Supervisory Control And Data Acquisition

Sedikit Ilmu yang saya ketahui tentang SCADA system, dan saya pelajari dari Handbook SCADA dari berbagai sumber literatur yang saya baca, di implementasikan dalam pekerjaan, kiranya dapat bermanfaat untuk diri saya pribadi dan rekan-rekan yang membacanya.

Defenisi Umum, SCADA adalah sebuah system pengukuran industri dan sistem kontrol yang terdiri atas sebuah titik pusat atau master, atau sering pula disebut Master Terminal Unit (MTU) dan satu atau beberapa kontrol remote atau Remote Terminal Unit (RTU) yang dilengkapi dengan applikasi untuk memonitor dan mengontrol system secara keseluruhan. Pada saat ini system SCADA umumnya menjalankan open-loop control system dengan jarak pengendalian yang relatif jauh, namun demikian beberapa close-loop control tetap hadir didalamnya.
System SCADA lebih sering terlihat diimplementasi dalam industri pabrikasi, dimana sering juga dikenal dengan istilah Distributed Control System (DCS). Keduanya mempunyai fungsi yang hampir sama, tetapi SCADA mempunyai jangkauan kontrol yang lebih luas, sistem komunikasi umumnya menggunakan LAN (Local Area Network) dengan speed yang lebih cepat, bahkan bisa mencakup beberapa wilayah, dengan beberapa jenis sistem komunikasi, dimana situasi ini kurang “diinginkan” oleh sebuah close-loop control. Sedangkan DCS lebih dikonfigurasi untuk menangani close-loop kontrol dengan speed yang lebih sederhana.   

SCADA sistem ini digunakan untuk memonitor (Supervisory) dan atau mengontrol (Control) peralatan pabrik, kontrol bisa secara otomatis atau membutuhkan perintah dari operator. Pengumpulan data (Data Accusition) dimulai dari pembacaan input dari lokasi sensor oleh RTU (dalam aplikasinya bisa berupa PLC) data yang dibaca kemudian diproses untuk mendeteksi kondisi “alarm” atau sekedar untuk kenutuhan display dan data log. Data yang dibaca dapat terdiri atas ; Data digital (on/off) dimana indikasi dari data ini hanya menghasilkan sinyal “alarm” atau “aman”. Data yang kedua berupa Analog Data dimana data yang terukur dapat ditampilkan dalam bentuk real angka atau dalam bentuk grafik. Data yang ketiga adalah Pulse data, yang umumnya di gunakan untuk kebutuhan perhitungan atas capaian suatu parameter proses.
Untuk kebutuhan monitor & kontrol umumnya menggunakan interface dalam bentuk mimic (graphical display) dimana operator dapat melihat gambaran dari suatu proses lengkap dengan indikasi-indikasi yang real time berubah status sesuai dengan perubahan kondisi peralatan/sensor dilokasi. Begitu juga dengan perintah (command) dapat dikirimkan melalui tampilan ini. Interface ini biasanya dibangun dengan aplikasi yang berbasis HMI (Human Machine Interface)..akan dibahas dalam satu artikel sendiri.

Kedua, dikutip dari artikel Waskita Indrasutanta, beliau adalah salah satu instrument engineering yang sangat berpengalaman terutama dibidang oil & gas (artikelnya pun banyak menggunakan istilah pengeboran minyak), berikut penjelasannya mengenai SCADA ;

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) adalah suatu Sistem Kontrol Supervisory dan Pengumpul. Pada prakteknya pengumpul data umumnya adalah data dari Site di lokasi ‘remote’, atau sering disebut sebagai ‘Telemetry’, dan Supervisory Control pada Site di lokasi ‘remote’ pula, atau sering disebut ‘Telecontrol’. Supervisory Control adalah kendali yang dilakukan diatas kendali lokal, sebagai contoh, pada oil production kita mempunyai beberapa production site yang dikumpulkan pada stasiun pengumpul ( gathering station ). Kendali lokal dilakukan untuk masing-masing production well dan supervisory control di stasiun pengumpul, melakukan control kepada semua production well dibawahnya. Misalnya, salah satu production well mengalami gangguan, dan stasiun pengumpul tetap harus memberikan dengan production rate tertentu, maka supervisory control akan melakukan koordinasi pada production well lainnya agar jumlah produksi bisa tetap dipertahankan.

Istilah SCADA, DCS, FCS dan PLC saat ini sudah menjadi agak kabur karena aplikasi yang saling tumpang tindih. Walaupun demikian kita masih bisa membedakan dari arsitektur-nya yang serupa tapi tak sama. Sesuai dengan rancang bangun awalnya, DCS lebih berfungsi baik untuk aplikasi kontrol proses, sedangkan SCADA lebih berfungsi baik untuk aplikasi seperti istilah diterangkan diatas.

 Sensor, Transmitter dan Actuator yang dipergunakan SCADA sama saja dengan yang dipergunakan DCS, FCS, dan PLC, dengan standard 4~20mA, HART, Fieldbus, dsb., sesuai dengan kompatibilitas SCADA System yang dipergunakan. Ada beberapa pabrikan yang membuat MV ( Multi Variable ) Transmitter, yang langsung menggunakan Modbus, sehingga dengan menambah Radio Modem, transmitter ni menjadi sebuah RTU. Arsitekturnya terdiri sebuah MTU ( Master Terminal Unit ) dengan Operator Workstation, dan pada remote location terdapat RTU ( Remote Terminal Unit ). Dengan teknologi saat ini, arsitektur SCADA mulai berubah dan sering disebut sebagai ‘Remote Application Control System’ .

SCADA telah mengalami perubahan generasi, dimana pada awalnya design sebuah SCADA mempunyai satu perangkat MTU yang melakukan Supevisory Control dan Data Acquisition melalui satu atau banyak RTU yang berfungsi sebagai (dumb) Remote I/O melalui jalur komunikasi Radio, dedicated line Telephone dan lainnya.

Generasi berikutnya, membuat RTU yang intelligent, sehingga fungsi local control dilakukan oleh RTU di lokasi masing-masing RTU, dan MTU hanya melakukan supervisory control yang meliput beberapa atau semua RTU. Dengan adanya local control, operator harus mengoperasikan masing-masing local plant dan membutuhkan MMI local. Banyak pabrikan yang mengalihkan komunikasi dari MTU - RTU ke tingkatan MMI (Master) - MMI (Remote) melalui jaringan microwave atau satelit. Ada juga yang mengimplementasi komunikasinya pada tingkatan RTU, karena berpendapat bahwa kita tidak bisa mengandalkan system pada Computer, dan komunikasi pada tingkatan Computer (MMI) membutuhkan bandwidth yang lebar dan mahal.

Dengan majunya teknologi Intranet dan Internet saat ini, concept SCADA diatas berubah menjadi lebih sederhana dan memanfaatkan infrastruktur Intranet yang pada saat ini umumnya sudah dibangun oleh perusahaan-perusahaan besar seperti Pertamina. Apabila ada daerah-daerah atau wilayah yang belum terpasang infrastruktur Intranet, saat ini dipasaran banyak bisa kita dapatkan Wireless LAN device yang bisa menjangkau jarak sampai dengan 40 km (tanpa repeater) dengan harga relatif murah.

Setiap Remote Area dengan sistem kontrolnya masing-masing yang sudah dilengkapi dengan OPC (OLE for Process Control; OLE = Object Linking & Embedding) Server, bisa memasangkan suatu Industrial Web Server dengan Teknologi XML yang kemudian bisa dengan mudah di akses dengan Web Browser biasa seperti yang kita gunakan untuk Internet Browsing seperti MS Internet Explorer, Netscape, dsb. Dari Web Browser ini kita bisa mendapatkan semua tampilan seperti pada layar MMI local, atau dibuatkan tampilan sendiri sesuai kebutuhan. Kontrol tetap bisa dilakukan melalui Web Browser ini sebagaimana layaknya MMI di lokasi local.

Penjelasan mengenai sistem SCADA, terdiri atas gabungan perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras terutama untuk membangun sistem jaringan, controller ( mis: PLC ) dan sistem komputer, sedangkan perangkat lunak dapat berupa apllikasi HMI (Human Machine Interface), OPC (OLE for Process Control) dan applikasi lain untuk kebutuhan data loging (..yang dalam perkembangannya semua applikasi ini sudah menjadi satu dengan applikasi HMI-nya).

Arsitektur Perangkan Keras
Sistem SCADA dapat diasumsikan sebagai sebuah jaringan komputer baik itu LAN ataupun WAN, karena dalam implementasi sistem ini selalu menggunakan jaringan sebagai sarana komunikasi utamanya.
Secara umum arsitektur perangkat keras dapat dibagi menjadi dua bagian / layer yaitu “Client Layer” yang berisikan aplikasi HMI (Human Machine Interface) dan “Data Server Layer” yang mengendalikan kebanyakan data proses dan aktifitas pengontrolan. Data server berinteraksi dengan peralatan dilokasi melalui process controller, seperti PLC (Prorammable Logic Control) dan beberapa perangkat keras control lainnya. Controller ini berhubungan dengan data server melalui sistem jaringan demikian halnya data server dengan client. Berikut ini adalah gambaran umum arsitektur perangkat keras sistem SCADA :
 

Arsitektur Perangkat Lunak
Sistem SCADA adalah aplikasi Multi-Tasking atau aplikasi yang dapat menjalankan beberapa operasi dalam sekali waktu, sistem ini juga umumnya berbasis Real Time Data Base (RTDB). Data server yang digunakan adalah server yang responsible terhadap pengumpulan data dan pengendaliannya (seperti : pengecekan alarm, perekaman data, dsb). Arsitektur perangkat lunak secara lengkap dapat digambarkan sebagai berikut :

Arsitektur perangkat lunak SCADA mempunyai tiga bagian utama yaitu, SCADA Development & Environment, SCADA Server, dan SCADA Client.
SCADA Development & Environment
Bagian ini merupakan aplikasi yang digunakan untuk mendesain dan mengembangkan sistem SCADA (aplikasi HMI), bagian ini dapat berjalan sendiri atau menggandeng aplikasi dari pihak ketiga.
SCADA Server
SCADA Server berfungsi untuk menghubungkan SCADA Client dengan peralatan sistem kontrol seperti PLC. Bagian ini berfungsi untuk menyimpan data (database) baik berupa data alarm, log, report maupun driver-driver komunikasi seperti OPC, DDE, dll.

SCADA Client
Bagian ini berfungsi sebagai interface antara operator dengan peralatan yang dikontrol, bagian ini dapat berisi aplikasi HMI, display alarm, dan kontrol-kontrol lain yang digunakan dalam proses pengontrol.

Perangkat keras SCADA umumnya menggunakan peralatan standar dengan alat yang sudah built-up, sehingga pada tulisan yang akan datang saya akan membahas mengenai Perangkat Lunak SCADA khusunya yang beruhungan dengan applikasi HMI, OPC, DDE, dll.