Sistem Kontrol (Distributed Control System dan Programable Logic Controller)

PT Kaltim Methanol Industri
POLITEKNIK NEGERI MALANG
17
1.1. Sistem Kontrol
Sistem kontrol (control system) merupakan suatu kumpulan cara atau
metode yang dipelajari dari kebiasaan-kebiasaan manusia dalam bekerja,
dimana manusia membutuhkan suatu pengamatan kualitas dan proses dari
apa yang telah mereka ciptakan atau kerjakan, sehingga menghasilkan
keluaran atau karakteristik yang sesuai dengan yang diinginkan.
Dalam aplikasinya, suatu sistem kontrol memiliki tujuan atau sasaran
tertentu. Sasaran sistem kontrol yaitu untuk mengendalikan variabel-variabel
masukan (input) dan keluaran (output) dalam suatu proses melalui elemen-elemen
kontrol.
Secara umum sistem kontrol memiliki dua sistem loop, yaitu loop terbuka
dan tertutup. Dimana loop tertutup memiliki feed back atau umpan balik
terhadap output dari proses sebelum menjadi output yang diinginkan.
Sedangkan sistem loop terbuka tidak memerlukan feed back. Hal ini
dikarenakan sederhananya proses sehingga tak membutuhkan feed back.
Gambar 1.1 Sistem Kontrol open loop
Gambar 1.2 Sistem Kontrol Closed Loop
Pada sistem kontrol berbasis industri dan dalam skala besar digunakan
PLC (Programmable Logic Controler), DCS ( Distribution Control System ),
dan SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Ketiga kontroler

tersebut memiliki satu fungsi yang sama yaitu untuk mengontrol, namun tiap-tiap
jenis kontroler memiliki spesifikasi yang berbeda. Seperti pada DCS dan
SCADA, keduanya menekankan keistimewaan adanya display pada tiap
variabel masukan dan luaran, dan juga sama-sama mengontrol lingkup proses
atau plant yang luas. Tetapi SCADA memiliki lingkup yang lebih luas lagi
dan perbedaan dalam sistem komunikasi. Sedangkan PLC menekankan pada
cepatnya respon sistem dan sistem interlock yang menjadi brand PLC.
Di PT Kaltim Methanol Industri pengontrolan sistem dilakukan oleh PLC
dan DCS, meskipun dini hari DCS atau pun PLC keduanya memiliki cara
kerja yang sama dengan respon yang cepat, tetapi didasarkan dengan efisiensi
dan tepat guna, kegunaan DCS dan PLC lama yang sudah ada di PT KMI ini
hanya diberlakukan sistem upgrade, bukan penggantian keseluruhan sistem.
PLC diberlakukan sebagai sistem pengamanan atau interlock dan DCS
merupakan induk kontrol yang membawahi beberapa kontrol, hal ini
dilakukan karena PLC di PT KMI memiliki frekuensi kecepatan respon
hingga 50 Hz sedangkan DCS memiliki repon yang lebih lambat
dibandingkan PLC, sehingga digunakan sebagai display lapangan atau plant.
18
1.2. Programmable Logic Controller (PLC)
1.2.1. Definisi
PLC pertama kali diperkenalkan oleh pendiri Modicon, Richard
E. Morley untuk yang pertama kalinya pada 1966. Modicon adalah
Modular Digital Converter.
Berdasarkan pengertian NEMA (National Electrical
Manufacturing Association), PLC atau Programable Logic Controller
adalah suatu perangkat elektronik digital dengan memori yang dapat
diprogram untuk menyimpan intruksi-intruksi yang menjalankan
fungsi-fungsi spesifik, seperti logika, sekuen, timing, counting dan
aritmetika untuk mengontrol mesin dan proses. Berbeda dengan PC
(Personal Computer), PLC memiliki fitur-fitur yang dilengkapi unit
output dan input modul yang dapat dihubungkan langsung dengan

perangkat luaran (switch, sensor, relay, aktuator, dll), dan ada
beberapa jenis PLC yang sudah memiliki fitur ADC/DAC built-in.
PLC di program dengan perangkat lunak khusus yang memenuhi
standar IEC 61131-3.
19
1.2.2. Komunikasi
PLC dirancang untuk instalasi dan perawatan teknisi dan ahli
listrik di industri yang tidak harus memiliki skill elektronika yang
tinggi, karena PLC bersifat fleksibel dalam kontrol berdasarkan
pemrograman dan eksekusi instruksi logika. Berikut beberapa jenis
bahasa yang digunakan dalam pemrograman PLC :
1. Function Block Diagram
Bahasa pemrograman PLC ini merupakan kombinasi
program dengan cara yang mirip dengan sirkuit elektronik.
Bahasa ini menarik berbagai macam fungsi yang telah
ditetapkan dan dimodifikasi.
2. Squential Function Chart
Squential Function Chart menjelaskan urutan operasi
dan interaksi antara proses parallel. Bahasa pemrograman
ini berasal dari Grafect dan SDL (digunakan untuk protokol
manusia).
3. Ladder Diagram
Ladder Diagram merupakan bahasa pemrograman
PLC yang berbentuk seperti anak tangga tersusun dari kiri
ke kanan dan ke bawah. Bahasa pemrograman ladder
diagram sangat umum digunakan pada tiap vendor PLC,
hal ini dikarenakan bahasa pemrograman yang lebih
mudah. Ladder diagram disusun oleh enam kategori
intuksi yaitu:
a. Tipe relay (contact dan coil).
b. Timer / counter.

