Pengertian
Sistem Digital:
Sistem
digital merupakan sinyal data dalam bentuk pulsa. Yang dapat mengalami
perubahan yang tiba-tiba dan mempunyai besaran 0 dan 1. Sinyal digital hanya
mempunyai dua keadaan, yaitu 0 dan 1, sehingga tidak mudah terpengaruh oleh
derau, tetapi transmisi dengan sinyal digital hanya mencapai jarak jangkau pengiriman
data yang relatif dekat. Biasanya sinyal ini juga dikenal dengan sinyal
diskret. Sinyal yang mempunyai dua keadaan ini biasa disbeut dengan bit. Bit
merupakan istilah khas pada sinyal digital. Sebuah bit dapat berupa 0 atau 1
Jam
tersebut menunjukkan waktu secara diskrit (ada loncatan posisi waktu yaitu tiap
satu detik).
Berikut
ini saya berikan beberapa contoh penerapan teknologi pengendali dalam kehidupan
sehari-hari berbasis digital.
Komputer digital
Komputer digital adalah mesin komputer
yang diciptakan untuk mengolah data yang bersifat kuantitatif dalam bentuk
angka, huruf, tanda baca dan lain-lain. Yang pemrosesnya dilaksanakan
berdasarkan teknologi yang mengubah sinyal menjadi kombinasi bilangan 0 dan 1.
Merupakan hasil teknologi yang mengubah
sinyal menjadi kombinasi urutan bilangan 0 dan 1 (disebut juga dengan
biner)untuk proses informasi yang mudah, cepat dan akurat. Sinyal tersebut
disebut sebuah bit. Sinyal digital ini memiliki berbagai keistimewaan yang unik
yang tidak dapat ditemukan pada teknologi analog, yaitu: 1. Mampu mengirimkan
informasi dengan kecepatan cahaya yang dapat membuat informasi dapat dikirim
dengan kecepatan tinggi. 2. Penggunaan yang berulang-ulang terhadap informasi
tidak memengaruhi kualitas dan kuantitas informasi itu sendiri, 3. Informasi
dapat dengan mudah diproses dan dimodifikasi ke dalam berbagai bentuk, 4. Dapat
memproses informasi dalam jumlah yang sangat besar dan mengirimnya secara
interaktif. Komputer mengolah data yang ada adalah secara digital, melalui
sinyal listrik yang diterimanya atau dikirimkannya. Pada prinsipnya, komputer
hanya mengenal dua arus, yaitu on atau off, atau istilah dalam angkanya sering
juga dikenal dengan 1 (satu) atau 0 (nol). Kombinasi dari arus on atau off
inilah yang yang mampu membuat komputer melakukan banyak hal, baik dalam
mengenalkan huruf, gambar, suara, bahkan film-film menarik yang anda tonton
dalam format digital.
Credit: id.wikipedia.org/wiki/Komputer_digital
SISTEM PENGENDALI TERDISTRIBUSI
DI PT PETROKIMIA GRESIK
Oleh : Aris Nasuha
dan Nurkhamid
Abstrak
Sistem
pengendali terdistribusi diterapkan di PT Petrokimia Gresik untuk mendapatkan
kinerja yang handal dalam mengendalikan berbagai proses yang kompleks. Sistem
ini, secara historis, mampu mengatasi kelemahan sistem pengendali pendahulunya,
yakni sistem pengendali dengan arsitektur komputer terpusat (centralized
computer architecture) dan sistem campuran (hybrid system architecture).
Di
PT Petrokimia Gresik, sistem pengendali terdistribusi buatan
Yamatake-Honeywell, yakni model TDC 3000 LCN System, dipakai di pabrik Amoniak
dan Urea. Sistem ini memberikan kemudahan pengoperasian dan tingkat kepercayaan
yang tinggi terhadap keamanan operasional, baik bagi operator, pengawas, maupun
perekayasa.
