1.Voltage Drop[Kembali]
1. KODE DAN STANDAR
Kode dan standar yang digunakan sebagai referensi dalam studi ini adalah sebagai berikut.
a. International Electro-technical Commission (IEC)
b. National Electrical Code (NEC)
c. National Electrical Manufacturers Association (NEMA)
d. Insulated Cable Engineers Associations (ICEA)
e. Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE)
2. INPUT DATA
a. Kondisi Instalasi
Berikut kondisi site sebagai dasar perhitungan:
· Ambient temperature = 21 – 33 oC
· Humidity ranging from = 76.5 – 81.5 %
b. Spesifikasi Kabel
· 6/10 kV, Konduktor Cu, (Cross linked polyethylene insulated) XLPE, Steel Wire armored, PVC/HYP jacketed.
3. METODOLOGI PERHITUNGAN
Ukuran kabel motor dan peralatan dihitung berdasarkan standar motor dan rating peralatan. Perhitungan ukuran kabel ini memberikan ringkasan akhir tabel pemilihan kabel yang dapat digunakan untuk memilih kabel untuk berbagai rating dari motor dan beban lainnya.
Ukuran kabel ditentukan dengan mempertimbangkan ampacity kabel, faktor derating, faktor pengali (multiplying factor) dan drop tegangan yang diijinkan.
3.1. Faktor Derating
Faktor derating ditentukan oleh temperature ambient dan metode tertentu dari instalasi di ladder atau tray atau jika ditanam.
3.2. Factor Pengali (Multiplying Factor)
a. Multiplying factor untuk motor =1.25 sesuai NFPA 70 / NEC Recommended, article 430-22.
b. Multiplying factor untuk generator =1.15 sesuai NFPA 70 / NEC recommended, article 445-13
c. Multiplying factor untuk panel distribusi = 1.25
d. Multiplying factor untuk beban statis = 1
3.3. Drop Tegangan
Drop tegangan pada system adalah sebagai berikut:
a.
|
Motors
|
:
|
5 % at running
|
:
|
15 % (on starting)
| ||
b.
|
Cable between LV switchboard and MCC or auxiliary switchboard
|
:
|
MCC/ auxiliary switchboard near LV switchboard 0.5 %
|
:
|
MCC/ auxiliary switchboard situated remote from LV switchboard 2 to 2.5 %
| ||
c
|
Cable between LV switchboard and motor
|
:
|
5%
|
d.
|
Lighting (between distribution board and most distant lighting fixture)
|
:
|
3%
|
e.
|
Critical DC Power Supply
|
:
|
10 % (at normal)
|
:
|
20 % (at transient)
| ||
f.
|
Critical AC Power Supply
|
:
|
1 % (at normal)
|
:
|
10 % (at transient)
| ||
g.
|
Switch board
|
:
:
:
|
10 % (for steady state)
15 % (at transient)
20 % (at motor starting)
|
h
|
Cable between MCC (siyuated near LV swithboard) and motor
|
:
|
5%
|
i
|
Cable between MCC (siyuated near LV swithboard) and motor
|
:
|
3%
|
j
|
UPS outgoing circuit
|
:
|
2%
|
4. PERTIMBANGAN DESAIN
Perhitungan ukuran kabel harus memperhitungkan kondisi berikut:
a. Kapasitas penghantaran arus
b. Drop tegangan saat steady state
4.1 Kapasitas Penghantar Arus (Continuous Current Carrying Capacity)
Rating arus continuous kabel harus mendefinisikan arus beban penuh (Full load), arus desain, dan ukuran kabel.
a. Panel Distribusi
Arus Desain (Design Current) = MFstatic load x Ifl
= 1.25 x Ifl
Dimana
Ifl : Arus beban penuh (Amp)
Pdb : Daya panel distribusir (kW)
VLL : tegangan line to line (Volt)
cos j : factor daya panel distribusi
h : Efisiensi panel distribusi
b. Beban Statis (Static Load)
Arus Desain (Design Current) = MFstatic load x Ifl
= 1 x Ifl
Dimana
Ifl : Arus beban penuh (Amp)
Pstatic : Beban statis (kW)
VLL : Tegangan line to line (Volt)
cos j : Faktor Daya beban statis
h : Efisiensi panel distribusi
Ukuran kabel untuk semua jenis beban di atas harus memiliki ampacity kabel derated sama atau sedikit lebih besar dari saat desain.
4.2 Drop Tegangan Saat Steady State
Drop tegangan yang diijinkan pada steady state dipertimbangkan untuk berbagai jenis sirkuit cabang kabel diberikan oleh rumus berikut:
Dimana
VD spec : Spesifikasi drop tegangan
VD : drop tegangan (%)
VLL : Tegangan line to line (volt)
I : Arus beban penuh (ampere)
R : resistansi kabel (ohm per 1000 m)
X : reaktansi kabel (ohm per 1000 m)
Cos j : factor daya
L : panjang kabel (m)
n : jumlah kabel
Ukuran kabel harus diupgrade ke ukuran yang lebih besar atau menambahkan lebih banyak jumlah kabel saat drop tegangan lebih besar dari nilai yang ditentukan.
