Sistem pengendalian yang diterapkan dalam teknologi proses disebut sistem pengendalian proses.

Kondisi operasi pada suhu dan tekanan rendah dengan bahan kimia berbahaya sangat berpotensi menimbulkan kecelakaan.

Perlengkapan sistem alarm dan safety valve dapat memperbesar kemungkinan kecelakaan akibat kondisi ekstrem.

Sistem pengendalian bertugas mempertahankan batas bahaya operasi.

Jika terjadi kondisi darurat, sistem dapat melakukan penghentian (automatic shutdown) dan penguncian darurat (automatic emergency interlock) sehingga kegagalan satu peralatan dapat menjalar ke peralatan lain.

Sistem pengendalian bertugas mempertahankan batas aman pencemaran.

Gas-gas yang berbahaya dan mudah terbakar disalurkan ke menara pembakar (flare). Jika menara pembakar tidak mampu menangani, gas terpaksa dibuang ke atmosfer melalui pressure safety valve untuk menghindari kondisi ekstrem yang membahayakan peralatan dan manusia.

Sistem pengendalian proses harus mampu menekan pengaruh gangguan sehingga dapat mempertahankan kondisi operasi yang mantap (steady operation) dalam batas operasional (operational constraint).

Keuntungan ekonomi menjadi tujuan akhir dari proses produksi. Proses yang aman dengan kondisi operasi tidak optimal, akan memperkecil keuntungan.

Kuantitas dan kualitas (atau spesifikasi) produk ditetapkan oleh permintaan pasar. Jika terjadi penyimpangan dari spesifikasi akan menambah nilai jual produk.

Dengan pengendalian proses yang baik, produk lebih beragam, sehingga rata-rata kualitas produk bisa lebih jauh dengan batas spesifikasi.

Pengendalian pabrik kimia dapat dirinci ke dalam pengendalian unit-unit proses atau operasi secara individual.

Pada gambar peranan pengendalian berikut , sebelah kiri waktu dengan pengendalian, dan kanan waktu tanpa pengendalian.

Pada proses pemanasan dalam alat penukar panas, suhu minyak keluar menunjukkan hasil kerja proses pemanasan.  Suhu minyak keluar disebut sebagai nilai proses (process value), variabel proses (process variable), atau variabel keluaran (output variable) sistem proses.

Pada proses pemanasan dalam alat penukar panas, Laju dan suhu aliran minyak masuk serta kehilangan panas bersifat membebani proses, sehingga disebut beban proses.

Pada proses pemanasan dalam alat penukar panas, perubahan suhu air panas bersifat sebagai gangguan murni (bukan beban proses) karena bertindak sebagai pemanas.

Pada proses pemanasan dalam alat penukar panas, laju alir minyak keluar disebut juga sebagai variabel terkendali (controlled variable) karena nilainya dikendalikan.

Pada pengendalian manual, yang menjalankan mekanisme pengendalian diperankan oleh instrumen.

Instrumen yang diperlukan dalam pengendalian suhu adalah unit pengukuran suhu (berisi sensor dan transmitter suhu), pengendali suhu (temperature controller) dan katup kendali (control valve).

Pada gambar berikut,  merupakan pengendalian umpan maju pada proses pemanasan cairan.

Sensor mengindera variabel proses (suhu minyak keluar, T). Informasi suhu dari sensor selanjutnya diolah oleh transmitter dan dikirimkan ke pengendali dalam bentuk sinyal hidrolik.

Dalam pengendali, variabel proses terukur dibandingkan dengan setpoint (Tr). Perbedaan antara keduanya disebut error (e). Berdasar besar error, lamanya error, dan kecepatan error, temperature controller melakukan perhitungan sesuai algoritma kendali untuk menghasilkan sinyal kendali yang berupa sinyal listrik atau pneumatik yang dikirimkan ke elemen kendali akhir (final control element biasanya berupa katup kendali atau control valve).

Perubahan pada sinyal kendali menyebabkan perubahan bukaan katup kendali. Perubahan ini menyebabkan perubahan manipulated variable . Jika perubahan manipulated variable dalam arah dan nilai yang salah, maka variabel proses terukur tidak dapat dijaga pada nilai setpoint.

Pengendalian umpan maju adalah pengendalian yang memakai variabel keluaran sistem untuk mempengaruhi masukan dari sistem yang sama.

Pada gambar berikut, Tm merupakan suhu minyak yang diinginkan.

Pada gambar berikut, u merupakan laju air panas (manipulated variable).

Pengendalian umpan balik bekerja berdasar perubahan variabel proses terkendali yaitu penyimpangan variabel proses terhadap setpoint.

Pengendalian umpan balik bekerja berdasar perubahan gangguan yang masuk sistem.

