LOGO
PERANGKAT KERAS
SISTEM SCADA
Presentasi Mata Kuliah Teknologi SCADA Modern
Program Studi S2 Teknik Elektro FT-UGM 2010
OUTLINE PRESENTASI
PENGENALAN SCADA MASTER STATTION SCADA REMOTE STATION SCADA KOMUNIKASI MASTER-REMOTE STATION KESIMPULANLOGO
PENDAHULUAN
Dalam pabrikasi modern dan proses industri kemudahan dan keamanan telemteri industri sering dibutuhkan untuk menghubungkan peralatan dan sistem yang terpisah pada jarak jauh.
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) merupakan sistem terkomputerisasi dua arah untuk melakukan kontrol secara real-time, monitoring dan supervisi perangkat jarak jauh (remote devices)
Sistem SCADA melakukan fungsi supervisi seperti pengambilan data dan fungsi kontrol
Data real time disajikan terintegrasi, sehingga operator sistem dapat memperoleh informasi yang tepat guna pengambilan keputusan operasi perangkat jarak jauh (remote) dan fokus mengatasi permasalahan dengan cepat.
FUNGSI DASAR SCADA
•
Akuisisi data
•
Supervision
•
Control
www.themegallery.com
Mengumpulkan data (pembacaan meter dan status peralatan) dari peralatan melalui RTU.
Data dikirim ke operator melalui media komunikasi. Pengawasan sistem Tenaga dilakukan oleh
operator berdasar data yang diperoleh dari proses akuisisi data
Mengirimkan sinyal untuk mengoperasikan peralatan instrumentasi dan kontrol
Keuntungan dari SCADA
•
Monitoring jarak jauh sistem secara Lengkap, tepat waktu,
akurat dan terorganisir
•
Meningkatkan Kualitas Kinerja Sistem
•
Meningkatkan Efisiensi Sistem
•
Meningkatkan Keamanan Sistem
•
Mengurangi Biaya Operasi
•
Mengurangi biaya pengembangan sistem
•
Managemen data (engineering dan operasi)
APLIKASI SCADA
• Manufaktur, pabrikasi, produksi, pembangkit listrik dsb
INDUSTRIAL PROCESS,
• Pengolahan dan distribusi air, transmisi dan distribusi daya listrik , dsb
INFRASTRUCTURE PROCESS,
• Pada Bangunan, bandara, pelabuhan Scada digunakan memonitor dan mengontrol HVAC dan konsumsi energi.
FACILITY-BASED PROCESS.
Aplikasi SCADA : water treatment
www.themegallery.com
SCADA PADA SISTEM TENAGA
SCADA Master Station Substation RTU Substation SCADA Communication Channel FUNGSIONAL:•Monitoring & Akuisisi data •Supervisi sistem tenaga •Kontrol Sistem Tenaga
Substation RTU
Komponen Sistem SCADA
5 level atau hirarki esensial sistem
SCADA:
1.
Piranti instrumentasi dan kontrol : mengumpulkan data
lapangan
2.
RTU (remote terminal unit) : menyediakan interface ke
sensor analog dan digital yang ditempatkan di tiap remote
site
3.
Master station
4.
Sistem komunikasi : menyediakan jalur untuk komunikasi
antara master station dengan remote site
LOGO
Master Station
Master station terdiri dari satu
atau beberapa stasiun operator
yang terhubung ke sistem
komunikasi
Fungsi utama master station
mendapatkan data secara periodik dari RTU dan sub master station
melakukan kontrol jarak jauh
Feature yang harus tersedia pada
master station :
Interface operator untuk menampilkan status RTU dan memungkinkan kontrol operator
Logging data dari the RTU Alarming data dari RTU
FUNGSI MASTER STATION
Monitoring
Data Acquisition
Supervisory Control
Alarm
Event Logging and Recording
FUNGSI MASTER STATION
Monitoring
Data Acquisition
Supervisory Control
Alarm
Event Logging and Recording
Data display
• Memonitor perilaku sistem
secara keseluruhan.
• Mengirim dan menerima
FUNGSI MASTER STATION
Monitoring
Data Acquisition
Supervisory Control
Alarm
Event Logging and Recording
Data display
Kemampuan untuk
mendapatkan berbagai
informasi dari lapangan.
