Pengecekan Transmitter yang Rusak | INSTRUMENT PART 17

Pada bagian ini, saya ingin sharing pengalaman saya yang tidak seberapa ini. Tujuan saya murni hanya untuk sharing dan diskusi, karena saya pun sampai sekarang masih belajar dan belajar. Oke langsung saja ke topiknya....

Sebenarnya transmitter yang rusak itu apa sih? Menurut saya makna "rusak" itu bisa diindikasikan dengan sinyal transmitter yang tidak terbaca oleh kontroller / PLC. Ini beda kasusnya dengan "transmitter error". Transmitter error menurut saya ketika ada salah satu fungsi/fitur transmitter yang tidak berjalan dengan semestinya.

Contoh transmitter eror dan penyebabnya :

1. Nilai pembacaan flowmeter yang fluktuatif dan hunting, disebabkan oleh pipa media non metal, sehingga titik referensi bias.

2. Nilai pembacaan ultrasonic level sensor fluktuatif dan hunting, disebabkan oleh koneksi ground sensor ke transmitter tidak terhubung.

Ultrasonic noise source

3. Power pada flowmeter terbaca tidak memenuhi (error), karena kabel sensor yang digunakan bukan merupakan standar factory.

4. Sensorprom pada flowmeter tidak terinstal, sehingga data kalibrasi factory tidak terinput ke transmitter. Membuat transmitter tidak bisa menampilkan hasil pengukuran.

Error on magnetic flowmeter

Dan banyak lagi peristiwa erornya transmitter. Sebenarnya solusi untuk semua device instrumen selalu sama : BACA MANUAL INSTRUMEN TERSEBUT dan CARI TAHU INDIKASI ERRORNYA KARENA APA.

Untuk mencari tahu indikasi dan penyebab eror sebenarnya gampang-gampang susah. 

1. Apakah display instrumen menampilkan suatu lambang terntentu / keterangan eror.

error sign on display

 

2. Cek semua koneksi kabel apakah sudah terhubung secara baik atau belum.

dont forget to wire shield/ground cable to terminal

Kalau misalnya 2 cara di atas belum bisa, kita harus menggunakan try and error diagnose lah wkwk. Kalau yang ini sih udah dalam ranah pengalaman, tidak bisa secara teoritis wkwk.

Okei back to the topic. Untuk transmitter yang rusak, sebenarnya saya punya 1 jurus jitu untuk mengetahuinya. 

Looping Transmitter dengan Menggunakan Remote Display.

Seperti yang kita ketahui, wiring pada transmitter ada beberapa jenis. 

1. Looping 2 wire : merupakan wiring yang paling umum digunakan pada transmitter. 2 wire disini menjelaskan bahwa dalam dalam 1 kabel, berfungsi sebagai daya sekaligus output.

2 wire looping diagram

2. Looping 4 wire : Biasanya 2 kabel digunakan sebagai power, dan 2 kabel lagi digunakan sebagai output.

4 wire transmitter

Langkah Looping Transmitter yang rusak :

1. Cabut kabel transmitter yang berasal dari PLC.

2. Koneksikan transmitter ke RD 300 Siemens.

RD 300 looping to transmitter

3. Pada menu RD 300, lakukan scaling :

lower scale    :     4 mA   -->    4

upper scale    :    20mA   -->    20   

Scaling di atas dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui arus looping yang mengalir pada transmitter. Ada 2 kondisi yang dapat kita gunakan sebagai dasar bahwa transmitter rusak. Arus yang terbaca adalah sebesar < 4mA ATAU >20mA. Intinya out of range dari current operation yang seharusnya lah.

Terkait dengan fenomena current yang out of range ini, sebenarnya saya sedikit bingung terkait penjelasannya.

Untuk transmitter yang nilai looping currentnya < 4 mA, saya tidak begitu paham penyebab dan diagnosa kerusakannya. Untuk transmitter yang nilai looping currentnya > 20 mA, bahkan dalam satu kasus mendekati infinite (999.9 mA).

Di bawah ini adalah transmitter rusak yang pernah saya tes :

1. Pressure Transmitter P320

below normal current looping

Dapat dilihat bahwa transmitter mati total. Kemudian wiring dari PLC dilepaskan dari transmitter. Transmitter di looping dengan RD 300 Siemens yang sudah kita scaling. Kemudian RD 300 kita powered on, dan dapat dilihat hasilnya. Transmitter tetap mati, dan arus loopingnya 3,39 mA. Ini jelas out of range dari batas bawah arus looping. Kemudian Siemens Indonesia memutuskan berdasarkan hasil diagnosa bahwa kerusakan ada pada display. Setelah display baru datang dari factory dan dicoba ke transmitter rusak, transmitter tetap tidak menyala. Kemungkingan kerusakannya ada pada mainboard elektriknya. Untuk penyebabnya saya belum tahu pasti, tapi some of possibility akan coba saya tuliskan di bawah.