Pendahuluan
PT Petrokimia Gresik (Persero) adalah
salah satu Badan Usaha Milik Negara (BUMN) yang bernaung di bawah Departemen
Perindustrian dan Perdagangan. Perusahaan yang diresmikan oleh Presiden RI pada
tanggal 10 Juli 1972 ini memproduksi pupuk nitrogen (pupuk ZA dan urea) serta
pupuk fosfat (TSP / SP 36) sebagai produk utama. Produk samping yang dihasilkan
pula oleh perusahaan ini adalah bahan-bahan kimia seperti asam sulfat, asam fosfat,
aluminium florida, amoniak, nitrogen gas dan cair, oksigen gas dan
cair, karbon dioksida gas dan cair, serta es kering (dry ice).
Dalam menghasilkan produk-produk di
atas, kondisi proses yang ada sangat kompleks, seperti:
1. Media yang ada berupa padat, cair dan
gas. Media padat misalnya belerang dan kapur. Media cair misalnya amoniak, dan
asam sulfat. Media gas misalnya nitrogen, oksigen, dan karbon dioksida.
2. Jangkauan suhu dan tekanan yang cukup
lebar. Suhu berkisar dari suhu ruang sampai dengan 1200oC,
tekanan bervariasi dari 100 torr sampai dengan 200 kg/cm2 .
3. Kondisi lingkungan beragam. Ada yang
eksplosif seperti H2 , ada pula yang korosif antara lain H2 SO4.
Ada juga yang beracun seperti arsen, gas HF dan sebagainya.
4. Jumlah peralatan yang besar,
diperkirakan sekitar 15.000 buah, meliputi motor, reaktor, kompresor,
boiler dan masih banyak lainnya.
5. Jumlah untai pengendalian juga sangat
banyak, kurang lebih 3000 buah.
Dari
kondisi-kondisi seperti tersebut di atas, maka tidaklah berlebihan bila
diperlukan suatu sistem pengendalian yang handal, sehingga mempermudah dalam
meng-operasikan dan memeliharanya, serta menghasilkan produk yang bermutu
tinggi. Dalam hal ini PT Petrokimia Gresik (Persero) menggunakan suatu Sistem
Pengendali Terdistribusi (Distributed Control System = DCS) buatan
Yamatake-Honeywell, yaitu TDC 3000 LCN System.
Tulisan ini menjelaskan tentang sistem
pengendali terdistribusi dan lebih khusus tentang TDC 3000 LCN System. Juga
menjelaskan tentang penerapan sistem tersebut pada pabrik yang ada di PT
Petrokimia Gresik (Persero) yaitu di pabrik Amoniak dan pabrik Urea.
Sistem Pengendali Terdistribusi
Sistem pengendali terdistribusi adalah
suatu jaringan sistem pengendali dimana pengendali dari tiap-tiap proses
diletakkan di dekat unit-unit proses yang tersebar pada area yang luas, tetapi
di antara masing-masing pengendali tersebut ada suatu pola komunikasi tertentu
sehingga dimungkinkan terjadinya pemakaian data-data yang sama oleh lebih dari
satu peralatan. Arsitektur sistem ini dapat dilihat pada Gambar 1.
Sistem
pengendali terdistribusi merupakan suatu sistem pengendali digital,
yang memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan sistem pengendali analog. Menurut Ogata (1985),
keunggulan sistem pengendali digital bila dibanding dengan sistem pengendali
analog setidaknya ada dua hal, yaitu:
1. Sistem pengendali digital mampu
me-lakukan perhitungan-perhitungan yang kompleks dengan ketelitian yang tetap,
pada kecepatan tinggi.
2. Sistem pengendali digital mempunyai
fungsi yang sangat serbaguna. Pemberian program yang baru pada sistem ini akan
benar-benar mengubah operasi yang dilakukannya.