FUNGSI MASTER STATION
Monitoring
Data Acquisition
Supervisory Control
Alarm
Event Logging and Recording
Data display
Kontrol jarak jauh
peralatan substation
FUNGSI MASTER STATION
Monitoring
Data Acquisition
Supervisory Control
Alarm
Event Logging and Recording
Data display
Tanda bahaya dalam bentuk
Audio dan visual pada
FUNGSI MASTER STATION
Monitoring
Data Acquisition
Supervisory Control
Alarm
Event Logging and Recording
Data display
Logging dari kejadian sistem di monitor dan tindakan operator
Monitoring
Data Acquisition
Supervisory Control
Alarm
Event Logging and Recording
Data display
memberikan informasi
kepada operator
tentang parameter sistem
Sub Master Station
Sub master station diperlukan untuk
mengontrol lokasi pada daerah
tertentu.
Fungsi Submaster Station:
Mendapatkan data dari RTU pada region
tertentu
Melakukan log and display data tersebut
pada operator station lokal.
Meneruskan data ke master station
Meneruskan permintaan kontrol dari master
station ke RTU pada region
Perangkat Keras Master Station
a) Server (SCADA, EMS/DMS, DTS, data historikal, sub sistem komunikasi, dan offline database);
b) Workstation meliputi :
Workstation Dispatcher, Workstation Enjiner, Workstation DTS
Workstation di luar control center
c) Monitor;
d) Layar tayang;
e) Printer laser hitam putih dan printer berwarna;
f) Static display; untuk menampilkan waktu dan atau besaran listrik.
g) Global Position System (GPS); menerima sinyal pewaktuan dari satelit yang kemudian dijadikan sebagai acuan waktu
Perangkat Keras Master Station
g)
Switch; terdiri dari:
Switch untuk Fast Ethernet LAN,
Switch untuk Gigabit Ethernet LAN, dan
Switch untuk remote station
h)
Router; komunikasi antar control center
menggunakan protocol ICCP
i)
Local Area Network; berfungsi untuk
menghubungkan peralatan di master station
j)
Storage : berfungsi sebagai media penyimpan
data, backup operating system, backup
Server (1)
a.
Server SCADA, berfungsi sebagai pengolah dan
penyimpan semua data informasi yang diperoleh
dari sub sistem komunikasi untuk dikirimkan
kepada server yang lain sesuai dengan kebutuhan.
b.
Server Historikal, berfungsi sebagai penyimpan
semua data dan informasi baik yang dinamis
maupun statis serta semua perubahan informasi
yang didapat dari server SCADA maupun server
EMS/DMS.
c.
Server EMS/DMS, berfungsi sebagai pengolah data
dari server SCADA, server historikal, dan data
snapshot dikombinasikan dengan logikal data yang
ada di server EMS/DMS untuk menjalankan aplikasi
kelistrikan baik secara real time maupun study.
Server (2)
d.
Server DTS, berfungsi untuk menjalankan aplikasi
training baik berupa simulasi maupun modelling
sesuai dengan kebutuhan dispatcher.
e.
Sub Sistem Komunikasi, adalah server yang
berfungsi sebagai kontrol komunikasi ke
RTU/remote station dengan model polling serta
sinkronisasi yang ditentukan sesuai dengan
kebutuhan.
f.
Offline Database Server, merupakan server yang
menyimpan data historikal dalam jangka waktu lama,
menjadi sumber data untuk perhitungan kinerja,
Off Line Database
Offline database merupakan database khusus yang
berfungsi untuk menyimpan data historikal pada server
tersendiri.
Dengan adanya offline database, data historikal dapat
disimpan minimal selama satu tahun. Pengambilan
data offline database tidak boleh mengganggu kinerja
database SCADA.
Aplikasi kinerja diperlukan untuk kebutuhan analisis
SCADA dan operasi jaringan tenaga listrik, dengan
memanfaatkan data yang ada di offline database
server.
Layar Tayang
Tampilan pada layar tayang memiliki
fungsi yang sama dengan tampilan pada
monitor dispatcher.
