DCS Centum CS-3000 DCS CENTUM CS-3000 DAN FIRED BOILER HRSG HEAD

BAB III DCS CENTUM CS-3000 DAN FIRED BOILER HRSG HEAD

RECOVERY STEAM GENERATING UNIT 92

3.1 DCS Centum CS-3000

Distributed control system DCS adalah sistem kontrol yang menggabungkan keunggulan teknologi analog yang digunakan dalam sistem kontrol proses konvensional dan instrumen berbasis komputer. DCS sendiri mempunyai pengertian suatu sistem pengendali yang memdukan instalasi perangkat instrumen di beberapa tempat di pabrik dengan fungsi monitoring dan pengendali berbasis komputer. Pada kilang LNG PT. Arun NGL mempergunakan DCS buatan Yokogawa Hokushin Electric Japan. Bagian sistem pengontrol yang didistribusikan dibeberapa tempat diseluruh area proses memiliki fungsi : 1. Untuk memonitor kondisi proses yang tengah berlangsung di pabrik. 2. Untuk mengendalikan proses kondisi dari pabrik secara real time dan otomatis. 3. Untuk memperingatikan operator tentang adanya penyimpangan proses. 4. Sebagai instrumen pengaman terhadap peralatan pabrik. 5. Untuk membantu menyiapkan shift, Daily Report logging printer secara otomatis. Sinyal input berasal dari instrumen disekitar area proses akan ditransmisikan ke FCU yang terletak di ruang kontrol. Operator dapat melihat semua informasi Universitas Sumatera Utara yang ditransmisi dari area proses ke FCU dan ditampilkan pada layar HIS yang terletak di ruang kontrol. Selain itu operator dapat juga mengubah parameter kontrol atau kondisi proses dari satu keyboard atau lewat screentouch komunikasi antara ruang kontrol utama dan bagian sistem pengontrolan yang terdistribusi jauh dari lapangan. Penggunaan DCS dapat mengurangi kebutuhan ruangan untuk panel operator, karena pada DCS terdapat panel – panel instrumen pada sistem kontrol konvensional yang dapat divisualisasikan melalui layer monitor. Secara garis besar operasi pengendali proses dengan menggunakan DCS adalah variabel – variabel proses di lapangan diukur secara analog, lalu dikirim ke stasiun kontrol lapangan. Disini variabel terukur yang berbentuk analog, dikondisikan dan diubah menjadi sinyal digital yang kemudian diolah bersama- sama set point yang diberikan oleh suatu algoritma program pengendali tertentu. Algoritma bertindak sebagai kontroller dari sistem. Hasil perhitungan merupakan sinyal digital termanipulasi yang kemudian dikirim kelapangan untuk menggerakkan aktuator guna melaksanakan perubahan yang diperlukan pada variabel proses, variabel termanipulasi yang dihasilkan kontroller sebelum dikirim kelapangan diuabah menjadi sinyal analog dan dikondisikan sehingga sesuai dengan peralatan aktuator yang digunakan. Beberapa jenis DCS yang diperoduksi oleh Yokogawa Hokusshin Electric Japan adalah : 1. CENTUM – V Technology 1982 Already Obsolete EOS 2002 2. CENTUM – CS Technology 1994 Still production and support 3. CENTUM – CS 3000 Technology 2000 Universitas Sumatera Utara Untuk DCS yang terdapat di PT. Arun NGL terdiri dari beberapa seri dan pemasangannya sendiri diletakkan pada tempat – tempat sesuai dengan modus yang diopersikan, di antaranya adalah : 1. CENTUM – CS Technology 1994 Unit Pemisahan H 2 S di Proyek NSO 2. CENTUM – CS3000 Technology 20004 HIS di train 4.5 CCR , Compressor Control Room 3. 6 HIS di Main Control Room + 1 EWS 4. 3 HIS di StorageLoading Control Room + 1 EWS 5. 4 HIS dan 1 EWS pada Unit Power Plant Plant HRSG FCS EA di TR-45, FCS 1 EA Pg

