Materi Kontrol Room Berbasis DCS

KONTROL ROOM BERBASIS DCS 1.1 Pendahuluan Secara umum, instrumentasi itu bertujuan agar semua keinginan process designer terpenuhi secara proses, artinya produk dari sebuah pabrik/plant yang dihasilkan sesuai dengan yang diinginkan dan selesai dalam proses yang aman, baik bagi manusia, peralatan maupun lingkungan. Hal ini dilakukan dengan cara mengendalikan peralatan produksi sesuai dengan kondisi operasi proses yang telah dirancang dan diinginkan, agar tidak melebihi batas parameter proses yang diijinkan sehingga proses berjalan sesuai dengan yang diinginkan. Untuk mengendalikan peralatan produksi (atau biasa disebut juga sebagai process euipment!" maka diperlukan alat#alat instrumentasi $ang mampu mengukur dan mengendalikan parameter#parameter proses agar berada pada nilai $ang dike%endaki (setpoint!& Parameter proses dimaksud misaln$a tekanan

(pressure!"

laju

alir

'luida

('lo!"

ketinggian

'luida)solid

(le*el!"

temperatur

(temperature!" derajat keasaman (p+!" kelembaban (%umidit$!" kecepatan putar mesin (speed! (speed! dan lain# lain& ,adi de'inisi umum dari kontrol room dalam %al %al ini untuk selanjutn$a selanjutn$a disebut dengan MCR)CCR (Main Control Room) Central Control Room! adala% tempat ) ruangan $ang peruntukan desain$a digunakan ole% operator proses kontrol untuk melakukan 'ungsi control ter%adap proses $ang berlangsung pada sebua% plant& Pada aal perkembangan$a" sebua% ruang kontrol tradisional saat itu didominasi ole% peralatan $ang menggunakan tombol tombol kontrol dengan sin$al pneumatic dan sin$al electric " desain ruangan$a juga membutu%kan area $ang luas" karena pada dasarn$a sistem kontrol untuk masing# masing peralatan masing terpisa%#pisa% se%ingga membutu%kan lebi% ban$ak operator untuk memonitoring proses kontrol&

-ambar &ruangan kontrol tradisional Materi PIK II – Kontrol Room Berbasis DCS

1

Berkembangnya sistem kontrol pada umumnya, dimulai dengan digunakanya sinyal digital yang memicu perkembangan desain kontrol room yang pada saat ini,yang umum dikenal dengan kontrol room berbasis DCS ( Distributed Control System) dengan penggunaan computer sebagai pengganti tombol-tombol, memungkinkan desain ruangan kontrol menjadi lebih kecil areanya, atau dalam satu ruangan kontrol memungkinkan untuk digunakan sebagai pusat kontrol yang mengatur beberapa unit proses. Selain itu juga memungkinkan untuk membutuhkan lebih sedikit jumlah operator dibanding dengan kontrol room tradisional. Dan tentunya perkembangan DCS juga memungkinkan untuk penyimpanan data operasi , history sequence even , alarm , dalam bentuk software. Dan juga sistem kontrol room berbasis DCS memungkinkan untuk dilakukan koneksi dengan sistem kontrol lainya.

Gambar. Kontrol Room berbasis DCS Dalam pembahasan Control Room ini, akan dibahas secara menyeluruh mengenai sistem kontrol berbasis DCS. Sedangkan untuk sistem kontrol tradisional tidak dibahas dalam paket diklat ini.

Materi PIK II – Kontrol Room Berbasis DCS

2

1.2 Komponen Kontrol Room Berbasis DCS Sistem kontrol room umumnya terdiri dari hardware dan software. Hardware terdiri dari modulmodul input (menerima analog, diskrit, atau sinyal digital), modul kontrol (yang melakukan logika), modul output (yang mengirim analog, diskrit, atau sinyal digital), komponen komunikasi, dan antarmuka operator atau HMI (Human Machine Interface) , peralatan server, printer online dan panel kontrol.

Gambar . Konfigurasi komponen kontrol room berbasis DCS Pada umumnya komponen dari kontrol room berbasis DCS seperti terlihat pada gambar diatas terdiri dari 4 komponen utama yaitu Process Control Unit (PCU) , Engineering Tools , Operator Interface , dan Control Network. a. Process Control Control Unit (PCU) (PCU) , bagian bagian ini terdiri dari dari : -

Modul Kontrol,

Control modul merupakan bagian utama dari DCS. Control modul adalah pusat kontrol atau sebagai otak dari seluruh pengendalian proses. Control modul melakukan proses komputasi algoritma dan menjalankan ekspresi logika. Pada umumnya control module berbentuk blackbox yang terdapat pada lemari atau cabinet dan dapat ditemui di control room. Control module biasanya menggunakan mode redundant untuk meningkatkan kehandalan control.Fungsi dari control module adalah mengambil input variable yang akan dkontrol. Nilai variable tersebut akan dikalkulasi. Hasil dari kalkulasi ini akan dibandingkan dengan set point yang sudah ditentukan. Set point ini adalah nilai yang diharapkan sebuah proses. Jika hasil kalkulasi berbeda dengan set point, nilai tersebut harus dimanipulasi sehingga mencapai set point yang sudah ditentukan. Hasil manipulasi nilai akan dikirim ke input output modul dan untuk disampaikan ke aktuator. Materi PIK II – Kontrol Room Berbasis DCS 3

modul ini menyediakan pengolahan data, logika, PID, dan kemampuan matematis untuk memenuhi maksud fungsional dari DCS. Komponen utama dari modul kontrol adalah prosesor dan memori. Memori diklasifikasikan sebagai volatile atau non-volatile. Volatile memori akan kehilangan isinya (gram-pro) ketika kekuasaan hilang jika tidak didukung oleh cadangan baterai. Untuk fungsi kehandalan biasanya modul ini bersifat redundant (sebagai primary dan slave)

Gambar control modul ABB bailey Infi (Kiri) , Foxboro ( Kanan) -

Modul I/O (Input/Output) adalah I/O Module merupakan interface antara control module dengan field instrument. instrumen t. I/O module berfungsi menangani input dan output dari suatu nilai proses, mengubah sinyal dari digital ke analog dan sebaliknya. Modul input mendapatkan nilai dari transmitter dan memberikan memberik an nilai proses proses kepada control modul untuk diproses, sedangkan control module mengirimkan manipulated value kepada modul output untuk dikirim ke actuator. Setiap field instrument pasti memiliki alias di I/O module. Setiap field fi eld instrument memiliki nama yang unik di I/O Module

-ambar modul I). /BB

-

Modul komunikasi

Modul komunikasi merupakan penghubung komunikasi antara masing PCU dengan PCU lain, dan juga dengan interface operator, dalam beberapa manufacture modul ini Materi PIK II – Kontrol Room Berbasis DCS 4

bisa tergabung di dalam PCU atau berada diluar. Untuk fungsi kehandalan modul ini bersifat redundant ( sebagai primary dan slave) b. Operator Interface Operator interface merupakan tempat dimana user melakukan pengawasan atau monitoring proses yang berjalan. Operator interface digunakan sebagai interface dari sistem secara keseluruhan atau biasa juga dikenal dengan kumpulan dari beberapa HIS (Human Interface Station). Bentuk HIS berupa komputer biasa yang dapat mengambil data dari control station. Operator interface dapat memunculkan variable proses, parameter control, dan alarm yang digunakan user untuk mengambil status operasi. Operator interface juga dapat digunakan untuk menampilkan trend data, messages, dan data proses

-ambar .perator Inter'ace

c. Engineering tools 0ngineering tools digunakan untuk melakukan modi'ikasi dari sistem $ang suda% ada" juga untuk melakukan kegiatan maintenance dari sistem DCS& Bentuk 'isikn$a sama seperti operator Inter'ace" $ang membedakan adala% so'tare didalamn$a& 0ngineering tools dilengkapi dilengkapi dengan BUI1D0R sebagai indo untuk modi'ikasi&Selama modi'ikasi&Selama pekerjaan engineering tidak dilakukan" enginerring tools dapat ber'ungsi sebagai .perator Inter'ace dan 0ngineering 2ools juga dapat melakukan emulasi) tes 'ungsi secara *irtual&


5

-ambar 0ngineering 2ools

d. Control 3etork Sarana pertukaran data antara operator station" control station dan proses& Sarana komunikasi komunikasi ini juga bisa dapat digunakan untuk meng%ubungkan DCS dengan sistem lain seperti P1C (Programmable Logic Control !" !" SC/D/ system ( Supervisory Control and Acquisition Data !" Asset Management

-ambar Control 3etork 4#3et $ang dikembangkan 5okogaa 1.2 Pemograman kontrol room berbasis DCS

International Electric Comision (IEC) adalah sebuah Organisasi Standar Interna-sional (ISO) yang

berbasis

di

Jenewa,

Swiss.

