Upload
nguyenkien
View
227
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
i
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
ii
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
iii
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
iv
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 59
v
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
vi
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
vii
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.
1
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
2
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).
3
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,
4
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”
5
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
6
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 masing-
masing sub blok sistem berupa pengujian hardware dan software.
Parameter-parameter yang dianggap perlu akan didata dan direkam
7
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 kendala-
kendala 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
8
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 :
9
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).
10
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
11
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
12
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 DCS dirancang dengan prosesor redundant untuk
meningkatkan kehandalan sistem. Untuk mempermudah 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.
13
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.
14
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.
15
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)
16
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),
17
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
18
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
19
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
20
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.
21
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.
22
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”.
23
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
24
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.
25
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
26
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.
27
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.
28
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.
29
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
30
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”
31
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”.
32
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)
33
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). Sinyal MV dari kontroler
tersebut dikeluarkan ke lapangan melalui “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.
34
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
35
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
36
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.
37
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
Kontroler C300_PT
38
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.
39
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.
40
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
41
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
42
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
43
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.
Gambar 4.16 Menghubungkan blok dalam 1 loop
Gambar 4.17 Menyimpan blok diagram
Double Klik
1 Klik
44
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
45
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 :
46
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
47
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.
48
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.
49
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
50
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. Bahan dan Peralatan Penelitian Volume
1. Kabel UTP ( 1 roll) 50 m
2. Terminal, Connector 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
51
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 7-
segmen dilepas untuk dihubungkan dengan I/P converter dan control valve.
52
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.
53
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).
Konfigurasi
berhasil
54
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
Control Module
(CM) berhasil
55
– 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 PV (Transmiter)
1 0 % 8,54 100 % 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
56
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.
57
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
58
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.
59
DAFTAR PUSTAKA
1. http://miraclesphysics.blogspot.co.id/2012/10/distributed-control-system-
dcs.html
2. http://www.yokogawa.com/us/technical-library/resources/references/dcs-sis-
prm-foundation-fieldbus-instruments-and-ots-installed-at-thailands-first-lng-
terminal/
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
60
Lampiran 1 : Jadwal Kegiatan
No Kegiatan
Waktu Penelitian (tahun 2016)
Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
01 Penyusunan Proposal
02 Studi literatur
03
Pengumpulan
dokumen
04 Perancangan Sistem
05
Pembuatan Software
& hardware
06
Pengujian Software &
hardware
07
Implementasi
Lapangan
08
Pengujian di
Lapangan
09 Evaluasi Sistem
10 Penyusunan laporan
11 Penyajian Laporan