i Universitas Kristen Maranatha
Penerapan Fitur Web Server PLC SIMATIC S7-1200 Untuk
Monitoring dan Kontrol Pada Studi Kasus Simulasi Caramel
Cooker Process
Disusun Oleh :
Tanti Lestari (0822093)
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, Jl. Prof. Drg. Suria Sumantri, MPH No.65, Bandung 40164.
Email : tanti.lestari08@gmail.com
ABSTRAK
Pemakaian sistem kontrol otomatis dengan Programmable Logic
Controller ( PLC ) banyak diterapkan pada industri. PLC SIMATIC S7-1200
memiliki fitur web server di dalamnya, sehingga suatu sistem dapat dikontrol dan dimonitor melalui perangkat yang memiliki web browser tanpa harus melakukan instalasi software tambahan. Fitur web server terdapat pada PLC yang memiliki antarmuka PROFINET.
Tugas Akhir ini bertujuan menerapkan fitur web server PLC SIMATIC S7-1200 untuk monitoring dan kontrol pada studi kasus simulasi caramel cooker
process. S7-1200 CPU terhubung dengan PC yang menampilkan simulator Human Machine Interface ( HMI ) dan user-defined web pages pada web browser
melalui Compact Switch Module ( CSM ) 1277 menggunakan RJ-45. Aplikasi untuk monitoring dan kontrol pada studi kasus simulasi caramel
cooker process berhasil diterapkan menggunakan fitur web server PLC SIMATIC
S7-1200. Pada auto cooking process ( Cooking Time = 3600 sec, Moving Time = 1200 sec ) diperoleh delay rata – rata 8,65 sec ( pengontrolan via web ) dan 2,31
sec ( pengontrolan via simulator HMI ), sedangkan pada auto cooling process ( Cooling Time = Moving Time = 1800 sec ) diperoleh delay rata – rata 7,14 sec ( pengontrolan via web ) dan 2,84 sec ( pengontrolan via simulator HMI ). Pengontrolan via simulator HMI menghasilkan respon pada web relatif lebih cepat dibandingkan via web karena HMI sudah terintegrasi dengan TIA PORTAL.
Kata kunci : Programmable Logic Controller, SIMATIC S7-1200, web server, PROFINET, Human Machine Interface, Compact Switch Module,
ii Universitas Kristen Maranatha
Web Server Features Application of SIMATIC S7-1200 PLC For
Monitoring and Control on Caramel Cooker Process Simulation
Disusun Oleh :
Tanti Lestari (0822093)
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, Jl. Prof. Drg. Suria Sumantri, MPH No.65, Bandung 40164.
Email : tanti.lestari08@gmail.com
ABSTRACT
Automatic control system with Programmable Logic Controller ( PLC ) has become very popular in the industry. SIMATIC S7-1200 PLC has web server features in it, so that a system can be controlled and monitored via devices that has a web browser without having to install additional software. Web server features found on the PLC which has a PROFINET interface.
The purpose of this final project to implement a web server features of SIMATIC S7-1200 PLC for monitoring and control on caramel cooker process simulation. S7-1200 CPU connected to a PC which displays Human Machine Interface ( HMI ) simulator and user-defined web pages on a web browser via the Compact Switch Module ( CSM ) 1277 using a RJ-45 connector.
Applications for monitoring and control on caramel cooker process simulation successfully implemented using web server features of SIMATIC S7-1200 PLC. In the auto cooking process ( Cooking Time = 3600 sec, Moving Time = 1200 sec ) obtained average delay is 8.65 sec ( for control via web ) and 2.31 sec ( for control via HMI simulator ), while the auto cooling process ( Cooling Time = Moving Time = 1800 sec ) obtained average delay is 7,14 sec ( for control via web ) and 2.84 sec ( for control via HMI simulator ). Control via the HMI simulator gives response on web is relatively faster than control via the web because the HMI is integrated with a TIA PORTAL.
vi Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... xi
BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ... 1
I.2 Identifikasi Masalah ... 2
I.3 Tujuan ... 2
I.4 Batasan Masalah ... 3
I.5 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II DASAR TEORI II.1 Web Server ... 5
II.1.1 Hypertext Mark-up Language ( HTML ) ... 6
II.1.2 Cascading Style Sheet ( CSS ) ... 10
II.1.3 JavaScript ... 12
II.1.4 jQuery ... 18
II.1.5 Notepad++ ... 19
II.2 Programmable Logic Controller ( PLC ) ... 20
II.3 Karamelisasi ... 25
II.4 SIEMENS ... 25
II.4.1 SIMATIC S7-1200 Central Processing Unit ( CPU ) ... 25
II.4.2 Human Machine Interface ( HMI ) ... 27
II.4.3 Compact Switch Module ( CSM ) 1277 ... 28
vii Universitas Kristen Maranatha
II.4.5 Totally Integrated Automation ( TIA ) PORTAL ... 34
BAB III PERANCANGAN III.1 Skema, Plant, dan Diagram Alir ( Flowchart ) ... 36
III.2 Konfigurasi ... ... 51
III.2.1 Akses Web Page Standar ... 51
III.2.2 User-defined Web Pages ... 54
III.3 Rancangan Tampilan ... 57
III.3.1 Tampilan User-defined Web Pages ... 57
III.3.2 Tampilan Simulator Human Machine Interface ( HMI ) ... 60
BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISA DATA IV.1 Hasil Capture Tampilan User-defined Web Pages, Simulator Human Machine Interface ( HMI ), dan Status LED ... 64
IV.2 Kondisi Perangkat dan Timer Berdasarkan Suhu Terbaca ... 74
IV.3 Delay Durasi Proses dan Durasi Upload Web Page ... ... 76
BAB V KESIMPULAN ... 88
DAFTAR PUSTAKA ... 90
LAMPIRAN A PROGRAM WEB ... A-1 LAMPIRAN B LADDER DIAGRAM ... B-1 LAMPIRAN C DATASHEET SIEMENS SIMATIC S7-1200 CPU 1214C
viii Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 SIMATIC S7-1200 CPU ... 26
Gambar 2.2 Basic Panel HMI ... 28
Gambar 2.3 Compact Switch Module ( CSM ) 1277 ... 28
Gambar 2.4 Tampilan Awal TIA PORTAL V13 ... 35
Gambar 3.1 Skema Perancangan Sistem ... 37
Gambar 3.2 Wiring S7-1200 CPU ... 38
Gambar 3.3 Wiring CSM 1277 ... 39
Gambar 3.4 CSM 1277 dan S7-1200 CPU ... 39
Gambar 3.5 Wiring Simulator Input ... 40
Gambar 3.6 Plant dari Caramel Cooker Process ... 41
Gambar 3.7 Diagram Alir Utama ... 42
Gambar 3.8 Diagram Alir Subroutine Caramel Cooker Process ... 43
Gambar 3.9 Diagram Alir Subroutine Auto Cooking Process ... 45
Gambar 3.10 Diagram Alir Subroutine Auto Cooling Process ... 47
Gambar 3.11 Diagram Alir Subroutine Manual Cooking Process ... 49
Gambar 3.12 Diagram Alir Subroutine Manual Cooling Process ... 50
Gambar 3.13 Introduction Page ... 51
Gambar 3.14 Properties PROFINET Interface – Ethernet Addresses ... 54
Gambar 3.15 Properties Web Server – General ... 55
Gambar 3.16 Properties Web Server – User Defined Web Pages ... 56
Gambar 3.17 Log in Page ... 57
Gambar 3.18 Home Page ... 57
Gambar 3.19 Auto Cooking Page ... 58
Gambar 3.20 Manual Cooking Page ... 58
Gambar 3.21 Auto Cooling Page ... 59
Gambar 3.22 Manual Cooling Page ... 59
Gambar 3.23 Home Screen ... 60
ix Universitas Kristen Maranatha
Gambar 3.25 Manual Mode Screen ... 61
Gambar 3.26 Auto Cooking Screen ... 61
Gambar 3.27 Auto Cooling Screen ... 62
Gambar 3.28 Manual Cooking Screen ... 62
Gambar 3.29 Manual Cooling Screen ... 63
Gambar 4.1 Hasil Capture Tampilan User-defined Web Pages, Simulator HMI, dan Status LED dari Auto Cooking Process Saat Cooking Time Berlangsung ... ... 65
Gambar 4.2 Hasil Capture Tampilan User-defined Web Pages, Simulator HMI, dan Status LED dari Auto Cooking Process Saat Moving Time Berlangsung ... ... 66
Gambar 4.3 Hasil Capture Tampilan User-defined Web Pages, Simulator HMI, dan Status LED dari Auto Cooling Process Saat Cooling Time Berlangsung ... ... 67
Gambar 4.4 Hasil Capture Tampilan User-defined Web Pages, Simulator HMI, dan Status LED dari Auto Cooling Process Saat Moving Time Berlangsung ... ... 68
