BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Sistem Kerja Pompa Transmisi
Sistem pompa transmisi merupakan salah satu proses yang terdapat dari WTP (Water Treatment Plant) yang berfungsi untuk menyalurkan air bersih ke konsumen. Di PT. Aetra Air Jakarta terdapat 5 pompa yang berkapasitas 60 m3/menit. Sistem pompa transmisi mempunyai beberapa point utama yang wajib di monitoring antara lain :
1. Pressure air yang ditransmisikan agar bisa mencapai daerah konsumen 2. Flow / debit air yang ditransmisikan
3. Suhu motor agar tidak terjadi over heating winding motor
Dalam pengoperasian pompa transmisi terdapat urutan yang wajib diperhatikan yaitu pada saat pertama kali memulai proses diwajibkan posisi valve pompa dan valve (FC1 dan FC2) jaringan harus pada posisi tertutup. Setelah semuanya tertutup maka langkah selanjutnya adalah menjalankan motor pompa, pada saat motor sudah dipastikan berputar selanjutnya valve pompa dibuka. Jika flow dan pressure telah terpenuhi maka valve jaringan dibuka sesuai dengan flow yang dibutuhkan konsumen. Jika flow tidak tercapai maka langkah selanjutnya adalah menyalakan pompa tambahan untuk menambah flow. Pada saat konsumsi pelanggan turun operator harus mengurangi debit dengan cara menutup valve FC1 dan FC2. Sequence untuk mematikan sistem operator diharuskan menutup valve jaringan sampai pressure sebelum valve FC1 lebih besar 1,5 bar, setelah kondisi tersebut tercapai maka langkah selanjutnya menutup salah satu valve pompa yang akan dimatikan. Jika valve pompa tersebut sudah tertutup maka motor pompa
boleh dimatikan. Hal ini dimaksudkan agar tidak terjadi water hammer (efek tekanan balik) yang dapat merusak impeller pompa.
Gambar 2.1 Sequence Start Sistem Pompa Transmisi
START Valve FC1 dan FC2 tertutup Semua Valve Pompa tertutup Start Pompa Pompa berputar
Buka valve pompa
Buka valve FC1 dan FC1
Setpoint Flow dan
Pressureterpenuhi END Ya Tidak Ya Ya Ya Tidak Tidak Tidak
Gambar 2.2 Sequence Stop Sistem Pompa Transmisi START Valve Pompa tertutup Stop Pompa Pompa Berhenti Semua Tutup valve FC1 dan FC2
Tutup valve FC1 dan FC1
Pressure sebelum FC1 > 1,5bar END Ya Ya Ya Tidak Tidak Tidak
2.2 PLC (Programmable Logic Controller)
PLC adalah suatu alat yang digunakan untuk mengontrol suatu mesin di suatu industri. Pada awalnya PLC dibuat untuk menggantikan fungsi relay dengan ditambahkan fungsi pemroses logic. Seiring dengan perkembangan PLC mempunyai fungsi ALU (Arithmetic Logic Unit), timer, counter.
Gambar 2.3 Diagram Block PLC
PLC mempunyai 3 bagian utama antara lain: 1. Input
Input berfungsi sebagai masukan data yang akan diproses. PLC mempunyai dua macam masukan yaitu digital dan analog. Untuk analog data akan dirubah menjadi data digital. Input PLC yang digunakan dalam mesin rewinder yaitu berupa push button, foto transistor, sensor ketinggian, output analog dari VSD untuk monitoring current dan speed. 2. CPU (Pusat pemroses data)
CPU / Pusat pemroses data berfungsi untuk mengolah data logic atau word sesuai dengan program yang telah dibuat. Menurut standar IEC 61131-3 untuk mendukung konsep open PLC, PLC mempunyai 5 bahasa pemograman yaitu: Ladder, Instruction List (IL), Structure Text (ST), Function Block (FB), Sequence Function Chart (SFC). Ladder Programming adalah program paling awal muncul dalam pemograman PLC, program ini cukup familiar bagi para tenaga ahli. Bahasa yang kedua adalah Insturuction List, konsep dasar dari IL adalah bahasa mnemonics yang biasa digunakan dalam mikrokontroller. Bahasa pemograman yang ketiga adalah Structur Text bahasa pemograman ini mempunyai basis
input CPU
(Pusat Pemroses Data)
pemograman Basic atau C, Function Block berupa bahasa grafis sebagai pengganti ladder, konsep awal dari FB adalah data flow. Sebuah contoh dari FB seperti pada gambar 2.5 input N7.0 dan N7.1 digunakan untuk menghitung hasil dari sin(N7.0) x ln(N7.1) hasilnya di bandingkan dengan N7.2, hasilnya berupa bit ‘0’ atau ‘1’.Bahasa pemograman yang digunakan dalam mesin ini berupa ladder.
Gambar 2.4 Program Function Block (FB)
Gambar 2.6 Program Structure Text (ST)
Gambar 2.7 Program Sequential Function Chart (SFC) 3. Output
Dalam PLC terdapat dua jenis output yaitu analog dan digital. Output analog dapat berupa current (0-20 mA / 4-20 mA) atau voltage (0-10V). Output digital ada 3 jenis yaitu berupa transistor, relay dan komunikasi. Output transistor biasa digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan referensi output cepat (high speed output) maksimum tegangan yang biasa di pakai 0 – 30 V DC, output relay biasa digunakan untuk output dengan
respon yang tidak terlalu cepat dan tegangan AC (0 – 250 VAC), output komunikasi berupa data digital yang dikemas dalam protokol komunikasi tertentu seperti Modbus, Profibus, CANopen, LonWork, Ethernet, DeviceNet dll. Untuk output berupa protokol komunikasi harus kompatibel dengan merk yang lain, setiap protokol komunikasi mempunyai foundation untuk menjamin kompatibilitas komunikasi dengan merk yang menjadi anggotanya.
PLC yang digunakan dalam automatisasi sistem pompa transmisi ini menggunakan PLC dari Siemens tipe S7-300 dengan dua interface komunikasi MPI (X1) dan Profibus DP (X2) dengan tegangan supply sebesar 24VDC. PLC ini di lengkapi dengan slot memory untuk penambahan programming dan penyimpanan program jika terjadi hilangnya tegangan supply untuk PLC. PLC ini juga dilengkapi dengan indikator RUN, STOP, Tegangan 5VDC, System Fault(SF) yang berfungsi jika terjadi kesalahan program dan Bus Fault (BF) sebagai indikasi jika terjadi kesalahan komunikasi. Gambar memperlihatkan bentuk fisik PLC Siemens S7-300.
2.3 Pressure Transduser
Pressure Transduser adalah transduser yang digunakan untuk mengukur tekanan zat cair dan gas. Pressure sensor mempunyai 4 tipe yaitu Bourdon tube, Bellows, Diaphragms dan Capsules. Dalam automatisasi ini sensor pressure yang digunakan adalah tipe diaphragms / diafragma lebih tepatnya diafragma kapasitif (Capacitive diaphragm), prinsip kerja alat ini adalah terdiri dari difragma tipis terbuat dari keramik dengan sebuah lapisan dielektrikal dan elektroda metal. Jika lapisan itu terkena tekanan dari zat cair atau gas maka akan menimbulkan kapasitansi, nilai kapasitansi yang terjadi karena tekanan akan naik linier dengan naiknya tekanan yang diterima oleh difragma tersebut
Gambar 2.9 prinsip kerja pressure transduser tipe diafragma
Gambar 2.11 Pressure Transduser merk Endress Hauser
2.4 Flow Sensor
Flow sensor digunakan untuk mengukur debit air dalam satuan waktu tertentu, flowmeter mempunyai beberapa tipe diferensial pressure, turbine, elektromagnetik dan ultrasound. Flow sensor yang digunakan dalam sistem ini adalah tipe ultrasound dikarenakan tipe flow yang akan diukur adalah tipe turbulent dikarenakan air baru keluar dari pompa sehingga masih turbulent. Pada flowmeter ini sinyal ultrasonik dikirim langsung dari pemancarnya ke penerima tanpa defleksi. Keuntungannya adalah kekuatan sinyal sangat baik untuk di proses dan respon yang sanagt cepat saat terjadi perubahan di flowmeter.
Gambar 2.12 Prinsip pengukuran Flowmeter tipe SONOFLO
Sebuah gelombang melintas sama dengan aliran cairan dari titik A ke B dan kemudian dikirim juga gelombang berlawanan dengan aliran cairan dari titik B ke A. perbedaan waktu transmisi meng identifikasikan kecepatan aliran air. Dalam pengukuran ini vikositas dan temperatur tidak mempengaruhi pengukuran. Pengukuran tersebut dijabarkan dengan rumus dibawah:
v = K x (tA,B – tB,A) / (tA,B x tB,A) = K x Δt/t² (2.1) v = Average flow velocity
t = Transit time
K = Proportional flow factor
Keuntungan dari pengukuran ini adalah kecepatan pengukuran, tidak berpengaruh dari jenis zatnya, temperatur dan mudah untuk kalibrasinya pada saat alat berfungsi hanya dengan mensetting faktor Knya.
2.5 Resistance Temperature Detector (RTD)
RTD adalah temperatur sensor yang digunakan untuk mengukur suhu dengan menggunakan kenaikan resistansi pada logam linier denga kenaikan suhu. RTD terbuat dari bahan kawat platinum yang melilit sebuah batang keramik atau gelas. Pada suhu 0o C platinum / RTD mempunyai tahanan sebesar 100 ohm ( hal ini mengapa RTD sering disebut PT100), setiap kenaikan 1o C resistansinya akan bertambah sebesar 0,39 ohm. RTD biasa digunakan untuk pengukuran suhu positif yang berarti tidak digunakan untuk mengukur suhu dibawah nol. RTD mempunyai kelebihan yaitu sangat akurat dan stabil, kekurangannya sensitifitasnya kecil dikarenakan kenaikan hanya 1o C dan responnya lambat pada perubahan suhu.
Sesuai dengan hukum Callendar-Van Dusen dimana hubungan antara tahanan dengan suhu adalah :
(2.2) Dimana :
RT adalah tahanan pada suhu T
R0 adalah tahanan pada suhu 0 °C
Dan konsatanta bahan platinum , B dan C adalah Koefisien dengan harga tetap
Gambar 2.13 RTD 2.6 Level Transduser
Transduser ini menggunakan pengukuran keramik sel kering, tekanan bekerja langsung pada diafragma keramik dan menyebabkannya bergerak maksimum sekitar 0,005 mm. Efek dari tekanan udara di permukaan cairan ditransfer melalui tabung bertekanan disepanjang kabel ke bagian belakang keramik diafragma dan terkompensasi. Tekanan bergantung pada perubahan kapasitansi yang disebabkan oleh gerakan diafragma dan diukur pada elektroda dari pengangkut keramik. Elektronik mengubah gerakan menjadi sinyal tekanan yang linear dengan level medianya.
