PERANGKAT KERAS SISTEM SCADA

Transkripsi

1 Presentasi Mata Kuliah LOGO Teknologi SCADA Modern PERANGKAT KERAS SISTEM SCADA Program Studi S2 Teknik Elektro FT-UGM 2010

2 OUTLINE PRESENTASI KESIMPULAN REMOTE STATION SCADA KOMUNIKASI MASTER-REMOTE STATION MASTER STATTION SCADA PENGENALAN SCADA

3 LOGO PENGENALAN SCADA

4 PENDAHULUAN Dalam pabrikasi modern dan proses industri kemudahan dan keamanan telemteri industri sering dibutuhkan untuk menghubungkan peralatan dan sistem yang terpisah pada jarak jauh. Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) merupakan sistem terkomputerisasi dua arah untuk melakukan kontrol secara real-time, monitoring dan supervisi perangkat jarak jauh (remote devices) Sistem SCADA melakukan fungsi supervisi seperti pengambilan data dan fungsi kontrol Data real time disajikan terintegrasi, sehingga operator sistem dapat memperoleh informasi yang tepat guna pengambilan keputusan operasi perangkat jarak jauh (remote) dan fokus mengatasi permasalahan dengan cepat.

5 FUNGSI DASAR SCADA Akuisisi data Mengumpulkan data (pembacaan meter dan status peralatan) dari peralatan melalui RTU. Data dikirim ke operator melalui media komunikasi. Supervision Pengawasan sistem Tenaga dilakukan oleh operator berdasar data yang diperoleh dari proses akuisisi data Control Mengirimkan sinyal untuk mengoperasikan peralatan instrumentasi dan kontrol contoh : Closing and tripping switch gears,dsb

6 Keuntungan dari SCADA Monitoring jarak jauh sistem secara Lengkap, tepat waktu, akurat dan terorganisir Meningkatkan Kualitas Kinerja Sistem Meningkatkan Efisiensi Sistem Meningkatkan Keamanan Sistem Mengurangi Biaya Operasi Mengurangi biaya pengembangan sistem Managemen data (engineering dan operasi) Up-to-date laporan dan statistic

7 APLIKASI SCADA INDUSTRIAL PROCESS, Manufaktur, pabrikasi, produksi, pembangkit listrik dsb INFRASTRUCTURE PROCESS, Pengolahan dan distribusi air, transmisi dan distribusi daya listrik, dsb FACILITY-BASED PROCESS. Pada Bangunan, bandara, pelabuhan Scada digunakan memonitor dan mengontrol HVAC dan konsumsi energi.

8 Aplikasi SCADA : water treatment

9 SCADA PADA SISTEM TENAGA

10 SCADA PADA SISTEM TENAGA FUNGSIONAL: SCADA Master Station Monitoring & Akuisisi data Supervisi sistem tenaga Kontrol Sistem Tenaga Communication Channel Substation SCADA Substation SCADA Substation RTU Substation RTU

11 Komponen Sistem SCADA 5 level atau hirarki esensial sistem SCADA: 1. Piranti instrumentasi dan kontrol : mengumpulkan data lapangan 2. RTU (remote terminal unit) : menyediakan interface ke sensor analog dan digital yang ditempatkan di tiap remote site 3. Master station 4. Sistem komunikasi : menyediakan jalur untuk komunikasi antara master station dengan remote site 5. Sistem computer untuk memproses data

12 Layout Sistem SCADA

13

14 LOGO MASTER STATION

15 Master Station Master station terdiri dari satu atau beberapa stasiun operator yang terhubung ke sistem komunikasi Fungsi utama master station mendapatkan data secara periodik dari RTU dan sub master station melakukan kontrol jarak jauh Feature yang harus tersedia pada master station : Interface operator untuk menampilkan status RTU dan memungkinkan kontrol operator Logging data dari the RTU Alarming data dari RTU

16 Struktur Tipikal Master Station

17 FUNGSI MASTER STATION Monitoring Data Acquisition Supervisory Control Alarm Event Logging and Recording Data display

18 FUNGSI MASTER STATION Monitoring Data Acquisition Supervisory Control Alarm Event Logging and Recording Data display Memonitor perilaku sistem secara keseluruhan. Mengirim dan menerima sinyal ke dan dari RTUs

19 FUNGSI MASTER STATION Monitoring Data Acquisition Supervisory Control Alarm Event Logging and Recording Data display Kemampuan untuk mendapatkan berbagai informasi dari lapangan.

