DCS vs PLC

Dalam sebuah artikel dikatakan bahwa PLC dan DCS mempunyai fungsi yang sama. Saat ini perbedaan DCS dan PLC telah kabur karena masing-masing telah saling mengambil peran. PLC mengambil sebagian peran DCS dan sebaliknya.

Ini sangat berbeda dengan yang dipahami selama ini bahwa :

DCS (Distributed Control System) sesuai dengan namanya adalah sebuah SISTEM PENGONTROLAN yang bekerja menggunakan beberapa controller dan mengkoordinasikan kerja semua controller tersebut. Masing-masing controller tersebut menangani sebuah plant yang terpisah. 

Controller yang dimaksud tersebut adalah PLC.Sedangkan PLC ( Programmable Logic Controller ) sesuai dengan namanya adalah sebuah CONTROLLER yang dapat di program kembali.

Jika PLC hanya berdiri sendiri dan tidak digabungkan dengan PLC yang lain, SISTEM pengontrolannya dinamakan DDC. Jadi, PLC adalah sub sistem dari sebuah sistem besar yang bernama DCS. Yang sejajar dalam hal ini adalah DDC dengan DCS dan FF, serta PLC dengan SLC, Microcontroller,dansebagainya. Benarkah demikian?

Perkembangan awal PLC, difungsikan lebih ke logic Control (Discrete Input/Output). Tapi Sekarang, PLC sudah mengakomodasi bukan hanya discrete Input/Output, didalamnya sudah dapat menerima signal dari Thermocouple, RTD, Load Cell, dan sebagainya langsung ke I/O PLC.

Mungkin ini yang menjadi "kabur", dimana fungsi-fungsi tersebut sebelumnya dipegang oleh DCS, sekarang dengan PLC saja sudah bisa. PLC pada dasarnya hanya pengontrol logika yang dapat diprogram. Walaupun pada perkembangannya PLC sudah dilengkapi analog signal, kemampuan aritmatiknya sangat terbatas.

Sedangkan DCS, Sistem Pengendali terdistribusi Penekanannya ada di D-nya, Distribusi, yaitu distribusi tiga hal : Distribusi Resiko kegagalan, Distribusi lokasi dan Distribusi Pengendalian dan Man Power.

Secara tradisional, memang benar bahwa DCS lebih lambat responnya dibanding PLC. Karena memang untuk regulatory control tidak perlu respon yang terlalu cepat karena kalau gagal masih ada safety shutdown system. Satu (1) second overall masih cukup untuk hampir semua aplikasi. Berbeda dengan safety application yang sering merupakan ladang PLC. Sekarang, kelihatannya sudah berbeda karena hardware dari yang secara tradisional DCS vendor makin "seperti PLC". Ada yang mengatakan, "PLC itu Install and Forget it", kalau DCS kebalikannya, karena lebih bersifat kompleks dan perlu monitoring.

Kalau dilihat dari kompleksitas sistemnya, tergantung bagaimana konfigurasi sistem yang dipasang. Shutdown System Plant dengan menggunakan PLC-based juga bisa sangat kompleks, jauh lebih kompleks dibanding dengan DCS. Kalau tidak, mengapa para ahli sedemikian peduli sampai mengeluarkan IEC-61508, IEC-61511, IEC-62601 dan sebagainya.

PLC terbaru saat ini sudah sanggup untuk mengolah sejumlah besar informasi secara real time karena sudah memiliki RAM antara 2 - 6 MB, memiliki konektivitas dengan Ethernet dan dapat diprogram dalam bentuk teks terstruktur maupun ladder logic.
Pun, umumnya dioperasikan dengan Windows XP, dilengkapi dengan Human Machine Interface, HMI (misalnya Rockwell RSView), yang memungkinkan diadopsinya aplikasi Visual Basic, Hysys dan aplikasi lainnya.