20
c. Data manipulation.
d. Arithmetic.
e. Data transfer.
f. Kontrol program.
4. Structured Text
Bahasa pemrograman PLC ini mirip dengan bahasa
Pascal (menggunakan instruksi if, while dan lain-lain).
Variabel yang didefinisikan dalam bahasa pemrograman
ini dapat digunakan dalam bahasa lain. Hal ini digunakan
untuk melakukan manipulasi data yang kompleks dan
menulis blok.
5. Instruction List
Bahasa ini merupakan bahasa mesin pemrograman
PLC yang memilik 21 instruksi dan 3 modifikasi yaitu “N”
yang berarti meniadakan hasil “C” membuat instruksi
bersyarat dan “(“ merupakan perintah menunda.
PLC memiliki beberapa kemampuan, yaitu :
1) PLC menggantikan logika dan pengerjaan sirkuit
kontrol relay yang merupakan instalasi langsung.
2) Rangkaian kontrol cukup dibuat secara software.
Pengkabelan hanya untuk menggabungkan peralatan
input dan output.
3) Memudahkan dalam mendesain dan memodifikasi
rangkaian karena hanya perlu mengubah program pada
PLC.
Dari beberapa penjelasan tersebut PT KMI
menggunakan PLC sebagai Interlock atau sebuah metode
untuk mencegah keadaan yang tidak diinginkan pada
mesin, yang dalam pengertian umum dapat mencakup
listrik, elektronik, atau perangkat maupun sistem mekanis.

Pada sebagian besar aplikasi yang berhubungan adalah
alat yang digunakan untuk membantu mencegah mesin
mencederai para operator dan atau merusak dirinya sendiri
dengan cara menghentikan mesin ketika terjadi tripping
(mati mendadak). Interlock juga berfungsi sebagai sistem
pengaman yang penting dalam pengaturan industri, dimana
mereka melindungi karyawan dari perangkat seperti robot,
mesin penekan, dan palu. Salah satu sistem kerja interlock
seperti halnya microwave oven yang dilengkapi dengan
saklar yang terkoneksi untuk menon-aktifkan magnetron
jika pintu dibuka.
Demikian pula mesin cuci rumah tangga yang akan
menghentikan siklus berputarnya ketika salah satu syarat
tidak terpenuhi, seperti pintu mesin cuci yang masih
terbuka. Sistem interlock biasanya hanya berupa saklar.
Pada sistem pabrik yang kompleks biasanya melibatkan
DCS dalam pengaturannya.
21
1.2.3. Proses Kerja PLC Secara Umum
PT Kaltim Methanol Industri menggunakan PLC sebagai
protection system, hal ini didasarkan standar protokol yang telah
ditentukan oleh IEC 61511 bahwa sistem proteksi dan sistem
utama proses harus dipisahkan. Meskipun dini hari kinerja PLC
menyamai DCS dan sebaliknya.

OUTPUT
Field
22
Gambar 1.3 Bagan Proses Kerja PLC Sederhana
Secara sederhana bagan proses kerja PLC ditunjukkan pada
gambar 1.3. Mula-mula power supply menghasilkan tegangan
VDC yang kemudian men-supply daya pada CPU, modul
komunikasi dan kemudian modul I/O (modul input dan output).
Pengolahan, penyimpanan dan pembuatan program dan data
terletak pada bagian CPU, bagian ini biasanya akan memiliki
sebuah perangkat komunikasi interface sehingga dapat di-handle
oleh operator sehingga dalam hal ini modul komunikasi sangat
berperan. Selanjutnya CPU akan melakukan proses monitoring
pada masukan dan keluaran.
Masukan sinyal dari field atau lapangan akan diterima oleh
modul input berupa sinyal analog atau digital (berdasarkan modul
yang dipakai, tapi pada kasus PLC HIMA H51Q-HRS
menggunakan modul input dan output digital), namun dini hari
PLC mampu menerima kedua sinyal analog maupun digital dengan
penambahan modul digital atau analog pada rak yang berbeda.
Ekspansi ini hanya bisa dilakukan apabila terdapat fitur masukan
atau luaran analog dan digital.
Kemudian setelah sinyal diterima oleh modul input, sinyal
kemudian akan dikirimkan pada CPU atau otak utama. Setelah itu
CPU akan memonitor dan memberikan intruksi selanjutnya dan
INPUT
Field
Modul
Output
Power
Supply
Modul CPU
Input

mengirimkan sinyal digital pada modul output, namun apabila
modul output tidak menerima feedback dari instrument di
lapangan, maka CPU akan mengeluarkan status alarm sebagai
warning. Apabila sebaliknya, maka LED pada modul output akan
menyala hijau dan CPU tidak mendapatkan interupsi.
Secara spesifik berdasarkan proses kerja PLC adalah sebagai
23
berikut.
Gambar 1.4 Detail Diagram Proses kerja PLC HIMA H51Q HRS
Dari gambar diagram diatas, dalam modul input terdapat 2
modul yang bekerja, yaitu Fold Input Module dan Coupling
Module dan dalam bagan modul output terdapat Fold Output
Module dan Coupling Module. Sedangkan dalam bagan CPU
terdapat 3 modul yaitu Central Module, Communication Module,
dan Cooprosesor Module.
Sebelum memasukkan program dalam CPU melalui modul
komunikasi, pertama-tama power supply modul mendistribusikan

daya VDC-nya ke driver utama (CPU) dan I/O melalui channel
distribution module yang akan terus dimonitor oleh power supply
monitoring module. Dimana driver utama ialah CPU, berdasarkan
vendor HIMA dengan tipe H51Q HRS, CPU dibagi lagi menjadi
beberapa bagian, yakni cooprosesor module, central module dan
communication module. Selain itu modul I/O juga dibagi menjadi
dua, yaitu fold input module dan fold output module, tapi dalam hal
ini coupling module dapat diklasifikasikan sebagai salah satu
bagian modul I/O karena digunakan sebagai monitoring kedua
modul I/O. Coupling module akan memonitor sinyal dari I/O yang
akan memberikan status warning apabila modul I/O tidak
mendapatkan atau mengirimkan sinyal.
24
1.2.4. Proses Kerja pada Power Supply
Saat PLC dinyalakan pertama-tama power supply akan
menerima tegangan masukan sebesar 24 Volt DC dan akan
mengeluarkan luaran sebesar 5 Volt DC untuk didistribusikan ke
prangkat-prangkat pusat, seperti central module, modul I/O, dan
pemonitor supply. Penggunaan power supply bisa diredudansi,
untuk menstabilkan output maka output perangkat redundant tidak
boleh memiliki perbedaan dari perangkat utama lebih dari 0,025V.
Pada masukan dan luaran tegangan terdapat converter DC-DC
dan fasilitas lain seperti perangkat pencegah tegangan berlebih dan
pembatas arus.
Power supply yang bekerja mendistribusikan 5 Volt DC
dimonitoring oleh pemonitor power supply (F7131) yang
didisplay-kan oleh tiga led indikator.
Pemonitor power supply memiliki dua buffer batrai, dimana
kedua batrai digunakan untuk central device dan perangkat
redundant. Batrai penyangga ini menyangga RAM dan hardware
clock hal ini dikarenakan central modul harus saling memonitor