Sistem
pengendali terdistribusi me-rupakan semacam penggabungan antara sistem
pengendali peranti diskrit dengan sistem pengendali berbasis komputer. Lukas
(1986) menggambarkan penggabungan itu dalam suatu diagram evolusi teknologi
pengendali industri (lihat Gambar 2).
Konsep tentang sistem pengendali
terdistribusi mulai muncul pada pertengahan tahun 1960-an. Konsep ini muncul
dalam rangka mengurangi kelemahan sistem pengendali berbasis komputer yang telah
lebih dahulu populer, yaitu sistem pengendali dengan arsitektur sistem komputer
pusat (central computer system architecture) dan arsitektur sistem
campuran (hybrid system architecture). Arsitektur tentang kedua sistem
tersebut dapat dilihat pada Gambar 3 dan Gambar 4.
Kelemahan arsitektur sistem komputer
pusat adalah bahwa kegagalan pada salah satu bagian saja, akan menghentikan
seluruh proses. Penyelesaian untuk masalah ini sebetulnya sudah ada hanya saja
terlalu mahal, yaitu dipasangnya sistem pengendali analog cadangan atau
komputer cadangan.
Kelemahan lainnya adalah adanya kesulitan untuk mengadakan perubahan atau
penambahan pada sistem pengendali tersebut.
Arsitektur sistem campuran juga memiliki
kelemahan, yaitu bila peranti-peranti yang terpasang pada sistem terdiri dari
berbagai jenis dan berbagai karakteristik. Menjadikan berbagai jenis peranti
tersebut untuk bekerja sebagai satu kesatuan, adalah suatu pekerjaan yang tidak
sederhana.
Meskipun konsep tentang sistem
pengendali terdistribusi sudah muncul sejak pertengahan tahun 1960-an, tetapi
penerapannya terlambat karena teknologi yang mendukungnya belum tersedia pada
saat itu. Baru di tahun 1970-an, ketika perangkat keras maupun perangkat lunak
pendukung sudah berkembang dan relatif murah, penerapan konsep ini dimulai.
Tahun 1977, Honeywell mengenalkan TDC 2000, sebuah sistem pengendali
terdistribusi dengan cadangan yang pertama (Storthman, 1995).
TDC 3000 LCN System
TDC
3000 LCN System (Total Distributed Control 3000 Local Control Network)
adalah suatu sistem pengendali terdistribusi buatan Yamatake-Honeywell yang
merupakan pengembangan dari TDC 3000 Basic atau yang sebelumnya dikenal dengan
nama TDC 2000. Bentuk pengembangan yang tampak adalah telah ditambahkannya
suatu Jaringan Kendali Lokal (Local Control Network), serta
ditingkatkannya sistem cadangan (back-up) pada pengendali-pengendalinya
(Nugroho, 1996).
Sebagaimana
sistem berbasis komputer lainnya, TDC 3000 LCN System terdiri dari dua
konfigurasi dasar, yakni perangkat keras dan perangkat lunak. Arsitektur
perangkat keras TDC 3000 LCN System terdiri dari atas 2 (dua) bagian utama,
yaitu Jaringan Kendali Lokal (Local Control Network) dan Jalur Data (Data
Hiway). Keduanya berupa 2 buah kabel koaksial, salah satu sebagai cadangan
(back-up). Sementara itu, perangkat lunak pada sistem ini, berdasarkan
penggunanya, dibagi menjadi 3 (tiga) tingkat, yaitu untuk operator proses,
untuk teknisi pemeliharaan dan untuk perekayasaan (engineering).
Jaringan
Kendali Lokal (JKL) me-rupakan sarana komunikasi antara modul yang
satu dengan modul lain yang ada di ruang kendali. JKL menggunakan pola
komunikasi serial berkecepatan tinggi berdasarkan standar IEEE 802, yaitu
dengan suatu protokol token-passing, sekaligus dengan beberapa
tingkat pengecekan kesalahan. JKL ini beroperasi pada kecepatan 5 mega bit per
detik (Anonim, 1991). Panjang maksimum JKL bila menggunakan kabel koaksial
adalah 1000 kaki (sekitar 300 meter), dan dapat diperpanjang sampai 15000 kaki
(sekitar 5000 meter) dengan menggunakan kabel serat optik (Maczka, 1993).
