whiteness  test  adalah  metode  validasi  untuk  model  hasil  identifikasi  metode  seperti Recursive Least Square . Validasi Whiteness test dilaksanakan dengan menghitung RN(0) dan  RN(i)  dari  error  prediksi,  sedangkan  nilai  RN(0)  dan  RN(i)  didapat  dengan Persamaan (2), Persamaan (3), Persamaan (4), dan Persamaan (5) (Elbani, 2019).
R(0) = ∑ 𝜀 (𝑡) (2) RN(0) = ( ) ( ) = 1                                                                  (3) R(i) = ∑ 𝜀(𝑡)𝜀(𝑡 − 𝑖) ; i=1,2,3,..,i max (4) RN(i) = ( ) ( )
(5)
| 𝑅𝑁 ( 𝑖 )| ≤ . √ ; 𝑖 ≥ 1                                                             (6) Keterangan: N adalah banyaknya jumlah sampel data.
Terdapat  4  model  yang  diidentifikasi  yaitu  dengan  menggunakan  pompa  tunggal  1, pompa  tunggal  2,  pompa  parallel,  dan  pompa  seri.  Identifikasi  dilakukan  dengan menentukan orde model pada masing-masing percobaan dan model yang dipilih adalah model dengan  nilai  RN(i)  terkecil yang memenuhi kriteria  validasi  seperti ditunjukkan pada Persamaan (6). Hasil identifikasi ke-4 model pompa plant simulator water supply system terhadap 1 hingga 4 bukaan hasil identifikasi yang terbaik yaitu dengan memiliki nilai RN(i) terkecil seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil Identifikasi Pompa Tunggal 1 Terhadap Bukaan Keran
Persamaan Diskrit (kPa/V) RN(1)  Tekanan Air (kPa) Penurunan Tekanan Air (%) 1 Bukaan 4,9749 𝑧  −  0,7075 0,0256 170 - 2 Bukaan 5,2348 𝑧  −  0,5757 0,0172 123 27,64 3 Bukaan 4,8948𝑧 𝑧   −  0,3506𝑧  − 0,093 0,0173 88 28,45 4 Bukaan 4,9404𝑧 𝑧   −  0,2406𝑧  +  0,0129 0,0276 64 27,27
Gambar 4 menunjukkan hasil simulasi pengaruh bukaan keran terhadap respon tekanan air  menggunakan  pompa  tunggal  1.  Grafik  menunjukkan  bahwa  respon  tekanan  air memiliki grafik yang tidak jauh berbeda dan hanya terjadi penurunan yang memiliki rata- rata hampir sama. Seperti pada Pompa Tunggal 1, memiliki rata-rata penurunan 27,78% sehingga dapat menggunakan model dengan 1 bukaan sebagai acuan. Simulasi yang dilakukan  untuk  Pompa  Tunggal  1,  diterapkan  juga  untuk  Pompa  Tunggal  2,  Pompa Paralel, dan Pompa Seri.

## Gambar 4. Pengaruh Bukaan Keran Terhadap Respon Tekanan Air Menggunakan Pompa Tunggal 1
Hasil simulasi yang menunjukkan kondisi yang memiliki karakteristik yang polanya mirip dengan  Pompa  Tunggal  1.  Bila  pada  Pompa  Tunggal  1  menunjukkan  rata-rata penurunan  tekanan  air  sebesar  27,78%  untuk  setiap  dilakukan  pembukaan  keran, Pompa  Tunggal  2  menunjukkan  rata-rata  penurunan  tekanan  air  sebesar  28,96%, Pompa  Paralel  menunjukkan  rata-rata  penurunan  tekanan  air  sebesar  16,92%  untuk setiap  dilakukan  pembukaan  keran,  sedangkan  Pompa  Seri  menunjukkan  rata-rata penurunan tekanan air sebesar 37,5%. Dengan mengasumsikan model dengan 1 bukaan adalah  model  tetap  pompa,  maka  persamaan  diskrit  untuk  masing-masing  pompa ditunjukkan  pada  Tabel  3.  Persen  penurunan  pada  pompa  paralel  paling  kecil
dibandingkan dengan instalasi yang lain, menunjukkan bahwa instalasi pompa paralel paling baik dalam mengatasi adanya gangguan (perubahan bukaan keran).
