AUTOMATIC TANK GAUGING (ATG)
C. Pengukuran temperatur NMT 535
me-nggunakan metode pengukuran temperatur rata-rata (average temperature) yang meng-gunakan sensor PT 100, yang terdiri dari 10 elemen titik pengukuran. Jarak antara elemen bergantung pada tinggi tangki. Hasil peng-ukuran semua elemen secara terus-menerus diamati, data temperatur diperbaruhi setiap 2 menit.
Formula yang digunakan NMT 535 un-tuk kalkulasi temperatur rata-rata berdasar-kan Gambar 9:6)
Setiap elemen temperatur :
T1, T2, T3,...T10
Temperatur rata-rata di level :
6 1 6 1 = Liq Tav, i Ti ...(16)
Temperatur rata-rata di level :
10 7 4 1 = gas av, T i Ti...(17)
Gambar 6. Kedudukan Posisi Sensor Temperatur.
B. Interface
Interface merupakan penghubung serta
mengkomunikasikan antara field device ke
Receiver system. Bagian ini tugasnya
mela-kukan pengolahan data atau sinyal yang di-berikan oleh bagian input untuk dimodi-fikasi, dikuatkan atau diubahnya menjadi bentuk lain sesuai dengan besaran atau signal yang dibutuhkan oleh Receiver system.
Remote Terminal Unit (RTU) 8130
ada-lah suatu unit perangkat terkecil didalam sis-tem pengendalian terdistribusi yang mem-punyai kemampuan melakukan akuisisi data, pengendalian maupun memantau kondisi atau status proses. Rancang bangun RTU merupakan pengembangan dari sistem pe-ngendalian berbantuan mikro komputer.
Rangkaian RTU 8130 terdiri dari power
supply, plug terminasi, high-performance
16-bit komputer mikro, subsistem komunikasi dan suatu komplemen digital dan analog
input atau output. RTU yang basis dasar
di-T1 T9 T2 T3 T5 T4 T6 T7 T10 T8
35 bangun sebagai Motherboard dengan 4 ko-nektor untuk modul perluasan I/O expansion
modules.
Jantungnya RTU 8130 adalah suatu Intel 80C188EB mikroprosesor yang beroperasi pada 18.432 MHz. yang dirancang khusus terutama untuk aplikasi yang real-time, µP meliputi timer atau counters, interrupt
con-troller, dan chip-select juga meliputi 2
saluran serial yang ditunjuk sebagai COM0 dan COM3. Suatu pengendali komunikasi
serial terpisah digunakan untuk COM1 dan
COM2. Mikroprosesor membantu melaku-kan performa fungsi I/O, seperti halnya me-nyediakan RAM dan PROM.
Boot sistem terdapat didalam PROM
yang merupakan bagian dari µP. Memori program disimpan di flash memory.
Data-base dapat disimpan lebih dari 64K di dalam nonvolatile RAM. Tabel, data dikumpulkan
dan disimpan didalam RAM.
Gambar 7. Diagram Blok Perangkat Keras (Hardware).
Gambar 8. Modul I/O Interface
Model 8213.
Komunikasi data RTU dengan NMS 531 dihubungkan melalui modul I/O interface Model 8213 yang merupakan suatu alat penghubung I/O cerdas (intelligent I/O
inter-face), yang menangani membaca sekilas,
pendeteksian kesalahan, mengerjakan secara beranting dan konversi data. Model 8213 (Gambar 9) menggunakan optical isolation, proteksi tegangan (Voltage) lebih, penya-ringan dan pengaruh keadaan isyarat. Ter-sedia 4 saluran (channel) data.
C. Receiver System
Receiver System merupakan bagian output yang berfungsi memperagakan
infor-masi yang dihasilkan bagian proses dalam bentuk sesuai dengan kebutuhan sistem.
Sistem komputer dasar terdiri dari
Cen-tral Processing Unit (CPU), memory Unit
dan Input atau Output Unit. CPU merupakan unit untuk mengolah data dan menjalankan program yang tersimpan di dalam memory
Unit. Input atau Output Unit berfungsi
se-bagai pintu yang menghubungkan sistem komputer tersebut dengan dunia luar.