2..Relay Jarak[Kembali]
Pada dasarnya suatu gangguan ialah setiap keadaan sistem yang tidak normal. Gangguan yang terjadi apabila dibiarkan berlangsung agak lama pada suatu sistem daya akan menimbulkan pengaruh yang tidak diinginkan, yaitu :
2..Relay Jarak[Kembali]
a. Menginterupsi kontinuitas pelayanan kepada konsumen bila gangguan tersebut menyebakan terputusnya suatu rangkaian.
b. Penurunan tegangan yang cukup besar mengakibatkan rendahnya kualitas tenaga listrik dan merintangi kerja normal pada peralatan konsumen.
c. Pengurangan stabilitas sistem dan menyebabkan jatuhnya generator.
d. Merusak peralatan pada daerah terjadinya gangguan.
Konsep Dasar Rele
Berdasarkan konsep dasarnya, rele dapat dbagi atas dua jenis, yaitu rele statik (elektronik) dan rele elektromekanik. Rele statik memiliki sejumlah kelebihan dibandingkan dengan rele elektromekanik, yaitu :
a. Trafo arus dan trafo tegangan memiliki beban yang rendah dikarenakan daya yang dibutuhkan oleh rele kecil.
b. Tidak memiliki kelembaman mekanik dan kontak yang melayang serta tahan terhadap getaran dan goncangan.
c. Mudah dilakukan penguatan sinyal sehingga dapat menghasilkan sensitivitas yang lebih tingi.
d. Karakteristik rele yang ideal dapat diperoleh dengan menggunakan rangkaian semikonduktor.
e. Energi yang dibutuhkan dalam rangkaian pengukuran sangat rendah sehingga memungkinkan modul rele sangat kecil.
Pada konstruksi rele statik banyak digunakan rangkaian-rangkaian logik yang secara garis besar dapat diklasifikasikan menjadi :
a. Unit logik perasa (sensing unit) dan unit pemroses data (processing unit), yang pada dasarnya merupakan rangkaian pembanding (comparator) baik pembanding amplitudo maupun pembanding fasa.
b. Unit logik penguat (amplification logics unit) untuk memperkuat sinyal-sinyal sesuai dengan kebutuhan rele.
c. Unit logik tambahan (auxiliary logics unit) yang dapat berupa logik perlambatan waktu ataupun unit yang mengirim sinyal ke rangkaian PMT.
Rele Jarak
Rele jarak merupakan perangkat penting sebagai alat proteksi saluran transmisi terhadap bahaya gangguan hubung singkat. Bagian utama dari rele jarak yang merasakan atau mendeteksi adanya gangguan hubung singkat adalah bagian yang bekerja menentukan perbandingan antara besaran tegangan dengan besaran ukur pada suatu tempat dimana dipasang rele proteksi tersebut. Besaran yang didapat di sini dapat berupa impedansi, resistansi, reaktansi saluran. Harga tersebut dipilih karena harga ini tidak tergantung kondisi beban yang berubah-berubah.
Unjuk kerja dari rele jarak ditentukan oleh perbandingan antara tegangan dan arus pada jaringan yang diproteksinya. Pada rele jarak ada keseimbangan antara tegangan dan arus yang dinyatakan sebagai impedansi. Rele akan beroperasi jika perbandingan tegangan dan arus lebih kecil dari harga yang telah ditentukan sebelumnya yang merupakan harga penyetelan dari rele tersebut.
Rele jarak bereaksi terhadap kuantitas-kuantitas input sebagai fungsi dari jarak jaringan listrik antara lokasi rele dan titik gangguan. Rele jarak dirancang untuk beroperasi hanya untuk gangguan yang terjadi antar lokasi rele dan suatu titik yang telah ditentukan (titik setting). Sehingga rele ini dapat membedakan gangguan yang terjadi diantara seksi saluran yang berbeda dengan membandingkan arus dan tegangan sistem tenaga untuk menentukan apakah gangguan terjadi diantara atau diluar zone operasinya.
Prinsip dasar dalam proteksi jarak adalah bahwa impedansi yang dilihat oleh rele ke suatu titik pada saluran yang diproteksinya selalu lebih kecil daripada impedansi penyetelan rele (Zsetting) yang telah ditetapkan sebelumnya jika gangguan terjadi di dalam jarak proteksi yang telah ditentukan maka rele akan bekerja. Sebaliknya jika gangguan terjadi diluar jarak tersebut, maka rele tidak akan bekerja.
Untuk memproteksi suatu saluran transmisi, maka proteksi dengan rele jarak dibagi menjadi tiga zona proteksi yang disebut karakteristik tangga proteksi jarak atau karakteristik waktu-jarak, hal tersebut diperlihatkan pada gambar 2.4. Rele pada zone 1 meberikan perintah tripping dengan segera untuk semua gangguan pada jarak yang merupakan daerah proteksinya (sekitar 80-85% dari panjang saluran). Karena adanya ketidaktelitian pada trafo pengukuran, rele dan data-data hantaran, maka jangkauan zona 1 rele jarak tidak diset 100% dari panjang saluran. Sisa saluran (15-20%) dan untuk sekitar 20-30% saluran berikutnya diproteksi oleh rele pada zone 2 yang beroperasi dengan waktu tunda. Zone 2 juga merupakan proteksi cadangan bagi zone 1. Dan setelah beberapa saat waktu tunda maka jangkauan rele jarak diperluas ke zone 3 yang hanya diperpergunakan sebagai proteksi cadangan saja. Waktu tunda untuk zone-zone tersebut dipilih berdasarkan koordinasi dengan peralatan proteksi lainnya.
