1_Pengantar Kontrol Proses Industri

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


2/37



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


3/37



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


4/37



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


5/37



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


6/37



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


7/37



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


8/37



lemen"elemen u KontrolProsesProses

Sensor.Transmitter

)ktuator Pengontrol


9/37



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 ***


10/37



Per%embangan KontrolProses (1)

Manual Semua pengamatan dan pengontrolan di lapangan

'ariasi performansi plant akurasi rendah! human error !

emosi! respons lambat


11/37



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


12/37



Per%embangan KontrolProses (+)

1254-an )nalog elektronik

Sebagian besar pengamatan dan pengontrolan terpusat diruang kontrol

'ariasi performansi plant semakin tereduksi


13/37



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


14/37



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


15/37



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


16/37



$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


17/37



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


18/37



Distributed Control System

Komponen: $ocal Control %nit "(;$#

Human inter&ace

Komunikasi data

=atabase

Corporate level

Dept Teknik Fisika ITB Februari 2004


19/37



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 (;$



20/37



Komonen C

Prosesor

Memori

Modul input output "I.>#

Modul komunikasi ;atu daya

PR$%&%$R

'odul I$ atu da*a

'emori

masukan

keluaran



21/37



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


22/37



$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


23/37


Dept.Teknik Fisika ITB Februari 2004

$odul Komuni%asi

Merupakan modul khusus I.>

=isesuaikan dengan protokol komunikasi standar

"mis7 ?S-6@6! ?S-3


24/37



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



25/37



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


26/37



27/37


p

Toologi 25

"a# Bus

"b# Tree

"# ?ing

"d# Star "a#"#

"b# "d#



28/37


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



29/37


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



30/37


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



31/37


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



32/37


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



33/37


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



34/37


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



35/37


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



36/37


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;#



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;#

1_Pengantar Kontrol Proses Industri

Documents

Transcript of 1_Pengantar Kontrol Proses Industri