Ini

telah

menghasilkan

sebuah

standar

yang

mendeskripsikan lima bahasa pemrograman pabrik yang harus digunakan untuk sistem kontrol industri. Tujuan dari standar tersebut adalah : • •

untuk memberikan metode yang konsisten untuk pemrograman untuk mengembangkan bahasa yang mendorong pengembangan perangkat lunak yang berkualitas untuk memecahkan berbeda jenis masalah kontrol

•

untuk memenuhi kebutuhan berbagai aplikasi dan industri

standar IEC 61131 memberikan tiga bahasa grafis (blok diagram fungsional, tangga dialoggram, dan grafik fungsi sekuensial) dan dua bahasa tekstual (teks terstruktur dan daftar instruksi). Bahasa ini vendor independen dan portabel, dan dapat berjalan di PESs dari bemacam vendor. Materi PIK II – Kontrol Room Berbasis DCS

6

a. Functional Block Diagram (FBD) Diagram blok fungsional melukiskan aliran sinyal dan data dengan menggunakan blok fungsi. Sebuah blok fungsi-tion terdiri dari sebuah blok dengan input masuk dari kiri dan output yang keluar dari kanan, seperti pada diagram sirkuit elektronik. Diagram blok fungsional menggunakan elemen perangkat lunak yang dapat digunakan kembali, menjelaskan program tersebut sebagai satu set blok grafis saling berhubungan, dan biasanya digunakan dimana program melibatkan aliran sinyal antara blok . Diagram blok fungsional dapat digunakan dalam logika tangga atau grafik fungsi sekuensial dan biasanya mencakup blok umum berikut: •

PID controller, controller on-off, generator ramp, mesin penghitung

•

Equal, lebih besar dari atau sama, kurang dari atau sama, lebih besar dari, kurang dari

•

Dan, atau, XOR, tidak, minum ASI relay, di delay, off delay, Facebook counter, bawah counter

•

Math fungsi (menambah, mengurangi, mengalikan, membagi, akar kuadrat, rata-rata)


7

B. Ladder Diagram Diagram Ladder menggambarkan program dalam bentuk grafik. Diagram ini dikembangkan dari kontak-kontak relay yang terstruktur yang menggambarkan aliran arus listrik. Dalam diagram ladder terdapat dua buah garis vertical dimana garis vertical sebelah kiri dihubungkan dengan sumber tegangan positip catu daya dan garis sebelah kanan dihubungkan dengan sumber tegangan negatip catu daya.Program ladder ditulis menggunakan bentuk pictorial atau simbol yang secara umum mirip dengan rangkaian kontrol relay. Program ditampilkan pada layar dengan elemen-elemen seperti normally open contact, normally closed contact, timer, counter, sequencer dll dll ditampilkan seperti dalam bentuk pictorial .

Bahasa pemrograman ini biasanya digunakan untuk melibatkan logika AND, OR, dan TIMER fungsi. representasi grafis diagram ladder adalah mudah dimengerti, dapat dipelajari relatif cepat, dan diterima dengan baik oleh teknisi karena mirip dengan diagram listrik . Namun, dengan menggunakan bahasa pemrograman ini membuat lebih sulit untuk memecahkan sebuah program yang kompleks (terutama jika program besar yang ditulis dituli s oleh programmer yang berbeda) atau untuk menerapkan matematika yang kompleks. Beberapa ciri khas fungsi adalah sebagai berikut: Terbuka normal Kontak (NO), tertutup normal Kontak (NC), Koil (menyimpan atau dpt menyimpan non-dpt), dan timer .


8

..

C. Sequential Function Chart Grafik fungsi sekuensial menggambarkan urutan logika (untuk urutan waktu dan eventdriven). Hal ini digunakan untuk mewakili-dikirim organisasi internal program bukannya bahasa pemrograman yang benar. Grafik fungsi sekuensial direpresentasikan sebagai serangkaian langkah dilambangkan sebagai kotak persegi panjang yang dihubungkan dengan garis vertikal. Setiap langkah adalah keadaan sistem di bawah kontrol (dengan langkah awal "Start"), setiap langkah dikaitkan dengan tindakan satu atau lebih (tindakan masing-masing memiliki nama yang unik), dan setiap garis yang menghubungkan memiliki bar horizontal yang mewakili transisi (lihat gambar 9-14) Grafik fungsi sekuensial menggambarkan perilaku berurutan logika (untuk waktu dan acaraAliran kontrol biasanya dari atas ke bawah, dengan cabang yang digunakan untuk aliran untuk Materi PIK II – Kontrol Room Berbasis DCS

9

kembali ke atas. Grafik fungsi sekuensial dapat digunakan untuk partisi sebuah program, yaitu setiap fase dapat dianggap / dilaksanakan secara terpisah Structured Text Structured

text

mirip

khusus dikembangkan untuk kontrol

dengan bahasa pemrograman Pascal Ini secara di

industri.

sangat berguna untuk menyatakan persamaan. Hal pengidentifikasi pengidentifik asi bermakna / komentar dan

berguna untuk

ini perhitungan

Structured

text

dapat ditulis dengan kompleks.

Namun

dalam Structured text ada keterbatasan pada panjang ekspresi, pernyataan, dan komentar.

..

..


10

..


11

Instruction List Instruction

List

adalah bahasa

assembly

suka

suka

dan tidak

lazim digunakan dalam

industri proses. 1.5 Industrial Protokol pada Kontrol Room berbasis DCS Sebelum membahas protocol komunikasi yang umum digunakan dalam industry otomastis ( automation industry) perlu diberikan penjelasan mendasar bahwa protocol komunikasi pada dasarnya adalah bahasa komunikasi yang memungkinkan 2 (dua) peralatan dapat berkomunikasi secara data, bahasa tersebut berisikan aturan/prosedur berkomunikasi atau format pesan atau data yang dipertukarkan diantara sistem, beberapa contoh protocol komunikasi adalah sebagai berikut : 

Protokol untuk internet : HTTP, FTP, TCP/IP, dll



Protokol untuk Industri : Hart Hart , Modbus,Profibus,Fieldb Modbus,Profibus,Fieldbus us , dll dll

Dalam bab ini akan dijelaskan mengenai protocol komunikasi yang umum digunakan dalam industry pembangkit listrik , yaitu protocol HART, MODBUS,PROFIBUS,dan FIELDBUS.

a. Hart Protocol HART adalah sebuah protocol yang dikembangkan oleh Rosemount yang dibuat berdasarkan standar komunikasi Bell 202. HART merupakan singkatan dari “Highway Addessable Remote Transducer” yang bisa diterjemahkan sebagai transducer berada pada remote area ( jauh). HART merupakan open protokol yang berarti dapat digunakan dan dikembangkan oleh siapapun. HART memiliki dua modulasi sekaligus dalam komunikasinya yaitu menggunakan analoh (4-20Ma) dan digital yaitu FSK ( Frequency Shift Keying)

Gambar. Konfigurasi perangkat HART Protokol HART menggunakan sinyal analog 4-20mA dari hasil mengkonversi pengukuran di Transmitter. Dimisalkan pengukuran temperatur memiliki range pengukuran 20 Materi PIK II – Kontrol Room Berbasis DCS

12

deg C hingga 100 deg C, maka konversi ke HART akan menjadi 4-20mA 4-20mA yang berarti ketika temperatur 20 deg C maka sinyal analognya adalah 4mA dan ketika maksimum 100 degC maka sinyal analognya adalah 20mA. Perubahan sinyal analog analog linier dengan perubahan temperaturnya. Selain itu protokol HART juga menggunakan modulasi digital untuk berkomunikasi dengan cara mengirimkan data serial yang di modulasi dengan FSK (Frequency Shift Keying). data Analog di konversi k onversi kedalam digital kemudian dikirimkan melalui serial line dan dimodulasi. Sebelumnya, FSK adalah sebuah metode penyisipan data melalui gelombang sinyal dengan cara menyisipkan frekuensi. pada komunikasi HART, Frekuensi yang digunakan adalah 2200 Hz dan 1200Hz. frekuensi 2200Hz diterjemahkan sebagai ’0 dan 1200Hz diterjemahkan sebagai ’1 . Catatan: 4-20mA bukanlah HART protokol melainkan Analog Signaling Standard (juga terdapat 10-50mA), dan HART menggunakan 4-20mA untuk salah satu signaling nya. ′

′

Dalam aplikasinya terdapat 2 (dua) konfigurasi pengiriman data pada protokol HART yaitu konfigurasi point-to-point dan konfigurasi multi-drop. Titik letak perbedaanya adalah pada pengiriman sinyal analog dan sinyal digitalnya. untuk Point-to-Point maka sinyal analog dan digital dikirimkan pada saat yang sama, master dapat mengambil data analog ataupun data digital pada waktu yang sama. Sedangkan pada saat digunakan untuk multi-drop atau multi point, maka data yang digunakan hanyalah data digital.

