Process Control System: Sinyal (3)

Sebuah alat pengukur, entah itu level, flow ataupun temperature transmitter, akan mengubah hasil pengukuran dari suatu parameter proses lapangan menjadi sebuah sinyal. Sinyal input inilah yang nantinya akan diproses controller dalam rack room dan menghasilkan output yang juga dalam bentuk sinyal output dan diteruskan ke dalam final control element untuk menjaga agar proses dalam sebuah plant tetap dalam kondisi stabil dan safe.

Layaknya smartphone yang bisa memiliki beragam sinyal, macam sinyal yang dihasilkan oleh sebuah measurement device juga bisa terdiri atas berbagai jenis. Mulai dari yang konvensional yakni jenis 4-20 mA, bisa dalam bentuk voltase 0-10 V hingga sinyal dalam bentuk komunikasi digital lewat fieldbus. Tabel dibawah merupakan jenis Input/Output sinyal yang disupport oleh DCS terdahulu:

Adapun jenis daripada sinyal bisa dibedakan menjadi dua jenis : Analog dan Digital.

1. Analog Signal : Sinyal yang mendeteksi adanya perubahan secara terus-menerus sehingga bentuknya mirip seperti ombak. Contohnya adalah dengan menggunakan tipe sinyal 4-20 mA. Tiap perubahan arus mengindikasikan adanya perubahan parameter proses yang sedang diukur atau actuator yang dikontrol. Contohnya, seperti pengukuran oleh temperature transmitter yang ditunjukkan oleh gambar dibawah:

Transmisi Sinyal Analog

2. Digital Signal : Sinyal digital yang dihasilkan dari bilangan biner. Sifatnya adalah tidak continue/ discrete. Karena dalam bentuk biner, maka sinyal yang disalurkan hanya terdiri atas dua nilai, yakni "0" dan "1" dalam bentuk sebuah paket data. Dengan demikian, sebuah alat pengukur yang menyalurkan sinyalnya dalam bentuk digital harus memiliki analog-to-digital converter (ADC) sehingga sinyal dari alat pengukur bisa dikonversi ke sinyal digital untuk kemudian bisa ditransmisikan. Mode transmisinya bisa dilakukan lewat berbagai macam cara, yakni salah satunya dengan mengatur tingkat level voltase.

Transmisi Sinyal Digital

Untuk memahami mengenai sinyal digital, mau tidak mau harus mempelajari mengenai bilangan biner. Salah satu contoh integrated circuit ADC yang dipergunakan untuk mengkonversi input analog sinyal voltase menjadi output biner 8-bit adalah ADC0804. Untuk mengetahui lebih jauh mengenai ADC0804, silahkan berkunjung di situs berikut. Ketika dioperasikan pada voltase 5 volt DC, ADC0804 akan mengkonversi input voltase 0-5 volt menjadi bilangan 8-bit seperti ditunjukkan pada gambar dibawah:

ADC0804 dan konversi dalam bentuk biner

Semakin banyak jumlah bit menandakan bahwa semakin banyak step dalam sebuah range sinyal. Dalam contoh diatas yang memiliki 8 bit, maka jumlah stepnya adalah 2^8 (256 step) untuk 5 volt range. Ini juga berarti bahwa sebuah measurement device bisa memiliki pilihan satu diantara 256 nilai dalam sebuah range. Maka, semakin besar jumlah bit akan menandakan semakin kecil mesh pengukurannya sehingga mendekati fungsi kontinue seperti dalam sinyal analog. Tiap perubahan 0.0196 volt (5/256) akan menambah atau mengurangi satu step range digital dari total 256 step. Di sisi lain, hal ini tentu saja membutuhkan hardware yang lebih mahal karena memerlukan spesifikasi yang lebih tinggi untuk memproses sinyal analog dengan resolusi tinggi tersebut menjadi digital.

Contoh dibawah ini merupakan perbandingan pengukuran digital yang memiliki 10 steps yang ditunjukkan oleh value band dengan pengukuran secara analog yang diperlihatkan oleh garis yang menghubungkan tiap steps.

Pengukuran Digital

Adanya perbedaan jenis sinyal yang ditransmisikan akan memunculkan sistem rangkaian PCS yang berbeda. Hal ini termasuk berpengaruh dengan jenis komponen yang dipasang dalam sistem PCS dan juga jenis perlakuan apabila terjadi masalah, misalkan kalibrasi. Hal ini akan dikupas pada tulisan selanjutnya.

Keep Stay Tuned