dengan menggunakan watchdog, sehingga ketika perangkat utama
mengalami gagal daya atau error, watchdog yang selalu
memonitor pada kedua perangkat akan mengalihkan kinerja pada
perangkat redundant.
Batrai buffer juga memiliki masa aktif atau life time hal ini
diindikasikan ketika central modul meminta untuk mengganti
batrai buffer pada F7131.
25
1.2.5. Proses Pada Central Device
Berdasarkan pembagian perangkat-perangkat PLC
berdasarkan fungsinya pada gambar 3.4, maka proses pada central
device dibagi menjadi dua proses, yaitu proses pada central module
dan cooprosesor module.
A. Proses Pada Central Module
Ketika power supply telah mendistribusikan tegangan 5Volt
DC-nya, maka central modul akan bekerja sebagai otak utama
dalam pengendalian PLC yang kemudian dibantu oleh
cooprosesor dalam operasi Alogaritma. Central modul ini akan
menyimpan data-data yang diterimanya pada EPROM dan
CMOS-RAM (pada bagian ini komponen yang berperan
sebagai CMOS-RAM adalah XCR3256XL yang digunakan
dalam sistem pemrograman, masukan register, dan prediksi
model timer, CMOS ini mampu menyimpan setting BIOS saat
PLC dalam keadaan mati dan memiliki fungsi utama, yaitu
untuk menyimpan pengaturan program, diagnosa dan info
tanggal dan waktu pembuatan file meskipun central module
dalam keadaan mati) dan terdapat mikroprosesor HD64180
dengan kecepatan 10Mhz (pada bagian ini, HD6140 merupakan
komponen IC Zilog Z80180 yang memiliki fungsi utama
dalam proses pengolahan data, pengaturan pengalamatan pada
memori dan fungsi perlengkapan I/O seperti DMA, UART, dan

timer dan adanya gerbang tunggu, sebuah oscillator dan
channel instruksi, memiliki dua channel DMA, kontrol
instruksi pada chip, dan memiliki kontrol ASCI). Pada central
module terdapat dua led dan display diagnosis untuk info
keluaran dari sistem, level I/O dan proyek dan terdapat fail-safe
watchdog yang digunakan untuk menjaga central modul.
Apabila central module mengalami error atau mengalami
tripping maka watch dog akan menerima sinyal dan segera
melakukan redudansi pada central module lainnya yang aktif.
Central module dilengkapi dengan I/O bus untuk berkoneksi
dengan input atau output modul. Saat ada masukan dari input
modul maka I/O bus akan mengirimkan data pada
mikroprosesor (HD64180) dan kemudian I/O bus akan
mengirimkan sinyal perintah ke output modul.
26
B. Proses Pada Cooprosesor Module
Secara umum cooprosesor modul memiliki tugas untuk
membantu center modul dalam pengoperasian alogaritma.
Terdiri dari mikroprosesor HD6140 ( pada bagian ini, HD6140
merupakan komponen IC Zilog Z80180 yang memiliki fungsi
utama dalam proses pengolahan data, pengaturan pengalamatan
pada memori dan fungsi perlengkapan I/O seperti DMA,
UART, dan timer dan adanya gerbang tunggu, sebuah oscillator
clock dan kanal-kanal instruksi, memiliki dua channel DMA,
kontrol instruksi pada chip, dan memiliki kontrol ASCI, ).

27
Gambar 1.5 Cooprosesor Module
Secara keseluruhan mikroprosesor memiliki beberapa
komponen pembantunya, yaitu mikroprosesor supervisory
circuits (ADM691AA) dimana komponen tersebut memiliki
fungsi sebagai kontrol monitoring power supply dalam unit
mikroprosesor. Fungsi-fungsi ini terdiri dari fitur
mikroprosesor reset, watch dog timer, dalam pembackupan
batrai, proteksi penulisan pada CMOS-RAM dan juga untuk
mengantisipasi kegagalan daya.
Untuk berkomunikasi cooprosesor memiliki dua perangkat
RS 485 untuk berkomunikasi dengan software dalam
pengaturan baud rate hingga 57600 bps dan juga dapat diatur
melaui DIP switch yang terdapat pada modul cooprosesor.
Adanya komponen Zilog 5C3016VSG digunakan sebagai
kontroler serial komunikasi yang memiliki beberapa fitur
seperti instruksi vektor dan pensupportan DMA dan juga
berfungsi untuk mentransmit dan menerima data dalam

berbagai protokol. Pada cooprosesor terdapat dual port RAM
untuk berkomunikasi dengan central module.
28
C. Proses Pada Ethernet Module
Modul ini berfungsi sebagai komunikasi antar perangkat
redundant dan menghubungkan langsung pada PC
programmer. Terdapat dua koneksi dimana koneksi
menggunakan RJ 48 yaitu HSR dan 10/100Base T. HSR
menghubungkan perangkat utama dengan perangkat redundant
atau menghubungkan satu channel dengan yang lainnya,
sedangkan 10/100Base T menghubungkan antara PLC dengan
terminal switch yang langsung menghubungkan dengan PC
programmer.
Gambar 1.6 Koneksi Pada Modul Ethernet
1.2.6. Proses Pada Modul I/O
A. Pada Modul Input
Modul dilengkapi hingga 16 masukan dalam satu slot.
Modul ini akan mendeteksi dan menampilkan pada display led

