LAPORAN PENELITIAN APLIKASI DCS– HONEYWELL “CONTROL ROOM” PADA PRESSURE PLANT
Nama Tim : Nurpadmi (19790514 201012 2001) Wasis Waskito Adi (19830316 201012 1001) Agus Sugiharto (19800516 200604 1001) Luita Yusniawati D. (19830615 200801 2019) Muh Subur (19650623 198703 1001) Ali Supriyadi (19690109 199403 1002)
PUSAT PENGEMBANGAN SUMBER DAYA MINERAL MINYAK DAN GAS BUMI
BADAN PENGEMBANGAN SUMBER DAYA MANUSIA KEMENTERIAN ENERGI DAN SUMBERDAYA MINERAL CEPU, OKTOBER 2016 i
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, taufik serta hidayah-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan penelitian “Aplikasi DCS – Honeywell ‘Control Room” pada Pressure Plant tepat waktu dan tanpa ada halangan yang berarti. Penelitian ini disusun menggunakan mata anggaran tahun 2016, yang dilaksanakan mulai bulan Mei 2016 s/d November 2016. Pada kesempatan ini kami sampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu terselesaikannya penelitian ini. Terima kasih kepada seluruh anggota tim dan semua kolega atas kerja sama dan dukungan moral, tenaga yang telah diberikan. Dengan menyadari atas terbatasnya ilmu yang dimiliki seperti kata pepatah tak ada gading yang tak retak begitu pula dalam penulisan laporan penelitian ini, apabila nantinya terdapat kekurangan, kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun. Akhir kata semoga penelitian ini dapat memberikan banyak manfaat bagi PPSDM Migas, khususnya bagi profesi instrumentasi dan produksi serta bermanfaat bagi masyarakat pada umumnya. Cepu, Oktober 2016
Tim Penyusun
ii
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ..................................................................................... ii DAFTAR ISI ................................................................................................. iii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... v ABSTRAK .................................................................................................. vii I.
PENDAHULUAN .................................................................................... 1 1.1
Latar Belakang ................................................................................. 1
1.2
Rumusan Masalah ........................................................................... 3
1.3
Identifikasi Masalah ......................................................................... 3
1.4
Batasan Masalah ............................................................................. 4
1.5
Tujuan Penelitian ............................................................................. 4
1.6
Manfaat Penelitian ........................................................................... 4
1.7
Metodologi ....................................................................................... 6
1.8
Sistematika Laporan ........................................................................ 7
II. LANDASAN TEORI ................................................................................. 8 2.1
Sistem pengendalian (control system) ............................................. 8
2.2
Pengertian DCS ............................................................................. 10
2.3
DCS Honeywell “Control Room” .................................................... 22
2.4
Pressure Plant ............................................................................... 24
2.5
Penelitian sebelumnya ................................................................... 26
III. PERANCANGAN SISTEM ................................................................... 28 3.1
Tinjauan literatur ............................................................................ 28
3.2
Perancangan sistem ....................................................................... 28
a. Perancangan software ......................................................................... 29 b. Perancangan hardware ....................................................................... 31 IV. IMPLEMENTASI DAN HASIL ............................................................... 34 4.1
Implementasi Software ................................................................. 34
4.2
Implementasi Software ................................................................. 49
4.3
Hasil dan Pengujian ...................................................................... 52
V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 57 5.1
Kesimpulan ................................................................................... 57
5.2
Saran ............................................................................................ 58 iii
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 59
iv
DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1. Loop Kontrol ............................................................................ 8 Gambar 2. 2. Sistem Konfigurasi DCS ........................................................ 13 Gambar 2. 3. Operator Station .................................................................... 15 Gambar 2. 4. Field control station (FCS) ..................................................... 16 Gambar 2. 5. Enclosed and Open Display Style HIS tipe Console ............. 18 Gambar 2. 6. HIS tipe Desktop .................................................................... 18 Gambar 2. 7. Operation Keyboard............................................................... 19 Gambar 2. 8. Bentuk EWS (Honeywell manual, 2014) ................................ 22 Gambar 2. 9 Sistem Arsitektur DCS – Honeywell “Control Room “ .............. 23 Gambar 2. 10 FCS kontroler dengan demo kid ........................................... 23 Gambar 2. 11 Server dan Operator station .................................................. 24 Gambar 2. 12 Sistem Pressure mini plant ................................................... 25 Gambar 3. 1. Status “System Running” ....................................................... 29 Gambar 3. 2. Koneksi jaringan .................................................................... 29 Gambar 3. 3. Software ‘control builder’........................................................ 30 Gambar 3. 4. Contoh program di ‘control builder’ ........................................ 30 Gambar 3. 5. Contoh grafik pada ‘configuration studio’ ............................... 31 Gambar 3. 6. Sistem konfigurasi rancangan penelitian ................................ 32 Gambar 3. 7. Rancangan P & ID ................................................................. 32 Gambar 3. 8. Rancangan Loop kontrol ........................................................ 33 Gambar 4. 1. Software program aplikasi untuk DCS Honeywell Experion ... 34 Gambar 4. 2. Configure Process control strategies ..................................... 35 Gambar 4. 3. Membuat project baru ........................................................... 35 Gambar 4. 4. Mengisi nama kontroler ......................................................... 36 Gambar 4. 5. Membuat konfigurasi I/O Modul ............................................ 36 Gambar 4. 6. Hasil Konfigurasi kontroler C300_PT dan I/O Modul ............. 37 Gambar 4. 7. Download Hasil Konfigurasi kontroler C300_PT ................... 37 Gambar 4. 8. Hasil download C300_PT berwarna hijau ............................. 38 Gambar 4. 9. Membuka windows Control Module ...................................... 38 Gambar 4. 10. Membuat Blok DACA pada Control Module ...................... 39 Gambar 4. 11. Membuat Blok PIDA pada Control Module ........................ 40 Gambar 4. 12. Membuat Blok AI chanel 01 pada Control Module ............ 40 Gambar 4. 13. Memberi nama AICHANEL_01 .......................................... 41 Gambar 4. 14. Membuat Blok AO chanel 01 pada Control Module ........... 42 v
Gambar 4. 15. Memberi nama AOCHANEL_01 ........................................ 42 Gambar 4. 16. Menghubungkan blok dalam 1 loop ................................... 43 Gambar 4. 17. Menyimpan blok diagram ................................................... 43 Gambar 4. 18. Merubah nama CM ............................................................ 44 Gambar 4. 19. Assignment CM ................................................................. 44 Gambar 4. 20. PIC101 masuk di CEEC300_PT ........................................ 45 Gambar 4. 21. Membuat grafik display baru .............................................. 46 Gambar 4. 22. Windows untuk menggambar grafik display ....................... 46 Gambar 4. 23. Shape gallery ..................................................................... 47 Gambar 4. 24. Membuat gambar pada HMIWeb Display Builder ............... 48 Gambar 4. 25. Gambar P & ID sesuai dengan rancangan ......................... 49 Gambar 4. 26. Pembuatan grafik display ................................................... 49 Gambar 4. 27. Layout posisi DCS – Honeywell dan Pressure Plant .......... 50 Gambar 4. 28. Rancangan wiring dan terminasi ........................................ 51 Gambar 4. 29. Wiring instalasi ................................................................... 52 Gambar 4. 30. Hasil Konfigurasi Controller C300_PT dan I/O ................... 53 Gambar 4. 31. Download CM Complete/berhasil ....................................... 53 Gambar 4. 32. Hasil Download CM ........................................................... 54 Gambar 4. 33. Hasil grafik display
........................................................... 54
Gambar 4. 34. Pengujian dengan DP Transmitter
................................... 55
Gambar 4. 35. Pengujian dengan DP Transmitter
................................... 55
vi
OPTIMALISASI PEMANFAATAN DCS - HONEYWELL "CONTROL ROOM" Nurpadmi
ABSTRAK DCS - Honeywell "Control Room" didesain untuk mensimulasikan proses produksi migas offshore dan onshore bagi peserta diklat operator produksi migas. Namun pada kenyataannnya, simulator DCS tersebut tidak dapat dimanfaatkan oleh operator produksi, karena hanya terhubung dengan tombol, lampu, potensio dan display 7-segmen, tidak ada proses yang terhubung. Sementara simulasi proses dapat terjadi apabila ada peralatan/engine yang didesain untuk menghitung proses atau terhubung dengan suatu proses riil. Hal ini menyebabkan peralatan yang canggih dan modern tersebut sejak pengadaan tahun 2010 sampai hari ini tidak dimanfaatkan. Kondisi ini menggugah kami untuk meneliti aplikasi DCS Honeywell "Control Room" pada pressure plant sebagai media dan sarana diklat. Dengan adanya penelitian ini diharapkan, peralatan DCS tersebut dapat dimanfaatkan baik untuk operator produksi maupun teknisi instrumentasi. Metode penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah metode eksperimen yang terdiri dari tinjauan literatur, perancangan alat, implementasi perancangan, pengukuran dan pengujian,
serta analisa terhadap hasil
pengukuran tersebut. Dari penelitian yang dilakukan diperoleh hasil bahwa DCS Honeywell "Control Room" - OTS dapat dimanfaatkan untuk mengontrol riil plant yang ada di PPSDM Migas sebagai contoh aplikasi yang sudah dikembangkan pada penelitian ini adalah aplikasi DCS Honeywell "Control Room" - OTS untuk mengendalikan Pressure plant yang ada di laboratorium instrumentasi. Kata kunci : Distributed Control System (DCS), Pressure, Plant, Simulasi, Eksperimen.