Layar Tayang dapat menampilkan:
a.
Jaringan yang menjadi daerah tanggung jawabnya;
b.
Single Line Diagram;
c.
Topologi jaringan;
d.
Status peralatan, waktu, dan besaran listrik
Konfigurasi Master Station
Konfigurasi master station dibedakan menjadi beberapa level
berdasarkan tingkatan perangkat keras, lunak, dan lingkup
supervisi sistem kelistrikan
Contoh :
Konfigurasi Master Station
Contoh :
LOGO
REMOTE STATION
SCADA
Remote Station
Stasiun yang dipantau, atau diperintah dan dipantau
oleh master station, yang terdiri dari gateway, IED, local HMI, RTU, dan meter energi.
Remote Station Pembangkit
Konfigurasi remote station unit pembangkit,
Terdapat sistem kontrol pembangkit dan sistem kontrol SCADA yang terpisah satu sama lain
Gateway, IED, HMI
Gateway
Intelligent Electronic Device (IED)
Human Machine Interface (HMI)
Simpul rele (relay node) jaringan data dimana jalur transmisi dengan definisi protokol yang berbeda dari semua tujuh layer protokol terinterkoneksi oleh konversi protokol.
Peralatan elektronik berbasis mikroprosesor yang memiliki fungsi tertentu untuk melakukan telekontrol, telemetering, telesignal, proteksi, dan meter energi.
Perangkat dimana pengguna berinteraksi dengan sistem SCADA. HMI menyediakan fasilitas dimana pengguna dapat memberikan input kepada sistem dan sistem dapat
Remote Terminal Unit (RTU)
RTU adalah peralatan yang dipantau, atau diperintah dan
dipantau oleh master station.
RTU merupakan unit kontrol dan akuisisi data yang memonitor
dan mengintrol peralatan pada lokasi remote.
Fungsi utama RTU adalah mengontrol dan mendapatkan data
dari peralatan dan mentransfer data ke sebuah central station.
RTU dapat berkomunikasi dengan sub-RTU. RTU juga dapat
bertindak sebagai stasiun relai ke RTU lain yang tidak dapat
diakses secara langsung oleh central station
RTU dapat dihubungkan dengan Local HMI di gardu induk
Remote Terminal Unit (RTU)
www.themegallery.com
Remote Terminal Units connecting to sensors in the process,
converting sensor signals to digital data and sending digital data to the supervisory system. RTU/Data Concentrator
Switchgear
Analog (Transducers) Digital (Relays) Alarms/Indication (Relays) IEDs Substation Equipment Transformers Circuit Breakers Bus Disconnect Switches Transmission/Distribution Lines Remote Reclosers Capacitor BanksIntelligent Electronic Devices Substation Battery
FUNGSI RTU
Akuisisi data-data analog maupun sinyal-sinyal
indikasi.
Melakukan kontrol buka/tutup kontak, naik/turun
setting atau fungsi-fungsi set point lainnya.
Meneruskan hasil-hasil pengukuran (daya aktif,
daya reaktif, frekuensi, arus, tegangan) dan
sebagainya ke pusat pengendalian.
Melakukan komunikasi dengan pusat
Perangkat Keras RTU
Modul processor
Analog inputs,
Analog outputs,
Counter inputs,
Digital inputs,
Digital outputs,
Communication interface,
Power supply,
Control Processor (CPU)
Umumnya berbasis mikroprosessor
Memori terbagi menjadi 3 tipe:
EPROM
RAM
Electrically erasable memory (flash or
EEPROM)
Penambahan mathematical processor
(coprocessor) berguna untuk kalkulasi
matematik komplek
Port komunikasi untuk:
Interface ke terminal diagnostik
Interface ke operator station
Fungsi Central Process Unit
a)
Layanan central;
b)
Organisasi aliran data;
c)
Sinkronisasi waktu dengan GPS lokal atau GPS di
control center;
d)
Sinkronisasi komunikasi serial atau field bus;
e)
Resolusi realtime
Modul input analog
Modul input analog mengkonversi sinyal analog menjadi sinyal digital
Modul output analog
Modul output analog melakukan fungsi kebalikan modul input analog yaitu mengkonversi nilai digital (dari CPU) menjadi sinyal analog
Modul Input Digital
Digital input circuit
Typical :
• 16 digital inputs per module • Associated LED indicator for
each input to indicate current states
• Optical isolation provided for each digital input
Modul digital input digunakan untuk mengindikasikan beberapa hal seperti status dan sinyal alarm
Modul Output digital
Typical :
• 8 digital outputs
• Associated LED indicator for each output to indicate current status
• Optical isolation or dry relay contact for each output
Modul counter
Modul pulse counter berfungsi sebagai akumulator dari pulsa kontrol dan status peralatan.