FuelsManager (FM) adalah perangkat
lunak Supervisory Control and Data
Acqui-sition (SCADA) yang khusus digunakan
un-tuk aplikasi tank inventory system. FM me-rupakan aplikasi client atau server yang ber-operasi dengan menggunakan Sistem ber-operasi
Microsoft Windows (NT, 2000 maupun XP).
Dengan FM, operator dapat mengatur dan memonitor kondisi operasi atau fasilitas keseluruhan secara aman dan efisien. FM da-pat beroperasi pada PC tunggal (standalone
PC) atau sebagai bagian dari suatu jaringan.
FM juga dapat berupa Workstation atau
Server. FM dirancang sebagai suatu sistem
yang terbuka (open system) yang memung-kinkan para pemakai untuk menginte-grasikan semua jenis pengukuran tanki se-perti floater, radar, servo, hidrostatis,
intel-ligent magnetostrictive serta jenis
pengukur-an tpengukur-anki lainnya ke dalam satu sistem. Semua parameter tangki yang diolah dan disimpan di FM seperti level, temperatur, dan lain-lain dapat diperagakan di monitor PC. Dengan FM, operator dapat melihat kondisi operasi
36 dalam bentuk grafis secara real-time. Sistem dapat digunakan sebagai suatu total sistem untuk memonitor dan mengendalikan semua perangkat seperti pompa, valve, motor, mixer dan peralatan lainnya. Sistem dapat
me-monitor level, temperatur, alarm, volume, flow, dan variabel tangki lainnya sampai
dengan 2000 tangki.
Secara kasar istilah analog dapat samakan dengan kontinyu, sedangkan
di-gital dengan discrete, dua istilah ini sering
dipergunakan dalam komunikasi data dalam tiga konteks yaitu data, pensinyalan, trans-misi. Hal ini berarti dapat menentukan data sebagai entiti (sistem manajemen data base) yang menyampaikan arti atau informasi, sinyal adalah tampilan data elektrik atau elektromagnet. Pensinyalan itu berarti pe-nyebaran sinyal secara fisik melalui media yang sesuai.
ASCII merupakan sandi 7 bit, sehingga terdapat 2 pangkat 7 yang berarti ada 128 macam simbol yang dapat disandikan de-ngan sistem ini, sedangkan bit ke 8 meru-pakan bit paritas. Sandi ini dapat dikatakan yang paling banyak dipakai sebagai standard pensinyalan pada peralatan komunikasi data.
Tabel 1. Kode ASCII
Komunikasi data dengan HART Proto-kol yang standard beroperasi menggunakan prinsip frequency shift keying (FSK). Sinyal digital terdiri dari dua frekwensi yaitu 1,200 Hz dan 2,200 Hz yang mewakili bit 1 dan 0, berturut-turut gelombang Sinus dua freku-ensi ini dilapiskan pada arus searah (DC) kabel sinyal analog untuk menyediakan ko-munikasi digital dan analog bersama. Sebab nilai rata-rata sinyal FSK selalu nol.
Komu-nikasi sinyal digital mempunyai suatu waktu tanggapan kira-kira 2 (dua) sampai 3 (tiga) data diper-barui per detik tanpa menyela sinyal analog.
Gambar 9. Sinyal Digital dan FSK
Perangkat keras pada komunikasi serial
port dibagi menjadi dua kelompok, yaitu
Peralatan Terminal Data atau Data terminal
equipment (DTE) dan suatu Peralatan
Ko-munikasi data atau Data communication
equipment (DCE).
Spesifikasi elektris serial port merujuk pada Electronic Industri Association (EIA) : 1. Space (logika 0) ialah tegangan antara +3
hingga +25 volt
2. Mark (logika 1) ialah tegangan antara -3 hingga -25 Volt.
3. Daerah antara +3 Volt hingga -3 Volt tidak didefinisikan atau tidak terpakai. 4. Tegangan open circuit tidak boleh
melebihi 25 volt.
5. Arus hubungan singkat tidak boleh melebihi 500 mA
Gambar 10. Port RS 232 tipe DB 9 Jantan dan Betina.
Kelebihan komunikasi serial ialah jang-kauan panjang kabel lebih jauh diban-dingkan dengan paralel karena serial port mengirimkan logika 1 dengan kisaran tega-ngan -3 Volt hingga -25 Volt dan logika 0 kisaran tegangan +3 sampai +25 Volt se-hingga kehilangan daya karena panjangnya kabel bukan masalah utama. Bandingkan de-ngan port parallel yang menggunakan level
37
TTL yang berkisar dari 0 Volt untuk logika
0, logika 1= +5Volt.
Transmisi data serial asinkron adalah pengiriman data secara perkarakter antara satu karakter dengan karakter tidak ada waktu antara yang tetap. Karakter dapat diki-rim sekaligus ataupun dengan beberapa ka-rakter, kemudian berhenti untuk waktu yang tidak tentu, lalu dikirimkan sisanya atau di-sebut dengan starstop Transmisi, kalau tiap karakter mengalami sinkronisasi dengan ja-lan penggunaan bit awal dan bit akhir, bit awal akan memberitahukan sistem untuk mulai mengumpulkan bit berikutnya sebagai
bit data, bit akhir memberitahukan pada
ter-minal bahwa data telah lengkap dan terter-minal kembali kekeadaan reset supaya dapat mene-rima bit awal lagi. Sikronisasi dilakukan kembali setiap karakter diterima.
Transmisi data serial sinkron digunakan untuk transmisi kecepatan tinggi, yang di-transmisikan 1 block data. Dalam sistem ini baik pengirim atau penerima bekerja ber-sama-sama dan sinkronisasi dilakukan setiap sekian ribu data, start bit dan stop bit tidak dibutuhkan untuk tiap karakter, sinkronisasi dilaksanakan dan dijaga baik pada waktu tidak ada data yang dikirim maupun sesaat sebelum pengiriman terjadi sinkronisasi. D. Sistem Pengukuran Automatic Tank
Gauging pada Tangki
Seperti yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya (Gambar 1) sistem pengukuran ATG terdiri dari Field Device, Interface dan
Receiver System. Field device terdiri dari
Proservo NMS 531 dan Prothermo NMT 535 terpasang diatas tangki sedangkan Pro-monitor NRF 560 terpasang dan ditempatkan disamping bawah tangki, NMS 531 ber-fungsi sebagai level transmitter yang men-deteksi level cairan didalam tangki yang bekerja dan dikendalikan secara otomatis. NMT 535 berfungsi sebagai temperature
transmitter yang mengukur temparatur
cair-an didalam tcair-angki ycair-ang menggunakcair-an meto-de pengukuran temperatur rata-rata (average
temperature), NRF 560 berfungsi sebagai monitoring NMS 531 dan NMT 535.
Ketika displacer diturunkan dan me-nyentuh cairan atau sedang mendeteksi ke-naikan permukaan cairan, berat displacer akan berkurang oleh karena adanya gaya te-kan keatas (buoyancy force).
Gambar 10. Hubungan antara Field
Device, Interface dan Receiver System.
Gambar 11. Cara Kerja Metoda Deteksi Permukaan Cairan Proservo NMS531.
Sebagai hasilnya, tenaga putaran pada
coupling magnet juga berubah dan
perubah-an ini diukur oleh 2 pasperubah-ang Hall Sensor. Hall
sensor berfungsi sebagai pendeteksi berat (wire drum, wire dan displacer). Sinyal hasil
pengukuran sensor ini yang menunjukan posisi displacer dikirim melalui rotary
en-coder ke Central Processing Unit (CPU).