vii
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Sebagai pusat pengembangan kompetensi dan skill Sumber Daya Manusia (SDM) khususnya bidang minyak dan gas bumi, Pusat Pengembangan Sumber Daya Manusia Minyak dan Gas Bumi (PPSDM Migas) menerapkan sistem diklat yang tidak hanya secara teoritis di dalam kelas, namum juga dilengkapi dengan praktek baik di dalam laboratorium maupun praktek lapangan. Untuk menunjang pelaksanaan diklat tersebut, kebutuhan sarana dan prasarana diklat mutlak diperlukan terutama sarana dan fasilitas praktek. Sarana penunjang diklat yang dimiliki PPSDM Migas cukup lengkap mulai dari bidang hulu, hilir, dan penunjang kegiatan migas. Jenis peralatan praktek di bidang tersebut cukup bervariasi dan selalu mengikuti perkembangan teknologi. PPSDM Migas juga memiliki peralatan praktek yang cukup canggih dan modern yaitu Distributed Control System (DCS).
DCS merupakan
perangkat sistem kendali yang digunakan untuk mengontrol dan menjaga peralatan dan hampir dipergunakan di setiap lapangan produksi migas. Salah satu DCS yang dimiliki PPSDM Migas adalah DCS – Honeywell “Control Room”. DCS Honeywell ini didesain untuk memberikan gambaran dan simulasi mengenai proses produksi migas offshore dan onshore. Dengan adanya simulasi proses produksi ini diharapkan dapat bermanfaat untuk sarana praktek peserta diklat operator produksi migas. Namun pada kenyataannya, simulator DCS tersebut tidak dapat dimanfaatkan oleh 1
operator produksi, karena hanya terhubung dengan tombol, lampu, potensio dan display 7-segmen, tidak ada proses yang terhubung, dan perubahan dapat terjadi hanya apabila tombol, lampu dan potensio tersebut di rubah secara manual. Sementara simulasi proses dapat terjadi apabila ada peralatan/engine yang didesain untuk menghitung proses atau terhubung dengan suatu proses tertentu. Hal ini menyebabkan peralatan yang canggih dan modern tersebut sejak pengadaan tahun 2010 sampai hari ini tidak dimanfaatkan. Jika dilihat dengan investasi yang sangat besar untuk pengadaan peralatan ini, dan tidak dapat digunakan sampai sekarang maka kondisi ini sangat menyalahi azas kebermanfaatan. Sementara, diluar sana bagi perguruan tinggi dan dunia industri, peralatan tersebut merupakan peralatan canggih dan langka, tidak banyak perguruan tinggi yang mampu membeli peralatan DCS, bahkan didunia industri, hanya industri besar dan industri penting yang benar – benar membutuhkan kehandalan sistem saja yang menggunakan DCS. Hal ini terjadi karena investasi dana yang dibutuhkan untuk pengadaan DCS memang sangatlah mahal. Kondisi ini menggugah kami untuk meneliti optimalisasi penggunaan DCS Honeywell dengan mengaplikasikan DCS Honeywell pada pressure plant sebagai media dan sarana diklat. Dengan adanya penelitian ini diharapkan, peralatan DCS tersebut dapat dimanfaatkan baik untuk operator
produksi
maupun
teknisi
instrumentasi
sehingga
mampu
meningkatkan nilai jual PPSDM Migas dalam melakukan diklat industri (PNBP).
2
1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan sebelumnya, maka timbul beberapa pertanyaan sebagai rumusan masalah dari penelitian ini yang antara lain sebagai berikut : 1. Bagaimana membuat aplikasi DCS pada pressure plant untuk meningkatkan nilai guna DCS – Honeywell “Control Room”, sebagai media praktikum untuk menunjang kegiatan diklat di PPSDM Migas? 2. Bagaimana cara merancang software sistem kontrol pressure plant yang dilakukan dari DCS – Honeywell “Control Room”? 3. Bagaimana langkah – langkah membuat sistem installasi untuk menghubungkan DCS – Honeywell “Control Room” dengan pressure plant yang ada di laboratorium Instrument?
1.3 Identifikasi Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah diungkapkan di atas, maka dapat diidentifikasikan beberapa masalah antara lain : a. Salah satu DCS yang dimiliki Pusdiklat Migas, DCS – Honeywell “Control Room Model” yang didesain untuk simulasi mengenai proses produksi migas offshore dan onshore, sejak pengadaan sampai saat ini belum dapat dimanfaatkan, karena tidak ada proses yang terhubung dengan DCS tersebut, dan perubahan/simulasi yang terjadi hanya apabila tombol, lampu, 7-segmen, dan potensio yang terpasang di rubah secara manual. b. DCS – Honeywell “Control Room Model” dianggap tidak dapat dimanfaatkan untuk profesi tertentu yang ada di Pusdiklat Migas, 3
sehingga tidak satupun profesi yang mau mengakomodir peralatan tersebut. c. Belum ada pegawai yang mampu menguasai penggunaan DCS Honeywell “Control Room Model”
1.4 Batasan Masalah Penelitian ini adalah terbatas pada DCS – Honeywell “Control Room” dan fokus pada pembuatan aplikasi DCS Honeywell pada plant yang sudah ada yaitu pressure plant yang ada di Laboratorium instrumentasi.
1.5 Tujuan Penelitian Tujuan dari diadakannya penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Mengetahui cara pembuatan aplikasi DCS pada pressure plant untuk meningkatkan nilai guna DCS – Honeywell “Control Room”, khususnya sebagai media praktikum untuk menunjang kegiatan diklat di PPSDM Migas. 2. Mengetahui cara merancang software sistem kontrol pressure plant yang dilakukan dari DCS – Honeywell “Control Room” 3. Mengetahui
langkah – langkah membuat sistem installasi untuk
menghubungkan DCS – Honeywell “Control Room” dengan pressure plant yang ada di laboratorium Instrument.
1.6 Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat antara lain : 1. Meningkatkan nilai guna DCS – Honeywell “Control Room”
4
2. DCS Honeywell “Control Room” dapat dipergunakan sebagai sarana praktek untuk diklat operator produksi migas dan teknisi instrumentasi tingkat 1 dan 2. 3. Meningkatkan nilai jual Pusdiklat Migas untuk melaksanakan diklat Industri (PNBP) bidang Migas. Setiap kurikulum diklat industri untuk operator produksi dan teknisi instrumentasi, selalu ada mata diklat DCS (Distributed Control System) dan PLC (Programmable Logic Controller). Bahkan, beberapa Kontraktor Kontrak Kerja Sama (KKKS) yang mengirimkan karyawannya untuk diklat di PPSDM Migas, seperti ENI muara bakau, Conochophilips, dan Exxon MCL, ada permintaan khusus, untuk materi DCS agar diberikan materi DCS Honeywell karena disesuaikan dengan peralatan yang terpasang di plant mereka. 4. Membuka peluang baru untuk menyelenggarakan diklat industri (PNBP) kerjasama dengan instansi lain seperti perguruan tinggi atau sekolah tinggi. Berdasar pengalaman, kami sering mengalami kesulitan untuk mencari diklat/training DCS, PLC dan SCADA sampai tahap aplikasi/praktek dengan alat riil. Sampai saat ini, diklat tersebut hanya sebatas teori dan cerita sharing pengalaman, belum ada lembaga diklat yang mampu menyediakan DCS dan SCADA riil untuk praktek, kalaupun ada praktek sebatas simulasi software. Untuk diklat DCS dan SCADA sampai aplikasi praktek hanya dapat dilakukan dengan mengikuti diklat yang diselenggarakan vendor DCS dan SCADA tersebut, dan membutuhkan biaya yang sangat mahal. Hal ini membuka peluang bagi PPSDM Migas untuk menyelenggarakan diklat khusus DCS, PLC dan SCADA sampai tahap praktek menggunakan peralatan 5
riil. Diklat ini dapat diikuti oleh peserta dari pengajar SMK, Dosen dan praktisi industri baik dari industri migas maupun industri selain migas. Kerjasama diklat dengan industri lain selain sektor migas perlu dilakukan untuk mengatasi dampak melemahnya industri migas beberapa tahun terakhir ini.
