82286380-Kontrol-Instrumen

(1)

PT. PLN (PERSERO) _{PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN} _{INTRUMENTASI dan} _KONTROL

1. INTRUMENTASI dan KONTROL

1.1 Instrumentasi pada Proses Pembangkitan

Kemajuan dunia teknologi ditandai dengan berkembang dan meningkatnya metoda pemantauan dan pengendalian lingkungannya dengan tujuan meningkatkan kemampuan untuk beradaptasi, memperkirakan, menurunkan resiko dan menghilangkan efek buruk terhadap kehidupan dan lingkungan. Sebaliknya, istilah kontrol berarti metoda-metoda memaksa parameter-parameter lingkungan untuk mengikuti harga-harga tertentu. Fungsi sistem instrumentasi dan pengukuran (Instrumentation and Measurement systems) dapat diklasifikasikan kedalam kategori berikut ini.

a. Penilaian harga atau kualitas (Value or quality assessment) – Inilah tujuan tertua pengukuran dalam sejarah peradaban. Contoh instrument asesmen harga adalah adalah timbangan perdagangan. Timbangan membantu kita dengan cara membandingkan dengan berat standard untuk menentukan harga jual suatu barang. Contoh lainnya, pemanfaatan sistem pengukur meteran air atau listrik (kwh meter). Di lingkungan pembangkitan, banyak pengukuran untuk menjamin kualitas keandalan produksi listrik sesuai yang dibutuhkan. b. Keselamatan dan Proteksi (Safety and Protection) – Bertujuan memantau dan mendeteksi

situasi berbahaya tertentu untuk menentukan aksi adaptif, protektif danpreventif; misalnya tujuan pemantauan suhu untuk menentukan tindakan adaptif atau protektif. Dalam beberapa hal, sistem pengukuran dibuat untuk menyulut suara atau lampu peringatan alarm, misalnya alarm kebakaran; atau untuk mengambil tindakan lain seperti membuka katup pelepas tekanan (relief valve) untuk mencegah tekanan lebih yang menyebabkan pecah.

c. Kendali otomatis (Automatic Control) – Seperti disebutkan sebelumnya, bahwa istilah kontrol berarti metoda-metoda memaksa parameter-parameter lingkungan untuk mengikuti harga-harga tertentu. Misalnya menjaga ketersediaan air dalam tangki; mempertahankan tinggi/level air dalam tangki ketel uap, atau proses start/stop dan pengoperasian unit pembangkit. Secara umum, semua elemen-elemen yang diperlukan untuk melaksanakan tujuan kendali (control) termasuk sistem instrumentasi, biasanya dijelaskan dengan istilah sistem kendali (control system).

d. Pengumpulan data (Data collection) – Dalam banyak hal, data dikumpulkan dan diarsipkan sebagai informasi untuk menganalisis penyebab gangguan dan pengembangan model proses yang lebih baik

(2)

Teknologi kontrol buatan pertama kali dikembangkan memanfaatkan manusia sebagai bagian integral aksi kontrol. Setelah mempelajari bagaimana menggunakan mesin dan elektronika serta computer untuk menggantikan fungsi manusia, mulailah digunakan istilah kontrol otomatis (automatic control). Pada proses kontrol, tujuan utamanya adalah mengatur harga suatu kuantitas. Mengatur berarti menjaga harga tersebut tetap pada harga yang diinginkan walau apa pun pengaruh dari luar. Harga yang diinginkan disebut harga acuan atau set-point.

Paragraf berikut menggunakan pengembangan suatu sistem kontrol untuk contoh kontrol proses tertentu untuk mengenalkan beberapa istilah dan lambing di lapangan. Gambar 1.1 menunjukkan proses yang akan digunakan pada pembahasan berikut. Cairan mengalir ke dalam tangki dengan laju qin, dan keluar dari tangki dengan laju qout. cairan dalam tangki berketinggian (level) h. Tinggi cairan dalam tangki akan dipertahankan pada harga tertentu H, walau berapa pun laju aliran masuk tangki.

1.1.1 Kontrol manual

(Manual Control)

Untuk mengatur tinggi level, tangki dilengkapi dengan satu tabung gelas penduga S, seperti gambar 1.1. Tinggi level cairan yang ada h disebut controlled variable (variabel terkontrol). Aliran keluar tangki bisa dirobah oleh operator melalui katup. Laju aliran keluar disebut manipulated variable atau controlling variable (variabel terselewengkan atau variabel pengkontrolan).

Gambar 1.1 Kontrol Level Manual (Manual Level Control).

Dengan memanipulasi posisi katup, operator mengkontrol tinggi level tangki sedekat mungkin dengan level yang diinginkan H.

(3)

Disini, manusia operator menggunakan matanya sebagai elemen perasa (sensing element) level. Umumnya, pada operasi manual, manusia merasakan: melihat, menyentuh, mencium, merasa dan mendengar merupakan sistem pengukuran. Dalam banyak hal, manusia operator bisa dibantu dengan sensor lain, misalnya indikator level, suhu, dan tekanan.

1.1.2 Kontrol Otomatis

(Automatic Control)

Untuk menyediakan kontrol otomatis, sistem harus dimodifikasi seperti ditunjukkan pada gambar 1.2, dimana mesin, elektronik atau komputer menggantikan operasi oleh manusia operator.

Satu alat yang disebut perasa (sensor) ditambahkan, yang mampu mengukur nilai harga level dan mengobahnya menjadi sinyal proporsional s. Sinyal ini disiapkan sebagai masukan input ke mesin, rangkaian eletronik atau komputer, yang disebut pengkontrol (controller). Pengkontrol ini melakukan fungsi manusia mengevaluasi pengukuran dan menyiapkan sinyal keluaran U untuk merobah posisi katup melalui suatu penggerak actuator (motor atau sistem numatik/hidrolik) yang terhubung ke katup dengan sambungan mekanikal. Inilah contoh khas dari kontrol proses otomatik (automatic process control)

Gambar 1.2 Kontrol Level Otomatik cairan dalam tangki.

Instrumentasi yang tepat untuk sistem kontrol otomatis yang dimaksud pada gambar 1.2, ditunjukkan pada gambar 1.3. Sensor level mengirim hasil pengukurannya sebagai suatu sinyal listrik ke pengkontrol elektronik. Pengkontrol diprogram untuk membandingkan sinyal yang diterima dengan harga yang disimpan H. Kemudian pengkontrol menghitung suatu harga

(4)

sebagai suatu sinyal yang akan dikirim katup kontrol (unit penggerak – actuator) untuk mengobah aliran. Pengkontrol bisa juga dihubungkan ke komputer atau rekorder. Pada situasi yang lebih realistis bisa juga dibuat Alarm untuk mengingatkan/ menyiagakan operator jarak jauh jika level dalam tangki menjadi terlalu tinggi atau terlalu rendah yang bisa merusak katup/actuator, tangki atau pipa, dll. Bisa juga mengirim laju aliran ke monitor,atau jumlah total aliran untuk perhitungan biaya dengan menambahkan alat ukur pada sisi keluar tangki. Pengukuran ini biasanya dikirim ke komputer yang terhubung ke jaringan komputer perusahaan untuk diproses di bagian lain. Untuk tujuan pemeliharaan, banyak alat ukur dilapangan (field instruments) juga dilengkapi dengan indikator lokal, yaitu harga yang terukur ditunjukkan di lokal dan juga dikirim sebagai sinyal ke pusat kontrol.

Gambar 1.3 Instrumentasi untuk kontrol level otomatis

1.2 Diagram Blok Kontrol Proses

(Process Control Block Diagram)

Tujuan pendekatan diagram blok adalah untuk memungkinkan suatu proses dianalisis sebagai interaksi sub-sistem lebih kecil dan lebih sederhana. Jika karakter setiap elemen sistem bisa ditentukan, maka kemudian karakter sistem yang terpasang dapat ditentukan dengan mensaling-hubungkan subsistem-subsistem tersebut. Satu model bisa dibuat dengan menggunakan blok-blok yang melambangkan tiap-tiap elemen yang berbeda. Karakter suatu operasi proses bisa dikembangkan dari memperhatikan sifat dan perantara elemen-elemennya.

(5)

1.2.1 Elemen-elemen Lup Kontrol Proses (Elements of Process control loop)

Elemen-elemen suatu sistem kontrol proses ditentukan dengan hubungan bagian-bagian fungsionil yang terpisah dari sistem. Paragraf berikut memberi definisi elemen-elemen dasar sistem kontrol proses dan menghubungkannya dengan contoh diatas. Gambar 1.4 menunjukkan diagram blok yang dibuat dari elemen-elemen yang telah ditentukan sebelumnya. Variabel yang dikontrol pada proses ditunjukkan dengan y pada diagram ini, nilai terukur dari variabel yang dikontrol diberi simbol ym. Nilai acuan (setpoint) variabel yang dikontrol diberi simbol ysp.

