SCADA

7 02 2009

Apa sich SCADA itu..

SCADA merupakan singkatan dari Supervisory Control And Data Acquisition.Maksud dari SCADA yaitu pengawasan,pengontrolan dan pengumpulan data. Suatu sistem SCADA terdiri dari sejumlah RTU (Remote Terminal Unit), sebuah Master Station/ RCC (Region Control Center), dan jaringan telekomunikasi data antara RTU dan Master Station. Nah dalam komunikasi antara Master Station (MS) dengan setiap Remote Terminal Unit (RTU) dilakukan melalui media yang bisa berupa fiber optik, PLC (power line carrier), atau melalui radio, dimana dalam hal ini data dikirimkan dengan protokol tertentu (biasanya tergantung vendor SCADA yang dipakai) misalnya Indactic 33, IEC-60870, dll. Sistim ini banyak dipakai di lapangan produksi minyak dan gas (Upstream),Jaringan Listrik Tegangan Tinggi (Power Distribution) dan beberapa aplikasi sejenis dimana sistem dengan konfigurasi seperti ini dipakai untuk memonitor dan mengontrol areal produksi yang tersebar di area yang cukup luas.

Istilah SCADA, DCS (Distributed Control System), FCS dan PLC (Programmable Logic Control ) saat ini sudah menjadi agak kabur karena aplikasi yang saling tumpang tindih. Walaupun demikian kita masih bisa membedakan dari arsitektur-nya yang serupa tapi tak sama. Sesuai dengan rancang bangun awalnya, DCS lebih berfungsi baik untuk aplikasi kontrol proses, sedangkan SCADA lebih berfungsi baik untuk aplikasi seperti istilah diterangkan diatas

SCADA telah mengalami perubahan generasi, dimana pada awalnya design sebuah SCADA mempunyai satu perangkat MTU yang melakukan Supevisory Control dan Data Acquisition melalui satu atau banyak RTU yang berfungsi sebagai (dumb) Remote I/O melalui jalur komunikasi Radio, dedicated line Telephone, Protocol Line Carrier (PLC) dan lainnya.

Generasi berikutnya, membuat RTU yang intelligent, sehingga fungsi local control dilakukan oleh RTU di lokasi masing-masing RTU, dan MTU hanya melakukan supervisory control yang meliput beberapa atau semua RTU. Dengan adanya local control, operator harus mengoperasikan masing-masing local plant dan membutuhkan MMI local. Banyak pabrikan yang mengalihkan komunikasi dari MTU – RTU ke tingkatan MMI (Master) – MMI (Remote) melalui jaringan microwave atau satelit. Ada juga yang mengimplementasi komunikasinya pada tingkatan RTU, karena berpendapat bahwa kita tidak bisa mengandalkan system pada Computer, dan komunikasi pada tingkatan Computer (MMI) membutuhkan bandwidth yang lebar dan mahal.

Dengan majunya teknologi Intranet dan Internet saat ini, concept SCADA diatas berubah menjadi lebih sederhana dan memanfaatkan infrastruktur Intranet yang pada saat ini umumnya sudah dibangun oleh perusahaan-perusahaan besar seperti Pertamina. Apabila ada daerah-daerah atau wilayah yang belum terpasang infrastruktur Intranet, saat ini dipasaran banyak bisa kita dapatkan Wireless LAN device yang bisa menjangkau jarak sampai dengan 40 km (tanpa repeater) dengan harga relatif murah.

Setiap Remote Area dengan sistem kontrolnya masing-masing yang sudah dilengkapi dengan OPC (OLE for Process Control; OLE = Object Linking & Embedding) Server, bisa memasangkan suatu Industrial Web Server dengan Teknologi XML yang kemudian bisa dengan mudah di akses dengan Web Browser biasa seperti yang kita gunakan untuk Internet Browsing seperti MS Internet Explorer, Netscape, dsb. Dari Web Browser ini kita bisa mendapatkan semua tampilan seperti pada layar MMI local, atau dibuatkan tampilan sendiri sesuai kebutuhan. Kontrol tetap bisa dilakukan melalui Web Browser ini sebagaimana layaknya MMI di lokasi local.

Untuk sekuriti, system harus kita lengkapi dengan Router yang hanya mem-publish Web Server ke WAN (Wide Area Network) untuk mengisolir hacker untuk mengganggu Control System pada Control Network kita di lokasi masing-masing. Industrial Web Server juga dilengkapi dengan banyak sekali fasilitas sekuriti, seperti login name dengan password, menentukan komponen mana yang perlu di-publish dan mana yang ‘read only’, mana yang bisa dilakukan ‘control’ dari remote, dan sebagainya.

