CONTACT PERSON : MUHTADIR
0821-2451-3075 (Hp/WA)
021-8839-3519 (Telp/Fax)
muhtadirkadir@yahoo.com(Email)
0821-2451-3075 (Hp/WA)
021-8839-3519 (Telp/Fax)
muhtadirkadir@yahoo.com(Email)
Distributed Control System (DCS)
1. Pengertian
a. DCS (Distributed Control System)
Distributed Control System merupakan suatu sistem yang mendistribusikan berbagai fungsi yang digunakan untuk mengendalikan berbagai variabel proses dan unit operasi proses menjadi suatu pengendalian yang terpusat pada suatu control room dengan berbagai fungsi pengendalian, monitoring dan optimasi[1]. Distributed control system (DCS) adalah sebuah system kontrol yang biasanya digunakan pada sistem manufacturing atau proses, dimana elemen controller tidak berada pada sentral sistem (sebagai pusat) tetapi tersebar di sistem dengan komponen subsistem di bawah kendali satu atau lebih controller. Keseluruhan sistem dapat menjadi sebuah jaringan untuk komunikasi dan monitoring.
Distributed control system (DCS) digunakan dalam industri untuk memonitor dan mengontrol peralatan yang tersebar dengan atau tanpa campur tangan manusia. Sebuah DCS biasanya menggunakan komputer sebagai controller dan menggunakan propietary interconections dan protokol untuk komunikasi. Modul input dan output membentuk part komponen untuk DCS, Prosesor menerima informasi dari modul input dan mengirim informasi ke modul output. Modul input menerima informasi dari instrumentasi input dalam sistem dan modul output mengirim ke instrumen output pada sistem. Bus komputer atau bus elektrikal menghubungkan prosessor dengan modul melalui multiplexer atau demultiplexer. Mereka juga menghubungkan kontroller yang tersebar dengan sentral kontroller dan akhirnya terhubung ke Human machine Interface (HMI) atau panel kontrol.
DCS adalah sebuah istilah yang sangat luas yang menggambarkan sebuah solusi untuk industri yang sangat variatif, termasuk di dalamnya adalah :
· Electrical power grids dan electrical generation plants
· Environmental control systems
· Traffic signal
· Water management system
· Refining dan chemical plants
· Pharmaceutical manufacturing
Arsitektur memerlukan solusi yang luas melibatkan baik koneksi langsung dengan peralatan (aktuator) seperti saklar, pompa, valve atau koneksi via sistem sekunder seperti sistem SCADA. Sebuah DCS tidak memerlukan campur tangan operator untuk operasionalnya, tetapi dengan digabungnya SCADA dan DCS memungkinkan untuk interaksi dengan operator melalui sistem SCADA. DCS adalah sistem yang terintegrasi ditujukan untuk mengontrol proses manufakturing yang kontinyu atau batch-oriented, seperti oil refining, petrochemical, central station dan pembuatan kertas. DCS dihubungkan dengan sensor dan aktuator dan mengunakan set poin kontrol untuk mengatur aliran material ke pabrik. Contoh yang paling umum adalah set point control loop yang terdiri dari sensor tekanan, kontroler, dan control valve. Pengukuran tekanan atau aliran cairan ditransmisikan kepada kontroler, biasanya melalui bantuan sebuah alat sinyal kondisi Input/Output (I/O). saat variabel yang diukur mencapai titik tertentu, kontroler akan memerintahkan valve atau aktuator untuk membuka atau menutup sampai proses aliaran cairan mencapai titik yang ditentukan. Pengolahan minyak yang besar menggunakan ribuan I/O dan memberlakukan DCS yang sangat besar. Proses tidak dibatasi untuk mengatur aliran cairan melalui pipa saja tetapi juga termasuk mesin kertas, kontrol variasi kecepatan motor, mesin semen, operasi penambangan dan hal-hal lainnya.
b. SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)
SCADA (kependekan dari Supervisory Control And Data Acquisition) adalah sistem kendali industri berbasis komputer yang dipakai untuk pengontrolan suatu proses, seperti:
· proses industri: manufaktur, pabrik, produksi, generator tenaga listrik.
· proses infrastruktur: penjernihan air minum dan distribusinya, pengolahan limbah, pipa gas dan minyak, distribusi tenaga listrik, sistem komunikasi yang kompleks, sistem peringatan dini dan sirine
Beberapa contoh lain dari sistem SCADA ini banyak dijumpai di lapangan produksi minyak dan gas (Upstream), Jaringan Listrik Tegangan Tinggi dan Tegangan Menengah (Power Transmission and Distribution) dan beberapa aplikasi yang dipakai untuk memonitor dan mengontrol areal produksi yang cukup luas.
Suatu sistem SCADA biasanya terdiri dari:
· antarmuka manusia mesin (Human-Machine Interface)
· unit terminal jarak jauh yang menghubungkan beberapa sensor pengukuran dalam proses-proses di atas
· sistem pengawasan berbasis komputer untuk pengumpul data
· infrastruktur komunikasi yang menghuhungkan unit terminal jarak jauh dengan sistem pengawasan, dan
Yang dimaksud dengan Supervisory Control atau Master Terminal Unit (MTU) adalah kendali yang dilakukan di atas kendali lokal atau Remote Terminal Unit (RTU), sebagai ilustrasi, pada suatu ladang minyak dan gas (Oil and Gas Field) ada beberapa sumur minyak (Oil Well) yang berproduksi. Hasil minyak mentah (Crude Oil) dari masing-masing sumur produksi tersebut dikumpulkan di stasium pengumpul atau Gathering Station (GS) di mana proses lanjutan terhadap minyak mentah yang terkumpul tersebut dilakukan. Biasanya pada masing-masing sumur minyak produksi terpasang suatu sistem (RTU) yang memonitor dan mengontrol beberapa kondisi dari sumur minyak produksi tersebut. Kendali lokal dilakukan pada masing-masing production well dan supervisory control yang berada di stasiun pengumpul, melakukan control dan monitoring kepada semua production well yang ada di bawah supervisi. Jika salah satu production well mengalami gangguan, dan stasiun pengumpul tetap harus memberikan dengan production rate tertentu, maka supervisory control akan melakukan koordinasi pada production well lainnya agar jumlah produksi bisa tetap dipertahankan.
Pada umumnya jarak antara RTU dengan MTU cukup jauh sehingga diperlukan media komunikasi antara keduanya. Cara yang paling umum dipakai adalah Komunikasi Radio (Radio Communication) dan Komunikasi Serat Optik (Optical Fiber Communication).
Pada sistem tenaga listrik, media komunikasi yang dipergunakan adalah Power Line Communication, Radio Data, Serat optik dan kabel pilot. Pemilihan media komunikasi sangat bergantung kepada jarak antar site, media yang telah ada dan penting tidaknya suatu titik ( gardu ).
Pengaturan sistem tenaga listrik yang komplek, sangat bergantung kepada SCADA. Tanpa adanya sistem SCADA, sistem tenaga listrik dapat diibaratkan seperti seorang pilot membawa kendaraan tanpa adanya alat instrumen dihadapannya. Pengaturan sistem tenaga listrik dapat dilakukan secara manual ataupun otomatis. Pada pengaturan secara manual, operator mengatur pembebanan pembangkit dengan melihat status peralalatan listrik yang mungkin dioperasikan misalnya Circuit Breaker ( CB ), beban suatu pembangkit, beban trafo, beban suatu transmisi atau kabel dan mengubah pembebanan sesuai dengan frekuensi sitem tenaga listrik. Pengaturan secara otomatis dilakukan dengan aplikasi Automatic Generating Control ( AGC ) atau Load Frequency Control ( LFC ) yang mengatur pembebanan pembangkit berdasar setting yang dihitung terhadap simpangan frekuensi.
Salah satu hal yang penting pada sistem SCADA adalah komunikasi data antara sistem remote ( remote station / RTU ) dengan pusat kendali. Komunikasi pada sistem SCADA mempergunakan protokol khusus, walaupun ada juga protokol umum yang dipergunakan. Protokol yang dipergunakan pada sistem SCADA untuk sistem tenaga listrik diantaranya :
- IEC Standar meliputi IEC 60870-5-101 yang berbasis serial komunikasi dan IEC 60870-5-104 yang berbasis komunikasi ethernet.
- DNP 3.0
- Modbus
- Proprietary solution, misalnya KIM LIPI, HNZ, INDACTIC, PROFIBUS dan lain-lain
c. PLC (Progammable Logic Control)
Programmable Logic Controllers (PLC) adalah komputer elektronik yang mudah digunakan (user friendly) yang memiliki fungsi kendali untuk berbagai tipe dan tingkat kesulitan yang beraneka ragam [2]. Definisi Programmable Logic Controller menurut Capiel (1982) adalah :sistem elektronik yang beroperasi secara dijital dan didisain untuk pemakaian di lingkungan industri, dimana sistem ini menggunakan memori yang dapat diprogram untuk penyimpanan secara internal instruksi-instruksi yang mengimplementasikan fungsi-fungsi spesifik seperti logika, urutan, perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau proses melalui modul-modul I/O dijital maupun analog [3].
Berdasarkan namanya konsep PLC adalah sebagai berikut :
1. Programmable, menunjukkan kemampuan dalam hal memori untuk menyimpan program yang telah dibuat yang dengan mudah diubah-ubah fungsi atau kegunaannya.
2. Logic, menunjukkan kemampuan dalam memproses input secara aritmatik dan logic (ALU), yakni melakukan operasi membandingkan, menjumlahkan, mengalikan, membagi, mengurangi, negasi, AND, OR, dan lain sebagainya.
3. Controller, menunjukkan kemampuan dalam mengontrol dan mengatur proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan.
PLC ini dirancang untuk menggantikan suatu rangkaian relay sequensial dalam suatu sistem kontrol. Selain dapat diprogram, alat ini juga dapat dikendalikan, dan dioperasikan oleh orang yang tidak memiliki pengetahuan di bidang pengoperasian komputer secara khusus. PLC ini memiliki bahasa pemrograman yang mudah dipahami dan dapat dioperasikan bila program yang telah dibuat dengan menggunakan software yang sesuai dengan jenis PLC yang digunakan sudah dimasukkan.Alat ini bekerja berdasarkan input-input yang ada dan tergantung dari keadaan pada suatu waktu tertentu yang kemudian akan meng-ON atau meng-OFF kan output-output. 1 menunjukkan bahwa keadaan yang diharapkan terpenuhi sedangkan 0 berarti keadaan yang diharapkan tidak terpenuhi. PLC juga dapat diterapkan untuk pengendalian sistem yang memiliki output banyak.
2. Perbedaan
a. PLC : Progammable Logic Control
Biasanya digunakan untuk menangani industri dengan pengaturan input/output digital (on-off), dan yang membutuhkan adanya logic operation. Terutama digunakan untuk mengatur suatu relay, karena bekerja secara digital (on-off). Dituntut memiliki scanning time yang cepat dengan orde 1 milisecond.
b. DCS : Distributed Control System
Biasanya digunakan untuk menangani process industry dengan parameter-parameter analog sebagai input/output. Memiliki scanning time yang lebih lambat (ada yang mencapai orde second) disbanding PLC. DCS dituntut untuk memiliki kehandalan yang lebih tinggi karena fungsinya yang digunakan sebagai controller dalam process industry yang penting.
Biasanya untuk menangani proses yang kompleks, ditangani dengan mengkombinasikan kedua system dimana biasanya PLC dikontrol oleh DCS. PLC menangani proses yang butuh action cepat dan biasanya digital process, sedangkan DCS mengatur keseluruhan system terasuk PLC tadi.
c. SCADA : Supervisory Control and Data Acquisition
SCADA digunakan untuk dapat mengintegrasikan dan mengkomunikasikan antar sistem kendali. Bukan sebagai kendali proses secara langsung. SCADA lebih berfungsi sebagai sistem monitor dan akuisisi data secara terpusat, biasanya berada di level manajemen untuk mengamati hasil proses industri.
3. Aplikasi Sistem DCS yang Berkaitan dengan SCADA dan PLC
Arsitektur system memerlukan solusi yang luas melibatkan baik koneksi langsung dengan peralatan (aktuator) seperti saklar, pompa, valve atau koneksi via sistem sekunder seperti sistem SCADA. Sebuah DCS tidak memerlukan campur tangan operator untuk operasionalnya, tetapi dengan digabungnya SCADA dan DCS memungkinkan untuk interaksi dengan operator melalui sistem SCADA. DCS adalah sistem yang terintegrasi ditujukan untuk mengontrol proses manufakturing yang kontinyu atau batch-oriented, seperti oil refining, petrochemical, central station dan pembuatan kertas. DCS dihubungkan dengan sensor dan aktuator dan mengunakan set poin kontrol untuk mengatur aliran material ke pabrik. Contoh yang paling umum adalah set point control loop yang terdiri dari sensor tekanan, kontroler, dan control valve. Pengukuran tekanan atau aliran cairan ditransmisikan kepada kontroler, biasanya melalui bantuan sebuah alat sinyal kondisi Input/Output (I/O). saat variabel yang diukur mencapai titik tertentu, kontroler akan memerintahkan valve atau aktuator untuk membuka atau menutup sampai proses aliaran cairan mencapai titik yang ditentukan. Pengolahan minyak yang besar menggunakan ribuan I/O dan memberlakukan DCS yang sangat besar. Proses tidak dibatasi untuk mengatur aliran cairan melalui pipa saja tetapi juga termasuk mesin kertas, kontrol variasi kecepatan motor, mesin semen, operasi penambangan dan hal-hal lainnya.
Gambar Sistem SCADA dengan PLC
Untuk mengetahui bahwa PLC, HMI dan SCADA implementasi saat ini secara konsisten membuktikan lebih mahal daripada DCS untuk proses yang sama atau aplikasi batch.
Secara tradisional, DCSs yang besar, sistem mahal dan sangat kompleks yang dianggap sebagai solusi kontrol untuk industri proses yang berkesinambungan atau batch. Dalam sistem yang besar ini, pada prinsipnya, masih berlaku saat ini, dengan insinyur biasanya memilih untuk PLC dan SCADA HMIs atau untuk aplikasi yang lebih kecil, dalam rangka untuk menjaga harga turun.
Jadi apa yang berubah? Mengintegrasikan PLC independen, antarmuka operator yang diperlukan dan fungsi pengawasan, membutuhkan banyak waktu dan usaha. Fokusnya adalah pada pembuatan karya teknologi yang berbeda bersama-sama, daripada meningkatkan operasi, mengurangi biaya, atau meningkatkan kualitas atau profitabilitas tanaman.
Namun sistem PLC / SCADA dapat memiliki semua atau sebagian dari daftar berikut database independen dan terkoordinasi secara manual.
* Setiap pengontrol dan I terkait / O
* Alarm manajemen
* Batch / resep dan PLI
* Redundansi pada semua tingkatan
* Sejarawan
* Aset optimasi
* Fieldbus perangkat manajemen
Masing-masing database harus disinkronkan secara manual untuk seluruh sistem berfungsi dengan benar. Itu baik-baik saja segera setelah pengembangan sistem awal. Namun, itu menjadi komplikasi yang tidak perlu ketika perubahan diimplementasikan dalam terus-menerus tuning sistem dan perubahan selanjutnya dibuat sebagai hasil dari program perbaikan terus-menerus.
Membuat perubahan
Setiap kali perubahan dibuat dalam satu database, yang lain biasanya perlu diperbarui untuk mencerminkan perubahan itu. Misalnya, ketika titik I / O dan beberapa logika kontrol ditambahkan mungkin ada kebutuhan untuk mengubah atau menambahkan elemen SCADA, sejarawan dan database alarm. Ini akan memerlukan insinyur tanaman untuk membuat perubahan di masing-masing database, bukan hanya satu - dan bisa melakukannya dengan benar.