Pencari kesalahan (error) adalah titik bagian pengurangan-penambahan yang menghasilkan sinyal error E = ysp - ym ke pengkontrol untuk pembandingan dan tindakan.

Gambar 1.4 Diagram blok suatu lup kontrol proses

Spesifikasi sistem kontrol proses untuk mengatur variabel y dalam batas tertentu dengan respon waktu tertentu, menentukan karakteristik yang harus dimiliki sistem pengukuran. Pilihan teknologi tertentu untuk pengukuran pada lupadalah tergantung keseluruhan kebutuhan dan spesifikasi yang mendasari sistem kontrol. Istilah-istilah utama yang digunakan untuk menjelaskan elemen-elemen lup kontrol adalah sebagai berikut.

Process : pada contoh sebelumnya, cairan mengalir masuk dan keluar tangki, tangkinya

sendiri, dan cairan, semuanya merupakan suatu proses yang akan dikontrol terhadap tinggi level cairannya. Secara umum, suatu proses bisa terdiri dari suatu kumpulan fenomena yang rumit yang berhubungan dengan beberapa urutan manufacturing. Banyak variabel bisa dilibatkan pada proses sperti ini, dan bisa diperlukan sekali untuk mengkontrol semua variabel ini pada waktu bersamaan. Ada proses-proses variabel tunggal, dimana hanya satu variabel yang akan dikontrol; demikian juga proses-proses bervariabel banyak (multi-variable), dimana banyak variabel, mungkin saling berhubungan, yang perlu pengaturan.

(6)

Measurement : Jelaslah, untuk mempengaruhi kontrol suatu variabel pada satu proses, kita

harus memiliki informasi tentang variabel itu sendiri. Informasi itu diperoleh dengan mengukur variabel tersebut. Pada umumnya, suatu pengukuran mengacu kepada pengubahan variabel tersebut menjadi besaran sinyal analog yang sesuai dengan variabel tersebut, tekanan pnumatik, tegangan atau arus listrik. Sensor adalah suatu alat yang melaksanakan pengukuran awal dan pengubahan enerji suatu variabel menjadi informasi pnumatik atau listrik yang sesuai. Pengubahan lebih lanjut atau pengkondisian sinyal akan dibutuhkan untuk menyempurnakan fungsi pengukuran. Hasil pengukuran adalah suatu pengubahan variabel menjadi beberapa informasi yang sebanding dalam bentuk yang dibutuhkan oleh elemen-elemen lainnya dalam operasi kontrol proses.

Transducer: Sensor yang digunakan untuk pengukuran bisa juga disebut transducer. Kata

sensor cocok untuk peralatan pengukuran awal, namun karena "transducer" menggambarkan suatu alat yang mengubah suatu sinyal dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Sehingga, misalnya suatu alat yang mengubah tegangan menjadi arus yang sebanding akan disebut sebuah transducer. Dengan kata lain, bahwa semua sensor adalah transducer, tetapi tidak semua transducer adalah sensor,

Error Detector: Pada gambar 1.2, operator mengamati beda antara level sebenarnya h dengan

level yang diinginkan set-point H dan menghitung error-nya. Error ini memiliki besar dan polaritas. Untuk sistem kontrol otomatis gambar 1.3, penentuan error yang sama jenisnya ini harus dibuat sebelum aksi kontrol apapun dapat dilakukan oleh pengkontrol. Walaupun error detector senantiasa merupakan bagian dari peralatan pengkontrol, adlah sangat perlu menunjukkan perbedaan yang jelas antara keduanya.

Controller : Langkah berikutnya pada urutan kontrol proses adalah memeriksa error-nya jika

ada dan menentukan aksi apa yang harus diambil. Evaluasi bisa dilakukan oleh operator (seperti pada contoh sebelumnya), dengan processing (pengolahan) sinyal elektronik, dengan sinyal pnumatik atau dengan komputer. Penggunaan komputer tumbuh dengan cepatpada bidang kontrol proses karena komputer mudah disesuaikan terhadap operasi pembuatan keputusan dank arena kapasitas kemampuannya melakukan kontrol sistem multi-variabel. Pengkontrol memerlukan kedua masukan input, yaitu indikasi terukur dari variabel yang dikontrol dan satu gambaran dari harga acuan variabel, dinyatakan dengan istilah yang sama sebagai nilai/harga terukur. Harga acuan dari variabel akan disebut sebagai set-point. Evaluasi melakukan penentuan aksi yang dibutuhkan untuk membawa variabel terkontrol menuju harga set-point.

(7)

Control Element : Elemen akhir pada operasi kontrol proses adalah alat yang menggunakan

pengaruh langsung pada proses: yaitu memberikan perubahan-perubahan variabel terkontrol yang diperlukan itu untuk membawanya ke set-point. Elemen ini menerima satu masukan input dari pengkontrol, yang kemudian dijelmakan kedalam beberapa operasi proportional yang telah dilaksanakan pada proses. Pada contoh sebelumnya, elemen kontrolnya adalah katup yang mengatur laju aliran cairan dari tangki. Elemen ini juga disebut sebagai final control element.

The Loop : Perhatikan pada gambar 1.3 bahwa sinyal yang mengalir akan membentuk suatu

rangkaian yang menyeluruh dari proses melalui pengukuran, error detector, controller, dan final control element. Hal inilah yang disebut loop, bahasa umumnya adalah process-control loop (lup kontrol proses); sering-nya disebut a feedback loop, karena kita menetapkan satu error dan feedback sebagai koreksi terhadap proses.

1.3 Diagram Proses & Instrumentasi

Suatu alat penting untuk komunikasi enjinering pada proses pembangkit adalah apa yang disebut sebagai Diagram Proses & Instrumentasi (P&I diagram). Gambar 1.5 menunjukkan diagram P&I sejenis penukar panas (heat exchanger) pada pembangkit. Penukar panas adalah satu unit proses dimana uap digunakan untuk memanaskan suatu bahan cairan seperti minyak residu. Material minyak residu (disebut feed-stock) dipompakan dengan laju aliran tertentukedalam pipa-pipa melalui ruang penukar panas dimana panas dipindahkan dari uapke dalam minyak dalam pipa. Biasanya diinginkan untuk mengatur suhu minyak keluar aliran agar tetap, walaupun laju aliran berubah-ubah ataupun suhu masuk aliran juga berubah-ubah. Pengaturan suhu keluar aliran diperoleh dengan kontrol otomatis mengatur laju aliran uap ke penukar panas. Diagram P&I menggunakan simbol-simbol standard tertentu untuk menggambarkan unit-unit proses, instrumentasi dan aliran proses.

Suatu diagram Process & Instrumentation berisikan:

a. Tampilan gambar bagian utama peralatan yang diperlukan dengan garis utama aliran dari dan ke setiap bagian perlengkapan

b. Semua item perlengkapan lainnya dilengkapi dengan desain suhu, tekanan, flow dll c. Semua interkoneksi pemipaan ditunjukkan dengan ukuran, bahan, dan spesifikasi

fabriknya.

(8)

Gambar 1.5 Diagram P & I suatu Heat Exchanger

Instrumen ditunjukkan pada diagram P&I dengan lingkaran, biasanya disebut “balloons”. Balloon berisi angka dan huruf yang mencerminkan fungsi instrumen dan nomer kartunya. Misalnya, TT102 berarti Temperature Transmitter (sensor suhu) nomer 2 pada unit proses nomer 1. Bilangan 102 disebut nomer kartu (tag number).

Setiap Temperature Transmitter (TT) di pembangkit harus memiliki satu tag number yang khas. Penomeran tag number bisa berbeda dari satu pabrikan dengan pabrikan lainnya. Diagram P&I merupakan referensi berharga untuk instalasi projek yang sebenarnya. Enjiner instrumen menggunakannya sebagai sumber banyak dokumen yang harus disediakan.

Jenis diagram lainnya dikenal sebagai Process flow Sheet. Process flow sheets juga berisikan tampilan bergambar bagian-bagian utama peralatan yang dibutuhkan dengan garis aliran utama dari dan ke setiap bagian. Bagaimanapun, informasi tambahan selalu diberikan meliputi kondisi operasi pada beberapa tingkatan proses (flows, pressures, temperatures, viscosity, etc.),

(9)

keseimbangan material, ukuran peralatan, konfigurasi dan kebutuhan keperluan. Sebaliknya , instrumentasi pada process flow sheets bisa lengkap sempurna, bisa juga tidak.

Diagramjenis ketiga disebut Loop Wiring Diagrams. Electrical loop wiring diagrams adalah gambar skematik listrik yang disiapkan untuk lup listrik individu. Lup paling sederhana adalah yang berisi hanya satu transmitter dan satu receiver.

Lup lainnya bisa berisi banyak item seperti: transmitters. recorders. controllers, alarm units, control valves, transducers, integrators, dan mungkin juga item lainnya. Loop Wiring Diagram dimaksudkan untuk menunjukkan lokasi instrumen, nomer identifikasi dan terminasi kabel interkoneksi. Jalur kabel, ukuran kabel, titik terminal tengah dan informasi berhubungan lainnya perlu ditunjukkan pada gambar lain

Penjelasan Instrumen

FIC-101 Flow Indicator dan Controller (0 to 50 m3/Hr, normal 30 T/Hr). Instrumen ini mengkontrol aliran cold feedstock yang masuk sisi tabung penukar panas dengan mengatur posisi katup pada lintasan aliran cold feed stock.

FR-103 Flow Recorder, (0 to 10 T/Hr, 2.14 T/Hr). Instrument ini mencatat laju aliran uap. HS-101 Hand Switch, ON/OFF (ON). Saklar (switch) ini untuk menghidup/matikan (on/off)

pompa cold feedstock P-101. Ketika saklar di posisi ON, pompa beroperasi. Ketika saklar di posisi OFF, pompa berhenti.

HV-102 Hand Valve, OPEN/CLOSED, (OPEN). Saklar ini untuk membuka/tutup (opens/closes) katup pemblok uap (steam block valve) yang melaluinya uap dialirkan dari header ke sisi rumah penukar panas. Ketika saklar di posisi OPEN, block valve membuka. Ketika saklar di posisi CLOSE, block valve menutup.

PAL-103 Pressure Alarm Low, (Normal). Alarm ini berbunyi bila tekanan di pipa utama uap (steam header) kurang dari 6 kg/cm2.

PI-100 Pressure Indicator, 0 to 15 kg/cm2, (3.18 Kg/cm2). Instrumen ini menampilkan tekanan uap pada sisi rumah (shell) penukar panas.

PI-103 Pressure Indicator, 0 to 15 kg/cm2, (10.55 Kg/cm2). Instrumen ini menampilkan tekanan uap pada steam header.

TAH/L-102 Temperature Alarm High/Low, (Normal). Alarm ini berbunyi bila suhu feed-stock (bahan bakar) pada sisi keluar penukar panas melebihi 85 OC atau kurang dari 71 OC.

(10)

TI-103 Temperature Indicator, 0 to 200 OC, (186 OC). Instrumen ini menampilkan suhu uap masuk ke penukar panas.

TIRC-102 Temperature Indicator, Recorder, and Controller, 0 to 200 OC, (80 OC). Instrumen ini mengkontrol suhu feedstock pada sisi keluar penukar panas dengan mengatur posisi katup yang mengatur aliran uap ke penukar panas.

TR-101 Temperature Recorder, 0 to 200 OC, (38 OC). Instrumen ini menampilkan suhu feedstock yang masuk ke penukar panas.

1.4 Komponen Sistem Pengukuran

Tujuan sistem pengukuran adalah untuk menyajikan kepada pengamat nilai harga numerik yang sesuai dengan variabel yang sedang terukur. Secara umum, harga numeric ini, nilai terukur tidaklah tepat sama dengan harga variabel yang sebenarnya. Sehingga, nilai terukur laju aliran dalam pipa seperti yang ditampilkan pada suatu indikator mungkin adalah 7.0 m3/hr, sedangkan nilai sebenarnya mungkin7.4 m3/hr; putaran terukur suatu mesin yang ditunjukkan pada tampilan digital mungkin 3000 rpm, sedangkan putaran sebenarnya mungkin 2950. Hingga kini, cukuplah menganggap bahwa masukan ke sistem pengukuran adalah harga variabel sebenarnya, dan keluaran outputnya adalah nilai terukur. Lihat Gambar 1.6

Gambar 1.6 Diagram Block sistem pengukuran (measurement system)

Sistem pengukuran terdiri dari beberapa elemen atau blok. Adalah mungkin untuk mengenal 4 jenis elemen,walaupun pada sistem yang diberi satu jenis elemen mungkin hilang atau bisa terjadi lebih dari sekali. Ke-empat jenis tersebut ditunjukkan pada gambar 1.6 dan dapat dijelaskan sebagai berikut.

Sensing element (elemen perasa) - Ini yang bersentuhan dengan proses dan memberikan satu

output yang tergantung pada beberapa cara variabel diukur. Jika ada lebih dari satu elemen perasa yang cascade (berpancaran kebawah), elemen yang bersentuhan dengan proses disebut primary sensing element, yang lainnya disebut secondary sensing elements. Keluaran output dari suatu sensor bisa berupa perubahan tahanan, perubahan tegangan, perubahan arus , frekuensi dll.

(11)

Signal conditioning element (elemen mempersiapkan sinyal) - Ini yang mengambil output dari

sensing element dan mengubahnya menjadi satu bentuk yang lebih sesuai untuk pemrosesan lebih lanjut, biasanya suatu tegangan DC, arus DC atau sinyal frekuensi. Contohnya adalah: deflection bridge yang mengubah suatu perubahan impedansi menjadi perubahan tegangan; penguat yang menguatkan tegangan milli-volt menjadi volt; oscillator yang mengubah perubahan impedansi menjadi tegangan frekuensi variabel. Dalam kebanyakan hal keluaran output elemen signal conditioning mengikuti level sinyal standard, yaitu 0 -10 Volts or 0-5 Volts. Jika sinyal akan dikirim melalui wayar ke Control Room, output dari elemen signal conditioning adalah 4-20 mA. Dalam hal ini, kombinasi sensor dan elemen signal conditioning disebut Transmitter. Untuk transmitter suhu yang mengukur suhu antara 0-120 OC, output 4mA sesuai dengan 0 OC, dan output 20 mA sesuai dengan 120 OC.

Signal processing element (elemen pengolah sinyal) - Ini yang mengambil output dari

conditioning element dan mengubahnya dan mengubahnya menjadi satu bentuk yang lebih sesuai untuk penyajian lebih lanjut. Misalnya: pengubah analog ke digital ADC yang mengubah tegangan menjadi bentuk digital sebagai masukan input ke komputer; mikro-komputer yang menghitung nilai variabel terukur dari data digital yang masuk. Kalkulasi khasnya adalah: perhitungan aliran masa total dari laju aliran volume dan data rapat masa (density); analisa komponen harmonik dari pengukuran getaran, dan koreksi ketidak linearan sensing element.

Data presentation element (elemen penyajian data) - Data presentation element menyajikan

nilai terukur dalam suatu bentuk yang dapat dengan mudah dimengerti oleh pengamat. Misalnya elemen-elemen seperti: indikator, indikator berskala pointer; chart recorders; alphanumeric displays; dan computer monitors.

Contoh: Suatu penimbang berat (timbangan) dengan pembacaan digital. Timbangan terdiri

dari pegas S, potentiometer P, amplifier A, Analog to Digital converter ADC, dan pembacaan digital R. Pegas S sebagai sensor utama menghasilkan pergeseran linear 0 - 4 cm untuk berat antara 0 – 9,999 kg. Pergeserannya diukur dengan potentiometer P. Potentiometer berfungsi sebagai sensor kedua yang menghasilkan tegangan keluar V1 antara 0 – 2,5 volts bila bergeser antara 0 – 4,0 cm. Penguat (amplifier) memiliki gain 4,0 sehingga mengeluarkan output V2 yang bervariasi antara

(12)

0 – 9,999 volts. Pengubah ADC menghasilkan bilangan digital yang dapat ditampilkan dengan rangkaian pembacaan digital.

Kenalilah (identify) elemen-elemen sistem pengukuran diatas! 9 Pegas S adalah primary sensing element.

9 Potentiometer adalah secondary sensing element (atau transducer). 9 Amplifier dan A/D Converter adalah signal conditioning elements. 9 Pembacaan digital (digital readout) adalah indicator element.

1.5 Evolusi Instrumentasi

Pada tahun 1940 hingga awal 1950, instrumentasi analog berperangkat keras umumnya berdasarkan pada pneumatic (air pressure), konsep berukuran besar (18x 18 in). Setiap instrumen dihubungkan langsung ke titik ukur proses dan biasanya diletakkan dekat titik ukur tersebut. Aiibatnya, kontrol dan pengukuran proses menjdai tersebar (decentralized) dan operator hanya bisa melihat satu seksi dari satu unit operasi. Dengan perkembangan teknik transmisi pneumatic, kontrol terpusat (centralized control) menjadi mungkin, perlahan-lahan memungkinkan lebih banyak perangkat keras kontrol ditempatkan dalam satu seksi suatu panel kontrol. Bagaimanapun, perangkat Instrumentasi masihsangat besar dan tidak praktis, dan menyajikan tampilan dan kontrol satu variabel proses.

Revolusi baru Instrumentasi dating akibat penemuan transistor pada tahun 1947. Pada akhir 1950, kecenderungan meminiaturkan sajian instrumentasi berlanjut hingga langkah yang tinggi dan ukuran perangkatnya menurun hingga berstandard 2 x 6 in. Pada masa itu, perangkat keras instrumentasi elektronik telah resmi digunakan, berbasis pada teknologi transistor, berkembang menjadi transmisi elektronik dan berlanjut dengan instrumentasi terpusat (centralization) pada satu control panel kontrol; lahirlah ruang kontrol terpusat (centralized control rooms).

Pada awal 1960, komputer digital mulai digunakan pada kontrol proses, dihubungkan dengan perangkat keras peripheral di ruang kontrol. Perangkat keras pengantara baru seperti printers, typewriters, screen CRT dan keyboards, sekarang digunakan operator, membuat suasana di ruang kontrol menjadi kompleks, karena semua perangkat keras baru masih didukung dengan panel instrumen analog yang konvensional. Sehingga, operator harus mempelajari teknik yang baru sambil mengingat peralatan lama dalam hal darurat. Beginilah keadaan tata susunan rancangan panel kontrol yang ada hingga belakangan ini.

(13)

Selama akhir 1970-an dan awal 1980-an, revolusi filosofi rancangan pengantara orang dengan mesin (man-machine interface) telah dimulai, dengan menggunakan arsitektur tersebar berbasis perangkat mikro-prosesor. Perangkat baru ini mendigitalkan perangkat analog biasa dan menjadikan mode kontrol yang baru. Mulai diterapkan juga jaringan komunikasi pada lup analog konvensional dan memungkinkan mengembalikan desentralisasi beberapa kontroldi lapangan, sambil bersamaan lebih memusatkan informasi pada tampilan-tampilan kontrol utama. Studi intensif terus dilakukan pada aspek teknik manusia mendapatkan informasi, misalnya rekomendasi ISA (ISA-RP60.3-1977) berjudul "Human Engineering for Control Centers”. Studi ini membawa revolusi baru pada pengantara manusia (human interfacing) sistem pengukuran berbasis komputer pada decade 1980-an.

Sistem tersebar memungkikan untuk mengganti semua informasi proses yang relevan pada tampilan kontrol tersebut menjadi mudah digapai oleh operator yang duduk. Inilah inti utama revolusinya. Gambar 1.8 menunjukkan Evolusi rancangan panel kontrol tahun1950-an hingga 1980-an.

Gambar 1.8 Evolusi Panel Control dan Instruments.

Sistem tersebar ini ditawarkan oleh kebanyakan pabrikan instrumen utama, seperti Honeywell, Inc., Foxboro Corporation, Taylor Instrument Company, the Bristol Company, Fisher Controls Corporation, EMC Corporation dan lainnya. "TDC2000" buatan Honeywell, Inc., adalah salah satu yang pertama dikeluarkan (TDC =Totally Distributed Control). Sistem berbasis perangkat mikro-prosesor yang disusun dalam suatu jaringan "data highway". Sejenis pusat kontrol modern ditunjukkan pada gambar 1.9.

(14)

Pada tahun 1990-an display station menerapkan teknologi tinggi mempertinggi human interface dan memungkinkan operator untuk mengawasi informasi lebih banyak. Tampilan berbasis teknologi “Windows”, animasi, 3D display, icons, mouses, touch screens, videos, dan instrumen sebenarnya (virtual). Pengembangan selanjutnya adalah perangkat lunak penyokong operator, dimana software cerdas digunakan untuk menggabung dan menganalisa banyak data dan menyediakan bagi operator ringkasan cerdas, analisa dan anjuran ahli.

(15)

Gambar 1.10 Workstation Modern

Gambar 1.11 Engineering Workstation

Periode 1950-an dan 1960-an transmisi sinyal berbasis teknik pnumatik, dimana sinyal analog ditransmisikan melalui pipa sebagai tekanan udara bervariasi antara 3 hingga 15 psi. Periode 1970-an hingga 1990-an, sistem kabel listrik standard 4 - 20 mA menjadi metoda transmisi sinyal yang paling popular pada bidang Instrumentasi. Selama 1990-an kemajuan di bidang komunikasi digital, mikro-elektronik, dan jaringan networking, sehingga banyak usaha memajukan teknik transmisi digital. Sensor-sensor menjadi lebih canggih dan generasi baru smart transmitter memasuki pasaran. Teknologi fieldbus akhirnya menjadi terstandarkan pada tahun 1997. Fieldbus memungkinkan satu kabel wayar dihubungkan ke banyak sensor dilapangan. Transmisi digital memberikan tanggapan (response) lebih cepat dan meningkatkan jumlah informasi yang bisa trnasmisikan melalui field bus. Transmisi digital menjadi revolusi instrumentasi proses dengan skala yang jauh lebih besar dari pada revolusi yang telah dimulai dengan transmisi elektrik selama tahun 1970-an dan1980-an sebagaimana tercermin pada gambar 1.12. Kecerdasan juga menjadi terdistribusi dan tersimpan dalam smart transmitters.

(16)

Ruang lingkup instrumentasi akan ter-revolusi dengan jaringan, fiber optics, solidstate sensors, dan teknologi Artificial Intelligence (kecerdasan bikinan).

Gambar 1.12 Evolusi teknologi komunikasi lapangan

Ringkasan

1. Fungsi utama suatu sistem instrumentasi adalah pencapaian harga/nilai dan kualitas, proteksi dan keselamatan, kontrol, dan pengumpulan data.

2. Block diagrams membantu melihat sub-functions setiap bagian dari suatu proses dan menentukan input dan outputnya, dan bagaimana dihubungkannya dengan bagian lain dari proses.

3. bagian utama suatu lup kontrol adalah proses, pengukuran, error detector, pengkontrol, dan elemen kontrol.

4. Diagram P&I terdiri dari simbol-simbol grafikal dan gaaris-garis yang menggambarkan aliran proses dan mengenali (identify) lokasi dan fungsi instrumennya, misalnya sensors, katup, recorders, indikator, dan interkonesi instrument.nya

5. Suatu sistem instrumentasi terdiri dari empat bagian fungsi dasar; sensors, signal conditioning, signal processing, dan indicators.

(17)

PT. PLN (PERSERO) _{PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN} _{SISTEM OTOMATIS}

2. SISTEM OTOMATIS

Sistem otomatis (Automation System AS) merupakan perangkat workstation berbasis komputer PC dan modul-modul pengkontrol microcomputer dengan kemampuan pengolahan tersebar (distributed processing capability), dan memungkinkan penambahan fungsi input/output serta pengembangan fungsi kontrol/pemrosesan.

Sistem otomatis meliputi komponen-komponen berikut:

Operation Workstation – Terdiri dari komputer-komputer Operator Workstation untuk

pengoperasian dan Engineering Workstation untuk pemeliharaan, beserta printer-printernya. Workstation ini harus bekerja sesuai software standar untuk sistem pengkontrol network dan sistem pengkontrol digital dari pabrikannya.

Pengkontrol network (Ethernet-based Network Controllers) - Pengkontrol network ini

menghubungkan langsung Workstation-workstation melalui kabel ethernet untuk komunikasi dengan pengkontrol digital serta modul input/outputnya, juga merupakan pintu masuk untk komunikasi dengan peralatan lainnya.

Pengkontrol digital (Digital Control Unit – Controller) – terdiri dari beberapa unit sesuai sistem

yang dikontrolnya. Setiap unit beroperasi sendiri-sendiri sehingga disebut SDCU (Stand-alone Digital Control Units), berisikan input/output (I/O) dan program-program (software) untuk mengkontrol peralatan-peralatan yang dibawah kendalinya.

Modem – berguna untuk pengecekan jarak jauh sistem otomatis. Modem berkapasitas minimal

28.8 Kbaud dan mampu mengakses semua jaringan (network) pengkontrol

2.1 Arsitektur Sistem Otomatis

Sistem kontrol otomatis terdiri dari:

a. Network Control Units (NCUs) - Pengkontrol network

b. Standalone Digital Control Units (SDCUs) - Pengkontrol digital c. Input/Output Unit Modules (IOU Modules),

d. Operation Workstations (OWs),

(18)

Sistem otomatis melaksanakan kontrol, deteksi alarm, manajemen pelaporan dan informasi untuk semua fasilitas, dan Wide Area Network (WAN) dari database ODBC-complient tunggal.

Network Level 1, merupakan tulang punggung utama sistem otomatis, berupa suatu Ethernet

LAN/WAN. Network Control Units, Operator Workstations, dan File Server dihubungkan langsung ke network ini tanpa alat gateway (gerbang masuk).

Network Level 2 dari sistem terdiri dari satu atau lebih field-bus (profibus) yang diatur oleh

Network Control Units. Field-bus Level 2 terdiri dari satu atau kedua jenis berikut: 1. RS485, token passing bus yang melayani hingga 127 Standalone Digital Control

Units (SDCUs)

2. RS485 field-bus yang melayani hingga 32 peralatan modul I/O jenis tusuk lepas (plug in/out)

(19)

Modul-modul I/O ini dipasangkan langsung pada NCU atau terpisah dari NCU melalui pengkabelan.