Tabel 3. Persamaan Diskrit Untuk Setiap Pompa Pada Plant Simulator Water Supply System Pompa Persamaan Diskrit (kPa/V) Pompa Tunggal 1 4,9749 𝑧  −  0,7075 Pompa Tunggal 2 7,3816 𝑧  −  0,5638 Pompa Paralel 15,0333 𝑧  −  0,2153 Pompa Seri 12,6289 𝑧  −  0,5853 2.4 Tuning PID Plant Simulator Water Supply System untuk Setiap Pompa
Tuning PID dilakukan dengan menggunakan Ziegler Nichols closed loop method (Ogata, 2010) untuk menentukan pengendali yang akan digunakan. Dengan menggunakan root locus pada setiap model pompa sehingga didapatkan parameter P, I, dan D sesuai aturan Ziegler  Nichols.  Kemudian  fine  tuning  dilakukan  untuk  mendapatkan  parameter- parameter PID yang terbaik . Dari hasil tuning PID yang telah dilakukan, didapat nilai parameter PID pada setiap pompa untuk set point 1 yang ditunjukkan pada Tabel 4. Pengendali terbaik yang dipilih adalah pengendali PI dengan Proporsional sebesar 0,04 -0,15 dan Integral sebesar 0,1 – 0,125 untuk keseluruhan instalasi pompa.
Tabel 4. Parameter PID Untuk Setiap Pompa Pompa P I RiseTime (s) SettlingTime (s) Overshoot (%) Pompa Tunggal 1 0,15 0,125 1,170 1,912 0 Pompa Tunggal 2 0,075 0,125 0,770 2,369 0 Pompa Paralel 0,04 0,125 0,941 1,284 0 Pompa Seri 0,04 0,1 0,770 2,027 2,8

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1  Pengujian  Pengendalian Plant  Simulator  Water  Supply  System  dengan Instalasi Pompa Tunggal 1
Untuk menguji pengendalian respon model instalasi pompa tunggal 1 maka digunakan set  point  yang  berbeda.  Hasil  pengendalian  untuk  nilai  set  point  sebesar  150  kPa ditunjukkan  pada  Gambar  5  untuk  perbandingan  hasil  simulasi  dengan  hasil implementasi. Hasil implementasi menunjukkan pengendalian dengan pompa tunggal 1 dapat dilakukan untuk set point yang berbeda dengan settling time sebesar 2,6 detik dan 1,6 detik untuk hasil simulasi.
(a) (b)
Gambar 5. Pengendalian Pada Pompa Tunggal 1 Dengan Set Point 150 (a) Hasil Simulasi dan (b) Hasil Implementasi
Gambar 6. Simulasi Pengendalian Pompa Tunggal 1 Terhadap Bukaan Keran Dengan

## Set Point 50 kPa
Gambar 6 adalah hasil simulasi dengan gangguan (2 bukaan, 3 bukaan, dan 4 bukaan keran).  Hasil  simulasi  menunjukkan  bahwa  sistem  tetap  mampu  mencapai set  point untuk setiap pembukaan keran. Sistem tanpa gangguan (1 bukaan) mampu mencapai set point dengan waktu 4,241 detik, 5,095 detik untuk 2 bukaan, 6,006 detik untuk 3 bukaan, dan 7,657 detik untuk 4 bukaan.

## 3.2  Pengujian  Pengendalian Plant  Simulator  Water  Supply  System  Dengan Instalasi Pompa Tunggal 2
Untuk menguji pengendalian respon model instalasi pompa tunggal 2 maka digunakan set  point  yang  berbeda.  Hasil  pengendalian  untuk  nilai  set  point  yang  berbeda  yaitu sebesar 150 KPa ditunjukkan pada Gambar 7 untuk perbandingan hasil simulasi dengan hasil  implementasi.  Hasil  implementasi  menunjukkan  pengendalian  dengan  pompa tunggal 2 dapat dilakukan untuk set point yang berbeda dengan settling time sebesar 3,8 detik dan 2,8 detik untuk hasil simulasi.
Te ka na n A ir ( K P a)
(a) (b) Gambar 7. Pengendalian Pada Pompa Tunggal 2 Dengan Set Point 150 (a) Hasil Simulasi dan (b) Hasil Implementasi
Gambar 8. Simulasi Pengendalian Pompa Tunggal 2 Terhadap Bukaan Keran Dengan Set Point 50 kPa
Gambar 8 adalah hasil simulasi dengan gangguan (2 bukaan, 3 bukaan, dan 4 bukaan keran). Hasil  simulasi  menunjukkan  bahwa  sistem  tetap  mampu  mencapai set  point  untuk  setiap pembukaan keran. Sistem tanpa gangguan (1 bukaan) mampu mencapai set point dengan waktu 2,647 detik, 3,444 detik untuk 2 bukaan, 4,639 detik untuk 3 bukaan, dan 6,518 detik untuk 4 bukaan.
