Post on 08-Jul-2018
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
1/37
1-1Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
PengantarKontrol Proses Industri
Dan Distributed ControlSystem
Industrial Automation Research Group (IARG)
Laboratorium Instrumentasi dan Kontrol
Departemen Teknik Fisika
Institut Teknologi Bandung
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
2/37
1-2Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
Garis Besar & Tujuan Sesi
Garis Besar: Peranan kontrol proses Konsep dasar kontrol proses
Tujuan: Memahami apa itu kontrol proses Memahami pentingnya kontrol proses Mengidentifikasi elemen-elemen sistem kontrol proses Mengetahui perkembangan kontrol proses industri
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
3/37
1-3Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
Defnisi (1)
Proses Suatu rangkaian aksi yang berkaitan yang berfungsi untuk melakukan
transformasi materi
Menakup semua sumber daya yang terlibat di dalam proses tersebut!
yakni masukan "input # proses "seperti bahan baku# dan keluaran "output #
proses "seperti produk yang dihasilkan#
Kontrol $ntuk menjaga kondisi yang diinginkan pada suatu sistem fisik melalui
pengaturan %ariabel-%ariabel tertentu sistem fisik tersebut
Proses
Bahan baku Produk
Energi keluar
Energi masuk
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
4/37
1-4Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
Defnisi ()
Kontrol Proses
$ntuk mempertahankan kondisi yang diinginkan dari suatu sistem fisik
melalui pengaturan %ariabel-%ariabel tertentu di dalam sistem tersebut
&alaupun terdapat gangguan yang mempengaruhi sistem tersebut dan
nois pengamatan
Aksi koreksi
PengetahuanData
Proses
Informasi
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
5/37
1-5Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
Conto! se!ari"!ari#
$engendarai $obil Tujuan pengontrolan "Setpoint # :
Mempertahankan mobil pada lajurnya 'ariabel yang dikontrol:
(okasi kendaraan di jalan 'ariable manipulasi:
)rah roda depan )ktuator: Stir mobil
Sensor: Mata pengemudi
Pengontrol: Pengemudi
Gangguan: Tikungan
*ois: +ujan! kabut
Otak:
Perhitungan
aksi kontrol
Mata:
Sensor
Stir mobil:
Aktuator
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
6/37
1-6Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
Conto! %asus di industri#
Kontrol e'el Tujuan pengontrolan "Setpoint # :
Mempertahankan le%el fluida tanki 'ariabel yang dikontrol:
(e%el fluida 'ariable manipulasi:
(aju aliran masuk )ktuator: Control valve
Sensor: (e%el transmitter
Pengontrol: Pengontrol le%el
Gangguan: ,luktuasi tekanan aliran air masuk
*ois: *ois pengukuran
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
7/37
1-7Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
Blo% Diagram u Kontrole'el
enis
Pengontrol Control valve Tangki
Sensor.
Transmitter
(e%el tangki
yang diinginkan
"setpoint #
(e%el tangki aktual
"%ariabel yang
dikontrol#
(e%el tangki terukur
)ktuator Proses
,luktuasi tekanan fluida
"gangguan proses#
*ois pengukuran
Pengontrol
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
8/37
1-8Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
lemen"elemen u KontrolProsesProses
Sensor.Transmitter
)ktuator Pengontrol
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
9/37
1-9Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
Tujuan *erasi Proses
Keamanan / reabilitas
Spesifikasi produk
Peraturan lingkungan
Batasan operasi
0fisiensi
Keuntungan maksimum
Proses beroperasi 24 am!"mm# menurut sa$a% untuk
men&apai hal'hal tersebut% kita
harus se&ara terus menerus
memonitor ( mengontrol
proses tersebut selama 24 am
sehari% ) hari seminggu ***
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
10/37
1-10Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
Per%embangan KontrolProses (1)
Manual Semua pengamatan dan pengontrolan di lapangan
'ariasi performansi plant akurasi rendah! human error !
emosi! respons lambat
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
11/37
1-11Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
Per%embangan KontrolProses ()
1234-an )nalog pneumatik
Sebagian besar pengamatan terpusat di ruang kontrol respons epat %ariasi performansi plant berkurang
Beberapa aksi kontrol manual di lapangan
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
12/37
1-12Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
Per%embangan KontrolProses (+)
1254-an )nalog elektronik
Sebagian besar pengamatan dan pengontrolan terpusat diruang kontrol
'ariasi performansi plant semakin tereduksi
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
13/37
1-13Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
Per%embangan KontrolProses (,)
6 )rsitektur: 17 Direct Digital Control
67 Supervisory Computer Control
1284-1294-an Centralized Computer Control System Pengamatan dan
pengontrolan terpusat
Butuh keahlian tinggi
0kspansi sukar Tingkat kegagalan sistem
tinggi
k k k b
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
14/37
1-14Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
High reliability
+MI memadai
)kuisisi data / alarm
Per%embangan KontrolProses (-)17 Supervisory Computer Control
Supervisory computer berfungsi untuk mengumpulkan! memproses!
menyimpan! dan memperagakan informasi serta mengubah setpoint
,ungsi pengontrolan proses masih menggunakan pengontrol analog
Pengontrol /
Panel )nalog
Supervisory
Computer Proses
)plikasi kontrol lanjut terbatas
Kontrol tidak fleksibel
Wiring kompleks
In%estasi mahal
D T k ik Fi ik ITB F b i 2004
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
15/37
1-15Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
Per%embangan KontrolProses (.)67 Centralized Computer Control
Komputer terpusat berfungsi untuk mengumpulkan!
memproses! menyimpan! dan memperagakan informasi serta
mengontrol dan mengubah setpoint
Komputer
Backup
Komputer.)nalog
Proses
)plikasi kontrol lanjut
Kontrol fleksibel
)kuisisi data / alarm
Computer reliability
Wiring kompleks
+MI / pemrograman butuh keahlian
tinggi
In%estasi mahalBackup komputer
D T k ik Fi ik ITB F b i 2004
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
16/37
1-16Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
$nit-unit produksi atau per
daerah produksi dikontrol oleh
satu unit pengontrol lokal "local
control unit ! (;$#
pengon-trolan dilakukan seara
terdistribusi
Komputer pusat atau beberapa
komputer terpisah berfungsi
untuk memproses! menyimpan!
dan memperagakan informasi!dan mengubah setpoint . tuning
pengontrol
Per%embangan KontrolProses (/)12
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
17/37
1-17Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
Per%embangan KontrolProses (0) !!"s Smart analog instrumentation! %al%e! dan digital distributed control
systems Supervisory control dan model predictive control dikonfigurasikan pada komputer
khusus Neural networks! online diagnostics! dan expert systems dikonfigurasi pada
komputer khusus
eal time optimization dikonfigurasi pada komputer khusus #"""s !ieldBus"based digital smart instrumentation! %al%e! dan sistem kontrol Bus digital dapat menggunakan sepenuhnya keunggulan smart transmitter dan
%al%e PI= ontrollers untuk laju aliran dan tekanan diinstal di %al%e #odel predictive control ! neural networks! online diagnostics! dan expert systems
terintegrasi dalam suatu G$I berbasis fieldbus dan dikonfigurasikan di P;
Biaya infrastruktur! antarmuka! dan engineering turun seara drastis Perangkat lunak )P; ukup mudah digunakan oleh proess engineer dan
ontrol engineer
D t T k ik Fi ik ITB F b i 2004
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
18/37
1-18Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
Distributed Control System
Komponen: $ocal Control %nit "(;$#
Human inter&ace
Komunikasi data
=atabase
Corporate level
Dept Teknik Fisika ITB Februari 2004
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
19/37
1-19Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
Local Control Unit (C)
Mengakuisisi data plant dari sensor
Mengontrol proses.mesin melalui modul keluaranmenggunakan program
Program dieksekusi oleh prosesor
Pengguna dapat merubah program menggunakan suatubahasa pemrograman dan menyimpannya dalammemori program di (;$
Dept Teknik Fisika ITB Februari 2004
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
20/37
1-20Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
Komonen C
Prosesor
Memori
Modul input output "I.>#
Modul komunikasi ;atu daya
PR$%&%$R
'odul I$ atu da*a
'emori
masukan
keluaran
Dept Teknik Fisika ITB Februari 2004
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
21/37
1-21Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
2%uisisi Data
Mengumpulkan informasi dari proses
enis informasi: Status peralatan
'ariabel proses )larm
valve status 'open(close)
switch position 'on(o&&)
pump 'start(stop)
$ow *ank $evel +larm
High *ank $evel +larm
!ire +larm
tekanan
(aju aliran
temperatur
(e%el tangki
P R
O
S E S
+ariabel proses
Alarm
%tatus peralatan
FI&LD,I- T
&
RFA)&
Dept Teknik Fisika-ITB Februari 2004
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
22/37
1-22Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
$odul Inut3*utut (I3*)
Koneksi I.>: +nalog : control valves! %ariable speed =; motors!
thermocouple! strain gages! D, transmitter ! dll
Diskrit : push buttons! hand switches! pompa! motor! dll
Modul I.>: Modul I.> analog
Modul I.> diskrit
Modul komunikasi
Dept Teknik Fisika-ITB Februari 2004
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
23/37
1-23Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika ITB Februari 2004
$odul Komuni%asi
Merupakan modul khusus I.>
=isesuaikan dengan protokol komunikasi standar
"mis7 ?S-6@6! ?S-3
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
24/37
1-24Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika ITB Februari 2004
Komuni%asi Data
Sumber : membangkitkan data yang akan ditransmisikan
*ransmitter : mengkodekan dan memodulasikan data #edia komunikasi : tempat transmisi sinyal eceiver : mendemulasi dan membuka kode data *u-uan: mengambil data yang diterima
%.'/&R TRA-%'ITT&R R&&I+&R T.0.A-Media
komunikasi
Sistem sumber *u-uan
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
25/37
1-25Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Dept.Teknik Fisika ITB Februari 2004
4eresentasi Data
Information dapat direpresentasikan dengan sinyal
analog atau digital
Sinyal analog
3-64 m)
1 A 5 '
Sinyal digital
Byte atau word Pulse seuene
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
26/37
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
27/37
1-27Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
p
Toologi 25
"a# Bus
"b# Tree
"# ?ing
"d# Star "a#"#
"b# "d#
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
28/37
1-28Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
p
Proto%ol %omuni%asi (1)
+)?T Sinyal analog dan digital dalam satu kabel
Standar Bell646
C475 m) %ariasi pada sinyal 3-64 m) kon%ensional 1644 +D untuk logika 1
6644 +D untuk logika 4
1644 bps
Keuntungan smart instrument :Meningkatkan realibilitas
Sel&"diagnostics
)kurasi dan presisi lebih baik
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
29/37
1-29Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
p
Proto%ol %omuni%asi ()
,oundation ,ieldBus !ully digital
./pen0 system standard
eal"time system Deterministic
675 Mbps
Keuntungan:
?ealibilitas tinggi Mudah dikalibrasi dan
dira&at
MMI
,ieldbus Interfae
Super%isory *et&ork
,ieldbus *et&ork
,ieldbus Instruments
0nterprise *et&ork
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
30/37
1-30Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Proto%ol Komuni%asi TCP3IP
Protokol internet dikembangkan seiring dengan
dibangunnya jaringan antara institusi pendidikan dan
pemerintahan oleh =epartement Pertahanan )merika
Serikat pada tahun 1294-an
Protokol de fator standar internet adalah T;P"Transmission ;ontrol Protool# dan IP "Internet
Protool#! T;P.IP
Banyak digunakan dengan topologi bus.tree dan star
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
31/37
1-31Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Peralatan Pemrograman
$ntuk memprogram! memasukkan! menyimpan!
dan memonitor perangkat lunak =;S
Sistem console atau P;
Terhubung dengan (;$ hanya pada saat: download
startup
troubleshooting
P$1&R
%.PPL2D% =
I = I
= I
= I
= >
= >
= >
) I
) I
) I
) >
) >
T ;
T ;
T ;
T ;
Personal ;omputer
=;S
;ommuniation
;ard
ommuniation
able
I.> Modules
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
32/37
1-32Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Ba!asa Pemrograman
I0; 811@1-@: ,untion blok
0ksekusi kontinu PI=! matematik! kontrol kontinu
(adder (ogi
P(; logi Sekuensial atau kontinu
Seuential ,untion ;hart Kontrol sekuensial Sekuensial paralel! transition logic
Strutured TeEt (anguage Pasal-like programming languange
Instrution (ist (e%el ba&ah! seperti assembly atau kode mesin
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
33/37
1-33Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Man-Machine Interface ($$I) (1) Sarana bagi operator untuk mengakses sistem otomasi
di lapangan >perasional
Pera&atan / troubleshooting
Pengembangan
,ungsi: Berkomunikasi dengan I.> modul! (;$! dan alat lain
Memberikan informasi plant yang up"to"date kepada operator
melalui graphical user inter&ace Menerjemahkan instruksi operator ke mesin
1ngineering development station
/perator station
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
34/37
1-34Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Man-Machine Interface ($$I) () Informasi plant :
'ariable Proes Status peralatan )larm (up kontrol
dll
Metoda presentasi : Grafik Trending
;hart
?eport
)nimasi
dll
Peralatan: Keyboard
Mouse atau pointingdevice lainnya
Touhsreen atau ;?T dll
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
35/37
1-35Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Sistem Database
Menyimpan histori informasi proses untuk keperluanoperational! engineering ! pemasaran! pera&atan danmanajemen
Terintegrasi pada database server tersendiri dengan
arsitektur client"server untuk manajemen sistem informasi Berhubungan dengan program aplikasi dan sistem operasi
berbeda
Beberapa sistem manajemen database: >rale! SF(Ser%er! MySF(7
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
36/37
1-36Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Industrial AutomationServer Menyediakan format standar data dari instrumen "tag
name! value! time stamp! 2uality ! dll#
Memungkinkan integrasi produk dari berbagai vendor
Biaya upgrade dan ekspansi rendah
Teknologi:
)rsitektur Client"Server
Protokol standar "mis7 ,ieldbus! Modbus#
)ntarmuka komunikasi standar "mis7 ?S-6@6! ?S-3P;#
Dept.Teknik Fisika-ITB Februari 2004
8/19/2019 1_Pengantar Kontrol Proses Industri
37/37
1 37Pengantar Kontrol Proses Industri&DCS
Plant-!ce DataInte"ration Integrasi pengoperasian plant ! pera&atan peralatan! sistem
pemasaran! dan administrasi kantor lainnya
=ata tersedia bagi corporate resource planning dengan
format khusus
Teknologi:
$ocal +rea Network "()*#
/pen /perating System "indo&s *T! $*IH! (inuE!
et#
Client"Server Database #anagement System "=BMS#
Dynamic Data 1xchange "==0#
/$1 &or ,rocess Control ">P;#