20 FUNGSI MASTER STATION Monitoring Data Acquisition Supervisory Control Alarm Event Logging and Recording Data display Kontrol jarak jauh peralatan substation

21 FUNGSI MASTER STATION Monitoring Data Acquisition Supervisory Control Alarm Event Logging and Recording Data display Tanda bahaya dalam bentuk Audio dan visual pada kondisi tidak normal.

22 FUNGSI MASTER STATION Monitoring Data Acquisition Supervisory Control Alarm Event Logging and Recording Data display Logging dari kejadian sistem di monitor dan tindakan operator

23 FUNGSI MASTER STATION Monitoring Data Acquisition Supervisory Control Alarm Event Logging and Recording Data display memberikan informasi kepada operator tentang parameter sistem

24 Sub Master Station Sub master station diperlukan untuk mengontrol lokasi pada daerah tertentu. Fungsi Submaster Station: Mendapatkan data dari RTU pada region tertentu Melakukan log and display data tersebut pada operator station lokal. Meneruskan data ke master station Meneruskan permintaan kontrol dari master station ke RTU pada region

25 Arsitektur Sub master

26 Perangkat Keras Master Station a) Server (SCADA, EMS/DMS, DTS, data historikal, sub sistem komunikasi, dan offline database); b) Workstation meliputi : Workstation Dispatcher, Workstation Enjiner, Workstation DTS Workstation di luar control center c) Monitor; d) Layar tayang; e) Printer laser hitam putih dan printer berwarna; f) Static display; untuk menampilkan waktu dan atau besaran listrik. g) Global Position System (GPS); menerima sinyal pewaktuan dari satelit yang kemudian dijadikan sebagai acuan waktu

27 Perangkat Keras Master Station g) Switch; terdiri dari: Switch untuk Fast Ethernet LAN, Switch untuk Gigabit Ethernet LAN, dan Switch untuk remote station h) Router; komunikasi antar control center menggunakan protocol ICCP i) Local Area Network; berfungsi untuk menghubungkan peralatan di master station j) Storage : berfungsi sebagai media penyimpan data, backup operating system, backup program, dan backup database

28 Server (1) a. Server SCADA, berfungsi sebagai pengolah dan penyimpan semua data informasi yang diperoleh dari sub sistem komunikasi untuk dikirimkan kepada server yang lain sesuai dengan kebutuhan. b. Server Historikal, berfungsi sebagai penyimpan semua data dan informasi baik yang dinamis maupun statis serta semua perubahan informasi yang didapat dari server SCADA maupun server EMS/DMS. c. Server EMS/DMS, berfungsi sebagai pengolah data dari server SCADA, server historikal, dan data snapshot dikombinasikan dengan logikal data yang ada di server EMS/DMS untuk menjalankan aplikasi kelistrikan baik secara real time maupun study.

29 Server (2) d. Server DTS, berfungsi untuk menjalankan aplikasi training baik berupa simulasi maupun modelling sesuai dengan kebutuhan dispatcher. e. Sub Sistem Komunikasi, adalah server yang berfungsi sebagai kontrol komunikasi ke RTU/remote station dengan model polling serta sinkronisasi yang ditentukan sesuai dengan kebutuhan. f. Offline Database Server, merupakan server yang menyimpan data historikal dalam jangka waktu lama, menjadi sumber data untuk perhitungan kinerja, perhitungan availability, pelaporan dan data statistik.

30 Off Line Database Offline database merupakan database khusus yang berfungsi untuk menyimpan data historikal pada server tersendiri. Dengan adanya offline database, data historikal dapat disimpan minimal selama satu tahun. Pengambilan data offline database tidak boleh mengganggu kinerja database SCADA. Aplikasi kinerja diperlukan untuk kebutuhan analisis SCADA dan operasi jaringan tenaga listrik, dengan memanfaatkan data yang ada di offline database server.

31 Layar Tayang Tampilan pada layar tayang memiliki fungsi yang sama dengan tampilan pada monitor dispatcher. Layar Tayang dapat menampilkan: a. Jaringan yang menjadi daerah tanggung jawabnya; b. Single Line Diagram; c. Topologi jaringan; d. Status peralatan, waktu, dan besaran listrik e. Warna jaringan

32 Konfigurasi Master Station Konfigurasi master station dibedakan menjadi beberapa level berdasarkan tingkatan perangkat keras, lunak, dan lingkup supervisi sistem kelistrikan Contoh : Konfigurasi Master Station Transmisi PLN (level1)

33 Konfigurasi Master Station Contoh : Konfigurasi Master Station Transmisi PLN (level5)

34 LOGO REMOTE STATION SCADA

35 Remote Station Stasiun yang dipantau, atau diperintah dan dipantau oleh master station, yang terdiri dari gateway, IED, local HMI, RTU, dan meter energi.