3.3  Pengujian  Pengendalian Plant  Simulator  Water  Supply  System  Dengan Instalasi Pompa Paralel
Untuk menguji pengendalian respon model instalasi pompa paralel maka digunakan set point yang berbeda. Hasil pengendalian untuk nilai set point yang berbeda yaitu sebesar 170 kPa ditunjukkan  pada  Gambar  9  untuk  perbandingan  hasil  simulasi  dengan  hasil  implementasi. Hasil implementasi menunjukkan pengendalian dengan pompa paralel dapat dilakukan untuk set  point  yang  berbeda  dengan  settling  time  sebesar    7,2  detik  dan  1,8  detik  untuk  hasil simulasi. Hal ini disebabkan  karena  adanya interaksi antara ke  dua pompa yang terpasang pada  paralel,  sehingga  menyebabkan  adanya  perbedaan  saat  diuji  saat  implementasi dibanding  simulasi,  namun  demikian  tekanan  air  yang  dihasilkan  saat  implementasi  tetap mencapai set point yang diinginkan.
Te ka n an A ir (K P a)

## (a) (b)
Gambar 9. Pengendalian Pada Pompa Paralel Dengan Set Point 170 (a) Hasil Simulasi dan (b) Hasil Implementasi
Gambar 10. Simulasi Pengendalian Pompa Paralel Terhadap Bukaan Keran Dengan Set Point 50 kPa
Gambar 10 adalah hasil simulasi dengan gangguan (2 bukaan, 3 bukaan, dan 4 bukaan keran). Hasil  simulasi  menunjukkan  bahwa  sistem  tetap  mampu  mencapai set  point  untuk  setiap pembukaan keran. Sistem tanpa gangguan (1 bukaan) mampu mencapai set point dengan waktu 2,021 detik, 2,362 detik untuk 2 bukaan, 2,647 detik untuk 3 bukaan, dan 3,330 detik untuk 4 bukaan.

## 3.4 Pengujian Pengendalian Plant Simulator Water Supply System dengan Instalasi Pompa Seri
Untuk  menguji  pengendalian  respon  model  instalasi  pompa  seri  maka  digunakan set  point yang berbeda. Hasil pengendalian untuk nilai set point yang berbeda yaitu sebesar 280 kPa ditunjukkan pada Gambar 11 untuk perbandingan hasil simulasi dengan hasil implementasi. Hasil implementasi menunjukkan pengendalian dengan pompa seri dapat dilakukan untuk set point yang berbeda dengan settling time sebesar  4 detik dan 3,8 detik untuk hasil simulasi.
Te ka na n A ir ( K P a)
(a) (b)
Gambar 11. Pengendalian Pada Pompa Seri Dengan Set Point 280 (a) Hasil Simulasi dan (b) Hasil Implementasi
Gambar 12. Simulasi Pengendalian Pompa Seri Terhadap Bukaan Keran Dengan Set Point 50 kPa
Gambar 12 adalah hasil simulasi dengan gangguan (2 bukaan, 3 bukaan, dan 4 bukaan keran). Hasil  simulasi  menunjukkan  bahwa  sistem  tetap  mampu  mencapai set  point  untuk  setiap pembukaan keran. Sistem tanpa gangguan (1 bukaan) mampu mencapai set point dengan waktu  1,964  detik  dengan overshoot  2,8%,  2,533  detik  untuk  2 bukaan dengan  overshoot 0,76%, 2,875 detik untuk 3 bukaan, dan 5,266 detik untuk 4 bukaan.
3.5  Perbandingan  Respon Plant  Simulator  Water  Supply  System  antara  Pompa Tunggal 1, Pompa Tunggal 2, Pompa Paralel, dan Pompa Seri.
Untuk  melihat  perbandingan  kinerja  dari  penggunaan  instalasi  pompa  tunggal  1,  pompa tunggal 2, pompa paralel, dan pompa seri pada plant simulator water supply system maka dibuat simulasi  pada masing-masing  instalasi pompa  dengan set  point  yang  sama yaitu 50 kPa.