Sistem otomatis bisa dibuat bersegmen-segmen melalui software menjadi LAN ganda yang tersebar pada satu WAN menggunakan satu file server, sehingga memungkinkan workstation mengatur satu LAN (buliding), dan keseluruhan sistem dengan semua peralatan yang

(20)

tersambung untuk di-update dan menggunakan bersama database yang terbaru. Bila sistem workstation hanya satu, ia akan berisi keseluruhan database, tidak memerlukan file server terpisah.

Semua NCU, Workstation dan File Server bisa disambungkan langsung ke Ethernet TCP/IP LAN/WAN tanpa memerlukan gateway. Selanjutnya, NCU, Workstation dan File Server bisa menggunakan komponen infrastruktur Ethernet standar yang ada dipasaran, seperti router, switch dan hub.

Tambahan pada arsitektur LAN/WAN diatas, software dari workstation yang sama harus mampu mengatur sistem remote melalui saluran dial-up phone sebagai komponen standar dari software.

Arsitektur sistem remote terdiri dari dua level penyediaan kontrol, deteksi alarm, manajemen pelaporan dan informasi untuk fasilitas remote.

tomatis bisa diskalakan dan dikembangkan pada semua levelnya dengan menggunakan interface software yang sama, dan pengkontrol level 1 dan 2 yang sama.

ul I/O bisa ditambahkan ke field-bus pengkontrol level 1 yang telah ada, untuk melakukan aplikasi security dan card access.

n, Network Control Unit, Remote Site Control Unit and Standalone Digital Control Unit. Selanjutnya, bahasa program tunggal ini harus digunakan pada semua aplikasi kontrol

nya. Level satu terdiri dari:

• Remote Site Control Unit (RSCU), komunikasi ke lokasi jauh (remotely) • Operation Workstation, melalui modem dan saluran dial-up phone standar. Level dua terdiri dari satu atau lebih field-bus yang dikontrol oleh RSCU

2.1.1 Pengembangan sistem (System expansion)

Sistem o

Pengembangan sistem otomatis mencakup fungsi Security dan Access Control tanpa menambah workstation, dibutuhkan software sisi depan pengkontrol level 1. Pengkontrol digital SCDU atau mod

Sistem ini harus menggunakan bahasa program aplikasi yang sama untuk semua level: Workstatio

lingkungan, kontrol card access, deteksi gangguan dan security, dan interface komunikasi data digital ke peralatan berbasis mikro-prosessor lain

(21)

2.1.2 Pengkontrol Network (NCU - Network Control Unit)

Pen o an menerapkan

sist lar termasuk

CU untuk telephone dial-up telefon lokal harus sama dengan NCU Ethernet, tetapi tanpa plug-in Ethernet network plug-interface card (NIC), misalnya, NCU yang mencakup NIC, harus bisa salplug-ing

™,

memilih setiap teks standar dan editoe HTML berbasis grafik untuk membuat halaman. Juga memungkinkan operator untuk membuat

e (BACnet, LonTalk and TCP/IP) yang diketahui BMS tanpa perduli dimana disambungkan pada network dan/atau dari

fungsi sebagai WEB server, langsung membuat kode HTML ke pengguna yang memerlukan (WEB browser), sehingga tidak memerlukan lagi

ftware dan hardware pada PC-based WEB server. Untuk menyederhanakan alokasi ruang imej grafik (graphic image), HTML imej grafik, bila perlu, bisa disimpan pada setiap peralatan server sistem otomatis ini harus mampu gk ntrol network harus berbasis microprocessor, multi-tasking, multi-user, d

em operasi real time. Setiap control panel NCU terdiri dari perangkat modu catu daya (power supply), CPU board, dan modul- modul input/output.

N

tukar pada LAN/WAN atau dial-up lokal.

Penggunaan Webserver (Webserver Functionality)

Semua NCU pada Ethernet TCP/IP LAN/WAN harus bisa (out-of-the box) diset-up sebagai Web Server. NCU harsu mampu menyimpan kode HTML dan sebagai halaman web browser, sehingga bisa melayani setiap peralatan komputer yang menggunakan sambungan Ethernet TCP/IP dan mampu menjalankan Internet browser standar (Microsoft Internet Explorer Netscape Navigator™, etc.) untuk mengakses data real-time dari keseluruhan sistem otomatis melalui setiap NCU.

Grafik dan halaman web berbasis teks harus dibuat dengan menggunakan kode HTML standar. Interface-nya memungkinkan pengguna (user) untuk

halaman grafik resmi dan format-format.

Interface WEB server harus bisa menggunakan password security, termasuk validasi permintaan alamat IP komputer PC; juga memungkinkan penggunaan bersama data atau informasi antara semua pengkontrol, atau proses atau network interfac

mana dibutuhkan.

Pengkontrol network harus langsung ber

so

network yang digunakan bersama (shared). WEB

menerima setiap grafik yang perlu dengan menggunakan pathing syntax standar sesuai kode HTML yang ada padanya. Hardware dan software luar tidak bisa diterima.

(22)

Spesifikasi hardware:

- Memory RAM – kapasitas 4 MB hingga 8 MB, termasuk satu floating-point math

co-processor

- Communication Port – setiap NCU menyediakan komunikasi ke workstation dan field-bus;

sedikitnya tersedia 3 sambungan port lainnya untuk modem telepon, alat servis portable, printer seri dan ke pengkontrol jenis lainnya; pada sistem LAN/WAN, NCU tersedia dengan network interface card untuk plug-in Ethernet TCP/IP dengan kapasitas 10Mbps.

- Input/Output (I/O) - setiap NCU harus melayani tambahan input dan output jenis berikut:

♦ Input digital untuk menghidupkan status/alarm

♦ Input counter untuk menjumlahkan denyut pulsa dari meteran. ♦ Input thermistor untuk pengukuran suhu

♦ Input analog untuk pengukuran tekanan, laju aliran dan tinggi permukaan.

are Override Switches) – unit-unit keluaran output digital dilengkapi

dengan potesiometer

-

ng mengindikasikan apakah ada output pada modul yang dimanualkan (manually overridden).

- R dan real time clock yang

a yiapkan: waktu, hari, bulan, dan tahun. Pada

o

♦ Output digital untuk menghidup-matikan kontrol peralatan.

♦ Output analog untuk mengatur pembukaan katup, damper dan kapasitas kontrol peralatan utama.

- Modul yang dapat dikembangkan – sistem ini menerapkan model I/O modular agar mudah

dikembangkan. Kapasitas input dan output tersedia melalui modul tusuk lepas berbagai macam jenis. Juga bisa mengabungkan modul-modul I/O sesuai keperluan aplikasi kontrol individu. Minimal tersedia 10% persediaan kapasitas input/output.

- Saklar-saklar (Hardw

saklar manual tiga posisi untuk memilih keadaan output ON, OFF atau AUTO. Saklar ini dipasang di unit dan merupakan feedback ke pengkontrol sehingga posisi saklar bisa dihasilkan melalui software. Juga, setiap output analog dilengkapi

(override potentiometer) untuk pengaturan manual sinyal output analog sepenuh rentangnya, ketika saklar manual 3 posisi diposisikan ke ON.

Lampu-lampu indikasi status lokal – menyediakan sedikitnya indikasi LED untuk status

CPU, status Ethernet LAN, dan status field-bus. Pada setiap output, menyediakan indikasi LED untuk keadaan output On atau Off. Pada setiap modul output, menyediakan LED ya

eal Time Clock (RTC) – setiap NCU memiliki baterei back-up

kurat hingga 10 detik perhari. RTC men

(23)

- C atis 120-220VAC, 60/50 Hz

d

dimatikan. Pengkontrol dilengkapi dengan proteksi tegangan lebih, dan tidak perlu konverter tambahan.

-

ya sedang berlangsung, mensinkronkan waktu dan status, dan menerapkan strategi start-up khusus yang diperlukan.

-

dan hanya memfungsikannya untuk mempertahankan memori saja.

Sp

A

Tid istem ini. Setiap

NCU mampu memproses secara paralel, dan melaksanakan program kontrol secara

pro ini

program, memprint-out program untuk penyimpanan, dan lain-lain.

2.