Integrity level PLC tidak bisa dipandang secara individual, seharusnya dipadukan dengan final element dan sensor sebagai satu kesatuan Safety Instrumented Function (SIF).

Perbedaan PLC dan dcs sekarang sudah tidak ada lagi, karena perkembangan teknologi yang sudah maju.. dimana PLC sudah banyak yang berperan sebagai DCS, malah lebih dari itu PLC bisa berperan seperti SAP...!

PLC seringkali dipakai untuk safety system (trip system dari suatu equipment). Walaupun di DCS ada fasilitas LOGIC maupun sequence, kebanyakan untuk trip system, sinyal tripnya tetap diumpankan ke PLC, misalnya alarm LL dari level steam drum sinyalnya diumpankan ke PLC untuk men-TRIP-kan Boiler.

Jadi perbedaan PLC ama DCS mungkin terletak pada kecepatan responnya.

Dari studi kasus, di Caltex, DCS sudah lama dan ada penggantian dengan sistem PLC+MMI. Tapi biasanya, kalau di perusahaan migas ada dua sistem DCS dan PLC. PLC untuk Fire/gas and Shutdown System, DCS untuk Continuous Control. Juga banyak aplikasi yang lainnya, seperti spesifik kontrol untuk Compresor/turbin, Vibration Monitoring, Flow Computer System, Optimization,dan lain-lain. Dan semua apikasi itu bisa disambungkan ke DCS. DCS bisa memonitor semua sistem yang ada (PLC+MMI, flow computer, turbin control, optimization software, dan lain-lain). Mungkin sebenarnya bisa aja ditangani oleh satu DCS saja atau PLC+MMI saja. Tetapi di perusahaan Oil and Gas dibuat banyak sistem, salah satu alasannya untuk redundancy, kalau memakai satu sistem saja sekali mati,mati semua plantnya. Tetapi, kalau di industri makanan, mungkin cukup PLC+MMI saja, karena lebih murah daripada membeli DCS yang mahal.

Pendapat lainnnya mengatakan bahwa PLC tidak sama dengan DCS, PLC bukan sub sistem DCS dan DCS bukan PLC yang dibesarkan.

Bila dilihat dari awal terbentuknya kedua perangkat itu, PLC dibuat untuk menggantikan Relay Logic yang berfungsi sebagai shutdown system. DCS dibuat untuk menggantikan Controller (single Loop, multi loop, close loop, open loop, etc), yang mengendalikan jalannya Proses (Proses Control). Proses Controller tentu tidak sama dengan Logic Controller, dan jangan dipisahkan, karena akan berbeda maknanya.

Dalam aplikasinyapun begitu. Maukah jika pada sistem pengaman (ESD/PLC) kita terjadi kegagalan, maka semua Control Process menjadi Uncontrol, karena PLC digunakan sebagai System Control..?? Atau sebaliknya, kita sudah tidak memiliki sistem pengaman (ESD/PLC), ketika Sistem Control terhadap proses (DCS) terjadi kegagalan, karena DCS juga digunakan sebagai ESD..???. Lebih jelas lagi jika kita melihat "kewajaran" peruntukannya kedua sistem tersebut. PLC "wajar/layak" digunakan untuk sistem pengaman (ESD) kompresor, pompa, turbin, heater, boiler, dan "Equipment Proses" yang lain. Sementara DCS, kewajaran peruntukannya adalah sistem "Pengendalian / Control". Pengendalian terhadap perubahan level, flow, press, dan "Variable Proses" yang lain.

Pada pengembangannya, PLC mulai menggunakan "Analog Input". Input dari Transmitter atau Thermocouple. Tapi coba kita lihat ke Software pemrograman logic. Semua Analog input akan diubah menjadi Digital dan kembali menjadi parameter digital pada fungsi Logic yang digunakan. Kalaulah PLC kemudian memiliki fungsi PID Controller, lebih cenderung diperuntukan ke sistem dimana ESD dan proses control merupakan satu kesatuan Sequence yang tidak bisa dipisah. Misalnya Turbo Machinery Control.