apabila mendapatkan sinyal, apabila tidak mendapatkan sinyal
masukan maka led tidak akan menyala.
29
B. Pada Modul Output
Modul ini akan beroperasi sebagai indikator adanya sinyal
luaran yang diterima dengan membaca respon balik sinyal
keluaran dari instrument di lapangan. Apabila modul tidak
mendapatkan respon balik, maka akan mengirimkan indikasi
pada CPU dan CPU akan memberikan status warning.
1.3. Distributed Control System (DCS)
1.3.1. Definisi
Distributed Control System (DCS) merupakan perangkat
sistem yang berfungsi mendistribusikan berbagai fungsi yang
digunakan untuk mengendalikan berbagai variable proses dan unit
operasi proses menjadi suatu pengendalian yang terpusat pada
suatu control room dengan berbagai fungsi pengendalian,
monitoring dan optimasi. DCS adalah sebuah sistem kontrol yang
biasanya digunakan pada sistem manufacture atau proses, dimana
elemen controller tidak terpusat pada central system (sistem pusat),
tetapi tersebar di sistem dengan komponen sub sistem di bawah
kendali satu atau lebih perangkat kontrol. Keseluruhan sistem
tersebut bisa dikelompokkan menjadi sebuah jaringan untuk
monitoring dan komunikasi.
Kemudian untuk memahami suatu sistem kontrol pada DCS
terlebih dahulu mengerti apa yang dimaksud dengan loop system,
sistem ini terdiri dari:
1) Alat pengukur (sensor equipment).
2) Alat kontrol untuk pengukuran proses (controller).
3) Alat untuk aktualisasi (actuator).

Sistem kontrol otomatis pada awalnya berasal dari kontrol
manual yang berawal dari kontrol menggunakan pneumatic.
Penggunaan system pneumatic pada saat ini sangat memerlukan
biaya yang besar karena pada saat penginstalasian sistem kontrol
pneumatic cenderung lebih rumit dan memerlukan jalur pipa
penumatik untuk satu kontrol loop.
Sebelum berkembang menjadi sistem DCS, sebelumnya
kontrol ini dikenal dengan nama DDC (Digital Data Control).
DDC menggunakan sistem elektronik dengan system cabin area,
dimana pengukuran dan kontrol diletakkan dalam satu ruangan
sehingga bisa dimasukkan menjadi satu data analog yang lalu
ditampilkan pada layar operator.
Pada sistem DCS hasil pengukuran proses dan pengontrolan
dimasukkan dalam satu sistem Control Processor Unit (CPU) yang
datanya bisa langsung dilihat operator untuk tindakan yang
diperlukan, pada satu loop bisa diatur langsung secara otomatis
karena dalam komputer terdapat sistem pengontrolan yang
diperlukan oleh proses tersebut.
Sebuah DCS secara umum menggunakan komputer sebagai
pengontrol (controller) dan menggunakan proprietary
interconnections dan protokol untuk komunikasi. DCS
memberikan banyak kemudahan untuk sebuah industri atau
manufacture yang sangat variatif, diantaranya ialah :
30
 Electrical power grids dan electrical generation plants
 Environmental control system
 Traffic signal
 Water management system
 Refining dan chemical plants
 Pharmaceutical manufacturing

31
1.3.2. Fungsi dan Cara Kerja
Berikut adalah beberapa fungsi DCS :
 DCS berfungsi sebagai alat untuk melakukan kontrol suatu loop
system dimana satu loop bisa menjadi beberapa proses kontrol.
 Berfungsi sebagai pengganti alat-alat kontrol manual dan auto
yang terpisah-pisah sehingga menjadi suatu kesatuan dan lebih
mudah dalam proses pemeliharaan dan penggunaannya.
 Sarana pengumpul data dan pengolahan data agar di dapat suatu
proses yang benar-benar diinginkan.
Filisofi DCS dalam perencanaannya yaitu :
 Integration.
 Distribution.
 Reliability.
 Opennes.
 User friendlyness.
 Investment security and expandibility
Cara kerja DCS sebagai suatu sistem kontrol otomatis bekerja
dengan cara:
 Mengumpulkan data yang diterima dari lapangan berupa sinyal
standar.
 Mengolah data signal standar yang didapat dengan sistem
pengontrolan yang berlaku sehingga bisa diterapkan untuk
mendapatkan nilai yang cocok untuk koreksi signal.
 Bila terdapat error atau penyimpangan data maka dilakukan
koreksi dari data yang didapat guna mencapai nilai standar yang
dituju.
 Setelah terjadi koreksi dari simpangan data dilakukan
pengukuran atau pengumpulan data ulang dari lapangan.

32
1.3.3. Sinyal I/O DCS atau Instrument
Masukan DCS berupa sinyal yang sesuai dengan standarisasi
ISA (Industri Standard) pada umumnya I/O dapat digolongkan
menjadi 4, yaitu :
1) AI (Analog Input)
2) AO (Analog Output)
3) DI (Digital Input)
4) DO (Digital Output)
Dimana sinyal analog merupakan sinyal data dalam bentuk
gelombang kontinyu dengan besaran yang berubah terhadap waktu
yang membawa informasi dengan mengubah karakteristik
gelombang atau mengubah dari gelombang kontinyu menjadi
gelombang diskrit.
A. Analog Input
Pada analog input masukan berupa arus standar dan
tegangan sebesar 4-20 mA atau 1-5 VDC, sinyal ini diperoleh
dari hasil konversi transmitter yang berada pada unit plant atau
lapangan yang kemudian ditransfer oleh junction box menuju
DCS. Berikut adalah acuan pembacaan sensor yang terjadi pada
unit plant.
4mA = 0 % (Pembacaan Sensor)
12mA= 50 % (Pembacaan Sensor)
20mA=100 % (Pembacaan Sensor)
Namun, dalam hal ini apabila pada pengiriman sinyal
transmitter mengirimkan sinyal sebesar 0 mA, hal ini dapat di
artikan oleh sensor sebagai kondisi short atau gagal operasi dan
bukan error. Sehingga terdeteksi bagian plant yang
bermasalah.

33
B. Analog Output
Analog output merupakan sinyal yang dikirimkan DCS
pada modul pengolahan data atau konversi yang kemudian
akan dikirimkan melalui BUS IO menuju actuator signal
analog berupa sinyal kontinyu atau 4-20 mA (1-5 VDC) sesuai
dengan standard analog input untuk sinyal koreksi ke actuator.
C. Digital Input
Digital input merupakan bagian dari DCS yang digunakan
untuk mengumpulkan data digital yang hanya berupa sinyal
open atau close atau logika “1” dan “0” dari sebuah modul
konversi.
Dimana :
1 VDC = Close atau “0”
5 VDC = Open atau “1”
D. Digital Output
Digital output berfungsi mengirimkan hasil konversi dari
modul pengolah data atau IO modul yang berupa data sinyal
digital ON-OFF pada perangkat actuator atau sensor yang
berada pada plant. Dimana posisi “0” adalah OFF atau 1 VDC
dan “1” adalah ON atau 5 VDC
1.3.4. Perangkat DCS
Perangkat pada DCS secara umum terbagi menjadi:
1. HIS (Human Interface System)
2. FCS (Field Control Station)
3. Battery / Batrai

34
Gambar 1.7 Dasar-dasar Perangkat Penyusun DCS
1. Human Interface System (HIS)
Pada setiap DCS, Human Machine Instrument (HMI) pada
umumnya tersusun oleh beberapa komputer. Komputer-komputer
tersebut berfungsi sebagai interface antara hardware
dengan user. Ada dua jenis HMI berdasarkan kegunaan yaitu
operation station dan engineering station. Operation station
yang biasanya berupa console komputer mempunyai fungsi
mendukung pengoperasian. Untuk mendukung fungsi tersebut,
operation station pada umumnya didesain dengan
memperhatikan aspek ergonomis dan kemudahan penggunaan
(user friendly) dikarenakan akan digunakan oleh operator
dalam waktu yang lama.
Sedangkan engineering station pada DCS adalah komputer
yang mendukung fungsi rekayasa (engineering) komponen-komponen
yang menyusun DCS yang meliputi fungsi
konfigurasi dan fungsi pemrograman.
2. Field Control Station (FCS)
FCS atau yang dikenal dengan control station memiliki
fungsi sebagai unit kontrol untuk mengendalikan variabel-

variabel terkendali pada proses. Bagian ini adalah otak utama
dari DCS yang mengeksekusi dan mengkomputasi kontrol di
lapangan. Kelebihan pada FCS adalah sebagai berikut :
 Terhubung langsung dengan proses.
 Sistem pengamanan yang tinggi.
 FCS yang digunakan untuk FIO (Flexible I/O) dan RIO
(Remote I/O) sudah memakai model dual redundant. Pada
dual redundant terdapat dua processor yang saling
berkomunikasi dan V net coupler (VL net coupler), modul
power supply, modul bus interface dan bus coupler, juga
node bus.
35
Berikut ialah perangkat penyusun FCS :
A. CPU (Central Unit Processor).
B. Bus Coupler.
C. Catu Daya (Power Supply Unit).
D. V net/IP.
E. Battery / Batrai.
F. Modul masukan dan luaran (I/O Modules).

36
Gambar 1.8 Nama-nama Unit Perangkat Pada FCS
Gambar 1.9 Field Control Station dengan IO Modul

37
3. Battery/ Batrai
Pada DCS terdapat berbagai fungsi batrai, salah satunya
terdapat pada BCV, FCS dan CGW. Namun kegunaannya sama
yaitu untuk melakukan back up data pada processor selama
terjadi kegagalan pada daya.
1.3.5. Perangkat Penyusun Field Control Station (FCS)
A. Central Processor Unit (CPU)
Control Processor Unit merupakan suatu perangkat penyusun
yang memiliki proses kerja seperti kalkulator, dimana CPU
berfungsi melakukan proses aritmatika dan logika terhadap data
yang diambil dari memori atau masukan data dari hardware.
 Processor Card
Prosesor card berfungsi menampilkan kalkulasi
pengontrolan sebaik memonitor CPU dan power supply-nya
sendiri.

38
Gambar 1.10 Processor Card
B. Coupler
Coupler merupakan perangkat yang digunakan untuk
menghubungkan sebuah bus komunikasi dengan yang lainnya
tanpa ada instruksi dalam power supply dan tanpa menimbulkan
bahaya.
 V net coupler Unit
V net coupler ini berfungsi menerima/mengirim
komunikasi pada V net dan mengawasi komunikasi dari
processor card ke V net.

39
 RIO Bus Coupler Unit
Unit RIO Bus coupler memasangkan card interface bus
RIO yang terpasang di FCU pada RIO bus dengan modulasi
dan demodulasi sinyal.
 ESB Bus Coupler Unit
ESB bus coupler memasangkan card interface bus ESB
yang terpasang dalam FCU pada bus ESB dengan modulasi
dan demodulasi sinyal.
C. Power Supply
 Power Distribution Board
Power Distribution Board menerima power supply yang
telah ditentukan pada terminal masukan dan keluaran
power supply melalui filter dari noise ke koneksi keluaran
power supply.
Gambar 1.11 Power Distribution Board
 Power Supply
Secara umum power supply berfungsi untuk
menghasilkan daya yang kemudian akan disistribusikan

pada power distribution board dan perangkat-perangkat
lainnya.
40
D. V net/ IP
Vnet/IP menerima jaringan kontrol high-speed ketika
menyesuaikan pada IEEE802.3 dan standarisasi komunikasi
TCP/IP. Vnet/IP didesain sebagai jaringan rangkap (duplexed
network). Jaringan rangkap menyambungkan komunikasi
terbuka dengan menggunakan dua sistem komunikasi dari bus 1
dan bus 2, dan standar protocol yang bermacam-macam dari
kontrol komunikasi dan Ethernet. Ketika mengkonfigurasi
sebuah jaringan, perangkat ini dapat digunakan secara komersil
bagi perangkat komunikasi Ethernet.
Gambar 1.12 Koneksi Jaringan V net/IP
 Koneksi Jaringan V net/ IP
Bagian ini menjelaskan koneksi yang beragam untuk
mengatur jaringan Vnet/IP dan status komunikasi dari
kontrol bus.
1. Koneksi dari perangkat dalam domain V net/IP.