Software aplikasi adalah

Pr dis ka se

atu daya (power supply) – catu daya NCU berjenis otom

engan toleransi +/- 20%. Jika tegangan masuk kurang dari yang diijinkancatu daya akan

Restart otomatis setelah gangguan catu daya – saat pemulihan daya setelah gangguan

catu daya, NCU secara otomatis tanpa intervensi manusia akan meng-update semua fungsi-fungsi yang termonitor, melanjutkan operasi yang sebelumn

Baterei back-up – setiap NCU dengan catu daya standar 120-220 VAC, dilengkapi dengan

sistem catu cadangan arus DC yang dapat diprogram, mampu bertahan selama 72 jam untuk mempertahankan semua memori mengambang (volatile), atau 2 jam sebagai UPS penuh. Sistem catu cadangan arus DC ini harus dikonfigurasi setelah berfungsi sebagai UPS penuh, unit akan mematikan fungsi UPS penuh

esifikasi software

NCU berisi flash ROM sebagai sistem operasi yang menempatinya. Software aplikasi sebagai R M yang menempatinya. Software aplikasi hanya terbatasi oleh jumlah memori RAM-nya.

ak akan ada pembatasan ditempatkan pada jenis program aplikasi dalam s

bersamaan. Setiap program bisa mempengaruhi operasi setiap program lainnya. Setiap gram mempunyai akses penuh dari seluruh fasilitas I/O processor. Eksekusi fungsi kontrol tidak akan terganggu oleh komunikasi normal oleh pengguna seperti interogasi, memasuki

2 Bahasa pemrograman pengguna

program yang dapat diprogram oleh pengguna (user) yang mencakup semua strategi, operasi sikuens (sequence), algorithma kontrol, parameter, dan set-point.

ogram asal berbasis bahasa Inggris dan dapat diprogram oleh pengguna. Bahasnya harus rukturkan untuk memudahkan konfigurasi program kontrol, alarms, reports, telakomunikasi, lkulasi matematis, password dan histori. Bahasanya harus membuktikan kebenarannya ndiri (self-documenting). Pengguna harus bisa menempatkan keterangan dimana saja dalam

(24)

program. Urutan program harus bisa disusun oleh pengguna dalam kelompok logika (logical grouping).

2.2.1 Software kontrol

♦ Equipment Cycling Protection

Penerapan menejemen enerji

NCU harus mampu melaksanakan setiap atau keseluruhan menejemen enerji rutin berikut:

top

Control

omizer)

NCU harus mampu melakukan algorithma kontrol yang dites awal (pre-tested) berikut: ♦ Proportional, Integral plus Derivative Control (PID)

♦ Self Tuning PID ♦ Two Position Control ♦ Digital Filter

♦ Ratio Calculator

Fungsi Matematis

Setiap pengkontrol harus mampu melaksanakan fungsi matematis dasar (+, -, *, /), kuadrat, akar kuadrat, pangkat eksponen, logarithma, logika Boolean, atau kombinasinya. Pengkontrol harus juga mampu melaksanakan fungsi logika komplek mencakup operasor seperti >, <, =, AND, OR, XOR, dll. Hal-hal ini harus bisa digunakanpada persamaan yang sama dengan operator metematik dan lima tanda kurung.

♦ Time of Day Scheduling ♦ Calendar Based Scheduling ♦ Holiday Scheduling Overrides ♦ Temporary Schedule ♦ Optimal Start ♦ Optimal S ♦ Night Setback

♦ Enthalpy Switchover (Econ ♦ Peak Demand Limiting

(25)

♦ emperature Compensated Duty Cycling ♦ CFM Tracking

g/Cooling Interlock

Logging histori

ging) setiap besaran variabel sistem selama lasi

matematik, m histori. Maksimum 32767 harga dapat dapat

disimpan dalam setiap log. Setiap log dapat mencatat harga sesaat, rata-rata, minimum atau maksimum t atis atau manual; data yang sudah dilog harus bisa di-download ke Operation Workstation untuk pengarsipan jangka panjang berdasar rentang waktu yang

Menejeme

Untuk setia ibuat dengan pernyataan batas atas/bawah atau kondisi.

Semua ala itunjukkan di dalam sistem alarm atau

pelaporan.

Hingga 8 a etiap point dalam pengkontrol.

Pesan peringatan dan p lokal, ke ujung depan (front end)

workstation, mputasi jarak jauh (remote-computing).

Alarm dimunculkan berdasarkan prioritasnya. Sedikitnya harus disediakan 255 tingkat skala prioritas.

dengan workstation terganggu sementara, alarm-alarm akan disimpan T

♦ Heatin

♦ Hot/Cold Deck Reset ♦ Free Cooling ♦ Hot Water Reset

♦ Condenser Water Reset

Setiap pengkontrol harus bisa mencatat (log

rentang waktu antara 1 detik hingga 1440 menit. Setiap variabel sistem (input, output, kalku flag/image dll) dapat dicatat dala

se iap parameter. Log bisa otom

ditentukan pengguna, atau perintah manual.

n Alarm

p point sistem, alarm bisa d

rm akan diuji setiap kali scan NCU dan bisa d

larm dapat disusun pada s

pelaporan dapat dikirim ke terminal atau melalui modem ke peralatan ko

Jika komunikasi

sementara (buffered) dalam NCU. Bila komunikasi telah normal, alram akan dikirim ke workstation jika alarm tadi masih dalam kondisi alarm.

(26)

Pelaporan (reporting)

NCU harus bisa memunculkan laporan-laporan yang ditentukan pengguna ke printer atau terminal yang tersambung ditempatnya. Laporan harus berisi kombinasi teks dan besaran variabel sistem

The NCU shall be able to generate user-definable reports to a locally connected printer or shall contain any combination of text and system variables. Bentuk model (template) laporan harus dibuat pengguna pada pengolah kata (word processing environment).

2.3 Unit Pengkontrol Digital (SDCU-Stand-alone Digital Control Units)–digital controller

angkit

- Pengkontrol turbin uap (steam turbine controller)

digital memiliki programnya sendiri dan akan terus tetap beroperasi walaupun terjadi gangguan atau kehilangan komunikasi dengan NCU-nya.

(support) seluruh point-point kebutuhan input dan output sesuai yang dibutuhkan urutan (sequence) dan beroperasi dengan moda berdiri sendiri (stand-alone

parameter dan memungkinkan operator untuk mengubah harga set-point dan parameter sistem.

- Tersedia saklar/ tombol manual (manual override switch) untuk semua output digital

dan sistem alarm terminal. The reports

Laporan bisa ditampilkan berdasarkan kondisi logika atau melalui perintah yang dibuat pengguna.

Unit pengkontrol Digital harus mengkontrol setiap sistem pada masing-masing unit pemb daya, yaitu:

- Pengkontrol turbin gas (gas turbine controller)

- Pengkontrol boiler (boiler controller) - Pengkontrol generator (generator controller)

Setiap unit pengkontrol

Pengkontrol digital sebagai pengkontrol unit pembangkit daya harus memenuhi hal-hal berikut: - Melayani

fashion)

- Dapat diprogram secara penuh oleh pengguna (fully user programmable), serta software yang teraplikasi bisa dimodifikasi.

- Pengoperasian melalui tampilan (display) monitor atau LCD tersedia untuk mengetahui harga

(27)

Memori RAM dan EPROM

Program kontrol akan tetap tersimpan pada RAM yang diback-up dengan baterei dan dalam

EPROM. Se p inimal berkapasitas 32kb dan

EPROM 128

ikasi

n komisioning dan perubahan parameter dengan atau tanpa NCU yang on-line. Mungkin juga dari sambungan

po

Inp t

Setiap SCDU harus melayani penambahan input dan outpu ♦

♦ umming pulses from meters.

♦

♦ on/off equipment control.

♦ Analog Outputs for valve and damper position control, and capacity control of primary

an output bisa ditambah kembangkan dengan menggunakan modul-modul tusuk lepas (plug in/out). Dua modul input atau output bisa ditambahkan ke SCDU utama tanpa

enambah kapasitas catu dayanya.

rmasi berbasis peer to peer dengan SCDU lainnya selama

Lampu indikasi pada SDCU minimal, indikasi LED status CPU dan status field-bus. tia memori RAM pengguna untuk pengkontrol m

KB.

Sambungan (port) komun

SCDU memiliki sambungan (port) komunikasi dengan field-bus. Satu sambungan port juga disediakan untuk hubungan dengan alat servis portable untuk keperlua

servis pada setiap SCDU untuk melihat, enable/disable, dan memodifikasi nilai besaran suatu int parameter atau program dalam setiap pengkontrol pada field-bus lokal.

u /Output

t untuk jenis berikut: Digital Inputs for status/alarm contacts

Counter Inputs for s

♦ Thermistor Inputs for measuring temperatures in space, ducts and thermowells. Analog inputs for pressure, humidity, flow and position measurements.

Digital Outputs for

equipment.

Kapasitas input d

m

Setiap SDCU bisa saling tukar info

membaca (scan) setiap field-bus; juga bisa menyimpan dan mereferensikan besar variabel global (pada LAN) dengan atau tanpa setiap workstation on-line. Program-program kontrol pada setiap SDCU bisa dilihat dan/atau di-enabled/disabled-kan dari lokal dengan alat servis portable atau workstation yang terhubung ke suatu NCU.