2. Level Transmitter Probe LU

high humidity on transmitter's terminal. This caused by wrong installation

infinite current looping. Display keep flashing

Saat melihat setup instalasi, saya sudah menduga bahwa transmitter yang satu ini rusak karena kemasukan air. Okeii saya coba cek dulu kondisinya. Seperti biasa setelah transmitter dilepaskan dari kabel plc, maka kita looping dengan RD 300. Transmitter yang tadinya mati, tiba-tiba menyala. Namun kondisi menyala bukan berarti bahwa transmitter baik-baik saja. Tiba-tiba layar menampilkan simbol aneh yang tidak dapat mengerti. Hanya menampilkan seven segment yang tidak jelas bentuknya. Oiya semua display transmitter pasti menampilan seven segment. Yang paling bikin saya kaget adalah, pada RD300 ditampilkan angka 999,9 mA. Yang mana artinya bahwa looping current tersebut jauh melebihi 20 mA. Disini saya begitu kaget karena selama saya melakukan pengujian looping current dengan RD300, maksimal yang selalu saya dapat adalah arus sebesar 20 mA. Flashing pada display RD300 semakin membuat saya curiga, bahwa transmitter ini sudah dalam kondisi rusak. Dan setelah saya cek pada manual RD300, ternyata memang benar :

error on datasheet

RD300 memang didesain untuk looping 4-20 mA. Jadi ketika suatu arus looping ada diluar batas tersebut, maka device ini akan menampilkan angka secara flashing. Ini sudah jelas saya pikir berada pada kondisi infinite current. Sesuai persamaan hukum listrik, arus akan mendekati tak terhingga ketika resistansi ~ 0 ohm. Yang membuat resistansi ~0 tentunya adalah peristiwa short circuit, dimana potensial positif langsung berhubungan dengan potensial negatif tanpa melewati hambatan (board transmitter).

Kesimpulan

Sebenarnya untuk pengecekan apakah sebuah transmitter sudah rusak atau belum ada banyak caranya. Yang paling umum digunakan adalah menggunakan HART Communicator. Karena fitur pada HART Communicator ini sangat banyak (tidak hanya mengecek looping current), tapi juga bisa mengecek dan mengimput rentang kerja transmitter.

Saya sudah menanyakan masalah ini dibeberapa forum khusus automation and instrument, dan orang yang expert di bidang instrumen mengatakan bahwa produsen tidak tertarik untuk memproduksi part instrument. Artinya ketika alat instrumen kita rusak (selama ini bukan karena human error), pilihannya hanya ada 2 : claim warranty selama masih ada masa garansinya, atau beli yang baru. Hal ini juga yang menurut saya menjadi alasan kenapa diagnosa penyebab kerusakan instrumen tidak secara detail diteliti. Misalnya TV kita mati dan kita panggil teknisi. Pasti teknisi tersebut menyarankan kita membeli komponen A, B, C. Instrumen tidak seperti itu, terkadang masalahnya sulit dideteksi.

Terkait penyebabnya, dibawah saya akan berikan penjelasan dari orang yang expert :

link : Siemens Forum 

There are general service conditions that cause failures, like:

- heat kills electronic components and seals.  Over heating any electronic device shortens its life considerably.
- over pressuring pressure components either kills the sensor or distorts so badly that the readings are meaningless.
- water or liquid intrusion into electronic compartments causes damage
- near lightning strikes damage electronics
- excessive common mode voltage can burn out electronics
- corrosion causes electrical connection problems which causes faults.
- Applying 24Vdc across the input resistor of 4-20mA input channel will burn out the little 1/8W resistor (when someone puts a jumper across the (+) and (-) terminals of a powered, 2 wire transmitter)
- dirt and grit in the flow stream of a turbine meter
- customers will connect 120Vac across the terminals 24Vdc device and burn it up.

Sebenarnya kerusakan transmitter lebih banyak disebabkan human error ketimbang defect from factory. Jadi sebaiknya pahami spesifikasi trasnmitter, pahami prosedur dan instalasi terlebih dahulu, dan jangan lupa baca manual alatnya sebelum dioperasikan. 

Tengkyuuuuu...

MODBUS MEMANG GILAAAA!!!!! | INSTRUMENT PART 13

Protokol komunikasi apa yang paling gila dalam trilogi protokol komunikasi? 

Saya akan menjawab MODBUS.

Ini didasarkan pada sisi pemrograman PLC MODBUS yang membutuhkan lebih banyak waktu dipelajari, dipahami, dan diresapi wkwkwk. Pada bagian ini, saya akan menjelaskan percobaan yang telah saya coba bersama mentor saya (walau yang lebih banyak berpikir sebenarnya bukan saya sih wkwkwkwkwkwk).