Sementara
itu, Jalur Data merupakan sarana komunikasi antara Jaringan Kendali Lokal
dengan instrumen-instrumen yang ada di lapangan, baik sebagai masukan atau pun
keluaran pada suatu pengendalian proses. Jalur Data adalah suatu sarana
komunikasi dengan pola serial, serta mempunyai sebuah kabel cadangan (back-up).
Kecepatan transmisi alat ini adalah 250 kilobit per detik. Sebuah Data Hiway
dapat dibentangkan sepanjang 20 ribu kaki (feet) atau sekitar 6700
meter, dan dapat dihubungkan dengan 28 peranti. Bahkan dengan penambahan
Pengarah Lalulintas Jalur (Hiway Traffic Director), peranti terpasang
dapat mencapai 63 buah.
Salah
satu komponen yang tidak dapat diabaikan demi berjalannya TDC 3000 adalah
perangkat lunak. Dengan adanya 3 macam pengguna, maka perangkat lunak dalam TDC
3000 ini dikelompokkan menjadi 3 (tiga), yakni:
1. Operator Proses
Program ini berisi semua fungsi yang
diperlukan oleh seorang operator untuk mengendalikan proses secara keseluruhan.
2.
Teknisi Pemeliharaan
Perangkat
lunak ini berisi semua fungsi yang diperlukan oleh seorang teknisi
pe-meliharaan dalam memeriksa perangkat keras TDC 3000, apabila perangkat “TDC
3000 self diagnostic” kurang cukup mampu memberikan diagnosa tentang adanya
suatu kerusakan pada sistem.
3. Perekayasaan (Engineering)
Perangkat lunak ini berisi fungsi-fungsi
yang diperlukan untuk menyusun konfigurasi sistem, basis data proses, dan
lain-lain.
Perangkat
lunak ini dibaca dan dimasukkan ke dalam pengingat (memory) Stasiun
Universal dari Modul Sejarah, atau langsung dari disk drive.
Masing-masing perangkat lunak dirancang sedemikian rupa sehingga dapat
dioperasikan lewat layar monitor melalui fasilitas layar sentuh (touch
screen).
Pemakaian TDC 3000 LCN System di PT
Petrokimia Gresik (Persero)
Sistem
ini hanya dipakai pada pabrik Amoniak dan Urea di PT Petrokimia Gresik.
Konfigurasi perangkat kerasnya dibagi menjadi 3 panel, masing-masing untuk
pabrik Amoniak, Urea dan Unit Pelayanan (Service Unit) yang dipasang
pada satu Jaringan Kendali Lokal yang sama, serta dibedakan dalam 3 (tiga)
Jalur Data (Nugroho, 1996).
Perangkat
keras pada jaringan Kendali Lokal untuk pabrik Amoniak dan Urea antara lain
unit: Modul Aplikasi, Modul Sejarah, Gerbang Komputer, masing-masing
sebuah. Gerbang Jalur dan Stasiun Universal juga terpasang pada
jaringan tersebut dengan jumlah 3 (tiga) buah, masing-masing untuk
Amoniak, Urea dan Unit Pelayanan (lihat Gambar 6).
Masing-masing
Stasiun Universal terdiri dari: 4 (empat) buah monitor 19 inci dilengkapi
dengan fasilitas layar sentuh, 5 (lima) buah papan ketik terdiri 4 (empat) buah
papan ketik operator dan sebuah papan ketik perekayasaan, sebuah unit printer,
sebuah unit Penyalin Gambar (Video Copier), sebuah disk drive,
sebuah panel annunciator dan sebuah panel push button.
