Process Control System: Rangkaian PCS (1)

Para pembaca sekalian, topik kali ini akan membahas mengenai rangkaian dari Process Control System (PCS). PCS merupakan bagian dari Integrated Control and Safety System (ICSS) yang dibahas sebelumnya. PCS ini sebenarnya juga pernah disinggung disini ketika membahas mengenai Closed Loop Diagram. Untuk me-refresh pikiran kita, tulisan berseri mengenai Closed Loop Diagram bisa didownload di halaman "Download" blog ini, atau melalui link berikut. Gambar dibawah merupakan bentuk rangkaian dari Closed Loop Diagram yang digunakan sebagai kontrol otomatis dalam sebuah Plant.

Closed Loop Diagram

Secara sederhana Closed Loop Diagram diatas merupakan penerjemahan dari PCS yang ditunjukkan oleh gambar dibawah.

Contoh Closed Loop Diagram dalam Arsitektur PCS

Contoh diatas mengungkapkan adanya integrasi antara PCS dan ESD dalam satu jaringan koneksi yang ditunjukkan dengan adanya kabel hijau. PCS sendiri ditunjukkan dalam kotak merah. Dalam sistem PCS tersebut, dicontohkan sebuah pengontrolan terhadap laju alir (flow). Laju alir dari sebuah fluida diukur oleh flowmeter yang kemudian ditransmisikan ke controller sebagai input. Setelah diolah, controller kemudian memberikan sinyal output yang ditransmisikan ke actuator, dalam hal ini adalah control valve sehingga laju alir bisa terjaga sesuai dengan set point yang diharapkan. 

Pada bagian selanjutnya akan dibahas komponen-komponen yang membentuk PCS ini. 

Keep Stay Tuned.

Control System: Pengenalan ICSS

Para pembaca sekalian, melalui tulisan berseri dengan judul "Introduction to Closed Loop Diagram in Plant Operation", kita mengenal bagaimana mekanisme yang digunakan untuk mengontrol suatu proses dijalankan. Hal tersebut merupakan salah satu bagian dari sebuah arsitektur yang dibangun dalam suatu Plant dalam mengontrol suatu proses. 

Lewat Closed Loop Control, sebuah proses bisa dijalankan secara otomatis tanpa adanya intervensi dari operator.  Langkah kontrol seperti ini, dalam sebuah sistem arsitektur termasuk dalam Process Control System (PCS). Selain PCS, juga dikenal sistem lain yang berfungsi untuk melindungi proses apabila PCS gagal menjalankan tugasnya yang dikenal dengan sistem Emergency Shut-Down (ESD). Sistem ini akan bekerja jika parameter proses telah melampaui batas maksimum nilai yang diperbolehkan sehingga otomatis akan mengaktifkan sistem interlock. Selain PCS dan ESD, ada sistem Fire and Gas System (FGS) yang berfungsi untuk menjaga dan merespon apabila terjadi kebocoran gas maupun kebakaran.

Ketiga sistem yang telah disebutkan diatas terintegrasi menjadi satu sistem arsitektur dikenal dengan sebutan Integrated Control and Safety System (ICSS) dan dikontrol dengan menggunakan satu software saja. 

Berdasarkan pengalaman penulis, ICSS yang banyak dibangun saat ini menggunakan pola Distributed Control System (DCS). Mari perhatikan pola sistem arsitektur DCS melalui gambar dibawah:

DCS Blok Diagram

Merujuk pada gambar diatas, bisa diketahui bahwa tiap device pada sistem proses yang berbeda memiliki fungsi kontrol dan juga I/O modulenya tersendiri. Meskipun demikian, tiap fungsi kontrol lokal tersebut terhubung lewat suatu jaringan sehingga operator bisa menjalankan sistem manapun yang dikehendaki melalui Remote Operator Station yang berada pada Control Room. Pola kontrol yang terdistribusi seperti inilah sehingga sistem ini disebut sebagai Distributed Control System (DCS). Adanya kontrol yang terdistribusi ini sangat menghemat waktu pemrosesan jika dibandingkan dengan pola kontrol yang terpusat.

Sistem arsitektur sebuah Plant akan berbeda antara satu dengan lainnya, terutama terkait dengan pola komunikasi. Untuk mengetahui pola arsitektur yang digunakan dalam suatu Plant, alangkah baiknya jika melihat dokumen "System Architecture Drawing" yang biasanya dokumen ini disuplai oleh Vendor. 

Gambar diatas merupakan bentuk sederhana dari sebuah sistem arsitektur yang dipakai dalam sebuah Plant. Terdiri dari Field Device, yang terhubung ke dalam masing-masing I/O dan Controller, dimana tiap-tiap I/O dan Controller terhubung dalam sebuah jaringan ke Remote Operator Station. 

Pada tulisan selanjutnya akan dibahas mengenai bagaimana sistem PCS bekerja hingga didapatkan fungsi kontrol yang diinginkan.

Keep Stay Tuned.

Engineering Documentation: Power Building and Central Control Room (4-last)

Ada dua buah building atau ruangan yang perlu anda kunjungi dalam sebuah Plant, yaitu 

1. Power Building/ Station 

2. Central Control Room

Power Building merupakan sebuah ruangan yang digunakan untuk mengatur distribusi listrik untuk menjalankan sebuah Plant. Diruangan ini biasanya terdapat:
a. Switchgear yang merupakan kombinasi alat-alat elektrikal, semisal switch, fuse, circuit breaker, dsb untuk mengatur distribusi listrik, 
b. Unit Control Panel (UCP) Generator yang berfungsi sebagai alat untuk menjalankan sebuah generator, dan juga
c. Motor Control Center (MCC) yang merupakan bagian ruangan dimana terdapat circuit breaker yang digunakan untuk mengirim daya listrik dari Bus Bar ke motor.

Power Building/ Station gampang dikenali dari adanya transformer yang diletakkan di luar ruangan gedung tersebut. Power Building biasanya terletak tidak jauh dari mesin generator yang masih termasuk dalam satu area.

Contoh MCC yang terdapat dalam Power Building

Central Control Room (CCR) adalah sebuah ruangan pengendali proses jarak jauh yang mengontrol jalannya proses dalam sebuah Plant. Disini, operator akan memantau jalannya proses produksi lewat monitor yang terhubung dengan alat-alat yang ada dilapangan. 

Penampakan CCR

Monitor yang dipakai oleh operator CCR disebut sebagai Operator Work Station (OWS). Ada juga monitor yang dipakai oleh Engineer yang disebut Engineering Work Station (EWS). Antara EWS dengan OWS biasanya diletakkan di ruangan yang berbeda. EWS lebih difungsikan sebagai managemen untuk engineering maupun maintenance. 

PAGA Remote Control

Di dalam OWS di CCR, bisa dijumpai juga adanya sistem telecom, misalkan Public Address and General Alarm (PAGA) yang tersambung dengan pengeras suara di seluruh Plant. Ini difungsikan sebagai media pengumuman maupun tanda peringatan agar bisa didengar di seluruh area Plant.

Selain OWS, PAGA Remote Control, hal lain lagi yang bisa dijumpai dalam CCR yakni adanya tombol-tombol yang terdapat dalam sebuah panel, yang biasa disebut sebagai Matrix Panel. Tombol-tombol yang terdapat dalam matrix panel tersebut memiliki berbagai macam fungsi. Salah satunya ada yang berfungsi sebagai push button untuk men-shutdown sebuah sistem. 

Matrix Panel Emergency Shut-Down (ESD)

Terkadang, bisa ditemui juga kunci yang menempel pada matrix panel tersebut. Kunci tersebut biasanya difungsikan sebagai permissive untuk menjalankan Maintenance Override (MOS). Artinya, sebuah unit bisa di-clearkan dari kondisi shut-down meskipun secara hierarchy ada sebab yang menyebabkan unit tersebut tidak bisa dijalankan. Singkatnya, jangan menyentuh tombol apapun yang ada dalam matrix panel ini jika tidak memiliki pengetahuan dan berkepentingan.

Setelah mengetahui hardware apa saja yang bisa ditemui di CCR, saatnya para pembaca sekalian melihat bentuk program yang digunakan untuk memonitor Plant lewat monitor pada OWS. Apa yang ditayangkan dalam monitor OWS untuk mengontrol sebuah Plant biasa disebut sebagai Human-Machine Interface (HMI). 

Tampilan HMI

HMI menampilkan alur proses lengkap dengan nilai-nilai yang diambil dari alat terpasang yang ada di lapangan. Melalui HMI, operator juga bisa melakukan berbagai macam intervensi terhadap alat tersebut sesuai dengan menu yang telah disediakan, misalkan start/stop pompa, meng-acknowledge alarm, mengatur posisi valve dan lain sebagainya. Selain itu juga terdapat Summary Alarm sebagai warning bagi operator, Fire and Gas Zone untuk mendeteksi sumber api maupun kebocoran pada suatu tempat, Trend Graphic yang digunakan untuk memantau kestabilan proses, dsb   

Level dalam HMI

Tampilan HMI pada monitor OWS layaknya seperti tampilan pada Block Diagram, PFD dan juga PID yang dijadikan dalam level yang berbeda. Tujuan display hierarchy ini adalah untuk memudahkan dalam hal monitoring. Untuk memahami tampilan HMI, dokumen yang bisa dirunut biasanya berjudul HMI Functional Design Specification. Di dalam dokumen tersebut dijelaskan mengenai simbol-simbol yang dipergunakan dalam HMI, misalkan: simbol alarm high and low, simbol interlock, simbol instrument fault dan lain sebagainya. 

