Perangkat Keras DCS

Kali ini saya akan membahas kira-kira apa saja perangkat keras yang ada di DCS, sebelum membaca artikel ini saya sarankan untuk membaca terlebih dahalu materi sebelumnya tentang pengertian DCS.

Perangkat keras dsc ini adalah materi kedua dari DCS.pada materi kali ini saya akan membahas tentang perangkat keras yang ada DCS yaitu :

• Komputer Supervisor
• Unit pengontrol lokal ( FCU)

Komputer Supervisor

komputer supervisor merupakan salah satu komputer yang difungsikan sebagai main control ( pengendali utama) pada sistem DCS.komputer supervisor ini biasanya didalam kontrol room akan terkoneksi dengan worksation lainnya.

jadi gambaran hardware yang ada di kontrol room biasanya ada komputer supervisor(EWS) yang terkoneksi dengan HIS ( worksation).

koneksi yang terjadi antara EWS (engineer workstation) dan HIS ( Human Interface station) ini menggunakan media kabel jaringan UTP dengan menggunakan topologi jaringan star.

perlu diketaui juga HIS ini digunakan untuk operator untuk mengawasi kondisi proses yang ada dilapangan secara 24 jam.

kemudian komputer supervisor ini bisa digunakan oleh teknisi dan engineering.jadi dikomputer ini teknisi ketika melakukan kalibrasi peralatan yang ada dilapangan akan merubah mode kontrolnya menjadi CAL.

privillage tertinggi diberikan kepada seorang engineer, kerana dia bisa merubah, menambahkan, atau pun menghapus coding yang ada di sistem DCS.

selain berfungsi untuk control dan monitoring komputer supervisor ini juga dilengkapi dengan fungsi administrasi yang berhubungan dengan plant dilapangan.

untuk fungsi-fungsi administrasi lainya seperti inventory, asset , dan lain-lain semua dikendalikan oleh sistem ERP ( enterprice resource planning) contoh software yang digunakan seperti my sap.

Field Control Unit

FCU merupakan salah satu perangkat utama di DCS yang berfungsi untuk melakukan kontrol dan monitoring proses yang ada dilapangan.

Sistem yang ada di FCU ini mirip dengan mikroprosesor atau bisa dikatakan juga sebagai mikro komputer, dimana komponen ini terdiri dari berbagai modul yang saling terintegrasi seperti :

• Port Komunikasi
• ADC ( Analog to digital Converter)
• DAC ( Digital to Analog Converter)
• Input / Output Modul

FCU ini mempunyai CPU ( central prosessing unit) berfungsi untuk mengatur semua sistem kontrol yang terkoneksi ke DCS, proses perhitungan, data akuisisi, mengendalikan proses dilapangan, serta melakukan komunikasi dengan komputer supervisor.unjuk kerja FCU di tentukan oleh :

• Fleksibilitas dalam mengeksekusi program
• Kemampuan dalam berkomunikasi dengan device lain.
• Kemampuan dalam menghandle jumlah kontrol

komunikasi yang terjadi antara FCU dengan Komputer Supervisor (HIS) menggunakan komunikasi full duplex.

Human Machine Interface

Human machine interface merupakan merupakan salah satu device(biasanya menggunakan komputer) yang digunakan oleh seorang operator untuk memonitoring dan mengontrol kondisi proses yang ada dilapangan.

jadi dengan HMI ini semua proses yang ada di lapangan bisa divisualisasikan secara GUI ( Graphic User Interface).

oleh karena itu operator tidak perlu terjun langsung kelapangan untuk memantau semua proses yang ada.

cerita awal dari HMI ini sebenernya device yang digunakan adalah paket sistem yang berasal dari vendor yaitu komputer khusus yang digunakan untuk kegiatan dalam proses industri.

Jenis dari MMI ( Man Machine Interface ) ini kebanyakan berupa konsole, yaitu modelnya seperti kabinet berikut ini adalah gambaranya.

gambar diatas merupakan HMI jenis console tertutup.jenis HMI dengan console tertutup sangat cocok digunakan untuk kondisi lingkungan yang asam, kelembaban tinggi, dan banyak mengandung debu.

console tersebut berfungsi untuk melindungi perangkat keras dari HMI dari gangguan-gangguan dari luar seperti interferensi gelombang listrik yang bisa menggangu performance dari HMI.

satu lagi dibawah ini adalah jenis HMI dengan model console terbuka, dibandingkan dengan model diatas, pada model ini monitor display tidak dilindungi metal seperti pada gambar diatas.

HMI ( Human Machine Interface) Desktop

HMI jenis desktop ini mempunyai kemiripan dengan HMI jenis console.seperti hardware yang digunakan sama persis, cuma yang membedakan cuma di casingnya saja.

HMI jenis ini penggunakan komputer desktop pada umumnya dengan sepesifikasi normal seperti kebanyakan yang kita gunakan dirumah.

saat ini vendor DCS ini sudah merubah kualifikasi dari specs komputer yang digunakan untuk HMI, jadi kita dengan mudah bisa mencari kualifikasi dari hardware dan sofware yang dibutuhkan.

Bagian-bagian pembentuk HMI ini seperti layar baik bisa CRT ataupun menggunakan LED, kemudian ada engineering keyboard, Operation Keyboard, Mouse,dll.

kalau kita menggunakan DCS ini pada awalnya layar yang digunakan adalah tipe CRT, dimana layar ini mempunyai keterbatasan terhadap variasi warna.

untuk saat ini tipe layar untuk DCS kita bisa menggunakan tipe yang LCD atau LED.Jenis LCD ini mempuyai kelebihan dari sisi tampilan dan perbaikannya.

Perangkat keras pada FCS

Jenis Modul Processor

Field Control Station (FCS) adalah sekumpulan perangkat elektronik yang berfungsi sebagai pengendali actuator yang ada dilapangan. Semua algorithma control yang merupakan jantung dari system kendali berada pada Field Control Station ini.

Bisa dibayangkan apabila FCS ini mengalami fail, maka seluruh proses kendali yang ada dibawahnya akan mengalami fail juga.

Beberapa teknik untuk menghindari gagalnya FCS ini dilakukan, salah satunya adalah membuat redundant system pada perangkat modul FCS. Tiap modul FCS yang berupa Power Supply, CPU modul, dan I/O modul dibuat redundant.

Bila salah satu modul mengalami gangguan temporary maupun permanen, maka modul yang sedang standby aktif akan langsung mengambil alih fungsi. Maka bisa dikatakan bahwa proses yang berlangsung seolah olah tidak mengalami gangguan.

Gangguan terjadi hanya pada FCSnya dan akan memberikan notifikasi ke HMI supervisor untuk segera dilakukan perbaikan.

Field Control Station ini mempunyai beberapa istilah, misalnya Process Manager, Field Control Unit, dan lain-lain. Tetapi secara prinsip masing-masing mempunyai fungsi dan tugas yang sama.

Kabel komunikasi antara HMI/HIS dengan FCS/FCU biasanya menggunakan kabel coaxial khusus, dan atau kombinsai dengan fiber optic. Kabel ini menggunakan system redundant.

Jadi apabila salah satu kabel mengalami gangguan maka kabel yang stand by aktif akan langsung mengambil alih fungsi kerja.

Untuk kabel ekspansi remote I/O biasanya menggunakan kabel khusus seperti gambar dibawah ini.

Apabila dirasa ekspansi I/O masih memerlukan jarak yang panjang, maka remote I/O kabel ini dapat dikombinasikan dengan fiber optic yang diperkuat dengan repeater.

Sehingga akan didapat penambahan jarak secara signifikan. Gambar dibawah ini menunjukkan konfigurasi tersebut.

Pada sebuah FCS module bisa terdapat I/O module dalam satu rack, atau I/O modul dalam rack tersendiri.

Sebuah rack yang bisa menampung Power Supply modul, CPU modul, dan I/O modul disebut sebagai rack yang bersifat kompak. Rack tipe ini biasanya mempunyai keterbatasan untuk ekspansi I/O.

Sedangkan rack yang berisi hanya Power supply dan CPU modul saja, biasanya bisa diekspansi modul I/O dengan jumlah yang lebih banyak. Untuk system besar dimana kebutuhan I/O sangat banyak, maka digunakanlah rack seperti ini.

Di bawah ini adalah contoh rack modul FCS yang berjenis kompak.

FCS yang disusun sedemikian rupa harus ditempatkan dalam sebuah cabinet. Tujuannya adalah untuk melindungi FCS modul dari temperature, getaran, dan kelembaban yang tidak diinginkan.

Dalam cabinet ini tersedia fan cooler yang bekerja terus menerus selama FCS ini aktif. Ruangan FCS harus didesain khusus untuk memenuhi nilai temperature yang sesuai dengan spesifikasi FCS.

Sehingga pengguanaan Air Conditioning mutlak digunakan. Disamping itu kelembabannya juga harus terjaga,

agar kelembaban ini tidak mengganggu sirkuit internal FCS. Bebas debu juga merupakan persyaratan yang harus dipenuhi untuk menempatkan FCS ini.

Untuk mounting FCS modul dalam sebuah marshalling cabinet bisa dilihat pada gambar dibawah ini.

Processor modul yang digunakan bisa bervariasi sesuai dengan kebutuhan. Umumnya pada system DCS, processor modul dibuat redundant.

Tujuannya adalah untuk meningkatkan kehandalan system control apabila salah satu modul processor mengalami kegagalan fungsi.

Beberapa processor modul dari vendor DCS masih menerapkan single core processor dalam satu unit modul Tetapi karena tuntutan

kehandalan, ada vendor yang menggunakan dua processor identik dalam satu modul yang digunakan untuk saling mengkoreksi pembacaan dan pemrosesan data. Kebutuhan akan hal ini tergantung pada user.

Processor modul dilengkapi dengan informasi mengenai status modul yang menjelaskan modul bekerja atau tidak, fungsi operasi yang menjelaskan operasional modul dalam operasi aktif atau standby ready,

fungsi komunikasi yang berjalan bagus atau mengalami kegagalan. Informasi ini bisa dilacak melalui operator computer atau bisa dililhat langsung pada lampu indicator pada modul.

Modul I/O

Modul I/O berfungsi sebagai jembatan penghubung antara hasil pembacaan/penulisan data oleh processor modul dengan peralatan yang ada dilapangan.

Processor mengolah data dalam bentuk untaian bilangan digital dengan bahasa tertentu dimana peralatan dilapangan sulit mengenalinya.

Untuk itu sinyal digital ini harus dikonversikan dalam bentuk bilangan yang mudah dikenali oleh peralatan di lapangan.

Modul I/O ini pada prinsipnya dibagi dalam dua fungsi besar, yaitu modul I/O diskrit (DI, DO) dan modul I/O analog (AI, AO).

Modul DI dan DO menangani sinyal-sinyal dalam bentuk logika 0 atau 1 (On dan Off saja).

Sedangkan modul AI dan AO menangani sinyal listrik analog, misalnya besaran arus 4-20 mA, dan tegangan 1-5 V.

Ada beberapa modul I/O khusus yang didesain untuk menangani sinyal kombinasi analog dan digital karena ada beberapa instrument di lapangan yang berjenis ini.

Instrument tersebut menggunakan protocol komunikasi yang disebut HART (Highway Addressable Remote Transducers).

Instrumen ini menggunakan jalur analog untuk mengirim/menerima data process, sedangkan untuk kalibrasi dan setting melalui jalur digital yang ditumpangkan ke sinyal analog.

Selain itu teknologi digital sekarang juga melahirkan instrument yang bekerja secara penuh menggunaka sinyal digital dengan protocol tertentu. Instrumen ini adalah fieldbus instrument.

Semua lalu lintas informasi yang masuk dan keluar dari instrument ini adalah sinyal digital, sehingga perlu menggunakan modul I/O yang khusus untuk hal ini.
Berikut ini adalah contoh modul I/O yang bayak digunakan di industry.

modul komunikasi

Modul komunikasi yang digunakan disini adalah modul yangberfungsi sebagai media penghubung antara sekumpulan I/O yang disebut node dengan rack utama yang terdapat processor modul.

Pada modul komunikasi juga terdapat processor, tetapi processor ini bukan berfungsi sebagai pengolah data prosess dilapangan,

tetapi sebagai pemroses data digital yang dikirim/diterima I/O modul untuk dikirim/diterima oleh instrument dilapangan maupun pada modul processor.

Modul Power Supply

Modul ini bertugas memberikan dukungan penuh terhadap daya listrik yang dibutuhkan oleh semua peralatan pada FCS yaitu processor modul, I/O modul, communication modul, untuk kerja power itu sendiri, dan modul-modul yang lain.

Modul ini juga bertipe redundant, karena tidak diijinkan sebuah FCS bila terjadi kegagalan akibat gagalnya power suplay.

Gambar dibawah ini adalah mounting ekspansi I/O Modul dalam marshalling cabinet tersendiri.

Penambahan I/O modul saja yang membentuk group disebut sebagai Node. Persyaratan umum kondisi dan ruangan marshalling cabinet ini tidak jauh beda dengan FCS.

Sebuah node dikoordinir oleh Communication Modul. Communication modul berisi processor yang hanya bertugas hanya untuk memproses lalu lintas komunikasi antara kumpulan I/O modul yang disebut Node dengan CPU modul yang berada pada FCS induk. Jadi pada Node ini tidak terjadi proses pengendalian proses.

1.Jelaskan bagian-bagian utama sebuah FCS
2.Apakah fungsi dari modul I/O?
3.Apakah fungsi dari modul komuniksai?
4.Apa yang membuat system DCS handal?
5.Jelaskan kentungan dari system redundant.
6.Apakah fungsi dari MMI?
7.Sebutkan bagian-bagian dari MMI?
8.Sebutkan otorisasi aplikasi yang ada pada MMI.
9.Jelaskan peralatan pendukung MMI.
10.Jelaskan cara optimalisasi MMI ditinjau dari kemudahan operasional proses.