Te ka n an A ir (K P a)
(a) (b)
Gambar 13. (a) Respon Setiap Pompa (a) dan Sinyal Kendali (b) Setiap Pompa Untuk Set Point 50kPa Tabel 5. Settling Time Untuk Setiap Jenis Pompa Jenis Pompa Jumlah bukaan Settling Time (s) Jenis pompa Jumlah bukaan Settling Time (s ) Pompa 1 1 keran 4,241 Pompa Paralel 1 keran 2,021 2 keran 5,095 2 keran 2,362 3 keran 6,006 3 keran 2,647 4 keran 7,657 4 keran 3,33 Pompa 2 1 keran 2,647 Pompa Seri 1 keran 1,964 2 keran 3,444 2 keran 2,533 3 keran 4,639 3 keran 2,875 4 keran 6,518 4 keran 5,266
Berdasarkan  Gambar  13,  setiap  pompa  mampu  mencapai set  point  sebesar  50  kPa.  Pada pompa seri menunjukkan penggunaan tegangan (sinyal kendali) paling rendah dibandingkan pompa lainnya. Sedangkan pada pompa paralel meski tegangan yang digunakan lebih rendah dibandingkan pompa tunggal 1 dan pompa tunggal 2, namun respon yang dihasilkan lebih baik dibandingkan dengan kedua pompa tunggal.
Berdasarkan  Tabel  5,  waktu  untuk  mencapai set  point  (settling  time)  pada  pompa  paralel menunjukkan  perbedaan  yang  signifikan  dan  paling  stabil  di  sekitar  2-3  detik  untuk  setiap pengaruh  gangguan  (jumlah  bukaan  keran).  Sedangkan  untuk  pompa  1  dan  pompa  2 walaupun  jenisnya  identik,  namun  memiliki settling  time  yang  jauh  berbeda.  Hal  ini kemungkinan  disebabkan  disain  instalasi  pada  kedua  pompa  tidak  setara  sehingga  tidak menghasilkan settling  time  yang  mirip.  Pada  pompa  seri  terdapat  overshoot,  hal  ini kemungkinan disebabkan adanya daya dorong yang berlipat di awal walaupun settling time di bukaan 1-3 keran cukup baik.
Pengaruh nilai pengendali PID yang telah ditetapkan pada Tabel 4. Hasil disain berdasarkan simulasi tentunya berpengaruh untuk mencapai set point, namun memiliki settling time yang berbeda untuk setiap jenis pompa. Secara keseluruhan nilai Proporsional dan Integral yang paling berpengaruh untuk mencapai set point.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengamatan dari penelitian yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa Plant Simulator water supply system dengan instalasi pompa tunggal 1, instalasi pompa tunggal 2, instalasi pompa paralel, dan instalasi pompa seri berhasil diidentifikasi. Pada masing-masing instalasi,  memiliki  rata-rata  penurunan  yang  hampir  sama  sehingga  dapat  menggunakan model dengan 1 bukaan sebagai acuan. Instalasi pompa paralel adalah instalasi pompa yang paling mampu menjaga tekanan air terhadap bukaan keran (rata-rata 16,9% dari tekanan air sebelumnya) dibandingkan instalasi pompa lainnya pada plant simulator water supply system. Sistem  kendali  pada water  supply  system  berhasil  dirancang  berdasarkan  model  hasil identifikasi dan pengendali PI dengan Proporsional sebesar 0,04 -0,15 dan Integral sebesar 0,1  –  0,125  untuk  seluruh  instalasi  pompa.  Berdasarkan  hasil  implementasi  sistem  kendali pada plant  simulator  water  supply  system,  respon  instalasi  pompa  tunggal  1  dan  pompa tunggal 2 memiliki respon yang paling mendekati dengan hasil simulasi, sedangkan respon instalasi  pompa  paralel  dan  pompa  seri    lebih  lambat  dibandingkan  dengan  hasil  simulasi. Interaksi antara ke dua pompa yang terpasang pada instalasi seri dan paralel mempengaruhi kinerja  yang  dihasilkan  berbeda  dengan  simulasi,  namun  pengendalian  tekanan  air  yang dihasilkan saat implementasi tetap mencapai set point yang diinginkan. Instalasi pompa seri merupakan instalasi yang menggunakan tegangan yang paling rendah dibandingkan instalasi pompa lainnya. Penyetaraan pada jalur pipa diperlukan untuk masing-masing instalasi pompa. Hal ini dimaksudkan agar dapat mengetahui perbandingan kinerja yang setara pada masing- masing instalasi pompa pada plant simulator water supply system.

## DAFTAR RUJUKAN
Elbani,  A.  (2019).  Pemodelan  Sistem  dengan  Metode  Identifikasi  Parameter  Menggunakan
Pendekatan Model ARX ( Autoregressive Exogenous ). ELKHA Jurnal Teknik Elektro, 11(2),
66–71.