Sebagaimana level cairan naik dan turun, maka posisi displacer diatur oleh servo
motor penggerak untuk mengikuti perubahan level cairan tersebut. Sinyal level ini bersama
hasil pengukuran temperatur dan sinyal alarm NMT RS-232 proprietary protocol FM Dot Matrix Printer RTU FIELD FJB JB NRF Switch 4p 1p ES 1P 8P 2P NMS ITP Room FM Console Type Console Type FM NMT RS-232 proprietary protocol FM Dot Matrix Printer RTU FIELD FJB JB NRF Switch 4p 1p ES 1P 8P 2P NMS ITP Room FM Console Type Console Type FM
38 juga dikirim ke Control room dengan meng-gunakan sistem komunikasi serial.
3. SIMPULAN
Automatic Tank Gauging dengan sistem Servo Balance telah banyak digunakan di
industri perminyakan dan gas dan meru-pakan alat pengukur ketinggian permukaan cairan (volume cairan) yang bekerja sangat efektif. Dimana alat tersebut menggunakan kombinasi dari pada susunan peralatan me-kanik dan susunan peralatan elektronik yang bekerja saling mempengaruhi dengan respon yang cepat serta dapat menghasilkan data-data yang diperlukan dalam teknik peng-ukuran dengan benar. ATG bekerja secara otomatis dengan kemampuan sistem servo
balance yang cerdas dapat mendeteksi setiap
perubahan level cairan didalam tangki, dan langsung akan memperbaikinya menjadi angka koreksi dari nilai sebelumnya demi-kian secara terus menerus. Meskipun ATG merupakan alat (instrumen) ukur yang di-andalkan dengan ketelitian yang tinggi, tetapi sampai saat ini belum dapat digunakan sebagai meteran untuk transaksi penjualan atau penerimaan, karena Dinas Metereologi dan Migas masih mengacu kepada metering
system yang dilengkapi dengan meter prover
untuk digunakan sebagai alat ukur transaksi yang sah di Indonesia.
4. DAFTAR PUSTAKA
1. Heriyanto Agus. TPIM Hand Out. Cepu: Pusat Pendidikan dan Pelatihan Minyak dan Gas Bumi; 2004.
2. Rustendy Ruddy. Sistem Pengukuran Automatic Tank Gauging (ATG) Tangki 945-TK-101 di PT. Pertamina (Persero) UP II Dumai. Cepu: KKW PTK Aka-migas-STEM; 2006.
3. Syarifin Amin. Analisis Automatic Tank Gauging Tangki 42-T-302 A di Kilang PT. Pertamina (Persero) UP VI Ba-longan. Cepu: KKW PTK Akamigas-STEM; 2004.
4. Sulistyo dan P.Setyono. Intisari Fisika. Bandung: CV Pustaka Setia; 2001.
5. Purnomo Djoko. Presentase Koreksi Pengukuran ATG dan Perhitungan Mua-tan Tangki. Cepu: Pusat Pendidikan dan Pelatihan Minyak dan Gas Bumi; 2006. 6. Purnomo Djoko. Supervisory Control
and Data Acquisition. Cepu: Pusat Pen-didikan dan Pelatihan Minyak dan Gas Bumi; 1996.
Daftar simbol
Wa = berat benda yang tenggelam Fa = gaya Archimides
Vcair V’a = volume zat cair yang dipindahkan
Va = volume benda yang tenggelam ρc = rapat massa zat cair
ρa = rapat massa benda yang tenggelam g = percepatan gravitasi bumi
EH = tegangan Hall I = arus (Ampere)
B = induksi medan magnet (Gaus, Wb/m2)
t = tebal plat (cm)
KH = koefisien Hall, indium antimode ( A.G V.cm) T = tegangan kawat W = berat displacer VB = volume Balance V = volume displacer ρu = upper density ρm = middle density ρb = bottom density W = berat displacer
Wu = berat displacer pada Upper liquid Wm = berat displacer pada Middle liquid Wb = berat displacer pada Bottom liquid V = volume displacer
t = suhu tangki
a = koefisien muai ruang bahan dinding tangki (0,000348 / 0C)