Gambar 4.5 Hasil Capture Tampilan User-defined Web Pages, Simulator HMI, dan Status LED dari Manual Mixer ... 69
Gambar 4.6 Hasil Capture Tampilan User-defined Web Pages, Simulator HMI, dan Status LED dari Manual Valve1 ... 70
Gambar 4.7 Hasil Capture Tampilan User-defined Web Pages, Simulator HMI, dan Status LED dari Manual Valve2 ... 70
Gambar 4.8 Hasil Capture Tampilan User-defined Web Pages, Simulator HMI, dan Status LED dari Manual Pump1 ... 71
Gambar 4.9 Hasil Capture Tampilan User-defined Web Pages, Simulator HMI, dan Status LED dari Manual Agitator ... 72
Gambar 4.10 Hasil Capture Tampilan User-defined Web Pages, Simulator HMI, dan Status LED dari Manual Valve3 ... 73
x Universitas Kristen Maranatha
Gambar 4.12 Hasil Capture Tampilan User-defined Web Pages,
xi Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tag – tag Pemformatan Teks Pada Dokumen HTML ... 7
Tabel 2.2 Atribut – atribut Tag <img> ... 9
Tabel 2.3 Tag – tag Untuk Membuat Tabel ... 10
Tabel 2.4 Class – class Pada Tag <a> ... 12
Tabel 2.5 Operator Aritmatika ... 15
Tabel 2.6 Contoh Operator Aritmatika Pada String ... 16
Tabel 2.7 Operator Pembanding ... 16
Tabel 2.8 Operator Logika ... 17
Tabel 4.1 Kondisi Perangkat dan Timer pada Auto Cooking Process .... 75
Tabel 4.2 Kondisi Perangkat dan Timer pada Auto Cooling Process ... 75
Tabel 4.3 Delay Durasi Cooking Process dengan Pengontrolan via Web ... ... ... 76
Tabel 4.4 Delay Durasi Cooking Process dengan Pengontrolan via Simulator HMI ... ... 77
Tabel 4.5 Delay Durasi Cooling Process dengan Pengontrolan via Web ... ... 78
Tabel 4.6 Delay Durasi Cooling Process dengan Pengontrolan via Simulator HMI ... ... 79
Tabel 4.7 Delay Durasi Upload Manual Cooking Process Page dengan Pengontrolan via Web... 80
Tabel 4.8 Delay Durasi Upload Manual Cooking Process Page dengan Pengontrolan via Simulator HMI ... 82
Tabel 4.9 Delay Durasi Upload Manual Cooling Process Page dengan Pengontrolan via Web ... 84
1 Universitas Kristen Maranatha
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Pemakaian sistem kontrol otomatis di industri saat ini merupakan kebutuhan yang paling utama untuk menjaga proses produksi agar dapat memberikan hasil sesuai dengan yang diinginkan. Dengan tidak adanya gangguan selama proses produksi, maka produk yang dihasilkan akan berkualitas baik. Pemakaian sistem kontrol secara manual atau konvensional seringkali mengalami banyak gangguan dan juga memiliki banyak kelemahan di antaranya adalah sulitnya perawatan mesin, sulitnya melacak kesalahan yang terjadi ( troubleshooting ), waktu yang lama untuk memodifikasi sistem, dan lain – lain. Oleh karena itu, sebuah perusahaan atau pabrik sebaiknya beralih ke sistem otomasi dengan menggunakan Programmable Logic Controller ( PLC ).
PLC memiliki beberapa kelebihan, antara lain : program sederhana dan dapat dimodifikasi dengan mudah, lebih tahan terhadap kondisi lingkungan industri yang lebih ‘keras’, dan mudah dalam melacak kesalahan yang terjadi ( troubleshooting ). Untuk menjaga kualitas dan mempercepat produksi, maka diharapkan dapat melakukan monitoring dan pengontrolan melalui beberapa perangkat tanpa harus melakukan instalasi
software tambahan. Sejauh ini yang diketahui orang banyak sistem kerja
PLC hanya bisa dikontrol dan dimonitor melalui PC atau Human Machine
Interface ( HMI ) yang terhubung langsung dengan PLC. Namun seiring
2 Universitas Kristen Maranatha menggunakan jaringan komputer dan menggunakan standar seperti TCP/IP dan Ethernet. SIEMENS merupakan salah satu vendor yang memproduksi PLC dengan fitur web server di dalamnya bahkan untuk tipe PLC pada kelas yang paling sederhana sekalipun, yaitu micro PLC. SIMATIC S7-1200 termasuk pada kelas PLC yang paling sederhana tersebut.