========================================================================

Para pembaca sekalian, kita bersama telah belajar untuk mengenali sistem dalam sebuah Plant. Dimulai dari memahami simbol yang dipakai, kemudian mempelajari dokumen mengenai seluk beluk pemrosesan dalam sebuah Plant, mengunjungi Plant dengan mengacu pada Plot Plan, hingga masuk ke ruang kontrol, dimana terdapat OWS yang berfungsi untuk mengendalikan proses secara remote. Apa yang telah diterangkan sebelumnya merupakan langkah pengenalan dalam rangka memahami sebuah Plant bagi kita terutama yang baru saja masuk ke dalam sebuah Plant. Mudah-mudahan bisa berguna.

Sekian dan Terima Kasih

Comm Series: Beda Pre-Commissioning dengan Commissioning

Pada seri Commissioning kali ini, akan dibahas mengenai perbedaan Pre-Commissioning dengan Commissioning. 

Commissioning dalam bahasa perancis berarti mise en service atau dalam bahasa Indonesia dapat disebut sebagai "meletakkan sesuatu dalam kondisi servis/ beroperasi". Artinya adalah Commissioning bertujuan untuk menghidupkan peralatan dari yang mulanya dalam kondisi diam, tidak memiliki sumber energi menjadi dalam keadaan live sehingga bisa melakukan pekerjaan seperti yang dikehendaki. Commissioning dalam eksekusi proyek dibagi menjadi dua bagian: Pre-Commissioning dan Commissioning.

Pre-Commissioning sebagaimana diketahui dari asal katanya merupakan kegiatan yang dilakukan sebelum Commissioning. Pre-Commissioning bisa juga disebut sebagai Static Commissioning, sedangkan Commissioning sendiri disebut sebagai Dynamic Commissioning. 

Mechanical Run Test sebagai Bagian Commissioning

Pre-commissioning adalah aktifitas untuk mengecek fungsi dari tiap-tiap element dalam sebuah sistem. Misalkan dalam sebuah sistem, terdapat sebuah tangki, pompa beserta valve-valve yang berhubungan dengan line. Maka, aktifitas pre-commissioning tersebut meliputi kegiatan seperti pengecekan kabel yang berhubungan dengan pompa dan valve lewat continuity test dan insulation resistance, motor solo run untuk menguji motor pompa dan juga kalibrasi level transmitter yang menempel pada tangki.

Commissioning adalah aktifitas yang dilakukan untuk menjalankan sebuah sistem sehingga proses bisa berjalan dengan baik dan mencapai operasi normal sesuai dengan kondisi desain. Jika pada sistem seperti ditunjukkan diatas, maka aktifitas commissioning meliputi kegiatan mechanical running test pompa. Pada aktifitas tersebut, kita mengisi tangki dengan air. Melalui, hal ini kita bisa mengetahui apakah level transmitter berfungsi dengan baik. Selain itu, kita juga menjalankan pompa dan mengecek apakah pompa berjalan dan melakukan pengecekan terhadap jumlah aliran dan juga tekanan operasi. Apakah aliran dan tekanan operasi yang dihasilkan sudah sesuai dengan parameter operasi. 

Dengan demikian, setelah kegiatan commissioning, maka sistem sudah siap untuk diintegrasikan dengan sistem lain yang ada dalam sebuah plant untuk menghasilkan produk yang diinginkan.

Berdasarkan keterangan diatas, berikut contoh-contoh kegiatan Pre-commissioning dan Commissioning :

Beberapa Contoh Aktifitas Pre-Commissioning:

• Grounding resistance check
• Insulation resistance check
• Process control system (PCS) Site Acceptance Test (SAT)
• Loop check 
• Instrument Transmitter calibration
• Vessel & tank inspection and final box-up
• Lube oil flushing
• Motor solo run
• Cathodic protection test
• Substation energization using temporary power, etc.

Beberapa Contoh Aktifitas Commissioning:

• Chemical and oil first fill 
• Mechanical running test for rotating equipment
• Steam blowing
• Catalyst loading
• Degreasing
• Refractory drying out
• N2/He High pressure leak test
• Power Generation
• Pilot Flare Ignition test 
• Flushing using permanent pump, etc.

Jika melihat dari jenis-jenis aktifitas commissioning diatas, maka dapat diketahui bahwa pre-commissioning sangat erat dengan disiplin seperti mechanical, instrument, piping dan juga electrical sedangkan commissioning sangat erat dengan disiplin proses.

Steam Blowing

Operator yang melakukan aktifitas commissioning harus memahami tentang peristiwa operasi yang terjadi dalam sebuah sistem. Misalkan, pada aktifitas steam blowing. Pada aktifitas ini, operator harus memiliki pengetahuan tentang cara kerja boiler karena steam dihasilkan pada alat tersebut. Selain itu, ia harus memahami bagaimana kelakuan steam dalam sistem perpipaan. Hal ini untuk menghindari adanya hal-hal yang tidak dikehendaki yang bisa terjadi ketika mengoperasikan sebuah sistem