ABSTRACT
Nowadays, as the industry grows bigger in the world, there are large numbers of industry machines and variations of people’s need that has been increasing all the time. A process control needs a technic of controlling system. Here a technic of controlling system is an automatic controlling system. As there are bigger numbers of controlling device, yet there are increasing numbers in communication of control device so that it needs what it calls, a network.
In this final project, a communication network of controlling devices is implemented an Ethernet modbus as a protocol communication. A PLC master-slave communication network is built and designed to control process of plants and is also built and implemented among devices (PC,PLC, and HMI) to communicate. HMI XBTG 2130 hardware and HMI SCADA software are plants controller and real-time plants monitoring display. XBTG 2130 hardware is using vijeo designer 4.3 software and downloadable to the hardware directly and has a touch-screen feature that makes it an easy-to-operate hardware while SCADA software is operated through a PC. There are two plants controlled in this final project, a temperature controlling simulation plant, and a mixing controlling simulation plant.
ABSTRAK
Dalam perkembangan bidang industri sekarang ini, terutama industri-industri besar, mesin-mesin yang digunakan semakin banyak dan bervariasi. Pengendalian proses-proses yang bekerja pada mesin-mesin tersebut membutuhkan suatu teknik sistem kendali. Teknik sistem kendali ini berupa sistem kendali otomatis. Kebutuhan jalur komunikasi yang semakin meningkat pada peralatan kontrol di bidang industri dewasa ini berjalan seiring kebutuhan peralatan kontrol yang semakin tinggi di bidang industri. Semakin banyak pengendali yang dibutuhkan, maka kebutuhan suatu jaringan komunikasi yang baik semakin maju.
Jaringan komunikasi dalam tugas akhir ini adalah melalui dan menggunakan modbus ethernet sebagai protokol komunikasi antar pengendali. Jaringan komunikasi PLC master-slave yang dibangun untuk mengendalikan proses pada beberapa plant juga diaplikasikan pada beberapa device meliputi PC, PLC dan HMI. Hardware XBTG 2130 dan SCADA software sebagai HMI berfungsi sebagai pengendali dan monitoring display plant secara real-time. Hardware XBTG 2130 sebagai HMI menggunakan program vijeo-designer 4.3 yang di download pada hardware yang juga memiliki fitur touch-screen yang memudahkan pengoperasian, sedangkan SCADA software dioperasikan melalui PC. Plant yang dikendalikan pada tugas akhir ini ada dua yaitu, plant simulasi pengendalian temperatur dan plant simulasi pengendali pencampuran.
Jaringan komunikasi PLC master-slave, XBTG 2130 dan wonderware sebagai HMI dapat mengendalikan kedua plant simulasi dengan waktu respon yang berbeda dari setiap device. HMI juga dapat menampilkan status proses masing-masing plant yang sedang bekerja secara aktual dan real-time melalui simbol-simbol dan animasi.
DAFTAR ISI
ABSTRAK i
ABSTRACT ii
KATA PENGANTAR iii
DAFTAR ISI v
DAFTAR GAMBAR viii
DAFTAR TABEL x
BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang 1
I.2 Identifikasi Masalah 2
I.3 Tujuan 2
I.4 Pembatasan Masalah 2
I.5 Sistematika Pembahasan 3
BAB II LANDASAN TEORI
II.1 Istilah-istilah pada Sistem Kendali 4
II.1.1 Sistem Kendali Otomatis 5
II.2 PLC (Programmable Logic Controller) 6
II.2.1 Perangkat Keras PLC 7
II.2.1.1 Prosesor 7
II.2.1.2 Modul I/0 (Input/Output) 8
II.2.1.3 Memori 9
II.2.2 Sistem Operasi PLC 9
II.2.3 Scan Time 10
II.2.3.1 Mode Deteksi Input 11
II.2.3.2 Mode Eksekusi 11
II.2.3.3 Mode Update Output 11