Gambar. Komunikasi Point to Point Jadi pada saat HART digunakan dengan mode multidrop maka data yang digunakan adalah data digital sedangkan arus akan tetap pada 4mA dan HART hanya dapat digunakan untuk 15 Slave Address. Untuk penggunaan dua jenis data sekaligus (Digital dan Analog) untuk multipoint maka harus digunakan sebuah multiplexer yang berfungsi sebagai pemilih jalur komunikasi yang sebenarnya ini merupakan komunikasi point to point.


13

Gambar. Komunikasi Multi-point/ Multi drop

Gambar . Komunikasi dengan Multiplexer Materi PIK II – Kontrol Room Berbasis DCS

14

Kembali ke sinyal HART, modulasi FSK dilakukan pada arus (I) dengan Amplitudo +0,5 mA dan -0,5 mA atau pada tegangan (V) 300-500 mV,berikut merupakan paket data dari HART yang dikirim melalui serial : Field Name Preamble Start Byte Address Command Number of Data Bytes Status Data Checksum

Length (Bytes) Purpose 5-20 Synchronization Synchronizati on and Carrier Detect 1 Specifies Master Number Specifies slave, Specifies Master and Indicates Burst 1-5 Mode 1 Numerical Value for the command to be executed 1 Master (0) Slave (2) 0-253 1

Indicates the size of the Data Field Execution and Health Reply Data associated with the command XOR of all bytes from Start Byte to Last byte of Data

Keunggulan komunikasi HART: •

• • •

Data dapat di transmisikan melalui kabel eksisting (yang sudah ada) bisa berupa kabel power. HART dapat mengambil data secara analog ataupun digital Panjang kabel yang digunakan dapat lebih dari 3000 meter (3Km) Bidirectional Bidirectional & multidrop m ultidrop

Kekurangan: • •

Komunikasi digital nya cukup lambat yaitu 1200Bps (dibandingkan dengan modbus) Maksimum slave yang dapat digunakan hanya 15

b. Modbus Modbus adalah protokol komunikasi serial yang diterbitkan oleh Modicon pada 1979 untuk diaplikasikan pada programmable logic controller (PLC). Kemudian protokol ini telah menjadi standar de facto protokol komunikasi di industri, dan sekarang Modbus merupakan protokol komunikasi dua-arah yang paling umum digunakan sebagai media penghubung dengan perangkat industri atau media elektronik lainnya dengan komputer. Alasan utama penggunaan Modbus secara ekstensif sebagai protokol komunikasi adalah: • • •

Modbus diterbitkan sebagai open protocol dan bebas royalti Modbus relatif mudah untuk digabungkan dengan jaringan industri Modbus melakukan transfer data “raw bits” atau “words” tanpa membatasi jenis vendor atau jenis merk pabrikan perangkat industri yang digunakan


15

Gambar Aplikasi protokol modbus pada industry Seperti terlihat pada gambar diatas, modbus memungkinkan adanya komunikasi dua jalur antar perangkat perangkat yang terhubung ke jaringan yang sama, misalnya suatu sistem yang mengukur parameter operasi mesin pembangkit dan mengkomunikasikan hasilnya ke computer (HMI) Modbus sering digunakan untuk menghubungkan supervisory computer dengan remote terminal unit (RTU) supervisory control dan sistem akuisisi data (SCADA). Seperti halnya pada protokol komunikasi secara umum, modbus juga mempunyai beberapa varian. Komunikasi dengan protokol modbus bisa melalui perantara port serial (RS232, RS-485,dan Fiber Optik), bisa juga melalui Ethernet (LAN) dan jaringan lainya yang mendukung protokol internet. Namun kebanyakan perangkat modbus berkomunikasi melalui serial EIA-485 physical layer, umumnya pabrikan sensor dan transduser tipe compact menggunakan ini karena jauh lebih sederhana dan low-cost. Berikut adalah beberapa varian dari Modbus : •

•

Modbus RTU — — digunakan digunakan dalam komunikasi serial & menggunakan representasi nilai data biner yang dipadatkan sebagai protokol komunikasi. Format RTU mengikuti request perintah / transfer data dengan cyclic redundancy check checksum sebagai mekanisme pemeriksaan kesalahan (error-check) untuk memastikan keandalan data. Modbus RTU adalah implementasi yang paling umum dari semua versi Modbus yang ada. Sebuah pesan Modbus RTU harus dikirimkan secara terus menerus tanpa jeda antar-karakter. Setiap pesan Modbus dibingkai atau dipisahkan oleh periode-periode saat idle (tanpa komunikasi atau Port komunikasi ditutup atau OFF). Komunikasi via Modbus RTU sering dipakai dalam sistem monitoring skala kecil dimana sensor-sensor dan komputer HMI letaknya tidak sangat jauh. Modbus ASCII — Protokol Modbus jenis ini digunakan pada komunikasi serial dan memanfaatkan karakter ASCII dalam berkomunikasi di dalam satu protokol. Format data ASCII menggunakan sebuah longitudinal redundancy check checksum di dalam memeriksa kesalahan transfer data. Pesan data pada Modbus ASCII dibingkai oleh


16

tanda titik dua atau colon (':') dimuka dan diikuti oleh baris baru (CR/LF). Komunikasi antar perangkat elektronik dengan komputer melalui Protokol Modbus ASCII umumnya digunakan dalam jaringan telepon atau pun Modem GSM apabila tidak tersedia infrastruktur jaringan yang memadai seperti LAN atau jaringan Fiber-Optic disana

Gambar. Aplikasi Modbus RTU dan ASCII pada industry •

•

•

Modbus TCP/IP or Modbus TCP — — Protokol Modbus varian ini hanya bisa digunakan untuk komunikasi melalui jaringan TCP/IP atau umumnya dikenal dengan jaringan LAN. Modbus TCP/IP tidak memerlukan kalkulasi checksum pada layer terakhir untuk menangani kesalahan transfer data seperti pada komunikasi serial. Modbus TCP/IP lebih cepat dalam melakukan transfer data dibanding dengan Modbus RTU apalagi Modbus ASCII. Pada aplikasi sistem SCADA atau pun Automation yang kompleks dimana digunakan perangkat IED dalam jumlah yang banyak dan beraneka ragam atau dimana tingkat traffic transfer data yang padat, saya lebih menyarankan penggunaan Modbus TCP/IP untuk mencapai tingkat real-time yang lebih tinggi. Tentu saja perangkat IED dengan Port TCP/IP itu sendiri harganya relatif lebih mahal dibanding dengan Port RS-485. Modbus over TCP/IP or Modbus over TCP — — Ini adalah varian Modbus yang berbeda dari Modbus TCP dimana digunakan checksum atau kalkulasi kesalahan transfer data (error-check) yang termasuk dalam payload seperti Modbus RTU. — Modbus Plus (Modbus + atau MB +) juga ada dan Modbus Plus (Modbus+ or MB+) — merupakan versi ekstensi dari semua versi Modbus, namun hanya eksklusif untuk SCHNEIDER ELECTRIC saja. Modbus ini membutuhkan co-prosesor khusus untuk menangani rotasi token secara cepat seperti HDLC HDLC.. Modbus jenis ini menggunakan kabel twisted pair pada kecepatan 1 Mbit/s dan termasuk trafo isolasi di setiap node. Antarmuka khusus diperlukan sebagai penghubung Modbus Plus ke komputer, biasanya menggunakan card ISA (SA85), bus PCI atau PCMCIA yang khusus dibuat untuk MB+.


17

Gambar. Aplikasi Modbus TCP/IP Hampir semua implementasi memiliki berbagai jenis variasi dari standar resmi yang ada. Varietas yang berbeda mungkin tidak dapat berkomunikasi dengan baik antar peralatan elektronik dari supliers yang berbeda. Untuk memahami implementasi Modbus, sebaiknya disarankan untuk membuka membuka instruction manual peralatan peralatan elektronik atau IED masing-masing. Di halaman paling belakang biasanya terlampir Modbus Register Map, dimana nilai dan jenis data pada register yang ada pada peralatan. Perlu diketahui, alamat register beserta nilainya pasti berbeda dari satu merk dengan merk lainnya meski fungsinya sama, misal: sensor tegangan tapi berbeda merk Beberapa variasi nilai data register yang paling umum adalah: Tipe data: •

•

Floating point IEEE , nilai pengukuran yang lebih presisi dengan pecahan s/d beberapa angka dibelakang koma 32-bit integer (bilangan bulat 32-bit, terdiri dari dua buah bilangan hexadecimal yang digabungkan)


18

• • •

•

8-bit data (antara 0 s/d 255 atau 00 s/d FF hex) Tipe data campuran (misal: Merk atau nomor seri peralatan) Bit fields di dalam integers , nilai bit di dalam bilangan bulat. Misal: Nilai sebaris channel input/output (Status On-Off) PLC seperti: 00100100 Multipliers atau faktor pengali untuk mengubah data dari nilai integer . 10, 100, 1000, 256 ... 10, 100, 1000, 256 ... Misal: faktor pengali 1000 untuk nilai tegangan 150 (int) maka tegangan yang dimaksud adalah 150.000 Volts atau 150kV