(28)

Real Time Clock (RTC)

urasinya dalam

10 rikut: waktu, hari, bulan, dan tahun. Setiap SCDU

m i NCU yang menyamakan RTC seluruh

SC

Restart oto

Saat aya setelah gangguan catu daya, NCU secara otomatis tanpa intervensi manusia akan meng-update semua fungsi-fungsi yang termonitor, melanjutkan operasi yang sebelumnya sedang berlangsung, mensinkronkan waktu dan status, dan menerapkan strategi

Menejemen Alarm

tiap kali scan SDCU dan bisa ditunjukkan di dalam sistem alarm atau

yang tersambung e NCU atau ke Operation Workstation.

dikitnya harus disediakan 255 tingkat skala Suatu SCDU harus memiliki real time clock pada hardware dan softwarenya. Ak

detik per hari. RTC meliputi informasi be

enerima satu sinyal setiap jam, melalui network dar DU.

matis setelah gangguan catu daya

pemulihan d

start-up khusus yang diperlukan.

Baterei back-up

Setiap SCDU dilengkapi dengan baterei back-up yang mampu bertahan hingga 3 tahun menjaga semua memori yang mudah terhapus (volatile).

Untuk setiap point sistem, alarm bisa dibuat dengan pernyataan batas atas/bawah atau kondisi. Semua alarm akan diuji se

pelaporan.

Hingga 8 alarm dapat disusun pada setiap point dalam pengkontrol memungkinkan peningkatan perioritas (urgency) berdasarkan alarm yang mana yang disulut (triggered).

Pesan peringatan dan pelaporan dapat dikirim ke terminal lokal atau modem k

Alarm dimunculkan berdasarkan prioritasnya. Se prioritas.

Jika komunikasi dengan NCU terganggu sementara, alarm-alarm akan disimpan sementara (buffered) dalam SDCU. Bila komunikasi telah normal, alram akan dikirim ke NCU jika alarm tadi masih dalam kondisi alarm.

(29)

2.3.1 Pengkontrol turbin gas (gas turbin controller)

h ditentukan pada bagian execution engan program kontrolnya.

diri dari:

• In operation, yang terdiri dari:

o Load Control

- Ready to start = adalah rangkaian lokiga (logic sequence) untuk memenuhi persyaratan

- Start-up/shutdown program = adalah program bertahap (step control programm) untuk

Temperature control = adalah kontrol kontinyu (continuous control) selama unit turbin gas

beroperasi untuk membatasi suhu gas buang turbin gas agar tidak ntukan.

i putaran yang telah ditentukan.

kontrol kontinyu (continuous control) selama unit turbin gas beroperasi untuk mengendalikan beban unit sesuai dengan target yang

il tetap menjaga putaran poros turbin gas agar tetap ran yang telah ditentukan.

Pengkontrol turbin gas harus mampu menyelenggarakan seluruh kebutuhan dan pengendalian pengoperasian turbin gas sesuai spesifikasi yang tela

d

Kontrol turbin gas ter

• Ready to start (stand by) • Start-up/shutdown program

o Temperature Control o Speed Control

agar unit turbin gas bisa untuk mulai dijalankan (start).

memenuhi kriteria dan batasan selama mulai menjalankan (start-up) maupun selama menghentikan (shutdown) unit turbin gas.

-

melebihi suhu batasan yang telah dite

- Speed control = adalah kontrol kontinyu (continuous control) selama unit turbin gas beroperasi untuk menjaga putaran poros turbin gas agar tetap konstan sesua

- Load control = adalah

diinginkan, samb konstan sesuai puta

(30)

2.3.2 Pengkontrol turbin uap

(steam turbin controller)

Pengkontrol turbin uap harus mampu menyelenggarakan seluruh kebutuhan dan pengendalian pengoperasian turbin uap sesuai spesifikasi yang telah ditentukan pada bagian execution dengan program kontrolnya.

Kontrol turbin uap terdiri dari:

• Ready to start (stand by) • Start-up/shutdown program

• In operation, yang terdiri dari: - Speed Control - Load Control

(31)

- Ready to start = adalah rangkaian lokiga (logic sequence) untuk memenuhi persyaratan agar unit turbin uap bisa untuk mulai dijalankan (start).

- Start-up/shutdown program = adalah program bertahap (step control programm) untuk memenuhi kriteria dan batasan selama mulai menjalankan (start-up) maupun selama menghentikan (shutdown) unit turbin uap.

- Speed control = adalah kontrol kontinyu (continuous control) selama unit turbin uap beroperasi untuk menjaga putaran poros turbin uap agar tetap konstan sesuai putaran yang telah ditentukan.

- Load control = adalah kontrol kontinyu (continuous control) selama unit turbin uap beroperasi untuk mengendalikan beban unit sesuai dengan target yang diinginkan, sambil tetap menjaga putaran poros turbin uap agar tetap konstan sesuai putaran yang telah ditentukan.

2.3.3 Pengkontrol boiler

(boiler controller)

Pengkontro enggarakan seluruh kebutuhan dan pengendalian

pengopera ntukan pada bagian execution

dengan program kontrolnya.

l boiler harus mampu menyel

(32)

Kontrol boiler terdiri dari:

start (stand by) • Ready to

• In operatio

o Kontrol tekanan uap (steam pressure control)

ontrol) Kontrol suhu uap (steam temperature control)

- Ready to start

ijalankan (start).

- Start-up/shutdown program = adalah program bertahap (step control programm) untuk memenuhi kriteria dan batasan selama mulai menjalankan (start-up) maupun selama menghentikan (shutdown) unit turbin uap.

- Drum level control = adalah kontrol kontinyu (continuous control) selama unit boiler beroperasi untuk menjaga level permukaan air di dalam tangki boiler agar tetap konstan sesuai level yang telah ditentukan.

- Steam pressure control = adalah kontrol kontinyu (continuous control) selama unit boiler beroperasi untuk mengendalikan tekanan uap sesuai dengan target yang diinginkan.

- Feed water control = adalah kontrol kontinyu (continuous control) selama unit boiler

beroperasi untuk mengendalikan aliran air pengisi sesuai dengan target yang diinginkan.

- Steam by-pass control = adalah kontrol kontinyu (continuous control) selama unit boiler

beroperasi untuk mengembalikan aliran uap dari boiler ke kondenser, h melebihi kebutuhan uap untuk

ng bakar agar sebanding dengan kebutuhan bahan bakarnya. • Start-up/shutdown program

n, yang terdiri dari:

o Kontrol level tangki boiler (drum level control)

o Kontrol aliran air pengisi (feed water control) o Kontrol uap pintas (steam by-pass control) o Kontrol udara bakar (access air c

o

o Kontrol tekanan air pengisi (feed water pressure control/sliding pressure control)

= adalah rangkaian lokiga (logic sequence) untuk memenuhi persyaratan agar unit boiler bisa untuk mulai d

bila jumlah uap produksi boiler jau turbin uap.

- Access air control = adalah kontrol kontinyu (continuous control) selama unit boiler

beroperasi untuk mengendalikan aliran udara bakar dari kipas FDF ke rua

(33)

(34)

2.4 Pengkontrol monitor

(display controller)

Pengkontrol monitor adalah berdiri sendiri, sebagai perantara operator dengan mesin melalui layar monitor. Software-nya dapat diprogram oleh pengguna untuk membuat image grafis untuk mensimulasikan sesuai dengan harga sekarang (real time)yang datang dari NCU; merubah tampilan, mengoperasikan peralatan dan merubah acuan set-point.

2.4.1 Operator Dan Engineering Workstation

Software pada workstation harus bisa dibentuk menjadi sistem tunggal (single workstation) dengan data base lokal, atau sistem ganda (multi workstation) dimana databasenya diletakkan di central file server. Client software pada sistem ganda multi-workstation harus mengakses program database file server melalui suatu rangkaian Ethernet TCP/IP yang bekerja pada 10MBPS atau 100MBPS.

Semua workstation berbasis komputer PC dengan sistem operasi Windows. Software aplikasi harus bisa berkomunikasi ke seluruh NCU dan SDCU, bercirikan grafik berwarna resolusi tinggi, peringatan alarm, pelaporan, pengumpulan data yang dapat disusun pengguna dan fungsi penyajian data.

Untuk sistem multi-workstation, sedikitnya hingga 256 workstation bisa dihubungkan ke jaringan Ethernet dengan central file server-nya. Pada susunan konfigurasi klien/server ini, setiap perubahan atau tambahan yang dibuat dari satu workstation, secara otomatis akan muncul pada seluruh workstation tanpa perlu mengkopi fail-failnya secara manual. Sistem multi-workstation tanpa central database tidak dapat diterima. Sistem multi-multi-workstation dengan file server terdistribusi/terikat dan central database (master) yang dapat diterima.

Kelengkapan Workstation (konfigurasi single atau multi-workstation). − 750 MHz Pentium III (or greater) processor with 256MB of RAM − Microsoft NT Workstation operating system

− Two serial ports

− 10MBPS or 10/100MBPS Ethernet NIC − 20 GB hard disk

− 3 ½” diskette drive − CD-ROM drive

− SVGA compatible, 19” monitor. − Mouse

(35)

− Full function keyboard

− Audio sound card and speakers

− 750 MHz Pentium III (or greater) processor with 512MB of RAM − Microsoft NT Server™ operating system

− 30GB hard disk

Perenc a 32 bit cocok untuk

teknologi . Teknologi ini memudahkan untuk

mengg mpuan sistem operasi untuk digunakan bersama antara aplikasi

(dan un ata tersedia dari BAS.

Fungsi o p pemantauan dan pemrograman semua pengkontrol DDC. Peman galarmaan, pelaporan, tampilan grafik, penyimpanan data jangka panjan p aksi-aksi kontrol oleh operator seperti pengaturan skedul

− License agreement for all applicable software.

Kelengkapan komputer File Server

− 10MBPS or 10/100MBPS Ethernet NIC

− 3 ½” diskette drive − CD-ROM drive

− SVGA compatible, 14” monitor. − Mouse

− Full function keyboard

− License agreement for all applicable software.

Modem yang kompatible dengan Workstation (33.6 Kbaud)

Printer

Printer untuk alarm dan printer untuk grafik atau laporan terpisah. Printer alarm biasanya Epson dot matrix atau persamaannya, dan printer untuk pelaporan biasanya jenis laser-jet.

Software untuk workstation

an an arsitektur software harus berorientasi pada objek, aplikasi Microsoft OLE, COM, DCOM dan ODBC

unakan seluruh kema

tuk pengguna aplikasi tersebut), kekayaan d w rkstation mencaku

tauan terdiri dari pen

g, engumpulan data otomatis, dan dan setpiont.

(36)

Pemrogram bisa dilakukan dalam keadaan off-line maupun on-line dari

engine mua informasi harus tersedia dalam tampilan grafis

maupu e untuk memperkaya penyajian data,

mengingatkan operator akan adanya problem, dan untuk memudahkan lokasi informasi diseluruh sistem DDC. Semua fungsi operator bisa dipilih melalui mouse.

Database i

Mesin da s Microsoft SQL Server, atau komplien ODBC (Open Database

Connectivity) lainnya, program database relasional. Mesin database komplien ODBC ini

memungk gunakan database pilihannya dan karena arsitekturnya yang terbuka memungkinkan pemilik menulis aplikasi resmi dan/atau laporan yang langsung berkomunikasi dengan database menghindari transfer data biasa untuk memperbaharui (update) sistem berisi semua poin-poin konfigurasi dan program-program dalam setiap pengkontrol yang telah

database berisi file-file semua work

text report, historical data logs, schedules, dan polling records.

2.4.2 Pengantara Pemakai

(User Interface)

rkstation BAS (Building Automation System) memungkinan pembuatan pengantara

pembuatan “hot-spots” sehingga pengguna bisa berhubungan untuk melihat dan mengedit setiap objek dalam sistem atau menjalankan pengedit atau alat konfigurasi setiap objek yang ada dalam engantara ini harus bisa dikonfigurasi menjadi desktop PC pengguna - dengan semua hubungan (link) yang diperlukan pengguna untuk menjalankan

/WAN. Hal ini untuk an pengkontrol harus

ering workstation yang mana saja. Se

n t ks. Tampilan grafis menonjolkan efek animasi

s stem

tabase file server haru

inkan pemilik meng

ap ikasi alinnya. Databasel

ditempatkan dalam jaringan network. Juga, station berupa grafik warna (color graphic), alarm reports,

Software wo

(interface) biasa jenis cari sana-ini (custom browser-style) yang dihubungkan ke pengguna yang telah tercatat (logged) ke software workstation. Pengantara ini akan mendukung

software. Lebih lanjut lagi, p

aplikasi lainnya. Hal ini, bersama dengan kemampuan keamanan pengguna (user security) dari Windows, akan memungkinan administrator sistem mengatur sambungan account workstation yang tidak hanyan membatasi kemampuan pengguna dalan software BAS tetapi juga membatasi apa yang boleh dilakukan pengguna pada PC dan/atau LAN

menjamin, misalnya, pengguna workstation pemantau alarm tidak bisa mematikan penampilan alarm yang aktif dan/atau tidak bisa memasukkan (loading) software kedalam PC.

(37)

Keamanan pengguna (user security)

Software harus dirancang sedemikian sehingga setiap pengguna software bisa memiliki satu nama pengguna (username) dan kata kunci (password) yang unik. Kombinasi username/password ini dihubungkan ke serangkaian kemampuan dalam software, disetel (set) dan hanya bisa diedit oleh administrator sistem. Setelan kemampuan mulai dari hanya lihat iew only), mengakui (acknowledge) alarm, meng-enable/disable-kan dan merubah harga, Program , dan Administer. Sistem memungkinkan kemampuan diatas diterapkan secara bebas asing kelas objek dalam sistem. Sistem harus memungkinkan sedikitnya

harus menyajikan map network semua pengkontrol dan poin-poin, program, grafik, alarm, dan report yang berhubungan

engannya dengan struktur yang mudah dimengerti. Semua nama objek harus alfanumerik dan menggunakan konvensi nama file Windows yang panjang. Nama objek tidak perlu harus unik penamaan poin; misalnya setiap pengkontrol (V

ke setiap masing-m

256 pengguna dikonfigurasikan perstation. Harus ada satu pewaktu tak aktif yang dapat diatur dalam software yang otomatis mematikan (log-off) operator terakhir setelah waktunya habis.

Pengantara pengkonfigurasian (Configuration Interface)

Software workstation harus menggunakan pengantara interface Windows Explorer untuk operator maupun programmer untuk melihat dan/atau mengedit setiap objek (controller, point, alarm, report, schedule, dll.) dikeseluruhan sistem. Interface ini

d

diseluruh sistem; ini memungkinkan konsistensi

bisa memliki satu masukan input bernama Temperatur Gas Buang dan satu setpoint bernama Set-point Aliran Bakar.

Pengantara konfigurasi juga harus mendukung objek-objek template yang akan digunakan sebagai blok-blok untuk membuat database BAS. Jenis objek template yang didukung meliputi semua jenis-jenis poin data (input, output, string variables, setpoints, dll.), algorithma alarm, alarm notification objects, reports, graphics displays, schedules, dan programs. Group jenis objek template harus bisa di-setup sebagai sistem dan sub-sistem template. Sistem template harus cepat untuk data entry; juga harus menjaga hubungan ke objek anak (child object) yang dibuat oleh setiap template. Jika pengguna ingin melakukan perubahan pada suatu objek template, software harus menanyakan pengguna apakah ingin meng-update semua objek anak dengan perubahan tersebut. Sistem template harus memfasilitasi konsistensi pengkonfigurasian dan pemrograman dan memberi pengguna suatu metoda yang mudah dan cepat untuk membuat perubahan global pada BAS.

(38)

Tampilan grafik berwarna (color graphic displays)

yang dibuat dengan AutoCAD sebagai latar belakang tampilan.

r, kipas, pompo, saklar, tombol, meteran, dan grafik yang dapat di-drop ke grafik dengan menggunakan mouse. Objek ini

grafis harus bisa dikonfigurasi dengan halaman yang disebut “multiple tabbed” yang memungkinkan operator dengan cepat melihat grafis individu peralatan

tis mengumpulkan data dan laporan dari pengkontrol mana saja melalui hubungan komunikasi kabel (hardwire) atau modem. Frekuensi

engumpulan data harus seluruhnya dapat dikonfigurasi oleh pengguna.

Sistem harus memungkinkan pembuatan tampilan grafik berwarna yang ditentukan pengguna untuk menunjukkan sistem mekanikal dan elektrikal atau building schematics. Grafik-grafik ini harus berisi informasi poin dari database meliputi atribut apa saja yang berhubungan dengan poin tersebut, misalnya satuan enjinering (engineering units). Juga, operatorharus bisa mengoperasikan peralatan atau merubah setpoint dari suatu grafik dengan menggunakan keyboard atau mouse.

Kelengkapan subsistem grafik berwarna meliputi:

♦ SVGA, tampilan bit-mapped displays. Pengguna harus mampu mengimpor file gambar

♦ Built-in library objek yang dianimasi seperti dampe

memmungkiakan operator berinteraksi dengan tampilan grafis mimik yang serupa dengan panel kontrol yang terpasang. Dengan mouse, operator busa mengatur setpoints, start dan stop peralatan, memodifikasi parameter loop PID, atau merubah skedul.

♦ Perubahan status atau kondisi alarm harus bisa disoroti dengan perubahan objek lokasi screen, ukuran, warna, teks, kelap-kelip atau perubahan dari satu tampilan ke tampilan lainnya.

♦ Objek-objek panel

yang berupa sistem dan sub-sistem.

♦ Kemampuan menghubungkan tampilan grafis melalui objek yang telah ditentukan pengguna, pengujian alarm, atau hasil rumusan matematik.operator harus bisa berpindah dari satu grafis ke grafis lainnya dengan memilih suatu objek dengan mouse, tidak perlu menu.

2.4.3 Pemantauan otomatis

(automatic monitoring)

Software harus mampu secara otoma