1.7 Metodologi Terdapat beberapa metode dalam merealisasikan penelitian ini, antara lain: 1. Studi Literatur Pada tahap ini dilakukan beberapa pengumpulan materi mengenai prinsip kerja DCS Honeywell, control action dan kaitannya dengan proses baik melalui internet, dokumentasi manual peralatan ataupun buku-buku penunjang. Teori-teori tersebut dapat digunakan untuk menyelesaikan masalah terkait realisasi penelitian ini. 2. Perancangan Pada tahap ini ditentukan simulasi sistem yang akan disimulasikan, perancangan control action pada software yang digunakan.. 3. Implementasi Tahap realisasi perancangan bertujuan untuk mewujudkan hasil dari perancangan sehingga menghasilkan suatu alat atau sistem yang sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan. 4. Pengukuran dan Pengujian Tahap pengukuran dan pengujian ini meliputi pengujian pada masingmasing sub blok sistem berupa pengujian hardware dan software. Parameter-parameter yang dianggap perlu akan didata dan direkam 6
untuk mengetahui nilai-nilai pengukuran yang diperoleh dari alat sehingga dapat dianalisis dan diperbaiki. 5. Analisis Tahap ini diperlukan untuk mengevaluasi kerja dan kehandalan sistem di lapangan meliputi identifikasi parameter-parameter penting dengan melakukan uji coba dan apabila diperoleh beberapa kendala yang menjadi penyebab kegagalan dalam proses kerja alat, maka kendalakendala tersebut dianalisa dan diperbaiki. 6. Perbaikan dan Penyempurnaan Apabila masih terdapat kesalahan (error) yang masih dapat diperbaiki, maka dilakukan proses perbaikan dan penyempurnaan. 7. Pembuatan Laporan Tahap ini dilakukan seiringan dengan tahap-tahap yang lainnya. Pembuatan laporan ini merupakan bukti tertulis dari sistem yang telah dibuat yang merupakan hasil dari perancangan dan analisis sistem.
1.8 Sistematika Laporan Laporan Penelitian ini terdiri dari beberapa bagian, yaitu: 1.
BAB I Pendahuluan
2.
BAB II Landasan Teori
3.
BAB III Rancangan Sistem
4.
BAB IV Pengujian dan Analisa
5.
BAB V Penutup
7
II. LANDASAN TEORI
2.1
Sistem Pengendalian (Control System)
Dalam mengendalikan suatu proses atau disebut control proses, terdapat 4 langkah (Sudaryanto, 2012) yaitu; 1. Mengukur 2. Membandingkan 3. Menghitung 4. Mengkoreksi
Gambar 2. 1 Loop Control
Sedangkan tujuan dari sistem pengendalian adalah; 1. Agar proses mendapat kestabilan. 2. Menjaga agar ouput atau produk sesuai dengan yang kita inginkan. 3. Meningkatkan performansi sistem (respon cepat, error dan osilasi minimum). 4. Menekan pengaruh gangguan / perubahan beban.
Elemen – Elemen Control System Dalam suatu system control terdapat 5 macam elemen utama yang membentuk system control dari suatu proses yaitu : 8
1. Sensing element (Sensor) adalah elemen yang pertama kali merasakan adanva variable proses dan kemudian merubahnya ke dalam bentuk gerakan mekanik atau sinyal electric yang sesuai dengan besarnya varibel yang dideteksinya. 2. Proses adalah sebutan variabel proses yang dikontrol/ dikendalikan. 3. Transmitter berfungsi untuk merubah nilai variabel proses yang dirasakan oleh sensor menjadi bentuk signal standard yaitu, yaitu 4-20 mA atau 1-5 Vdc (untuk transmitter elektrik) atau 3-15 psi (untuk transmitter pneumatic) dan ditransmisikan ke instrument lainnya. 4. Elemen Pengatur (Controller) adalah elemen pengatur memanfaatkan signal error yang dihasilkan untuk
kemudian
digunakan
sebagai
dasar
untuk
memberikan
memberikan perintah perbaikan yang akan dilakukan oleh elemen pengontrol akhir (final control element). 5. Elemen Kontrol Akhir (Final Control Element) Dapat berupa control valve, motor, pompa yang menerima dan melaksanakan signal instruksi yang diberikan oleh controller untuk mempertahankan nilai variabel proses pada nilai setpoint-nya.
Aksi Kontrol (Control Action) Output Controller pada suatu pengendalian proses tergantung kepada: 1. Aksi Kontrol (Control action). 2. Mode Kontrol (Control Mode). 9
Control action adalah merupakan aksi dari controller yang dapat diubah – ubah dari Direct menjadi Reverse atau sebaliknya dan ditetukan sesuai dengan kebutuhannya untuk membentuk metode loop pengaturan menjadi sistem tertutup dengan Feedback negative. 1. Direct Action Merupakan action controller yang apabila tejadi kenaikan sinyal pengukuran (PV), maka menyebabkan kenaikan sinyal output (MV). Sedangkan apabila terjadi kenaikan Set Point (SV), maka output akan turun dengan menghasilkan kesalahan (Error) sebesar PV-SV. 2. Reverse Action Merupakan aksi controller yang apabila tejadi kenaikan sinyal pengukuran (PV), maka menyebabkan penurunan sinyal output (MV). Sedangkan apabila terjadi kenaikan Set Point (SV), maka output akan naik dengan menghasilkan kesalahan (Error) sebesar SV-PV.
2.2
Pengertian DCS Distributed Control System (DCS) merupakan suatu sistem yang
mendistribusikan berbagai fungsi yang digunakan untuk mengendalikan variabel proses dan unit operasi proses menjadi suatu pengendalian yang terpusat pada suatu control room dengan berbagai fungsi pengendalian, monitoring dan optimasi (Miraclesphysics, 2012). Distributed Control System (DCS) mulai dikenalkan tahun 1975 dan sudah dipergunakan secara luas di industri kimia, listrik, pembuatan kertas, industri baja dan industri lainnya (Wang, 2006). Alat ini dapat digunakan untuk mengontrol proses dalam skala menengah sampai besar. Proses 10
yang dikontrol dapat berupa proses yang berjalan secara kontinyu atau proses yang berjalan secara diskrit Distributed Control System (DCS) adalah suatu pengembangan system control dengan menggunakan komputer dan alat elektronik lainnya agar didapat pengontrol suatu loop system yang lebih terpadu dan dapat dikendalikan oleh semua orang dengan cepat dan mudah. Alat ini dapat digunakan untuk mengontrol proses dalam skala menengah sampai besar. Proses yang dicontrol dapat berupa proses yang berjalan secara kontinyu atau proses yang berjalan secara batching. Distributed control system (DCS) digunakan dalam industri untuk memonitor dan mengontrol peralatan yang tersebar dengan atau tanpa campur tangan manusia. Sebuah DCS biasanya menggunakan komputer sebagai controller dan menggunakan propietary interconections dan protokol untuk komunikasi. Modul input dan output membentuk part komponen untuk DCS, Prosesor menerima informasi dari modul input dan mengirim informasi ke modul output. Modul input menerima informasi dari instrumentasi input dalam sistem dan modul output mengirim ke instrumen output pada sistem. Bus komputer menghubungkan kontroller yang tersebar dengan sentral kontroller dan akhirnya terhubung ke Human machine Interface (HMI) atau panel kontrol. DCS adalah sistem yang terintegrasi ditujukan untuk mengontrol proses manufakturing yang kontinyu atau batch-oriented, seperti oil refining, petrochemical, central station dan pembuatan kertas. DCS dihubungkan dengan sensor dan aktuator dan menggunakan set poin kontrol untuk mengatur aliran material ke pabrik. Contoh yang paling umum adalah set 11
point kontrol loop yang terdiri dari sensor tekanan, kontroler, dan control valve. Pengukuran tekanan atau aliran cairan ditransmisikan kepada kontroler, biasanya melalui bantuan sebuah alat sinyal kondisi Input/Output (I/O). Saat variabel yang diukur mencapai titik tertentu, kontroler akan memerintahkan valve atau aktuator untuk membuka atau menutup sampai proses aliran cairan mencapai titik yang ditentukan. Pengolahan minyak yang besar menggunakan ribuan I/O dan menggunakan DCS yang sangat besar. Proses tidak dibatasi untuk mengatur aliran cairan melalui pipa saja tetapi juga termasuk mesin kertas, kontrol variasi kecepatan motor, mesin semen, operasi penambangan dan hal-hal lainnya. DCS secara umum terdiri dari digital controller terdistribusi yang mampu melakukan proses pengaturan 1 – 256 loop atau lebih dalam satu control box. Peralatan I/O dapat diletakkan menyatu dengan controller atau dapat juga diletakkan secara terpisah kemudian dihubungkan dengan jaringan. Saat ini, controller memiliki kemampuan komputasional yang lebih luas. Selain control PID, controller dapat juga melakukan pengaturan logic dan sekuensial. DCS modern juga mendukung aplikasi fuzzy dan neural network. Sistem meningkatkan
DCS
dirancang
kehandalan
dengan
sistem.