Protocol extensions: • • •

16-bit slave addresses 32-bit data size (1 address = 32 data dikembalikan) Word swapped data

Keterbatasan-Keterbatasan Modbus •

•

•

•

•

Semenjak Modbus dirancang pada akhir tahun 1970-an untuk dijadikan perantara atau bahasa komunikasi standar untuk programmable logic controller (PLC), jumlah tipe data ini terbatas pada mereka yang mengerti PLC pada saat itu. Sehingga object dengan dengan nilai biner yang besar tidak didukung. Tidak ada cara yang standar untuk sebuah node untuk menemukan deskripsi objek data, misalnya, untuk menentukan bahwa nilai register tersebut merupakan perwakilan nilai suhu antara 30 dan 175 derajat. Karena data yang diterima hanyalah berupa nilai desimal, sehingga seorang perancang sistem harus lebih jeli agar tidak salah dalam membaca register dan alamat slave yang dituju. Karena Modbus adalah protokol dengan sistem master/slave, slave hanya akan memberikan data atau pesan jika diperintah oleh master saja, sehingga tidak ada jalan bagi perangkat elektronik yang ada di lapangan untuk mengirimkan " report by exception " (kecuali Modbus over Ethernet TCP/IP, dikenal dengan istilah open-mbus ). ). Master node harus secara rutin meminta atau mengumpulkan data (polling data) kepada setiap perangkat yang ada di lapangan, dan mencari adanya perubahan data disana. Tentu saja hal ini akan memakan bandwidth dan waktu pemakaian jaringan yang lebih lama di dalam konteks dimana aplikasi pemakaian bandwidth yang mungkin mahal, seperti pada low-bit-rate radio link, modem GSM dlsb. Modbus RTU dan ASCII dibatasi hanya boleh menangani 247 perangkat elektronik (IED) saja pada satu link jaringan, dan tentunya akan membatasi jumlah perangkat lapangan yang mungkin terhubung ke master station (sekali lagi tidak berlaku pada Modbus Ethernet TCP / IP). Transmisi Modbus harus bersebelahan yang akhirnya membatasi jenis komunikasi jarak jauh dengan perangkat elektronik dan hanya dapat dilakukan oleh perangkat elektronik yang bisa mem-buffer mem- buffer data data untuk menghindari kesenjangan atau gaps dalam dalam transmisi.

Di dalam Protokol Modbus tidak terdapat security / pengaman terhadap perintah yang tidak sah (unauthorized ( unauthorized commands ) atau intersepsi data. Faktor terakhir inilah yang membuat banyak industri yang merasa takut atau resah akan adanya pihak-pihak yang Materi PIK II – Kontrol Room Berbasis DCS 19 •

tidak bertanggung-jawab dan dengan sengaja merusak sistem operasi dan berdampak pada jumlah kerugian investasi yang sangat besar. Sehingga munculah standar-standar protokol baru guna menangani segala keterbatasan yang ada pada Modbus namun tetap bersifat open-protocol open-protocol agar tidak muncul praktek monopoli perdagangan pada satu merk dalam bidang Automation . c. Profibus Profibus adalah sistem komunikasi digital dengan berbagai aplikasi yang luas, khususnya dibidang pabrik dan proses otomatisasi. Profibus cocok untuk kedua keunggulan yaitu, waktu-aplikasi kritis yang cepat dan tugas komunikasi yang kompleks.Komunikasi Profibus berlabuh dalam standar internasional IEC 61.158 dan 61.784 IEC. Aspek aplikasi dan engineering ditentukan dalam pedoman umum dari PROFIBUS User Organization (organisasi pengguna profibus). Pengguna ini memenuhi permintaan untuk produsen independensi dan adanya keterbukaan keterbuk aan serta menjamin komunikasi antar perangkat dari berbagaiprodusen. berbagaiprodusen . Sejarah PROFIBUS bermula kembali ke proyek usaha asosiasi yang didukung oleh otoritas publik, dan dimulai pada tahun 1987 di Jerman. Dalam kerangka venture ini, 21 perusahaan dan lembaga bergabung dan menciptakan proyek field bus yang strategis. Tujuannya adalah realisasi dan pembentukan fieldbus bit-serial,yang mana merupakan kebutuhan dasar standarisasi dari interface perangkat lapangan. Untuk tujuan ini, anggota perusahaan yang relevan dari ZVEI (Pusat Asosiasi Industri Listrik di jerman)sepakat untuk mendukung sebuah konsep teknis yang sama untuk pabrik dan proses otomatisasi. Langkah pertama melihat spesifikasi dari komunikasi komunikasi kompleks k ompleks protokol Profibus FMS (Fieldbus message specification), yang mana disesuaikan dengan tuntutan tugas komunikasi. Langkah selanjutnya pada tahun 1993 melihat penyelesaian spesifikasi untuk konfigurasi yang lebih sederhana dan protokol Profibus DP( Decentralized Periphery) yang lebih cepat. Protokol ini sekarang tersedia dalam tiga fungsional scalable, yaitu versi DP-V0, DP-V1 dan DP-V2 Membangun dua protokol komunikasi, ditambah dengan pengembangan berbagai aplikasi-berorientasi aplikasi- berorientasi pada profil dan kecepatan meningkatnya jumlah perangkat, Profibus mulai menjadi yang terdepan, awalnya dalam otomatisasi pabrik dan sejak tahun 1995 dalam otomatisasi proses.Saat ini, PROFIBUS adalah pemimpin pangsa pasar fieldbus dunia dengan lebih dari 20% dari pasar, hampir 500.000 melengkapi aplikasi dan lebih dari 5 juta node. Saat ini, ada tersedia lebih dari 2000 produk PROFIBUS dari berbagai produsen.


20

Gb. struktur sistem teknik profibus

Profibus memiliki desain modular dan menawarkan berbagai teknologi komunikasi, banyak aplikasi dan sistem profil, serta sebagai alat manajemen perangkat. Demikian profibus mencakup beragam dan tuntutan aplikasi yang spesifik dari bidang pabrik dan proses otomatisasi. Banyaknya jumlah profibus yang di install di plant adalah bukti dari tingginya penerimaan teknologi fieldbus ini.Dari sudut pandang teknologi komunikasi di tingkat yang lebih rendah dari struktur sistem Profibus (lihat gb di atas) didasarkan pada referensi referensi model ISO/ OSI tersebut.. Ini sengaja memberikan deskripsi abstrak dari langkah komunikasi komunikasi tanpa memberikan rincian isi / implementasi praktis. Gambar di atas berisi penerapan model OSI (lapisan 1, 2 dan 7).Di profibus terdapat rincian tentang bagaimana lapisan yang individual dilterapkan / ditentukan. Spesifikasi yang disepakati antara produsen dan pengguna dalam aplikasi perangkat yang spesifik disusun di atas 7 lapis (layer) dalam aplikasi profil I dan II.


21

Gb. aplikasi profibus

PROFIBUS DP (Decentralized DP (Decentralized Periphery) adalah tujuan utamanya untuk pabrik otomatisasi, hal itu menggunakan teknologi transmisi RS485. Suatu versi protokol komunikasi DP dan satu atau lebih type aplikasi profil dari pabrik otomatisasi, adalah seperti ident Sistem atau Robot / NC.

PROFIBUS PA (Process Automation) adalah tujuan utamanya untuk proses otomatisasi, otomatisasi , biasanya dengan teknologi transmisi MBP-IS, protokol komunikasi versi DP-V1 dan perangkat profil aplikasi PA. MOTION CONTROL dengan PROFIBUS adalah tujuan utamanya untuk Teknologi drive (inverter) menggunakan menggunakan teknologi transmisi RS485, protokol protokol komunikasi versi DPV2dan profil aplikasi PROFIdrive. PROFISAFE PROFISAFE adalah tujuan utamanya untuk keamanan (penggunaan universal hampir untuk semua industri), teknologi transmisi menggunakan RS485 atau MBP-IS, salah satu DP tersedia versi untuk komunikasi dan profil aplikasi PROFISAFE. Terdapat beberapa teknologi transmisi yang dapat digunakan untuk profibus : •

RS 485 , adalah teknologi transmisi yang paling umum digunakan , yaitu dengan menggunakan shielded twisted pair dan memungkinkan tingkat transmisi sampai dengan 12 Mbps. Baru baru ini berkembang teknologi RS485-IS yaitu teknologi


22

perkembangan dari RS485 yaitu berupa media 4-kawat di jenis perlindungan EEx-i untuk digunakan dalam area explosion proof. Hal ini dilakukan dengan cara menentukan tingkat tegangan dan arus yang mengacu pada keselamatan yang relevan. Maksimum nilai-nilainya tidak boleh melebihi baik dalam perangkat individu atau selama interkoneksi dalam sistem •

•

Teknologi Transmisi MBP (Manchester coded Bus Powered) , Teknologi ini tersedia untuk aplikasi dalam proses otomatisasi dengan permintaan untuk bus powering dan intrinsic keamanan perangkat. Teknologi Fiber Optik, transmisi fiber optic sangat cocok untuk digunakan didaerah dengan gangguan elektromagnetik yang tinggi atau di mana jarak jaringan yang lebih besar (panjang)

gambar & tabel penggunaan teknologi te knologi transmisi pada PR.6IBUS d. Fieldbus

Fieldbus adalah salah satu product technology yang disepakati oleh 300 lebih manufacture instrument. Konsep paling mendasar dari Teknologi Fieldbus adalah pendistribution fungsi kontrol pada network. LAN in industrial instrumentation .Jika .Jika teknologi terdahulu seperti PLC memperkenalkan centralized control demikian juga DCS yang mendasarkan pada pendistribusian fungsi kontrol sistem terdelegasi untuk unit tertentu, maka fieldbus adalah system yang benar-benar mendistribusikan fungsi kontrol pada network setiap loop. Materi PIK II – Kontrol Room Berbasis DCS

23

FieldBus Technology Tujuan utama dari sistem ini adalah untuk mengurangi resiko fault pada pada banyak loop yang diakibatkan faulty satu loop saja. Fungsi kontrol dapat dijalankan oleh transmitter atau linking device, atau dapat juga control valve. Kerusakan PID logic pada satu loop device sangat tidak berpengaruh kepada loop lain. Keuntungan lain dari penggunaan teknologi fieldbus adalah pengurangan jumlah routing cable. Tidak ada multipare cable lagi yang digunakan sebagaimana sistem konvensional. Junction Box ke Marshalling Panel hanya dihubungkan oleh single pair twisted cable. Karena addressing system yang dilakukan oleh fieldbus memungkinkan banyak device dapat berkomunikasi melalui satu pair cable. Penggunaan twisted pair ini adalah untuk mengurangi interferensi signal. Transmitter dengan kemampuan fieldbus sebenarnya tidak diperlukan lagi setting kalibrasi signal untuk melakukan linearisasi transmitter. Yang dimaksudkan di sini adalah jika dibandingkan dengan HART yang memerlukan setting Zero is 4 mA and Maximum is 20 mA kemudian dilakukan linearisasi 25%, 50%, 100% maka Foundation Fieldbus tidak memerlukan kegiatan ini. Yang diperlukan dalam fieldbus adalah kalibrasi sensor bahwa 0 Barg harus terkirim data 0 Barg pula. Begitu pula 100 Barg harus terkirim data digital 100 Barg. Begitu seterusnya tanpa perlu melakukan linearisasi, karena linearisasi hanya ada dalam teknologi analog. Data oleh fieldbus dikirimkan melalui data digital 0 and 1 yang diambil dari data increasing dan decreasing dari gelombang square dari voltage yang dihasilkan oleh Bus Power melalui kabel H1. Pengambilan data pada puncak dan lembah dari gelombang kotak untuk menunjukkan 1 dan 0 sebagaimana teknologi digital lama tidak digunakan di fieldbus karena rawan terhadap interferensi. Bus Power rata-rata pada range rating 24-32 VDC. Terkhusus pada bus power yang dihasilkan oleh Yokogawa Fieldbus adalah 27 VDC. Pada level komunikasi lebih tinggi antar module pengontrol fieldbus menggunakan jaringan ethernet yang dikenal sebagai HSE (High Speed Ethernet). Untuk mengkomunikasinya dengan intranet atau internet bisa saja dilakukan melalui gateway. Demikian juga dengan jaringan komunikasi industrial yang lain seperti Modbus. Kelemahan tapi mungkin dapat juga disebut kelebihan, bahwa Fieldbus terlalu software base. Seorang teknisi yang sudah terbiasa melakukan troubleshoot secara kasatmata dengan membandingkan signal 4-20 mA pada device dan action seharusnya didapat dari 410 mA maka sekarang teknisi tidak dapat berbuat banyak. Semuanya tergantung dari Software Engineer yang harus melakukan download, configure, autocalibration, dlsb. Teknisi hanya akan membandingkan besaran proses dengan data yang diterima oleh screen workstation. Jika terdapat deviasi maka semua dikembalikan ke software engineer untuk melakukan adjustment signal.


24

..

Untuk industri proses terdapat tiga besar Fieldbus sistem di pasar. Mereka adalah Yayasan Fieldbus (standar oleh ISA), Hart (yang telah ada untuk sementara waktu dan hampir Fieldbus benar), dan Profibus (bus terutama Eropa). Dua pertama adalah yang paling umum di Amerika Utara, dan masing-masing dari tiga memiliki kelebihan dan kontra. Buku pedoman ini akan menjelaskan yang pertama saja. Berhati-hatilah bila Anda mengambil sistem Fieldbus. Anda akan terjebak dengan itu untuk waktu yang lama, jadi pastikan itu yang terbaik untuk aplikasi Anda. tion informasi tambahan pada Fieldbus tersedia dari 50,02-standar ISA


25

Implementasi Implementasi Fieldbus Fi eldbus memiliki banyak manfaat. m anfaat. •

Menghemat pada Wiring Wiri ng (dan tenaga kerja) dibandingkan dengan

instalasi 4-20mA

konvensional karena Fieldbus tidak memerlukan satu-ke-satu kabel. •

Pengendalian

dapat

dilakukan

dengan

menggunakan

perangkat

lapangan,

yang

mengurangi beban pada sistem "pusat" kontrol (yakni, kontrol lebih cepat dengan sistem yang lebih kecil). Ini adalah kemampuan unik Foundation Fieldbus pemrograman •

Non-proprietary berarti bahwa sekali Anda belajar, Anda telah belajar untuk semua-sistem sys.

•

Fieldbus menawarkan diagnostik yang sangat kuat untuk perangkat lapangan, yang menghemat waktu dan mengurangi masalah commissioning dan biaya startup.

•

komunikasi digital memberikan akurasi yang sangat tinggi tidak lagi dibatasi oleh rentang 420 mA.

•

Memungkinkan kalibrasi kalibrasi dari jarak jauh

Implementasi Fieldbus juga beberapa kekurangan •

Jika kabel komunikasi jaringan failure (jarang terjadi), seluruh jaringan akan shutdown gagal. Hal ini akan menyebabkan downtime yang cukup lama, sehingga pada saat desainya perlu diperhitungan kemungkinan jaringan drop.

•

Investasi sistem fieldbus sangat tinggi

1.6 Topologi Jaringan Komputer pada kontrol room berbasis DCS Topologi jaringan adalah suatu aturan atau cara untuk menghubungkan komputer yang satu dengan komputer yang lainnya sehingga membentuk suatu jaringan. Topologi jaringan juga dapat didefinisikan sebagai gambaran secara fisik dari pola hubungan antara komponen jaringan, yang yang meliputi meliputi Server, Workstation, Hub, Hub, dan pengkabelan pengkabelannya. nya. Dalam pemilihan topologi harus dipertembangkan pada beberapa faktor, hal ini akan mempengaruhi kualitas, efektivitas dan efisiensi juga, faktor-faktor tersebut diantaranya sebagai berikut : 1. 2. 3. 4. 5.

Biaya Kecepatan Lingkungan Ukuran Konektivitas


26

Topologi jaringan sendiri terbagi menjadi dua yaitu: 1. Physical. Merupakan gambaran fisik dari hubungan antara perangkat (komputer, server, hub, switch, dan kabel jaringan) yang membentuk suatu pola khusus 2. Logical. Merupakan gambaran bagaimana suatu perangkat dapatberkomunikasi dengan perangkat lainnya. a. Topologi Bus Pada topologi Bus semua komputer dihubungkan secara langsung pada media transmisi dengan konfigurasi yang disebut Bus. Kebel untuk menghubungkan jaringan ini biasanya menggunakan kebel koaksial. Setiap Server dan Workstation yang disambungkan pada Bus menggunakan konektor T (T-Connector). Pada kedua ujung kabel harus diberi Terminator berupa Resistor yang memiliki resistansi khusus sebesar 50 Ohm yang berwujud sebuah konektor, bila resistansi dibawah maupun diatas 50 Ohm, maka Server tidak akan bisa bekerja secara maksimal dalam melayani jaringan, sehingga akses User U ser atau Client menjadi menurun. Sekarang ini, topologi bus sering digunakan backbone (jalur utama), dengan menggunakan kabel Fiber Optik sebagai media transmisi.