41
2. Koneksi antara domain V net/IP.
3. Status Bus Vnet/IP.
4. Koneksi dengan domain kontrol bus lainnya.
 Koneksi dari Perangkat dalam Domain V net/IP
Perangkat-perangkat dalam domain V net/IP terkoneksi
dalam jaringan star menggunakan 2 layer saklar dari Gbps
sebagai central device. Karena dirangkapnya V net/IP
dibagi menjadi sub net independen dari tiap bus, sangat
perlu untuk memasang atau menggunakan sebuah layer 2
saklar dalam tiap bus.
Gambar 1.13 Koneksi perangkat pada V net/IP
 Koneksi Antara Domain Vnet/IP
Secara komersil tersedia layer 3 saklar yang digunakan
untuk mengkoneksikan antara domain Vnet/IP. Instalasi
layer 3 saklar dalam tiap bus dari Vnet/IP bus rangkap.

Dengan menggunakan line yang diizinkan sebagai jalan
transmisi antara domain koneksi broadband dapat
dilakukan.
42
Gambar 1.14 Tipe Domain Koneksi Pada Vnet/ IP
Berikut adalah tiga tipe koneksi antara domain V net/IP :
bi-directional, hierarchial dan bridge connection (koneksi
jembatan).
 Koneksi Bi-directional
Tipe koneksi tidak dibedakan antara hubungan paling
bawah (lower) dan paling atas (upper) dengan domain V
net/IP. Tipe koneksi ini dapat dibentuk dengan mengatur
domain paling bawah (lower) untuk tidak menerima pesan
dari FCS, HIS dan frame komunikasi FCS TCP dari domain
paling atas, tapi domain paling atas dapat menerimanya dari
domain paling bawah (lower).

43
 Koneksi Hierarchial
Koneksi tipe ini membedakan hubungan bagian teratas
(upper) dan bagian terbawah (lower) dengan domain
Vnet/IP. Tipe koneksi ini dapat dibentuk dengan mengatur
domain tebawah untuk tidak menerima pesan dari FCS,
HIS, dan frame komunikasi FCS TCP dari domain
terbawah, tapi domain teratas dapat menerimanya dari
domain terbawah.
 Koneksi Bridge
Koneksi tipe ini menjamin independen dari domain. Tipe
koneksi ini dapat dibentuk dengan mengatur domain untuk
tidak menerima pesan FCS, HIS, dan frame communication
FCS TCP dari domain lainnya dan dengan mengatur waktu
grup pada “0” untuk tidak megerjakan waktu sinkronisasi.
 Status Bus Vnet/IP
Status bus Vnet/IP menunukkan status komunikasi dari
stasiun dalam semua domain yang terkoneksi pada sebuah
jaringan V net/IP sebagaimana perangkat-perangkat
terkoneksi sepanjang domain. Status V net/IP
merefleksikan dalam dialog box Display Status Network.
Jika status komunikasi bus berubah, maka luarannya pada
sebuah sistem HIS adalah pesan alarm.
E. Battery / Batrai
Pada bagian unit batre, bagian ini berfungsi untuk mem-back
up atau menyimpan memori pada processor card selama terjadi
kegagalan pada daya.

44
Gambar 1.15 Batrai Pada Salah Satu Bagian DCS
F. Modul I/O
1. Nest Module
I/O modul nest digunakan untuk memasang modul-modul
I/O secara multiple.
 AMN11
Gambar 1.16 Penampang Depan dan Belakang AMN11
4.
CN1 adalah membantu tegangan luaran yang digunakan
untuk mengeluarkan sinyal antara 1V dan 5VDC pada
recorder. CN1 memerlukan kabel yang dikususkan untuk
Model AKB301.
Konektor ini bisa digunakan untuk contoh dengan
mengkoneksikannya ke blok (TE16), ini adalah koneksi

pada sebuah recorder (penyimpanan data), dengan mode
kabel AKB301.
Cara mengkoneksikan bisa dilakukan antara jaringan
I/O modul dan penyimpanan data.
45
 AMN12
Model AMN12 digunakan pada pemrosesan sinyal
high-speed.
 Nest Model AMN31 untuk Modul I/O Terminal
Modul multiplexer dan modul digital I/O (tipe terminal)
bisa diinstal pada jaringan terminal modul I/O, meskipun
begitu, tidak bisa diinstal pada jaringan yang sama.
Gambar 3.17 Nest Model AMN31
 Nest Model AMN32 untuk Modul I/O Konektor
Tegangan modul input multiplexer (tipe konektor) dan
modul I/O digital (Tipe Konektor) bisa diinstal dalam
konektor jaringan modul I/O.

46
 Nest Model AMN33 untuk Modul I/O Komunikasi
Modul komunikasi diinstal pada modul jaringan
komunikasi.
 Nest Model AMN34 untuk Modul I/O Kontrol Analog
Multipoint
Kontrol modul I/O analog multipoint dipasang pada
jaringan untuk modul kontrol I/O analog.

47
 Nest Model AMN51 untuk Card Communication
Kartu komunikasi dapat dipasang pada kartu
komunikasi jaringan. Hingga dua modul komunikasi bisa
diinstal dalam satu jaringan.
 Nest Model AMN52 untuk Modul Communication (untuk
PROFIBUS-DP)
Modul komunikasi dapat dipasang dalam jaringan
modul komunikasi. Hingga empat modul dapat diinstal
dalam satu jaringan.

48
2. I/O Module
 Analog Module
Modul masukan dan keluaran sinyal analog dan sinyal-sinyal
terkonversi.
Sejak tipe dan batas sinyal software I/O dispesifikasikan,
tanpa kontrol atau knob ditemukan pada modul ini.
Gambar 3.23 Analog I/O module
Tabel 3.1 Macam-macam Modul I/O Analog

49
1) Modul Masukan Tegangan/Arus Model AM10
Ketika modul secara keseluruhan mengkonversikan
standar sinyal masukan (1-5v) atau sinyal dari dua kabel
transmitter (4-20mA).
2) Modul Masukan Tegangan/Arus Model
AAM11/AAM11B
Ketika modul secara keseluruhan mengkonvert
standarisasi masukan sinyal (1-5v) atau sinyal dari dua
kabel transmitter(4-20mA), benda ini dapat menerima
batasan yang besar dari tipe sinyal lainya.
3) mV, Thermocouple, dan Pendeteksi Temperatur
Resistant (RTD) Masukan Modul Model
AAM21/AAM21J
Benda ini mengkonversikan sinyal masukan dari mV,
thermocouple, pendeteksi resistansi temperature (RTD)
atau rheostat ysng terselip. Untuk menggunakan model
AAM21/AAM21J dengan masukan thermocouple,
pengimbangan temperature modul (unit RJC, untuk yang
terpisah) diperlukan.
Gambar 1.24 Penampang Luar dari Modul Kompensasi Suhu
Ketika menggunakan sebuah SPBD stasiun manual,
koneksikan stasiun dengan kabel AKB311 pada modul
keluaran AAM50, modul keluaran tegangan/arus model
AAM51 pada stasiun menggunakan kabel AKB311.