prosesor
Untuk
redundant
mempermudah
untuk dalam
penggunaan, DCS sudah menyertakan tampilan / grafis kepada user dan software untuk konfigurasi control. Hal ini akan memudahkan user dalam perancangan aplikasi. DCS dapat bekerja untuk satu atau lebih workstation dan dapat dikonfigurasi di workstation atau dari PC secara offline.
12
Komunikasi lokal dapat dilakukan melewati jaringan melalui kabel atau fiber optic.
Gambar 2. 1. System Configuration of DCS
Gambar diatas menunjukan konfigurasi systems dari DCS yang terbagi menjadi beberapa bagian, diantaranya:
Human Interface Station (HIS).
Field Control Station (FCS).
Vnet/IP atau Control Network.
Fungsi DCS
DCS berfungsi sebagai alat untuk melakukan control suatu loop system dimana satu loop dapat mengerjakan beberapa proses control.
13
Berfungsi sebagai pengganti alat control manual dan otomatis yang terpisah-pisah menjadi suatu kesatuan sehingga lebih mudah untuk pemeliharaan dan penggunaanya.
Sarana pengumpul dan pengolah data agar didapat output proses yang tepat
Cara Kerja DCS DCS digunakan sebagai alat control suatu proses. Untuk mempelajari suatu sistem control dengan DCS, harus dipahami terlebih dahulu apa yang disebut dengan loop system, dimana pada suatu loop system terdiri dari : 1. Alat pengukur ( Sensor Equipment) 2. Alat control untuk pengaturan proses (Controller) 3. Alat untuk aktualisasi ( Actuator) DCS terhubung dengan sensor dan actuator serta menggunakan setpoint untuk mengatur aliran material dalam sebuah plant / proses. Sebagai contoh adalah pengaturan setpoint control loop yang terdiri dari sensor tekanan, controller, dan control valve. Pengukuran tekanan atau aliran ditransmisikan ke controller melalui I/O device. Ketika pengukuran variable tidak sesuai dengan set point (melebihi atau kurang dari setpoint), controller memerintahkan actuator untuk membuka atau menutup sampai aliran proses mencapai set point yang diinginkan.
Kelebihan DCS
Kegagalan pada satu loop control tidak mempengaruhi loop control lainnya. 14
Fungsi control terdistribusi diantara FCS
Sistem redundancy tersedia di setiap level
Modifikasi sangat mudah dan fleksible
Informasi
variable
proses
dapat
ditampilkan
sesuai
dengan
keinginan user
Maintenance dan troubleshooting menjadi lebih mudah
Mengurangi jumlah wiring di field
Komponen DCS Secara umum komponen DCS dapat dibagi menjadi 3 bagian diantaranya: a.
Human Interface Station (HIS) Operator Station digunakan untuk melakukan monitoring terpusat
proses dari control room, menyajikan informasi plant terkini kepada operator melalui graphical user interface (GUI), sehingga operator dapat melakukan
fungsi
operasi,
maintenance
dan
troubleshooting,
Pengembangan variable proses, parameter kontrol, alarm, dll.
Gambar 2. 3. Operator Station [2]
b.
Field control station (FCS) 15
Station ini Digunakan sebagai control unit untuk mengendalikan variabel – variabel yang dikendalikan pada proses. Control station dikenal pula dengan istilah Field Control Station (FCS). Berikut adalah komponen dari FCS: • Central Processor Unit (CPU) • Catu daya (Power Supply Unit,PSU) • Sistem komunikasi • Modul masukan/keluaran (I/O modules,IOM) FCS adalah otak dari DCS yang menghitung dan mengeksekusi kontrol kontrol di lapangan.
Gambar Gambar 2. 4. Bentuk fisik FCS
c.
Sistem Komunikasi Sarana pertukaran data antara operator station, control station dan
proses. Sarana komunikasi ini juga dapat digunakan untuk menghubungkan DCS dengan sistem lain seperti PLC (Programmable Logic Control), 16
SCADA
system (Supervisory Control and Acquisition Data),
Asset
Management.
Human Interface Station (HIS) Operator Station digunakan untuk melakukan monitoring terpusat proses dari control room, menyajikan informasi plant terkini kepada operator melalui graphical user interface (GUI), sehingga operator dapat melakukan fungsi operasi, maintenance, troubleshooting, dan engineering. Pengembangan variable proses, parameter control, alarm, dll. Seorang operator dapat menginstal dan menjalankan fungsi operasi dan monitoring bersama-sama dengan fungsi engineering dalam HIS yang sama atau berbeda. Dalam aplikasinya, terdapat 2 jenis HIS, yaitu:
HIS tipe console
HIS tipe desktop Pada HIS tipe console terdapat fungsi touch panel dan ada tombol
yang mempersiapkan untuk mengoperasikan delapan loop atau 16 loop dalam ukuran kecil dan kontak I / O lainnya. 1. HIS tipe Console HIS tipe console adalah jenis baru dari Human Machine Interface yang dapat memanfaatkan teknologi PC terbaru. HIS jenis ini dapat terdiri dari LCD ganda ditumpuk, fungsi panel sentuh, keyboard operasi delapan-control-key, dan tambahan control I/O. Pada HIS tipe console terdapat 2 pilihan, yaitu enclosed display dan open display. Pemilihan 2 tipe ini tergantung dari kebutuhan di 17
lapangan setiap industry itu sendiri. Berikut adalah wujud dari Enclosed Display Style HIS tipe Console dan Open Display Style HIS tipe Console.
Gambar 2. 5. Enclosed and Open Display Style HIS tipe Console
2. HIS tipe Desktop HIS jenis ini menggunakan general purpose PC. HIS tipe Desktop mempunyai operation keyboard yang membantu operator atau user untuk memberikan input ke PC.
Gambar 2. 6. HIS tipe Desktop
18
Operation keyboard yang anti debu dan tumpahan ini mempunyai tombol flat atau flat keys yang hanya memberikan operasi satu kali sentuh (one-touch operation).
Gambar 2. 1. Operation Keyboard
Field Control Station (FCS) Komponen ini dapat dikatakan bagian utama dari DCS itu sendiri. FCS adalah central control atau disebut juga sebagai mastermind dari kontrol
keseluruhan
DCS.
FCS
berfungsi
sebagai
pusat
yang
menghubungkan input atau output dari instrumen lapangan yang dapat dipantau atau dikontrol melalui HIS. FCS memiliki beberapa komponen yang disimpan dalam cabinet atau rak besar dan dapat ditemukan di controlroom. Akan tetapi terdapat pula FCS yang disimpan di field, seperti FCS milik vendor Yokogawa dengan tipe Remote Input Output (RIO). Berikut adalah beberapa komponen dari FCS: 1. CPU Komponen ini adalah Central Processing Unit yang melakukan perhitungan dan fungsi control. CPU memiliki kinerja tinggi dan mikroprosesor ganda. Dalam CPU juga terdapat baterai untuk pensuplai cadangan untuk memori database dalam prosesor selama
19
listrik mati /apabila terjadi ganguan listrik/mati lampu. Maksimum waktu back-up sampai 72 jam. 2. Power Supply Power supply berfungsi memberikan power pada FCS. 3. Nodes (Remote I/O Units) Node menghubungkan sinyal I / O dari lapangan, melakukan konversi sinyal, dan berkomunikasi dengan FCU melalui bus RIO. Node terdiri dari I / O unit yang terhubung ke sinyal lapangan dan subsistem, serta node interface units yang berfungsi berkomunikasi dengan FCU. 4. I/O Units I/O unit terdiri dari I / O modul. I/O modul memproses sinyal dari lapangan baik dari atau ke FCU. 5. Analog I/O Modules Modul-modul analog ini dapat memproses sinyal I / O ke atau dari berbagai sumber. Module – module ini adalah modul dengan tingkat keandalan tinggi, dengan masing-masing modul didedikasikan untuk memproses sinyal tunggal, untuk high system availability. 6. Digital I/O Modules Selain dapat memproses status atau digital I / O biasa, modul ini mampu menghitung Input pulse, memberikan pulse-width outputs. Modul input mengkonversi input sinyal proses analog menjadi data digital
sehingga
FCS
dapat
memprosesnya.
Modul
output
mengkonversi data digital dari FCS menjadi sinyal analog dan sinyal contact lalu menghasilkan output data.
20
7. Communications Modules Modul komunikasi ini dapat mensupport RS-232C, RS-422/485, Vnet, Ethernet, dan juga lainnya, serta protocol untuk berkomunikasi dengan subsystems seperti PLC, dapat di download ke modul tersebut. 8. Fieldbus Communications Modules Modul ini berfungsi sebagai interface dengan komunikasi fieldbus. Fieldbus adalah komunikasi digital, bidirectional dan multi-drop dimana langsung terhubung dari field devices ke control systems, dan juga menggantikan
komunikasi
konvensional
4-20
mA.
Spesifikasi
komunikasi fieldbus yang digunakan di industri, telah distandarkan oleh fieldbus foundation. FCS berfungsi untuk mengontrol plant. Berdasarkan perbedaan I/O modul yang digunakan, maka FCS dibagi menjadi 2 yaitu;
Engineering PC /Engineering Work Station (EWS). PC ini digunakan untuk melakukan modifikasi dari sistem yang sudah ada, juga untuk melakukan kegiatan maintenance dari sistem DCS. Bentuk fisiknya sama seperti HIS, yang membedakan dengan HIS adalah software didalamnya. EWS dilengkapi dengan BUILDER sebagai window untuk modifikasi. Selama pekerjaan engineering tidak dilakukan, EWS dapat berfungsi sebagai HIS dan EWS juga dapat melakukan emulasi/ tes fungsi secara virtual.
21
Gambar 2. 8. Bentuk EWS (Honeywell manual, 2014)
2.3
DCS Honeywell “Control Room”
a. Sistem Arsitektur Sistem arsitektur dari DCS – Honeywell “Control Room ” adalah terdiri dari dua buah server, dimana 1 server untuk engineering dan satu server untuk ACE. Pada desain awal, server ACE akan digunakan untuk simulator, namun saat ini server ACE di buat sama dengan server engineering. Disamping dua buah server, juga terdapat 4 buah komputer operator station sebagai Human Interface Station (HIS) untuk monitoring dan menampilkan grafik proses. Field Control Station (FCS) pada sistem ini menggunakan controller Experion C300 Honeywell dengan sistem redundand, dimana apabila ada salah satu sistem yang gagal maka sistem yang lain akan langsung mem-backup. Pada sistem redundand ini terdapat 2 buah Power supply, 2 buah controller, 2 buah communication (FTE A dan FTE B). Sistem ini juga dilengkapi monitor plasma 60”.
22
Gambar 2.9 Sistem Arsitektur DCS – Honeywell “Control Room “
b. Field Control Station (FCS) Merupakan kontroler dengan sistem redundand dan dilengkapi dengan demo kid untuk tujuan simulasi baik untuk simulasi Analog Input, Analog Output, Digital Input, dan Digital Output.
Gambar 2.10 FCS kontroler dengan demo kid
23
c. Server dan Operator Station Server yang digunakan adalah Server - DELL T160, yang digunakan untuk Engineering, Data Base, Station Supervision (Client Application). Operator station yang digunakan adalah DELL T5500, yang digunakan untuk Station Supervision (Client Application), HMI Web Engineering, dan Remote Logic Development (EWS).
Gambar 2.11 Server dan Operator station
2.4 Pressure Plant Pressure plant merupakan suatu sistem pressure mini plant yang digunakan untuk praktikum kontrol tekanan. Sistem ini berguna untuk eksperimen stabilitas sistem kontrol sederhana.
24
Gambar 2. 12 Sistem Pressure mini plant
Sistem ini dapat digunakan untuk praktikum instrumentasi dan untuk operator simulasi proses variabel tekanan, serta dapat digunakan untuk simulasi kontrol kaskade aliran dan tekanan, dengan cara disambungkan dengan sistem tambahan yaitu sistem Aliran Proses (flow process plant). Bagian utama dari Sistem Pressure Plant ini adalah: • kontroler dengan auto-tune • chart recorder Dua-channel • I/P converter • Gauge pressure transmitter • Kontrol valve Pneumatic • Akumulator Tekanan • Pompa Tiga kecepatan • Penampung air Untuk melakukan eksperimen, peserta diklat mengisi penampung air dengan air bersih. Kemudian mengatur controller untuk mengatur aliran air 25
dengan menggunakan pneumatik valve. Hal ini akan mengubah tekanan di akumulator. Pressure transmitter akan
mengukur tekanan akumulator dan
memberikan umpan balik ke controller. Tekanan yang terukur merupakan tekanan realistis, karena peralatan tersebut telah menggunakan standar industri instrumentasi. Peralatan tersebut mempunyai dua valve. Satu kontrol valve pada aliran output (drain) akumulator, dan satu valve pada aliran bypass. Sebuah chart recorder akan merekam perubahan variabel proses (tekanan) dan controller output. Chart recorder tersebut adalah paperless, sehingga perlu komputer dan printer warna jika diperlu untuk mencetak hard copy dari grafik tersebut.
2.5 Penelitian Sebelumnya Penelitian sistem kontrol khususnya kontrol terdistribusi sudah dimulai sejak lama. Pada tahun 1988, Yau S. Stephen, dan Hong Wonmo melakukan analisis aliran kontrol, antara komponen software yang merupakan software DCS dan mampu menguji dengan mengetahui toleransi kesalahan suatu perangkat lunak. Selanjutnya Prime A., 1989 memahami DCS memperkenalkan sistem yang kompleks yang dipecah menjadi potongan kecil untuk menyederhanakan instalasi, dan untuk mengatur biaya menjadi lebih efektif. Aplikasi DCS di dunia industri pun semakin dikembangkan, Huang, 2010 mengembangkan penelitian aplikasi DCS pada proses produksi pembuatan kertas dan dibuktikan bahwa, sistem DCS yang diaplikasikan pada proses produksi kertas dapat berjalan secara otomatis, aman, presisi dengan performa tinggi, serta dapat mengurangi biaya konstruksi dan instalasi dengan signifikan, seperti halnya biaya maintenance. 26
Goncalves, 2015 mengembangkan aplikasi display tampilan grafik DCS 2.5D / 3D, dan mampu menciptakan pandangan penuh /gambaran seluruh proses manufaktur, sehingga meningkatkan jumlah dan kualitas informasi yang diberikan kepada operator dan mencegah tampilan operasi yang tidak diperlukan.
27
III.
PERANCANGAN SISTEM
Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah eksperimen yang meliputi membuat rancangan sistem, mengimplementasikan
dan
menguji
hasil implementasi tersebut. Tahapan dalam perancangan sistem tersebut adalah sebagai berikut :
3.1 Tinjauan literatur Teknik yang digunakan tinjauan ini antara lain : 1. Studi Dokumentasi, yaitu dengan mengumpulkan berbagi macam literatur mengenai DCS Honeywell dan pressure plant, baik berupa manual dokumen, as built document yang berupa dokumen instalasi, spesifikasi teknis, kontrol narasi, dan dokumen gambar. 2. Observasi dan testing yaitu dengan kunjungan ke lapangan secara langsung melihat peralatan yang akan di teliti, dilakukan pengetesan dan di jalankan/start up.
3.2 Perancangan sistem Pada tahap ini dilakukan desain aplikasi DCS baik berupa perancangan software untuk DCS Honeywell Experion C300R, dan perancangan hardware yang berupa instalasi koneksi dari DCS Honeywell ke pressure plant yang ada di laboratorium Instrument.
28
a. Perancangan Software Pada tahap tinjauan sebelumnya telah dilakukan observasi dan testing, dan harus dipastikan bahwa sistem DCS Honeywell “Control room” secara software baik software server dan software aplikasi yang berupa control builder, configuration studio telah terinstall dengan baik. Sebelum membuat program, Server dan Hardware Controller DCS harus tersambung, dan semua software aplikasi harus running. Hal ini dapat dilihat pada status “system running” yang menunjukkan keseluruhan software, hardware dan koneksi jaringan dalam kondisi baik dan jalan.
Gambar 3.1 Status “System Running”
Gambar 3.2 koneksi jaringan antara server dan kontroler 29
Software
yang
akan
digunakan
pada
perancangan
DCS
Honeywell Experion C300R adalah software khusus dari vendor Honeywell yaitu Experion PKS. Untuk membuat program kontrol diagram blok menggunakan “control builder” dan untuk menampilkan grafik proses menggunakan “configuration studio”. Kedua software ini merupakan software aplikasi dan saling berkaitan / link. Software diagram blok yang sudah dibuat di “control builder” dapat ditampilkan di “configuration studio” apabila diberikan alamat yang sama pada alamat link-nya.
Gambar 3.3 software “control builder” dan “configuration studio”
Gambar 3.4 contoh program kontrol diagram blok di “control builder” 30
Gambar 3.5 contoh grafik proses pada “configuration studio”
b. Perancangan Hardware Sistem konfigurasi dari penelitian yang akan dilakukan adalah seperti pada gambar 3.6 dibawah. Sistem ini terdiri dari dua buah server yaitu server Experion dan server ACE. Kedua server ini berfungsi sebagai engineering station, yaitu suatu komputer yang berguna untuk mengendalikan semua station, komputer untuk mendesain dan membuat program serta garfik proses. Disamping server, penelitian ini juga menggunakan sebuah operator station untuk menampilkan dan melihat simulasi proses dalam bentuk grafik simulasi yang sudah di desain di server. Disamping itu juga terdapat Field Control Station (FCS) yang terdiri dari DCS Controller, Input – Output (I/O) analog dan digital, Switch komunikasi, dan power supply. FCS inilah nanti yang akan di sambungkan dengan peralatan lapangan, yang dalam hal ini disambungkan dengan Pressure Plant yang berada di laboratorium instrumentasi. Sistem ini juga dilengkapi dengan monitor LED 60”. 31
Gambar 3.6 Sistem konfigurasi rancangan penelitian
Gambar 3.7 Rancangan P & ID dari sistem pressure plant
Dari gambar “piping and instrument drawing” P & ID dari sistem pressure plant (gambar 3.7) dapat dilihat bahwa, pressure transmitter PT101 sebagai peralatan yang mendeteksi tekanan sistem “pressure plant” berupa sinyal pneumatik. Output pressure transmitter PT101 sebagai “Proses value” (PV) 32
berupa sinyal elektrik 4 – 20 mA dan dikirimkan ke kontroler DCS melalui “chanel analog input”. Didalam kontroler DCS, sinyal elektrik PV tersebut dibandingkan dengan nilai “Set Value” (SV) dan dihitung, selanjutnya akan menghasilkan nilai output kontroler berupa “Manipulated Value” (MV). tersebut
dikeluarkan
ke
lapangan
melalui
Sinyal MV dari kontroler
“analog
output
chanel”
dan
dipergunakan untuk mengatur bukaan valve.
Gambar 3.8 Rancangan Loop Kontrol
Dari gambar rancangan loop kontrol, terlihat bahwa output pressure transmitter PT101 (PV) yang berupa sinyal elektrik 4 – 20 mA, akan dikirimkan ke kontroler PIC101 melalui terminal blok “JB AI 01” nomer 01 dan 02. Kontroler PIC101 tersebut akan disambungkan dengan alamat “Analog Input 01” (AI 01) pada chanel 01. Sementara output PIC101 yang berupa sinyal elektrik 4 – 20 mA, akan dikeluarkan melalui “analog output 01” (AO 01) dan disambungkan pada terminal blok “JB AO 01” nomer 01 dan 02. Selanjutnya sinyal elektrik tersebut akan disambungkan dengan I/P converter pada terminal (+) dan (-). Sinyal elektrik 4 – 20 mA tersebut akan dirubah menjadi sinyal pneumatik 3 – 15 psi untuk menggerakkan kontrol valve PCV101.
33
IV. IMPLEMENTASI DAN HASIL
Merupakan implementasi/aplikasi dari desain dan rancangan software dan hardware yang telah dilakukan sebelumnya. Pada tahap implementasi ini dilakukan pembuatan shoftware program dan dilakukan instalasi untuk menyambungkan sistem DCS tersebut dengan Pressure Plant.
4.1 Implementasi Software 4.1.1. Kontrol Modul Kontrol module merupakan software untuk yang didesain dan dibuat untuk membaca data, mengolah dan mengontrol peralatan yang ada dilapangan. Pada sistem ini, peralatan yang akan dibaca datanya adalah Pressure Transmitter dari sistem pressure plant. Selanjutnya data tersebut diolah dalam software sistem dan dipergunakan untuk mengatur bukaan kontrol valve yang terpasang dalam sistem pressure plant. Adapun langkah pembuatan software tersebut adalah sebagai berikut : 1. Membuka program aplikasi Configuration Studio
Gambar 4.1 Software program aplikasi untuk DCS Honeywell Experion 34
2. Membuka link windows untuk membuat kontrol modul (control builder – project - assignment) dengan mengklik “Configure process control strategies”
Gambar 4.2 Configure Process control strategies
3. Membuat kontroler baru dengan mengklik new controllers C300 controller
Gambar 4.3 Membuat project baru 35
Gambar 4.4 Mengisi nama kontroler
Gambar 4.5 Membuat konfigurasi I/O Modul
Pada penelitian ini dibuat projek baru dengan nama kontroler C300_PT dan konfigurasi I/O yang dipakai diberi nama AI_HART_PT dan AO_HART_PT. Dengan tampilan pada windows seperti gambar 4.6. 36
Kontroler C300_PT
Gambar 4.6 Hasil Konfigurasi kontroler C300_PT dan I/O Modul
4. Download hasil konfigurasi kontroler C300_PT dan I/O Modul Untuk memastikan apakah konfigurasi kita berhasil ataukah tidak, dapat didownload terlebih dahulu ke Controller C300 Experion dengan cara seperti gambar 4.7. Apabila download berhasil dan tidak ada error, maka kontroler akan berwarna hijau.
Gambar 4.7 Download Hasil Konfigurasi kontroler C300_PT 37
Gambar 4.8 Hasil download C300_PT berwarna hijau
5. Membuat Control Module Control Module berisi blok diagram dari suatu program untuk mengontrol peralatan dilapangan. Langkah untuk membuat blok diagram tersebut adalah sebagai berikut :
Gambar 4.9 Membuka windows Control Module
Didalam Control Module (CM) dapat dibuat program kontrol yang berupa blok diagram. Dalam blok diagram tersebut terdiri dari blok DACA, PIDA, input dari transmitter yang masuk ke chanel Analog Input (AI), dan output ke control valve melalui chanel AO. 38
6. Membuat Blok DACA pada Control Module Blok DACA berguna sebagai Data Acquisitions, yaitu sebagai pengkondisi sinyal dari lapangan. Cara membuat blok DACA tersebut dengan membuka library DATAACQ, selanjutnya blok yang ada didalam library tersebut didrag dan di drop di windows CM (Control Module).
Gambar 4.10 Membuat Blok DACA pada Control Module
7. Membuat Blok PIDA pada Control Module
Sama seperti DCS dan kontroller yang lain, metode kontrol yang digunakan dalam DCS Honeywell Experion adalah Proporsional, Integral, dan Derivatif (PID). Untuk membuat blok PID, dapat dilakukan dengan membuka library REGCTL PID. Sama seperti DACA, blok PIDA dapat di drag dan drop di windows CM. Langkah tersebut dapat dilihat pada gambar 4.11.
39
Gambar 4.11 Membuat Blok PIDA pada Control Module
8. Membuat Input dari chanel Analog Input pada Control Module
Untuk membaca data dari transmitter yang tersambung pada chanel 0 Analog Input, dapat dilakukan dengan membuka project C300_PT IOLINK_PTA AI_HART_PT AICHANEL_01
Gambar 4.12 Membuat Blok AI chanel 01 pada Control Module 40
Selanjutnya jangan lupa untuk mengubah nama AICHANEL_01 tersebut
sesuai
dengan
nama
identitas
peralatan
yang
tersambung pada Analog input chanel tersebut. Sebagai contoh pada penelitian ini, chanel AI tersebut tersambung dengan pressure transmitter, sehingga diberi nama PT101. Pengubahan nama tersebut dapat dilakukan dengan melakukan double klik pada blok AICHANEL_01 dan pada windows yang muncul dilakukan pengisian nama dan deskripsi sebagaimana pada gambar 4.13.
Gambar 4.13 Memberi nama AICHANEL_01
9. Membuat Output dari chanel Analog Output pada CM
Untuk mengirim data ke lapangan misalnya untuk mengontrol kontrol valve yang telah
tersambung pada chanel 01 Analog
Output, dapat dibuat blok diagram dengan membuka project C300_PT IOLINK_PTA AO_HART_PT AOCHANEL_01 41
Gambar 4.14 Membuat Blok AO chanel 01 pada Control Module
Seperti halnya pada AICHANEL_01, nama identitas peralatan yang tersambung pada Analog output chanel tersebut harus disesuaikan dengan peralatan lapangan. Sebagai contoh pada penelitian ini, chanel AO tersebut tersambung dengan Control valve pada pressure plant, sehingga diberi nama PCV101. Pengubahan nama dapat dilakukan dengan mengisi nama dan deskripsi seperti pada gambar 4.15.
Gambar 4.15 Memberi nama AOCHANEL_01 42
10. Menghubungkan blok dalam satu loop
Supaya blok – blok yang sudah kita buat dapat membentuk 1 loop kontrol maka blok – blok tersebut harus kita hubungkan dengan cara melakukan double klik pada blok sebelumnya dan melakukan 1 klik pada blok selanjutnya.
Double Klik
1 Klik
Gambar 4.16 Menghubungkan blok dalam 1 loop
Gambar 4.17 Menyimpan blok diagram 43
Setelah Control Module (CM 545) tersebut disimpan, maka file tersebut akan masuk dalam Unassigned dan kita dapat melakukan rename terhadap CM 545 untuk dirubah nama menjadi PIC101.
Gambar 4.18 Merubah nama CM
Gambar 4.19 Assignment CM
44
Selanjutnya kita lakukan assignment terhadap control module PIC101, dengan menekan icon “=” pada toolbar. Sehingga akan muncul windows list CM yang dapat di assignment. Kita dapat memilih CM PIC101 dan dapat di assign ke CEEC300_PT. Hal ini dapat dilihat pada gambar 4.18 diatas. Dengan di assign ke CEEC300_PT, CM PIC101 yang semula di unassigned sekarang di CEEC300_PT.
Gambar 4.20. PIC101 masuk di CEEC300_PT
4.1.2. Display Untuk membuat grafik display pada DCS Honeywell C300 ini dilakukan pada HMIWeb Display Builder. Langkah – langkah pembuatan grafik pada “HMIWeb Display Builder” tersebut adalah sebagai berikut :
45
1. Membuat display baru Untuk membuat display baru dapat dilakukan langkah – langkah :
pada
Configuration studio, buka configuration explorer display Create new normal display
Gambar 4.21 Membuat grafik display baru
Selanjutnya muncul windows untuk menggambar display sbb :
Gambar 4.22 Windows untuk menggambar grafik display 46
Didalam windows tersebut terdapat beberapa bentuk shape yang dapat kita pakai untuk membuat desain grafik sesaui dengan kondisi riil sistem yang dikontrol. Selain itu juga ada shape gallery yang menyediakan beberapa gambar untuk tujuan tertentu. Untuk menampilkan bentuk shape yang kita pilih, dapat dilakukan dengan melakukan klik kanan pada bentuk tersebut dan pilih Insert Into Display. Maka bentuk tersebut akan tampil pada HMIWeb Display Builder, seperti gambar 4.24 dibawah.
Gambar 4.23 Shape gallery
Setelah gambar dari shape gallery muncul, kita dapat melengkapi gambar tersebut dengan nama berupa text, dan dapat diatur warna background, ukuran, dan asesories yang lain.
47
Gambar 4.24 Membuat gambar pada HMIWeb Display Builder
2. Membuat display Pressure Plant Setelah mengetahui cara membuat display yang baru, selanjutnya membuat display untuk pressure plant, sesuai dengan sistem riil yang dikontrol. Beberapa komponen utama pada display yang dibuat adalah display plant, yang terdiri dari Penampung air, Pompa Tiga kecepatan, Akumulator Tekanan, Kontrol valve Pneumatic, Gauge pressure transmitter, dan I/P converter dan loop kontrol pressure yang meliputi pressure transmitter, kontroler dan kontrol valve. Untuk display plant, dibuat fix dan tetap, sementara untuk loop kontrol dapat menampilkan nilai riil yang terbaca oleh sensor /transmitter.
48
Gambar 4.25 Gambar P & ID sesuai dengan rancangan
Gambar 4.26 Pembuatan grafik display
4.2 Implementasi Hardware Pada implementasi hardware ini, dilakukan wiring, pemasangan koneksi dari terminal input output analog pada panel DCS dihubungkan dengan pressure transmitter dan I/P converter yang terhubung dengan Pressure control Valve pada pressure plant yang ada di laboratorium instrumentasi. Lokasi penelitian ini berada di lingkungan PPSDM Migas Cepu, yaitu di 49
ruang OTS Control Room yaitu di Gedung Widyaiswara lantai 2 karena DCS Honeywell tersebut saat ini berada di ruang tersebut. Sementara itu, pressure plant berada di ruang simulator di gedung Laboratorium Instrumentasi. Dan kedua gedung tersebut berjarak kurang lebih
50 m, seperti terlihat dari gambar 4.27,
sehingga kebutuhan kabel untuk penelitian ini sekitar 50 m.
Gambar 4.27 Layout posisi DCS – Honeywell dan Pressure Plant
Untuk keperluan instalasi dari I/O DCS di lantai 2 gedung Widyaiswara ke Presure plant tersebut diperlukan bahan sebagai berikut: Tabel 1. Bahan Implementasi Penelitian No. 1. 2.
Bahan dan Peralatan Penelitian Kabel UTP ( 1 roll) Terminal, Connector
Volume 50 m 10 buah
Pada desain awal, direncanakan menggunakan kabel etherna NYY 3 x 2.5 sepanjang 50 m x 2 untuk input dari transmitter ke Analog Input DCS dan dari Analog Output DCS ke I/P Converter dan Control valve. Namun karena kendala pengadaan kabel NYY 3 x 2.5 yang agak lama (indent), kami ganti dengan kabel 50
UTP 50 m, sudah sekaligus untuk input dan output. Disamping itu, pada saat pelaksanaan pemasangan kabel, lebih mudah dan praktis karena untuk input dan output tersebut cukup dengan 1 gelondong kabel. Untuk teknik instalasinya disesuaikan dengan disain awal yaitu sesuai dengan gambar 4.28. rancangan wiring dan terminasi.
Gambar 4.28 Rancangan wiring dan terminasi
Dari gambar rancangan tersebut, terlihat bahwa output pressure transmitter PT101 (PV) yang berupa sinyal elektrik 4 – 20 mA, akan dikirimkan ke kontroler PIC101 melalui terminal blok “JB AI 01” nomer 01 dan 02. Kontroler PIC101 tersebut akan disambungkan dengan alamat “Analog Input 01” (AI 01) pada chanel 01. Sementara output PIC101 yang berupa sinyal elektrik 4 – 20 mA, akan dikeluarkan melalui “analog output 01” (AO 01) dan disambungkan pada terminal blok “JB AO 01” nomer 01 dan 02. Selanjutnya sinyal elektrik tersebut akan disambungkan dengan I/P converter pada terminal (+) dan (-). Sinyal elektrik 4 – 20 mA tersebut akan dirubah menjadi sinyal pneumatik 3 – 15 psi untuk menggerakkan kontrol valve PCV101. Gambar 4.29 berikut merupakan koneksi yang telah dilakukan pada penelitian ini. Untuk chanel AI 01 sebelumnya terhubung dengan demo kid potensio di pintu panel, selanjutnya dilepas untuk dikoneksikan dengan transmitter. Demikian juga untuk AO chanel 01, yang semula terhubung dengan 7segmen dilepas untuk dihubungkan dengan I/P converter dan control valve.
