BAB III
MODIFIKASI PENINGKATAN PERFORMA
3.1 Metoda Pengumpulan Data
Data dikumpulkan dari proyek baru green field project untuk industri oleokimia di dumai. Di dalam proyek tersebut ada pekerjaan yang meliputi
engineering and construction untuk DCS (distributed control system) yang mana
mengusung konsep control terpusat. DCS dipakai untuk mengontrol semua unit proses produksi secara langsung dan proses utility secara tidak langsung.
Didalam penulisan ini data yang diambil untuk data Profibus dari Hydrogen plant yang mempunyai internal controlling yaitu berupa PLC Siemens S7. Sedangkan untuk data Modbus adalah data dari Power logic metering Schneider PM5350.
3.2 Data yang Digunakan
Adapun data yang digunakan adalah data komunikasi antara DCS sebagai main-sistem dengan PLC sebagai sub-sistem yang terhubung menggunakan Profibus interface module pada DCS, dan DPM sebagai sub-sistem yang terhubung terhadap Modbus interface module pada DCS.
3.3 Pengumpulan Data
Data dikumpulkan adalah data I/O pada unit tersebut. Untuk profibus komunikasi diambil data dari PLC Siemens S7 pada unit Hydrogen plant, sedangkan untuk modbus komunikasi diambil dari unit power distribution panel dari Schneider power logic metering Pengujian dilakukan dengan menguji coba design awal secara langsung, sedangkan data I/O yang dipergunakan tetap menggunakan data sebenarnya yang dapat dari simulator yang dihubungkan pada sisi slave dan dilakukan di workshop system integrator.
3.4 Pengolahan Data
Berdasarkan beberapa contoh pengujian di bab sebelumnya maka dilakukan percobaan yang relevan dengan sistem yang sedang dibuat. Yaitu komunikasi main-sistem dengan sub-sistem menggunakan Profibus DP dan Modbus RTU protokol. Untuk lebih jelasnya diilustrasikan seperti gambar dibawah ini.
Gambar 3.2 Jaringan Komunikasi antara DCS dengan PLC dan DPM HIS DCS ALP 121 PLC ALR 121 DPM Vnet/IP Master Slave Modbus 3rd party Profibus 3rd party DPM DPM
3.5 Data Spesifikasi untuk Jaringan Komunikasi Profibus
3.5.1 Data Spesifikasi Profibus Interface Modul pada DCS
Tabel 3.1 Data Spesifikasi Profibus ALP121 DCS Yokogawa Centum VP
Item Specifications
Model ALP 121
Interface Profibus DP
Connection method RS 485
Signal isolation Isolated between field and the a system
Transmission speed 9600 bps to 12 Mbps Maximum transmission
distance
1,2 km (at the communication speed of 9600 bps)
No. of communication port 1 port
Communication port D sub 9 pin (female)
Maximum power 0,7 A
3.5.2 Data Spesifikasi Profibus Komunikasi pada PLC Tabel 3.2 Data Spesifikasi Profibus Siemens S7-300
Item Specifications Model S7-300 Interface Profibus DP Connection method RS 485 Transmission speed 1.5 Mbps Maximum transmission distance
1,2 km (at the communication speed of 9600 bps)
No. of communication port 1 port
Communication port D sub 9 pin (female)
Maximum arus 0,7 A
Weight 0,3 kg
Performa Karakter 315-2DP
Ram (integral) 64 kb
Load memory Integral 96 kb
Extended with memory card Lebih dari 512 Kb Kecepatan ms/ 1000 binary instructions Approx. 0.3
Item Specifications
Model S7-400
Digital inputs/output 1024
Analog inputs/ outputs 128 bytes
Process image 128 bytes
DP address area 2 kb
Clock memory 8 (1 memory byte)
Profibus DP
Baut rate Max 12 Mbit
Max node 64 DP slave
3.6 Data Spesifikasi untuk Jaringan Komunikasi Modbus 3.6.1 Data Spesifikasi Modbus Interface Modul pada DCS Data Modbus interface modul pada DCS
Tabel 3.3 Data Spesifikasi Modbus ALR121 DCS Yokogawa Centum VP
Item Spesifikasi
Model ALR 121
Interface RS-422/ RS-485
Connection method point to point (RS-422)
Item Spesifikasi
Model ALR 121
Communication function
Half-duplex
Synchronization method start-stop synchronization
Transmission procedure
Modbus protocol (RTU mode)
Transmission code Binary
Data Type Start Bit 1
Data bit 8
Parity bit None, even, odd
Stop bit 1 Time monitoring Transmission enable monitoring time 1000ms Reception character interval monitoring time 10 ms
Text frame Start of text None
End of text None
XON/XOFF NO
RS control NO
Item Spesifikasi
Model ALR 121
No response time set point 0 to 99 s 4ms Number of communication retries upon error 0 to 99 times 1 times Recovery communication time interval 0 to 999 s 30 s
Transmission wait time 0 to 99999 ms 1000 ms
Character length 7/8 bits
Stop bit length 1/2 bits
Parity check none/even/odd
Lag time after data transmission
1 ms (the lag time akan mulai menerima data lagi setelah data dikirimkan)
Transmission distance
Maximum 1200 M (total Extended length)
Item Spesifikasi
Model ALR 121
Installation method
Mounted on ANB 10, ANB11, A10, AFF50, AFV10, ANR10, AFF50, AFV10, AFV30, AFV40
I/O wiring Kabel 3 pair shield
Wiring koneksi
Klem dengan terminal block M4 screws (5poles x 2)
Arus power 0,5 A
Berat 0,3 kg
Tabel 3.4 Data Spesifikasi FCS dengan ALR121 Yokogawa Centum VP
ITEM MAXIMUM DESCRIPTION
Jumlah serial modul yang dapat diinstal disetiap FCS
FFCS-L (general perpose): 4 pair atau 8 Modul
Jumlah subsystem yang dapat berkomunikasi
ITEM MAXIMUM DESCRIPTION
Jumlah data yang dapat komunikasi dengan satu serial komunikasi modul
1000 words
(1 word = 16 bit)
Jumlah subsystem yang dapat berkomunikasi dalam satu port
30 station
Jumlah komunikasi definisi per komunikasi modul
128 definisi
Komunikasi size per definisi
Word device: 128 word
Bit device: 8 word
1 definisi
koresponden untuk satu komunikasi.
1 frame diartikan sebagai 1 perintah
ITEM MAXIMUM DESCRIPTION
Komunikasi size per definisi
Jumlah data yang dapat berkomunikasi dengan FCS
Word device read: 125 word
Word device write 100 word
Bit device read: 125 word
Bit device write: 50 word
1 defination adalah transmitter per komunikasi proses
Komunikasi size per definisi
Jumlah data yang dapat berkomunikasi dengan FCS
4000 word Termasuk fungsi
Data Tipe selection pada subsystem data
• Input (16-bit signed)
• Input (32-bit signed)
• Input (16-bit unsigned)
• Input (32-bit unsigned)
• Input (32-bit floating)
• Output (16-bit signed)
• Output (32-bit signed)
• Output (16-bit unsigned)
• Output (32-bit unsigned)
• Output (32-bit floating)
• Input (discrete)
• Output (discrete)
Untuk RS-485 serial line yang dipakai adalah sistem 2 kawat. Dengan baud rate sebesar 19 600 kbps.
3.7.2 Data Spesifikasi Modbus Komunikasi pada DPM
Tabel 3.5 Data Spesifikasi Komunikasi DPM Power Logic Metering Komunikasi
RS 485 port Modbus RTU, Modbus ASCII (7 or 8 bit), J-bus
2 wire, 9600, 19200 atau 38400 baud, parity even, odd, None, 1 stop bit untuk parity odd / even, 2 stop bit jika parity tidak dipakai
Ethernet port: 10/ 100 Mbps; Modbus TCP/IP 1 optional
HMI PLC, DI/DO, AI/AO simulator
3.7 Pengetesan Profibus DP dan Modbus RTU Komunikasi
3.7.1 Pengetesan Profibus DP Komunikasi PLC Siemens S7 400 dengan DCS Yokogawa Centum VP
Gambar 3.4 Diagram Master-Slave pada Pengetesan Profibus DP Komunikasi
Gambar 3.5 Pengetesan Profibus DP Menggunakan I/O Simulator dan HMI HMI DCS Yokogawa FCS Dengan Profibus Interface PLC Siemens S7-400 RS 485 Ethernet USB ALP 121 DCS Yokogawa Centum VP PLC Siemens S7-300 RS 485 Slave Master
Untuk jumlah I/O data dari hydrogen plant adalah sebesar 294byte. Dikarenakan pemakaian DP coupler maka data I/O tidak dapat dikomunikasikan semua. Batas maksimum data komunikasi adalah sebesar 128 byte, oleh karena itu dilakukan pengurangan data sebesar 166 byte. Untuk estimasi kecepatan transfer data pada sub-sistem hydrogen plant adalah:
t
partial cycle = ∑ (( ( !"#$ ## %" ! = ∑ ((& ' ( 11*+.-/+,-0 (123(4 5( 677 8( /#=
34, 7 >?DPM Schneider
3.7.2 Pengetesan Modbus RTU Komunikasi Schneider Power Logic Metering PM 5350 dengan DCS Yokogawa Centum VP
Gambar 3.6 Diagram Master-Slave Drop Point pada Pengetesan Modbus RTU Komunikasi
Gambar 3.7 Pengetesan Modbus RTU Komunikasi Menggunakan Current Injektor dan HMI pada DCS
ALR 121 RS 485 Schneider Power logic PM5330 Schneider Power logic PM5330 Schneider Power logic PM5330 RS 485
FCS dengan Modbus interface Ethernet FCS dengan Modbus interface
Secondary Current Injector Kabel power Master
Total jumlah I/O data power logic metering pada DCS adalah: 294 byte per unit
Untuk estimasi kecepatan transfer semua data pada sub-sistem adalah:
Tpartial_untuk 1byte = ∑L, ( FG-G +,-+?-GI- +,-+?-JK +,-+KGI,-. +,-MIGL?>,??,JL IG-/
Tpartial_antar byte = 0,002 s Tpartial 1 slave = 2 S TU 123 (4 (V2,5WX Y ( Z [ + (294+.-/ S 0,002 ? ] ? = 2 S (0,167 ? + 0,588 ? = 1,511 ? Tpartial 2 slave = 2 S TU 123 (4 (V2,5WX Y ( Z [ + (294+.-/ S 0,002 ? ] ? = 4 S (0,167 ? + 0,588 ? = 3, 02 ? Tpartial 3 slave = 3 x 2 S TU 123 (4 (V2,5WX Y ( Z [ + (294+.-/ S 0,002 ? ] ? = 6 S (0,167 ? + 0,588 ? = 4,53 ?