3.1.1 Arsitektur Sistem DCS Centum CS-3000

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai komponen pada sistem DCS Centum Cs-3000. 1. Human Interface Station HIS Unit ini berfungsi sebagai penyimpanan data-data proses short term dan long term yang digunakan operatormanusia menjadi alat bantu untuk melakukan komunikasi dengan FCS. Unit ini dapat mengetahui kondisi operasi dan status dalam plant untuk menampilkan proses variabel, parameter kontrol dan alarm. 2. Enginering Workstation ENG Unit ini digunakan untuk mendasain, merevisi dan memanipulasi parameter control dengan menggunakan Software khusus. 3. Field Control Station FCS Universitas Sumatera Utara Unit ini digunakan untuk menghasilkan fungsi kontrol fungsi feedback control, fungsi perhitungan aritmatika dan fungsi komunikasi pada variabel proses. Pada unit ini variabel proses akan dibaca dan dihitung untuk menentukan output kontrol yang akan dikirim ke lapangan. 4. Advance Control Station ACS Untuk mengontrol perkalian dari FCS yang digunakan untuk menyusun suatu skala penuh sistem kontrol. 5. Electric Control Station ECS Berfungsi mengontrol motor listrik atau tenaga distrbusi plant. 6. Ethernet Unit ini berfungsi sebagai penghubung dalam komunitas data antara Human Interface Station HIS, Engineering Workstation EWS dan Supervisory System LAN. 7. VVL Net REAL TIME COMMUNICATION Unit ini berfungsi sebagi alat penghubung antra sistem kontrol bus dan FCS, HIS, BCV Bus Converter. 8. Bus Converter BCV atau ABC Unit ini menghubungkan sistem Vnet kepada sistem CS-3000 yang lain atau dengan DCS yang telah terpasang sebelumnya. 9. Communication Gatewey Unit CGW atau ACG Unit ini mengghubungkan Vnet kontrol ststem bus kepada komputer supervisory atau personal komputer lain dan mengatur data ke FCS dengan komputer sebagai pengawasnya. Universitas Sumatera Utara Untuk lebih memperjelas, berikut akan disertakan arsitektur sistem DCS CENTUM CS-3000 pada Gambar 3.1. Gambar 3.1 Konfigurasi Sistem DCS CENTUM CS-3000

3.1.2 Human Interface Station HIS

Komponen Human Interface Station HIS merupakan perangkat yang digunakan pada sistem pengontrolan. HIS yang digunakan pada pengontrolan ini adalah Dekstop dan Konsol. Tampilan pada HIS berupa layar monitor seperti ditunjukkan pada Gambar 3.2. Gambar 3.2 Tampilan pada HIS Universitas Sumatera Utara 1. Dekstop Umum + Software khusus Sebuah komputer PCAT adalah yang umum dipergunakan untuk keperluan ini. Selain komputer PCAT, komputer Yokogawa PC juga dapat juga digunakan sebagai HIS. Spesifikasi minimum dari PC HIS Dekstop adalah: CPU : Pentium 166 MHz atau lebih Memory Utama : 64 MB Hard Disk : 2 GB atau lebih Video Display : 1024 x 768 atau lebih, 256 warna Video Memory : 2 MB atau lebih CRT Monitor : Multi Scan, 17 Inchi atau lebih Serial Port : RS232C 1Buah, atau lebih Paralel Port : 1 port atau lebih Dsub9 Pin Extension Slot : PCI, ISA, 1 PCI Slot for VIVL control Bus card. 1 slot untuk ethernet card Power Supply : 200-240 V AC Basic Softwere : Windows NT ver 4 dengan Service Pack 3 Dekstop yang memenuhi spesifikasi diatas adalah HIS yang digunakan pada pengontrolan ini, bentuk Dekstop dapat dilihat pada Gambar 3.3. Gambar 3.3 Desktop 2. Konsol Sebuah komputer dengan spesifikasi yang sama dengan tipe destop. Unit ini dilengkapi dengan monitor 21” yang berguna sebagai panel operasi. Pada tipe ini Universitas Sumatera Utara hanya terdapat pada sistem DCS Centum CS-3000. Bentuk Konsol yang terdapat pada pengontrolan ini seperti ditunjukkan pada Gambar 3.4. Gambar 3.4 Konsol 3.1.3 Field Control Station FCS Pada unit ini terbagi atas 2 jenis, yaitu FCS Standart dan FCS Compact pada tipe FCS Standart hanya dimiliki oleh sistem DCS Centum CS-3000, jenis FCS standart ditandai degan nama LFCS dan untuk jenis FCS Compact ditandai dengan nama SFCS. Hal ini dimaksud agar kedua tipe ini dapat digunakan pada sistem DCS. Nama model untuk LFCS tipe CS-3000 1. AFS 10S recked type, single processor card 2. AFS10D racked type, duplexed processor card 3. AFS20S cabinet type, single processor card 4. AFS20D cabinet type, duplexed processor card 5. PFCS compact FCS, single processor type 6. PFCD compact FCS, duplex Jenis Field Control Station FCS yaitu Unit FCS tipe standart dan tipe compact seperti ditunjukkan pada Gambar 3.5 dan Gambar 3.6. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.5 FCS Tipe Standart Gambar 3.6 FCS Tipe Compact

3.1.4 Deskripsi hardware FCS

Berikut adalah deskripsi dari hardware yang ditemui dalam seri LFCS. Pada unit FCS ini sistem penyampaian informasi atau data dihubungkan kepada beberapa bagian unit lain menjadi sebuah hardware yang menjadi satu kesatuan sistem seperti ditunjukkan pada Gambar 3.7. Gambar 3.7 Sistem Hardware pada FCS

1. Coupler bus control unit

Coupler adalah tempat pada FCS station dimana kabel V tau Vlnet tepasang. Unit ini memiliki 2 bus untuk koneksi. Vnet coupler mengkopel kartu processor yang terinstall pada FCU dengan kabel Vnet. Hal ini dilakukan Universitas Sumatera Utara dengan isolasi sinyal dan konversi level sinyal. Bentuk Coupler bus control unit dapat dilihat pada Gambar 3.8. Gambar 3.8 Coupler bus control unit

2. Power Supply Unit PSU

Pada PFCS, unit ini mensuplay tenaga listrik yang diperlukan oleh bagian- bagian penting FCS. Pada LFCS. Unit ini menerima tenaga listrk dari papan distribusi dan mengubahnya menjadi tegangan DC terisolasi untuk card dan unit yang dipasang pada FCU. Konfigurasi Power Supply Unit seperti ditunjukkan pada Gambar 3.9. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.9 Power Supply Unit

3. Back Up Battiries

Baterai rechargeable yang terpasang pada PSU, berfungsi membackup memori pada kartu processor apabila terjadi power failure. Unit ini bisa menyimpan memori hingga 72 jam. Konfigurasi baterai dapat dilihat pada Gambar 3.10. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.10 Battery Unit

4. RIO Interface Card RIO Bus

Unit ini digunamakan oleh LFCS CS-3000. Interface card melakukan komunikasi dengan menggunakan RIO Bus Coupler unit diantara sejumlah node yang terkoneksi pada RIO bus distribusi unit. RIO bus distribusi unit terletak pada bagian depan dan belakang darai kabinet LSCS. Masing-masig RIO bus distribusi unit menghubugnkan 3 atau lebih node dengan RIO bus yang sama. RIO bus distribusi unit dapat digunakan untuk RIO bus singlre atau dual.

5. Process Input Output Unit IOU

Adalah unit komuniksai yang melakukan konversi proses dan transmisi dari sinyal field process ke Field Control Unit FCU Universitas Sumatera Utara

6. Node Interface Unit

Adalah alat yang dapat memberikan fungsi interface untuk mengirim sinyal analog dan sinyal kotak IO yang berasal dari lapangan kepada Field Control Unit melalui RIO bus, unit ini juga mepunyai fitur penyaluran daya kepada IOU.

7. Node

Adalah suatu konfigurasi dari unit proses IO, yang dihubungkan secara elektrik oleh Node Iterface Unit.

8. Processor Card

Adalah unit yang melakukan kalkulasi dan komputasi kontrol. Beberapa model FCS memiliki dua processor card sebagai fitur dual redundant. Salah satu card berada dalam bus kontrol online sedangkan card yang lain berada pada status standbly. Hasil komputasi kemudian dibandingkan dengan collator setiap siklus komputasi. Jika hasil komputasi dari dua CPU tersebut cocok, mak collator akan mengatakan bahwa proses komputasi adalah normal berikut mengirim data kelokasi seperti main memory dan ikut bus interface. Karena memori utama memiliki ECC, maka error pada perubahan bit transien yang terjadi pada memori utama dapat diperbaiki. Bagian-bagian dari sebuah Processor Card adalah seperti ditunjukkan pada Gambar 3.11. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.11 Processor Card Jika hasil komposisi CPU 1 dan CPU 2 tidak cocok, maka collator akan menyatakan bahwa telah terjadi error komputasi kemudian fungsi pengontrolan akan dialihkan kepada CPU standby. Processor standby melakukan komputasi yang sama dengan bagian kontrol meskipun terletak pada sisi standby sehingga apabila terjadi error pada komputasi kontrol, sisi standby dapat langsung meneruskan output dari komputasi control ke bus interface saat sisi standby mengambil alih fungsi pengontrolan. Self diagnostic akan dilakukan pada prosesor yang mengalami error. Jika error dideteksi, maka error tersebut akan dianggap sebagai error komputasi keadaan transien, sehingga error state akan kembali ke standby, Unit prosesor pada sisi standby melakukan komputasi yang sama dengan sisi kontrol. Universitas Sumatera Utara Fungsi Self Diagnostic akan dijalankan apabila dalam unit prosesor terjadi indikasi error. Jika pada CPU tidak dideteksi error maka indikasi ini akan dianggap sebagai error komputasi transient dan error state secara otomatis akan kembali ke posisi standby. Unit processor pada kondisi standby akan melakukan pengolahan data bersamaan dengan dengan sisi control. Oleh karena itu CPU yang berada di unit yang sama akan saling mencocokkan setiap data yang telah diolah agar setiap error yang terjadi dapat diketahui sejak awal. Bagaimana juga, CPU dengan unit yang sama akan saling mencocokkan masing – masing data yang telah diolah. Hal ini dapat mendeteksi error saat CPU melakukan pengolahan data. Unit yang standby dapat melanjutkan bahkan dapat mengambil alih untuk melakukan pengolahan data pada tiap point tanpa mengganggu proses komputasi.

3.1.5 Networking

DCS CENTUM CS-3000 menggunakan VL Vnet Ethernet untuk komunikasi control data. Berikut akan dijelaskan networking pada DCS CENTUM CS-3000 :

1. Ethernet

Sistem komunikasi pada HIS ke ENG ataupun HIS ke system supervisor dapat dimungkinkan dengan menggunakan LAN Ethernet. Sistem supervisor dan PC pada Ethernet LAN dapat mengakses pesan dan data terbaru pada system CS-3000. Ethernet juga dapat dipergunakan untuk mengirim file data terbaru dari HIS ke computer supervisor atau untuk Universitas Sumatera Utara menyamakan data pada 2 desktop HIS. Sebagai alternatif dapat juga dipakai system komunikasi VL Vnet. Sistem dengan desktop HIS tunggal yang memiliki fungsi engineering tidak membutuhkan Ethernet. Hal ini dikarenakan HIS ini hanya difungsikan untuk mensimulasi data dalam proses.

2. Vnet Versus Ethernet

Pada system CS-3000, Ethernet adalah alat komunikasi standar antara HIS untuk mencegah overload pada Vnet. Oleh sebab itu system CS-3000 dkhususkan untuk skala besar lebih dari 24 stasiun. Vnet dan Ethernet dihubungkan kedalam sebuah jaringan seperti ditunjukkan pada Gambar 3.12. Gambar 3.12 Sistem Networking pada DCS CENTUM -3000 Universitas Sumatera Utara

3.1.6 Kapasitas Maksimum Sistem

Setelah mengetahui komponen dasar pada sistem CS-3000, kapasitas maksimum untuk perbandingan sistem CS-3000 dan CS-1000. Perbandingan kapasitas maksimum antara sistem CS-1000 dan CS-3000 dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Perbandingan Kapasitas Maksimum pada Sistem DCS System Max no of HIS monitored tags CS-1000 8000 CS-3000 100000 Max no of stations 24 256 Max no of domain 12 16 Max Station per domain 8 HIS, 16 FCS 64all,16 HIS

3.1.7 Ruang Lingkup Engineering

Proses engneering dilakukan pada statiun ENG atau pada statiun HIS diman pada kedua sistem tersebut mempunyai suatu fungsi pembangun standart atau biasa disebut sebagai fungsi pembangkit sistem system generation Function. Pada proses ini terdapat 2 jenis ruang lingkup, yakni : 1. Target System 2. Non – Target System Untuk menggunakan ruang lingkup target system, pada proses engineering hanya dibutuhkan ENG atau HIS yang memiliki fungsi pembangkit sistem. Jika sistem ini dibentuk dengan menngunakan fungsi pembangkit sistem maka akan terjadi sistem koneksi 2 arah antar ENG atau HIS dengan FCS secara on-line. Universitas Sumatera Utara Pada Non Target sistem sangat dimungkinkan untuk memulai proses engineering meskipun tidak semua hardware pada CS-3000 mendukung jenis ruang lingkup ini. Pada ENG atau HIS dapat menjadi stasiun yang berdiri sendiri dan proses engneering dapat dimulai selama HIS dengan fungsi pembangkit sistem terdapat didalamnya. Data pada ENG atau HIS dengan langsung dikirim ke FCS atau bisa disimulasikan terlebih dahulu di ENG.

a. Human Interface Station HIS