gambar Topologi Bus Keunggulan topologi Bus: 1. Penggunaan kabel sedikit, sehingga terlihat sederhana dan hemat biaya. 2. Pengembangan menjadi mudah. Kelemahan topologi Bus: 1. Jaringan akan terganggu bila salah satu komputer rusak. 2. Jika tingkat tingkat traffic tinggi dapat menyebabkan kemacetan. 3. Membutuhkan Repeater untuk untuk jarak jaringan yang terlalu jauh (jika menggunakan kabel coaxial). Materi PIK II – Kontrol Room Berbasis DCS

27

4. Bila terjadi gangguan yang terlalu serius, maka proses proses pengiriman data menjadi lambat karena lalu lintas jaringan penuh dan padat akibat tidak ada pengontrol User. 5. Deteksi kesalahan sangat kecil, sehingga bila terjadi gangguan maka sulit sekali mencari kesalahan tersebut. b. Topologi Star Pada Topologi jaringan Star, setiap Workstation dihubungkan dengan menggunakan alat penghubung terpusat atau yang disebut dengan konsentrator. Masing – masing Workstation tidak saling berhubungan. Jadi setiap Workstation yang terhubung ke konsentrator tidak akan dapat berinteraksi atau berkomunikasi sebelum konsentrator dihidupkan. Bila Konsentrator dimatikan, maka seluruh koneksi jaringan akan terputus. Bila dibandingkan dengan sistem topologi jaringan Bus, sistem ini mempunyai tingkat kerumitan jaringan yang lebih sederhana, hanya saja pada sistem ini membutuhkan konsentrator. Pada topologi ini beban yang dipikul oleh konsentrator cukup berat, dengan demikian tingkat kerusakan atau gangguan dari sentral ini lebih besar. Hubungan antar Workstation akan dilakukan melalui peralatan yang disebut konsentrator, sehingga setiap Workstation dihubungkan dengan kabel jaringan ke konsentrator. Jadi, tidak ada hubungan kabel antar Workstation. Pada topologi Star, penambahan Workstation tidak akan mengganggu sistem yang sedang bekerja, tinggal menambah kabel dari Workstation ke konsentrator. Begitu pula jika salah satu Workstation kabelnya terputus atau terjadi kerusakan, maka tidak akan mengganggu Workstation lain yang sedang bekerja. Yang bertindak sebagai konsentrator dalam Hub dan Switch.

-ambar topologi star


28

Keunggulan topologi Star: 1. Fleksibel dalam hal pemasangan jaringan baru, tanpa mempengaruhi jaringan yang sudah ada sebelumnya. 2. Bila salah satu kabel koneksi User putus, putus, maka hanya komputer User yang bersangkutan saja yang tidak berfungsi dan tidak mempengaruhi User yang lain (keseluruhan hubungan jaringan masih tetap bekerja).

Kelemahan topologi Star: 1. Boros dalam pemakaian kabel, jika dihubungkan dengan jaringan yang yang lebih besar dan luas. 2. Bila pengiriman data secara bersamaan waktunya, dapat terjadi Collision . c. Topologi Ring Untuk membentuk jaringan cincin, setiap sentral harus dihubungkan seri satu dengan yang lain dan hubungan ini akan membentuk Loop tertutup. Dalam sistem ini setiap sentral harus dirancang agar dapat berinteraksi dengan sentral yang berdekatan maupun berjauhan. Dengan demikian topologi ini memiliki kemampuan melakukan Switching ke berbagai arah Workstation. Keuntungan dari topologi jaringan ini antara lain adalah tingkat kerumitan jaringan rendah (sederhana). Topologi ini sering digunakan untuk jaringan yang luas pada satu kota dengan menggunakan media transmisi kabel fiber optik, misalnya untuk menghubungkan beberapa ISP pusat dan cabang dalam satu kota


29

-ambar topologi Ring

Keunggulan topologi Ring: 1. Hemat kabel. 2. Untuk membangun jaringan dengan topologi ini lebih murah bila dibandingkan dengan topologi Star. Kelemahan topologi Ring: 1. Sangat peka terhadap kesalahan jaringan. 2. Sukar untuk mengembangkan jaringan, sehingga jaringan tersebut nampak menjadi kaku. 3. Biaya pemasangan lebih besar d. Topologi Tree Topologi Tree atau juga disebut sebagai topologi jaringan bertingkat. Topologi ini biasanya digunakan untuk interkoneksi antar sentral dengan susunan yang berbeda. Topologi Tree merupakan pengembangan dari topologi Star. Pada topologi Tree setiap tingkai atau Node akan dihubungakan pada pusat atau konsentrator (Hub atau Switch) yang berada pada awal Trafic rangkaian.Pada dasarnya, topologi Tree merupakan gabungan dari beberapa topologi Star, sehingga keunggulan dan kelemahan dalam topologi ini hampir sama dengan topologi Star &

Gambar Topologi Tree Materi PIK II – Kontrol Room Berbasis DCS

30

Keunggulan topologi Tree: 1. Mudah dalam pengembangan jaringan. 2. Mudah dalam mendeteksi kerusakan. 3. Jika salah satu kabel sub-Node, maka sub-Node yang lain tidak akan akan terganggu. Kelemahan topologi Tree: 1. Jika salah satu konsentrator atau sentral Node mengalami kerusakan, maka sub-Node yang ada dibawahnya akan terganggu e. Topologi Mesh Topologi Mesh merupakan topologi yang dibangun dengan memasang Link diantara semua Node. Topologi jaringan ini menerapkan hubungan antar sentral secara penuh atau Fully-Connected Mesh, yaitu sebuah jaringan dimana setiap Node terhubung langsung ke semua Node yang lain. Jumlah saluran atau Link yang harus disediakan untuk membentuk jaringan topologi topologi Mesh adalah jumlah Node (Station) dikurang 1 (n-1, n = Jumlah Node). Misal, jika semua Node dalam jaringan terdapat 5 Node, maka setiap Node harus me-Link (menyambung) ke 4 Node lainnya.Topologi Mesh biasanya digunakan pada ISP (Internet Service Provider) P rovider) untuk memastikan bila terjadi kerusakan pada salah satu sistem komputer maka tidak akan mengganggu hubungan jaringan dengan sistem komputer lain dalam jaringan.


31

Gambar Topologi Mesh 1.7 HMI (Human Machine Interface) kontrol room berbasis DCS Pada umumnya HMI/MMI adalah berupa komputer dengan display di Monitor CRT/LCD dimana kita bisa melihat keseluruhan system dari layar tersebut. Layaknya sebuah komputer, HMI/MMI biasanya dilengkapi dengan keyboard dan Mouse. dan biasa juga diganti dengan touch screen. Dimana keyboard sendiri juga bisa di ganti dengan tampilan di layar buat penginputan. HMI (Human Machine Interface) adalah membuat fungsi dari teknologi nyata. Jadi dengan membuat desain HMI yang sesuai, akan membuat pekerjaan fisik lebih mudah. pada hampir semua solusi teknis, efektifitas dari HMI adalah dapat memprediksi penerimaan user terhadap seluruh solusi yang ada. konsep HMI yang Moderen pada industri adalah sebagai media komunikasi antara operator dengan perancangan yang secara ideal mampu memberikan informasi yang diperlukan, agar perencanaan yang dilakukan dengan tingkat efisiensi maksimum. HMI merupakan sarana bagi operator untuk mengakses sistem otomasi di lapangan yang mencangkup operasional , pengembangan, perawatan troubeleshooting

-ambar& Beberapa conto% +MI pada kontrol room berbasis DCS

Berikut fungsi dari HMI/MMI: •

Monitoring, kita dapat memonitor/mengawasi kondisi plant kita secara real time tanpa perlu keluar dari control room.


32

Gambar. Monitoring proses HMI •

Setting (based on security level), kita dapat merubah setting misal settingan alarm high dan low dari suatu pressure atau bahkan kita bisa merubah settingan trip suatu system.

Gambar. Fungsi Setting pada HMI •

•

Take action (based on security level), kita dapat menjalan suatu proses atau menshutdown proses tersebut. Alarm, disediakan Alarm History dan Summary. Sehingga nantinya kita bisa mengetrack alarm2 apa saja yang aktif dan bisa mendapatkan alasan kenapa suatu system tiba-tiba trip/shutdown.


33

Gambar. Alarm History HMI •

Trending, ini adalah graphic dari sebuah process misal temperature dari system yang bersangkutan. Bisa dilihat secara Real Time atau History

Gambar. Trending pada HMI

1.8 Persyaratan Ruang Kontrol berbasi DCS Ruang kendali atau juga disebut ruang kontrol memiliki persyaratan khusus terkait dengan jenis pengoperasian masing-masing industri. Dimana diatur dalam standart ISA-71,01-1.985, mengenai aspek Kondisi Lingkungan terhadap Proses Pengukuran dan Sistem Pengendalian . Pengendalian . Secara teknis beberapa yang perlu dikendalikan adalah suhu ruangan dan kelembaban. Persyaratan lain adalah : aspek fisik, keamanan, perlindungan pada bahaya kebakaran, kelistrikan dan elektronik dan sarana komunikasi.