The typical specifications: • 4 counter inputs
• Four 16 bit counters
• Count frequency up to 20 kHz range
• Duty cycle preferably 50% for the upper count frequency limits.
Modul Komunikasi
Module kounikasi berfungsi sebagai interface
antara CPU dengan MODEM
Media komunikasi pada RTU:
RS-232/RS-442/RS-485
Ethernet
Dial up telephone lines
Microwave/MUX
Satellite
NR System Structure (Single Ring)
M1 Workstation (laptop A)
RTU RCS-9698
Switch PCS-9882 Main IEC-61850 LAN
Bay AT2 Bay F02
Relay BCU1 BCU2 3rd Party Relay
comply IEC-61850 BCU
Plant I/O
Meter 3rd Party Relay not comply IEC-61850 Protocol Converter RCS-9794AB
Switch PCS-9882 Switch PCS-9882
• RTU and work station acquire data from IEDs directly
• The model ensure the independence of various data
Power supply
Semua perangkat-perangkat sistem
pengendalian yang terdapat pada gardu induk
seperti remote termial unit, supervisory
interfaces dan perangkat-perangkat
telekomunikasi memerlukan sumber catu daya
DC yang tidak boleh terputus.
Sumber catu daya ini biasanya terdiri dan
penyearah-penyearah, satu set baterei dan
panel distribusi.
Sumber tegangan yang diperlukan untuk
penyearah biasanya terdiri dan sumber tegangan
arus bolak-balik 380/220 V AC, 50 Hz, 3
yang
umumnya sudah tersedia pada gardu induk.
LOGO
KOMUNIKASI
Komunikasi Data
Pertukaran data antara remote staton dan master station SCADA dilakukan melalui interkoneksi komunikasi
Persyaratan Komunikasi data : a. Ketersediaan yang sangat tinggi; b. Integritas data yang sangat tinggi; c. Mendukung operasi real time;
d. Efisiensi transfer informasi yang tinggi;
e. Operasi yang bebas dari interferensi elektromagnetik yang tinggi
Media komunikasi untuk pertukaran data : a. Fiber optic;
b. Kabel pilot; c. Radio data.
Interkoneksi Master – Remote Station
Single master station
Single master station, single RTU
Single master station, multiple RTU(s),
radial circuit
Single master station, multiple RTU(s)
Interkoneksi Master – Remote Station
Multiple master stations
Dual master stations, multiple RTU(s),
multi-drop circuit
Multiple master stations, multiple single ported RTU(s)
Interkoneksi Master – Remote Station
Multiple master stations
Multiple master stations, multiple dual ported
Interkoneksi Master – Remote Station
Combinations System
Single master station, single sub-master station,
multiple RTU(s)
Single master station,
multiple sub-master stations, multiple RTU(s)
Interkoneksi Master – Remote Station
Networked System
Single master station, substation WAN/LAN connection via routers
Multiple master station, substation WAN/LAN connection via routers
LOGO
KESIMPULAN
Remote Station adalah stasiun yang dipantau atau diperintah oleh master station meliputi gateway, IED, local HMI, RTU, meter energi.
Fungsi master station meliputi : monitoring, akuisisi data, supervisory control, alarm, data logging, dan display data
Master station melaksanakan telekontrol (telemetering, telesignal, dan remote control) terhadap remote station.
Perangkat sistem SCADA terdiri master station dan remote station yang terhubung melalui sistem komunikasi
SCADA merupakan sistem yang mengawasi dan mengendalikan peralatan proses yang tersebar secara geografis