Dalam skenario lain, perubahan dapat dilakukan dalam pengaturan alarm dalam kontrol loop. Dalam implementasi PLC tidak ada koneksi otomatis antara PLC dan SCADA / HMI. Hal ini dapat menjadi masalah selama start up dari sebuah aplikasi baru, di mana batas alarm terus-menerus tweak di controller bekerja keluar proses, ketika mencoba untuk menjaga aplikasi manajemen alarm dan HMI up to date dengan perubahan dan juga menjadi berguna untuk operator.
DCS saat ini, yang juga kadang-kadang disebut 'sistem kontrol proses,' dikembangkan untuk memungkinkan tanaman untuk segera menerapkan seluruh sistem dengan mengintegrasikan semua database menjadi satu. Ini database tunggal dirancang, dikonfigurasi dan dioperasikan dari aplikasi yang sama.
Hal ini dapat membawa pengurangan biaya dramatis ketika menggunakan teknologi DCS, bila dibandingkan dengan PLC / SCADA (atau HMI): setidaknya dalam biaya rekayasa. DCS hardware selalu dianggap sebagai besar dan mahal. Hal ini tentunya tidak lagi terjadi saat ini. DCS hardware bahkan terlihat seperti PLC, dan perangkat lunak yang berjalan pada PC spesifikasi yang sama, dengan jaringan yang sama
Dimana sistem yang lebih kecil dan menengah yang bersangkutan, maka harga perbandingan pada perolehan hardware dan software yang sebanding dengan PLC / SCADA. Jadi, perbedaan yang nyata sebenarnya dalam biaya yang terkait dengan alur kerja - yang ditingkatkan dan disederhanakan oleh database tunggal di jantung DCS.
Pada titik ini orang mungkin berpikir bahwa fungsi DCS bias terhadap loop kontrol, PLC sementara bias terhadap aplikasi sekuensial diskrit dan bahwa, oleh karena itu, bukanlah perbandingan seperti-untuk-seperti. Ini adalah mitos lain. Sebuah hari DCS sama fungsional dan biaya-efektif sebagai PLC dalam tugas-tugas logika sekuensial cepat.
Menunjukkan keuntungan
ABB mampu menawarkan CEE beberapa contoh untuk menunjukkan bagaimana tabungan dapat diwujudkan dengan menggunakan hari ini DCS alur kerja, bila dibandingkan dengan sistem PLC / HMI (SCADA). Perusahaan telah menyusun informasi dari dekade keahlian pelaksanaan ABB insinyur, pengguna akhir kontrol insinyur, konsultan, dan beberapa sistem integrator yang aktif menerapkan kedua jenis solusi kontrol berdasarkan kebutuhan aplikasi dan preferensi pengguna. Lebih mudah untuk menyusun penjelasan ini sepanjang urutan pengembangan proyek generik tugas.
Langkah 1: Sistem desain
PLC / SCADA control insinyur harus memetakan integrasi sistem antara HMI, mengkhawatirkan, komunikasi controller dan beberapa controller untuk setiap proyek baru. Kontrol alamat (tag) harus secara manual dipetakan dalam dokumen rekayasa ke seluruh sistem. Ini proses manual memakan waktu dan rawan kesalahan. Insinyur juga harus belajar perangkat lunak beberapa, yang sering dapat mengambil minggu waktu.
DCS Pendekatan: Sebagai kontrol logika dirancang, mengkhawatirkan, HMI dan sistem komunikasi secara otomatis dikonfigurasi. Salah satu software alat konfigurasi yang digunakan untuk membuat satu database yang digunakan oleh semua komponen sistem. Sebagai kontrol insinyur desain logika kontrol, seluruh sistem jatuh ke tempatnya. Kesederhanaan pendekatan ini memungkinkan para insinyur untuk memahami lingkungan ini dalam hitungan beberapa hari. Potensi penghematan dari 15 - 25% tergantung pada seberapa banyak HMI dan mengkhawatirkan sedang dirancang ke dalam sistem.