Skema proteksi jarak lengkap diberikan pada gambar 2.5 dimana saluran merupakan saluran interkoneksi sehingga arus gangguan merupakan konstribusi dari kedua sisi saluran.
Proteksi jarak biasanya dilengkapi dengan gelombang pembawa (carrier) untuk menghindari terjadinya waktu tunda jika terjadi gangguan pada salah satu saluran. Tujuan dari pemasangan alat pengirim sinyal dengan gelombang pembawa adalah untuk mempercepat reaksi rele jarak yang terletak di sisi lain sehingga tindakan untuk memisahkan tempat yang terganggu dapat dilaksanakan dengan cepat dari kedua sisinya.
Dari gambar 2.5 terlihat jika gangguan terjadi di F, maka gangguan tersebut akan diisolir rele jarak di A pada zone 1. Sedangkan arus gangguan yang masih mengalir dari saluran sebelah kiri akan diisolir oleh rele jarak di B pada zone 2 (dengan waktu tunda). Dengan adanya sistem gelombang pembawa, maka rele jarak A yang memberikan perintah trip pada PMT dan sinyal intertrip ke ujung saluran (gardu lawan) sehingga rele jarak di B juga dengan segera mentrip PMT di B tanpa menunggu waktu tunda zone 2.
Jenis-Jenis Rele Jarak
Rele jarak diklasifikasikan berdasarkan pada karakteristik polaritasnya, jumlah input yang dimilikinya dan metoda perbandingan yang dibuat. Jenis yang umum membandingkan dua kuantitas input dalam masing-masing besaran atau phasanya, untuk mendapatkan karakteristik yang mungkin berupa garis lurus atau lingkaran jika digambarkan pada diagram R-X. Jenis rele jarak pada dasarnya terdiri dari :
1. Rele Impedansi
2. Rele Reaktansi
3. Rele Admitansi
Rele Impedansi
Rele ini mengukur jarak dengan membandingkan tegangan dan arus yang dirasakan oleh rele itu pada saat terjadinya gangguan pada saluran yang diamankan. Jika perbandingan tegangan dan arus (V/I) yang dirasakan pada saat terjadinya gangguan mempunyai harga yang lebih kecil dari harga impedansi saluran yang diamankan, maka rele akan bekerja.
Pada gambar di atas, harga perbandingan V dan I dilukiskan sepanjang vektor impedansi Z. Karateristik kerja rele jarak impedansi merupakan lingkaran dengan jari-jarinya merupakan Z setting. Daerah dalam lingkaran merupakan kopel positif sedangkan daerah diluar lingkaran merupakan kopel negatif, dimana rele tidak akan bekerja. Setiap harga Z lebih kecil dari radius lingkaran, rele akan bekerja dan untuk harga Z lebih besar dari radius lingkaran, rele tidak akan bekerja tanpa membedakan sudut fasa V dan I.
Dari karakteristik ini terlihat bahwa rele akan bekerja untuk semua harga impedansi di bawah impedansi setting, tanpa membedakan arah, maka rele akan juga akan bekerja untuk daerah dibelakang pengaman atau diluar pengaman. Untuk membuat rele hanya bekerja pada daerah pengaman maka rele harus dilengkapi dengan elemen pengarah atau elemen arah daya.
Rele Reaktansi
Rele jarak tipe reaktansi bekerja berdasarkan elemen arus lebih yang kopelnya dibandingkan dengan kopel yang dihasilkan oleh kumparan arah. Salah satu prinsip rele ini adalah tipe induksi seperti gambar dibawah ini :
Kopel yang dihasilkan oleh kumparan P dan kumparan R adalah :
Tr = kr I V sin f (2.5)
Kopel yang dihasilkan oleh kumparan O :
To = ko I2 (2.6)
Pada keadaan seimbang/kerja :
To ≥ Tr (2.7)
ko I2 ≥ kr I V sin f
Jika kopel Tm diabaikan, maka :
(2.8)
dimana Z sin f = X, dan X merupakan reaktansi dari rele, sehingga
Karakteristik kerja rele adalah bahwa semua impedansi yang terletak dibagian atas karakteristik ini mempunyai komponen X yang konstan. Ini berarti bahwa komponen resistan dari impedansi tidak mempunyai pengaruh terhadap kerja rele. Rele akan bereaksi secara sendirinya ke komponen reaktansi. Titik di bawah karakteristik kerja apakah di atas atau di bawah sumbu –R akan terletak didaerah positif. Pengaruh kontrol pegas akan diperoleh lebih pendek dari karakteristik kerja terhadap sumbu R dan melebihi harga arus yang terendah. Pengaruh ini dapat diabaikan pada kerja normal dari rele reaktansi.
Rele Admitansi (mho)
Rele tipe admitansi bekerja berdasarkan perbandingan arus dan tegangan yang merupakan admitansi dari saluran. Skema rele admitansi hampir sama dengan rele jarak tipe reaktansi, yaitu membandingkan kopel yang dihasilkan kumparan tegangan dengan kopel yang dihasilkan kumparan arah. Skemanya dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
To = ko I V cos (f - q) (2.10)
Kopel penahan yang dihasilkan oleh kumparan R dan pegas :
Tr = kr V2 + Tm (2.11)
Rele akan bekerja jika harga :
To ≥ Tr (2.12)
ko I V cos (f - q) ≥ kr V2 + Tm
jika pengaruh pegas diabaikan :
(2.13)
jadi rele akan bekerja apabila :
(2.14)
di mana : f = sudut antara arus dan tegangan
untuk download document full disini !!!
4.SCADA[Kembali]
Dalam penyediaan
tenaga listrik disyaratkan suatu level standard tertentu untuk menentukan
kualitas tegangan pelayanan. Secara umum ada tiga hal yang perlu
dijaga kualitasnya.
1. Frekwensi
(50 Hz)
2. Tegangan
SPLN.No.1; 1985 (220/380 Volt : + 5%; – 10%)
3. Keandalan
JATUH TEGANGAN
(VOLTAGE DROP = ∆ V)
Akibat
terjadinya rugi tegangan pada saluran maka tegangan ditempat pelanggan yang
paling jauh dari sumber (gardu distribusi) akan lebih kecil dari tegangan
nominal. Mengapa hal ini terjadi???
Hal ini terjadi
dikarenakan rugi tegangan pada saluran yang menyebabkan adanya tegangan jatuh
(∆V). Tegangan jatuh dapat dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :
∆ V = Vs – Vr
Dimana :
Vs = tegangan
pengiriman disisi sumber
Vr = tegangan
penerimaan disisi beban
Rangkaian Pengganti Distribusi Listrik
|
Z =
R + JX = impedansi saluran
 |
Secara Vektor ∆V=Vr-Vs’
|
Dengan
rumus pendekatan :
Vs = Vs’ maka
∆
V = Vs’ – Vr
∆
V = I R cos θ+ I j X sin θ
∆
V = I (R cos θ+ j X sin θ)
Dimana :
∆
V = Tegangan Jatuh (Volt)
Vr
= Tegangan reaktif (Volt)
I
= arus penghantar phasa (Ampere)
R = resistansi/tahanan penghantar phasa (Ω/km)
jX = reaktansi saluran (Ω/km)
θ = sudut daya (beda sudut
antara I dan E)
Maka :
Untuk saluran 1
phasa
∆
V = I . L (R cos θ + J X sin θ)
Untuk saluran 3
phasa
∆
V = √3 . I . L (R cos θ + J X sin θ)
Bila beban
terpusat diujung
Bila beban
merata sapanjang saluran
Sesuai SPLN No.
72 ; tahun 1987 ∆ Vmax sebagai berikut :
JTM =
5% Trafo
= 3%
JTR =
4% saluran
Pelayanan = 1%
Seacar Real
Nilai ∆ V biasa berubah-ubah tergantung fluktuasi beban
4.SCADA[Kembali]
Apa manfaat SCADA bagi Anda?SCADA bukanlah teknologi khusus, tapi lebih
merupakan sebuah aplikasi. Kepanjangan SCADA adalah Supervisory Control And
Data Acquisition, semua aplikasi yang mendapatkan data-data suatu sistem di
lapangan dengan tujuan untuk pengontrolan sistem merupakan sebuah Aplikasi
SCADA! Seperti telah dibahas pada artikel lainnya di sini.
Ada dua elemen dalam Aplikasi SCADA, yaitu:
1. Proses, sistem, mesin yang akan dipantau dan dikontrol - bisa berupa
power plant, sistem pengairan, jaringan komputer, sistem lampu trafik
lalu-lintas atau apa saja;
2. Sebuah jaringan peralatan ‘cerdas’ dengan antarmuka ke sistem melalui
sensor dan luaran kontrol. Dengan jaringan ini, yang merupakan sistem SCADA,
membolehkan Anda melakukan pemantauan dan pengontrolan komponen-
komponen sistem tersebut.
Anda dapat membangun sistem SCADA menggunakan berbagai macam teknologi
maupun protokol yang berbeda-beda.
DIMANAKAH SCADA DIGUNAKAN?
Anda dapat menggunakan SCADA untuk mengatur berbagai macam peralatan.
Biasanya, SCADA digunakan untuk melakukan proses industri yang kompleks secara
otomatis, menggantikan tenaga manusia (bisa karena dianggap berbahaya atau
tidak praktis - konsekuensi logis adalah PHK), dan biasanya merupakan
proses-proses yang melibatkan faktor-faktor kontrol yang lebih banyak,
faktor-faktor kontrol gerakan-cepat yang lebih banyak, dan lain sebagainya,
dimana pengontrolan oleh manusia menjadi tidak nyaman lagi.
Sebagai contoh, SCADA digunakan di seluruh dunia misalnya untuk…
• Penghasil, transmisi dan distribusi listrik: SCADA digunakan untuk
mendeteksi besarnya arus dan tegangan, pemantauan operasional circuit breaker,
dan untuk mematikan/menghidupkan the power grid;
• Penampungan dan distribusi air: SCADA digunakan untuk pemantauan dan
pengaturan laju aliran air, tinggi reservoir, tekanan pipa dan berbagai macam
faktor lainnya;
• Bangunan, fasilitas dan lingkungan: Manajer fasilitas menggunakan SCADA
untuk mengontrol HVAC, unit-unit pendingin, penerangan, dan sistem keamanan.
• Produksi: Sistem SCADA mengatur inventori komponen-komponen, mengatur
otomasi alat atau robot, memantau proses dan kontrol kualitas.
• Transportasi KA listrik: menggunakan SCADA bisa dilakukan pemantauan dan
pengontrolan distribusi listrik, otomasi sinyal trafik KA, melacak dan
menemukan lokasi KA, mengontrol palang KA dan lain sebagainya.
• Lampu lalu-lintas: SCADA memantau lampu lalu-lintas, mengontrol laju
trafik, dan mendeteksi sinyals-sinyal yang salah.
Dan, tentunya, masih banyak lagi aplikasi-aplikasi potensial untuk sistem
SCADA. SCADA saat ini digunakan hampir di seluruh proyek-proyek industri dan
infrastruktur umum.
Intinya SCADA dapat digunakan dalam aplikasi-aplikasi yang membutuhkan
kemudahan dalam pemantauan sekaligus juga pengontrolan, dengan berbagai macam
media antarmuka dan komunikasi yang tersedia saat ini (misalnya, Komputer, PDA,
Touch Screen, TCP/IP, wireless dan lain sebagainya).
NGAPAIN JUGA PAKE SCADA?
Coba sekarang pikirkan tanggung-jawab atau tugas Anda di perusahaan, berkaitan
dengan segala macam operasi dan parameter-parameter yang akhirnya mempengaruhi
hasil produksi:
• Apakah peralatan Anda membutuhkan Catu Daya, suhu yang terkontrol,
kelembaban lingkungan yang stabil dan tidak pernah mati?
• Apakah Anda perlu tahu - secara real time - status dari berbagai macam
komponen dan peralatan dalam sebuah sistem kompleks yang besar?
• Apakah Anda perlu tahu bagaimana perubahan masukan mempengaruhi luaran?
• Peralatan apa saja yang perlu Anda kontrol - secara real time - dari jarak
jauh?
• Apakah Anda perlu tahu dimanakah terjadinya kesalahan/kerusakan dalam
sistem sehingga mempengaruhi proses?
PEMANTAUAN DAN PENGONTROLAN SECARA REAL-TIME MENINGKATKAN EFISIENSI DAN
MEMAKSIMALKAN KEUNTUNGAN
Tanyakan beberapa poin tersebut sebelumnya, saya yakin Anda akan bisa
memperkirakan dimanakah Anda bisa mengaplikasikan SCADA. Bisa jadi Anda akan
berkata lagi “Terus ngapain? So What?”. Apa yang sebenarnya ingin Anda ketahui
adalah hasil secara nyata yang bagaimanakah yang bisa Anda harapkan dengan
mengaplikasikan SCADA?
Berikut ini beberapa hal yang bisa Anda lakukan dengan Sistem SCADA:
• Mengakses pengukuran kuantitatif dari proses-proses yang penting, secara
langsung saat itu maupun sepanjang waktu.
• Mendeteksi dan memperbaiki kesalahan secara cepat.
• Mengukur dan memantau trend sepanjang waktu.
• Menemukan dan menghilangkan kemacetan (bottleneck) dan pemborosan
(inefisiensi).
• Mengontrol proses-proses yang lebih besar dan kompleks dengan staf-staf
terlatih yang lebih sedikit.
Intinya, sebuah sistem
SCADA memberikan Anda keleluasaan mengatur maupuan mengkonfigurasi sistem. Anda
bisa menempatkan sensor dan kontrol di setiap titik kritis di dalam proses yang
Anda tangani (seiring dengan teknologi SCADA yang semakin baik, Anda bisa
menempatkan lebih banyak sensor di banyak tempat). Semakin banyak hal yang bisa
dipantau, semakin detil operasi yang bisa Anda lihat, dan semuanya bekerja
secara real-time. Tidak peduli sekompleks apapun proses yang Anda tangani, Anda
bisa melihat operasi proses dalam skala besar maupun kecil, dan Anda setidaknya
bisa melakukan penelusuran jika terjadi kesalahan dan sekaligus meningkatkan
efisiensi. Dengan SCADA, Anda bisa melakukan banyak hal, dengan ongkos lebih
murah dan, tentunya, akan meningkatkan keuntungan!
Contoh Arsitektur SCADA
Bagaimana SCADA bekerja?
Sebuah sistem SCADA memiliki 4 (empat) fungsi , yaitu:
1. Akuisisi Data,
2. Komunikasi data jaringan,
3. Peyajian data, dan
4. Kontrol (proses)
Fungsi-fungsi tersebut didukung sepenuhnya melalui 4 (empat) komponen
SCADA, yaitu:
1. Sensor (baik yang analog maupun digital) dan relai kontrol yang langsung
berhubungan dengan berbagai macam aktuator pada sistem yang dikontrol;
2. RTUs (Remote Telemetry Units). Merupakan unit-unit “komputer” kecil
(mini), maksudnya sebuah unit yang dilengkapi dengan sistem mandiri seperti
sebuah komputer, yang ditempatkan pada lokasi dan tempat-tempat tertentu di
lapangan. RTU bertindak sebagai pengumpul data lokal yang mendapatkan datanya
dari sensor-sensor dan mengirimkan perintah langsung ke peralatan di lapangan;
3. Unit master SCADA (Master Terminal Unit - MTU). Kalo yang ini merupakan
komputer yang digunakan sebagai pengolah pusat dari sistem SCADA. Unit master
ini menyediakan HMI (Human Machine Iterface) bagi pengguna, dan secara otomatis
mengatur sistem sesuai dengan masukan-masukan (dari sensor) yang diterima;
4. Jaringan komunikasi, merupakan medium yang menghubungkan unit master
SCADA dengan RTU-RTU di lapangan.
SISTEM SCADA PALING SEDERHANA DI DUNIA!
Sistem SCADA yang paling sederhana yang mungkin bisa dijumpai di dunia
adalah sebuah rangkaian tunggal yang memberitahu Anda sebuah kejadian (event).
Bayangkan sebuah pabrik yang memproduksi pernak-pernik, setiap kali produk
pernak-pernik berhasil dibuat, akan mengaktifkan sebuah saklar yang
terhubungkan ke lampu atau alarm untuk memberitahukan bahwa ada satu
pernak-pernik yang berhasil dibuat.
Tentunya, SCADA bisa melakukan lebih dari sekedar hal sederhana tersebut.
Tetapi prinsipnya sama saja, Sebuah sistem SCADA skala-penuh mampu memantau dan
(sekaligus) mengontrol proses yang jauh lebih besar dan kompleks.
AKUISISI DATA
Pada kenyataannya, Anda membutuhkan pemantauan yang jauh lebih banyak dan
kompleks dari sekedar sebuah mesin yang menghasilkan sebuah produk (seperti
contoh sebelumnya). Anda mungkin membutuhkan pemantauan terhadap ratusan hingga
ribuan sensor yang tersebar di seluruh area pabrik. Beberapa sensor digunakan
untuk pengukuran terhadap masukan (misalnya, laju air ke reservoir), dan
beberapa sensor digunakan untuk pengukuran terhadap luaran (tekanan, massa
jenis, densitas dan lain sebagainya).
Beberapa sensor bisa melakukan pengukuran kejadian secara sederhana yang
bisa dideteksi menggunakan saklar ON/OFF, masukan seperti ini disebut sebagai
masukan diskrit atau masukan digital. Misalnya untuk mengetahui apakah sebuah
alat sudah bekerja (ON) atau belum (OFF), konveyornya sudah jalan (ON) atau
belum (OFF), mesinnya sudah mengaduk (ON) atau belum (OFF), dan lain
sebagainya. Beberapa sensor yang lain bisa melakukan pengukuran secara
kompleks, dimana angka atau nilai tertentu itu sangat penting, masukan seperti
ini disebut masukan analog, bisa digunakan untuk mendeteksi perubahan secara
kontinu pada, misalnya, tegangan, arus, densitas cairan, suhu, dan lain
sebagainya.
Untuk kebanyakan nilai-nilai analog, ada batasan tertentu yang
didefinisikan sebelumnya, baik batas atas maupun batas bawah. Misalnya, Anda
ingin mempertahankan suhu antara 30 dan 35 derajat Celcius, jika suhu ada di
bawah atau diatas batasan tersebut, maka akan memicu alarm (baik lampu dan/atau
bunyi-nya). Terdapat empat alarm batas untuk sensor analog: Major Under, Minor
Under, Minor Over, dan Major Over Alarm.
KOMUNIKASI DATA
Dari contoh sederhana pabrik pernak-pernik, yang dimaksud ‘jaringan’ pada kasus
tersebut adalah sekedar kabel yang menghubungkan saklar dengan panel lampu.
Kenyataannya, seringkali Anda ingin memantau berbagai macam parameter yang
berasal dari berbagai macam sensor di lapangan (pabrik), dengan demikian Anda
membutuhkan sebuah jaringan komunikasi untuk melakukannya.
Pada awalnya, SCADA melakukan komunikasi data melalui radio, modem atau
jalur kabel serial khusus. Saat ini data-data SCADA dapat disalurkan melalui
jaringan Ethernet atau TCP/IP. Untuk alasan keamanan, jaringan komputer untuk
SCADA adalah jaringan komputer lokal (LAN - Local Area Network) tanpa harus
mengekspos data-data penting di Internet.
Komunikasi SCADA diatur melalui suatu protokol, jika jaman dahulu digunakan
protokol khusus yang sesuai dengan produsen SCADA-nya, sekarang sudah ada
beberapa standar protokol yang ditetapkan, sehingga tidak perlu khawatir
masalah kecocokan komuninkasi lagi.
Karena kebanyakan sensor dan relai kontrol hanyalah peralatan listrik yang
sederhana, alat-alat tersebut tidak bisa menghasilkan atau menerjemahkan
protokol komunikasi. Dengan demikian dibutuhkan RTU yang menjembatani antara
sensor dan jaringan SCADA. RTU mengubah masukan-masukan sensor ke format
protokol yang bersangkutan dan mengirimkan ke master SCADA, selain itu RTU juga
menerima perintah dalam format protokol dan memberikan sinyal listrik yang
sesuai ke relai kontrol yang bersangkutan
PENYAJIAN DATA
Untuk kasus pabrik pernak-pernik kita, satu-satunya tampilan adalah sebuah lampu yang akan menyala saat saklar diaktifkan. Ya, tentu saja kenyataannya bisa puluhan hingga ratusan lampu, bayangkan siapa yang akan Anda minta untuk mengawasi lampu-lampu tersebut, emangnya lampu hiasan? Bukan khan?