50
Gambar 1.25 Kabel AKB311
4) Modul Tegangan/Arus Keluaran Model AAM50
Mengkonversikan dan mengeluarkan arus yang
berbeda-beda antara 4-20mA. Model AAM50 dapat
digunakan pada skematik dual-redundant.
5) Modul Tegangan/Arus Keluaran Model AAM51
Mengkonversikan dan mengeluarkan arus yang
berbeda diantara 4-20mA dari jenis-jenis tegangan antara
0 hingga 10 v. Arus keluaran model AAM51 bisa
digunakan pada skematik dual-redudansi.
Ketika model AAM50, AAM51 dapat diseting pada
mode keluaran arus, spesifikasi dual-redudansi menjadi
mungkin. Ketika dua model AAM50, AAM51 dipasang
dalam slot berurutan dimulai dengan nomer ganjil (1 -2,
3-4,. . . 13-14, 15-16), kedua model harus diatur pada
spesifikasi dual-redudansi. Ketika menjadi dual-redudant,
keluaran harus tetap, dengan demikian, urutan
terminal A dan C harus terkoneksi (lihat gambar
dibawah). Kotak pendek untuk men-jumper dua terminal
dapat dilakukan dengan bagian nomer pada A1534JT.
Sebuah AAM50 dan sebuah AAM51 tidak dapat
dibentuk dari pasangan dual-redudant.

51
Gambar 1.26 Dual Redundant Luaran Arus
6) Pulsa Masukan Modul Model APM11
Modul ini menerima dan menghitung pulsa yang
terhubung, arus dan tegangan pulsa dari medan. Modul
ini juga membawa konversi sinyal luaran untuk
mengisolasi hubungan pulsa transistor, dan luarannya
sebagai luaran auxsiliar.
Modul ini memiliki power supply internal untuk
transmitter yang terisolasi dari instrument power supply.
Beban resistansi di atur dengan fungsi pembangkit
system agar sejalur dengan spesifikasi transmitter.
Setelah bentuk gelombang dari pulsa masukan, photo
coupler mengekstrak isolasi I/O dan mengeluarkannya.
Seperti yes/no dari masukan filter dapat dipilih dari
pembangkit fungsi system, hal ini dapat digunakan untuk
menerima sinyal dalam jumlah yang besar dari
(chattering), seperti kontak relay.
Keluaran transistor merupaka keluaran rangkaian
terbuka. Ketika level tegangan dari input sinyal tinggi
“1”, maka luaran transistor akan non-aktif, ketika low
“0”, maka akan aktif. Gambar menunjukkan koneksi dari
maskan pulsa pada terminal masukan.

52
 Modul Kontrol Analog I/O Multipoint
Kontrol modul analog I/O multipoint memungkinkan
memultiplekserkan 8 poin 1 – 5 VDC analog ke sinyal
digital untuk masukan, dan memungkinkan me-multiplexer-kan
8 poin sinyal digital kedalam sinyal analog 4-20mADC
untuk luaran secara berurutan.
Gambar 1.27 Modul I/O Analog Konektor Kontrol Multipoint
AMC80 memungkinkan untuk dipergunakan pada
perangkat berikut. Perangkat yang kompatibel dengan
produk YOKOGAWA card MAC2 cocok diaplikasikan
dengan AMC80.
1) MHM μXL nest pengkondisi sinyal untuk kontrol I/O.
2) MCM μXL papan terminal untuk kontrol I/O.
3) ENM CENTUM-XL nest pengkondisi sinyal untuk
kontrol I/O.
4) ECM CENTUM-XL papan terminal untuk kontrol I/O.

53
Tabel 3.2 Keterangan dan Pengaturan Tiap Modul

54
Tabel 3.3 Keterangan dan Pengaturan Tiap Modul
 Digital Module
Digital I/O modul diatur dengan unit kartu dan unit
terminal lainnya atau unit konektor. Masukan dan luaran
digital I/O 16 atau 32 poin sinyal dan mengkonversi sinyal.
Sejak tipe atau sinyal I/O sinyal telah diset, tidak ada
modul dan knob yang ditemukan pada modul ini. Tabel
dibawah menunjukkan tipe-tipe dari modul I/O.

55
Tabel 3.4 Tipe-tipe Modul I/O Digital
 Communication Module
Modul komunikasi ini terkoneksi pada sub sistem (PLC
dan sistem lainnya) untuk FCS yang melalui serial sirkuit
komunikasi dan membawa kontrol keluar dan memonitor
mereka. Fieldbus Communication Module digunakan untuk
mengkoneksikan perangkat fieldbus dengan interface modul.
Sebuah unit tunggal atau modul komunikasi diatur dari
panel depan dan unit kartu, dan tidak bisa dinon-aktifkan.
Berikut adalah nama-nama modul komunikasi :
7) Model ACM11 RS-232C Modul Komunikasi.
8) Model ACM12 RS-422/RS-485 Modul Komunikasi.
9) Model ACF11 Modul Komunikasi Fieldbus.
10) Model ACP71 PROFIBUS-DP Modul Komunikasi.

56
Gambar 1.28 Modul Konektor Komunikasi Tampak Depan
Gambar 1.29 Modul Konektor Komunikasi
 Communication Card
Kartu komunikasi digunakan untuk mendeteksi tujuan
umum komunikasi dari medan stasiun kontrol dan sub sistem
melalui serial links, jadi sub sistem dapat dikontrol atau
dimonitor.
Modul Ethernet modul komunikasi ACM71
menerima/mengirim data dari/ke sub sistem seperti MELSEC
melalui Ethernet.
1) ACM21 : RS-232C Kartu Komunikasi.
2) ACM22 : RS-422/RS-485 Kartu Komunikasi.
3) ACM71 : Modul Komunikasi Ethernet.

57
Gambar 1.30 Card Konektor Komunikasi
 Modul I/O Relay
Relay dipasang dalam unit terminal, dan bisa ditempatkan
tanpa me-non aktifkan modul. Masukan relay memiliki
power supply internal 24 VDC untuk masukan dari luar
untuk masukan. Masukan sinyal adalah common. Semua 16
relay keluaran poin terisolasikan. Kedua masukan dan
keluaran modul memiliki LED display lampu yang
mendisplaykan status on/off.
 Modul Multiplexer
Modul multiplexer, terdiri dari sepasang terminal atau
konektor dan unit kartu, mengkonversikan sinyal yang

dating hingga 16 poin atau keluaran sinyal atara 4 dan 20
mA. Diterimanya masukan termasuk tegangan DC, beda
potensial dari tegangan DC, dan sinyal dari mV,
thermocouple, RTD, dan transmitter dua pengkabelan.
Sejak tipe dan batasan dari sinyal I/O adalah system
pembangkit pulsa, tidak ada kontrol atau knob yang
ditemukan pada modul ini.
58
1.3.6. Sistem Komunikasi Pada DCS
A. CGW (Communication Gateway Unit)
Pada perangkat komunikasi, sistem yang digunakan adalah
sistem dengan CGW (Communication Gateway Unit). Centum
VP pada PT Kaltim Methanol Industri menggunakan
komunikasi CGW karena merupakan ekspansi dari Centum CS
3000 dengan sistem CGE, sistem ini terdiri dari dual-redundant
V-net dan single V-net.

59
Gambar 1.31 Contoh Sistem Komunikasi Pada DCS (Vendor YOKOGAWA,
Tipe CS 3000)
1.3.7. Proses Pada DCS
Secara dasar kontrol pada DCS menyerupai sistem kontrol
pada PLC, hanya saja perbedaan terletak pada modul-modul yang
digunakan. Hal ini di sebabkan adanya penggunaan display
keseluruhan sistem plant dan juga komunikasi pada DCS.
Selain terkoneksi pada HMI (Human Machine Interface), DCS
juga membawahi kinerja sistem PLC, selain dalam hal
pemrograman dari segi komunikasi pun kompleks. Digunakannya
modul-modul I/O pun dibedakan menjadi dua jenis, yaitu digital
dan analog.

Secara mendasar bagian pada DCS tersusun atas HIS (Human
Interface System), FCS (Function Control System) dan battery atau
batrai.
A. Proses Pada Human Interface System (HIS)
Pada bagian ini proses dititik beratkan pada bagaimana agar
sistem dapat termonitor dengan baik pada computer dan
ditampilkan pada windows user engineer. Dengan perangkat
yang memadai seperti keyboard dan layar display, maka
variable-variabel masukan atau luaran dapat dikontrol dengan
baik.
Display pada HIS berasal dari data-data pada FCS yang
dikirimkan melalui jaringan Vnet/IP. Vnet mengirimkan dan
menerima data dari processor card yang kemudian akan
dikirimkan pada Vnet/IP selanjutnya, HIS, dan bahkan router.
60
Gambar 1.32 Sistem Pada Vnet/IP Network

61
B. Proses Pada Field Control Station (FCS)
FCS merupakan otak utama dari sistem DCS, pada unit ini
terjadi proses pengumpulan, penyimpanan, pengolahan dan
pengiriman data pada V net/IP.
Tiap vendor DCS memiliki modul yang berbeda-beda, pada
vendor YOKOGAWA FCS secara dasar tersusun atas CPU
(Central Processor Unit), power supply (power supply dan
battery), perangkat komunikasi (bus coupler dan Vnet/IP) dan
modul I/O.
Gambar 1.33 Detail Single FCS (Field Control System)
Pertama-tama power supply mendistribusikan dayanya pada
tiap perangkat di FCS. Setelah itu sinyal yang telah di
standarisasikan dari lapangan atau pun PLC (jika membawahi
PLC) masuk kedalam modul input, sinyal yang masuk kedalam
modul input akan diubah menjadi masukan digital dan akan
diolah pada CPU.
Di unit CPU data akan diolah dan disimpan dalam memori.
Kemudian, dari CPU perintah-perintah selanjutnya akan

dikirmkan pada modul output dalam bentuk sinyal yang telah
distandarisasikan menjadi sinyal analog.
Communication device akan mengirimkan data-data berupa
variable masukan dan luaran. Perangkat communication device
ialah V net/IP atau VL net/IP tergantung pada sistem yang
dipakai dan kecocokan perangkat pada DCS. CPU
berhubungan dengan communication device menggunakan bus
coupler, begitu juga communication device berhubungan
dengan HIS. Selain HIS, communication device berhubungan
dengan perangkat lainnya seperti L3SW, router, dan Ethernet.
62
Gambar 1.34 Hubungan Communication Device
C. Proses Pada Batrai
Ketika terjadi kegagalan pada daya DCS, maka battery
secara otomatis akan mendeteksi dan men-supply daya pada
hardware dalam FCS (Field Control Station).

63
DAFTAR PUSTAKA
Wijaya, Surya Pandu. 2013. Sistem Kendali Terdistribusi. Malang : Politeknik
Negeri Malang.
Ali, Muhammad M.T. 2012. Konsep Dasar Sistem Kendali Terdistribusi.
Yogyakarta : Universitas Negeri Yogyakarta.
Ali, Muhammad M.T. 2010. Sistem Kontrol Terdistribusi. Yogyakarta :
Universitas Negeri Yogyakarta.
G Jania. 1997. Loop Diagram Datasheet. YOKOGAWA LURGI.

Sistem Kontrol (Distributed Control System dan Programable Logic Controller)

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (20)

Similar to Sistem Kontrol (Distributed Control System dan Programable Logic Controller)

Similar to Sistem Kontrol (Distributed Control System dan Programable Logic Controller) (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Sistem Kontrol (Distributed Control System dan Programable Logic Controller)