Tetapi kalau Aplikasi Anti surge, bukanlah ESD, dan lebih cenderung ke fungsi Control (bukan Logic). Bisa dilihat dari kasus sebagai berikut yang mungkin akan lebih terlihat dimana PLC dan DCS wajar diaplikasikan.

Pada sebuah kompresor yang menggunakan sistem Auto Start untuk Pompa Lube Oil (L.O). Pompa yang normal beroperasi adalah Pompa Turbine (PT) dan Stand by adalah Pompa Motor (PM). Jika Press L.O. turun karena sesuatu hal misalnya PT Trip, setelah mencapai setting Press PM akan Auto Start. Penggunaan Sensor Press L.O. berupa Electronic Smart Pressure Transmitter dan Press.Trans. menjadi Analog input di PLC.

Kejadiannya adalah : Saat PT Trip, PM terlambat Start dan kompresor Trip, karena turunnya press sangat cepat dibawah satu (1) detik. Setelah dilihat terjadi keterlambatan respon pada Press.transmitter, walaupun damping sudah minimum. Ternyata memang semua peralatan berbasis microprocessor itu akan memiliki Dead Time (juga dikatakan di Manual Book). Untuk mengatasinya kembali digunakan

Pressure Switch untuk sistem Auto Start L.O. (sesuai desain awal). Apakah ada standard yang mengatakan sensor dari Sistem Logic ESD harus menggunakan Switch..??? Alangkah terlambat lagi jika input PLC berasal dari DCS.

Dari cerita di atas, apakah kita akan menggukan DCS untuk fungsi PLC dan PLC untuk DCS..?
Membicarakan mengenai beda antara PLC dan DCS selalu saja akan campur aduk kalau tidak di set dari awal kerangka berbicaranya pada tataran definisi atau realitas/kemampuan hardware software architecture-nya dalam mengerjakan tugas tertentu.
Kalau berdasarkan definisinya, maka :

PLC = Programmable Logic Controller

PLC secara definisi adalah sebuah controller (processor) yang bisa diprogram (programmable) yang fungsinya adalah menjalankan (execute) fungsi-fungsi logic. Logic yang dimaksud di sini, melihat pada sejarah awal dibuatnya, adalah discrete/sequence function yang biasanya ditangani oleh relay. Dari awalnya para vendor yang mengusung nama PLC memang bergerak di bisnis discrete/sequence control.
DCS = Distributed Control System

Apapun system control yang terdistribusi (Sebagai lawan dari DDC = direct digital control) dikategorikan sebagai DCS. Pada DDC seluruh control dilakukan dalam central processor sehingga apabila dia kegagalan, seluruh control plant akan ikut gagal. DDC, digunakan hampir, kalau tidak bisa disebut keseluruhannya sebagai Regulatory Control. Dan dari awalnya vendor-vendor yang mengusung nama DCS memang menggunakan produknya sebagai regulatory control.

Celakanya, para vendor yang ada pada masing-masing kubu ini mulai saling berebut pasar (terutama vendor yang dulunya mengaku vendor PLC). Ini disebabkan karena kemampuan processor/CPU dan juga memori yang makin cepat dan harganya juga makin murah.
Mereka mulai "mengkhianati" dan mulailah ada cross application. Vendor yang dulunya mengusung nama PLC sudah mulai memasuki arena regulatory control karena mereka mulai pede dengan barang mereka. Demikian pula Vendor yang dulunya mengusung nama DCS mulai tertarik memasuki arena discrete karena dari segi hardware saat ini sudah memungkinkan processor-nya punya execution time yang cepat sehingga pasar dicrete sudah bisa dimasuki.

Dengan begitu, kalau melihat pada menyataan kemampuan architecture barang yang dimiliki masing-masing, maka pengertian PLC dan DCS sudah mulai kabur. Maka kalau standard mengatakannya adalah "Programmable Electronic". Anything programmable and its electronic based device.