Untuk kasus pabrik pernak-pernik kita, satu-satunya tampilan adalah sebuah lampu yang akan menyala saat saklar diaktifkan. Ya, tentu saja kenyataannya bisa puluhan hingga ratusan lampu, bayangkan siapa yang akan Anda minta untuk mengawasi lampu-lampu tersebut, emangnya lampu hiasan? Bukan khan?
Sistem SCADA melakukan pelaporan status berbagai macam sensor (baik analog
maupun digital) melalui sebuah komputer khusus yang sudah dibuatkan HMI-nya
(Human Machine INterface) atau HCI-nya (Human Computer Interface). Akses ke
kontrol panel ini bisa dilakukan secara lokal maupun melalui website. Bahkan
saat ini sudah tersedia panel-panel kontrol yang TouchScreen. Perhatikan
contoh-contoh gambar dan penjelasan pada STUDI KASUS.
Sayangnya, dalam contoh pabrik pernak-pernik kita tidak ada elemen kontrol.
Baiklah, kita tambahkan sebuah kontrol. Misalnya, sekarang operator juga
memiliki tombol pada panel kontrol. Saat dia klik pada tombol tersebut, maka
saklar di pabrik juga akan ON.
Okey, jika kemudian Anda tambahkan semua kontrol pabrik ke dalam sistem
SCADA melalui HMI-nya, maka Anda mendapatkan sebuah kontrol melalui komputer
secara penuh, bahkan menggunakan SCADA yang canggih (hampir semua produk
perangkat lunak SCADA saat ini sudah canggih-canggih) bisa dilakukan otomasi
kontrol atau otomasi proses, tanpa melibatkan campur tangan manusia. Tentu
saja, Anda masih bisa secara manual mengontrolnya dari stasion master.
Tentunya, dengan bantuan SCADA, proses bisa lebih efisien, efektif dan
meningkatkan profit perusahaan.
Bagaimana mengevaluasi Sistem dan Perangkat Keras
SCADA?Okey, sekarang persoalannya adalah petunjuk bagaimana memilih dan memilah
sistem SCADA yang baik. Apalagi sistem SCADA akan Anda gunakan hingga 10 sampai
15 tahun yang akan datang, tentunya Anda harus mencari produk-produk yang
terkenal reputasinya. Namun hal ini akan berdampak pada investasi yang harus
dilakukan, sebuah produk dengan reputasi handal dan terkenal tentu harganya
jauh lebih mahal dibandingkan produk-produk SCADA baru yang saat ini mulai
banyak bermunculan.
Ada beberapa hal penting yang perlu Anda perhatikan, antara lain:
• Anda bisa menghabiskan masa depan pabrik dengan ongkos berlebih yang
tidak perlu;
• Kadangkala setelah menghabiskan dana yang sangat besar, akhirnya Anda
hanya mendapatkan sebuah sistem yang kurang atau bahkan tidak memenuhi apa yang
diinginkan;
• Atau barangkali saat ini sistem betul-betul memenuhi kebutuhan, tetapi
tidak untuk pengembangan masa depan.
Catatan singkat mengenai Sensor dan Jaringan
Sensor dan relai kontrol merupakan komponen yang penting. Tentu saja, ada
beberapa sensor yang lebih baik daripada lainnya, namun tersedianya datasheet
untuk sebuah sensor akan membantu Anda mengenali lebih detil dari sensor yang
bersangkutan, sehingga Anda bisa memilih mana yang terbaik.
Sebuah jaringan (LAN/WAN) berbasis TCP/IP merupakan jaringan yang mudah
digunakan, dan jika pabrik Anda belum semuanya memiliki jaringan, transisi ke
jaringan LAN bisa jadi merupakan tujuan jangka panjang perusahaan. Namun Anda
tidak perlu langsung menerapkan jaringan LAN semuanya untuk mendapatkan
keuntungan dari penggunaan SCADA. Sistem SCADA yang baik akan mendukung
jaringan lama Anda dan jaringan LAN, sehingga Anda bisa melakukan transisi
secara bertahap.
Berikut saya sampaikan beberapa petunjuk (dari pengalaman dan beberapa
rujukan dari online maupun offline) dalam membangun sistem SCADA terutama
masalah pemilihan RTU dan MTU.
Apa yang perlu Anda perhatikan dalam memilih SCADA RTU
SCADA RTU Anda harus mampu berkomunikasi dengan segala macam peralatan yang
di pabrik dan bisa bertahan terhadap berbagai macam kondisi industri (panas,
dingin, tekanan dan lain sebagainya). Berikut ceklis untuk pemilihan RTU yang
berkualitas:
• Kapasitas yang cukup untuk mendukung berbagai macam peralatan di pabrik
(dalam cakupan SCADA yang diinginkan), tetapi tidak lebih dari yang dibutuhkan.
Jangan sampai Anda membeli RTU dengan kapasitas yang berlebih sedemikian hingga
akhirnya tidak akan pernah digunakan, ini adalah pemborosan.
