TE090452 SCADA dalam Sistem Tenaga Listrik

Nama Zakki Mubarok

NRP 2211038001

Alamat Jl. Keputih Perintis II/16 Sukolilo

Surabaya

Tugas 1 Bagian Hardware dan Software SCADA

Tanggal 8 Oktober 2013

Topik : Bagian Hardware dan Software SCADA

2.2 Perbandingan istilah SCADA, DCS, PLC dan instrumen cerdas

2.2.1 Sistem SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)

SCADA merupakan singkatan dari Supervisory Control and Data Acquisition.

SCADA merupakan sebuah sistem yang terdiri dari sejumlah unit remote terminal (RTU)

yang mengumpulkan data lapangan yang terhubung kembali ke stasiun induk melalui sistem

komunikasi, yang dipakai untuk pengontrolan suatu proses, seperti:

proses industri: manufaktur, pabrik, produksi, generator tenaga listrik.

proses infrastruktur: penjernihan air minum dan distribusinya, pengolahan limbah, pipa

gas dan minyak, distribusi tenaga listrik, sistem komunikasi yang kompleks, sistem

peringatan dini dan sirine

proses fasilitas: gedung, bandara, pelabuhan, stasiun ruang angkasa.

SCADA terdiri dari perlengkapan hardware dan software. Ada kerancuan antara

definisi sistem SCADA dan pengontrolan proses. SCADA berkonotasi operasi remote jarak

jauh (jarak antara lokasi pengendali dan lokasi yang dikendalikan sedemikian rupa sehingga

kontrol secara langsung-kawat tidak praktis).

Manfaat sistem SCADA adalah Data yang akurat dan tepat waktu (real-time)

memungkinkan untuk optimalisasi operasi pabrik dan proses; lebih efisien, handal dan,

operasi lebih aman; biaya yang lebih rendah dibandingkan dengan operasi sistem non-

otomatis.

1

Ada dua elemen dalam Aplikasi SCADA, yaitu:

1. Proses, sistem, mesin yang akan dipantau dan dikontrol - bisa berupa power plant, sistem

pengairan, jaringan komputer, sistem lampu trafik lalu-lintas atau apa saja; 

2. Sebuah jaringan peralatan ‘cerdas’ dengan antarmuka ke sistem melalui sensor dan luaran

kontrol. Dengan jaringan ini, yang merupakan sistem SCADA, membolehkan Anda

melakukan pemantauan dan pengontrolan komponen-komponen sistem tersebut. 

Sistem SCADA tidak dapat berdiri sendiri,namun harus didukung oleh berbagai

macam komponen yaitu:

1. Master Terminal Unit

Sistem pemantauan dan kontrol industri biasanya terdiri dari sebuah host pusat atau

master (biasa dinamakan sebagai master station, master terminal unit atau MTU)

Master station merupakan kumpulan perangkat keras dan lunak yang ada di control

center. Biasanya desain untuk sebuah master station tidak akan sama, namun secara

garis besar desain dari sebuah master station terdiri atas:

1. Server

2. Workstation

3. Historikal data

4. Projection mimic, dahulu masih menggunakan mimic board

5. Peripheral pendukung, seperti printer, logger

6. Recorder

7. Global Positioning System untuk referensi waktu, dahulu masih menggunakan

master clock

8. Dispatcher training simulator

9. Aplikasi SCADA dan Energy Management System

10. Uninterruptable Power Supply (UPS) untuk menjaga ketersediaan daya listrik

11. Automatic Transfer Switch (ATS) dan Static Transfer Switch (STS) untuk

mengendalikan aliran daya listrik menuju master station.

2

2. Remote Terminal Unit

satu atau lebih unit-unit pengumpul dan kontrol data lapangan (biasa dinamakan

remote station, remote terminal unit atau RTU) maksudnya sebuah unit yang

dilengkapi dengan sistem mandiri seperti sebuah komputer, yang ditempatkan pada

lokasi dan tempat-tempat tertentu di lapangan. Yang berfungsi untuk mengendalikan,

mengakuisisi data, mensupervisi, dan mengirimkan data ke MTU.

3

3. Sensor dan actuator (field devices)

Peralatan dilapangan yang dikontrol oleh sistem SCADA.  Sensor (baik yang

analog maupun digital) dan relai kontrol yang langsung berhubungan dengan berbagai

macam aktuator pada sistem yang dikontrol. Contoh sistem mekanik motoris yang

terpasang di dalam cubicle-cubicle 20 kV.

4. System komunikasi

Pada umumnya jarak antara RTU dengan MTU cukup jauh sehingga diperlukan

media komunikasi antara keduanya Sebagai jalan komunikasi data maupun suara

antara control center dengan site (lokasi) dapat menggunakan Power Line

Communication, fiber optik, atau radio link. Pemilihan media komunikasi sangat

bergantung kepada jarak antar site, media yang telah ada dan penting tidaknya suatu

titik ( gardu ).

Secara umum fungsi dari SCADA adalah:

Penyampaian data

Proses kegiatan dan monitoring

Fungsi kontrol

4

Komponen-komponen Dasar SCADA

Penghitungan dan pelaporan

Fungsi SCADA dalam system tenaga listrik :

Telecontrol, berfungsi melakukan perintah Remote Control (Open/Close) terhadap

peralatan yang berada dilapangan.

Telesignaling, berfungsi mengumpulkan data status dan alarm (Open, Close, power

Supply fault, indikasi relay atau parameter lainnya) yang dianggap Perlu yang dapat

dimembantu dispatcher dalam memonitor peralatan yang berada dilapangan.

Telemetering, berfungsi mengukur beban yang terpasang pada alat ukur tenaga listrik

(Arus, Tegangan, Daya Aktif, Frekuensi dll) dan semua peralatan yang berada

dilapangan.

Dengan adanya peralatan SCADA penyampaian dan pemprosesan data dari sistem

tenaga listrik akan lebih cepat diketahui oleh dispatcher (pusat kontrol). Untuk kepentingan

dimaksud di atas, seorang dispatcher akan dibantu dengan suatu sistem SCADA yang

terintegrasi yang berada di dalam ruangan khusus, dan disebut dengan Control Center.

Ruangan tersebut bergabung dengan ruangan khusus untuk menempatkan komputer-

komputer disebut dengan Master Station. SCADA yang dioperasikan di control center

mencakup berbagai aplikasi yaitu sebagai berikut:

- Akuisisi data

- Supervisory control

- Pemantauan data, pemrosesan event (kejadian) dan alarm

- Kalkulasi data

- Tagging (penandaan)

- Perekaman data

- Pelaporan

5

Secara umum keuntungan-keuntungan yang dapat kita peroleh dengan menerapkan

system SCADA pada kelistrikan, yaitu:

a. Dengan menggunakan system SCADA pada system kelsitrikan dapat diperoleh

dengan system pengoperasian dengan organisasi yang lebih ramping dan sederhana.

Pada prinsipnya, dengan adanya system SCADA system gardu induk tanpa orang

seharusnya dapat dilakukan, dimana hal ini dapat mengurangi biaya-biaya yang cukup

signifikan sebagai bahan pertimbangan dalam penerapan system SCADA.

b. Keuntungan lain yang dapat diperoleh dari pengoperasian system kelistrikan dengan

menggunakan system SCAD adalah system pengoperasian yang lebih ekonomis.

Dengan menggunakan system SCADA system pengoperasian kelistrikan dapat

menghemat keseluruhan biaya operasi, misalya dengan load forecast dan unit-unit

komitmen yang lebih baik, optimasi rugi-rugi transmisi maupun pembangkit dan lain

sebagainya yang secara keseluruhan akan mengoptimumkan sumber daya secara

ekonomis.

c. Peningkatan keandalan system. Factor-faktor pertimbangan pengimplementasian

SCADA bukan hanya terdiri atas pertimbangan ekonomis semata-mata melainkan

juga factor sekuriti dan keandalan. Sejauh ini diakui masih sulit menjelaskan

keuntungan-keuntungan diatas secara kuantitatif dalam arti nilai ekonomis yang akan

6

diperoleh bila system dilengkapi dengan SCADA. Biasanya bila terjadi gangguan

serius yang menyebabkan pemadaman total (black out), baru akan terfikirkan betapa

pentingnya sarana dan fasilitas yang dapat digunakan untuk membantu

mengoperasikan dan menganalisa keandalan system. Dari berbagai pendapat

disepakati keandalan system akan bisa dinaikkan mulai 20% hingga 50% bila system

kelistrikan dioperasikan dengan system SCADA. Angka tersebut diharapkan akan

semakin meningkat seiring dengan kemajuan fungsi-fungsi perangkat lunak aplikasi

yang terus berkembang.

2.2.2 Distributed control system (DCS)

DCS (Sistributed Control System) adalah suatu sistem yang mendistribusikan

berbagai fungsi yang digunakan untuk mengendalikan berbagai variabel proses dan unit

operasi proses menjadi suatu pengendalian yang terpusat pada suatu  control room dengan

berbagai fungsi pengendalian, monitoring dan optimasi. Distributed control system (DCS)

adalah sebuah system kontrol yang biasanya digunakan pada sistem manufacturing atau

proses, dimana elemen controller tidak berada pada sentral sistem (sebagai pusat) tetapi

tersebar di sistem dengan komponen subsistem di bawah kendali satu atau lebih controller.

Keseluruhan sistem dapat menjadi sebuah jaringan untuk komunikasi dan monitoring.

Sistem DCS dirancang dengan prosesor redundant untuk meningkatkan kehandalan

sistem. Untuk mempermudah dalam penggunaan, DCS sudah menyertakan tampilan / grafis

kepada user dan software untuk konfigurasi control. Hal ini akan memudahkan user dalam

perancangan aplikasi. DCS dapat bekerja untuk satu atau lebih workstation dan dapat

dikonfigurasi di workstation atau dari PC secara offline. Komunikasi lokal dapat dilakukan

melewati jaringan melalui kabel atau fiber optic.

7

Komponen – komponen DCS

Secara  umum  komponen  dari  DCS  terdiri  dari  3  komponen  dasar  yaitu: 

Operator Station, Control Module, dan I/O module.

a.         Operator Station

Operator station merupakan tempat dimana user melakukan pengawasan atau

monitoring proses yang berjalan. Operator station digunakan sebagai interface dari sistem

secara keseluruhan atau biasa juga dikenal dengan kumpulan dari beberapa HIS (Human

Interface Station). Bentuk HIS berupa komputer biasa yang dapat mengambil data dari

control station. Operator station dapat memunculkan variable proses, parameter control, dan

alarm yang digunakan user untuk mengambil status operasi. Operator station juga dapat

digunakan untuk menampilkan trend data, messages, dan data proses.

b.         Control Module

Control modul merupakan bagian utama dari DCS. Control modul adalah pusat

kontrol atau sebagai otak dari seluruh pengendalian proses. Control modul melakukan proses

komputasi algoritma dan menjalankan ekspresi logika. Pada umumnya control module

berbentuk blackbox yang terdapat pada lemari atau cabinet dan dapat ditemui di control

8

DCS

room. Control module biasanya menggunakan mode redundant untuk meningkatkan

kehandalan control.

Fungsi dari control module adalah mengambil input variable yang akan dkontrol.

Nilai variable tersebut akan dikalkulasi. Hasil dari kalkulasi ini akan dibandingkan dengan set

point yang sudah ditentukan. Set point ini adalah nilai yang diharapkan sebuah proses. Jika

hasil kalkulasi berbeda dengan set point, nilai tersebut harus dimanipulasi sehingga mencapai

set point yang sudah ditentukan. Hasil manipulasi nilai akan dikirim ke input output modul

dan untuk disampaikan ke aktuator.

c.         I/O Module

I/O Module merupakan interface antara control module dengan field instrument.  I/O

module berfungsi menangani input dan output dari suatu nilai proses, mengubah sinyal dari

digital ke analog dan sebaliknya. Modul input mendapatkan nilai dari transmitter dan 

memberikan nilai proses kepada FCU untuk diproses, sedangkan FCU mengirimkan

manipulated value kepada modul output untuk dikirim ke actuator. Setiap field instrument

pasti memiliki alias di I/O module. Setiap field instrument memiliki nama yang unik di I/O

Module.

Fungsi DCS

DCS berfungsi sebagai alat untuk melakukan kontrol suatu loop system

dimana satu loop dapat mengerjakan beberapa proses control.

Berfungsi  sebagai  pengganti  alat control  manual  dan  otomatis  yang 

terpisah-pisah menjadi suatu kesatuan sehingga lebih mudah  untuk 

pemeliharaan dan penggunaanya

Sarana pengumpul dan pengolah data agar didapat output proses yang tepat.

Kelebihan DCS

Fungsi control terdistribusi diantara FCS

Sistem redundancy tersedia di setiap level

Modifikasi interlock sangat mudah dan fleksible

Informasi variable proses dapat ditampilkan sesuai dengan keinginan user

Maintenance dan troubleshooting menjadi lebih mudah

9

Perbedaan SCADA dengan DCS

3.2 Komponen-komponen dari Sistem SCADA

Komponen dasar dari sistem SCADA dengan penekanan pada perangkat lunak

SCADA ditunjukkan dalam diagram di bawah ini

3.2.1 SCADA fitur kunci

10

User interface 

• Keyboard 

• Tikus 

• Trackball 

• Layar sentuh 

Menampilkan grafik 

• Pelanggan dapat dikonfigurasi, objek berorientasi dan bit dipetakan 

• Unlimited jumlah halaman 

• Resolusi: hingga 1280 × 1024 dengan jutaan warna

Alarm 

• Arsitektur Client server

• Waktu dicap alarm untuk 1 milidetik presisi (atau lebih baik), dan pengakuan

jaringan tunggal dan kontrol alarm

• Alarm dibagi untuk semua klien 

• Alarm ditampilkan dalam urutan kronologis 

• Alokasi Dinamis halaman alarm 

• User-defined format dan warna 

• Hingga empat disesuaikan perjalanan poin untuk setiap alarm analog 

• Penyimpangan dan tingkat pemantauan perubahan untuk alarm analog 

• Layar Selektif alarm berdasarkan kategori (256 kategori) 

• alarm Sejarah dan event logging 

• bantuan Context-sensitive 

• alarm On-line menonaktifkan dan ambang modifikasi 

• alarm Event-dipicu 

• Laporan alarm dipicu 

• komentar Operator dapat dilampirkan ke alarm

Tren 

• server arsitektur Client 

• tren cetakan Benar bukan kesedihan layar 

• Band tren Karet zoom 

• Ekspor data ke DBF, file CSV 

• X / Y kemampuan petak 

• Tren berbasis Acara 

11

• Layar tren Pop-up 

• gridlines Trend atau profil 

• tren grafis Latar Belakang 

• Real-time multi-pena berarah

• Layar tren jangka pendek dan jangka panjang 

• Panjang penyimpanan data dan frekuensi pemantauan dapat ditetapkan pada basis

per-point 

• Pengarsipan data tren historis 

• perubahan On-line waktu-base tanpa kehilangan data 

• pengambilan On-line dari data arsip tren historis 

• nilai Exact dan waktu dapat ditampilkan 

• Trend data dapat direpresentasikan secara grafis secara real-time

Antarmuka RTU (dan PLC)  

• Semua protokol yang kompatibel disertakan sebagai standar 

• Driver DDE didukung 

• Antarmuka juga memungkinkan RTUs, pengendali lingkaran, pembaca barcode dan

lainnya peralatan 

• Driver toolkit yang tersedia 

• Beroperasi pada dasar permintaan bukannya scan standar konvensional metode 

• Optimalisasi permintaan blok data ke PLC 

• Rasionalisasi permintaan data pengguna jaringan 

• Maksimalisasi bandwidth raya PLC

Skalabilitas 

• hardware tambahan dapat ditambahkan tanpa mengganti atau memodifikasi yang

sudah ada peralatan 

• Terbatas hanya oleh arsitektur PLC (biasanya 300-40 000 poin)

Akses ke data 

• Langsung, real-time akses ke data oleh setiap pengguna jaringan 

• akses pihak ketiga ke data real-time, misalnya Lotus 123 dan Excel 

• Jaringan DDE 

• DDE kompatibilitas: membaca, menulis, dan exec 

• DDE untuk semua perangkat IO poin 

• Clipboard

12

Database 

• dukungan driver ODBC 

• perintah SQL langsung atau pelaporan tingkat tinggi

Jaringan 

• Mendukung semua jaringan NetBIOS kompatibel seperti NetWare, LAN

Manager, Windows for Workgroups, Windows NT (berubah dari yang sudah ada) 

• Dukungan protokol NetBEUI, IPX / SPX, TCP / IP dan lebih 

• Sentralisasi alarm, tren dan laporan pengolahan - data yang tersedia dari mana saja

dalam jaringan 

• Jaringan Dual penuh LAN redundansi 

• Tidak ada jaringan yang dibutuhkan konfigurasi (transparan)

• Dapat diaktifkan melalui kotak centang tunggal, tidak ada konfigurasi 

• LAN lisensi didasarkan pada jumlah pengguna login ke jaringan, tidak jumlah node

pada jaringan 

• Tidak ada file server diperlukan 

• Sistem multi-user, komunikasi penuh antara operator 

• RAS dan WAN didukung dengan kinerja tinggi 

• PSTN dial up dukungan

Toleransi kesalahan dan redundansi 

• Jaringan Dual penuh LAN redundansi 

• Redundansi dapat diterapkan untuk hardware tertentu 

• Mendukung konfigurasi peralatan primer dan sekunder 

• Cerdas redundansi memungkinkan secondaryequipment untuk berkontribusi beban

pengolahan 

• changeover otomatis dan pemulihan 

• Redundant menulis ke PLC tanpa konfigurasi Perangkat • Cermin disk I / O 

• Cermin server alarm 

• Cermin tren server 

• redundansi file server yang 

• Tidak ada konfigurasi yang diperlukan, dapat diaktifkan melalui kotak centang

tunggal, tidak ada konfigurasi

Klien / server didistribusikan pengolahan 

• desain arsitektur Terbuka 

13

• Real-time multitasking 

• Client / server sepenuhnya didukung tanpa konfigurasi pengguna 

• update proyek Terdistribusi (perubahan tercermin di jaringan) 

• Dukungan Concurrent beberapa node tampilan 

• Mengakses tag dari setiap node 

• Mengakses data (tren, alarm, laporan) dari setiap node

14