Web server dengan web page sudah terintegrasi dalam CPU PLC.
Untuk membuat user-defined web pages dapat menggunakan aplikasi seperti Notepad++, Adobe Dreamweaver, Microsoft Frontpage, dan lain – lain. Untuk merancang web page dapat menggunakan semua pilihan yang disediakan oleh Hypertext Mark-up Language ( HTML ), Cascading Style
Sheet ( CSS ), JavaScript, dan sebagainya.
Pada Tugas Akhir ini studi kasus yang diambil adalah caramel
cooker process. Caramel cooker process merupakan salah satu contoh
yang membutuhkan sistem otomasi dengan PLC. Selain untuk membantu proses kerja sistem, sistem otomasi dengan PLC dapat mempermudah dalam monitoring kinerja mesin dan kualitas produk yang dihasilkan. Oleh karena itu, dibuatlah sebuah penerapan fitur web server pada PLC SIMATIC S7-1200 untuk simulasi caramel cooker process.
I.2 Identifikasi Masalah
Tugas Akhir ini memiliki identifikasi masalah, yaitu :
1. Bagaimana penerapan fitur web server PLC SIMATIC S7-1200 untuk
monitoring dan kontrol pada studi kasus simulasi caramel cooker process ?
I.3 Tujuan
Tujuan dari Tugas Akhir ini antara lain :
1. Menerapkan fitur web server PLC SIMATIC S7-1200 untuk
3 Universitas Kristen Maranatha
I.4 Batasan Masalah
Dalam Tugas Akhir ini masalah akan dibatasi sampai hal – hal berikut, yaitu :
1. PLC yang digunakan adalah SIEMENS SIMATIC S7-1200 CPU 1214C AC/DC/RLY dan Compact Switch Module ( CSM ) 1277. 2. Software yang digunakan untuk membuat ladder diagram dan desain
HMI merupakan software bawaan dari SIEMENS, yaitu Totally
Integrated Automation ( TIA ) PORTAL V13.
3. HTML editor yang digunakan adalah Notepad++.
4. Jaringan yang dipakai adalah jaringan lokal ( intranet ). Oleh karena itu, user-defined web pages diakses menggunakan IP address dari S7-1200 CPU.
5. User-defined web pages diakses melalui Google Chrome ( web browser ) pada PC.
6. Caramel cooker process terdiri dari 2 proses, yaitu cooking process
dan cooling process.
7. Caramel cooker process dikontrol dan dimonitor melalui 2 buah PC (
simulator HMI dan web browser ).
8. Parameter yang di-input, dikontrol, dan dimonitor adalah cooking time dan cooling time, set point berupa suhu, dan waktu yang dibutuhkan untuk memindahkan karamel ke proses selanjutnya ( moving time ).
I.5 Sistematika Penulisan
Laporan Tugas Akhir disusun dengan sistematika sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang masalah, identifikasi masalah, tujuan, batasan masalah, dan sistematika penulisan dari Tugas Akhir ini.
4 Universitas Kristen Maranatha Bab ini berisi teori – teori mengenai web server, bahasa
pemrograman web ( HTML, CSS, JavaScript, dan jQuery ), dan Notepad++ sebagai HTML editor, Programmable
Logic Controller ( PLC ), karamelisasi, serta penjelasan
mengenai perangkat SIEMENS ( SIMATIC S7-1200 CPU,
Human Machine Interface ( HMI ), Compact Switch Module ( CSM ) 1277, user-defined web pages, dan TIA
PORTAL ).
BAB III : PERANCANGAN
Bab ini berisi perancangan Tugas Akhir, seperti skema dan cara kerja sistem, plant dari caramel cooker process, diagram alir ( flowchart ), konfigurasi ( akses web page standar dan user-defined web pages ) dengan PLC, serta rancangan tampilan dari user-defined web pages dan simulator Human Machine Interface ( HMI ).
