Review Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA)

Berikut reviewku mengenai apa itu SCADA, sesuai dengan tugas dari salah satu mata kuliahku, semoga bermanfaat, terutama bagi yang tertarik pada bidang kontrol🙂

1.1      Pengertian SCADA

         Sistem SCADA umumnya menggunakan teknologi OPC dalam mengawasi dan mengendalikan data. Untuk mengenal SCADA dan OPC, kita perlu mengenal OLE terlebih dahulu. OLE adalah singkatan dari Object Linking and Embedding, teknologi yang dikembangkan oleh Microsoft untuk menghubungkan (linking) beberapa program komputer agar dapat berbagi informasi, sehingga informasi dari suatu program dapat dimasukkan sebagai informasi yang diolah di program lain (embedding) tanpa menghilangkan program yang informasinya dimasukkan tersebut.

         Teknologi OLE awalnya diciptakan untuk menghubungkan informasi antara compound document, dokumen yang mendukung beberapa jenis data. Salah satu contoh penggunaan OLE adalah dokumen pada Microsoft Word. Saat kita memasukkan gambar dari program internet atau photo-editing, atau memasukkan grafik atau tabel dari program Microsoft Excel, kita telah menggunakan OLE. 

Image

Gambar 1.1 Contoh Penggunaan OLE pada Microsoft Word

         OPC—OLE for Processing Control atau Open Platform Communications jika mengacu pada revisi akronim OLE pada tahun 2011—adalah pemanfaatan teknologi OLE pada Proses Kontrol, berupa standar perangkat lunak antarmuka—software interface—yang memungkinkan program Windows untuk berkomunikasi hardware device pada industri.

Image  

Gambar 1.2 OPC Server 

         OPC beroperasi dalam pasangan server-klien. OPC Server adalah software yang mengubah protokol komunikasi hardware yang digunakan oleh PLC ke dalam protokol OPC. Sementara OPC Client Software adalah program apapun yang perlu terhubung dengan hardware dari industri. OPC client menggunakan OPC server untuk mendapat data dari hardware atau memberi perintah pada hardware dengan komunikasi melalui kontroler proses.

         Hal yang penting pada OPC adalah open standard, yang berarti biaya yang lebih rendah bagi produsen dan lebih banyak pilihan bagi pengguna. Produsen hardware hanya perlu menyediakan satu OPC server untuk perangkat mereka untuk berkomunikasi dengan OPC client apapun. Vendor software hanya perlu memasukkan kemampuan OPC client dalam produk mereka agar produk itu dapat terhubung dengan ribuan hardware device. Pengguna dapat memilih OPC client software yang mereka butuhkan, dan produk itu akan berkomunikasi secara lancar dengan OPC-enabled hardware mereka, dan sebaliknya.

         Seperti yang kita lihat bahwa OPC Server dikendalikan oleh PLC—Programmable Logic Controller. PLC adalah sistem kontrol komputer industri yang terus mengawasi keadaan input device dan membuat keputusan berdasarkan program yang telah disetel untuk mengendalikan keadaan pada output device. PLC digunakan di banyak industri dan mesin. Tidak seperti komputer pada umumnya, PLC dirancang untuk pengaturan input/output (I/O) dalam jumlah banyak, beroperasi di kisaran suhu yang lebih panjang, bebas dari electrical noise, dan tahan terhadap getaran dan benturan. PLC adalah contoh dari sistem real time karena output yang dihasilkan harus merespon kondisi input dalam waktu yang terbatas, jika tidak operasi yang tidak diinginkan akan terjadi. Salah satu contoh PLC adalah PLC Allen-Bradley.

 Image

Gambar 1.3 PLC Allen-Bradley

         Untuk memprogram PLC tersebut, diperlukan software programming. Dalam mata kuliah SCADA ini, software programming yang digunakan adalah RSLogix 5000 yang dibuat oleh Rockwell Software dan mendukung PLC Allen-Bradley. Tapi pada umumnya bahasa pemrograman yang digunakan pada PLC adalah sama, dan yang paling umum digunakan saat ini adalah Ladder Logic. Ladder Logic adalah bahasa pemrograman yang menggambarkan program dengan diagram grafis berdasarkan pada diagram sirkuit logic hardware berbasis relay. Bahasa ini umumnya digunakan untuk mengembangkan software untuk PLC gunakan dalam aplikasi kontrol industri.

 Image

Gambar 1.4 Contoh Ladder Logic pada PLC Allen-Bradley

         SCADA adalah singkatan dari Supervisory Control And Data Acquisition. Sistem SCADA mengoperasikan beberapa fungsi. Tiga fungsi dasar SCADA adalah monitoring (pengawasan), control (control) dan fungsi user interface (UI). Fungsi pengawasan mengumpulkan data dan mengirimkannya ke komputer central. Fungsi control mengumpulkan data dari sensor pada fungsi pengawasan, memproses data tersebut dan mengirimkan sinyal kontrol kembali kepada peralatan sesuai yang diarahkan program software. UI umumnya berupa ruang kontrol yang besar dimana pengguna dapat mengawasi input SCADA serta respon outputnya secara real-time.

         SCADA digunakan dalam berbagai proses dan sistem, misalnya sistem lalu lintas, atau dalam proses industri seperti pembuatan baja, pembangkit dan distribusi listrik (konvensional dan nuklir) serta perusahaan minyak dan gas. SCADA juga digunakan pada sistem eksperimental seperti proses fusi nuklir. Berikut adalah beberapa contoh studi kasus yang menggunakan SCADA.

         Pada tahun 2010, Campbell Scientific menyatakan bahwa Trenton dan Amalga, dua kota di utara Utah, Amerika, yang terpisah beberapa mil membuat rencana untuk mendesain dan membangun interkoneksi antara kedua sistem perairan di kota tersebut, memungkinkan air secara otomatis mengalir dari Trenton ke Amalga atau sebaliknya, sehingga kedua kota tersebut dapat berbagi air dalam situasi yang darurat. Tiap kota memiliki sumber air, pompa tangki dan sistem distribusi yang terpisah, jadi tantangannya adalah menemukan cara untuk menghubungkan mereka yang akan memudahkan kedua kota itu berbagi air. Dalam hal ini kedua kota tersebut bekerjasama dengan JUB Engineers of Logan untuk meng-install sistem SCADA yang memungkinkan kedua kota tersebut melihat status sistem perairan kedua kota tersebut dan mengendalikan sistem interkoneksi sesuai kebutuhan.

         Contoh lainnya adalah Laboratorium Uji Lingkungan yang dimiliki perusahaan manufaktur Ford di Dunton, UK yang digunakan untuk menguji mobil berukuran kecil dan sedang yang dihasilkan Ford dalam berbagai jenis lingkungan yang disimulasikan. Lab ini punya beberapa kamar tes seperti “climatict test chambers” yang dapat mensimulasikan tekanan dari rentang 91.4 mdpl (meter diatas permukaan laut) hingga 3658 mdpl, 4-WD dynamometer yang mensimulasikan kecepatan hingga 250 km/jam, dan berbagai jenis kamar lainnya dengan temperature yang dapat dikendalikan dari suhu -40oC hingga 55oC. Sebelumnya Ford menggunakan paket MS-DOS RTM untuk mengawasi kamar tes dan ingin menggantinya dengan software dan interface PC yang lebih kompatibel dengan versi terbaru Windows sambil tetap mempertahankan kemampuan pengawasan hardware di tiap kamar. Dalam kasus ini, sistem SCADA dipakai untuk mengakuisisi data dari modul akuisisi data Solartron Imp dan data terkait manajemen sistem enjin tiap ada kendaraan yang diuji. Hasilnya merupakan sistem pengawasan yang familiar dengan para engineer, menyediakan informasi secara real-time selama pengujian, menyediakan fitur data logging yang komprehensif untuk menyimpan semua informasi yang dapat digunakan untuk memprediksi apa yang akan terjadi di masa depan, serta menyediakan trend secara real-time maupun historical yang memungkinkan operator focus pada bidang keahliannya dan meng-export data tersebut menjadi format standar Microsoft Excel. Keuntungan yang didapatkan adalah hasil dari proses yang lebih baik karena akurasi dan tingkat kepercayaan yang tinggi pada kapabilitas pengukuran real-time SCADA, masalah pada sensor yang digunakan dapat diketahui dengan mudah, sistem dapat dikembangkan untuk mengawasi lebih banyak daerah laboratorium, dan mengurangi biaya pelatihan operator karena UI Windows merupakan UI yang familiar.

1.2    Keuntungan Penggunaan SCADA

Beberapa keuntungan dari SCADA bagi suatu perusahaan adalah:

  • Sistem SCADA dirancang menghemat waktu dan uang dengan menghilangkan kebutuhan petugas servis mengunjungi setiap tempat untuk pemeriksaan, pengumpulan data/logging atau melakukan penyesuaian.
  • Pengawasan dan simulasi real-time terhadap sistem
  • Input berupa berbagai jenis sensor yang dapat dihubungkan pada sistem dapat mencapai ribuan jumlahnya
  • Troubleshooting (salah satu bentuk pemecahan masalah dengan mencari sumber masalah secara logis dan sistematis)
  • Meningkatan umur peralatan
  • Meningkatkan efisiensi dan kinerja sistem
  • Memberikan pengetahuan langsung dari kinerja sistem
  • Mengurangi jumlah jam kerja (biaya tenaga kerja) yang diperlukan untuk pemecahan masalah atau jasa dan membebaskan tenaga kerja untuk tugas penting lain
  • Jumlah data yang dapat disimpan oleh komputer sangat besar, dan dapat ditampilkan dengan berbagai cara sesuai yang pengguna inginkan yang dapat dilihat dari mana saja

            Namun walaupun banyak keuntungan dari SCADA, tetap ada beberapa hal yang perlu dijadikan pertimbangan, sehingga para pengguna harus ketahui dan perhatikan dalam penggunaannya. Karena hal ini dapat dianggap sebagai drawback dari SCADA. Hal tersebut adalah:

  • Sistem menjadi lebih kompleks
  • Diperlukan beberapa kemampuan operasi, seperti analis sistem dan programmer
  • Ribuan jumlah sensor berarti jumlah kabel yang dibutuhkan sangat panjang
  • Apa yang dapat dilihat operator hanyalah sejauh apa yang terdata pada PLC

1.3      Contoh Arsitektur SCADA

            Sistem SCADA umumnya mencakup subsistem Human Machine Interface (HMI)—peralatan yang memperlihatkan data proses ke operator dan melalui ini sang operator mengawasi dan mengendalikan proses, sistem (komputer) Supervisory—yang mengumpulkan data proses dan mengirimkan perintah pada proses, Remote Terminal Unit (RTU)—yang menghubungkan sensor-sensor dalam proses dan mengubah sinyal-sinyal sensor menjadi data digital yang akan dikirimkan ke sistem Supervisory, PLC—sebagai perlengkapan lapangan, dan infrastruktur komunikasi—yang menghubungkan RTU dengan sistem Supervisory. Ini merupakan arsitektur sistem SCADA yang sempat digunakan di CERN7.

 Image

Gambar 1.5 Contoh Arsitektur Sistem SCADA

            Arsitektur Hardware

                  Dalam arsitektur hardware, pengendali proses seperti PLC terhubung ke server data, baik secara langsung atau tidak. Server-server data yang ada terhubung satu sama lain dan terhubung ke OPC Client melalui Ethernet LAN. RTU terhubung ke physical equipment, lalu mengubah sinyal listrik yang dihasilkan equipment tersebut menjadi nilai-nilai digital seperti open atau closed pada switch atau valve, atau besaran seperti tekanan, laju aliran, beda potensial atau arus listrik. Sinyal inilah yang menyebabkan RTU dapat mengendalikan equipment yang ada.

 Image

Gambar 1.6 Contoh Arsitektur Hardware Sistem SCADA

            Dalam arsitektur hardware ada istilah Supervisory Station—Stasiun Pengawas—yang mengacu pada server dan software yang fungsinya berkomunikasi dengan peralatan lapangan (RTU, PLC, dan sebagainya), dan kemudian ke software HMI yang bekerja pada workstation—komputer yang didesain untuk keperluan teknis atau saintifik—yang terletak di ruang kontrol atau di tempat lain. Dalam sistem SCADA yang lebih kecil, workstation dapat terdiri dari satu PC. Dalam sistem SCADA yang lebih besar, workstation dapat mencakup beberapa server, aplikasi software yang terdistribusi, dan situs pemulihan kerusakan.

            Arsitektur Software

            Produk ini multi-tasking dan didasarkan pada real-time database (RTDB) yang terletak di satu server atau lebih. Server bertanggung jawab untuk akuisisi data dan penanganan (seperti pengecekan alarm, kontroler polling—kecepatan pencacahan/sampling data, perhitungan, data logging dan pengarsipan) pada set parameter, yang khusus terhubung pada server. Namun, memiliki dedicated server—server yang digunakan secara penuh tanpa dibagi dengan fungsi lain—untuk tugas-tugas tertentu dapat dilakukan.

 Image

Gambar 1.7 Contoh Arsitektur Software Sistem SCADA

Komunikasi

            Komunikasi antara server-client atau server-server pada umumnya menggunakan TCP/IP protocol dengan berbasis event-driven (dimana laju program ditentukan oleh event atau kejadian seperti klik pada mouse) dan publish-subscribe (dimana pengirim pesan atau publisher tidak memprogram pesan kepada penerima atau subscriber yang spesifik, melainkan menggolongkan pesan-pesan tersebut ke beberapa kelas, dimana tiap subscriber pun akan menerima semua pesan yang termasuk dalam kelas yang di-subscribe atau diikuti).

            Data server mengendalikan kontroler sesuai dengan polling rate yang ditentukan pengguna, yang mungkin berbeda untuk parameter yang berbeda. Kontroler melewatkan parameter yang diminta menuju server data. Produk yang menyediakan communication driver yang umum digunakan oleh PLC adalah Modbus. Satu server data dapat mencakup beberapa protokol komunikasi, sebanyak jumlah slot untuk interface cards—penghubung komputer dengan jaringan ethernet.

 

Referensi Terkait

  1. http://academic.pgcc.edu/~bspear/IntroMsOffice/AUTOptn/word3/Web%20Page%20and%20Exam/word/lesson1.htm
  2. http://www.opcdatahub.com/WhatIsOPC.html
  3. http://accelconf.web.cern.ch/accelconf/ica99/papers/mc1i01.pdf
  4. http://www.amci.com/tutorials/tutorials-what-is-programmable-logic-controller.asp
  5. http://www.epgco.com/scada-system-assessment.html
  6. http://www.campbellsci.com/water-scada
  7. http://www.measuresoft.com/case-studies/manufacturing-pharmaceutical-medical/ford.aspx
  8. http://www.controlscada.com/advantages-plc-dcs-scada-system
  9. http://www.eeweb.com/blog/purnendu_kumar/scada-systems-introduction-architecture-functionality-and-other-aspects

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s