The most insane Protocol

Dulu saya berpikir bahwa ilmu dan seni PLC itu sederhana wkwkwk, ya paling intinya buat program berdasarkan kasus lah wkwk. Setelah saya diajari lebih dalam oleh mentor saya, saya mulai sadar bahwa PLC itu bukan soal pemrograman melulu. Saya diajari cara konfigurasi PLC (power supply yang dibutuhkan berapa ampere, modul komunikasi yang dibutuhkan seri apa, modul analog digital Input/outputnya seri apa) juga diajari cara pengkabelan PLC (PLC nya sebagai sinking atau sourcing ke transmitter, wiring relay dari PLC seperti apa) dan inti dari segala inti adalah terkait pemrograman (cara pemrograman analog input/digital input/digital output/analog output gimana, pemrograman menggunakan trilogi protokol komunikasi gimana) wkwkwk. Intinya PLC itu rumit lah wkwkwkwk.

Master and Slave Analogy

Salah satu analogi yang paling sering digunakan adalah istilah master-slave. Master disini tentunya merupakan PLC (karena seperti yang kita tahu otaknya ya PLC). Satu master (PLC) bisa punya banyak slave, ataupun 2 master/lebih bisa punya banyak slave (redundant system). Slave hanya akan menuruti semua perintah mastrer hanya jika komunikasi diantara master dan slave terjadi secara benar.

Kali ini saya akan sharing pengetahuan mengenai komunikasi menggunakan protokol  MODBUS. Jika sebelumnya pada protokol HART lebih difokuskan pada variabel apa yang ingin ditarik, pada MODBUS lebih difokuskan pada slave address and parameter address apa yang ingin kita tarik. Pada percobaan kali ini saya menggunakan 2 buah slave (instrument) yang support untuk komunikasi MODBUS. Disini saya memilih Level Transmitter MultiRanger dengan sensornya Probe LU untuk slave 1, dan powermeter SENTRON PAC 3100 untuk slave 2. Jikalau pada part sebelumnya saya sudah mencoba menggunakan SENTRON PAC dan berhasil untuk membaca data MODBUS, maka disini saya menambah parameter berupa :

1. penambahan slave menjadi 2 slave

2. tidak hanya bisa membaca data dari slave (read), tapi saya akan mencoba memberikan perintah ke slave (write)

Oke langsung saja masuk ke intinya.....

1. Wiring

wiring modul profibus, slave 1, slave 2

Dalam kabel MODBUS seperti yang pernah saya bilang, walaupun portnya menggunakan konektor DB9, namun jumlah kabel data nya hanya 2. Perlu selalu diingat, bahwa dalam komunikasi MODBUS, wiring slave dikoneksikan secara serial. Jadi urutannya PLC --> slave x --> slave y --> slave z. Tidak bisa slave x --> plc ; slave y --> plc ; slave z --> plc (tidak bisa paralel). Lebih jelasnya seperti gambar di bawah

Modbus wiring from master to N-Slave

2. Program PLC

2A. Blok diagram MAIN

main-1

main-2

main-3

2B. Blok Diagram Status

Blok diagram status

Diagram status digunakan sebagai blok fungsi dari blok main. Yang penting disini adalah melihat tipe data nya saja disesuaikan dengan aturan TIA Portal. Dapat dilihat pada menu HELP TIA PORTAL.

2C. Blok Diagram Receive Data

Blok Diagram Receive Data

Blok Diagram Receive Data merupakan blok dimana data-data yang akan di read ataupun di write akan disimpan. Data ini merupakan fungsi yang diarahkah ke data_ptr setiap blok diagram modbus_master pada main program. Data-data ini sejatinya mengandung data address dari masing-masing slaveHal terpenting disini juga adalah tipe datanya disesuaikan dengan datasheet. Misalnya pada datasheet powermeter ditulikan tipe data Real, maka kita harus membuat tipe data Real juga.

3 Penjelasan Program Ladder 

Flowchart Modbus dengan 2 slave

Flowchart untuk keseluruhan ladder diagram adalah seperti di atas. Intinya ada pada program CTU (counter up). Reset value CTU kita setting sebanyak slave yang mau kita kontrol. Karena disini saya punya 2 slave dan counter up memiliki initial value = 0, maka slave 1 = ctu (0), dan slave 2 = ctu(1). Sehingga ketika semua slave sudah selesai mengambil data, maka pengambilan data akan te-reset ke ctu = 0  (slave 1). 

Intinya :

PLC menyala --> tarik semua data slave 1 hingga selesai (CTU = 0)--> tarik semua data slave 2 hingga selesai (CTU=1) --> tarik kembali data slave 1 dst.....

3A. Program Main

Setiap kali kita ingin menggunakan MODBUS, kita ambil blok diagram MODBUS RTU pada blok komunikasi di sebelah kanan

Function Block Modbus RTU

Blok yang dibutuhkan adalah Modbus_Com_Load dan Modbus_Master. 