51
Gambar 4.29 Wiring instalasi
4.3 Hasil dan Pengujian Hasil dan pengujian dari penelitian ini dapat dilihat dari dua sisi, pertama dari software berupa hasil implementasi software dan pengujiannya. Yang kedua adalah hasil dari implementasi hardware yang berupa hasil installasi hardware dan pengambilan data. 4.3.1 Software Dari implementasi pembuatan software control modul (CM) dan display diperoleh hasil bahwa konfigurasi controller C300_PT dan Input – Output Modul (AI_HART_PT dan AO_HART_PT) telah berhasil dengan baik. Hal ini terlihat dari hasil download konfigurasi tersebut menunjukkan indikator warna hijau sebagai tanda bahwa download hasil konfigurasi tidak ada error dan berhasil. Setelah konfigurasi berhasil, dilanjutkan dengan pengujian terhadap Control Module (CM). Pada pengujian control module dilakukan dengan melakukan download dan diperoleh hasil bahwa server load complete (gambar 4.31) yang menunjukkan bahwa CM telah berhasil. 52
Konfigurasi berhasil
Gambar 4.30 Hasil Konfigurasi Controller C300_PT dan I/O
Gambar 4.31 Download CM Complete/berhasil
Hasil control module tersebut dapat dilihat di Monitoring dan akan terlihat kode warna hijau yang menunjukkan download CM telah berhasil (gambar 4.32).
53
Control Module (CM) berhasil
Gambar 4.32 Hasil Download CM
Untuk mempermudah operator dalam mengoperasikan sistem, grafik display dibuat hampir sama dengan plant riil. Hasil dari grafik display tersebut seperti gambar 4.33.
Gambar 4.33 Hasil grafik display
4.3.2 Hardware Hasil implementasi pembuatan software control modul dan instalasi hardware dapat dilakukan pengujian dengan menginjeksi arus 4 54
– 20 mA, dan menunjukkan hasil bahwa pembacaan PT101 di software mempunyai range antara 0 – 100, dan tampilan DACA menunjukkan nilai 0 – 15 Volt. Selain pengetesan menggunakan
injektor arus 4 – 20 mA,
pengujian juga dilakukan dengan menggunakan DP Transmitter Yokogawa, dan input 3,9 mA dari DP Transmitter dapat diterima oleh software yang dibuat.
Gambar 4.34 Pengujian dengan DP Transmitter
Setelah
pengujian dengan
DP Transmitter
telah
berhasil,
pengujian selanjutnya dilakukan dengan Pressure Plant, dan dapat diambil data sebagai berikut. No
MV (CR)
PV (CR)
CV
1
0%
8,54
100 %
PV (Transmiter) 0,284 Bar
2
25%
8,52
75%
0,283 Bar
3
50%
8,51
50%
0,282 Bar
4
75%
8,50
25%
0,281 Bar
55
5
100%
8,50
0%
0,280 Bar
Dari data yang diperoleh membuktikan bahwa DCS Honeywell Experion C300 dapat dikembangkan dan disambungkan dengan peralatan riil yaitu Pressure Plant, namun data yang terbaca oleh DCS masih data kasar karena Transmitter pada pressure plant tersebut belum dikalibrasi disesuaikan dengan range yang ada di DCS. Namun demikian, untuk Control valve span bukaannya sudah sangat baik, antara range 0 – 100%. Dan dari data yang diperoleh dapat ditentukan bahwa jenis Control valve yang dipakai adalah ATC(Air To Closed / failed open) karena semakin besar output dari controller (MV), aksi kontrol valve semakin menutup. Dari data hasil instalasi yang masih kasar, perlu dikembangkan penelitian lebih lanjut yang dalam hal ini perlu melibatkan ahli proses produksi untuk mendalami karakteristik pressure plant, sehingga proses pada pressure plant dapat dengan mudah dikendalikan melalui kontroller.
56
V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan Dari penelitian yang telah dilaksankan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. DCS Honeywell “Control Room” – OTS yang selama ini belum dapat dimanfaatkan secara optimal masih dapat dikembangkan lebih jauh lagi untuk menunjang pelaksanaan diklat di PPSDM Migas. 2. DCS Honeywell “Control Room” – OTS dapat dimanfaatkan untuk mengontrol riil plant yang ada di PPSDM sebagai contoh aplikasi yang sudah dikembangkan pada penelitian ini adalah aplikasi
DCS
Honeywell “Control Room” – OTS untuk mengendalikan Pressure plant yang ada di laboratorium instrumentasi. 3. Dengan adanya penyambungan/instalasi dari DCS Honeywell “Control Room” – OTS ke pressure plant, dapat dipergunakan untuk praktek drawing instrumentasi. 4. Dari percobaan penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa software program pada DCS Honeywell “Control Room” – OTS dapat dibangun dan dibuat sendiri, dan dapat didownload dengan baik. Hal ini dapat berguna untuk peningkatan praktek DCS (Instrumentasi) yang meliputi praktek konfigurasi, praktek disain software dan hardware, praktek disain grafik display, dan praktek kontrol. 5. Untuk membuat aplikasi sistem kendali suatu riil plant dengan menggunakan DCS Honeywell dapat dilakukan dengan cara berikut :
Menghubungkan controller C300 dan Server (Suystem Running)
Membuat konfigurasi hardware pada software kontrol builder 57
Membuat Control Modul (Loop kontrol) pada kontrol builder
Membuat Grafik display pada HMIWeb Display Builder
Semua program yang dibuat harus berhasil didownload oleh server
Membuat instalasi dari Input/Output Controller ke riil plant
5.2 Saran Pada penelitian ini hanya diaplikasikan untuk variabel tekanan, dan untuk variabel produksi migas yang lain seperti temperatur, level dan flow belum dikembangkan. Kedepan, DCS Honeywell “Control Room” – OTS masih dapat dikembangkan lebih jauh lagi dalam hal disain untuk peralatan yang lebih kompleks dengan variabel yang lebih banyak serta disesuaikan jumlah Input Outputnya.
Dari
sisi
komunikasi
dan
jaringan,
DCS
tersebut
dapat
dikembangkan untuk pengontrolan sistem melalui internet, karena basic DCS Honeywell “Control Room” – OTS sudah webbase dan dapat dikendalikan melalui internet. Di samping itu, dapat dikembangkan juga untuk mendalami system kontrol melalui DCS yang meliputi kontrol otomatis, kontrol PID dan tunning. System DCS Honeywell “Control Room” – OTS lebih rumit dan kompleks bila dibandingkan dengan DCS lain missal DCS Yokogawa Centum VP. Sehingga dalam disain konfigurasi, program loop konrol (Control Module) dan desain grafik display harus dilakukan dengan kesabaran, teliti, dan harus dicoba berulang-ulang ketika terjadi eror ataupun kendala.
58
DAFTAR PUSTAKA 1. http://miraclesphysics.blogspot.co.id/2012/10/distributed-control-systemdcs.html 2. http://www.yokogawa.com/us/technical-library/resources/references/dcs-sisprm-foundation-fieldbus-instruments-and-ots-installed-at-thailands-first-lngterminal/ 3. http://web-material3.yokogawa.com/iab-suc-hanwha-en.pdf 4. Sudaryanto, Dwi Heri, S.Kom. 2010. Control System. Cepu. Grafika Pusdiklat Migas 5. Wang Changli, Luo An. Distributed control system design and application examples. Beijing, Electronic industry press (2006) 6. Yau, S. S., & Hong, W. (1988). Verification of concurrent control flow in distributed computer systems. IEEE Transactions on Software Engineering, 14(4), 405-417. doi:http://dx.doi.org/10.1109/32.4662 7. A primer: Understanding distributed control. (1989). Chemical Engineering, 96(5), 87. Retrieved from http://search.proquest.com/docview/194455715?accountid=17242 8. Huang, J. B., Ning, D., & Xiao, Z. J. (2010). Distributed control system for papermaking production line. Applied Mechanics and Materials, 44-47, 242. doi:http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.44-47.242 9. Gonçalves, R., Martins, J., Branco, F., González Castro, M.,R., Cota, M. P., & Barroso, J. (2015). A new concept of 3D DCS interface application for industrial production console operators. Universal Access in the Information Society, 14(3), 399-413. doi:http://dx.doi.org/10.1007/s10209-014-0368-x
59
Lampiran 1 : Jadwal Kegiatan No
Kegiatan 1
01
Penyusunan Proposal
02
Studi literatur Pengumpulan dokumen
03 04
08
Perancangan Sistem Pembuatan Software & hardware Pengujian Software & hardware Implementasi Lapangan Pengujian di Lapangan
09
Evaluasi Sistem
10
Penyusunan laporan
11
Penyajian Laporan
05 06 07
Mei 2 3
4
1
Juni 2 3
4
1
Juli 2 3
4
Waktu Penelitian (tahun 2016) Agustus September 1 2 3 4 1 2 3 4
60
Oktober 1 2 3 4
November 1 2 3 4
Desember 1 2 3 4