Langkah 2: Pemrograman
PLC / SCADA kontrol logika, mengkhawatirkan, sistem komunikasi dan HMI diprogram secara independen. Insinyur kontrol bertanggung jawab untuk integrasi / menghubungkan beberapa database untuk menciptakan sistem. Barang yang akan digandakan secara manual di setiap elemen dari sistem tersebut meliputi: Data skalabilitas, tingkat alarm, dan lokasi Tag (alamat). Hanya kontrol dasar tersedia. Ekstensi dalam fungsi perlu dibuat secara per aplikasi (misalnya umpan maju, pelacakan, self-tuning, mengkhawatirkan). Pendekatan ini mengarah ke non-standar aplikasi, yang membosankan untuk mengoperasikan dan memelihara. Redundansi jarang digunakan dengan PLC. Salah satu alasannya adalah kesulitan dalam pengaturan itu dan mengelola redundansi berarti bagi aplikasi.
Cara DCS: Ketika logika kontrol dikembangkan, HMI faceplates, alarm dan sistem komunikasi secara otomatis dikonfigurasi. Faceplates otomatis muncul menggunakan tingkat alarm yang sama dan skalabilitas diatur dalam kontrol logika. Unsur-unsur data penting hanya diatur sekali dalam sistem. Hal ini analog dengan memiliki kalender di desktop dan telepon otomatis sync vs harus mengetik ulang setiap janji di kedua perangkat. Orang-orang yang mencoba untuk menjaga dua kalender di sync secara manual menemukan mengambil dua kali waktu dan kalender jarang pernah di sync. Redundansi diatur dalam perangkat lunak dengan cepat dan mudah, hampir dengan mengklik tombol. Potensi penghematan 15 - 45%
Langkah 3: Commissioning dan start-up
Pengujian sistem PLC / HMI biasanya dilakukan di tempat kerja setelah semua kabel selesai dan manajer produksi bertanya "mengapa sistem tidak berjalan lagi?" Off simulasi baris adalah mungkin, tetapi ini membutuhkan upaya luas pemrograman untuk menulis kode yang akan mensimulasikan aplikasi mengendalikan. Karena biaya tinggi dan pemrograman yang rumit, hal ini jarang dilakukan.
Manfaat DCS: Proses sistem kontrol datang dengan kemampuan untuk secara otomatis mensimulasikan proses berdasarkan pada HMI, logika dan alarm yang akan digunakan oleh operator di pabrik.
Hal ini menghemat waktu yang signifikan di tempat sejak program tersebut telah diuji sebelum kabel dimulai. Potensi tabungan adalah 10 - 20% tergantung pada kompleksitas start up dan commissioning.
Langkah 4: Pemecahan Masalah
PLC / SCADA menawarkan alat pemecahan masalah yang kuat untuk digunakan jika program insinyur kontrol mereka ke dalam sistem. Sebagai contoh, jika sebuah input atau output terhubung ke sistem, kontrol logika akan diprogram ke dalam memanfaatkan titik kontrol. Tapi ketika ini diperbarui, apakah data bisa dihubungkan dengan HMI? Apakah alarm telah dibentuk untuk mengingatkan operator masalah? Apakah titik-titik yang disampaikan kepada pengendali lainnya? Logika pemrograman jarang terkena operator karena dalam perangkat lunak yang berbeda dan tidak intuitif untuk operator untuk memahami.
Cara DCS: Semua informasi adalah otomatis tersedia untuk operator berdasarkan logika dieksekusi dalam kontroler. Ini sangat mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk mengidentifikasi masalah dan mendapatkan fasilitas Anda dan berjalan lagi. Operator juga memiliki akses untuk melihat blok fungsi grafis saat mereka berjalan untuk melihat apa yang bekerja dan tidak (baca saja). Akar Analisis Penyebab standar. Diagnostik perangkat lapangan (HART dan fieldbus) yang tersedia dari operator konsol. Potensi penghematan 10 - 40% (ini sangat bervariasi berdasarkan waktu yang dihabiskan mengembangkan HMI dan mengkhawatirkan, dan menjaga sistem up to date.)
Daftar pustaka
Regards Authors
Komentar
Posting Komentar