Proses Sistem Instrumentasi, Pengertian, Prinsip, Fungsi, JenisAbi Blog

Proses Sistem Instrumentasi

1. Tentang Proses Sistem Instrumentasi

Saat ini banyak sistem instrumentasi modern mudah didapatkan dan kita temukan, terutama yang mengarah ke peningkatan produktivitas industri serta kualitas produksi. Beberapa aplikasi hanya menggunakan sistem instrumentasi yang dibuat atau dirancang khusus untuk sebuah proses, dan pada aplikasi lain menggunakan sistem yang lebih kompleks. Tentu saja beberapa aspek mempengaruhi desain sistem yang akan dibuat, antara lain adalah biaya (budget), kerumitan proses, dan faktor yang lainnya.

Perkembangan instrumentasi yang nyata dimulai tahun 1980-an, dimana banyak perusahaan besar mulai berinvestasi untuk pengadaan perangkat keras maupun perangkat lunak, permintaan semakin meluas ke perusahaan dan industri manufaktur. Kondisi semacam itu menuntut para peneliti terus melakukan pengujian dan pengembangan ke arah fleksibilitas sistem, yang tentunya berkaitan dengan sistem instrumentasi.

Munculnya AMRF (Automated Manufacturing Research Facility) memungkinkan kerja sama antara dunia industri dan pemerintah, pada perkembangannya menggeser upaya ini merubah sistem instrumentasi menjadi konsep yang umum untuk implementasi yang lebih luas.

Proses Sistem Instrumentasi
Proses Sistem Instrumentasi

Meskipun sistem instrumentasi siap digunakan pada semua proses produksi yang berkesinambungan, namun secara garis besar dikategorikan menjadi dua jenis, yaitu : proses instrumentasi dan otomatisasi. Perkembangan instrumentasi tidak bisa dilepaskan begitu saja dengan perkembangan komputisasi, komputisasi memiliki peran yang signifikan dalam hal ini.

Dalam sebuah sistem industri, komputer adalah inti dari DDC (Direct Digital Control) atau artinya kontrol digital langsung, DCS (Distribution Control System), kontrol pengawasan, sistem kontrol sistem hybrid dan SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), termasuk juga sistem sederhana semacam pengendali loop tunggal.

Pada SCADA, memungkinkan komunikasi melalui remote dengan perangkat yang berada di area yang jauh (di daerah) dengan menggunakan teknik komunikasi seperti melalui sinyal transmisi microwave dan telemetri. Sistem instrumentasi adalah jantung dari berbagai sistem operasi, termasuk remote pesawat, kontrol satelit, sistem transportasi dan kendaraan otomatis yang sepenuhnya secara langsung bisa dipantau dari pusat pengendali.

Kemajuan sistem instrumentasi juga merupakan peranan dari beberapa aplikasi yang berhubungan, misalnya konsep pada CAD (Computer Aided Design), CAE (Computer Aided Engineering), CAM (Computer Aided Manufacturing), CIM (Computer Integrated Manufacturing), JIT (Just In Time), FMS (Flexible Manufacturing System).

2. Instrumen dan Proses Sistem Instrumentasi

a. Pertimbangan Proses Sistem Instrumentasi

Sistem instrumentasi dirancang dengan menggunakan faktor – faktor berikut sebagai pertimbangan :

  1. Persyaratan dan spesifikasi pengguna,
  2. Spesifikasi desain fungsional,
  3. Desain sistem yang lengkap beserta struktur,
  4. Spesifikasi tes (kode pada pengujian terintegrasi),
  5. Garansi serta dukungan lainnya pada pelatihan,
  6. Kesehatan dan keselamatan.

b. Fungsi Proses Sistem Instrumentasi

Fungsi utama sistem instrumentasi adalah:

  1. Matematika On-Line, untuk menetapkan pengawasan proses serta pengendalian. Variabel yang tidak dapat diukur secara langsung tetapi dapat diukur menggunakan variabel terukur lainnya.
  2. Menentukan set-poin dan menetapkan batas variabel serta sinyal yang mewakili variabel.
  3. Memilih variabel dan melakukan operasi terprogram untuk mengontrol dan mengambil keputusan sesuai tujuan.
  4. Logis dan kondisional.

1. Instrumen

Blok Diagram Tipikal Proses Sistem Instrumentasi Digital
Blok Diagram Tipikal Proses Sistem Instrumentasi Digital

Pengertian instrumen

Instrumen adalah alat sebagai pemantau serta mengukur variabel fisik, parameter fisik yang disebut sebagai measurrands. Komponen utama instrumen terdiri dari sensor dan transduser. Bagian sensor menghasilkan sinyal respon variabel fisik, pemakaian jenis pemroses sinyal tergantung informasi yang dibutuhkan.

Banyak jenis sensor dan transduser yang bisa dipilih untuk memenuhi persyaratan pengukuran. Sebagai contoh adalah ada banyak sensor yang berbeda dan jenis transduser yang tersedia untuk digunakan dalam posisi motion sensing, termasuk sensor kapasitif, sensor induktif, dan sensor optik.

Pengukuran bisa berupa pengukuran statis maupun pengukuran dinamis. Pengukuran statis misalnya : dimensi tetap dan bobot, ini pengukuran yang sederhana karena kuantitas fisik yang diukur tidak berubah dari waktu ke waktu. Sementara pengukuran dinamis adalah pengukuran pada media yang stabil dan perilaku transien fisik variabel, ini harus dilakukan analisis dan disesuaikan dengan perilaku dinamis dari instrumen.

Pembahasan mengenai sensor dan transduser adalah sangat luas, beberapa posting sebelumnya telah  dibahas (pada kategori INSTRUMENTASI).

2. Proses Sistem Instrumentasi yang Besar

Pada sistem instrumentasi modern kebanyakan berdasar pada teknik digital, didalamnya terdiri dari : sistem digital, komputer, mikroprosesor dan IC (Integrated Circuit), kurang lebih sama pada setiap aplikasinya.

Apa keuntungan penggunaan digital di dalam sistem instrumentasi ? jelas dengan sistem digital akan meningkatkan sensitivitas, fleksibilitas sistem, kemudahan dalam transmisi informasi, dan masih banyak lagi.

Sistem instrumentasi dapat dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu : Penginderaan (sensing), instrumen pengendali, perangkat antar muka (interface), fasilitas output dan input, perangkat komunikasi, peralatan utama pengolah informasi dan human-machine aplikasi interface.

Kontrol Proses Sistem Komputer
Kontrol Proses Sistem Komputer

Pada sistem instrumentasi yang besar sistem kontrol komputer ditempatkan secara terpusat, diditribusikan atau secara hirarkis dan jaringan bersama menggunakan salah satu teknologi yang tersedia.

Pada sistem kontrol terpusat, semua informasi yang dikumpulkan pada komputer pusat adalah pembuat implementasi keputusan. Contoh sistem kontrol komputer terpusat misalnya : MD 85 atau PCS 8000. Ini bukan seperti komputer yang menjalankan kontrol perangkat lunak, namun dirancang dan dibuat untuk aplikasi khusus.

Sistem instrumentasi industri modern seperti DCS memiliki tiga komponen utama, yaitu :

  1. Jalur utama data, bagian ini menangani arus informasi atar perangkat / komponen.
  2. Stasiun operator, sebagai kontrol perintah yang diinginkan.
  3. Kontroler berbasis mikroprosesor, berfungsi sebagai kontrol proses yang efektif dan dapat dikonfigurasikan sebagai multi-loop maupun single-loop.

Sistem database tersimpan dan memproses informasi untuk ditampilkan. Misalnya : Display dapat diatur menjadi kelompok : detail, tren atau menampilkan peringatan alarm. Operator dapat menangani sejumlah loop (hingga 10.000). namun demikian , DCS memiliki keterbatasan pada berbagai bidang seperti penggunaan orientasi, komunikasi, kapasitas, sequencing, kecepatan, dan kehandalan.

Beberapa masalah tersebut dapat dihilangkan dengan meningkatkan jalur utama komunikasi, menggunakan mikroprosesor yang lebih handal, penggunaan manajemen database yang lebih efektif, perbaikan pada bahasa pemrograman, menambah kapasitas penyimpanan data dan penambahan perangkat lainnya.

Banyak sekali perangkat digital yang dijual umum, seperti TDC (dari Honeywell) dan seri TOSDIC (dari Toshiba). Fungsi multi-task sistem komputer terpusat dibagi diantara jumlah proses independen. Distribusi spasial modul ini memungkinkan penggunaan jalur utama data.

Sistem kontrol proses hirarkis pada Sistem Instrumentasi

Sistem kontrol hirarkis adalah kombinasi antara sistem kontrol terpusat dan sistem terdistribusi. Jadi memiliki dua buah komputer, komputer pertama sebagai kontrol in to situ process, sementara komputer kedua sebagai pengolah semua plant. Dalam sistem ini, semua komputer saling bekerja sama melalui komunikasi jaringan LAN (Local Area Network) atau WAN (Wide Area Network).

Tabel model referensi ISO

No Bagian Aplikasi Protokol
1 Fisik Listrik, mekanik, proses, kontrol fungsional dan sirkuit data ISO / IEEE802.4, fase operator koheren, broadband 10Mbs, dll.
2 Link Transmisi data LAN, establish, pemeliharaan, dan melepaskan link data, kesalahan dan arus informasi IEEE802.4 token bus, IEEE802.2 tipe 1 koneksi
3 Jaringan Routing, segmentasi, pemblokiran, aliran, kontrol, pemulihan kesalahan, penanganan, servis, relaying. ISO DIS 8473, jaringan

ISO DAD 8073

(IS)

4 Transport Transfer data, multiplexing, movement, data pada jaringan, pemetaan ISO Transportasi, kelas 4

ISO8073 (IS)

5 Session Komunikasi dan transaksi, manajemen, sinkronisasi, administrasi kontrol. ISO session kernel. ISO8237 (IS)
6 Presentasi Transformasi informasi (transfer file, interpretasi data, format dan kode transformasi Null / MAP transfer. ISO8823 (DP)
7 Aplikasi Elemen layanan aplikasi umum (CASE / Common Application Service Element), layanan pesan manufaktur (MMS / Manufacturing Massage Service), manajemen jaringan. ISO8650/2 (DP), RS-511

ISO8571 (DP)

IEEE802.1

3. Otomatisasi

Memahami dengan benar dan mempelajari secara cermat sistem kontrol sangat penting untuk sistem instrumentasi modern. Pada sistem ini proses di pantau secara terus menerus, data yang didapatkan dari bagian sensing serta aktuator yang sedang beroperasi selama proses.

Data dikumpulkan, diolah kemudian implementasi pengendalian proses. Oleh karena itu pengendali proses modern sebagian besar berdasar pada pengukuran dan pengendalian variabel proses, transmisi informasi, penyesuai sinyal, dan pengambilan keputusan.

Masa sekarang alat ukur semakin canggih untuk memantau variabel proses, juga termasuk jenis komputer, mikroprosesor dan mikrokontroler yang digunakan dalam pengumpulan informasi, pengambilan keputusan dan pelaksanaan keputusan.

Fungsi kontrol adalah tidak terbatas pada perangkat lunak di dalam komputer, namun mencakup seluruh loop di berbagai peralatan instrumen dan elemen. Instrumentasi adalah bagian dari proses yang melibatkan pilihan pengukuran.

Kemajuan teknologi sensor menghasilkan sejumlah alat pengukur yang dapat digunakan pada proses yang lebih luas / besar dan kompleks. Perangkat ini meliputi sensor elektromekanis yang memiliki sensitivitas tinggi, optik scanner, perangkat pemantau mesin, dan lain-lain. Dalam semua aplikasi memilih metode yang dapat diandalkan serta efektif dalam mengukur variabel proses penting, sehingga keputusan lebih lanjut mengenai sistem secara keseluruhan dapat diambil.

Dalam otomatisasi, karakteristik konversi sinyal dan proses transmisi dapat mempengaruhi akurasi keseluruhan sistem, karena kemungkinan kerugian dan gangguan. Kerugian dapat terjadi karena gangguan pada catu daya atau gangguan mekanis, kebisingan, pengaturan kabel, dan faktor lainnya. Karena perlu perhatian khusus dalam memilih teknologi komunikasi dan peralatan.

3. Proses Sistem digital, Mikroprosesor dan Komputer

Penggunaan mikroprosesor dan komputer dalam sistem instrumentasi dapat dikategorikan sebagai berikut:

  • Data Handling (data penanganan), terdiri dari akuisisi data, pengkondisian sinyal, informasi ekstraksi dan kompresi data, interpretasi, perekaman, penyimpanan, dan komunikasi.
  • Kontrol instrumentasi (Instrumentation Control), terdiri dari ON / OFF kontrol sensor, aktuator, sistem sumber daya, dan kontrol proses.
  • Human-machine Interface (antar muka), salah satu peran penting sistem komputer di dalam sistem instrumentasi adalah menyediakan operator untuk menampilkan informasi kontrol ergonomis.
  • Eksperimen dan pengembangan prosedural, melibatkan commisioning, pengujian, dan prototyping umum sistem yang ditargetkan.
  • Pelaporan dan dokumentasi, melibatkan perekaman data dan menyimpan catatan dari prosedur operasional.

Hal diatas penting, untuk memahami tatanan dasar komputer untuk menempatkan dengan benar sesuai fungsi dalam sistem instrumentasi.

Mikroprosesor adalah sirkuit terpadu yang berfungsi untuk menangani dan mengolah data biner, artinya, tujuan umum mikroprosesor adalah digunakan sebagai CPU (Central Processing Unit) di komputer.

Yang sering digunakan antara lain : Intel, Zilog, AMD, Motorola, NEC, IBM, Fujitsu, Sony, Texas Instrument, Hitachi. Sebaliknya mikroprosesor yang telah built-in memori dan sirkuit antar muka disebut sebagai mikrokontroler, karena mikrokontroler berukuran kecil, sederhana, harga rendah, dan siap digunakan pada banyak aplikasi dalam otomatisasi dan instrumentasi. Salah satu mikrokontroler adalah Motorola MC68HC11 dan mikrokontroler PIC.

Bentuk Dasar Mikrokontroler dan Komputer

Mikrokontroler dan komputer banyak digunakan dalam sistem instrumentasi, memiliki peranan penting dalam akuisisi data, pengolahan data dan kontrol. Tipikal sistem instrumentasi berbasis komputer terdiri dari sub-sistem seperti gambar berikut:

Blok Proses Diagram Mikrokontroler
Blok Proses Diagram Mikrokontroler

Mikrokontroler dan komputer yang digunakan secara umum dalam sistem instrumentasi dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu : kontroler tertanam dan komputer khusus.

Blok Proses Diagram Komputer
Blok Proses Diagram Komputer
Blok Proses Diagram Sistem Instrumentasi
Blok Proses Diagram Sistem Instrumentasi
Gearbest  promotion
Loading...
loading...

Buat Komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *