INFRASTRUKTUR SCADA
(Supervisory Control And Data Acquisition)
PT. KRAKATAU DAYA LISTRIK
Hudson Leroy S.1, Didik Aribowo2.
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa.
Jl. Jenderal Sudirman Km. 3 Cilegon-Banten 42435
Email :
[email protected],
[email protected]
Abstrak – Perkembangan perindustrian di Indonesia yang semakin pesat dari waktu ke waktu menyebabkan kebutuhan akan energi listrik ikut meningkat. Peningkatan jumlah energi listrik yang dibutuhkan harus sejalan dengan pasokan energi yang dihasilkan oleh pusat pembangkit listrik. Pembangkit listrik tenaga uap merupakan salah satu jenis pembangkit listrik yang banyak terdapat di Indonesia. Proses pembangkitan energi listrik yang terjadi cukup panjang dari proses pembuatan sampai pada proses distribusi kepada konsumen. Oleh karena itu, dengan adanya teknologi yang semakin berkembang didalam proses yang panjang tersebut dibangun sebuah sistem yang dapat berfungsi untuk monitoring, kendali dan akuisisi data secara realtime. Pada PLTU 400 MW PT. Krakatau Daya Listrik, menggunakan sistem SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). Untuk menjaga kualitas pengiriman data dibutuhkan komunikasi perangkat yang cepat, supaya data yang dibutuhkan tidak mengalami keterlambatan informasi dan eksekusi ketika terjadi suatu permasalahan. Jaringan fiber optik merupakan media transmisi data tercepat saat ini, yaitu mencapai 1600 Gbps. Selain itu, dalam sistem ini juga menggunakan kabel UTP yang biasa digunakan untuk transmisi data dengan kecepatan 100 Mbps. Dengan menerapkan standar pola komunikasi IEC 60870-5-101 dan IEC 61850 merupakan salah satu parameter sistem tersebut dapat berjalan dengan baik.
Kata kunci : Pembangkit Listrik, SCADA, Fiber Optik, IEC 60870-5-101, IEC 61850
I. PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perkembangan industri di Indonesia saat ini semakin pesat. Perkembangan ini tidak dapat dipisahkan dari sumber daya manusia dan sumber daya alam yang ada di Indonesia. Sumber daya manusia yang semakin maju membuat teknologi yang ada pun semakin berkembang. Perkembangan teknologi ini pun menyebabkan kebutuhan manusia akan energi listrik pun meningkat. Peningkatan kebutuhan manusia akan energi listrik mendorong diciptakannya pembangkit energi listrik yang andal untuk memenuhi semua kebutuhan energi listrik.
Salah satu jenis pembangkit listrik yang ada di Indonesia saat ini adalah pembangkit listrik tenaga uap (PLTU). Proses pembangkitan energi listrik yang terjadi pada pembangkit listrik tenaga uap cukup panjang dari proses pembuatan sampai pada proses distribusi kepada konsumen. Oleh karena itu, dengan adanya teknologi yang semakin berkembang didalam proses yang panjang tersebut dibangun sebuah sistem yang berfungsi sebagai monitoring perangkat, database data secara realtime dan kendali pada alat-alat tersebut. Salah satu dari teknologi tersebut adalah SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). Sistem ini merupakan salah satu sistem yang digunakan pada PLTU 400 MW PT. Krakatau Daya Listrik.
Berdasarkan fungsinya, sistem ini merupakan bagian yang sangat penting ketika sebuah PLTU melakukan operasi kerja. Hal yang harus diperhatikan dalam penerapan sebuah sistem ini antara lain sistem minimum pada perangkat yang digunakan, instalasi pada sistem, komunikasi data antar perangkat. Komunikasi antar perangkat dalam sebuah sistem merupakan suatu hal penting ketika sistem bekerja. Hal ini diutamakan agar data yang dibutuhkan tidak mengalami keterlambatan informasi dan eksekusi ketika terjadi suatu permasalahan.
Tujuan
Tujuan yang hendak dicapai dalam pelaksanaan kerja praktek ini adalah :
Memahami dan mendapatkan gambaran nyata tentang SCADA yang ada di PT. Krakatau Daya Listrik.
Mengetahui dan memahami prinsip kerja dan fungsi SCADA.
Mempelajari dan memahami jenis perangkat SCADA yang digunakan di PT. Krakatau Daya Listrik.
Mengetahui komunikasi data antar perangkat SCADA yang ada di PT. Krakatau Daya Listrik.
Batasan Masalah
Batasan masalah dalam pelaksanaan kerja praktek ini adalah :
Prinsip kerja dan fungsi sistem SCADA
Fungsi perangkat SCADA yang digunakan
Pola komunikasi sistem SCADA
II. DASAR TEORI
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)
Gambar 2.1 Contoh Arsitektur SCADA
SCADA merupakan sebuah sistem yang terdiri dari subsistem computer untuk melakukan pengawasan (Supervisory) dan pengendalian (Control) terhadap subsistem proses dengan melakukan pengumpulan data (Data Acquisition) melalui infrastruktur komunikasi data. Sistem SCADA memonitor dan mengontrol semua proses tersebut dengan mengumpulkan data melalui sensor pada fasilitas atau stasiun jarak jauh dan kemudian mengirimnya ke sistem komputer sentral yang akan mengatur operasi proses dengan menggunakan informasi yang telah dikumpulkan.
Sistem SCADA banyak diaplikasikan pada sistem berikut ini :
Pembangkit Listrik, Transmisi dan Distribusi
Pengolahan Air
Bangunan, fasilitas umum/pribadi dan lingkungan
Pabrik manufaktur
Transportasi massal
Signal Rambu-rambu
Ada beberapa manfaat diterapkannya system SCADA dalam suatu proses, antara lain :
Mengakses nilai pengukuran dari proses-proses penting baik yang sedang berjalan ataupun yang telah lewat
Mendeteksi dan memperbaiki masalah secepat mungkin (lebih cepat dalam melakukan analisa gangguan)
Melihat tren yang telah lalu
Menemukan dan membatasi proses yang tersendat dan in-efisiensi (sebagai system pendukung dalam system pengambilan keputusan)
Mengurangi jumlah operator
Komponen Utama Sistem SCADA
Sistem SCADA terdiri dari 3 subsistem, yaitu:
Subsistem Komputer
Subsistem Komunikasi
Subsistem Proses
Subsistem KomputerSubsistem KomunikasiSubsistem ProsesWiredWirelessRTURTUPower PlantHMI WorkstationSCADA ServerInternet
Subsistem Komputer
Subsistem Komunikasi
Subsistem Proses
Wired
Wireless
RTU
RTU
Power Plant
HMI Workstation
SCADA Server
Internet
Gambar 2.2 Bagian – bagian Sistem SCADA
Protokol Komunikasi
Protokol yang ada pada jaringan komunikasi data adalah suatu aturan-aturan yang digunakan untuk mengatur jalan nya komunikasi data antara beberapa komputer yang berada di suatu jaringan.Di dalam jaringan tersebut terjadi sebuah komunikasi antar perangkat yang berlainan sistemnya.supaya perangkat yang berlainan itu dapat berkomunikasi, mengirim ataupun menerima maka di butuhkan suatu pengertian.maka dengan protokol semua itu bisa terjadi.
III. INFRASTRUKTUR SCADA PT. KDL
Sistem SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) PT. KDL
PT. Krakatau Daya Listrik merupakan salah satu perusahaan pembangkit listrik di Indonesia. Secara umum pembangkit yang ada di PT. Krakatau Daya Listrik digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik di kawasan PT. Krakatau Steel dan sekitarnya. Untuk memudahkan semua proses produksi serta meningkatkan efisiensi kerja maka PT. Krakatau Daya Listrik menerapkan sistem SCADA. Penerapan sistem SCADA yang digunakan adalah sistem SCADA transmisi dan distribusi listrik. Sistem ini diharapkan dapat melakukan pengawasan dan pengendalian terhadap subsistem proses dengan melakukan pengumpulan data.