Pada Jalur Data untuk pabrik Amoniak terpasang 10 (sepuluh) buah Pengendali
Multifungsi Tingkat Lanjut (PMTL) dan sebuah Antarmuka Proses Tingkat Rendah
(APTR). Sementara untuk pabrik Urea terpasang 5 (lima) buah PMTL dan sebuah
APTR, sedangkan untuk Unit Pelayanan hanya terpasang 3 (tiga) buah PMTL tanpa
APTR (Nugroho, 1996).
Stasiun
Universal (SU) merupakan antarmuka antara pengguna dengan peranti-peranti di
dalam sistem secara keseluruhan, baik yang ada di lapangan (field)
maupun yang ada di ruang kendali. Peranti ini dirancang sedemikian rupa
sehingga mudah dioperasikan serta mampu memberikan tingkat kepercayaan yang
tinggi terhadap fungsinya yang berupa jaminan keamanan operasional sistem
secara keseluruhan. Dalam pemakaiannya, Stasiun Universal dipilah menjadi 3
macam pengguna yaitu operator, pengawas dan perekayasa (engineer).
Seorang operator diijinkan melakukan perubahan titik kerja, tetapi tidak dapat
mengubah batas-batas alarm. Seorang pengawas boleh mengubah titik kerja maupun
batas-batas alarm, sedangkan bagi seorang perekayasa semua bentuk perubahan
diijinkan.
Modul
Sejarah (MS) berfungsi sebagai media penyimpan semua informasi yang ada pada
TDC 3000 LCN System, baik berupa perangkat lunak operasi maupun data-data pada
proses. Semua kejadian, seperti kondisi alarm, perubahan mode pengendalian,
perubahan status sistem, pesan kesalahan dan sebagainya akan secara otomatis
disimpan di dalam Modul Sejarah. Semua informasi yang disimpan di modul ini
dikonfigurasikan oleh perekayasa proses pada saat mengkonfigurasi
sistem, sehingga setiap bagian dapat memperoleh informasi tertentu yang memang
dibutuhkan.
Modul
Aplikasi (MA) merupakan suatu pemroses pengawas pengendalian yang me-miliki
urutan langkah pengendalian tertentu. Modul ini dapat menerima masukan dari
berbagai peranti yang terhubung pada jaringan Kendali Lokal. Modul ini juga
menyediakan keluaran pengendalian untuk elemen pengendali atau modul-modul
lain, termasuk dirinya sendiri. Modul ini difungsikan untuk mengerjakan hal-hal
yang tidak dapat di-kerjakan oleh modul lain dalam sistem TDC 3000
LCN.
Gerbang
Komputer (GK) merupakan antar-muka yang menghubungkan antara sistem TDC 3000
LCN dengan komputer-komputer lain yang terhubung padanya. Hal ini membuat
pemakai dari komputer yang terpasang tersebut dapat mengakses berbagai data
yang ada pada sistem.
Gerbang
Jalur (GJ) merupakan antar-muka antara Jaringan Kendali Lokal dengan Jalur
Data. Peranti ini melakukan konversi data, penyanggaan (buffering) dan
pengurutan (sequencing) yang diperlukan dalam pertukaran informasi
antara Jaringan Kendali Lokal dan Jalur Data.
Pengendali
Multifungsi Tingkat Lanjut (PMTL) merupakan pengembangan dari Pengendali
Multifungsi (MM TDC 3000 Basic) dengan peningkatan pada sistem cadangannya dari
empat banding satu menjadi satu banding satu. Peranti ini mampu mengendalikan
proses batch maupun kontinyu.
Unit
Antarmuka Proses Tingkat Rendah (APTR) merupakan suatu perangkat keras yang
khusus digunakan untuk memantau besaran-besaran proses yang ditransmisikan
dalam bentuk sinyal berorde rendah seperti dari termokopel, termometer tahanan
dan lain-lain.