Instrument Device di Industri Proses dan manufacture

Dalam industri proses dan manufaktur, instrumentasi memainkan peran penting dalam memantau, mengendalikan, dan mengotomasi proses produksi. Berikut adalah tinjauan lengkap tentang perangkat instrumentasi yang digunakan, termasuk aplikasi pada industri makanan (food) dan non-makanan (non-food), instrumen dengan standar keamanan (Ex dan non-Ex), serta peringkat integritas keselamatan (SIL).

Kategori Utama Perangkat Instrumentasi

1. Sensor

Sensor digunakan untuk mengukur parameter fisik atau kimia dari proses dan mengubahnya menjadi sinyal listrik.

• Jenis dan Aplikasi:
  • Sensor Suhu: Termokopel, RTD (Resistance Temperature Detector) untuk memantau suhu pada proses pemanasan, pendinginan, atau pengelasan.
  • Sensor Tekanan: Manometer, pressure transducer untuk sistem hidrolik atau pneumatik.
  • Sensor Aliran: Flowmeter (ultrasonik, elektromagnetik) untuk memantau aliran cairan atau gas.
  • Sensor Tinggi: Level transmitter (radar, ultrasonik) digunakan untuk memantau cairan dalam tangki.
  • Sensor pH: Mengukur tingkat keasaman/kebasaan, penting untuk proses kimia dan pengolahan air.
  • Sensor Posisi: Proximity sensor, linear encoder untuk mendeteksi posisi atau orientasi pada jalur perakitan.
  • Sensor Visual: Vision sensor berbasis kamera untuk inspeksi kualitas produk.
  • Sensor Gaya dan Torsi: Load cell untuk mengukur gaya tekan/tarik, atau torsi meter untuk memantau torsi pada sambungan.
  • Sensor Getaran: Digunakan untuk deteksi dini kerusakan mekanis pada mesin atau conveyor.

2. Transmitter

Transmitter mengirimkan data dari sensor ke sistem kontrol dalam bentuk sinyal analog atau digital.

• Analog (4–20 mA)
• Digital (protokol seperti HART, Modbus, PROFIBUS)

• Contoh:
  • Temperature Transmitter
  • Pressure Transmitter
  • Flow Transmitter

3. Controller

Controller bertanggung jawab untuk mengolah data dari transmitter, membandingkan dengan nilai setpoint, dan memberikan sinyal kendali.

• Jenis:
  • PLC (Programmable Logic Controller)
  • DCS (Distributed Control System)
  • PID Controller

4. Aktuator

Aktuator menerima sinyal dari controller untuk mengatur proses fisik.

• Jenis:
  • Valve Aktuator (solenoid, pneumatik, elektrik)
  • Motor Servo
  • Pompa

5. Peralatan Pemantauan

Digunakan untuk menampilkan data proses secara real-time.

• Contoh:
  • SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)
  • HMI (Human-Machine Interface)

6. Peralatan Analitik

Digunakan untuk analisis kimiawi dalam proses.

• Contoh:
  • Gas Chromatograph
  • Moisture Analyzer

Standar Instrumen di Industri Makanan dan Non-Makanan

Industri Makanan (Food)

• Instrumen harus memenuhi standar higienis, seperti FDA dan EHEDG.
• Material sensor dan transmitter harus food-grade (stainless steel 316L).
• Sensor non-kontak sering digunakan untuk mencegah kontaminasi.
• Contoh Aplikasi:
  • Flowmeter hygienic untuk mengukur aliran cairan seperti susu atau jus.
  • Infrared sensor untuk deteksi suhu tanpa kontak di oven pemanggang.

Industri Non-Makanan (Non-Food)

• Instrumen biasanya dirancang untuk lingkungan yang lebih keras.
• Standar seperti ISO 9001 dan ASME digunakan.
• Contoh Aplikasi:
  • Flowmeter elektromagnetik untuk memantau aliran cairan korosif dalam industri kimia.
  • Pressure transmitter untuk sistem hidrolik dalam proses manufaktur logam.

Instrumen Ex dan Non-Ex

Instrumen Ex (Explosion-Proof)

• Digunakan di area berbahaya dengan potensi ledakan, seperti industri minyak dan gas atau kimia.
• Mematuhi standar seperti ATEX, IECEx, dan NEC.
• Contoh Aplikasi:

• • Flameproof Pressure Transmitter untuk area dengan gas mudah terbakar.
  • Intrinsically safe temperature sensors untuk zona berbahaya.

Instrumen Non-Ex

• Digunakan di area tanpa risiko ledakan.
• Lebih umum dalam aplikasi industri umum dan manufaktur.
• Contoh Aplikasi:
  • Proximity sensor untuk deteksi objek di jalur perakitan.
  • Laser distance sensor untuk pengukuran presisi tinggi.

SIL (Safety Integrity Level) pada Instrumentasi

SIL (Safety Integrity Level) adalah standar keselamatan untuk sistem instrumentasi.

• SIL 1: Risiko rendah, cocok untuk aplikasi non-kritikal seperti pemantauan biasa.
• SIL 2: Risiko sedang, sering digunakan dalam sistem shutdown otomatis pada mesin.
• SIL 3: Risiko tinggi, digunakan untuk sistem keselamatan kritis di industri minyak dan gas.
• SIL 4: Risiko sangat tinggi, jarang digunakan karena kompleksitasnya dan hanya pada aplikasi yang sangat penting.
• Komponen dalam SIL:

1. Sensor: Mengumpulkan data dari proses.
   
2. Logic Solver: Memproses data dari sensor untuk menentukan tindakan yang diperlukan. Contoh: PLC dengan sertifikasi SIL atau DCS.
3. Final Element: Mengambil tindakan, seperti menutup katup atau memutus aliran listrik.

• Logic dalam SIL:
  

• Menggunakan arsitektur redundansi, seperti 1oo2 (one out of two) atau 2oo3 (two out of three) untuk meningkatkan keandalan dan mengurangi kemungkinan kegagalan.
• Penggunaan perangkat lunak dan perangkat keras yang divalidasi sesuai dengan standar IEC 61508 atau IEC 61511.
• Contoh Implementasi SIL:
  • SIL 2: Sistem ESD (Emergency Shutdown System) untuk menghentikan operasi dalam kondisi darurat.
  • SIL 3: Fire and Gas Detection System pada kilang minyak.

Aplikasi di Berbagai Industri

Industri Makanan

• Pemantauan suhu dan aliran pada proses pasteurisasi.
• Pengukuran tingkat cairan untuk bahan baku.
• Analisis kualitas produk (pH, kelembapan).
• Pemakaian sensor visual untuk inspeksi pengemasan.

Industri Non-Makanan

• Pemantauan tekanan dalam sistem hidrolik.
• Pengendalian kecepatan conveyor menggunakan sensor posisi.
• Deteksi cacat menggunakan vision sensor pada jalur perakitan elektronik.
• Analisis gas pada industri kimia dengan gas chromatograph.