II.2.4 Bahasa Pemrograman PLC 11
II.2.5 Bahasa Pemrograman Ladder Diagram 12
II.3 Jaringan PLC 14
II.3.1 Topologi Jaringan 14
II.3.2 Protokol Komunikasi Jaringan PLC 15
II.3.1 Protokol Remote Link 15
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI
III.1 Pengendalian Proses pada Plant Simulasi 28 III.1.1 Plant Simulasi Pengendalian Temperatur 29 III.1.1.1 Cara Kerja Plant Simulasi Pengendalian Temperatur 29 III.1.1.2 Pemetaan I/O Plant Simulasi Pengendalian Temperatur 30 III.1.1.3 Flowchart Plant Simulasi Pengendalian Temperatur 31 III.1.2 Plant Simulasi Pengendalian Pencampuran 32 III.1.2.1 Cara Kerja Plant Simulasi Pengendalian Pencampuran 33 III.1.2.2 Pemetaan I/O Plant Simulasi Pengendalian Pencampuran 34 III.1.2.3 Flowchart Plant Simulasi Pengendalian Pencampuran 35
III.2 Pemrograman PLC Master 36
III.2.1 Pemrograman Pengendalian Start-Stop PLC Slave 36 III.2.2 Pemrograman Request ke PLC Slave 37
III.2.2.1 Request read N words ke PLC slave 1 37
III.2.2.2 Request write N words ke PLC slave 1 38 III.2.2.3 Request read N words ke PLC slave 2 38 III.2.2.4 Request write N words ke PLC slave 2 39
III.2.3 Pemrograman Urutan Transmisi 39
III.3 Pemrograman Wonderware dan Vijeo designer versi 4.3 41
III.3.1 Pembuatan Tabel Alamat Memori 42
III.3.2 Perancangan Tampilan HMI dan Animasi 43 III.3.2.1 Tampilan HMI vijeo designer 4.3 dan Animasi Plant Simulasi
Pengendalian Temperatur 43
III.3.2.2 Tampilan HMI Vijeo designer 4.3 dan Animasi Plant Simulasi
Pengendalian Pencampuran 44
III.3.2.3 Tampilan HMI Wonderware dan Animasi Plant Simulasi
Pengendalian Temperatur 45
III.3.2.4 Tampilan HMI Wonderware dan Animasi Plant Simulasi
Pengendalian Pencampuran 46
III.4 Bluetooth sebagai downloader program twidosoft ke PLC 47
BAB IV HASIL PENGAMATAN
IV.1 Uji coba komunikasi 48
IV.2 Uji Coba Start-Stop dari PLC Master 48
IV.3 Uji Coba Start-Stop melalui SCADA software Wonderware 50 IV.4 Uji Coba Start-Stop melalui Vijeo designer 52 IV.5 Perbandingan Data Temperatur pada PLC master dengan
Temperatur Aktual 54
IV.6 Pengamatan Tampilan Program XBTG Vijeo designer 4.3 55 IV.7 Pengamatan Tampilan Program Wonderware 57
IV.8 Pengamatan Menggunakan Bluetooth 59
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan 60
V.2 Saran 60
DAFTAR PUSTAKA 61
LAMPIRAN A FOTO ALAT LAMPIRAN B DATASHEET
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Memori Proses Plant Simulasi Pengendalian Pencampuran 42 Tabel 3.2 Memori Proses Plant Simulasi Pengendalian Temperatur 42
Tabel 4.1 Percobaan Komunikasi 48
Tabel 4.2 Percobaan Push button Start Plant Simulasi Pengendalian
Temperatur melalui PLC master 48
Tabel 4.3 Percobaan Push button Stop Plant Simulasi Pengendalian
Temperatur melalui PLC master 49
Tabel 4.4 Percobaan Push button Start Plant Simulasi Pengendalian
Pencampuran melalui PLC master 49
Tabel 4.5 Percobaan Push button Stop Plant Simulasi Pengendalian
Pencampuran melalui PLC master 50
Tabel 4.6 Percobaan Push button Start Plant Simulasi Pengendalian
Temperatur melalui Wonderware 50
Tabel 4.7 Percobaan Push button Stop Plant Simulasi Pengendalian
Temperatur melalui Wonderware 51
Tabel 4.8 Percobaan Push button Start Plant Simulasi Pengendalian
Pencampuran melalui Wonderware 51
Tabel 4.9 Percobaan Push button Stop Plant Simulasi Pengendalian
Pencampuran melalui Wonderware 52
Tabel 4.10 Percobaan Push button Start Plant Simulasi Pengendalian
Temperatur melalui Vijeo-designer 52
Tabel 4.11 Percobaan Push button Stop Plant Simulasi Pengendalian
Temperatur melalui Vijeo-designer 53
Tabel 4.12 Percobaan Push button Start Plant Simulasi Pengendalian
Pencampuran melalui Vijeo-designer 53
