Pengantar Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) untuk Pemula

SCADA membantu organisasi industri mempertahankan efisiensi, mengomunikasikan masalah sistem untuk mengurangi waktu henti, dan memproses data untuk membuat keputusan yang lebih cerdas.

Banyak pabrik industri, lokasi terpencil, dan lantai produksi biasanya mengandalkan personel untuk memantau dan mengontrol peralatan listrik secara manual melalui tombol analog dan tombol tekan.

Karena lokasi terpencil dan lantai industri mulai membesar, mereka membutuhkan solusi yang lebih baik untuk mengontrol peralatan listrik mereka dari jarak jauh. Beberapa organisasi mulai menggunakan pengatur waktu dan relai untuk menawarkan tingkat kontrol pengawasan yang lebih baik.

Meskipun pengatur waktu dan relai memecahkan masalah besar, mereka menyediakan fungsionalitas otomasi yang terbatas. Sekali lagi, pengatur waktu dan relai sulit dikonfigurasi. Panel kontrol dan pencarian kesalahan memakan lebih banyak ruang. Oleh karena itu, lebih banyak masalah mulai muncul.

Teknologi- 'SCADA'- diperkenalkan untuk mengatasi masalah semacam ini.

Munculnya PLC dan mikroprosesor selama awal SCADA membantu organisasi memantau dan mengontrol proses otomatis lebih dari sebelumnya.

Pada artikel ini, saya akan membahas SCADA, kegunaannya, fiturnya, komponennya, jenisnya, dan lainnya.

Ayo mulai!

Apa itu SCADA?

Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) adalah jenis aplikasi yang memungkinkan industri untuk mengontrol proses industrinya, seperti mengumpulkan data dari lokasi jarak jauh secara real time untuk mengontrol kondisi peralatan. Ini menawarkan banyak alat yang diperlukan untuk menerapkan keputusan berbasis data secara real-time.

SCADA telah menyelesaikan banyak proses pemantauan dan pengendalian industri sejak tahun 1970-an.

Pada akhir 90-an dan awal 2000-an, SCADA mengadopsi perubahan dengan meraih arsitektur sistem terbuka serta protokol komunikasi, yang tidak khusus untuk vendor. Ini memanfaatkan teknologi komunikasi seperti Ethernet, yang memungkinkan sistem untuk berkomunikasi dengan vendor lain, meningkatkan batasan dalam sistem SCADA yang lama.

Sistem SCADA modern memungkinkan lantai industri mengakses data waktu nyata dari mana saja di dunia. Akses ini memungkinkan bisnis, individu, dan pemerintah membuat keputusan yang lebih baik tentang cara meningkatkan proses mereka. Tidak mungkin mengumpulkan data yang cukup tanpa perangkat lunak SCADA.

Selain itu, perangkat lunak desainer SCADA modern memiliki kemampuan Rapid Application Development (RAD). Ini memungkinkan pengguna merancang aplikasi dengan mudah bahkan tanpa pengetahuan tentang pengembangan perangkat lunak.

Pengenalan praktik dan standar TI modern, seperti aplikasi berbasis web dan SQL ke dalam perangkat lunak SCADA telah meningkatkan keamanan, keandalan, produktivitas, dan efisiensi sistem SCADA.

Keuntungan besar menggunakan database SQL adalah membuat proses integrasi ke dalam sistem ERP dan MES lebih mudah, memungkinkan data mengalir ke seluruh organisasi dengan lancar.

Jadi, SCADA adalah sistem elemen perangkat keras dan perangkat lunak yang memungkinkan organisasi industri:

• Kontrol proses industri di lokasi terpencil atau lokal
• Pantau, kumpulkan, dan proses data secara real-time
• Berinteraksi langsung dengan perangkat, seperti pompa, katup, sensor, motor, dan lainnya, melalui Human Machine Interface (software HMI)
• Rekam semua peristiwa dalam file log

Dasar-dasar arsitekturnya dimulai dengan Remote Terminal Units (RTUs) dan Programmable Logic Controllers (PLCs). Keduanya adalah mikrokomputer yang berkomunikasi dengan berbagai objek, seperti sensor, perangkat akhir, HMI, dan mesin pabrik. RTU dan PLC merutekan data dari objek ke komputer menggunakan perangkat lunak SCADA.

Namun, perangkat lunak SCADA memproses, menampilkan, dan mendistribusikan data, membantu karyawan dan operator menganalisis informasi dan membuat keputusan penting.

Misalnya, sistem SCADA dengan cepat menangani operator terkait kumpulan produk yang menunjukkan kesalahan. Operator menjeda operasi, melihat data sistem melalui HMI, dan menentukan penyebab masalahnya. Operator kemudian meninjau informasi tersebut dan menemukan bahwa 'Mesin 4″ tidak berfungsi.

Dengan cara ini sistem SCADA membantu operator dalam mengidentifikasi masalah, menyelesaikannya tepat waktu, dan mencegah kerugian lebih lanjut.

Komponen Sistem SCADA

Sistem SCADA memiliki berbagai komponen yang dikerahkan di lapangan untuk mengumpulkan data secara real time. Komponen ini memungkinkan pengumpulan data dan peningkatan otomasi industri.

Mari kita bahas setiap komponen secara detail.

#1. Sensor dan Aktuator

Sensor adalah perangkat atau sistem yang mendeteksi fungsi input dari proses industri. Aktuator adalah perangkat yang mengontrol mekanisme proses industri. Sensor berfungsi seperti meteran atau pengukur yang menampilkan status mesin.

Aktuator bertindak seperti tombol, kontrol, atau sakelar yang dapat digunakan untuk mengontrol perangkat. Keduanya dipantau dan dikendalikan oleh pengontrol lapangan SCADA.

#2. Pengontrol lapangan SCADA

Pengontrol lapangan berinteraksi langsung dengan aktuator dan sensor. Ada dua kategori dalam hal ini:

1. Antarmuka Unit Telemetri Jarak Jauh (RTU) dengan sensor untuk mengumpulkan data telemetri dan kemudian meneruskannya ke sistem utama untuk tindakan selanjutnya.
2. Pengontrol Logika yang Dapat Diprogram (PLC) berinteraksi dengan aktuator untuk memelihara dan mengontrol proses industri berdasarkan telemetri saat ini yang dikumpulkan oleh RTU.

#3. Komputer pengawas SCADA

Komputer pengawas mengontrol semua proses yang terkait dengan SCADA. Mereka digunakan untuk mengumpulkan data dari perangkat lapangan dan mengirim perintah ke perangkat untuk mengontrol proses industri.

#4. Perangkat Lunak HMI

Perangkat lunak ini menyediakan sistem yang mengonfirmasi dan menampilkan data dari perangkat lapangan SCADA. Ini juga memungkinkan operator untuk memahami dan memodifikasi status proses yang dikontrol SCADA.

#5. Infrastruktur komunikasi

Infrastruktur komunikasi memungkinkan sistem pengawasan SCADA untuk berkomunikasi dengan pengontrol lapangan dan perangkat lapangan. Ini juga memungkinkan sistem SCADA untuk mengumpulkan data dari perangkat lapangan dan mengontrol perangkat ini.

Fitur Sistem SCADA

Sistem SCADA menyertakan fitur khusus untuk aplikasi atau industri tertentu, dan sebagian besar sistem mendukung fitur berikut:

• Akuisisi data: Ini adalah dasar dari sistem SCADA di mana sensor mengumpulkan data dan mengirimkannya ke pengontrol lapangan. Sebagai imbalannya, pengontrol lapangan memasukkan data ke komputer SCADA.
• Remote control: Ini dicapai dengan kontrol aktuator lapangan, yang didasarkan pada data yang dikumpulkan dari sensor lapangan.
• Komunikasi data jaringan: Ini memungkinkan semua fungsi SCADA. Data yang dikumpulkan dari sensor ditransmisikan ke pengontrol lapangan SCADA, yang kemudian berkomunikasi dengan komputer pengawas SCADA. Perintah kendali jarak jauh ditransmisikan kembali ke aktuator dari komputer pengawas.

• Presentasi data: Hal ini dicapai melalui HMI yang mewakili data terkini dan historis yang dibutuhkan oleh operator untuk menjalankan sistem SCADA.
• Alarm: Memperingatkan operator tentang kondisi signifikan dalam sistem SCADA. Itu dapat dikonfigurasi dengan mudah untuk memberi tahu operator ketika proses diblokir, beberapa sistem gagal, atau aspek lain perlu dihentikan, dimulai, atau disesuaikan.
• Data real-time dan historis: Keduanya merupakan bagian penting dari sistem SCADA. Ini akan memungkinkan pengguna untuk melacak kinerja skenario saat ini terhadap tren historis.
• Pelaporan: Ini termasuk laporan kinerja proses, status sistem, dan laporan yang disesuaikan untuk penggunaan tertentu.

Bekerja di SCADA

Sistem SCADA melakukan beberapa fungsi, termasuk akuisisi data, komunikasi data, penyajian informasi/data, dan pemantauan/kontrol. Fungsi-fungsi ini dilakukan oleh komponen SCADA, seperti sensor, RTU, pengontrol, jaringan komunikasi, dll.

Sensor digunakan untuk mengumpulkan data penting, dan RTU digunakan untuk mengirimkan data ini ke pengontrol untuk menampilkan status sistem. Menurut statusnya, pengguna memberikan perintah kepada komponen lain untuk menjalankan fungsinya. Jaringan komunikasi melakukan fungsi ini.

Di sini, kita akan membahas masing-masing fungsi untuk memahami prinsip kerja sistem SCADA.

Akuisisi Data

Sistem SCADA real-time terdiri dari banyak sensor dan komponen untuk mengumpulkan informasi dan mengirimkan data untuk diproses lebih lanjut.

Misalnya, beberapa sensor mengukur aliran air dari reservoir ke tangki air, dan sensor lainnya mengukur tekanan saat air dilepaskan dari reservoir. Di sini sensor memperoleh berbagai jenis data untuk memahami jika semua proses berjalan lancar.

Komunikasi data

Sistem SCADA menggunakan jaringan kabel untuk mengumpulkan dan mentransfer data antara pengguna dan perangkat. Aplikasi SCADA real-time menggunakan komponen dan sensor yang dikendalikan dari jarak jauh. Ini menggunakan komunikasi internet juga. Karena relai dan sensor tidak dapat berkomunikasi, RTU digunakan untuk mengomunikasikan antarmuka dan sensor jaringan.

Presentasi Data

Jaringan normal terdiri dari indikator yang terlihat untuk mengontrol. Dalam aplikasi SCADA real-time, terdapat banyak sekali alarm dan sensor yang tidak mungkin dikelola dalam satu waktu. Sistem SCADA menggunakan HMI untuk menawarkan semua data yang dikumpulkan dari berbagai sensor.

Pemantauan dan Pengendalian

Sistem SCADA menggunakan berbagai sakelar untuk mengoperasikan perangkat dan menampilkan status area yang dikontrol. Bagian mana pun dapat dihidupkan/dimatikan dari stasiun dengan menggunakan sakelar ini. Aplikasi SCADA diimplementasikan untuk bekerja tanpa campur tangan manusia secara otomatis. Hanya dalam situasi kritis itu akan ditangani oleh manusia.

Jenis-jenis SCADA

Sistem SCADA dikategorikan menjadi empat jenis, termasuk sistem SCADA Monolitik, sistem SCADA Terdistribusi, sistem SCADA Jaringan, dan sistem IoT SCADA.

#1. Sistem SCADA Monolitik

Sistem SCADA generasi awal atau pertama dikenal sebagai sistem SCADA Monolitik. Dalam hal ini, komputer mini digunakan. Pengembangan sistem SCADA monolitik dapat dilakukan ketika layanan jaringan umum tidak tersedia. Rancangan sistem ini seperti sistem yang berdiri sendiri, artinya rancangan sistem yang satu tidak perlu berhubungan dengan sistem yang lain.

Data dapat dikumpulkan dari RTU dengan menggunakan mainframe cadangan. Fungsi penting dari sistem generasi pertama terbatas pada proses penandaan dan pemantauan sensor.

#2. Sistem SCADA Terdistribusi

Sistem SCADA terdistribusi juga disebut sistem generasi kedua. Fungsi kontrol didistribusikan di berbagai sistem dengan menghubungkan dengan LAN. Operasi kontrol dilakukan dengan pemrosesan perintah dan berbagi data waktu nyata.

Dalam sistem ini, biaya dan ukuran setiap stasiun berkurang, tetapi tidak ada protokol jaringan yang konsisten.

#3. Sistem SCADA Jaringan

Sistem SCADA jaringan dikenal sebagai sistem generasi ketiga. Jaringan komunikasi sistem SCADA saat ini bekerja melalui sistem WAN melalui telepon atau jalur data.

Transmisi data antar node dilakukan dengan menggunakan koneksi Fiber-optic atau Ethernet. Ini menggunakan PLC untuk menyesuaikan, memantau, dan mengontrol operasi penandaan jika diperlukan.

#4. Sistem IoT SCADA

Sistem IoT SCADA dikenal sebagai sistem generasi keempat. Di sini, biaya infrastruktur sistem diminimalkan dengan menerapkan IoT melalui komputasi awan. Mengintegrasikan dan memelihara sistem ini lebih mudah daripada yang lain.

Dalam sistem real-time, kondisi komponen atau perangkat dapat dilaporkan dengan mudah melalui cloud computing.

Manfaat SCADA

Keuntungan dari sistem SCADA adalah sebagai berikut:

• Skalabilitas: Sistem SCADA modern dapat diskalakan karena beberapa alasan, seperti ketersediaan perangkat lunak dan perangkat keras yang didukung dengan lebih baik, penggunaan komputasi awan untuk memenuhi permintaan beban kerja, dll.
• Interoperabilitas: Sistem SCADA modern tidak bergantung pada perangkat lunak dan perangkat keras berpemilik, sehingga tidak ada penguncian vendor.
• Komunikasi: SCADA mendukung protokol komunikasi modern yang memungkinkan aksesibilitas lebih besar ke kontrol dan data Scada.
• Dukungan: Sistem SCADA modern didukung dengan baik oleh vendor. Penggunaan standar jaringan terbuka, platform pengembangan perangkat lunak modern, dan perangkat keras komersial siap pakai membuat vendor pihak ketiga juga lebih mudah diakses.

Keterbatasan SCADA

Beberapa keterbatasan sistem SCADA adalah sebagai berikut:

• Muncul dengan unit perangkat keras yang kompleks dan modul yang bergantung.
• Perlu pemrogram, operator terampil, dan analis untuk pemeliharaan.
• Biaya pemasangannya tinggi.
• Banyak yang berspekulasi bahwa SCADA dapat membantu meningkatkan angka pengangguran.

Gunakan Kasus SCADA

SCADA digunakan di banyak lantai industri untuk membantu dalam mengelola dan mengotomatisasi proses dan tujuan industri karena proses ini menjadi kompleks dan tidak praktis untuk kontrol dan pemantauan manusia.

SCADA berguna untuk proses yang dapat dikendalikan dan dipantau dari jarak jauh, terutama dalam kasus di mana sangat mungkin untuk meminimalkan pemborosan dan meningkatkan efisiensi.

Contoh industri umum dari otomatisasi SCADA adalah sebagai berikut:

• Operasi penyulingan minyak dan gas
• Pembangkit dan distribusi listrik
• Manufaktur bahan kimia
• Infrastruktur telekomunikasi
• Fabrikasi dan proses terkait
• Infrastruktur transportasi dan pelayaran
• Infrastruktur utilitas, seperti pengendalian air dan limbah
• Pengolahan makanan dan minuman

Dengan bantuan teknologi SCADA, proses ini dapat dilacak secara dekat dan dikontrol dengan baik untuk meningkatkan kinerja dari waktu ke waktu. Sistem yang efektif menghasilkan penghematan uang dan waktu yang signifikan.

Dunia modern menggunakan semacam sistem SCADA. Beberapa contohnya dapat berupa – memelihara sistem pendingin, memastikan keamanan produksi di kilang, mendapatkan standar kualitas di pabrik pengolahan air limbah, melacak penggunaan energi di rumah Anda, dan banyak lagi.

Bagaimana Menerapkan Solusi SCADA

Anda harus mempertimbangkan langkah-langkah penting ini saat menerapkan sistem SCADA:

• Tentukan apa yang ingin Anda pantau dengan jelas dan pahami
• Tentukan jenis data apa yang ingin Anda kumpulkan dan bagaimana caranya
• Tambahkan gateway untuk bergabung dengan titik pengumpulan data terbaru
• Buat titik pengumpulan data jika diperlukan
• Pusatkan data ke lokasi pemantauan yang Anda inginkan
• Petakan data di aplikasi SCADA pilihan Anda
• Tambahkan visualisasi kontrol dan proses data
• Tetapkan aturan dan otomatisasi

Setelah Anda selesai dengan semuanya, perangkat lunak SCADA akan menangani sisanya. Ini membantu Anda berinteraksi dengan fasilitas, mengingatkan masalah, menginformasikan pemeliharaan prediktif, dan menawarkan kendali atas peralatan.

Kesimpulan

SCADA menawarkan cara yang efisien untuk mengontrol dan mengelola proses dan data industri serta mendeteksi masalah sistem dan mengomunikasikannya untuk perbaikan cepat. Jadi, daripada melakukan semuanya secara manual atau membuang-buang waktu dan uang, Anda dapat mengotomatiskan proses ini menggunakan sistem SCADA.

SCADA diimplementasikan dengan tujuan tertentu. Jadi, ketika Anda ingin menerapkannya di perusahaan Anda, tentukan kebutuhan Anda dan otomatisasi prosesnya.