Khusus mengenai dikotomi switch dan transmitter, spesifikasi response transmitter yang response timenya (include dead time) adalah 100 ~ 500 miliseconds. Dead timenya sendiri 40 ~ 100 miliseconds. Standard tidak menyarankan mana yang lebih baik dipakai karena kedua-duanya sama baiknya tergantung aplikasinya (bahkan akibat kemampuan transmitter yang bisa dipakai untuk check trend dataanalog, maka pemakaian transmitter makin popular.

Kalau terdapat masalah dengan transmitter jangan langsung ambil kesimpulan bahwa switch lebih baik daripada transmitter. Jangan-jangan transmitternya model kuno, atau salah pasang setting sehingga backup pump terlambat jalan. Untuk pompa berapa kecepatan respon pompanya sendiri yang notabene mechanical ??? Penentuan settingnya lebih krusial daripada mempermasalahkan switch atau transmitter.

Dalam teori, controller sebuah safety control disarankan terpisah dari controller process control. Namun, hal ini bukanlah sebuah kemutlakan yang harus diikuti. Terkadang sebuah process control tidak bisa dipisahkan dengan safety control. Contoh : pada sebuah test station onshore, ESD adalah process control itu sendiri termasuk sistem alarmnya. Interlocking system yang berfungsi mengidentifikasi dan menindaklanjuti alarm-alarm kritikal semisal HHLL pada vessel juga adalah bagian dari process control.

Artikel yang dimaksud di atas lebih tepat mengatakan bahwa "DCS dan PLC mempunyai banyak fungsionalitas yang sama". Kalau dikatakan bahwa "DCS dan PLC mempunyai fungsi yang sama", dapat diartikan bahwa seluruh functionality DCS dan PLC sama, padahal masih ada banyak fungsionalitas yang tidak sama antara DCS dan PLC.

Perbedaan fungsionalitas tersebut juga berarti bahwa DCS dan PLC tidak bisa di-implementasikan pada aplikasi yang sama. Misalnya untuk sebuah large chemical plant, tetap diperlukan kedua sistem DCS dan PLC, masing-masing untuk aplikasi sesuai dengan rancang bangun atau kegunaan dari sistem (DCS atau PLC).

• DCS bukanlah PLC yang besar. Kita bisa mempunyai DCS dengan 300 I/O dan 2 Processor Module, dan PLC dengan 8000 I/O dengan satu atau dua Processor Module; System Architecture DCS dan PLC berbeda.
• DCS juga bukan PLC-PLC yang terintegrasi menjadi satu system besar. Kata "Controller" pada PLC lebih ditujukan sebagai "Logic Controller", sedangkan pada DCS lebih ditujukan sebagai "Process Controller"
• Baik DCS maupun PLC adalah configurable dan reconfigurable
• DDC dan PLC digabung ataupun tidak adalah dua system yang berbeda
• Kita tidak bisa menyejajarkan sistem yang berbeda-beda; sedangkan untuk sistem yang sama pun (sesama DCS atau sesama PLC) tidaklah mudah untuk menyejajarkan satu dengan yang lain.

Tetapi memanglah demikian adanya. Topik ini adalah topik klasik yang sering dibicarakan dalam berbagai technical forum, tidak hanya di Indonesia tetapi juga secara internasional, dan tetap tidak membuahkan konklusi. Yang penting kita gunakan sistem yang sesuai dengan kegunaan.

Tutorial DCS (Distributed Control System)

DCS (Distributed Control System) merupakan sistem pengkontrolan yang terdiri dari:

1. I/O (Input/Output) analog/digital
2. Controller (system DCS)
3. HMI (Human Machine Interface)

Penempatan H/W dari DCS dapat tersebar diseluruh plant sehingga disebut sistem yang terdistribusi. Untuk open loop, sinyal (analog/digital) dari field akan diterima module I/O, kemudian sinyal tsb dikirim ke CP (Control Processor) untuk diproses. Hasil proses CP akan ditampilkan di HMI (biasanya berupa PC biasa) Untuk close loop, sinyal (analog/digital) dari field akan diterima module input, kemudian sinyal tsb dikirim ke CP (Control Processor) untuk diproses. CP akan memproses antara value sinyal dari field dengan value setpoint dari operator, hasil proses itu digunakan untuk memberikan nilai ke module output, lalu nilai tsb diolah oleh module output, hasilnya module output akan mengirim sinyal ke device di field (control valve, motor, pump, etc). Semua nilai PV(Process Value/input value), SP(SetPoint) dan MV(Manipulated Value/output value) akan ditampilkan di HMI. DCS juga mempunyai fasilitas trend, trend adalah fasilitas untuk menyimpan nilai yang lampau. Trend juga digunakan untuk tuning parameter PID (Proportional Integrated Derivative) sebuah controller.

Dimulai dari Single Loop Controller (electronics, analog) pada jaman dahulu, dimana HMI adalah Controller faceplate yang diletakkan di front plate dari control panel, orang mulai memikirkan untuk menggunakan teknologi computer pada system kontrol.

Dari sini muncullah sebuah multiple loop computerized/digital control system yang disebut sebagai Direct Digital Control (DDC). DDC mengandalkan sebuah computer sebagai main processor dan I/O (masih berupa computer card pada jaman itu) sebagai peripheral, sedangkan computer itu sendiri lengkap dengan perangkat lunaknya juga difungsikan sebagai Operator Workstation (OWS) - untuk operasi dan sekaligus juga sebagai Engineering Workstation (EWS) - untuk konfigurasi. Karena pada jaman itu teknologi digital dan computer belum maju, penggunaan computer untuk sebuah control system tidak begitu reliable sehingga perlu menambhakan redundancy (yang juga tidak reliable). Akibatnya kebanyakan orang tidak berani mempercayakan plant untuk dikontrol menggunakan DDC.

Karena kegagalan DDC, orang memikirkan untuk menggunakan processor (computer) kecil sebagai controller (hanya 8 loop per controller pada awalnya) dan untuk melayani banyak control loop digunakan beberapa controller (computer) kecil-kecil, sehingga pada awal tahun 1970-an muncullah satu system control terdistribusi (masing-masing processor melakukan untuk sejumlah control loop yang tidak terlampau banyak) dan dinamakan Distributed Control System atau DCS. Processor dan I/O dibuat modular dan dihubungkan melalui I/O-Bus; sedangkan processor dihubungkan melalui satu Control Network (umumnya proprietary). OWS dan EWS dilakukan pada Computer (umumnya menggunakan Unix platform pada saat itu) yang terkoneksi pada Control Network. Sampai saat ini DCS sendiri sudah berkembang dengan redundancy pada setiap level, penggunaaan WinNT (atau lebih baru) based OWS dan EWS, dsb.

Sesuai dengan disain awalnya, semakin distributed (berarti semakin sedikit jumlah control loop per controller/processor), semakin handal DCS tersebut (berarti apabila terjadi kegagalan sebuah controller, kita hanya mengalami semakin sedikit kegagalan control loop). Akan tetapi dengan membatasi jumlah loop per controller, biaya akan semakin mahal. Dengan kemajuan teknologi, orang bisa menambah jumlah control loop per controller dengan reliability dan performance yang memadai agar system lebih ekonomis. Seberapa jauh 'distribution level' (jumlah control loop per controller) yang bisa diterima, ini adalah hak para Pengguna (Users) yang mendikte ketentuannya.

Perlu kita cermati juga Control System dengan teknologi FOUNDATION Fieldbus(tm) dengan arsitektur FCS (Field Control System) / CIF (Control In the Field) yang secara tipikal mempunyai distribution level 32X lebih distributed dibandingkan DCS.