System seperti ini populer dengan sebutan Remote Application Control System (RACS), yang makin digemari orang, karena sebenarnya hal seperti inilah yang dibutuhkan pada waktu kita akan memasangkan suatu SCADA system. Idealnya, seluruh Pertamina mulai dari EP dengan TMG-nya, UP dengan banyak Unit Daerahnya, PDN dengan jaringan Distribusi dan Pemasarannya, dengan mudah bisa di-integrasikan melalui teknologi Intranet dan Internet. Bahkan kita bisa me-launch Web Server kita ke jaringan Internet yang otomatis bisa kita akses dari manapun di seluruh dunia.

Sedikit tambahan,beberapa peralatan/istilah yg lazim digunakan dlm Control System, yaitu:

SCADA (Supervisory, Control, and Data Acquisition)

HMI/MMI (Human/Man Machine Interface)

PLC (Programmable Logic Controller)

DCS (Distributed Control System)

Remote I/O (Input/Output)

Signal Conditioning

Data Transferred Media (Coaxial Cable, Optic Cable, Radio Freq, Protocol Line Carrier)

Processor, Memory(RAM/ROM) ..dst

Control System itu memiliki Hirarki/Tingkatan/Level dalam sistemnya, dan teknologi terbaru saat ini hirarki2 tsb sdh menjadi terintegrasi yg kemudian dikenal dgn istilah “Integrated System” (klo yg ini ntar pembahasannya bisa jd lebih lebar dan luas lagi).

Secara sederhana/gampangnya Hirarki-nya dibagi menjadi beberapa tingkatan:

Level 1 (yg paling bawah) adalah : Instrument, Motor, M/C (yg berhubungan secara langsung dgn Proses)

Level 2 : PLC / DCS, adalah perangkat yg spt halnya PC memiliki Processor, Memory, jg I/O yg terkoneksi ke Equipment2 di Level 1.

Nah, Program2 itulah yg dibuat & diLoad oleh User ke Memory agar Processor meng-eksekusi perintah2 tsb melalui Remote I/O-nya.

Ada 2 type yaitu Analog dan Digital.

Level 3 : HMI/MMI (semacam Panel Digital) atau SCADA berupa Software yg terinstal di Computer/PC untuk membantu User memahami/mengawasi/mengontrol(value adjustment) proses yg berlangsung atau juga kondisi equipment di Plant melalui Layar Monitor (biasanya di Control Room) Selain itu data2 yg telah terbaca tersebut bisa disimpan/direcord/diLog dlm storage disk di PC, sehingga Trend dr proses atau equimpent bisa diketahui (per-day/per-week/per-month/ dst)

Kalau masalah bgmna hubngnya dgn Networking kemudian Analisa, maka kalau diruntutkan dari level yg paling rendah itu adalah proses Signal Conditioning (Analog to Digital Converter/ADC, DAC, Signal Coding Methode, Profibus, Profinet, Controlnet,… dst) kemudian jika signal data2 trsbut sdh ter-Kondisikan/se-type spt halnya signal data komputer barulah kemudian itu urusannya Computer Networking (Client-Server)

Apa Beda DCS dengan PLC?

Dalam sebuah artikel dikatakan bahwa PLC dan DCS mempunyai fungsi yang sama. Saat ini perbedaan DCS dan PLC telah kabur karena masing-masing telah saling mengambil peran. PLC mengambil sebagian peran DCS dan sebaliknya.

Ini sangat berbeda dengan yang dipahami selama ini bahwa :

– DCS (Distributed Control System) sesuai dengan namanya adalah sebuah SISTEM PENGONTROLAN yang bekerja menggunakan beberapa controller dan mengkoordinasikan kerja semua controller tersebut. Masing-masing controller tersebut menangani sebuah plant yang terpisah. Controller yang dimaksud tersebut adalah PLC.

– Sedangkan PLC (Programmable Logic Controller) sesuai dengan namanya adalah sebuah CONTROLLER yang dapat deprogram kembali. Jika PLC hanya berdiri sendiri dan tidak digabungkan dengan PLC yang lain, SISTEM pengontrolannya dinamakan DDC.

Jadi, PLC adalah sub sistem dari sebuah sistem besar yang bernama DCS. Yang sejajar dalam hal ini adalah DDC dengan DCS dan FF, serta PLC dengan SLC, Microcontroller, dan sebagainya.

Benarkah demikian?

Perkembangan awal PLC, difungsikan lebih ke logic Control (Discrete Input/Output). Tapi Sekarang, PLC sudah mengakomodasi bukan hanya discrete Input/Output, didalamnya sudah dapat menerima  signal dari Thermocouple, RTD, Load Cell, dan sebagainya langsung ke I/O PLC.