Fungsi Sistem SCADA Transmisi dan Distribusi
Fungsi sistem SCADA transmisi dan distribusi PT. Krakatau Daya Listrik adalah untuk memonitoring parameter-parameter (arus, tegangan, daya, frekuensi, dll) yang ada pada jaringan listrik PT. Krakatau Daya Listrik serta mengendalikan (remote on/off) circuit breaker dan trenner yang ada pada jaringan. Sampai dengan saat ini sistem SCADA sudah diaplikasikan pada :
Feeder AH
Feeder AJ
Feeder AF
Feeder AL/AP
Feeder AM
Feeder AN
Feeder AE/AK
Bagian Utama Sistem SCADA Transmsi dan Distribusi
Berikut ini komponen-komponen SCADA transmisi dan distribusi :
Antarmuka manusia mesin (Human Machine Interface)
HMI yang dipakai pada sistem SCADA PT.KDL adalah aplikasi SEEFOX yang berjalan pada sistem operasi LINUX Centos. Aplikasi ini hanya ditanam pada server. Adapun untuk menampilkan pada sisi client digunakan aplikasi telnet.
Unit terminal jarak jauh (RTU)
RTU yang dipakai memakai PLC Modicon Quantum sebagai CPU, PTQ sebagai protokol komunikasi dengan server, digital I/O untuk menerima input/memberikan perintah ke field, NOE sebagai I/O scanning dan EGX/ETG sebagai converter serial RS232 ke TCP.
Infrastruktur dan protokol komunikasi
Jaringan komunikasi fiber optic menjadi pilihan untuk komunikasi jarak jauh sedangkan komunikasi jarak dekat digunakan infrastruktur kabel (wire) baik kabel serial ataupun UTP. Adapun topologi jaringan yang dipakai adalah topologi bus pada level IED dan topologi ring pada level RTU serta client server. Protokol komunikasi modbus dipakai untuk komunikasi IED – RTU, IEC60870-5-104 digunakan untuk komunikasi RTU – server dan potokol TCP/IP digunakan untuk komunikasi client – server.
Supervisory Computer (Server)
Ada 4 buah server yang dipakai, 1 master server , 1 slave server untuk mem-back up master server apabila terjadi kegagalan. Master dan slave server ini berfungsi untuk mengolah data dan menampilkan data tersebut dalam bentuk gambar. 1 archi server yang berfungsi untuk menyimpan history dan 1 simu server yang bias digunakan untuk simulasi.
Sensor (baik analog ataupun digital) dan Relay control
Sensor yang dipakai adalah CT (current transformer) ataupun PT (potential transformer) sedangkan transducer dan relay control yang dipakai adalah Sepam (overcurrent, overvoltage, differential).
Arsitektur Sistem SCADA PT. KDL
Berikut ini bagian – bagian arsitektur sistem SCADA PT. Krakatau Daya Listrik :
server (CM, CS, Archi dan simu)
sistem GPS
operator workstation
engineering workstation
RTU
printer logger
firewall dan
printer laser untuk membuat laporan.
Gambar 3.1 Arsitektur SCADA PT. KDL
Selain itu, SCADA mampu menampilkan peta jaringan transmisi dan distribusi, legend, feeder, alarm, logbook dan trend.
Intelligent Electronic Devices (IED) PT. Krakatau Daya Listrik
Intelligent Electronic Devices (IED) adalah peralatan elektronik berbasis mikroprosesor yang memiliki fungsi tertentu untuk melakukan telekontrol, telemetering, telesignal, proteksi, dan meter energi. PT. Krakatau Daya Listrik menggunakan Intelligent Electronic Devices (IED) berjenis sepam. Ada 3 jenis sepam yang digunakan oleh PT. Krakatau Daya Listrik yaitu :
Sepam S20
Sepam S40
Sepam T87
Jaringan Fiber Optik PT. KDL
Jaringan sistem SCADA PT. Krakatau Daya Listrik menggunakan kabel fibre optik untuk menghubungkan komponen jaringan yang terpisah cukup jauh. Pemilihan penggunaan jenis media penghubung ini berdasarkan beberapa alasan berikut :
Jarak hubung antar titik yang dapat dijangkau oleh kabel Fibre Optik tanpa menyebabkan kehilangan data bisa mencapai ratusan meter bahkan sampai dengan beberapa kilometer. Jika menggunakan kabel Fibre Optik dengan jenis Single Mode, jarak yang dapat ditempuh bisa mencapai 10 Km.