Tabel 4.13 Percobaan Push button Stop Plant Simulasi Pengendalian
Pencampuran melalui Vijeo-designer 54
Tabel 4.14 Percobaan perbandingan data temperatur pada PLC master
dengan temperature aktual 54
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Blok Diagram Sistem Kendali Otomatis 5
Gambar 2.2 Blok Diagram Perangkat Keras PLC 7 Gambar 2.3 Blok Diagram Mode Operasi pada Sistem Operasi PLC 10
Gambar 2.4 Contoh Tampilan Grafis Ladder diagram 12 Gambar 2.5 Bentuk Topologi Jaringan Token Bus 14
Gambar 2.6 Format Request Read N Bits 17 Gambar 2.7 Format Request Read N Words 17
Gambar 2.8 Format Request Write 1 Bit 18 Gambar 2.9 Format Request Write 1 Word 18 Gambar 2.10 Format Request Write N Bits 19
Gambar 2.11 Format Request Write N Word 20 Gambar 3.1 Diagram blok Networking PLC dengan komunikasi modbus
ethernet 27
Gambar 3.2 Plant Simulasi Pengendalian Temperatur 29 Gambar 3.3 Flowchart Plant Simulasi Pengendalian Temperatur 31 Gambar 3.4 Plant Simulasi Pengendalian Pencampuran 32 Gambar 3.5 Flowchart Plant Simulasi Pengendalian Pencampuran 35 Gambar 3.6 Request Read N Words ke PLC slave 1 37 Gambar 3.7 Request Write N Words ke PLC Slave 1 38 Gambar 3.8 Request Read N Words ke PLC Slave 2 38 Gambar 3.9 Request Write N Words ke PLC Slave 2 39 Gambar 3.10 Blok Diagram Urutan Transmisi Request 40 Gambar 3.11 Tampilan HMI Vijeo-designer 4.3 dan Animasi Plant Simulasi
Pengendalian Temperatur 43 Gambar 3.12 Tampilan HMI Vijeo-designer 4.3 dan Animasi Plant Simulasi
Pengendalian Pencampuran 44 Gambar 3.13 Tampilan HMI Wonderware dan animasi Plant Simulasi
Gambar 3.14 Tampilan HMI Wonderware dan Animasi Plant Simulasi
Pengendalian Pencampuran 46
Gambar 4.1 Tampilan Plant Simulasi Pengendalian Temperatur
pada Program Vijeo-designer 55
Gambar 4.2 Tampilan Plant Simulasi Pengendalian Pencampuran
pada Program Vijeo-designer Software 56 Gambar 4.3 Tampilan Plant Simulasi Pengendalian Temperatur
pada Program Wonderware 57
Gambar 4.4 Tampilan Plant Simulasi Pengendalian Pencampuran
pada Program Wonderware 58
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Dalam perkembangan bidang industri sekarang ini, terutama industri-industri besar, mesin-mesin yang digunakan semakin banyak dan bervariasi. Pengendalian proses-proses yang bekerja pada mesin-mesin tersebut membutuhkan suatu teknik sistem kendali. Teknik sistem kendali ini berupa sistem kendali otomatis.
Pada pengendalian proses-proses yang kompleks dan memerlukan ketepatan yang tinggi, digunakan sistem kendali otomatis menggantikan sistem kendali manual. Tujuan digunakannya sistem kendali otomatis adalah untuk meminimalkan faktor kesalahan manusia (human error), menekan biaya produksi, dan meningkatkan kualitas produk.
Sistem kendali otomatis menggunakan PLC sudah banyak digunakan dalam bidang industri sebagai pengganti sistem kendali otomatis menggunakan relai. Untuk pengendalian mesin-mesin industri yang mempunyai banyak input/ouput, keunggulan PLC dibandingkan relai adalah ukurannya yang relatif lebih kecil, jumlah kabel yang digunakan lebih sedikit, dan mudah untuk dimodifikasi kemudian hari. Keunggulan-keunggulan tersebut membuat PLC menjadi pilihan yang lebih baik pada industri-industri besar.
2
I.2 Identifikasi Masalah
Pengendalian proses dengan PLC pada beberapa plant yang berbeda namun memiliki proses yang saling berhubungan membutuhkan suatu jaringan PLC yang terpusat. Perumusan masalah dalam hal ini adalah “bagaimana membangun
suatu jaringan PLC master-slave untuk mengendalikan proses pada beberapa
plant dengan menggunakan modbus ethernet sebagai protokol komunikasi?”