36 Remote Station Pembangkit Konfigurasi remote station unit pembangkit, Terdapat sistem kontrol pembangkit dan sistem kontrol SCADA yang terpisah satu sama lain

37 Gateway, IED, HMI Gateway Simpul rele (relay node) jaringan data dimana jalur transmisi dengan definisi protokol yang berbeda dari semua tujuh layer protokol terinterkoneksi oleh konversi protokol. Intelligent Electronic Device (IED) Peralatan elektronik berbasis mikroprosesor yang memiliki fungsi tertentu untuk melakukan telekontrol, telemetering, telesignal, proteksi, dan meter energi. Human Machine Interface (HMI) Perangkat dimana pengguna berinteraksi dengan sistem SCADA. HMI menyediakan fasilitas dimana pengguna dapat memberikan input kepada sistem dan sistem dapat memberikan output kepada pengguna

38 Remote Terminal Unit (RTU) RTU adalah peralatan yang dipantau, atau diperintah dan dipantau oleh master station. RTU merupakan unit kontrol dan akuisisi data yang memonitor dan mengintrol peralatan pada lokasi remote. Fungsi utama RTU adalah mengontrol dan mendapatkan data dari peralatan dan mentransfer data ke sebuah central station. RTU dapat berkomunikasi dengan sub-rtu. RTU juga dapat bertindak sebagai stasiun relai ke RTU lain yang tidak dapat diakses secara langsung oleh central station RTU dapat dihubungkan dengan Local HMI di gardu induk sebagai pengganti control panel.

39 Remote Terminal Unit (RTU) Remote Terminal Units connecting to sensors in the process, converting sensor signals to digital data and sending digital data to the supervisory system. Switchgear Analog (Transducers) IEDs RTU/Data Concentrator Alarms/Indication (Relays) Digital (Relays) Substation Equipment Transformers Circuit Breakers Bus Disconnect Switches Transmission/Distribution Lines Remote Reclosers Capacitor Banks Intelligent Electronic Devices Substation Battery Communication UPS

40 FUNGSI RTU Akuisisi data-data analog maupun sinyal-sinyal indikasi. Melakukan kontrol buka/tutup kontak, naik/turun setting atau fungsi-fungsi set point lainnya. Meneruskan hasil-hasil pengukuran (daya aktif, daya reaktif, frekuensi, arus, tegangan) dan sebagainya ke pusat pengendalian. Melakukan komunikasi dengan pusat pengendalian (Control Centre)

41 Perangkat Keras RTU Modul processor Analog inputs, Analog outputs, Counter inputs, Digital inputs, Digital outputs, Communication interface, Power supply, rack and enclosure.

42 Typical RTU hardware structure

43 Konfigurasi RTU

44 Control Processor (CPU) Umumnya berbasis mikroprosessor Memori terbagi menjadi 3 tipe: EPROM RAM Electrically erasable memory (flash or EEPROM) Penambahan mathematical processor (coprocessor) berguna untuk kalkulasi matematik komplek Port komunikasi untuk: Interface ke terminal diagnostik Interface ke operator station link komunikasi ke central site (dengan modem)

45 Fungsi Central Process Unit a) Layanan central; b) Organisasi aliran data; c) Sinkronisasi waktu dengan GPS lokal atau GPS di control center; d) Sinkronisasi komunikasi serial atau field bus; e) Resolusi realtime f) Fungsi gateway.

46 Modul input analog Modul input analog mengkonversi sinyal analog menjadi sinyal digital Block diagram typical modul analog input

47 Modul output analog Modul output analog melakukan fungsi kebalikan modul input analog yaitu mengkonversi nilai digital (dari CPU) menjadi sinyal analog mengunakan konverter digital-analog (DAC).

48 Modul Input Digital Modul digital input digunakan untuk mengindikasikan beberapa hal seperti status dan sinyal alarm Typical : 16 digital inputs per module Associated LED indicator for each input to indicate current states Optical isolation provided for each digital input Digital input circuit

49 Modul Output digital Typical : 8 digital outputs Associated LED indicator for each output to indicate current status Optical isolation or dry relay contact for each output

50 SPLN S3.001: 2008 PERALATAN SCADA

51 Modul counter Modul pulse counter berfungsi sebagai akumulator dari pulsa kontrol dan status peralatan. The typical specifications: 4 counter inputs Four 16 bit counters Count frequency up to 20 khz range Duty cycle preferably 50% for the upper count frequency limits.

52 Modul Komunikasi Module kounikasi berfungsi sebagai interface antara CPU dengan MODEM Media komunikasi pada RTU: RS-232/RS-442/RS-485 Ethernet Dial up telephone lines Microwave/MUX Satellite Radio

53 M1 Workstation (laptop A) NR System Structure (Single Ring) RTU RCS-9698 Switch PCS-9882 Main IEC LAN RTU and work station acquire data from IEDs directly The model ensure the independence of various data No data server Switch PCS-9882 Switch PCS-9882 Protocol Converter RCS-9794AB 3 rd Party Relay comply IEC Relay BCU1 BCU2 BCU Meter 3 rd Party Relay not comply IEC Bay AT2 Plant I/O Bay F02

54 Power supply Semua perangkat-perangkat sistem pengendalian yang terdapat pada gardu induk seperti remote termial unit, supervisory interfaces dan perangkat-perangkat telekomunikasi memerlukan sumber catu daya DC yang tidak boleh terputus. Sumber catu daya ini biasanya terdiri dan penyearah-penyearah, satu set baterei dan panel distribusi. Sumber tegangan yang diperlukan untuk penyearah biasanya terdiri dan sumber tegangan arus bolak-balik 380/220 V AC, 50 Hz, 3 yang umumnya sudah tersedia pada gardu induk.

55 Power supply

56 LOGO KOMUNIKASI MASTER-REMOTE STATION

57 Komunikasi Data Pertukaran data antara remote staton dan master station SCADA dilakukan melalui interkoneksi komunikasi Persyaratan Komunikasi data : a. Ketersediaan yang sangat tinggi; b. Integritas data yang sangat tinggi; c. Mendukung operasi real time; d. Efisiensi transfer informasi yang tinggi; e. Operasi yang bebas dari interferensi elektromagnetik yang tinggi Media komunikasi untuk pertukaran data : a. Fiber optic; b. Kabel pilot; c. Radio data.

58 Interkoneksi Master Remote Station Single master station Single master station, single RTU Single master station, multiple RTU(s), radial circuit Single master station, multiple RTU(s) multi-drop circuit

59 Interkoneksi Master Remote Station Multiple master stations Dual master stations, multiple RTU(s), multi-drop circuit Multiple master stations, multiple single ported RTU(s)

60 Interkoneksi Master Remote Station Multiple master stations Multiple master stations, multiple dual ported RTU(s)

61 Interkoneksi Master Remote Station Combinations System Single master station, single sub-master station, multiple RTU(s) Single master station, multiple sub-master stations, multiple RTU(s)

62 Interkoneksi Master Remote Station Networked System Single master station, substation WAN/LAN connection via routers Multiple master station, substation WAN/LAN connection via routers

63 LOGO KESIMPULAN

64 KESIMPULAN SCADA merupakan sistem yang mengawasi dan mengendalikan peralatan proses yang tersebar secara geografis Perangkat sistem SCADA terdiri master station dan remote station yang terhubung melalui sistem komunikasi Master station melaksanakan telekontrol (telemetering, telesignal, dan remote control) terhadap remote station. Fungsi master station meliputi : monitoring, akuisisi data, supervisory control, alarm, data logging, dan display data Remote Station adalah stasiun yang dipantau atau diperintah oleh master station meliputi gateway, IED, local HMI, RTU, meter energi.

65 REFERENSI Bailey, David Practical SCADA for Industry. Pandjaitan, Bonar Teknologi Sistem Pengendalian Tenaga Listrik berbasis SCADA SPLN S3.001: Peralatan SCADA Sistem Tenaga Listrik IEEE Std C IEEE Standard for SCADA and Automation Systems GUICO, ENGR. ALEJANDRO G. JR SCADA - Distribution Automation. 8th IIEE-CSC Annual National Student Convention. Clarke, Gordon. Et all Practical Modern SCADA Protocol. Elsevier WenLong Wang, Lu Roy, Guo Kevin Digital SS and SA Solution.

66 LOGO