• Konstruksi yang tahan banting dan kemampuan bertahan terhadap suhu dan
kelembaban yang ekstrim. Sudah jelas khan? Kalo tidak tahan banting dan tidak
bisa bertahan buat apa pasang RTU tersebut? Bisa jadi hasil pengukuran menjadi
tidak akurat dan alat jebol.
• Catu daya yang aman dan berlimpah. Sistem SCADA seringkali harus bekerja
penuh 24 jam setiap hari. Seharusnya digunakan RTU yang mendukung penggunaan
daya dari baterei, idealnya, ada dua sumber catu daya (listrik dan baterei).
• Port komunikasi yang cukup. Koneksi jaringan sama pentingnya seperti catu
daya. Port serial kedua atau modem internal bisa menjaga agar RTU tetap online
walaupun jaringan saat itu sedang rusak atau gagal. Selain itu, RTU dengan port
komunikasi beragam dapat mendukung strategi migrasi LAN.
• Memori nonvolatile (NVRAM) untuk menyimpan firmware. NVRAM dapat
menyimpan data walaupun catu daya dimatikan. Firmware baru (hasil modifikasi
dan lain sebagainya) dapat diunduh ke penyimpan NVRAM melalui jaringan,
sehingga kemampuan RTU akan selalu up-to-date (terbaharui) tanpa harus
mengunjungi lokasi RTU yang bersangkutan.
• Kontrol cerdas. Sistem SCADA yang canggih saat ini bisa melakukan kontrol
dengan sendirinya sesuai dengan program atau pengaturan yang dimasukkan,
terutama tanggapan terhadap berbagai macam masukan sensor-sensor. Ini jelas
tidak perlu untuk semua aplikasi, namun menawarkan kemudahan operasional.
• Jam waktu-nyata (real-time clock). untuk pencetakan tanggal/waktu pada
laporan secara tepat dan akurat;
• Pewaktu watchdog yang memastikan RTU bisa start-ulang setelah terjadinya
kegagalan daya (power failure).
Tipikal arsitetur RTU
Apa yang perlu Anda perhatikan dalam memilih SCADA MTU
SCADA master atau MTU harus mampu menampilkan berbagai informasi dalam
bentuk yang familiar bagi pengguna atau operator-nya. Beberapa hal yang perlu
diperhatikan berkaitan dengan SCADA MTU:
• Fleksibel, tanggapan terhadap sensor bisa diprogram. Cari sistem yang
menyediakan perangkat yang mudah untuk memprogram soft alarm (laporan kejadian
yang kompleks yang merupakan kombinasi antara masukan sensor dan pernyataan
tanggal/jam) dan soft control (tanggapan terhadap sensor yang bisa diprogram).
• Bekerja penuh 24/7, peringatan melalui SMS (pager) dan pemberitahuan
email secara otomatis. Anda tidak perlu mempekerjakan orang untuk mengamati
papan pemantauan 24 jam sehari. Jika peralatan membutuhkan campur tangan
manusia, maka secara otomatis sistem akan mengirimkan peringatan melalui SMS
atau email ke penanggung-jawab yang bersangkutan.
• Tampilan informasi secara detil. Tentunya Anda ingin sebuah sistem yang
menampilkan dalam bahasa harian Anda (Inggris, Indonesia, dll) yang jelas dan
sederhana, dengan penjelasan yang lengkap terhadap aktivitas yang sedang
terjadi dan bagaimana Anda seharusnya menangani atau menanggapinya.
• Tapis untuk alarm mengganggu (tidak perlu). Alarm-alarm yang mengganggu
akan membuat para staff menjadi tidak peka lagi terhadap pelaporan alarm, dan
mereka mulai percaya bahwa semua alarm merupakan alarm menganggu. Akhirnya
mereka akan berhenti menanggapi semua alarm termasuk alarm yang kritis (alarm
yang benar-benar harus mendapatkan perhatian). Gunakan SCADA yang dapat menapis
dan memilah-milah alarm-alarm mana yang mengganggu dan yang kritis.
• Kemampuan pengembangan kedepan. Sebuah sistem SCADA merupakan investasi
jangka panjang (10 hingga 15 tahun). Sehingga Anda perlu memastikan kemampuan
SCADA untuk pengembangan dalam jangka waktu 15 tahun kedepan.
• Pencadangan yang beragam. Sistem SCADA yang baik mendukung berbagai macam
pencadangan master, di beberapa lokasi. Jika master SCADA utama gagal, master
yang kedua dalam jaringan akan mengambil alih secara otomatis, tanpa adanya
interupsi fungsi pemantauan dan pengontrolan.
• Mendukung berbagai macam tipe protokol dan peralatan. Jika jaman dulu
SCADA hanya dbuat untuk protokol-protokol tertentu yang tertutup. Solusi vendor
tunggal bukan merupakn ide yang bagus - seringkali vendor tidak lagi
menyediakan dukungan untuk produk-produk mereka. Dukungan terhadap berbagai
macam protokol yang terbuka akan mengamankan sistem SCADA Anda dari keusangan
yang tak-terencana.
Tipikal arsitektur MTU
@Sumber dari afgianto (maaf jika ada kesalahan penulisan)
0 Komentar