34

Gambar 39. Contoh Layout Pusat Kontrol.

a. Aspek Fisik Ketika merancang pusat-pusat kontrol, karakteristik fisik dari operator harus dipertimbangkan. Misalnya, jarak operator harus bergerak harus harus dipertimbangkan dan tercermin dalam desain. Kontrol lokasi daerah-daerah yang sulit dijangkau yang membutuhkan gerakan fisik yang ekstrim akan menghasilkan kelelahan dan harus dihindari

Gambar desain kontrol room berbasis DCS . Dimensi ditunjukkan pada gambar diatas sebagaimana ditunjukan pada tabel 1 dan 2, mencerminkan data antropometrik statis. Ini mungkin disempurnakan untuk mencerminkan karakteristik fisik dari operator plant sebenarnya yang diberikan itu. Desain ruang kontrol harus memiliki tata letak ergonomis yang baik. Rincian seperti jenis kursi yang digunakan, kemampuan mereka untuk menyesuaikan ketinggian dan kemiringan, dan jenis lengan kursi yang dipilih semuanyaadalah faktor penting. Kenyamanan operator secara langsung berhubungan dengan kinerja operator dan operasi pabrik efisien.


35

Gambar 40. Dimensi badan berdiri.

Table 1 Dimensi Badan Berdiri

Berat (kg) Dimensi badan berdiri 1 Tinggi badan 2 Tinggi mata (berdiri) 3 Tinggi pundak (acromiale) 4 Tinggi siku (radial) 5 Tinggi ujung jari (dactylion) 6 Tinggi pinggang 7 Tinggi selangkang 8 Tinngi tempurung lutut 9 Capaian secara fungsi 1 Capaian secara fungsi, 0 diperpanjang

Prosen angka dalam centimeter 5 Prosen 95 Prosen Pasuka Penerb Wanita Pasuka Penerb Wanita n ang n ang tanah tanah 55.5 60.4 46.4 91.6 96.0 74.5

Berat (lb) Dimensi badan berdiri 1 Tinggi badan 2 Tinggi mata (berdiri) Materi PIK II – Kontrol Room Berbasis DCS

162.8 151.1 133.6 101.0 96.6 76.3 47.5 72.6 84.2

164.2 152.1 133.3 104.8 61.5 97.6 74.7 46.3 73.1 82.3

152.4 140.9 123.0 94.9

185.6 173.3 154.2 117.8

93.1 68.1 43.8 64.0 73.5

115.2 91.8 58.6 90.9 101.2

122.4

Prosen angka dalan inchi 133.1 102.3 201.9 211.6

164.3

64.1 59.5

64.6 59.9

68.5 63.9

60.0 55.5

73.11 68.2

187.7 175.2 154.8 120.0 73.2 115.1 92.0 57.8 87.0 97.3

73.9 69.0

174.1 162.2 143.7 110.7 110.3 83.9 52.5 80.4 92.7

36

3 4 5 6 7 8 9 1 0

Tinggi pundak (acromiale) Tinggi siku (radial) Tinggi ujung jari (dactylion) Tinggi pinggang Tinggi selangkang Tinngi tempurung lutut Capaian secara fungsi Capaian secara fungsi, diperpanjang

52.6 39.8 38.0 30.0 18.7 28.6 33.2

52.5 41.3 24.2 38.4 29.4 18.4 28.8 32.4

48.4 37.4

60.7 46.4

36.6 26.8 17.2 25.2 28.0

45.3 36.1 23.1 35.8 39.8

60.9 47.2 28.8 45.3 36.2 22.8 34.3 38.3

56.6 43.6 43.4 33.0 20.7 31.7 36.5

Gambar 41 Dimensi Badan Duduk. Table 2 Dimensi Badan Duduk. Prosen angka dalam centimeter 5 Prosen 95 Prosen Pasuka Penerb Wanita Pasuka Penerb Wanita n ang n ang tanah tanah Dimensi badan duduk 1 Duduk, mencapai lengan lurus 4 ke atas 1 Tinggi duduk, tegak 5 1 Tinggi duduk, santai 6 1 Tinggi mata, duduk tegak 7 1 Tinggi mata, duduk santai 8 1 Tingg Tinggii pund pundak ak ten tenga gah h Materi PIK II – Kontrol Room Berbasis DCS

128.6

134.0

117.4

147.8

153.2

139.4

83.5

85.7 85 .7

79.0

96.9

98.6 98 .6

90.9

81.5

83.6

77.5

94.8

96.5

89.7

72.0

73.6

67.7

84.6

86.1

79.1

70.0

71.6

66.2

82.5

84.0

77.9

56.6 56.6

58.3 58. 3

53.7 53. 7

67.7 67. 7

69.2 69. 2

62.5 62.5 37

9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1

Tinggi pundak, duduk

54.2

54.6

49.9

65.4

65.9

60.3

Panjang siku-pundak

33.3

33.2

30.8

40.2

39.7

36.6

Panjang pegangan-siku

31.7

32.6

29.6

38.3

37.9

35.4

Panjang kuku jari-siku jari-sik u

43.8

44.7

40.0

52.0

51.7

47.5

Tinggi sandaran siku

17.5

18.7

16.1

28.0

29.5

26.9

12.4

10.4

18.8

17.5

Tinggi jarak paha Tinggi lutut, duduk

49.7

48.9

46.9

60.2

59.9

55.5

Tinggi bawah lutut

39.7

38.4

38.0

50.0

47.7

45.7

Panjang lutut-pantat

54.9

55.9

53.1

65.8

65.5

63.2

Panjang bawah lutut-pantat

45.8

44.9

43.4

54.5

54.6

52.6

Panjang tumit-pantat Panjang kaki berfungsi

46.7 110.6

103.9

56.4 99.6

127.7

120.4

118.6

Prosen angka dalan inchi Dimensi badan duduk 1 Duduk, mencapai lengan lurus 4 ke atas 1 Tinggi duduk, tegak 5 1 Tinggi duduk, santai 6 1 Tinggi mata, duduk tegak 7 1 Tinggi mata, duduk santai 8 1 Tinggi pundak tengah 9 2 Tinggi pundak, duduk 0 2 Panjang siku-pundak 1 2 Panjang pegangan-siku 2 2 Panjang kuku jari-siku jari-sik u 3 2 Tinggi sandaran siku 4 2 Ting Tinggi gi jara jarak k paha paha Materi PIK II – Kontrol Room Berbasis DCS

50.6

52.8

46.2

58.2

60.3

54.9

32.9

33.7 33 .7

31.1

38.2

38.8 38 .8

35.8

32.1

32.9

30.5

37.3

38.0

35.3

28.3

30.0

26.6

33.3

33.9

31.2

27.6

28.2

26.1

32.5

33.1

30.7

22.3

23.0

21.2

26.7

27.3

24.6

21.3

21.5

19.6

25.7

25.9

23.7

13.1

13.1

12.1

15.8

15.6

14.4

12.5

12.8

11.6

15.1

14.9

14.0

17.3

17.6

15.7

20.5

20.4

18.7

6.9

7.4

6.4

11.0

11.6

10.6

4.9 4.9

4.1 4.1

7.4 7.4

6.9 6.9 38

5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1

Tinggi lutut, duduk

19.6

19.3

18.5

23.7

23.6

21.8

Tinggi bawah lutut

15.6

15.1

15.0

19.7

18.8

18.0

Panjang lutut-pantat

21.6

22.0

20.9

25.9

25.8

24.9

Panjang bawah lutut-pantat

17.9

17.7

17.1

21.5

21.5

20.7

Panjang tumit-pantat Panjang kaki berfungsi

18.4 43.5

40.9

22.2 39.2

50.3

47.4

46.7

b. Keamanan Jika pusat kendali dianggap sebagai daerah dengan keamanan yang tinggi, pintu masuk harus dibatasidan sarana untuk menjaga keterbatasan ini dimasukkan. Hal ini umumnya dicapai dengan mewajibkan penggunaan lencana atau kartu magnetik dan hanya mengizinkan personil yang disetujui masuk ruang kontrol. Aspek lain dari keamanan adalah akses ke perangkat lunak dan manajemen software. Ini adalah praktik yang baik memiliki duplikat salinan dari perangkat lunak yang tersimpan di lokasi yang terpisah dan untuk mempertahankan kontrol atas siapa yang memiliki akses ke daerahdaerah penyimpanan.

c. Proteksi kebakaran Penyejuk udara mempertahankan lingkungan kerja yang nyaman bagi para operator dengan menghilangkan panas yang dilepaskan oleh semua peralatan di pusat kendali. Penyejuk udara harus mempunyai ukuran untuk mempertahankan suhu dan kelembaban dalam persyaratan sistem kontrol, k ontrol, misalnya, m isalnya, sekitar 75 ° F (24 ° C) dan 50% RH. Saluran masuk penyejuk udara (AC) harus berada di mana akan ada pasokan udara bersih ke pusat kontrol bahkan selama situasi abnormal seperti pelepasan dari katup relief di dekatnya. Di bawah kondisi normal operasi, penyejuk udara mempertahankan lingkungan kerja yang nyaman, tetapi selama listrik mati, penyejuk udara (AC) akan berhenti. Panas akan mulai terbangun karena kebanyakan sistem kontrol akan tetap beroperasi walaupun mungkin berada di posisi power stand-by. Desain ruang kontrol untuk lingkungan yang kritis terhadap panas harus mempertimbangkan untuk menginstal lebih dari satu penyejuk udara (unit AC) untuk antisipasi dalam kasus satu unit gagal. Informasi tambahan pada suhu ruang kontrol dan kondisi kelembaban tersedia dari ISA-71,01-1.985.