Pada jaringan PLC master-slave, data-data status proses pada masing-masing plant disimpan dalam memori yang terdapat masing-masing-masing-masing PLC slave yang mengendalikan plant tersebut. Data-data status proses tersebut kemudian dikomunikasikan dan dikumpulkan pada memori yang terdapat pada PLC master. Untuk memudahkan pengawasan oleh operator manusia, data-data proses plant pada memori PLC master dapat ditampilkan pada layar monitor PC dengan menggunakan SCADA software dan ditampilkan pada HMI(Human Machine Interface) XBTG-2130. Perumusan masalah dalam hal ini adalah “bagaimana
cara memprogram Magelis HMI dan SCADA software untuk menampilkan
status proses masing-masing plant pada layar monitor PC (Personal
Computer)?”
I.3 Tujuan
Dengan memperhatikan rumusan masalah di atas, tujuan yang hendak dicapai dalam tugas akhir ini adalah:
1. Membangun suatu jaringan PLC master-slave untuk mengendalikan proses pada beberapa plant.
2. Mempelajari dan menerapkan sistem komunikasi antar device( komputer yang menjalankan program SCADA, XBTG-2130, PLC master, dan PLC slave).
I.4 Pembatasan Masalah
Batasan-batasan masalah pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Menggunakan PLC CAE40DRF sebagai PLC master.
2. Protokol komunikasi yang digunakan adalah modbus ethernet.
3. Protokol komunikasi yang dipelajari diterapkan pada PLC CAE40DRF, XBTG-2130 (HMI), dan PC yang menjalankan program SCADA.
3
4. Menggunakan program vijeo-designer untuk menjalankan HMI (XBTG2130).
I.5 Sistematika Penulisan
a. Bab 1 Pendahuluan
Berisi latar belakang, identifikasi masalah, tujuan, pembatasan masalah dan sistematika pembahasan
b. Bab 2 Landasan Teori
Berisi pembahasan tentang istilah-istilah pengendalian, PLC CAE40DRF, SCADA software, HMI XBTG-2130, bluetooth)
c. Bab 3 Perancangan dan Realisasi
Berisi pembahasan tentang jaringan komunikasi sistem keseluruhan, pemrograman PLC master,HMI XBTG-2130, dan SCADA software. d. Bab 4 Hasil Pengamatan
Berisi data-data hasil pengamatan kerja jaringan komunikasi sistem. e. Bab 5 Kesimpulan dan Saran
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan
Berikut ini beberapa kesimpulan yang dapat diperoleh dari tugas akhir ini, antara lain:
1. Jaringan PLC master-slave yang dibangun menggunakan modbus ethernet sebagai protokol komunikasinya telah digunakan mengawasi proses pada 2 plant simulasi. Jaringan PLC master-slave yang dibangun dapat mengawasi dan mengendalikan proses beberapa plant simulasi.
2. Sistem komunikasi yang diterapkan antar device (PLC master, HMI XBTG 2130, PC yang menjalankan program SCADA software, dan 2 plant simulasi pengendalian) mempunyai waktu respon maksimal yaitu 0.55 detik untuk PLC master, 0.67 detik pada XBTG 2130, 0.55 detik pada wonderware.
3. Hardware XBTG-2130 monitoring display yang dapat mengendalikan dan menampilkan status proses masing-masing plant yang sedang bekerja lebih cocok dilokasikan dekat dengan plant karena dimensi yang kecil dan mudah dibawa serta mobilitas yang tinggi, memiliki fitur touch-screen, dan efisiensi daya yang tinggi sehingga memudahkan pengoperasian dan pengendalian. Wonderware yang dijalankan melalui PC memiliki memori besar dapat digunakan pada beberapa merk PLC dan juga sebagai HMI yang dapat mengendalikan dan menampilkan status proses masing-masing plant yang sedang bekerja.
V.2 Saran
1. Program SCADA software pada tugas akhir ini belum memanfaatkan fungsi – fungsi yang tersedia secara maksimal. Program SCADA software sebagai HMI pada tugas akhir hanya berfungsi sebagai monitoring display saja. Pengembangan selanjutnya fungsi-fungsi ini diharapkan dapat dimanfaatkan sebagai Full SCADA. 2. Plant simulasi yang dikendalikan pada tugas akhir ini ada 2. Pengembangan tugas akhir ini selanjutnya diharapkan dapat mengendalikan lebih banyak plant.