Pengendalian umpan balik yang dilakukan oleh instrumen kendali disebut pengendalian lingkar terbuka (open loop control).

Pada pengendalian lingkar terbuka (open loop control) jika tindakan umpan balik dilakukan oleh manusia, disebut pengendalian otomatik.

Posisi manual diperlukan pada saat mengatur parameter pengendali ketika penalaan (tuning). Pergantian dari otomatik ke manual juga umum dikerjakan pada saat darurat, bilamana pengendali menimbulkan masalah kestabilan operasi.

Pengendalian umpan maju (feedforward control) adalah pengendalian yang memakai variabel masukan untuk mempengaruhi variabel masukan lain dalam sistem.

Gambar berikut, merupakan diagram instrumentasi pengendalian umpan balik pada proses pemanasan.

 Prinsip pengendalian umpan maju dimulai dari mengukur gangguan, mengevaluasi dan selanjutnya melakukan koreksi besar variabel pengendali. Sensor-sensor berturut-turut menerima rangsangan dari gangguan. Informasi tersebut selanjutnya diolah oleh pengendali umpan maju. Dalam pengendali, dilakukan perhitungan untuk menentukan manipulated variable yang dibutuhkan berdasar perubahan beban atau gangguan yang terjadi. Hasil perhitungan dikirimkan ke katup kendali agar dapat bekerja sesuai kebutuhan.

Pengendalian umpan maju hampir selalu dipakai bersama pengendalian umpan balik. Pengendalian umpan maju bertugas mengantisisapi gangguan tak terukur serta memastikan nilai variabel proses sesuai yang diharapkan. Pengendalian umpan balik dipakai untuk mengantisipasi gangguan sebelum berpengaruh ke variabel proses.

Pada gambar diagram blok pengendalian umpan maju berikut, pada proses pemanasan di atas, T_h suhu cairan masuk.

Jika terjadi perubahan setpoint atau beban, idealnya nilai variabel proses terkendali selalu sama dengan setpoint.

Gambar berikut merupakan bentuk respon proses pada perubahan setpoint.

Dari keempat kemungkian bentuk respon diatas, yang paling dihindari, bahkan sama sekali tidak boleh terjadi adalah tanggapan osilasi kontinyu. Sedangkan tanggapan tidak stabil (amplitudo membesar) dalam beberapa hal masih bisa diterima, meskipun cukup berbahaya.

Kriteria Nilai Minimum dari Integral Galat (Error) Absolut, Kriteria ini cukup populer, sebab mampu mengakomodasikan ketiga tujuan pengendalian pross. Arti kriteria ini adalah, besar amplitudo berikutnya adalah seperempat dari sebelumnya. Atau decay ratio sebesar 0,25.

 Kriteria Redaman Seperempat Amplitudo, merupakan kriteria integral galat (error) absolut yang menunjukkan luas total galat (error). Kriteria ini lebih disukai di kalangan praktisi industri karena kemudahan dalam mengukur.

Kriteria Redaman Kritik, merupakan kriteria dipakai variabel proses tidak boleh melebihi batas spesifikasi yang ditetapkan. Kondisi redaman kritik merupakan batas osilasi teredam.

Perancangan sistem pengendalian sebenarnya tidak bisa dilepaskan dari perancangan proses. Sebab sistem proses yang telah dibangun tanpa mempertimbangkan metode pengendaliannya tidak dapat menghasilkan kinerja yang baik.

Variabel Terkendali (controlled variable) adalah variabel yang secara langsung dikendalikan.

Gangguan adalah besaran yang menyebabkan penyimpangan keadaan proses.

Variabel keadaan adalah besaran yang menyatakan keadaan dinamik system.

Beban (load) atau gangguan beban (load disturbance) adalah besaran yang membebani proses dalam mencapai tujuan.

Beban adalah variabel yang secara langsung dikendalikan.

Beban atau nilai acuan (reference) adalah nilai variabel proses yang diinginkan atau nilai acuan variabel proses.  

Berikut merupakan contoh pengendalian proses yang  banyak ditemui dalam kehidupan sehari-hari, kecuali :

Peranan pengendalian proses dalam pabrik kimia mecakup beberapa kelompok kecuali :

Pada proses pemanasan, minyak dingin menjadi panas karena terjadi perpindahan panas dari aliran air panas ke minyak dingin. Proses ini tidak dipengaruhi oleh:

Variabel proses mungkin akan mengalami beberapa cara perubahan berikut , kecuali :

Tujuan pengendalian erat berkaitan dengan kualitas pengendalian yang didasarkan atas tanggapan variabel proses bila ada perubahan setpoint atau beban. Jika terjadi perubahan setpoint atau beban, variabel proses yang tidak diharapkan: