yang dimaksud field instrument adalah sensor dan actuator

8/6/2019 Yang Dimaksud Field Instrument Adalah Sensor Dan Actuator

1/5

Yang dimaksud field instrument adalah sensor dan actuator.

A. Sensor :

Output dari sensor yang masuk ke input module ada beberapa jenis yaitu :

1. Digital (high/low) yang dimaksud "high" tak beda jauh dengan kalau kita pakai

di microcontroller high= 5 V tetapi kalau di sini tidak hanya 5 V tetapi bisa

berbagai jenis misalnya 24 V, 110 V, 220 V atau hanya berupa dry contact

(contact dari relay close/open) .

2. Analog (4-20mA, 0-10V atau dengan range tegangan yang lain). Sekarang ini

yang banya dipakai adalah yang 4..20 mA karena outputnya tidak terpengaruh

resistansi kabel selama R kabel tidak lebih dari batas maximum yang ditentukan

dari pabrik device tersebut.

Untuk menjamin keakuratan dari pembacaan biasanya kita perlu melakukan

kalibrasi secara rutin. Kalibrasi dilakukan setiap 1 bulan atau 1 tahun sekali

tergantung karakter device, yaitu seberapa lama error-nya berubah menjadi

besar. Kalau metrologi biasanya 1 tahun sekali. Dan jangan lupa kalau kalibrator

yang kita punya juga perlu dikalibrasi di metrologi setiap 1 tahun sekali.Penjelasan mengenai cara kalibrasi akan kita ulas besuk.

Transmitter yang banyak digunakan di industri adalah yang outputnya 4 to 20

mA.

Transmitter ini ada yang dilengkapi HART (Highway Addressable Remote

Transmitter) communication protocol sehingga dapat dihubungkan dengan

Communicator untuk kalibrasi. Sedangkan transmitter yang tidak dilengkapi

HART communication dapat dikalibrasi melalui tombol yang tersedia (tombol

ZERO dan SPAN).

Variable yang berhubungan dengan kalibrasi antara lain :

a. ZERO : nilai nol dari pembacaan dengan output 4 mA. Tetapi jika kita pakai

HART communicator, selain zero terdapat lower setting dimana zero =

pembacaan nol dan lower = pembacaan dimana outputnya 4 mA (dalam hal ini

lower bisa kita setting sama dengan zero).

b. SPAN : nilai maksimum pembacaan dengan output 20 mA (kadang disebut

upper setting).

c. ERROR : error ada 3 macam yaitu "of rate", "full scale", dan "of span". jika kita

menyebut error = 1% of rate berarti setiap pembacaan memiliki error sebesar

1% dari pembacaan saat itu. Sedangkan jika disebut 1% full scale, maka jika

skala maksimum dari alat itu adalah 50 bar maka error pembacaannya sebesar

1% dari 50 bar untuk setiap nilai pembacaan. Jika disebutkan 1% of span maka

jika range pembacaannya 10 bar sampai 40 bar berarti error pembacaan sebesar

1% dari 30 bar (40-10).

Kalibrasi bertujuan untuk mendapatkan nilai pembacaan yang akurat dengan

nilai error sekecil-kecilnya. Besarnya error yang diijinkan tergantung dari tiap-

tiap alat yang dikalibrasi. Dan jika errornya melebihi batas maksimum dan sudah

tidak dapat dikalibrasi lagi maka transmitter tersebut tidak layak dipakai.


2/5

Untuk mengkalibrasi kita memerlukan HART Communicator (untuk transmitter

yang ada HART), Ampere meter sudah terkalibrasi oleh metrologi (yang bisa

membaca 20 mA), pressure injector (untuk kalibrasi pressure transmitter),

temperature calibrator (untuk kalibrasi temperature calibrator), power supply, R

250 ohm.

Wiring system untuk kalibrasi adalah sebagai berikut : Kita rangkai secara seri

power supply, ampere meter, R 250 ohm (diperlukan jika communicator tidak

dapat komunikasi dengan transmitter), dan transmitter. Lalu communicator

dihubungka parallel dengan transmitter.

Untuk kalibrasi pressure transmitter, maka kita hubungkan sensor dengan

pressure injector.

Urutan kalibrasi :

1. Kita lakukan Analog Trim (A/D trim). Ini bertujuan untuk mengkalibrasi nilai

arus dari output transmitter sehiangga tepat sesuai dengan pembacaan di

ampere meter yang sudah terkalibrasi oleh metrologi.

2. Kita kondisikan tekanan di sensor = 0 lalu kita pilih menu ZERO.3. Kita kondisikan tekanan di sensor = nilai minimum yang kita inginkan (nanti

pada tekanan sebesar itu maka output = 4 mA) lalu pilih menu Lower Setting.

4. Kita kondisikan tekanan di sensor = nilai maksimum yang kita inginkan (nanti

pada tekanan sebesar itu maka output = 20 mA) lalu pilih menu Upper Setting.

5. Dan untuk mengetaui nilai errornya maka kita lakukan pengujian pembacaan

dengan meng-inject pressure mulai dari batas bawah dan naik dengan kelipatan

25% atau % tertentu sampai 100% lalu 100% lebih sedikit kemudian pengujuan

menurun sampai batas bawah. Setiap step kita catat outputnya dan kita hitung

penyimpangannya. Error di setiap step tidak boleh melebihi batas maksimum

error yang ditentukan.

1. Selain tidak terpengaruh nilai resistansi, penggunaan 4-20 mA jg memiliki

keuntungan lain jika dibandingkan penggunaan level tegangan, misalnya saja

sistem current loop 4-20 mA cukup tangguh, karena hampir tidak terpengaruh

dengan masalah teknis misalkan ketidaksempurnaan pemasangan kabel

transmisi (longgar, dll), short circuit, dll

2. Pada penggunaan range 4-20 mA Current loop, kenapa nilai low logicx 4

mA??? knp tidak 0 mA saja??? Hal itu mungkin digunakan untuk membedakan

kondisi low dengan kondisi trouble pada loop transmisionx, misalnya saja low

logic diset pada 0 mA, maka kondisi tersebut tidak dapat membedakan apakah

itu logika low beneran atau ada "something" laennya yg menyebabkan tidak ada

arus yg mengalir (0 mA) atau membedakan low signal dgn no signal, misalx saja

kabel transmisi putus atau yang lain. Tp kenapa harus 4 ya...bkn 1, 2, atau 3

atau bahkan yang lainx...ada apa dengan angka 4 dan 20....???

3. Pada penjelasan Mas Bambang ttg HART, disana tertuliskan R=250 ohm,

apakah itu saklak, mutlak harus 250 ohm...??? coba kalau kita analisa dari


3/5

current loopx yg menggunakan level 4-20 mA... pada saat mulai kondisi low (4

mA) sampai kondisi High (20 mA). 4 mA x 250 ohm = 1 V (itu untuk kondisi low),

sedangkan highx 20 mA x 250 ohm = 5 V.... mengagumkan...ternyata pada

penggunaan PLC dan DCS level digital voltage masih digunakan sepertinya... Jd

menurut saya angka 250 ohm itu sdh mutlak menjadi nilai impendansi standar

yg diterapkan pada sistem Transmitter.

A :

1. - Untuk batasan2 tergantung dari tiap2 product (sesuai data sheetnya

masing2). Anggap aja ada transmitter dimana range tegangan inputnya adalah

10 - 42 volt. Dengan data semacam itu berarti power supply kita tidak boleh

melebihi 42 volt dan tidak boleh kurang dari 10 volt.

- Sedangkan kalau kita melihat dari segi PLC-nya, PLC hanya akan membaca

range 4-20 mA dan jika kurang atau lebih dianggap error. Untuk menetukan

batas error tergantung PLC masing2 (ada yang +/- 10%).

2. current loop system tidak terpengarud Xc dan Xl karena transmitter

berpedoman dengan arus yang dia keluarkan. Tentunya transmitter sudah

dilengkapi dengan filter.

3. Di loop current system yang perlu diperhatikan adalah jangan sampai

resistansi kabel melebihi batas maximum yang ditentukan oleh transmitter.

I=V/R

B:

1. Ya. asal bukan petir atau High Voltage yang bisa merusak komponen di

dalamnya.

2. 4 mA adalah batas minimum yang aman dimana transmitter masih dapat

bekerja dengan normal. Perlu diketahui bahwa transmitter hanya dapat supply

power dari kabel 4-20 mA itu.

3. R=250 ohm bukan impedansi standard untuk transmitter system melainkan

agar HART Communicator dapat berkomunikasi dengan transmitter.

Communicator ini membangkitkan frekuensi di jalur 4-20 mA. (seperti

penggunaan telepon melaui kabel listrik). Jika tidak diberi R maka frekuensi iniakan terpengaruh dengan regulator tenganngan dari power supply. R=250 ini

adalah nilai impedansi minimal yang diminta oleh Communicator. Jika kita beri

lebih dari 250 juga bisa tetapi perlu diperhatikan R maximum yang

diperbolehkan oleh transmitter agar dia bisa bermain di 4-20mA.

Selain controller yang menggunakan listrik, ada juga pneumatik kontroller.

Pneumatic Controller murni menggunakan tekanan udara dimana power supply-

nya berupa tekanan udara (ada yang pakai 15, 20 psi atau tergantung data

sheet masing2 controller). Sedangkan output-nya 3-15 psi atau 3-20 psi atau


4/5

yang lain.

Controller ini banyak digunakan di oil & gas company karena lebih aman dari

resiko hubungan arus pendek. Selain pakai supply udara dari compressor, ada

juga yang memanfaatkan tekanan gas yang keluar dari sumur/well sehingga

lebih menghemat sumber tenaga (tidak perlu compressor yang memerlukan

bahan bakar).

Output dari controller ini digunakan untuk mengendalikan membuka dan

menutupnya control valve. Aplikasinya biasanya untuk mengendalikan level dari

liquid di dalam vessel, mengendalikan pressure di dalam vessel atau bahkan

mengendalikan temperature .

* Prinsip pengendalian level : Untuk mengendalikan level kita biasa memakai

Pneumatic Level Controller. Controller ini dilengkapi dengan floater sebagai

sensornya, Set Point Setting, Proportional band setting. Prinsip kerjanya adalah

setiap perubahan level dari liquid tersebut maka controller akan mengeluarkan

output sesuai dengan kombinasi setting dari set point dan proportional band.

Output ini dihubungkan ke control valve sehingga jika level liquid melebihi setpoint maka valve akan terbuka lebih lebar sehingga liquid keluar dari vessel

lebih banyak dan levelnya akan turun. Dan begitu sebaliknya jika level kurang

dari set point makan valve akan makin menutup untuk mempertahankan

levelnya. (browsing Pneumatic Level Controller).

* Prinsip pengendalian pressure : Pengendalian pressure hampir sama dengan

level hanya saja kalau level (outlet atau lubang keluarnya di bawah) sedangkan

untuk pressure (outletnya di atau karena yang dibuang adalah gas atau udara

dalam vessel).

* Prinsip Pengendalian Temperature : Pengendalian temperature ini belaku untuk

heater dengan bahan bakar gas atau liquid karena output dari controllerdigunakan untuk mengontrol besar kecilnya bahan bakar yang masuk. Semakin

besar volume bahan bakar yang masuk maka semakin panas temperature yang

dihasilkan dan jika temperature melebihi set point maka konsumsi bahan bakar

akan diperkecil.

. Kenapa 4-20mA? ceritanya ini hasil evolusi standart IEEE. dulu signal transmisi

di industri itu 20-48Vdc. ternyata signal menggunakan tegangan listrik ini ada

lossisnya dan kurang aman. standar signal ini lalu berubah dari tegangan

menjadi arus yg tidak ada losses. yang dipilih 0-16mA. sedangknategangannya

msih 24VDC. signal ini tidak lama. berubah menjadi 4-20mA sampai sekarang, t

egangannya masih sama. karena signal 0mA pada 0-16mA kurang dapat

memberi info apakah ini nul, error atau offshet apalagi healthy dari field

transmitter.

3. kenapa 250Ohm?. Dasar dari HART technology itu adalah sistem komunikasi

data yang menumpang signal 4-20mA (24VDC) menggunakan teknik frequency

shift keying, FSK, dengan protokol tertentu. Detail protokol dapat diperlajari

di www.HART.org. dibutuhkan R=250Ohm, untuk menyamakan level tegangan

transmitter dengan level tegangan HART communicator, sehingga HART

Communicator dapat membaca data FSK dari kabe masuk ke HART
http://www.hart.org/http://www.hart.org/


5/5

COmmunicator. Disarnakan R yang digunakan adalah yang presisi 1% agar

gelombang FSK tidak cacat dan dapat terbaca.

yang dimaksud field instrument adalah sensor dan actuator

Documents