Mungkin ini yang menjadi “kabur”, dimana fungsi-fungsi tersebut sebelumnya dipegang oleh DCS, sekarang dengan PLC saja sudah bisa.

PLC pada dasarnya hanya pengontrol logika yang dapat diprogram. Walaupun pada perkembangannya PLC sudah dilengkapi analog signal, kemampuan aritmatiknya sangat terbatas.

Sedangkan DCS, Sistem Pengendali terdistribusi Penekanannya ada di D-nya, Distribusi, yaitu distribusi tiga hal : Distribusi Resiko kegagalan, Distribusi lokasi dan Distribusi Pengendalian dan Man Power.

Secara tradisional, memang benar bahwa DCS lebih lambat responnya dibanding PLC. Karena memang untuk regulatory control tidak perlu respon yang terlalu cepat karena kalau gagal masih ada safety shutdown system. Satu (1) second overall masih cukup untuk hampir semua aplikasi. Berbeda dengan safety application yang sering merupakan ladang PLC.

Sekarang, kelihatannya sudah berbeda karena hardware dari yang secara tradisional DCS vendor makin “seperti PLC”.

Ada yang mengatakan, “PLC itu Install and Forget it”, kalau DCS kebalikannya, karena lebih bersifat kompleks dan perlu monitoring.

Kalau dilihat dari kompleksitas sistemnya, tergantung bagaimana konfigurasi sistem yang dipasang. Shutdown System Plant dengan menggunakan PLC-based juga bisa sangat kompleks, jauh lebih kompleks dibanding dengan DCS. Kalau tidak, mengapa para ahli sedemikian peduli sampai mengeluarkan IEC-61508, IEC-61511, IEC-62601 dan sebagainya.

PLC terbaru saat ini sudah sanggup untuk mengolah sejumlah besar informasi secara real time karena sudah memiliki RAM antara 2 – 6 MB, memiliki konektivitas dengan Ethernet dan dapat diprogram dalam bentuk teks terstruktur maupun ladder logic.

Pun, umumnya dioperasikan dengan Windows XP, dilengkapi dengan Human Machine Interface, HMI (misalnya Rockwell RSView), yang memungkinkan  diadopsinya aplikasi Visual Basic, Hysys dan aplikasi lainnya.

Integrity level PLC tidak bisa dipandang secara individual, seharusnya dipadukan dengan final element dan sensor sebagai satu kesatuan Safety Instrumented Function (SIF).

Perbedaan PLC dan dcs sekarang sudah tidak ada lagi, karena perkembangan teknologi yang sudah maju.. dimana PLC sudah banyak yang berperan sebagai DCS, malah lebih dari itu PLC bisa berperan seperti SAP…!

PLC seringkali dipakai untuk safety system (trip system dari suatu equipment). Walaupun di DCS ada fasilitas LOGIC maupun sequence, kebanyakan untuk trip system, sinyal tripnya tetap diumpankan ke PLC, misalnya alarm LL dari level steam drum sinyalnya diumpankan ke PLC untuk men-TRIP-kan Boiler.

Jadi perbedaan PLC ama DCS mungkin terletak pada kecepatan responnya.

Dari studi kasus, di Caltex, DCS sudah lama dan ada penggantian dengan sistem PLC+MMI. Tapi biasanya, kalau di perusahaan migas ada dua sistem DCS dan PLC. PLC untuk Fire/gas and Shutdown System, DCS untuk Continuous Control. Juga banyak aplikasi yang lainnya, seperti spesifik kontrol untuk Compresor/turbin, Vibration Monitoring, Flow Computer System, Optimization,dan lain-lain. Dan semua apikasi itu bisa disambungkan ke DCS. DCS bisa memonitor semua sistem yang ada (PLC+MMI, flow computer, turbin control, optimization software, dan lain-lain). Mungkin sebenarnya bisa aja ditangani oleh satu DCS saja atau PLC+MMI saja. Tetapi di perusahaan Oil and Gas dibuat banyak sistem, salah satu alasannya untuk redundancy, kalau memakai satu sistem saja sekali mati, mati semua plantnya. Tetapi, kalau di industri makanan, mungkin cukup PLC+MMI saja, karena lebih murah daripada membeli DCS yang mahal.

Pendapat lainnnya mengatakan bahwa PLC tidak sama dengan DCS, PLC bukan sub sistem DCS dan DCS bukan PLC yang dibesarkan.

Bila dilihat dari awal terbentuknya kedua perangkat itu, PLC dibuat untuk menggantikan Relay Logic yang berfungsi sebagai shutdown system. DCS dibuat untuk menggantikan Controller (single Loop, multi loop, close loop, open loop, etc), yang mengendalikan jalannya Proses (Proses Control). Proses Controller tentu tidak sama dengan Logic Controller, dan jangan dipisahkan, karena akan berbeda maknanya.

Dalam aplikasinyapun begitu. Maukah jika pada sistem  pengaman (ESD/PLC) kita terjadi kegagalan, maka semua Control Process menjadi Uncontrol, karena PLC digunakan sebagai System Control..?? Atau sebaliknya, kita sudah tidak memiliki sistem pengaman (ESD/PLC), ketika Sistem Control terhadap proses (DCS) terjadi kegagalan, karena DCS juga digunakan sebagai ESD..???. Lebih jelas lagi jika kita melihat “kewajaran” peruntukannya kedua sistem tersebut. PLC “wajar/layak” digunakan untuk sistem pengaman (ESD) kompresor, pompa, turbin, heater, boiler, dan “Equipment Proses” yang lain. Sementara DCS, kewajaran peruntukannya adalah sistem “Pengendalian / Control”. Pengendalian terhadap perubahan level, flow, press, dan “Variable Proses” yang lain.

Pada pengembangannya, PLC mulai menggunakan “Analog Input”. Input dari Transmitter atau Thermocouple. Tapi coba kita lihat ke Software pemrograman logic. Semua Analog input akan diubah menjadi Digital dan kembali menjadi parameter digital pada fungsi Logic yang digunakan. Kalaulah PLC kemudian memiliki fungsi PID Controller, lebih cenderung diperuntukan ke sistem dimana ESD dan proses control merupakan satu kesatuan Sequence yang tidak bisa dipisah. Misalnya Turbo Machinery Control.

Tetapi kalau Aplikasi Anti surge, bukanlah ESD, dan lebih cenderung ke fungsi Control (bukan Logic). Bisa dilihat dari kasus sebagai berikut yang mungkin akan lebih terlihat dimana PLC dan DCS wajar diaplikasikan.

Pada sebuah kompresor yang menggunakan sistem Auto Start untuk Pompa Lube Oil (L.O). Pompa yang normal beroperasi adalah Pompa Turbine (PT) dan Stand by adalah Pompa Motor (PM). Jika Press L.O. turun karena sesuatu hal misalnya PT Trip, setelah mencapai setting Press PM akan Auto Start. Penggunaan Sensor Press L.O. berupa Electronic Smart Pressure Transmitter dan Press.Trans. menjadi Analog input di PLC.

Kejadiannya adalah : Saat PT Trip, PM terlambat Start dan kompresor Trip, karena turunnya press sangat cepat dibawah satu (1) detik. Setelah dilihat terjadi keterlambatan respon pada Press.transmitter, walaupun damping sudah minimum. Ternyata memang semua peralatan berbasis microprocessor itu akan memiliki Dead Time (juga dikatakan di Manual Book). Untuk mengatasinya kembali digunakan Pressure Switch untuk sistem Auto Start L.O. (sesuai desain awal). Apakah ada standard yang mengatakan sensor dari Sistem Logic ESD harus menggunakan Switch..??? Alangkah terlambat lagi jika input PLC berasal dari DCS.

Dari cerita di atas, apakah kita akan menggukan DCS untuk fungsi PLC dan PLC untuk DCS..?

Membicarakan mengenai beda antara PLC dan DCS selalu saja akan campur aduk kalau tidak di set dari awal kerangka berbicaranya pada tataran definisi atau realitas/kemampuan hardware software architecture-nya dalam mengerjakan tugas tertentu.

Kalau berdasarkan definisinya, maka :

PLC = Programmable Logic Controller

PLC secara definisi adalah sebuah controller (processor) yang bisa diprogram (programmable) yang fungsinya adalah menjalankan (execute) fungsi-fungsi logic. Logic yang dimaksud di sini, melihat pada sejarah awal dibuatnya, adalah discrete/sequence function yang biasanya ditangani oleh relay. Dari awalnya para vendor yang mengusung nama PLC memang bergerak di bisnis discrete/sequence control.

DCS = Distributed Control System

Apapun system control yang terdistribusi (Sebagai lawan dari DDC = direct digital control) dikategorikan sebagai DCS. Pada DDC seluruh control dilakukan dalam central processor sehingga apabila dia kegagalan, seluruh control plant akan ikut gagal. DDC, digunakan hampir, kalau tidak bisa disebut keseluruhannya sebagai Regulatory Control. Dan dari awalnya vendor-vendor yang mengusung nama DCS memang menggunakan produknya sebagai regulatory control.

Celakanya, para vendor yang ada pada masing-masing kubu ini mulai saling berebut pasar (terutama vendor yang dulunya mengaku vendor PLC). Ini disebabkan karena kemampuan processor/CPU dan juga memori yang makin cepat dan harganya juga makin murah.

Mereka mulai “mengkhianati” dan mulailah ada cross application. Vendor yang dulunya mengusung nama PLC sudah mulai memasuki arena regulatory control karena mereka mulai pede dengan barang mereka. Demikian pula Vendor yang dulunya mengusung nama DCS mulai tertarik memasuki arena discrete karena dari segi hardware saat ini sudah memungkinkan processor-nya punya execution time yang cepat sehingga pasar dicrete sudah bisa dimasuki.

Dengan begitu, kalau melihat pada menyataan kemampuan architecture barang yang dimiliki masing-masing, maka pengertian PLC dan DCS sudah mulai kabur. Maka kalau standard mengatakannya adalah “Programmable Electronic”. Anything programmable and its electronic based device.

Khusus mengenai dikotomi switch dan transmitter, spesifikasi response transmitter yang response timenya (include dead time) adalah 100 ~ 500 miliseconds. Dead timenya sendiri 40 ~ 100 miliseconds. Standard tidak menyarankan mana yang lebih baik dipakai karena kedua-duanya sama baiknya tergantung aplikasinya (bahkan akibat kemampuan transmitter yang bisa dipakai untuk check trend data analog, maka pemakaian transmitter makin popular.

Kalau terdapat masalah dengan transmitter jangan langsung ambil kesimpulan bahwa switch lebih baik daripada transmitter. Jangan-jangan transmitternya model kuno, atau salah pasang setting sehingga backup pump terlambat jalan. Untuk pompa berapa kecepatan respon pompanya sendiri yang notabene mechanical ??? Penentuan settingnya lebih krusial daripada mempermasalahkan switch atau transmitter.

Dalam teori, controller sebuah safety control disarankan terpisah dari controller process control. Namun, hal ini bukanlah sebuah kemutlakan yang harus diikuti. Terkadang sebuah process control tidak bisa dipisahkan dengan safety control. Contoh : pada sebuah test station onshore, ESD adalah process control itu sendiri termasuk sistem alarmnya. Interlocking system yang berfungsi mengidentifikasi dan menindaklanjuti alarm-alarm kritikal semisal HHLL pada vessel juga adalah bagian dari process control.

Artikel yang dimaksud di atas lebih tepat mengatakan bahwa “DCS dan PLC mempunyai banyak fungsionalitas yang sama”. Kalau dikatakan bahwa “DCS dan PLC mempunyai fungsi yang sama”, dapat diartikan bahwa seluruh functionality DCS dan PLC sama, padahal masih ada banyak fungsionalitas yang tidak sama antara DCS dan PLC.

Perbedaan fungsionalitas tersebut juga berarti bahwa DCS dan PLC tidak bisa di-implementasikan pada aplikasi yang sama. Misalnya untuk sebuah large chemical plant, tetap diperlukan kedua sistem DCS dan PLC, masing-masing untuk aplikasi sesuai dengan rancang bangun atau kegunaan  dari sistem (DCS atau PLC).

* DCS bukanlah PLC yang besar. Kita bisa mempunyai DCS dengan 300 I/O dan 2 Processor Module, dan PLC dengan 8000 I/O dengan satu atau dua Processor Module; System Architecture DCS dan PLC berbeda.

* DCS juga bukan PLC-PLC yang terintegrasi menjadi satu system besar. Kata “Controller” pada PLC lebih ditujukan sebagai “Logic Controller”, sedangkan pada DCS lebih ditujukan sebagai “Process Controller”

* Baik DCS maupun PLC adalah configurable dan reconfigurable

* DDC dan PLC digabung ataupun tidak adalah dua system yang berbeda

* Kita tidak bisa menyejajarkan sistem yang berbeda-beda; sedangkan untuk sistem yang sama pun (sesama DCS atau sesama PLC) tidaklah mudah untuk menyejajarkan satu dengan yang lain.

Tetapi memanglah demikian adanya. Topik ini adalah topik klasik yang sering dibicarakan dalam berbagai technical forum, tidak hanya di Indonesia tetapi juga secara internasional, dan tetap tidak membuahkan konklusi. Yang penting kita gunakan sistem yang sesuai dengan kegunaan.


Aksi

Information




%d blogger menyukai ini: