Makalah Seminar Kerja Praktek
Distributed Control Sistem (DCS) dan Sistem Kontrol pada CO2 Removal Plant Oleh : Arsyad (L2F008107) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Abstrak Sistem yang memiliki tingkat kehandalan yang tinggi tetapi tidak terlalu kompleks merupakan hal utama dalam perancangan process plant.Pada industri minyak dan gas bumi, selain bertujuan untuk mengoptimalkan serta menjaga kualitas dan kuantitas minyak dan gas bumi, sistem dalam pengendalian process plant juga harus dapat menjamin kesehatan, lingkungan, dan keselamatan disekitarnya. Pada perancangan sistem tersebut maka pada satu process plant terdapat banyak sistem kontrol, antara lain: DCS, PLC, SCADA, dan PID. Tujuannya adalah dapat meningkatkan efektivitas dan efisiensi dari masing-masing sistem kontrol. PLC untuk penanganan safety system, DCS untuk penanganan proses pengolahan minyak bumi dan gas alam, dan SCADA untuk memantau proses pengolahan di tempat yang sulit dijangkau oleh manusia. Kata Kunci : DCS, sistem kontrol, process plant.
I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dewasa ini, Industrialisasi di Indonesia menuju kearah revolusi industri seperti yang terjadi di negara Inggris pada akhir abad ke-18. Perkembangan industrialisasi kearah revolusi industri tersebut ditandai dengan dominasi mesin yang memiliki sistem otomatisasi modern yang menggantikan para pekerja dalam sistem manufacturing dan proses di industri-industri indonesia. Hal ini disebabkan oleh manusia akan mengalami kejenuhan dan keletihan dalam waktu yang relatif lama sehingga menyebabkan human error. Namun, bukan berarti lapangan pekerjaan menjadi lebih sedikit, melainkan dialihkan agar para pekerja dapat mengoperasikan atau mengetahui cara mengotomatisasikan mesin dalam sistem manufacturing dan proses. Peristiwa seperti ini terjadi khususnya pada industri pertambangan dan pengolahan minyak bumi. 1.2 Tujuan Tujuan penulis melakukan Kerja Praktek ini adalah : 1. Mengenal alat dan sistem kontrol yang dipakai di industri minyak dan gas bumi. 2. Mengetahui sistem process oil and gas refining yang digunakan. 3. Memahami Standard Operational Prosedure yang diterapkan di industri minyak dan gas bumi.
1.3 Batasan Masalah Batasan masalah yang diambil oleh penulis pada penulisan makalah kerja praktek ini adalah: 1. Dalam makalah ini hanya dijelaskan sistem DCS Plantscape (Honeywell) dan pengendalian plant secara hardware pada Amine Contactor. 2. Dalam makalah ini hanya dijelaskan pengolahan minyak dan gas bumi di Terminal Lawe-Lawe yang telah disederhanakan. 3. Dalam makalah ini tidak membahas sensor. 4. Dalam makalah ini tidak membahas secara detail di bidang informatika, kimia, dan mekanik. 5. Dalam makalah ini tidak membahas spesifikasi detail alat. II. DASAR TEORI 2.1 Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi Prinsip dasar pemurnian minyak dan gas mentah yang digunakan antara lain: • Penurunan tekanan • Pengendapan • Pemanasan • Penambahan bahan kimia • Induksi/Elektrostatik Minyak dan Gas mentah mengandung tiga fasa impurities, yaitu: padat, cair, dan gas.
Gambar 1. Proses pemisahan crude oil & gas
Pemisahan antara fasa padat dan cair atau gas dilakukan dengan cara pengendapan. Pemisahan antara fasa cair dan gas dilakukan dengan cara penurunan tekanan atau pemanasan. Pemisahan antara fasa sesama cair dilakukan dengan cara induksi/elektrostati. Pemisahan antara fasa sesama gas dilakukan dengan cara penambahan bahan kimia.
Gambar 3. CO2 Removal Plant
Pemisahan antara CO2 dengan gas bumi dilakukan di Amine Contactor. Amine disemprotkan pada gas bumi yang sedang melewati Amine Contactor. Amine tersebut mengikat CO2 yang terbawa oleh gas bumi. Kemudian Amine yang telah mengikat CO2 diolah kembali pada Regeneration Unit untuk mengurangi kadar CO2 yang terdapat dalam Amine kemudian digunakan kembali. Sedangkan CO2 yang telah terpisah dibebaskan ke atmosfer.
Gambar 4. Proses pemisahan CO2 Gambar 2. Jalur pipa crude oil dan gas
2.3 Amine Contactor
Crude oil yang diolah di Terminal LaweLawe berasal dari pengeboran offshore. Sedangkan gas bumi yang diolah di Terminal Lawe-Lawe sebagian besar dari pengeboran offshore dan sebagiannya lagi dari pengeboran onshore. Hasil pengolahan minyak dan gas dikirimkan ke PT. Pertamina, PT. Badak NGL, dan di-ekspor. Sisanya dipakai untuk kebutuhan internal. 2.2 Proses pada CO2 Removal Plant Merupakan unit pengolahan gas untuk melakukan penurunan kadar CO2 yang terdapat dalam gas bumi. Pada CO2 Removal Plant terjadi pemisahan antara sesame fasa gas sehingga dilakukan dengan cara penambahan bahan kimia.
Gambar 5. Amine Contactor
Terdapat alat instrument yang digunakan untuk mengetahui keadaan Amine Contactor selama bekerja, yaitu alat instrument pressure dan level.
Alat instrument tersebut telah terintegrasi di dalam sistem Plantscape sehingga Amine Contactor dapat dipantau melalui komputer pada control room. Kedua alat instrument tersebut dipasang pada Amine Contactor untuk mencegah terjadinya kebakaran ataupun ledakan. Berikut adalah penyebab terjadinya api:
banyak sistem. Kedua, DCS yang modern dilengkapi dengan optimization, high performance model building, dan control software (optional).
Gambar 7. Elemen Jaringan DCS
Gambar 6. Tetrahedron Api
Hasil pembacaan nilai dari alat intrumen tersebut menjadi referensi dalam mengontrol valve yang terdapat pada Amine Contactor sehingga laju gas yang masuk dan keluar Amine Contactor dapat dikendalikan. 2.4 Kontrol Valve Kontrol Valve adalah katup atau valve yang digunakan untuk mengontrol kondisi seperti aliran, tekanan, suhu, dan tingkat cairan dengan sepenuhnya atau sebagian membuka atau menutup sebagai respons terhadap sinyal yang diterima dari pengendali yang membandingkan "setpoint" ke "variabel proses" yang nilainya diberikan oleh sensor yang memonitor perubahan kondisi tersebut. Pembukaan atau penutupan katup kontrol dilakukan dengan cara listrik, sistem hidrolik atau pneumatik. Positioner digunakan untuk mengontrol pembukaan atau penutupan dari actuator berdasarkan listrik, atau Sinyal Pneumatic. Sinyal kontrol ini, secara tradisional didasarkan pada 3-15psi (0,21.0bar), lebih umum sekarang adalah 4-20mA sinyal untuk industri, 0-10V untuk sistem Fieldbus Foundation. 2.5 Teknologi DCS Pada dasarnya, DCS mirip dengan jaringan PC sederhana. Namun, ada beberapa perbedaan. Pertama, perangkat keras dan perangkat lunak dari DCS dibuat lebih fleksibel, yaitu mudah untuk dimodifikasi dan dikonfigurasi sehingga dapat menangani
Selain itu, bagian dari process plants dan bagian dari elemen jaringan DCS terhubung satu sama lain melalui data highway (fieldbus). Data highway menyediakan informasi pada panel kontrol operator yang mengirimkan berbagai data baru dan mengambil data historis dari penyimpanan arsip, dan berfungsi sebagai penghubung data antara komputer kontrol utama dan bagian lain dari jaringan. Pada puncak hirarki, sebuah komputer (host) supervisor diatur. Komputer host bertanggung jawab untuk melakukan banyak fungsi dengan tingkat kesulitan yang lebih tinggi. Ini dapat mencakup optimasi dari pemrosesan pada horizon waktu yang bervariasi (hari, minggu, atau bulan), melaksanakan prosedur pengendalian khusus seperti plant start up atau product grade transition, dan memberikan umpan balik. Dan peralatan biasa yang kurang canggih, digunakan untuk fungsi-fungsi tingkat rendah. Biasanya peralatan tersebut akan memperoleh data proses dari alat ukur dan mengkonversikannya ke standard units. Hasil pada tingkat ini diteruskan ke atas untuk komputer yang lebih canggih yang bertanggung jawab untuk operasi yang lebih kompleks. Komputer tingkat atas ini dapat diprogram untuk melakukan perhitungan lebih lanjut. III. ISI 3.1 DCS Pada CO2 Removal Plant DCS pada CO2 removal plant berfungsi sebagai interface bagi operator untuk mengendalikan jalannya proses secara elektronis. DCS ini bertindak pula sebagai
server dengan sebuah client. Software yang digunakan adalah CO2 Removal Plantscape Release 400 dari HONEYWELL.
3.2.3 Modul ControlNet Interface (CNI) Modul ControlNet Interface (CNI) menghubungkan kontroler dengan chassis modul remote I/O melalui I/O Jaringan dan / atau pengendali sistem lain dan jaringan plant melalui ControlNet.
Gambar 8. Tampilan pengendalian Amine Contactor
3.2 Perangkat keras dasar Plantscape 3.2.1 Control Processor Module (CPM) Control Processor Module (CPM) merupakan modul Kontrol untuk tempat Plantscape mengeksekusi.
Gambar 11. System Configuration
3.2.4 Redundancy Module (RM) Perangkat keras ini sama dengan CPM namun memiliki fungsi yang berbeda, yaitu : menyediakan backup secara otomatis untuk kontroler utama (CPM). 3.3 Teknologi Fieldbus
Gambar 9. Control Processor Module (CPM)
3.2.2 I/O Modules I/O Modules yang menyediakan terminal dan kemampuan pemrosesan untuk menerima sinyal masukan dari transmitter dan mengirim sinyal output ke katup. Modul I/O memiliki analog input / output dan digital input / output.
Gambar 12. Arsitektur Fieldbus
Gambar 10. I/O Modules
Foundation Fieldbus dari HONEYWELL adalah teknologi untuk mengintegrasikan device yang berada di lapangan secara digital menggunakan sistem kontrol. Fieldbus ini membuat jalur komunikasi antara device di
lapangan dan sistem pengendaliannya menjadi mudah. Teknologi ini berdasarkan pada International Standards Organizations Open System Interconnection (OSI) model. Teknologi fieldbus ini mempermudah pengendalian dari plant karena hanya mempunyai 1-2 jalur saja dalam 1 plant. Jadi 1-40 transmitter dapat dikendalikan dari kontrol panel dengan 1-2 jalur saja, tidak seperti pengendalian biasa yang memiliki jalur yang banyak sekali dalam 1 plant karena tiap 1 transmitter memiliki 1 jalur.
Remote Termination Panel berfungsi untuk menghubungkan Fieldbus Device di H1 Link atau H2 Link dengan Fieldbus Interfacing Module (FIM). RTP ini bertegangan 24 VDC dari eksternal power supply untuk menyediakan sumber tenaga bagi Fieldbus Device. H1 Fieldbus Link adalah perantara agar perangkat dapat saling berhubungan. Perantara ini terdiri dari satu atau lebih perangkat yang saling berhubungan.oleh Repeater bus. 3.3.3 Bus Stop
3.3.1 Fieldbus Interface Modul (FIM)
Gambar 15. Bus Stop Gambar 13. Fieldbus Interface Modul
Fieldbus Interface Module (FIM) adalah kunci untuk membawa Foundation Fieldbus ke dalam sistem plantscape. FIM berfungsi sebagai jembatan antara plantscape di lapangan dengan sistem kontrol Fieldbus. FIM ini dapat terinterkoneksi dengan metode komunikasi jaringan dari DCS (Distributed Control System) dimana bertindak sebagai server dengan Fieldbus Device FIM.
Bus Stop ini berfungsi sebagai Register Parallel Input Serial Output (PISO) sehingga masukan dari beberapa Fieldbus Device menjadi satu keluaran menuju Remote Termination Panel. Bus Stop ini sangat menguntungkan karena dapat menghemat biaya dari banyak kabel menjadi sebuah kabel. 3.4 I/O Module wiring Berikut ini adalah diagram dari alat instrument level pada Amine Contactor ke I/O Module sebelum diproses pada CPM.
3.3.2 Remote Termination Panel (RTP)
Gambar 16. I/O Module diagram
Di Junction Box terdapat Terminal Blok yang berfungsi untuk mempermudah wiring yang disebabkan terlalu banyaknya kabel.
Gambar 14. Fieldbus RTP
HMI untuk operator. Control System Panel berfungsi sebagai kontroller dalam sistem kontrol. I/O device ada yang bernilai analog dan digital. Perangkat komunikasi dalam sistem kontrol menggunakan jaringan Ethernet, jaringan ControlNet, dan sistem Foundation Fieldbus Gambar 17. Junction Box
Gambar 18. TB (Terminal Blok)
3.5 Fieldbus Module wiring Berikut ini adalah diagram dari alat instrument pressure pada Amine Contactor ke FIM sebelum diproses pada CPM.
Gambar 18. Fieldbus Module diagram
IV. PENUTUP 4.1 Kesimpulan Dari hasil pengamatan yang dilakukan selama melakukan Kerja Praktek pada PT Chevron Indonesia Company, diperoleh kesimpulan sebagai berikut : 1. CO2 Removal Unit adalah bagian dari pemrosesan gas yang bertujuan mengurangi kadar CO2 dalam gas. Pengurangan kadar CO2 dilakukan dengan pengontakan antara gas bumi dan larutan DEA (diethanol amine). 2. Sistem kontrol yang digunakan CO2 Removal Unit adalah Honeywell PlantScape Process yang merupakan produk automasi industri bertipe Distributed Control System (DCS). 3. Sistem kontrol pada CO2 Removal Unit dapat dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu Server serta Workstation, Control System Panel, I/O device, dan perangkat komunikasinya. Server serta Workstation berfungsi sebagai penyimpan data-data dan
4.2 Saran 1. Sebaiknya diadakan upgrade sistem kontrol secara berjangka. Sistem Kontrol DCS yang terbaru Honeywell adalah Experion PKS. Sedangkan Plantscape R400 merupakan keluaran lama Honeywell. Hal ini akan meningkatkan efektivitas dan efisiensi pada process plant. 2. Apabila terdapat perangkat yang tidak dapat berjalan dengan baik. Sebaiknya di perbaiki dengan segera walaupun pada kenyataan telah memiliki back-up. Karena perangkat yang rusak lifetimenya akan lebih cepat berkurang dibandingkan dengan yang telah diperbaiki. Sehingga perangkat tersebut jadi tidak terpakai lagi. 3. Selain menginvestasikan dana untuk perancangan sistem pada process plant. Sebaiknya juga menginvestasikan dana untuk kemajuan engineer pada process plant. Kemajuan teknologi juga harus diiringi dengan kemajuan kualitas dari user. DAFTAR PUSTAKA [1] CICo. CO2 Removal Project. [2] CICo. Lawe-Lawe Crude Oil Processing Plant. [3] Honeywell. 2002. PlantScape Overvie. [4] Honeywell. 2002. PlantScape Chasis – Series A I/O Specification and Technical Data. [5] Honeywell. 2002. PlantScape System and Controller Specification and Technical Data. [6] Honeywell. 2002. PlantScape Foundation Fieldbus Implementation Guide. [7] Relcom Inc. 2004. Fieldbus Wiring Guide. [8] http://www.spiraxsarco.com/resources/ steam-engineering-tutorials/controlhardware-el-pn-actuation/controlvalves.asp
Biodata Penulis Arsyad (L2F008107) lahir di Jakarta, 5 Juni 1991. Menempuh pendidikan Di TK Sumedang, kemudian SD Muhammadiyah 5 Jakarta, SMP Negeri 11 Jakarta, SMA Negeri 34 Jakarta dan saat ini melanjutkan di Jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro Konsentrasi Kontrol.
Menyetujui, Dosen Pembimbing
Iwan Setiyawan, ST.MT. NIP. 197309262000121001
