Penjelasan Singkat dari Sistem Kontrol Terdistribusi

Dipublikasikan oleh Muhammad Ilham Maulana

21 Maret 2024, 09.44

Sumber: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Functional_levels_of_a_Distributed_Control_System.svg

Sebuah Sistem Kontrol Terdistribusi (DCS) adalah sistem kontrol yang terkomputerisasi untuk sebuah proses atau pabrik biasanya dengan banyak loop kontrol, di mana kontroler otonom tersebar di seluruh sistem, tetapi tidak ada kontrol pengawasan operator sentral. Hal ini berbeda dengan sistem yang menggunakan kontroler terpusat; baik kontroler diskret yang terletak di ruang kontrol sentral atau dalam komputer sentral. Konsep DCS meningkatkan keandalan dan mengurangi biaya instalasi dengan memusatkan fungsi kontrol dekat pabrik proses, dengan pemantauan dan pengawasan jarak jauh.

Sistem kontrol terdistribusi pertama kali muncul dalam industri proses besar, bernilai tinggi, dan kritis terhadap keamanan, dan menarik karena pabrikan DCS akan menyediakan baik tingkat kontrol lokal maupun peralatan pengawasan pusat sebagai paket terintegrasi, sehingga mengurangi risiko integrasi desain. Saat ini, fungsionalitas Sistem Pengawasan dan Akuisisi Data (SCADA) dan sistem DCS sangat mirip, tetapi DCS cenderung digunakan di pabrik proses kontinu besar di mana keandalan dan keamanan tinggi penting, dan ruang kontrol tidak jauh secara geografis. Banyak sistem kontrol mesin memiliki properti serupa dengan sistem kontrol pabrik dan proses.

Struktur

Struktur utama dari DCS adalah keandalannya karena distribusi pemrosesan kontrol di sekitar node-node dalam sistem. Ini mengurangi risiko kegagalan prosesor tunggal. Jika sebuah prosesor gagal, itu hanya akan mempengaruhi satu bagian dari proses pabrik, berbeda dengan kegagalan komputer sentral yang akan mempengaruhi seluruh proses. Distribusi kekuatan komputasi ini juga memastikan waktu pemrosesan kontrol yang cepat dengan menghilangkan kemungkinan jeda jaringan dan pemrosesan pusat.

Diagram yang menyertainya adalah model umum yang menunjukkan level-manufaktur fungsional menggunakan kontrol terkomputerisasi. Level 0 berisi perangkat lapangan seperti sensor aliran dan suhu, dan elemen kontrol akhir, seperti katup kontrol. Level 1 berisi modul Input/Output (I/O) terindustrialisasi, dan prosesor elektronik terdistribusi mereka. Level 2 berisi komputer pengawas, yang mengumpulkan informasi dari node prosesor pada sistem, dan menyediakan layar kontrol operator. Level 3 adalah level kontrol produksi, yang tidak secara langsung mengontrol proses, tetapi berkaitan dengan pemantauan produksi dan pemantauan target. Level 4 adalah level penjadwalan produksi.

Level 1 dan 2 adalah level fungsional dari DCS tradisional, di mana semua peralatan merupakan bagian dari sistem terintegrasi dari satu pabrikan. Level 3 dan 4 tidak secara ketat merupakan kontrol proses dalam arti tradisional, tetapi di mana kontrol produksi dan penjadwalan berlangsung.

Poin Poin Teknis

  • Node prosesor dan tampilan grafis operator terhubung melalui jaringan properti atau standar industri, dan keandalan jaringan ditingkatkan dengan kabel redundansi ganda melalui rute-rute yang beragam. Topologi terdistribusi ini juga mengurangi jumlah kabel lapangan dengan menempatkan modul I/O dan prosesor terkait mereka dekat dengan pabrik proses.
  • Prosesor menerima informasi dari modul input, memproses informasi, dan menentukan tindakan kontrol yang akan disinyalir oleh modul output. Masukan dan keluaran lapangan dapat berupa sinyal analog seperti loop arus DC 4-20 mA atau sinyal dua keadaan yang beralih antara "hidup" atau "mati", seperti kontak relay atau sakelar semikonduktor.
  • DCS terhubung ke sensor dan aktuator dan menggunakan kontrol setpoint untuk mengatur aliran material melalui pabrik. Aplikasi khas adalah kontrol PID yang diumpani oleh flow meter dan menggunakan katup kontrol sebagai elemen kontrol akhir. DCS mengirimkan setpoint yang dibutuhkan oleh proses ke kontroler yang menginstruksi sebuah katup untuk beroperasi sehingga proses mencapai dan tetap berada pada setpoint yang diinginkan.
  • Kilang minyak besar dan pabrik kimia memiliki ribuan titik I/O dan menggunakan DCS yang sangat besar. Proses tidak terbatas pada aliran fluida melalui pipa saja, tetapi juga dapat mencakup mesin kertas dan kontrol kualitas terkaitnya, pengendali kecepatan variabel, pusat kontrol motor, kiln semen, operasi pertambangan, fasilitas pengolahan bijih, dan banyak lagi.
  • DCS dalam aplikasi yang sangat andal dapat memiliki prosesor ganda yang redundan dengan beralih "panas" saat terjadi kegagalan, untuk meningkatkan keandalan sistem kontrol.
  • Meskipun 4-20 mA telah menjadi standar penandaan lapangan utama, sistem DCS modern juga dapat mendukung protokol digital fieldbus, seperti Foundation Fieldbus, profibus, HART, modbus, PC Link, dan lainnya.
  • DCS modern juga mendukung aplikasi jaringan saraf dan logika fuzzy. Penelitian terbaru berfokus pada sintesis pengontrol terdistribusi optimal, yang mengoptimalkan suatu kriteria kontrol H-infinity atau kriteria kontrol H 2.

Aplikasi yang umum

Sistem kendali terdistribusi (DCS) adalah sistem khusus yang digunakan dalam proses manufaktur yang bersifat kontinyu atau berorientasi batch.

Proses di mana DCS dapat digunakan meliputi:

  • Pabrik kimia
  • Petrokimia (minyak) dan kilang
  • Pabrik pulp dan kertas (lihat juga: sistem kendali mutu QCS)
  • Kontrol boiler dan sistem pembangkit listrik
  • Pembangkit listrik tenaga nuklir
  • Sistem pengendalian lingkungan
  • Sistem pengelolaan air
  • Instalasi pengolahan air
  • Pabrik pengolahan limbah
  • Pengolahan makanan dan makanan
  • Agrokimia dan pupuk
  • Logam dan tambang
  • Manufaktur mobil
  • Pabrik proses metalurgi
  • Manufaktur farmasi
  • Pabrik pemurnian gula
  • Aplikasi pertanian

Sejarah

Evolusi Operasi Kontrol Proses

Kontrol proses pabrik industri besar telah mengalami evolusi yang signifikan dari waktu ke waktu. Awalnya, kontrol dikelola dari panel lokal yang terletak di dekat pabrik proses. Namun, pengaturan ini memerlukan pengawasan manusia yang ekstensif untuk memantau panel-panel yang tersebar ini, yang mengakibatkan kurangnya pengawasan proses yang komprehensif. Selanjutnya, perkembangan logisnya adalah mengirimkan semua pengukuran pabrik ke ruang kontrol pusat yang dikelola secara terus menerus. Hal ini pada dasarnya memusatkan fungsi kontrol dari panel-panel yang terlokalisasi, menawarkan manfaat seperti pengurangan kebutuhan tenaga kerja dan peningkatan tinjauan proses. Dalam pengaturan ini, pengontrol sering kali diposisikan di belakang panel ruang kontrol, dan output kontrol otomatis dan manual diteruskan kembali ke pabrik. Namun demikian, meskipun memberikan kontrol terpusat, pengaturan ini kurang fleksibel karena setiap loop kontrol memerlukan perangkat keras pengontrolnya sendiri, yang menyebabkan operator harus bergerak terus menerus di dalam ruang kontrol untuk memantau bagian proses yang berbeda.

Dengan munculnya prosesor elektronik dan tampilan grafis, menjadi mungkin untuk mengganti pengontrol diskrit dengan algoritme berbasis komputer yang digunakan pada jaringan rak input / output yang dilengkapi dengan prosesor kontrol mereka sendiri. Sistem ini dapat disebarkan ke seluruh pabrik dan berkomunikasi dengan tampilan grafis di ruang kontrol. Hal ini menandai munculnya sistem kontrol terdistribusi (DCS).

Pengenalan DCS memfasilitasi interkoneksi tanpa batas dan konfigurasi ulang kontrol pabrik, termasuk loop bertingkat dan interlock, serta integrasi yang mudah dengan sistem komputer produksi lainnya. DCS memungkinkan penanganan alarm tingkat lanjut, pencatatan peristiwa otomatis, menghilangkan kebutuhan akan catatan fisik seperti perekam grafik, memfasilitasi jaringan rak kontrol untuk mengurangi kebutuhan pemasangan kabel, dan memberikan gambaran umum yang komprehensif tentang status pabrik dan tingkat produksi.


Disadur dari: en.wikipedia.org