39

Ruangan bertekanan yang terletak di lokasi yang berbahaya harus sesuai dengan kode dan persyaratan wajib yang berlaku di lokasi (seperti NFPA 496). Mereka harus secara jelas ditandai sebagai berikut: •

•

sebuah pemberitahuan yang menyatakan "PERINGATAN – RUANGAN BERTEKANAN"; peringatan yang terletak terlet ak di saklar kontrol untuk sumber sumber bertekanan dan pada titik yang relevan untuk isolasi listrik yang menunjukkan waktu dalam menit yang pembilasannya adalah untuk beroperasi sebelum pasokan listrik dapat dihidupkan atau dikembalikan, dan memberi peringatan pada semua pintu masuk ke memperkenalkan material apapun yang mudah terbakar.

ruang

bertekanan

dengan

d. Penyejuk udara (AC) Penyejuk udara mempertahankan lingkungan kerja yang nyaman bagi para operator dengan menghilangkan panas yang dilepaskan oleh semua peralatan di pusat kendali. Penyejuk udara harus mempunyai ukuran untuk mempertahankan suhu dan kelembaban dalam persyaratan sistem kontrol, k ontrol, misalnya, m isalnya, sekitar 75 ° F (24 ° C) dan 50% RH. Saluran masuk penyejuk udara (AC) harus berada di mana akan ada pasokan udara bersih ke pusat kontrol bahkan selama situasi abnormal seperti pelepasan dari katup relief di dekatnya. Di bawah kondisi normal operasi, penyejuk udara mempertahankan lingkungan kerja yang nyaman, tetapi selama listrik mati, penyejuk udara (AC) akan berhenti. Panas akan mulai terbangun karena kebanyakan sistem kontrol akan tetap beroperasi walaupun mungkin berada di posisi power stand-by. Desain ruang kontrol untuk lingkungan yang kritis terhadap panas harus mempertimbangkan untuk menginstal lebih dari satu penyejuk udara (unit AC) untuk antisipasi dalam kasus satu unit gagal. Informasi tambahan pada suhu ruang kontrol dan kondisi kelembaban tersedia dari ISA-71,01-1.985. Ruangan bertekanan yang terletak di lokasi yang berbahaya harus sesuai dengan kode dan persyaratan wajib yang berlaku di lokasi (seperti NFPA 496). Mereka harus secara jelas ditandai sebagai berikut: •

•

sebuah pemberitahuan pem beritahuan BERTEKANAN";

yang

menyatakan menyatak an

"PERINGATAN "PERIN GATAN

–

RUANGAN

peringatan yang terletak terlet ak di saklar kontrol untuk sumber bertekanan dan pada titik yang relevan untuk isolasi listrik yang menunjukkan waktu dalam menit yang pembilasannya adalah untuk beroperasi sebelum pasokan listrik dapat dihidupkan atau dikembalikan, dan memberi peringatan pada semua pintu masuk ke ruang bertekanan dengan memperkenalkan material apapun yang mudah terbakar.


40

e. Pertimbangan Listrik / Elektronik Desain pusat kontrol harus memastikan bahwa semua fungsi perangkat listrik seperti grounding, pencahayaan, dan penekanan interferensi elektronik benar-benar dilaksanakan. Semua power dan pentanahan rangka dan perisai kabel harus dihubungkan ke konduktor elektroda pentanahan sesuai dengan rekomendasi dari vendor sistem. Pemasangan kabel di dalam dan di luar ruang kontrol kamar harus melalui penetrasi dinding dan harus disegel untuk mencegah masuknya air. Dalam situasi dimana kedua pelayanan daya listrik dan kabel sinyal kontrol didistribusikan menggunakan tray kabel bawah lantai, desain harus memastikan bahwa tray untuk distribusi tenaga listrik dan untuk sinyal kontrol dan sinyal komunikasi disimpan terpisah minimal 3 ft (1 m) dan hanya menyilang pada sudut yang benar saja. Ini akan memperkecil potensi noise listrikyang dihasilkan. Untuk mencegah interferensi elektronik, peralatan peka (seperti mikrokomputer dan jaringan) harus disimpan jauh dari daya tinggi peralatan listrik. Persyaratan Pencahayaan harus dievaluasi. Misalnya, pencahayaan yang dibutuhkan untuk area tampilan monitor biasanya lebih rendah dari yang dibutuhkan untuk printer dan disk drive. Namun, untuk tujuan pemeliharaan, pencahayaan yang kuat sangat dibutuhkan di seluruh pusat kendali. Pencahayaan pusat kontrol mungkin disediakan oleh peralatan neon yang dipasang di atas tipe kemasan telur parabola (untuk menyebarkan cahaya dan meminimalkan silau pada layar). Dimmer harus digunakan untuk mengendalikan berbagai bagian dari pusat kendali. Harus ada setidaknya dua sirkuit independen yang dikendalikan: satu untuk pencahayaan ruangan umum dan yang kedua untuk penerangan layar monitor. Dan, jika pencahayaan tidak dipasok dari UPS, harus ada lampu darurat terpisah di pusat kontrol.

f.

Komunikasi

Dalam kebanyakan pusat kontrol modern, walkie-talkie tidak diperbolehkan. Sebuah tanda untuk efek yang mungkin terpasang pada pintu pusat kendali. Hal ini dilakukan untuk menghindari efek noise listrik yang dihasilkan walkie-talkie. Dalam kasus tersebut, sebuah antena penerima FM dipasang dilantai atas, disediakan untuk melakukan komunikasi dengan operator lapangan yang menggunakan walkie-talkie. Di dalam pusat kendali, mikrofon bergerak (atau handset dengan tali panjang) harus disediakan pada setiap konsol. Walkie-talkie harus beroperasi pada frekuensi unik untuk menghindari gangguan dari unit lain yang berdekatan dan beroperasi 1.9 Pemeliharaan Kontrol Room berbasis DCS Pemeliharaan Kontrol Room berbasis DCS harus dilakukan oleh personil terlatih. Hal ini biasanya dilakukan pada saat unit sedang shutdown, jika harus dilaksanakan pada saat unit beroperasi maka harus mengikuti kaedah manual pemeliharaan yang dibuat oleh manufacture . Peralatan DCS

rentan terhadap kontaminasi oleh debu. Penumpukan debu menyebabkan Materi PIK II – Kontrol Room Berbasis DCS 41

kurangnya aliran udara dan kinerja peralatan berkurang, debu juga menyerap kelembaban sehinga memungkinkan jalur pada peralatan menjadi bersifat konduktif, untuk mengantisapasi kejadian ini pada umumnya setiap peralatan dilengkapi dengan Fan pendingin yang dilen Di mana para fans yang digunakan pastikan bahwa filter tetap bersih untuk menghindari membatasi pendingin udara. Juga pastikan para penggemar berada dalam kondisi baik, yaitu, tidak ada bantalan berisik lusuh (Anda dapat mendengar suara bising ini) dan tidak ada benda asing (misalnya, klip kertas, dll) mengajukan dekat inlet fan. Pisau bengkok atau retak harus diganti. Selain itu, personil pabrik harus membersihkan sirip dari penukar panas untuk mempertahankan pendinginan konveksi. Kelembaban corrodes terlindungi papan sirkuit, terutama di mana lain atmosfer kontaminannants ditambahkan, seperti gas korosif dan uap. Oleh karena itu, di mana udara digunakan untuk mendinginkan testing, gunakan bersih, kering, dan peralatan udara bebas minyak. koneksi mengakibatkan kinerja sistem. Koneksi grounding harus aman. Untuk membantu mengurangi biaya perawatan, personil pabrik harus mengikuti rekomendasi vendor; menghindari suhu berlebihan, debu, getaran, dan kelembaban; tidak pernah membiarkan makanan atau minuman di workstation operator, dan memastikan bahwa kualitas pasokan listrik memenuhi rekomendasi vendor


42

Materi Kontrol Room Berbasis DCS

Recommend Documents