Penjelasan Ladder Diagram bagian 2.A MAIN  adalah sebagai berikut :

SLAVE 1 = POWERMETER SENTRON ,  SLAVE 2 = MULTI RANGER XPS LEVEL TRANS

# network_1 setup modbus (blok Modbus_Com_Load)

penjelasan blok modbus_com_load

req = merupakan request atau input apa yang bisa memproses blok tersebut. Disini saya menggunakan fisrt scan yang artinya ketika program dieksekusi PLC, maka program akan berjalan terus tanpa ada kondisi yang menghentikan

port =  diisi dengan port komunikasi RS-485

baudrate = diisi dengan 9600, baudrate ini harus diinput ke semua slave PLC dengan nilai yang sama agar komunikasi bisa terjadi

MB_DB, DONE, ERROR, STATUS diisi dengan variabel yang dibuat dari fumction blok lain.

# network_2 slave 2 data level

penjelasan blok modbus-com_master

Blok program ini untuk memanggil slave-2 (multiranger level transmitter)

en = 1, artinya blok program multiranger aktif setelah counter up bernilai 1 atau setelah PLC mengambil semua data power meter (slave-1)

mb_addr = 2, karena xps (level transmitter)  dalam percobaan ini merupakan slave-2.

mode = 1, mode 1 merupakan perintah write ke slave, sementara mode = 0 merupakan perintah read data dari slave

data addr = diisi dengan 41010 sesuai dengan datasheet Multiranger

Multiranger data address

data ptr = diisi dengan fungsi xps yang telah didefinisikan di blok receive data 2C. Tipe data diisi dengan integer.

Done, Busy, Error, Status diisi dengan fungsi yang telah didefinisikan di blok status 2B.

# network_3 slave 1 data kWh

Salah satu data utama dari power meter adalah data pengukuran kWh.

en = 0, artinya blok program POWERMETER aktif sesaat setelah PLC dinyalakan.

mb_addr = 1, karena power meter dalam percobaan ini merupakan slave-1

mode = 0, karena kita ingin read data dari slave power meter

data addr = diisi dengan 40802 sesuai dengan datasheet power meter (data addr = offset + initial value)

kebanyakan initial value bernilai 40000/40001, jadi 40001+802 = 40802

power meter kWh data address

data len = 4, karena jumlah register pada data kWh di atas tertulis 4

data ptr = diisi dengan fungsi kWh yang telah didefinisikan di blok receive data 2C. Tipe data diisi dengan LReal. Disini lah letak seni PLC, untuk menentukan tipe data saja kita harus mencoba berkali-kali. Karena beda tipe data, beda pula hasil yang akan ditampilkan.

# network_4 slave 1 data kvarh

network 4 sama dengan network 3, yang beda tentunya adalah data_addr = 40805 dan data_ptr disimpan pada fungsi yang berbeda

# network_5 slave 1 27 data

Disini saya akan mengambil langsung data power sebanyak 27 data sekaligus.

en = 0, artinya blok program POWERMETER aktif sesaat setelah PLC dinyalakan.

mb_addr = 1, karena power meter dalam percobaan ini merupakan slave-1

mode = 0, karena kita ingin read data dari slave power meter

data addr = merupakan data address pertama yang diisi dengan 40002 sesuai dengan datasheet power meter (data addr = offset + initial value = 40001 + 1)

kebanyakan initial value bernilai 40000/40001, untuk powermeter bernilai 40001... jadi 40001+1 = 40002

power meter important data address

data len = 53, karena jumlah register (offset) pada data powermeter diatas sebanyak 53

data ptr = diisi dengan fungsi powermeter yang telah didefinisikan di blok receive data 2C. Tipe data diisi dengan Array. Array [0....53] memiliki arti bahwa pengambilan data dilakukan dari ofset 0 hingga 53 secara langsung. Karena data yang ditarik lumayan banyak, maka membutuhkan waktu yang sedikit lama. Selama PLC mengambil 26 data ini, maka fungsi status_comm_master_busy = 1 atau aktif. Jikalau sudah selesai, maka status _comm_master_done = 1.

# network_6 write to powermeter

Jika sebelumnya kita hanya membaca nilai dari slave, sekarang kita akan memberikan perintah ke slave (mode write). Karena kita tahu bahwa variabel kWh merupakan active energi total (total konsumsi energi listrik yang terpakai), maka kita akan mencoba mereset nilai kWh tersebut. Kebetulan pada SENTRON PAC 3100 memiliki mode reset yang bisa diberikan dari PLC. Dapat dilihat pada kolom paling kanan, mode W memiliki arti mode write dari PLC ke Powermeter.

power meter reset function data address

en = 0, artinya blok program POWERMETER aktif sesaat setelah PLC dinyalakan.

mb_addr = 1, karena power meter dalam percobaan ini merupakan slave-1

mode = 1, karena kita ingin write data dari master (plc) ke power meter

data addr = diisi dengan 460005 sesuai dengan datasheet power meter (data addr = offset + initial value)

Ada yang aneh disini, kenapa data addr bukan 60004, 60005 atau 100005 (40001 + 60004)?

Jawaban singkatnya sebenarnya hanya bisa try and error. Namun ketika sudah buntu seperti saya, kita bisa lihat penjelalasan pada TIA Portal. Sesuai dengan datasheet address di atas, tertulis function code 0 x 06. Maka dapat dilihat initial valuenya bisa berupa 40001 atau 400001. Setelah saya coba memasukkan address 100005, fungsi reset tidak berfungsi. Kemudian kita ganti dengan initial valu 400001, sehingga address nya menjadi 460005 dan boooommmmmm, fungsi resetnya berfungsi. Disinilah letak kegilaan MODBUS, banyak nilai-nilai yang susah untuk dijelaskan disini wkwkwk.

Penjelasan TIA Portal untuk offset data

data len = 1 karena register yang dibutuhkan hanya 1.

data_ptr = diisi dengan fungsi reset yang telah didefinisikan di blok receive data 2C.

# network_7 

network 7 merupakan blok move biasa, dimana ketika PLC dinyalakan, maka fungsi move akan bernilai 0.

 # network_8

Ketika step = 0, maka PLC akan mengeksekusi pengambilan semua data pada slave-1. Ketika Status_com_master_busy slave-1 = tidak, maka coil akan close, dan step kemudian akan bernilai 1. Ketika step bernilai 1, PLC akan mengeksekusi blok pengambilan data slave-2.

 # network_9

Ketika step bernilai 1, dan pengambilan data slave-2 (XPS) sudah done, maka akan mentriger output %M10.0. %M10.0 ini nanti akan mentrigger blok CTU Network 10.

 # network_10

Disetting nilai reset = 2 karena hanya ada 2 slave. Ketika PLC selesai mengambil data slave 1 (step = 0 ), kemudian gantian mengambil data slave 2 (step =1), maka step akan te-reset kembali menjadi 0 (kembali mengambil data slave 1), begitu seterusnya secara bergantian dan real time.

 # network_11 reset kWh powermeter

Ketika kita memberikan perintah reset ke powermeter melalui PLC, maka data address reset 460005 (pada data_ptr) akan mendapat nilai 0. Sesuai dengan datasheet, reset = 0 menanadakan bahwa semua data penggunaan energi akan ter-reset menjadi 0.

 # network_12 nonaktifkan reset kWh powermeter

Ketika perintah reset tidak diberikan PLC, maka data_ptr_reset akan mendapat nilai 7. Nilai ini sebenarnya bebas, asalkan diluar rentang nilai reset powermeter

reset value start from 0 - 4

Hasil

Saya kebetulan tidak sempat untuk mendokunmentasikan hasil percobaannya, namun kira-kira hasilnya persis seperti ini. Namun bedanya percobaan kali ini sudah digunakan untuk pembacaan data 2 slave dan sudah mampu memberikan perintah ke slave untuk me-reset nilai di bawah menjadi 0

Pembacaan data PowerMeter

Bisa saya simpulkan komunikasi dengan protokol MODBUS ini sedikit begitu rumit. Alasan saya ada 2 ;

1. Data address terkadang mengandung initial value yang nilainya sedikit abstrak wkwk

2. Tipe data juga harus di try and error, karena terkadang beda tipe data beda pula hasil pembacaan wkwk

Thankyouu.....

Pressure Transmitter | INSTRUMENT PART 6

Pressure Transmitter

SITRANS P 320 Siemens Pressure Transmitter

Transmitter yang satu ini bisa dikatakan cukup aplikatif. Alasannya? Tentunya karena jika kalian mempunyai transmitter pressure, kalian bisa menggunakannya untuk mengukur 3 variabel fisis, yaitu :

1. Tekanan   
2. Level
3. Flow/Laju Aliran

Pressure Transmitter for level measurement application

Pressure Transmitter for flow measurement application using orifice plate

Pressure Transmitter

        Pressure transmitter biasanya menggunakan prinsip efek kapasitansi untuk merubah nilai kapasitansi menggunakan fenomena tekanan. Ya intinya itu seperti teori kapasitansi di antara 2 plat konduktor, variabel utamanya tentunya jarak di antara 2 pelat konduktor yang dipengaruhi gaya tekan oil cell fluid seperti gambat di bawah.

Pressure transmitter using capacitance effect for measuring pressure

Teorinya aja udah riwet, apalagi aplikasinya di lapangan hahaha. Di dalam pressure transmitter biasanya terdiri atas beberapa komponen penting, seperti diafragma (membran elastis), seal flange, dan tentunya oil cell fluid. Saya akan coba jelasin sedikit di bawah penjelasan terkait oil cell filling.

Komponen pressure transmitter

Pressure Transmitter using Oil Cell Fill Fluid

Komponen di sekitar sensor

        Kebanyakan atau bahkan hampir semua pressure transmitter menggunakan pipa kapiler atau bahkan sekedar oil filled sebagai perantara antara indra sensing (sensor) dengan media yang mau diukur. Intinya, engineer berpikir bahwa fluida atau bahkan gas yang ingin diukur, tidak mungkin kontak langsung dengan sensor, karena dapat terjadi hal-hal yang dapat merusak sensor seperti over pressure dan over temperature. Ditambah lagi banyak sekali fluida/gas yang ingin diukur bersifat korosif. Oleh karena itu ditetapkan lah istilah oil cell fluid sebagai fluida yang memernuhi pipa kapiler. Otomatis kita pasti berpikir kenapa oil fluid ini bisa membawa informasi akurat nilai pressure fluida/gas hingga ke sensor? Ya yang pasti oil fluid ini dapat mentransfer tekanan dalam akurasi milibar dari satu diafragma ke diafragma lain. Karena pipa kapiler diisi penuh (mampat/tidak berongga) ditambah diaframa yang begitu sensitif, maka tranfer tekanan dapat terjadi dari fluida hingga sensor. Untuk lebih lengkapnya bisa dilihat di 

https://control.com/textbook/continuous-pressure-measurement/electrical-pressure-elements/ 

atau

https://control.com/textbook/continuous-pressure-measurement/pressure-sensor-accessories/

Urutannya itu kalau secara umum :

Fluida/gas -- diaphragm (on flange) -- Pipa kapiler filled by oil cell -- diaphragm -- Pipa kapiler filled by oil cell --  sensor

Gauge vs Absolute Pressure

        Tipe pengukuran pressure transmitter biasanya ada 2, tentunya selain differential pressure. Pertama gauge dan yang kedua absolute. Kalau absolute berarti tekanan referensi yang digunakan adalah 0 atm, sedangkan gauge menggunakan tekanan atmosfer 1 atm sebagai referensi (tekanan 0 atm). Tekanan absolute biasanya digunakan pada tangki vakum (close tank), sedangkan gauge digunakan untuk tangki dengan atap terbuka (open tank).

gauge vs absolute pressure

Valve Manifold

Berdasarkan apa yang saya pahami, kebanyakan pressure transmitter untuk aplikasi pengukuran flow  biasanya menggunakan valve manifold. 

Pressure transmitter with 5-way manifold

Valve manifold dipasang biasanya dengan tujuan untuk mempermudah proses manintenance maupun kalibrasi, sehingga proses dalam sistem tetap dapat berjalan meskipun transmitter sedang dikalibrasi. Intinya untuk isolasi transmitter untuk tujuan service atau pemeliharaan lah.  Jenis valve manifold dibagi menjadi 3, 2-way manifold, 3-way manifold dan 5-way manifold. Berdasarkan skemanya, 2-way manifold biasanya digunakan oleh transmitter dengan prinsip tunggal (absolute atau gauge measurement), sementara 3-way dan 5-way digunakan untuk transmitter dengan prinsip differential pressure.

Skema 2-way manifold valve

Skema 3-way manifold valve

Skema 5-way manifold valve

5-way manifold

Dalam keadaan normal, block valve selalu terbuka. Dalam keadaan service/maintenance, block valve ditutup dan bleed valve dibuka untuk keperluan kalibrasi maupun isolasi. Biasanya pada proses kalibrasi, diinjeksi tekanan melalui vent/bleed valve (saya juga gak begitu paham kalibratornya menggunakan apa, yang pasti nilai tekanan diketahui seperti proses kalibrasi kebanyakan). Ini juga berlaku untuk 2-way dan 3-way. 

Normal vs service mode use 5-way manifold valve

Keren kan pressure transmitter? Beli 1 bisa untuk banyak aplikasi wkwk

Flow Transmitter | INSTRUMENT PART 5

Flow Transmitter

Flow transmitter merupakan transmitter yang bertujuan untuk mengukur laju aliran fluida (sesuai namanya). Ada 2 fitur yang biasanya ditampilkan pada flow transmitter, yaitu flowrate (debit)  dan totalizer. Simpelnya, flowrate menampilkan berapa debit aliran fluida, sementara totalizer menampilan berapa volume fluida yang telah melewati transmitter.

teori laju aliran

Satuan flowrate : m^3/h ; satuan totalizer : m^3

*satuan bisa diubah ke liter/detik ataupun satuan lainnya, cukup gunakan tabel konversi

Jenis Flow Transmitter dan spesifikasinya

Tabel di atas menjabarkan jenis-jenis flow transmitter dan spesifikasinya. Secara umum flow meter terbagi atas 5 jenis, yaitu : Electromagnetic, Coriolis, Vortex, Ultrasonic dan Differential Pressure.

Jenis-jenis Flow Transmitter :

1. Electromagnetic Flow Transmitter

Electromagnetic Flow Transmitter

Prinsip kerja

Transmitter ini menggunakan prinsip electromagnet Hukum Faraday. Sensornya berupa electroda yang berada di sisi kanan kiri pipa, sementara exciter nya berupa coil (kumparan di atas dan bawah pipa). Exciter sendiri berfungi untuk membangkitkan medan magnet. Seperti yang kita tahu, jikalau dua buah coil diberi arus, maka diantara kedua coil tersebut akan timbul medan magnet. Nah jikalau ada material konduktif yang bergerak di antara coil tersebut, maka akan timbul electromotive force atau simpelnya beda potensial (tegangan listrik). Nah electromotive force ini lah yang akan dideteksi oleh electroda yang berada di samping pipa. Untuk lebih memahaminya kita harus memahami teori hukum Faraday.

Just for info saja, salah satu syarat ketika ingin menggunakan transmiter ini, fluida yang mengalir harus memiliki konduktivitas > 20 mikroSiemens. Hal ini karena jikalau fluida tersebut tidak bersifat konduktif (seperti solar), maka tegangan tidak dapat dibangkitkan di elektroda.  Seperti gambar di bawah ini, laju aliran deionized water tidak cocok diukur menggunakan electromagnetic flow transmitter karena konduktivitasnya < 20 mikroSiemens.

Electric conductivity on some solutes

Untuk lebih lengkapnya bisa tonton video berikut : https://www.youtube.com/watch?v=f949gpKdCI4

2. Coriolis Flow Transmitter

Bisa dikatakan, Coriolis merupakan transmitter termahal di bidang pengukuran flow. Transmitter ini memiliki eror akurasi 0.1, yang merupakan eror akurasi terkecil dibanding jenis flow transmitter lainnya. Di dalam transmiter ini juga dilengkapi dengan sensor temperature untuk mengukur suhu fluida.

    Coriolis Flow Transmitter

Prinsip Kerja.

Prinsip kerjanya menggunakan efek koriolis (saya juga gak begitu paham teorinya wkwk) invented by Gustave de Coriolis. Tapi saya gak tahu siapa yang mengaplikasikannya ke pengukuran flow. Kalau di transmitternya itu ada 2 pick up sensor. Intinya ya kayak sensor proximity gitu, jadi dia sense (menerima sinyal) setiap pipa tersebut melengkung ke dekat sensor. Nah di dalam transmitter  itu, pipa akan melengkung ketika ada fluida yang mengalir. Jikalau ada fluida yang mengalir, maka sensor pickup di bagian inlet pipa akan menerima sinyal, kemudian gantian sensor pickup di outlet. Sebenarnya prinsipnya kayak resonansi getaran gitu kalau menurut saya, jadi nanti ada delta time (selisih waktu antara pickup inlet dengan pickup outlet). Selisih waktu ini lah yang secara teoritis disebut phase shifting (pergeseran fase gelombang). Intinya :

• Delta time sebanding dengan mass flow rate.
• Fluid density sebanding dengan frekuensi maupun suhu fluida terukur.
• Nah dari 2 nilai variabel di atas, kita bisa mendapatkan nilai Volume flow rate.

Untuk lebih paham lagi, kalian bisa klik link video di bawah :

https://www.youtube.com/watch?v=31jYXlnu-hU dan https://www.youtube.com/watch?v=XIIViaNITIw

phase shift = mass flow of fluid

Yang pasti Transmitter Coriolis ini udah paket lengkap transmitter jenis flow lah. Bisa tahu suhu, density, mass flow rate, volume flow rate, dan totalizer juga.

3. Vortex Flow Transmitter

Nah yang satu ini di bawah Coriolis sedikit terkait dengan kualitas. Tapi sama-sama high class untuk flow transmitter lah bisa dibilang.

Vortex Flow Transmitter

Prinsip Kerja

Prinsip kerja Vortex Transmitter adalah menggunakan teori Von Karman efek. Intinya bahwa setiap aliran akan menciptakan pusaran secara bergantian setiap menabrak suatu objek penghalang berwujud solid. Setelah bluff body (penghalang), ditempatkan suatu sensor piezo electric (pick up sensor) yang berfungsi untuk sensing pusaran tadi. Nah kecepatan aliran fluida akan sebanding dengan frekuensi, dan debit dapat dihitung menggunakan nilai luas pipa dan kecepatan aliran. Lengkapnya ya seperti di bawah ini :

Vortex work principle 

bisa juga liat di video berikut https://www.youtube.com/watch?v=GmTmDM7jHzA  atau https://www.youtube.com/watch?v=QxCeVVXF2ng

4. Ultrasonic Flow Transmitter

Nah untuk flow transmitter, jenis ini merupakan salah satu yang banyak digunakan. Tentunya karena harganya tidak semahal 2 transmiter di atas wkwk. Transmitter ini terbagi menjadi 2 tipe, yaitu tipe inline ultrasonic dan clamp on ultrasonic. Inline berarti pipa harus dilubangi, dan sensor dimasukkan melalui lubang tadi (sensor kontak langsung dengan fluida). Sementara untuk tipe clamp on, sensor cukup hanya terpasang di luar pipa.

Prinsip kerja secara umum

Sesuai dengan ultrasonik transmitter tipe level, prinsip umumnya ya dengan memancarkan gelombang UT. Fenomenanya ya berdasarkan waktu untuk emit-receive gelombang UT.

https://www.youtube.com/watch?v=Bx2RnrfLkQg atau https://www.youtube.com/watch?v=DD2bBLu6kLM

Inline Ultrasonic Flow Transmitter

Seperti yang saya katakan di atas, sensornya kontak langsung dengan fluida. Tipe ini nantinya di spesifikkan ke jumlah sensor UT nya. Ada yang single path, ada yang double path. Makin banyak jumlah pasang sensor (path), maka pengkuran flow rate dipastikan semakin akurat. Keuntungan tipe ini adalah instalasi  sensor gampang, karena sensor dan pipa sudah terpasang langsung dari factory Siemens (pipa + transmitter). Kekurangan tipe ini adalah biasanya tidak pernah dipesan jikalau suatu plant sudah beroperasi, karena harus memotong pipa di plant. Jadi pemesanan jenis ini biasanya saat pabrik dalam tahap perencanaan atau saat prior to commissioning lah bisa dibilang.

double path inline UT flow transmitter

Clamp-On Ultrasonic Flow Transmitter

Prinsip kerja reflected ultrasonic

Nah jikalau suatu pabrik yang sudah beroperasi ingin expand atau menambahkan instrument device, jenis inilah yang banyak dipesan. Jenis clamp on juga dapat dibagi 2 jenis lagi, yaitu jenis reflected dan non refleceted.

non reflected Clamp On UT Transmitter

Reflected Clamp On UT Transmitter

Kelebihan jenis ini tentunya tidak diperlukan pemotongan pipa saat instalasi. Kekurangannya? Sangat menyiksa engineer sih sebenarnya. Dimulai dengan pertanyaan "gimana cara kita tahu jarak kedua sensor tersebut?". wkwkwk nentuinnya itu harus pake software. Banyak nilai variabel yang harus diketahui seperti : material pipa apa, tebal pipa berapa,  liner (bagian dalam pipa bahannya apa), tebal liner berapa, fluida yang dialirkan apa? wkwkwk yang bikin sulit sebenarnya lebih ke arah nyari nilai variabel tadi karena biasanya data-data tersebut tidak disimpan secara detail oleh pengelola pabrik. Emang kalau misalnya data tadi gak lengkap akibatnya apa? mungkin tersirat pertanyaan seperti itu. 

Fenomena ini yang akan menjelaskan :

Pembiasan gelombang cahaya

Hukum Snelius terkait indeks bias gelombang

Ya jawabannya karena gelombang UT juga dibiaskan. Tebal pipa dan liner, material pipa dan liner, jenis fluida (viskositas), inilah yang akan mempengaruhi pembiasan/pembelokan gelombang UT. Semua data inilah yang diperlukan software untuk mengkalkulasi jarak antara kedua sensor UT. Kalau misalnya jaraknya tidak sesuai? maka Transmitter tidak akan dapat membaca hasil sensor karena gelombang yang dipancarkan jatuhnya  di samping sensor yang berfungsi untuk menerima. Intinya gelombang tidak tersensing tepat di sensor satunya. 

Kalkulasi Spacing (jarak antar sensor) menggunakan software Siemens

Seperti hasil di atas (hanya contoh), diperoleh jarak spacing sebesar 275 mm atau 27,5 cm. Didapat juga rekomendasi instalasi menggunakan jenis reflected UT. 

Oiya terkait dengan liner, saya akan menjelaskan sedikit. Liner itu simpelnya adalah bagian dalam pipa. Biasanya liner ini digunakan pada apliasi material reaktif (saya juga kurang paham contohnya) simpelnya bersifat korosif lah. Jadi pipa luar tetap kuat dan tidak terkikis.

Liner pipa yang berwarna merah

5. Differential Pressure Flow Transmitter (Orifice Plate)

DP transmitter ini atau biasa disebut orifice plate merupakan jenis flow transmitter yang biasa digunakan di lapangan. Selain harganya yang murah, pemasangannya juga tidak begitu sulit. Bentuknya seperti cincin yang nantinya menghalangi aliran fluida.

Orifice Plate and DP Transmitter

 

Prinsip Kerja

Prinsip kernya menggunakan prinsip penurunan tekanan (pressure drop sebelum-sesudah orifice). Tekanan sesudah orifice tentunya akan lebih rendah ketimbang tekanan sebelum orifice. Delta Pressure inilah yang dikonversi menjadi laju aliran (flow rate) dengan menggunakan persamaan Hukum Bernouli. Dua sensor yang berada sebelum dan sesudah orifice akan terhubungan ke pressure chamber dan diaphragma di dalam transmitter untuk membandingkan nilai selisih tekanan.

Differential Pressure Working Principle

Untuk lebih jelasnya bisa kalian lihat di https://www.youtube.com/watch?v=oUd4WxjoHKY

Flow transmitter merupakan transmitter yang paling banyak jenisnya wkwk. Dapat kita lihat bagimana kejeniusan ilmuwan zaman dulu  menemukan fenomena-fenomena fisis yang tepat untuk mengukur laju aliran. Untuk jenis flow kali ini, tentunya juaranya jatuh kepada fenomena efek Coriolis, dengan akurasi pengukuran flow nya yang sangat tinggi.