Media penghantar modulasi data pada kabel Fibre Optik adalah cahaya yang bebas dari gangguan interferensi elektro-magnet ( Electro Magnetic Interference - EMI ) sehingga menghilangkan kemungkinan kerusakan data yang disebabkan oleh EMI. Karakteristik ini sangat cocok dengan lingkungan sistem Power Substation yang banyak menimbulkan EMI.
Pada umumnya kabel Fibre Optik digunakan untuk menghubungkan antara dua Ethernet Switch. Paling tidak dibutuhkan kabel dengan 2 core untuk menghubungkan dua Ethernet switch setiap core menghubungkan port Tx dan Rx dari masing-masing Ethernet Switch. Bagan interkoneksi seperti diperlihatkan pada gambar berikut :
Gambar 3.2 Interkoneksi Node Fiber Optik
Pada umumnya kabel fibre optik outdoor yaitu kabel luar yang ditarik dan menghubungkan tempat yang berjauhan tidak langsung disambungkan ke ethernet switch melainkan disambungkan ke OTB terlebih dahulu. OTB atau Optical Termination Box adalah box atau kotak penghubung antara kabel luar dengan kabel dalam ( patch cord ).
Protokol Komunikasi Sistem SCADA PT. Krakatau Daya Listrik
Berikut ini protokol komunikasi yang digunakan pada sistem SCADA PT. KDL :
Protokol Modbus
Komunikasi Serial RS485
IEC 60870-5-101 dan IEC 60870-5-104
IEC 61850
TCP/IP
Topologi Jaringan
Topologi jaringan adalah sebuah pola interkoneksi dari beberapa terminal komputer. Topologi jaringan merupakan representasi geometri dari hubungan antar perangkat (terminal komputer, repeaters, bridges) satu dengan lainnya. Salah satu jenis topologi yang digunakan pada penerapan sistem SCADA di PT. Krakatau Daya Listrik adalah topologi jaringan tipe ring. Seluruh sistem jaringan di PT. Krakatau Daya Listrik dibuat redundant (jalur jaringan alternatif), sehingga jika dalam suatu jaringan terdapat link yang terputus maka data masih bisa terhubung tanpa mempengaruhi konektivitas perangkat jaringan tersebut.
Topologi ring merupakan topologi dimana setiap perangkat dihubungkan sehingga berbentuk lingkaran. Setiap informasi yang diperoleh akan diperiksa alamatnya oleh perangkat jika sesuai maka informasi akan diproses sedangkan jika tidak maka informasi diabaikan.
Berikut kelebihan dan kekurangan topologi ring :
Kelebihan topologi ring adalah :
Kecepatan pengiriman tinggi.
Dapat melayani traffic yang padat.
Tidak diperlukan host, relatif murah.
Dapat melayani berbagai mesin pengirim.
Komunikasi antar terminal mudah.
Waktu yang diperlukan untuk pengaksesan data optimal.
Kelemahan topologi ring adalah :
Perubahan jumlah perangkat sulit.
Kerusakan pada media pengirim dapat mempengaruhi seluruh jaringan.
Harus memiliki kemampuan untuk mendeteksi kesalahan untuk kemudian di isolasi.
Kerusakan salah satu perangkat menyebabkan kelumpuhan jaringan.
IV. PENUTUP
Kesimpulan
Dari data – data yang telah diperoleh dan analisa, maka dapat diambil beberapa kesimpulan, antara lain :
PT. Krakatau daya Listrik merupakan suatu perusahaan yang bergerak di bidang ketenagalistrikan dengan 5 buah boiler dan 5 buah turbin dimana hasil produksi listriknya dipakai untuk memenuhi kebutuhan listrik di lingkungan PT. Krakatau Daya Listrik dan sekitarnya.
Sistem SCADA merupakan bagian yang sangat penting dan berguna untuk memudahkan semua proses produksi serta meningkatkan efisiensi kerja.
Sistem SCADA terdiri dari Master Station (MS), Remote Terminal Unit (RTU) dan Saluran Komunikasi antar Master Station dan RTU. Sistem SCADA mempunyai fungsi utama sebagai telecontrolling, telesignalling, dan telemetering.
Remote Terminal Unit (RTU) berfungsi untuk mengumpulkan data status dan pengukuran peralatan tenaga listrik, kemudian mengirimkan data dan pengukuran tersebut ke master station (pusat kontrol). Disamping itu RTU berfungsi melaksanakan perintah dari master station.
Kecepatan dan kestabilan pengiriman data merupakan parameter penting dalam sebuah sistem SCADA.
Komunikasi data yang digunakan adalah komunikai modbus, komunikasi serial RS485, TCP/IP dan menggunakan topologi ring.
Saran
Adapun saran yang dapat diberikan oleh penulis diantaranya :
Senantiasa melakukan perawatan dan pengecekan berkala untuk instrumen yang digunakan dalam proses produksi di PLTU 400 MW PT. Krakatau Daya Listrik untuk menghasilkan kualitas yang terbaik.
Melakukan perawatan rutin dari work station serta wilayah transmisi dan distribusi listrik.
Senantiasa melakukan pelatihan dan upgrading sumber daya manusia untuk terciptanya kualitas sumber daya manusia yang terbaik sehingga dapat meningkatkan kualitas produksi listrik.
DAFTAR PUSTAKA
Rizky, M. Habibie. 2010. Modul Training SCADA. PT. Krakatau Daya Listrik.
Ermawanto. 2011. Jaringan Komputer Sistem SCADA PT. Krakatau Daya Listrik. Dinas Proteksi dan Kompensasi PT. Krakatau Daya Listrik.
Daoni, Doni H.N. 2013. Monitoring Temperatur Pada Rumah Turbin Di PLTU 400 MW PT. Krakatau Daya Listrik. Laporan kerja praktek : Universitas Sultan Ageng Tirtayasa.
http://www.fer.unizg.hr/_download/repository/Practical_SCADA_for_Industry.pdf (URL dikunjungi pada tanggal 28 Mei 2013)
http://dunia-listrik.blogspot.com/2010/02/belajar-dasar-scada.html (URL dikunjungi pada tanggal 28 Mei 2013)
Hasan, Andika Ghozali. 2011. RTU560 Sistem SCADA PT. PLN (PERSERO) Penyaluran Dan Pusat Pengaturan Beban Jawa Bali Region Jawa Tengah dan DIY. Universitas Diponegoro.
http://fajarfajrun.blogspot.com/2012/11/protokol-komunikasi-jaringan-komputer_8844.html (URL dikunjungi pada tanggal 07 Juni 2013)
http://ahmadjaibil.blogspot.com/2012/12/jenis-jenis-protokol.html (URL dikunjungi pada tanggal 07 Juni 2013)
User's Manual Sepam Series. 2007. Scheneider Electric.
http://engineeringbuilding.blogspot.com/2011/08/current-transformer-ct-atau-trafo-arus.html (URL dikunjungi pada tanggal 12 Juni 2013)
http://melidapolban.blogspot.com/2006/07/potensial-transformator.html (URL dikunjungi pada tanggal 12 Juni 2013)
http://ict.unm.ac.id/artikel-it/kilas-it/698-kekurangan-dan-kelebihan-topologi-bus,-ring,-star,-dan-mesh.html (URL dikunjungi pada tanggal 12 juni 2013)
Bailey, David – Edwin Wright. 2003. Practical SCADA for Industry. Perth, Australia.
BIODATA PENULIS
HUDSON LEROY SIMANJUNTAK
Lahir di kota Cilegon pada tanggal 06 November 1991. Penulis mengawali pendidikannya di bangku SD Mardiyuana
