Metode perhitungan jumlah titik I/O pada sistem DCS

Thread Content

Belajar dari yang lain*. Jumlah titik kontrol DCS umumnya disediakan oleh lembaga perancangan. Jumlah titik tersebut merupakan total dari jumlah titik I/O di bidang instrumentasi, jumlah titik I/O di bidang listrik, serta jumlah titik komunikasi antara sistem DCS dengan sistem-sistem lainnya. Menghitung jumlah titik I/O pada peralatan listrik dan instrumen secara akurat dapat mencegah terjadinya ketidaksesuaian dalam koordinasi antar tim yang bekerja di bidang tersebut. Jumlah titik DCS yang akurat juga dapat menjadi dasar bagi pihak pengguna untuk memutuskan merek sistem DCS serta biaya yang diperlukan untuk mengimplementasikan sistem tersebut. Sistem DCS umumnya mencakup berbagai aspek kontrol otomatis seperti deteksi termal, kontrol analog, kontrol berurutan, dan kontrol logika. Jumlah titik dalam sistem DCS dihitung berdasarkan lima faktor, yaitu jumlah titik masukan analog AI, jumlah titik keluaran analog AO, jumlah titik masukan digital DI, jumlah titik keluaran digital DO, serta jumlah titik komunikasi antara DCS dengan sistem lainnya. Berikut dijelaskan cara menghitung jumlah titik dalam sistem DCS untuk bidang instrumentasi dan bidang listrik: 1. Bagaimana menghitung jumlah titik masukan AI dalam sistem DCS? AI merupakan sinyal masukan berupa data analog yang masuk ke sistem DCS atau PLC. Sinyal masukan AI untuk sistem DCS dapat dimasukkan langsung dari lokasi pengoperasian, berupa sinyal termokopel (termokopel dengan skala J, K, T, N, E, R, S, dan B), sinyal resistansi termal (dengan skala Cu50, Cu100, Pt100, dan Pt50), sinyal arus standar (4-20mA, 0-20mA), sinyal tegangan standar (1-5V, 0-5V, dan 0-10V), serta sinyal pulsa ； Jika sinyal dalam bentuk lain perlu dikirim ke sistem DCS, maka diperlukan perangkat konversi sinyal seperti isolator sinyal, transmitter arus, dan transmitter tegangan untuk mengubah sinyal tersebut menjadi format 4-20mA atau 1-5V sebelum dikirim ke sistem DCS. (1) Statistik jumlah titik masukan AI untuk termokopel: Setiap termokopel tipe terpasang atau termokopel tipe berlapis pelindung dihitung sebagai 1 titik AI ； Untuk termokopel tipe dua kabel atau termokopel berlapis pelindung tipe dua kabel, suhu dari kedua sensor yang mengukur titik pengukuran yang sama perlu ditampilkan di sistem DCS sebagai 2 titik AI. Jika hanya satu suhu dari titik pengukuran tersebut yang ditampilkan, maka akan dihitung sebagai 1 titik AI saja ； Termokopel tunggal berbanyak titik atau termokopel berbanyak titik sering digunakan untuk memantau suhu di berbagai bagian dari satu titik pengukuran yang sama. Jumlah titik pengukuran pada termokopel menentukan jumlah input AI yang diperlukan. (2) Statistik jumlah titik masukan AI untuk termistor: Metode statistik jumlah titik masukan AI untuk termistor sama dengan metode statistik jumlah titik masukan AI untuk termokopel. (3) Statistik titik masukan arus dan tegangan standar AI: Untuk setiap sinyal yang dikirim ke sistem DCS dalam bentuk 4-20mA, 0-2mA, 0-5V, 1-5V, atau 0-10V, dihitung 1 titik AI. Pada saat yang sama, juga dicatat rentang nilai yang sesuai dengan sinyal masukan tersebut. Transmiter tipe dua kabel (termasuk transmiter suhu, transmiter tekanan, transmiter tingkat cairan, transmiter laju aliran, dll.) mengingat penggunaan sumber daya listrik DC24V, sebaiknya dihitung secara terpisah berdasarkan jumlah titik AI, agar memudahkan proses integrasi kabel dalam sistem DCS. Penjelasan khusus: Alat ukur yang terpasang di lokasi, seperti manometer, termometer bimetalik, dan flow meter berjenis rotor kaca, tidak dimasukkan dalam perhitungan jumlah titik pada sistem DCS. 2. Bagaimana cara menghitung jumlah titik keluaran AO pada sistem DCS? AO merupakan sinyal keluaran analog yang dikirim oleh sistem DCS atau PLC untuk mengendalikan perangkat di lapangan. Output AO umumnya memiliki lima jenis, yaitu 4-20mA, 0-20mA, 0-5V, 1-5V, dan 0-10V. 4-20mA merupakan jenis output AO yang paling umum digunakan dalam sistem DCS. Output AO biasanya dihubungkan ke perangkat-perangkat seperti aktuator listrik, aktuator pneumatik, inverter, regulator tegangan, dan modul kontrol industri. Umumnya, setiap objek yang dikendalikan memerlukan satu saluran output AO, sehingga jumlah titik output AO sama dengan jumlah perangkat yang dikendalikan. 3. Bagaimana cara menghitung jumlah titik masukan DI pada sistem DCS? DI merupakan sinyal input berupa tegangan logika yang masuk ke sistem DCS atau PLC. Titik masukan DI harus berupa kontak pasif, atau sinyal berlevel TTL/CMOS. Setelah sinyal DI masuk ke sistem DCS atau PLC, biasanya akan terhubung ke tegangan referensi sebesar DC24V atau DC48V. Masukan DI untuk bidang instrumentasi umumnya berasal dari kontak peringatan berbagai jenis alat ukur, seperti manometer tekanan berkontak listrik, termometer bimetalik berkontak listrik, alat pengukur tingkat air berkontak listrik, saklar tingkat cairan, saklar laju aliran, alat deteksi api, dan sebagainya. Setiap kontak peringatan yang terhubung ke sistem DCS dihitung sebagai satu titik masukan DI. Perhitungan poin DI untuk bidang listrik cukup rumit, yang akan dijelaskan secara khusus di bagian akhir artikel. 4. Bagaimana cara menghitung jumlah titik keluaran DO pada sistem DCS? DO merupakan sinyal keluaran berupa sinyal digital yang dikirim oleh sistem DCS atau PLC untuk mengendalikan perangkat di lapangan. Sinyal tersebut biasanya dialirkan ke perangkat lain dengan tegangan yang berbeda melalui relay perantara. Keluaran DO khusus untuk peralatan pengukuran sering digunakan untuk mengendalikan lampu indikator eksternal, katup elektromagnetik, alat peringatan berupa suara dan cahaya, sistem kontrol listrik, aktuator motor berputar ganda, kontaktor, dan peralatan lainnya. Sistem DCS mengontrol berbagai perangkat yang membutuhkan jumlah titik keluaran DO yang berbeda-beda. Berikut adalah jumlah titik I/O untuk objek-objek yang umum dikendalikan: (1) Aktuator listrik tipe sakelar: Setiap aktuator memberikan umpan balik posisi katup dalam bentuk sinyal 4-20mA, yang dihitung sebagai 1 titik input AI. Kontrol arah putaran katup dihitung sebagai 2 titik output DO. Sinyal bahwa katup sudah terbuka sepenuhnya atau sudah tertutup sepenuhnya dihitung sebagai 2 titik input DI. Sinyal adanya gangguan akibat torsi yang berlebih saat katup dibuka atau ditutup juga dihitung sebagai 2 titik input DI. (2) Aktuator listrik tipe switch dengan banyak putaran (menggunakan sumber daya listrik AC380V): Setiap aktuator memberikan umpan balik posisi katup dalam bentuk sinyal 4-20mA, yang dihitung sebagai 1 titik input AI (jika tidak ada sinyal umpan balik, maka titik AI tersebut tidak dihitung). Kontrol arah putar katup, yaitu maju/mundur, dihitung sebagai 2 titik output DO. Posisi katup yang terbuka sepenuhnya/tertutup sepenuhnya (dihitung menggunakan sakelar batas), dihitung sebagai 2 titik input DI. Sinyal kesalahan akibat momen putar yang berlebihan saat katup dibuka/tutup, dihitung sebagai 2 titik input DI. (3) Aktuator listrik tipe pengaturan: Setiap aktuator menghasilkan 1 titik input AI untuk perhitungan umpan balik posisi katup. Sinyal kontrol katup menghasilkan 1 titik output AO. Sinyal peringatan kerusakan aktuator juga menghasilkan 1 titik input AI (peringatan kerusakan umum ditemukan pada aktuator listrik cerdas; jika tidak ada sinyal peringatan kerusakan, maka tidak dihitung sebagai titik AI).

(4) Aktuator listrik tipe multi-putar tipe pengaturan: Setiap aktuator menghasilkan 1 titik input AI untuk perhitungan umpan balik posisi katup. Sinyal kontrol 4-20mA menghasilkan 1 titik output AO. Sinyal kontrol darurat ESD menghasilkan 1 titik output DO (sinyal kontrol darurat ESD umum ditemukan pada aktuator listrik multi-putar cerdas; jika fungsi ini tidak ada, maka tidak dihitung sebagai titik DO). Sinyal peringatan momen pembukaan/keluaran yang berlebihan menghasilkan 2 titik input DI. (5) Inverter: Setiap inverter menghasilkan 1 titik input AI untuk perhitungan umpan balik frekuensi, 1 titik output AO untuk perhitungan sinyal penentu frekuensi, 1 titik output DO untuk perintah start/stop, 1 titik input DI untuk deteksi gangguan pada inverter, 1 titik output DO untuk proses reset gangguan, serta 1 titik input DI untuk mengetahui status operasi inverter. Jika inverter terhubung ke sistem DCS melalui metode komunikasi tertentu, maka hanya perlu menghitung 1 titik komunikasi saja, tanpa perlu menghitung titik-titik lainnya. (6) Jika sistem DCS terhubung dengan katup elektromagnetik, lampu indikator, kontaktor, dan perangkat lainnya, maka setiap perangkat dihitung sebagai 1 titik output DO. Jika beberapa perangkat menggunakan sinyal kontrol yang sama, hal ini biasanya dilakukan dengan menambahkan kontak relay perantara; dalam hal ini, hanya perlu dihitung 1 titik output DO saja. 5. Bagaimana cara menghitung jumlah titik dalam sistem DCS untuk bidang listrik? (1) Jumlah titik dalam sistem DCS untuk kontrol listrik konvensional: Rangkaian kontrol motor yang paling sederhana membutuhkan 2 titik input DI dan 1 titik output DO. Status operasi setiap rangkaian (dari kontak bantu kontaktor) menghasilkan 1 titik input DI; sinyal kontrol start/stop (yang terhubung ke kumparan kontaktor) menghasilkan 1 titik output DO; sedangkan sinyal kesalahan (dari relay termal atau sinyal beban berlebih pada perlindung motor) juga menghasilkan 1 titik input DI. Jika rangkaian motor memerlukan tampilan nilai arus serta kontrol secara lokal/jarak jauh, selain perhitungan 2 input DI dan 1 output DO, sinyal arus (dari transmiter arus) akan menghasilkan 0–3 titik input AI. Motor berdaya rendah umumnya tidak memerlukan pemantauan arus, sehingga titik input AI tersebut tidak diperhitungkan ； Motor tiga fasa berdaya tinggi memiliki beberapa fase arus yang perlu ditampilkan di DCS; jumlah titik masukan AI yang diperlukan sama dengan jumlah fase tersebut. Setiap sinyal arus 0–5A harus dikonversi menjadi sinyal 4–20mA melalui transmiter arus sebelum dikirim ke DCS. Maksimal terdapat 3 titik masukan ； Jika motor perlu dikendalikan dari beberapa lokasi, maka sakelar pemilihan lokasi pengendalian digunakan untuk menghitung 1 input DI. Untuk memudahkan pemahaman, gambar berikut merupakan contoh skema kontrol sekunder pada panel listrik GGD, kotak operasi di lokasi, dan sistem DCS: http://yunrun.com.cn/upload/201603/30/201603301804382744.jpg Penjelasan fungsi rangkaian kontrol sekunder untuk motor: Tombol stop yang terdapat pada panel listrik dan kotak operasi di lokasi dapat digunakan untuk menghentikan operasi motor dalam kondisi apa pun ； Switch pemilihan lokasi kontrol dapat memilih opsi “Kontrol dari panel kontrol ini”, “Kontrol di lokasi”, dan “Kontrol DCS”. Tombol start yang berada di posisi sesuai dengan opsi yang dipilih dapat digunakan untuk menghidupkan motor ； Jika sakelar dipilih pada “Kontrol DCS”, maka operasi start/stop motor hanya dapat dilakukan melalui sistem DCS. Penjelasan komponen listrik: Pada skema sirkuit sekunder, 1SS merupakan tombol penghentian yang terletak di panel listrik, sedangkan 1SS1 merupakan tombol penghentian yang terletak di kotak operasi di lokasi kerja ； 1SB merupakan tombol start yang terletak pada panel listrik, sedangkan 1SB1 merupakan tombol start yang terletak pada kotak operasi di lokasi kerja ； DO merupakan kontak keluaran untuk mengontrol proses start/stop sistem DCS ； 1HR5 merupakan lampu indikator daya ； 1HR merupakan lampu indikator operasi yang terdapat pada panel listrik, sedangkan 1HR1 merupakan lampu indikator operasi yang terdapat pada kotak pengendali di lokasi kerja ； 1HG merupakan lampu indikator penghentian yang terdapat pada panel listrik, sedangkan 1HR1 merupakan lampu indikator penghentian yang terdapat pada kotak operasi di lokasi kerja ； 1KK merupakan sakelar pengaturan operasional ； 1KH merupakan relay termal ； 1KM merupakan kontaktor ； 1KA merupakan relay perantara ； 1FU merupakan sekering untuk sirkuit sekunder. (2) Jumlah titik kontrol elektrik untuk sistem DCS pada mode start dengan penurunan tegangan: Sinyal kondisi operasi motor pada tegangan penuh di setiap rangkaian start dengan penurunan tegangan (dari kontak bantu kontaktor utama 1KM1) dihitung sebagai 1 titik input DI. Sinyal kontrol start/stop DCS (yang terhubung ke kumparan kontaktor) dihitung sebagai 1 titik output DO. Sinyal gangguan listrik (dari relay termal atau sinyal beban berlebih pada perlindung motor) dihitung sebagai 1 titik input DI. Sinyal arus motor (dari transmitter arus tiga fasa) dihitung sebagai 3 titik input AI (untuk arus fasa A, B, dan C motor) ； Jika motor perlu dikendalikan dari beberapa lokasi, maka status sakelar penentuan lokasi pengendalian (saat memilih sistem DCS untuk pengendalian) digunakan untuk menghitung 1 titik input DI. Untuk memudahkan pemahaman, gambar berikut menunjukkan skema kontrol sirkuit start bertegangan rendah pada panel listrik GGD, kotak operasi di lokasi, dan sistem DCS. http://yunrun.com.cn/upload/201603/30/201603301805373111.jpg (3) Jumlah titik kontrol pada sistem DCS yang dikendalikan oleh inverter: Setiap sinyal status operasi inverter (yang berasal dari kontak relay) dihitung sebagai 1 titik input DI. Sinyal kontrol start/stop sistem DCS (yang terhubung ke kumparan relay) dihitung sebagai 1 titik output DO. Sinyal kesalahan inverter (yang berasal dari inverter itu sendiri) juga dihitung sebagai 1 titik input DI. Sinyal untuk mengembalikan kondisi normal setelah terjadi kesalahan dihitung sebagai 1 titik output DO. Sinyal umpan balik frekuensi inverter dihitung sebagai 1 titik input AI ； Sinyal penentu frekuensi frekuensi variabel digunakan untuk menghitung nilai keluaran AO sebanyak 1 titik. (4) Jumlah titik pada sistem DCS untuk pengendalian arah putar motor: Status operasi motor ke arah maju/ke belakang (dari kontak tambahan kontaktor) menghasilkan 2 titik input D1. Sinyal gangguan saat motor beroperasi ke arah maju/ke belakang (dari relay termal) menghasilkan 2 titik input DI. Pengendalian arah putar motor ke arah maju/ke belakang (melalui kumparan kontaktor) menghasilkan 2 titik output DO. Sinyal umpan balik arus motor dapat dihitung sebagai 3 titik input AI (titik ini tidak dihitung jika tidak ada umpan balik arus). (5) Sistem DCS kompatibel dengan fungsi PLC. Untuk kontrol logika yang kompleks, jumlah titik I/O pada sistem DCS dihitung berdasarkan persyaratan proyek yang ada (metode perhitungannya sama dengan metode perhitungan titik PLC). Penjelasan rinci mengenai hal ini tidak akan disebutkan di sini. Dengan metode perhitungan jumlah titik pada sistem DCS di atas, dapat dengan cepat ditentukan berapa banyak perangkat keras yang diperlukan untuk sistem DCS tersebut. Pada konfigurasi aktual sistem DCS, perlu juga memperhatikan aspek redundansi. Umumnya, jumlah titik I/O yang diperlukan ditambahkan sebesar 20% sebagai tambahan untuk keperluan redundansi.