Elkamel,  A.  (2018).  Energy  Production  Systems.  In Energies,  11(10),  441–466. https://doi.org/10.3390/en11102494
Flores, T. K.  S., Villanueva, J.  M.  M.,  Catunda, S. Y. C., & Gomes  Heber, P.  (2019). Fuzzy
Pressure Control System In Water Supply Networks With Series-Parallel Pumps. I2MTC 2019  IEEE  International  Instrumentation  and  Measurement  Technology  Conference,
Proceedings, 2019-May, (pp. 1–6). https://doi.org/10.1109/I2MTC.2019.8827139
Glovatskiy, O., Djavburiyev, T., Urazmukhamedova, Z., Gazaryan, A., & Akhmadov, F. (2019).
Interconnection of Influent Channel and Pumping Station Units. E3S Web of Conferences,
97, 1–7. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20199705011
Helmizar, Setiawan, E., & Nuramal, A. (2019). Karakteristik Aliran pada Susunan Pompa yang Berbeda Head Secara Seri dan Paralel. Jurnal Rekayasa Mekanik, 3(1), 31–36.
Lai, Z., Li, Q., Zhao, A., Zhou, W., Xu, H., & Wu, D. (2020). Improving Reliability of Pumps in Parallel  Pump  Systems  Using  Particle  Swam  Optimization  Approach. IEEE  Access,  8,
58427–58434. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2980396
Mustakim. (2015). Pengaruh Kecepatan Sudut Terhadap Efisiensi. Jurnal Teknik Mesin Univ.
Muhammadiyah Metro, 4(2), 79–83.
Nakabayashi,  A.,  Ukai,  S.,  &  Wada,  H.  (2013).  Efficient  Plant  Modeling  Methods  Using
Probabilistic Models. Yokogawa Technical Report English, 56(2), 71–74.
Ogata, K. (2010). Modern Control Engineering (Fifth Edit). Prentice Hall.
Pranata dkk. (2013). Analisis Karakteristik Pompa Sentrifugal dengan Sistem Seri dan Paralel.
Jurnal Teknologi Technoscientia, 5(2), 190–199.
Putra, W. B., Dewi, N. I. K., & Busono, T. (2020). Penyediaan Air Bersih Sistem Kolektif: Analisis
Kebutuhan Air Bersih Domestik pada Perumahan Klaster. Jurnal Arsitektur TERRACOTTA,
1(2), 115–123. https://doi.org/10.26760/terracotta.v1i2.4018
Samin, R. E., Jie, L. M., & Zawawi, M. A. (2011). PID Implementation of Heating Tank in Mini Automation  Plant  Using  Programmable  Logic  Controller  (PLC). InECCE  2011  - International Conference on Electrical, Control and Computer Engineering, (pp. 515–519). https://doi.org/10.1109/INECCE.2011.5953937
Sartika, E. M., Muliady, M., Sarjono, R., & Yuvens, V. (2021). Pengontrolan Kecepatan Rotor BLDC  UAV  Berdasarkan  Hasil  Identifikasi  menggunakan  Metode  Regresi. ELKOMIKA: Jurnal  Teknik Energi  Elektrik, Teknik Telekomunikasi,  &  Teknik Elektronika, 9(1), 114. https://doi.org/10.26760/elkomika.v9i1.114
Sartika,  E.  M.  (2019).  Simulasi  Karakteristik  Motor  BLDC  UAV. Seminar  FORTEI  2019  Edisi khusus prosiding FORTEI 2019, 5(1), 1–4.
http://ejournal.unp.ac.id/index.php/jtev/article/view/106120
Sartika, E. M., Gany, A., & Yuvens, V. (2020). Implementasi Sensor IMU untuk mengetahui Sudut Elevasi Kendaraan Menggunakan Metode Least Square. ELKOMIKA: Jurnal Teknik Energi  Elektrik,  Teknik  Telekomunikasi,  &  Teknik  Elektronika,  8(2),  301. https://doi.org/10.26760/elkomika.v8i2.301
Susana, I. G. B., & Sutanto, R. (2016). Peningkatan Kinerja Pompa Hidram Berdasarkan Posisi
Tabung Kompresor dengan Saluran Keluar di Bawah Tabung Kompresor. Dinamika Teknik Mesin, 6(2), 113–118. https://doi.org/10.29303/d.v6i2.14
Syahrizal,  I.,  &  Perdana,  D.  (2020).  Kajian  Eksperimen  Instalasi  Pompa  Seri  dan  Paralel
Terhadap Efisiensi Penggunaan Energi. Turbo : Jurnal Program Studi Teknik Mesin, 8(2),
194–200. https://doi.org/10.24127/trb.v8i2.1056