BAB IV : DATA PENGAMATAN DAN ANALISA DATA
Bab ini berisi data pengamatan berupa hasil capture tampilan user-defined web pages, simulator Human
Machine Interface ( HMI ), dan status LED, kondisi
perangkat dan timer berdasarkan suhu terbaca, delay durasi proses dan durasi upload web page, serta analisanya.
BAB V : KESIMPULAN
88 Universitas Kristen Maranatha
BAB V
KESIMPULAN
Kesimpulan yang diperoleh setelah menyelesaikan Tugas Akhir ini antara lain :
1. Aplikasi untuk monitoring dan kontrol pada studi kasus simulasi caramel
cooker process berhasil diterapkan menggunakan fitur web server SIMATIC
S7-1200.
2. Pada auto cooking process, dengan Cooking Time sebesar 3600 sec ( 60 menit ) dan Moving Time sebesar 1200 sec ( 20 menit ) diperoleh delay rata – rata pengontrolan via web adalah 8,65 sec dan delay rata – rata pengontrolan via simulator HMI adalah 2,31 sec. Delay tersebut tidak terlalu berpengaruh terhadap proses.
3. Pada auto cooling process, dengan Cooling Time dan Moving Time sebesar 1800 sec ( 30 menit ) diperoleh delay rata – rata pengontrolan via web adalah 7,14 sec dan delay rata – rata pengontrolan via simulator HMI adalah 2,84
sec. Delay tersebut tidak terlalu berpengaruh terhadap proses.
4. Pada manual cooking process diperoleh delay rata – rata pengontrolan via
web adalah 9,19 sec ( untuk Mixer ), 11,23 sec ( untuk Valve1 ), 11,04 sec (
untuk Valve2 ), dan 12,38 sec ( untuk Pump1 ). Sedangkan delay rata – rata pengontrolan via simulator HMI adalah 2,73 sec ( untuk Mixer ), 2,28 sec ( untuk Valve1 ), 2,37 sec ( untuk Valve2 ), dan 1,36 sec ( untuk Pump1 ). 5. Pada manual cooling process diperoleh delay rata – rata pengontrolan via
web adalah 7,83 sec ( untuk Agitator ), 12,34 sec ( untuk Valve3 ), 12,14 sec (
untuk Valve4 ), dan 10,58 sec ( untuk Pump2 ). Sedangkan delay rata – rata pengontrolan via simulator HMI adalah 1,880 sec ( untuk Agitator ), 2,532
sec ( untuk Valve3 ), 2,396 sec ( untuk Valve4 ), dan 2,414 sec ( untuk Pump2
89 Universitas Kristen Maranatha 6. Pengontrolan via simulator HMI menghasilkan respon pada web relatif lebih
90 Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR PUSTAKA
1. Creating and Using Own Web Pages for S7-1200 SIMATIC STEP 7 V11 Application Description. March 2012. SIEMENS.
2. S7-1200 Programmable Controller System Manual. April 2012. SIEMENS.
3. Hidayatullah, Priyanto., Jauhari Khairul Kawistara. 2014. Pemrograman Web. Bandung : Informatika.
4. http://www.w3schools.com/default.asp( diakses Juli 2014 )
5. http://worldfriend.web.id/pengertian-web-server( diakses Agustus 2014 ) 6. http://id.wikipedia.org/wiki/Cascading_Style_Sheets ( diakses Agustus 2014 ) 7. http://en.wikipedia.org/wiki/Jquery ( diakses Agustus 2014 )
8. http://info-program-komputer.blogspot.com/2012/04/notepad.html( diakses September 2014 )
9. http://deviachrista.blogspot.com/2013/05/kegunaan-notepad.html( diakses September 2014 )
10. http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/12/dasar-dasar-plc.html ( diakses Oktober 2014 )
11. http://kusuma-w-arya.blogspot.com/2013/05/pengertian-plc-dan-jenis-jenis-plc.html( diakses Oktober 2014 )
12. http://all-thewin.blogspot.com/2010/08/komponen-komponen-plc.html ( diakses Maret 2015 )
13. http://id.wikipedia.org/wiki/Karamel( diakses Maret 2015 )
14. http://www.foodchem-studio.com/2014/03/apakah-karamelisasi-itu.html( diakses Maret 2015 )
15. http://toekangplc.com/2012/01/23/simatic-s7-1200/ ( diakses April 2015 ) 16.
http://media.automation24.com/manual/es/36087313_BA_S7-1200-CSM1277.pdf ( diakses April 2015 )
