Fieldbus Critical Concept; something differ from DCS

This article is inpired by the D. Majumder’s article Invensys India Pvt on Hydrocarbon Processing Megazine December 2010 with title ” Critical concepts in fieldbus system design differ from a conventional DCS”, here are some key topics calling for a conceptual change from the traditional DCS. The article will be summarized in bahasa Indonesia and developed with my own words.

Ketika konsep kontrol relay-relay logic diboyong menjadi PLC, maka PLC dipahami sebagai representasi kontrol diskrit relay dalam bentuk software dalam PLC. Ketika kontrol diskrit PLC sudah mendarah daging kemudian berpindah ke sistem analog yang diprakarsai oleh DCS (kemudian diikuti juga oleh PLC), maka tidak sedikit oknum yang membawa pemahmanan diskritnya (on-offnya) ke sistem analog DCS, padahal konsepnya sudah berbeda. Nah ketika teknologi baru Foundation Fieldbus datang maka dapat dicurigai bahwa pemahaman DCS akan dibawa juga untuk memahami fieldbus. Nah, apa key topic yang menjadi konsep fieldbus sehingga kita harus men-switch konsep kita dan meninggalkan cara pandang DCS.

“The real DCS is fieldbus” adalah adigium pertama untuk menunjukkan bahwa fieldbus secara konseptual adalah advanced dari konsep DCS. Konsep distribusi fieldbus yang ditunjukkan dengan adanya technology “control on wire” atau “control on the field” menyebabkan it is really distributed control. Sedangkan DCS sendiri tidak memberikan opsi itu, DCS mengolah algoritma kontrolnya di CPU system cabinet dalam kontrol room. Justru fieldbus yang memberi opsi sebaliknya memberikan pilihan untuk mengeksekusi algoritma kontrolnya di dalam fieldbus CPU kabinetnya dalam kontrol room yang disebut “Control in DCS”. Ada sedikit keheranan saya di sini bahwa fieldbus CPU di dalam kabinet masih juga disebut sebagai DCS dengan fielbus I/O modul. Kenapa tidak bikin aja nama baru?.

Fieldbus control I/O module dan DCS control I/O module sama-sama menggunakan power supply standar 9-32 VDC untuk energize segmentnya atau loopnya. Tetapi transmisi signalnya dari lapangan menggunakan metode yang berbeda. DCS menggunakan transmisi signal analog 4-20 mA DC (device-1 pair-JB-multipair-DCS module), sedangkan fieldbus menggunakan transmisi signal 31.25 Kbps (device-H1 Fieldbus Module). Transmisi signal fielbus menggunakan frekuensi bukan arus. Akan tetapi ada saja kemudian pertanyaan timbul berapa arusnya yang lewat kalau control valve buka 50%? Atau pertanyaan bahwa kita sudah terlanjur beli multimeter bagaimana cara trouble shoot signalnya kalau ada problem? Pertanyaan-pertanyaan ini adalah  pertanyaan konsep analog DCS yang hendak ditanyakan ke fieldbus padahal konsepnya sudah berbeda.

Apa yang anda bayangkan ketika kabel fieldbus dilewati oleh signal 31.25 Kbps? Kalau konvensional data dengan arus 4-20 mA bisa kita ukur dan rasakan kita sebut sebagai “barang keras”, mungkin data transfer signal 31.25 Kbps sebagai “barang alus”. Untuk memahami konsep transfer data fielbus 31.25 Kbps harus dipelajari konsep Manchester Coding yang ide-nya mungkin ada hubungannya dengan kota Manchester, UK. Saya tidak tau berapa kilometer jaraknya dari Old Trafford, atau saya juga tidak yakin Wayne Rooney atau Sir Alex Ferguson bisa menjelaskan tentang Manchester Coding ini. Kalau ada kesempatan nanti kita bahas Manchester Coding ini dalam topik tersendiri.

Fieldbus menggunakan istilah segment H1 untuk menunjukkan sekumpulan devices yang terkumpul dalam 1 network. Secara teori maksimum terdapat 32 devices yang bisa beroperasi dalam satu segment. Tetapi karena pertimbangan safety intrinsically safe (ex i) yang mengkonsep pembatasan energi ke lapangan maka dalam satu kabel/segment  H1 hanya ada 8-10 fieldbus devices. Topologinya adalah masing-masing FF device dihubungkan dengan single-pair cable (spur) ke JB yang berfungsi sebagai network hub. Dari JB ini dihubungkan dengan single-pair cable (trunk) ke fieldbus module di control room. Hubung kabel ini: 8-10 spurs- 1 trunk-fieldbus module disebut sebagai satu segment H1. Topologi ini berbeda dengan DCS. Setiap devices dihubungkan dengan single-pair cable ke JB (terminal) dan dihubungkan ke DCS kabinet dengan multipair (sebanyak pair cable untuk devices + spare).

Function block fieldbus selain di DCS (CPU-nya fieldbus disebut juga DCS)  juga terdapat di setiap fieldbus device di lapangan; transmitters dan control valves. Function block adalah suatu fungsi matematika algoritma kontrol yang menghubungkan inputs dengan outputs. Function block yang melakukan kalkulasi ketika input sekian, berapa outputnya. Dalam sistem konvensional DCS, input 4-20 mA dilinearisaikan menjadi input 0-100% function block, dihitung oleh algoritma kontrol di DCS, menjadi output 0-100% kemudian dilenarisasikan menjadi 4-20 mA ke control valve. Dalam sistem fieldbus input function block berupa process value data digital, dihitung oleh algoritma kontrol di device (bisa juga di DCS), kemudian data output dikirim ke control valve berupa data digital value control valve opening. Meskipun function block fieldbus ada di devices tidak berarti antar device bisa berkomunikasi tanpa DCS (CPU-nya fieldbus), karena DCS masih diperlukan sebagai host.

Saya kira untuk pemahaman lapangan tentang beda konsep Fieldbus dan DCS konvensional sudah cukup. Karena selebihnya yang dibahas adalah tentang data acquisition, scan time (waktu pemrosesan signal), komunikasi fielbus module dengan DCS analog module, dan cara merefresh fieldbus device. Semuanya “barang alus” mau ditulis susah, karena ngertinya aja susah.

Nova Kurniawan

Batam 19-Oct-2011

6 Responses

  1. jadi ingat training ff di batam dulu.
    sayang di tempat skrg tidak pakai.

  2. Terimakasih..,cukup membantu dalam belajar…DCS

  3. masih bingung gan malah makin bingung ne hehehhe

  4. dah di baca sambil ngebayangi masih aj gx ngerti…

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: