IMPLEMENTASI PERANGKAT LUNAK CITECT SEBAGAI HMI PADA SISTEM KENDALI BERBASIS PLC MITSUBISHI
Proposal Proyek Akhir Program Studi D3 Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro
Diajukan oleh :
Nama :Siti Dinaryati NIM : 111311028
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2014
ABSTRAK
Sistem SCADA merupakan suatu sistem aplikasi perangkat lunak yang dapat menghubungkan operator dengan plant dilapangan. Dengan sistem SCADA dapat mempermudah operator dalam melakukan monitoring ataupun kendali peralatan dilapangan tanpa harus selalu berada dilapangan. Perkembangan SCADA diindustri sanagat pesat, berbagai macam kontroler, media komunikasi, dan juga perangkat lunak untuk HMI (Hunaman Machine Interface) digunakan untuk terus mengembangkan sistem SCADA pada masing-masing industri.
Komponen utama dalam sistem SCADA diantaranya Plant, Kontroler, HMI, serta Transmiter.
Pada proyek akhir sebelumnya telah dibuat rancangan PID kendali level air dengan PLC Mitsubishi yang dapat mempertahankan ketinggian air dengan mengontrol bukaan keran yang masuk pada tangki. Oleh karena itu pada proyek akhir ini penulis mengembangkan proyek akhir sebelumnya dengan menambahkan HMI (Human Machine Interface). Komponen utama pada sistem SCADA ini yaitu menggunakan turbin generator untuk melakukan kontrol dan monitoring , kontoler menggunakan PLC Mitsibishi yang didalamnya terdapat modul ADC/DAC sehingga dapat memudahkan dalam pembuatan kontrol, sistem komunikasi menggunakan kabel serial dan software untuk membuat HMI menggunakan software Citect SCADA yang didalamnya sudah memiliki berbagai macam animasi peralatan industri juga driver komunikasi untuk melakukan komunikasi dengan kontroler yang digunakan. Sistem pada proyek akhir ini berfungsi untuk melakukan monitoring ataupun kendali kecepatan putaran turbin, juga dapat memonitoring bukaan valve, serta daya yang dihasilkan generator yang ada pada plant dengan memantaunya dengan melihat layar komuter yang didalamnya telah dibuat aplikasi HMI dengan menggunakan softare Citect. Proyek akhir ini diharapkan dapat dijadikan modul pembelajaran sistem SCADA yang memiliki komponen lengkap untuk laboratorium eletronika.
Kata Kunci : SCADA, HMI, Citect, PLC Mitsubishi, Turbin
i
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK
DAFTAR ISI ... i
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 LatarBelakang Masalah ... 1
1.2 Tujuan ... 2
1.3 Perumusan Masalah ... 3
1.4 Pembatasan Masalah ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ... 4
2.1 Tinjauan Pustaka ... 4
2.2 Landasan Teori ... 5
2.2.1 SCADA ... 5
2.2.2 PLC ... 7
2.2.3 HMI ... 9
2.2.4 Komunikasi ... 9
2.2.5 LAN ... 10
2.2.6 PLC Mitsubishi FX3U ... 10
2.2.7 Software Citect SCADA ... 11
2.2.8 Software Citect SCADA ... 11
2.2.8 Pembangkit Listrik Tenaga Air ... 12
2.2.9 Penguat Daya ... 12
2.2.11 Penguat Operasional (Op-Amp ... 13
2.2.12 Motor DC ... 14
2.2.13 Pompa ... 14
2.2.14 Generator... 15
2.2.15 Turbin ... 15
BAB III METODE PENELITIAN... 16
3.1 Materi Penelitian ... 16
3.2 Diagram Blok Sistem ... 16
3.3 Metodologi ... 17
3.3.1Studi Literatur ... 17
ii
3.3.1 Perancangan ... 17
3.3.2 Realisasi ... 17
3.3.3 Pengukuran dan Pengujian ... 18
3.3.4 Analisa dan Evaluasi ... 18
3.3.5 Pembuatan Laporan ... 18
3.4 Jadwal Proyek Akhir ... 18
3.5 Rancangan Anggaran Biaya ... 18
Penutup ... 19
Daftar Pustaka ... 20
1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang Masalah
Perkembangan teknologi dari zaman ke zaman teruslah berkembang, baik itu dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam skala industri. Proses monitoring dan kendali suatu sistem plant di industri sudah banyak menggunkan sistem monitoring dan pengendalian jarak jauh yang memungkinkan operator dapat memantau langsung keadaaan di lapangan dengan cukup melihat PC yang ada di ruangan. Monitoring keadaan plant atau alat khususnya di dunia industri adalah suatu hal yang penting karena akan menentukan kualitas hasil dari industri tersebut. Data yang dimonitoring merupakan variable-variable yanag diukur dari instrumen yang dipasang pada plant, seperti ketinggian air, arus, temperatur, getaran, dan tekanan.
Sistem SCADA sudah banyak dikembangan di dunia industri untuk melakukan monitoring dan kendali peralatan lapangan. SCADA merupakan suatu sistem aplikasi perangkat lunak untuk proses kendali otomatis jarak jauh yang dapat terhubung ke plant dilapangan dengan peralatan utama yaitu instrumen lapangan (plant), kontroler (PLC/RTU), display (HMI) serta suatu media komunikasi untuk mengirim kan data. Human Machine Interface (HMI) sangat dibutuh kan untuk melakukan proses monitoring dan kontroling tersesebut. HMI akan menghubungkan operator dengan PLC (Programable Logic Controler) sebagai kontroler yang berisi perintah untuk melakukan proses monitoring maupun kendali pada plant dilapangan yang dapat dilakukan pada jarak dekat maupun jarang jauh denagan media kabel maupun nirkabel seperti menggunakan jaringan LAN (Local Area Network) dengan protokol TCP/IP, wifi, ataupun dengan telemetering.
Untuk melakukan pengukuran dan pengaturan putaran turbin serta daya yang dihasilkan generator dibutuhkan Human Machine Interface agar proses pengukuran dan pengaturan bisa dilakukan dengan mudah melalaui PC secara real time. Dengan menggunakan HMI monitoring data yang dilihat dapat berupa angka, grafik, animasi, juga suatu alarm yang dapat menandakan adanya perubahan keadaan ketinggian juga keadaan error. Data yang dimonitoring juga dapat dimasukan ke dalam data base sebagai arsip data untuk mengetahui setiap perubahan yang terjadi ketika operator tidak dapat memonitoring plant setiap waktu. HMI dibangun menggunakan suatu program yang yang diinstal dalam PC yang menggunakan suatu software otomatis.
2 Dari hasil tugas akhir mahasiswa di tahun sebelumnya laboratorium elektronika memiliki suatu sistem kendali ketinggian level air yang dibangun dari PLC MitsubishiFX3U yang dapat mengendalikan ketinggian air melalui besar kecilnya bukaan keran agar sesuai dengan set point yang diberikan. Namun pada alat ini belum dilengkapi Human Machine Interface untuk memonitoring dan melakukan kendali alat. Untuk menjadikan alat kendali ketinggian level air dengan menggunkan PLC Mitsubishi menjadi suatu sistem seperti diindustri, alat tersebut dapat dilengkapi dengan suatu implementasi Human Machine Interface (HMI) agar dapat dijadikan sebagai modul praktikum yang dapat dipelajari oleh mahasiswa, dan sebagai bahan ajar untuk mahasiswa mengenal sistem diindustri. Untuk itu penulis mencoba untuk mengimplementasikan kotrol PLC Mitsubishi tersebut kedalam Human Machine Interface dengan menggunkan software Citect. Faktor-faktor yang coba dikembangkan dalam implementasi HMI pada alat ini yaitu proses komunikasi dan akuisisi data yang dapat menampilkan data berupa angka, grafik, simulasi alat, alarm, dan penyimpanan kedalam suatu data base. Dalam pengembangan ini penulis juga mencoba menggunakan plant baru yaitu kendali putaan turbin dan monitoring daya generator. Proyek akhir ini berjudul “ Implementasi Perangkat Lunak Citect Sebagai HMI pada Sistem Kendali Berbasis PLC Mitsubishi”
1.2Tujuan
Tujuan dari proyek akhir ini yaitu :
1. Dapat mengimplementasikan software HMI Citect pada sistem kendali berbasis PLC Mitsubishi.
2. HMI mampu menampilkan data monitoring ke dalam angka, grafik, dan simulasi plant serta dilengkapi alarm dan data base keadaaan alat.
3. HMI mampu melakukan komunikasi antara plant, PLC Misubishi dan Software Citect dengan menggunakan komunikasi serial
4. Melakukan monitoring dan kendali plant berupa daya yang diasilkan generator dan putaran turbin.
5. Dapat dijadikan modul praktikum SCADA yang mempunyai semua bagian- bagian sistem SCADA secara lengkap.
3 1.3Perumusan Masalah
Dari latar belakang dan tujuan proyek akhir yang ingin dicapai, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan pokok dalam pembuatan alat ini, yaitu :
1. Sistem komunikasi yang dapat dipakai dalam mengkomunikasikan PLC Mitsubishi dengan software Citect pada PC.
2. Perancangan HMI pada software Citect agar data yang diambil dari plan dapat ditampilkan dengan tepat dan real time.
3. Pembuatan data base dari data yang diambil dari Plant.
4. Komunikasi antara plant, kontrol dan HMI.
5. Mekanik tidak dibahas secara detail.
6. Pembuatan tutorial sstem untuk dijadikal bahan ajar praktikum sistem kendali.
1.4Pembatassan Masalah
Batasan masalah dalam proyek akhir yang akan direalisasikan yaitu : 1. Pembuatan sistem komunikasi berbasis serial.
2. Perancangan tampilan HMI untuk monitoring putaran turbin, bukaan valve, serta daya yang dihasilkan oleh generator.
3. Pembuatan data base.
4. Mekanik tidak dibahas secara detail.
4 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
Dalam pembuatan proyek akhir ini terdapat beberapa materi dasar serta tinjauan pustaka dari beberapa alat yang telah dibuat sebelumnya. Tinjauan pustaka dan landaasan teori ini dapat menunjang terealisasinya proyek akhir yang akan dibuat. Materi dasar dari pembuatan proyek akhir ini yaitu mengenai beberapa instrumen yang digunkan pada alat, sistem komunikasi yang dapat digunkan, serta materi tentang perangkat lunak lunak maupun peralatan yang digunkan seperti software citect, GX-Developer untuk PLC Mitsubishi dan perangkat lunak untuk pembuatan data base.
2.1 Tinjauan Pustaka
Terdapat beberapa tugas akhir, jurnal dan artikel yang berkaitan dengan proyek akhir yang akan dibuat, antara lain :
1. Tahun 2011, Andi Nugeaha dalam proyek akhirnya membuat perancangan alat yang berudul “MODUL PLC MITSUBISHI FX3U-16 DENGAN APLIKASI SSTEM KENDALI LEVEL AIR PADA COUPLE TANK”. Pada proyek akhir ini dibuat perancangan modul pengendal yang tidak hanya digunakan untuk mengendalikan satu sistem saja tapi juga dapat mengendalikan sistem lain baik siste Kendal ON-OFF mamun sistem kendali kontinyu karena PLC Mitsubishi memiliki kemampuan untuk mengedalikan sistem analog.
2. Tahun 2012, Listi restu Triani dalam proyek akhirnya membuat perancangan alat yang berjudul “ RANCANG BANGUN PID PADA PLC MITSUBISHI IMPLEMENTASI PADA SISTEM KENDALI LEVEL AIR TANGKI ”. Pada proyek akhir ini dibuat suatu rancangan kendali PID pada alat kendali level air menggunakan PLC Mitsubishi yang dapat mengendalikan posisi bukaan keran input untuk menstabilkan level air sesuai setpoint.
3. Tahun 2012, Mirza Nurmanhadi dalam tugas akhirnya membuat perancangan alat yang berjudul “PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI HMI SCADA PADA ALAT KENDALI KETINGGIAN PERMUKAAN AIR”. Pada alat ini dirancang dan diimplementasikan sistem HMI SCADA untuk pengendalian tinggi permukaan air dengan menggunakan MTU (Master Station Unit) ADAM Series sebagai node kontrol jarak jauh dan HMI (Human Machine Interface) menggunakan Wonderwarere InTouch.
5 Berkenaan dengan uraian diatas pada proyek akhir ini melakukan pengembangan dari proyek akhir sebelumnya yaitu merancang sistem monitoring dan kendali pada suatu sistem kendali berbasis PLC Mitsubishi FX3U kedalam sistem SCADA secara lengkap dengan menggunaan miniplant pembangkit sebagai plant, dan software Citect sebagai HMI dengan kontrol berbasis PLC Mitsubishi FX3U.
2.2 Landaan Teori
2.2.1 SCADA
SCADA atau Supervisiory Control dan Data Acquition dapat diartikan sebagai akuisi data dan supervisi kendali. SCADA merupakan suatu sistem aplikasi perangkat lunak untuk proses kendali otomatis jarak jauh yang terhubung dengan peralatan dilapangan (plant). Suatu sistem SCADA terdiri dari sejumlah kontroler yang berfungsu untuk mengumpulkan data dari plant lalu mengirimkannya ke Master Station Unit melalui sebuah sistem komunikasi.
a. Fungsi SCADA
- Menghimpun (akuisisi) besaran proses secara terpadu yang sistematis.
- Memberikan supervisiory kontrol terhadap peralatan (komando, set point, dll) - Memberikan kemudahan dalam monitoring dan reporting.
- Untuk menggantikan sistem display, recording, alarm, control panel konvensional.
b. Elemen-elemen SCADA
Element-elemen utama dari SCADA yaitu sensor-sensor yang terdapat dari plan, kontroler yang biasanya menggunakan RTU ataupun PLC serta HMI, seperti ditunjukan pada gambar 1
Gambar 1 Elemen – elemen SCADA
1. Sensor/Tranduser
Sensor merupakan suatu komponen/alat yang bersinggungan langsung dengan media yang diukur besarannya untuk mengetahui perubahan yang terjadi, variable
PLANT EQUIPMENT
HMI (FEP) CONTROLLER (BEP)
Transmitter Transmitter
6 keluaran dari sensor yang berupa besaran listrik disebut transduser. Sensor dapat menerima data berupa data mekanis, elektrik maupun optik dan dapat mengeluarkan output dalam bentuk digital ataupun analog. Untuk dapat dibaca output yang dikeluarkan oleh sensor perlu dikuatkan atau diubah lagi karena ordenya masih kecil.
Dalam dunia industri sensor dapat berguna untuk monitoring, kontroling, dan proteksi.Sensor disini bisa dimaksudkan dengan plant peralatan dilapangan.
2. Transmiter
Transmiter merupakan suatu alat untuk mengubah dan menguatkan sinyal yang yang dihasilkan sensor dan berfungsi untuk menyalurkan atau mentransmisikan sinyal ke kontroler atau alat selanjutnya.Transmitter adalah media komunikasi yang digunakan untuk menghubungkan plant ke PLC ataupun PLC ke HMI. Media komunikasi yang ada sekarang ini sudah bermacam-macam seperti dengan menggunakan Local Area Network (LAN) berbasis TCP/IP, dengan frekuensi radio, wifi, ataupun dengan teknologi sms yang sekarang sedang banyak dikembangkan.
3. Kontroler (RTU/PLC)
Kontroler merupakan suatu komponen atau alat sebagai sistem pengolah sinyal masukan menjadi sinyal yang diinginkan, dapat berupa sinyal analog ataupun digital tergantung kebutuhan aplikasi selanjutnya.
RTU(Remote Terminal Unit) merupakan suatu alat pengumpul data yang dirancang untuk operasi jarak jauh yang berkomunikasi ke sistem data host dengan menggunakan sistem telemeteri, yang merupakan suatu akuisisi data mandiri dan unit control yang umumnya berbasis mikroprosesor. PLC (Programable Logic Controller) yaitu perangkat elektronik digital yang dapat diprogram untuk menjalankan fungsi-fungsi tertentu.
4. Display
Display merupakan bagian terakhir dari sistem dimana display berfungsi sebagai penampil data atau untuk memonitoring data dan aktuator sebagai output yang terjadi akibat dari input. Seiring perkembangan zaman display yang digunakan sekarang tidak hanya untuk menampilkan data namun juga dapat dijadikan sebagai pengontrol data yang memungkinkan kita mengatur plant yang ada, atau yang kita kenal dengan HMI (Human Machine Interface).
7 c. Akuisisi Data dan Supervisi Kontrol
Akuisisi data adalah proses yang digunakan untuk menganalisis dan mengendalikan informasi atau data dari peralatan yang sedang dikendalikan dan dimonitor.
Data- data dapat berupa sinyal analog dan digital yang didapat dari sensor-sensor pada peralatan.Data tersebut ditransfer ke pusat untuk dilakukan pengontrolan dan monitoring.Data-data tersebut dapat digunakan untuk mendeteksi kondisi alarm, trending, reporting dan untuk mengendalikan peralatan seperti aktuator, relay, katup, dan motor – motor.
Supervisiori kontrol bisa diartikan sebagai proses perhitungan dan pengawasan terhadap suatu sistem. Data-data yang di tampilkan pada Human Machine Interface (HMI) merupakan data realtime dan berupa data matang yang sudah diolah atau melalui perhitungan tertentu.
2.2.2 PLC (Programable Logic Controller)
PLC atau kependekan dari Programable Logic Controller didefinisikan sebagai suatu perangkat elektronik digital dengan memori yang dapat diprogram untuk menyimpan instruksi-instruksi yang menjalankan fungsi-fungsi spesifik seperti logika, sekuen, counting, dan aritmatika untuk mengontrol suatu mesin industri atau proses industri sesuai yang diinginkan. PLC mampu mengerjakan suatu proses terus menerus sesuai variable masukan dan memberikan keputusan sesuai keinginan pemogram sehingga nilai keluaran tetap terkontrol. PLC pada dasarnya menggantikan fungsi relay pada sistem kontrol konvensional.
PLC bekerja dengan mengamati masukan yang berasal dari sensor untuk kemudian melakukan proses yang dibutuhkan yang berupa menghidupkan atau mematikan keluarannya.
Fungsi PLC sebagai Sekuensial kontrol yaitu meproses input sinyal biner menjadi output yang digunakan untuk keperluan selanjutnya dan monitoring plant yaitu PLC secara berkelanjutan memonitor status sistem dan mengambil tindakan yang diperlukan sesuai dengan proses yang dikontrol, serta menampilkan pesan pada operator sistem. Fungsi dari PLC sendiri sesuai dengan perintah yang telah dibuat oleh operator yang di simpan dalam memory PLC.
Bagian-bagian utama dari PLC yaitu modul CPU, modul input, modul output dan catu daya, diagram proses dari komponen-komponen utama PLC seperti pada gambar2 dan berikut penjelasan dari tiap bagian PLC.
8 Gambar 2 Komponen-komponen Pada PLC
1. Modul CPU (Central Prosessing Unit) dan Memory
Modul CPU merupakan modul pemroses utama, proses yang dilakukan sangat bergantung dari program yang telah disimpan dalam memory.Dalam modul CPU terdiri dari processor, memory dan port komunikasi.
Memory berfungsi sebagai tempat menyimpan program dan juga sebagai tempat lalu lintas data dan hasil pemrosesan dari prosesor yang selanjutnya dikirim pada bagian output.
Port komunikasi berfungsi sebagai jalur komunikasi data yang digunakan antara PLC dengan programming device/PC yang dihubungkan baik secara langsung atau pun dengan menggunakan media komunikasi lain seperti modem dan lain-lain.
2. Modul Input
Modul input merupakan bagian yang memberikan masukan kedalam prosesor.
Dapat sebagai digital input yaitu menerima sinyal digital berupa status 1 atau 0 dari switch, push botton, limit switch, relay dan lain-lain. Ataupun masukan berupa analog input, yaitu menerima masukan sinyal analog berupa arus atau tegangan dari transduser atau besaran-besaran elektrik dari sensor.
3. Modul Output
Modul output berfugsi untuk meneruskan output hasil pemrosesan data dari CPU. Output yang dikeluarkan dapat berupa digital output, yaitu meneruskan sinyal digital berupa 1 atau 0 yang dihubungkan pada komponen lampu, kontaktor, solenoid dll. dan juga mengeluarkan output berupa output analog, yaitu meneruskan sinyal hasil pemrosesan pada CPU berupa besaran analog (arus/tegangan) untuk diteruskan pada peralatan meter, display, coverter actuator dll. Gambar 3.5 merupakan contoh modul output PLC
Modul Input
Central Processing Unit Memory
Modul Output
Programming Device
Catu daya
9 4. Modul Catu daya
Modul Catu daya merupakan sumber daya bagi bekerjanya PLC. Input catu daya bisa berupa teganga AC atupun DC dengan kapasitas tertentu sesuai kebutuhan.
2.2.3 HMI
HMI (Human Machine Interface) adalah sistem yang menghubungkan antara manusia dan teknologi mesin.HMI dapat berupa pengendali dan visualisasi status baik dengan manual maupun melalui visualisasi komputer yang bersifat realtime.Sistem pada HMI biasanya bekerja secara online dan realtime dengan membaca data yang dikirim melalui I/O port yang digunakan oleh kontrolernya.HMI sekarang ini biasanya berupa komputer (PC) yang didalamnya dipasang (Install) program aplikasi yang dibuat dengan menggunakan Software Otomation.Gambar 3 merupakan gambaran sederhana komunikasi dalam sistem SCADA.
Gambar 3 HMI dalam Sistem SCADA
Ada banyak software otomasi yang dapat digunakan untuk membuat suatu program aplikasi pada HMI, diantaranya Wonderware, Intellution, Wizcon, Genie, Citect, dll.Dengan menggunakan software tersebut kita dapat membuat aplikasi yang dapat melakukan tugas-tugas seperti berikut.
Memberikan komando/perintah kepada suatu peralatan.
Membaca perubahan suatu besaran secara realtime.
Memonitor status (On/Off) suatu peralatan.
Memonitor Alarm.
Menampilkan data dalam modus grafik.
Membuat reporting secara periodik.
2.2.4 Komunikasi
Protokol merupakan sebuah standar yang mengatur atau mengijinkan terjadinya hubungan, komunikasi, dan perpindahan data antara dua atau lebih titik komputer.Protocol dapat diterapkan pada perangkat keras, perangkat lunak atau kombinasi dari keduanya.Ada
PLANT EQUIPMENT
HMI (FEP) CONTROLLER (BEP)
10 beberapa protol yang umum digunakan yaitu MODBUS pada komunikasi serial, dan TCP/IP digunakan pada komunikasi jaringan LAN.
2.2.5 Komunikasi Serial
Komunikasi serial ialah pengiriman data secara serial (data dikirim satu persatu secara berurutan, sehingga komunikasi serial lebih lambat dari pada komunikasi paralel.
Komunikasi serial dapat digunakan untuk menggantikan Komunikasi Parallel jalur data 8 bit dengan baik. Tidak aja memakan biaya yang lebih murah, namun juga dapat digunakan untuk menghubungkan dua peralatan yang sangat jauh.misalnya pada kabel telepon.
Agar komunikasi serial bekerja dengan baik, data byte harus dubah ke dalam bit-bit serial menggunakan peralatan yang disebut shift register parallel-in serial-out, kemudian data dikirim hanya dengan satu jalur data saja. Hal serupa dikerjakan pada penerima, dimana penerima harus mengubah bit-bit serial yang diterma menjadi data byte yang persis seperti data semula pada pengirim, dengan menggunakan shift register serial-in parallel-out. Tentu saja jika data serial tersebut dikirim menumpang jalur telepon, maka dibutuhkan peralatan pengubah status digital 0s atau 1s menjadi suara audio. Peralatan seperti ini kemudian disebut modem (modulator/demodulator). Modulator sebagai pengubah sinyal digital menjadi sinyal audio, sebaliknya demodulator adalah sebagai pengubah kembali sinyal audio menjadi sinyal digital. Pada jarak yang sangat dekat, kita dapat menggunakan komunikasi serial sederhana dan tidak perlu modulasi. Seperti yang dapat kita lihat pada hubungan kmputer dengan keyboard atau mouse.
2.2.6 PLC Mitsubishi FX3U
PLC FX3U adalah jenis PLC terbaru Mitsubishi dari Mitsubishi dan memiliki processor paling canggih. PLC ini dapat mengendalikan hingga maksimum 384 I/O. PLC ini memiliki jumlah internal memori yang lebih banyak, CPU yang lebih cepat dan expantion bus terbaru. Semua jenis special function modul tersedia untuk meningkatkan kinerja PLC ini, juga terdapat beberapa jenis modul baru. Pilihan jaringan kerja terbaru termasuk keistimewaan modul ethernet dan sebuah modul Profibus Master. Sebuah papan komunikasi terbaru dan adapter, termasuk papan USB terbaru, dapat digunakan untuk mencapai maksimum 3 sambungan serial pada PLC jenis ini. Prosesor berasal dari 64.000 langkah memory. Contoh PLC FX3U seperti gambar 4.
11 Gambar 4 PLC Mitsuishi FX3U
2.2.7 Software Citect SCADA
Citect SCADA merupakan salah satu software yang dapat digunakan unutk membuat aplikasi tampilan pada Human Machine Interface (HMI). Citect SCADA biasa digunakan oleh berbagai macam industri sebagai aplikasi generator atau artinya semua fasilitas kontrol dan monitor sudah tersedia dalam satu sistem, hanya tinggal pendefisian proyek aplikasi yang perlu dilakukan. Aplikasi dapat dibuat sebagai user dan client server.Server dapat melakukan edit project, report, alarm, compile program sedangkan client hanya melakukan operasi dan monitor. Satu atau lebih aplikasi dapat saling berkomunikasi melalui jaringan lokal dengan menggunakan TCP/IP. Beberapa komponen utama pada software ini yaitu :
1. Citect Explorer
2. Citect Project editor
3. Citect Graphics Builder
2.2.8 Sensor Transduser
Sensor transduser adalah komponen yang digunakan untuk mendeteksi suatu besaran dan mengubahnya ke besaran lain. Dalam instrumen elektronika, besaran yang diukur adalah besaran fisika yang diubah ke besaran listrik.Hampir seluruh peralatan pengukuran elektronik yang ada memiliki sensor tranduser. Sensor merupakan bagian dari sensor
12 transduser yang berfungsi untuk melakukan sensing atau “merasakan dan menangkap”
adanya perubahan energi eksternal yang akan masuk ke bagian input dari transduser, sehingga perubahan kapasitas energi yang ditangkap segera dikirim kepada bagian konvertor dari transduser untuk dirubah menjadi energi listrik.
Ada berbagai macam sensor yang ada dipasaran, namun sesuai dengan aplikasi yang akan diwujudkan pada perancangan kali ini yang berupa sensor yang dapat mengukur freuensi putaran turbin sehingga dapat dilakukan control frekuesi secara konstan untuk menghasilkan daya yang tetap.
2.2.9 Pembankit Listrik Tenaga Air
Pembangkit Lisrik Tenaga Air (PLTA) pada prinsipnya merupakan suatu pembangkit energi listrik yang memanfaatkan energy potensial air dirubah menjadi energi kinetik dengan adanya ketinggian dan dapa dirubah menjadi energi mekanik oleh aliran air yang menggerakan turbin dan berubah lagi menjadi listrik oleh adanya perputaran rotor generator. Jumlah listrik yan dihasilkan bergantng pada ketinggian dan debit air.
Pada proyek akhir ini digunakan mini power plant yang memanfaatkan aliran air dari pompa yang akan menggerakan turbin serta mengkopel generator yang pada akhirnya akan menghasilkan tegangan.
2.2.10 Penguat Daya
Pada dasarnya terdapat dua tipe penguatan yang utama, yaitu penguat tegangan yang menguatkan tegangan dari sinyal masukan dan penguat arus yang menguatkan arus dari sinyal masukan.
Keduanya dapat dikombinasikan menjadi penguat daya. Meskipun pada nyatanya semua penguat adalah penguat daya karena suatu tegangan tidak akan ada tanpa adanya daya kecuali impedansinya tak hingga.
Efesiensi penguat daya diasumsikan sepert persamaan berikut diasumsikan dengan daya maksimum :
%η = x 100% ...(10) Dengan : %η = efisiensi penguatan daya
Po (ac) = daya keluaran (Watt) Pi (dc) = daya masukan (Watt)
13 Po (ac) =
...(11) Pi (dc) =
...(12) Sebuah penguatan daya dirancang untuk dapat memberikan daya besar pada suatu beban. Ini berarti sebuah penguatan daya harus dapat menghasilkan tegangan dan arus keluaran yang besar. Penguatan daya biasanya merupakan bagian akhir dari suatu sistem penguatan.
Komponen-komponen yang diperlukan untuk penguat daya seperti transistor daya yang dapat dioperasikan pada batas karakteristik keluaran transistor secara keseluruhan, mulai dari daerah saturasi sampai daerah cut off.
Penguatan data atau penguat sinyal digunakan untuk penyedia tegangan beban, arus beban, atau keduanya. Aplikasi dar penguat daya digunakan sebagai kontrol gerak yang berfungsi menggerakan motor.
2.2.11 Penguat Operasional (OP-Amp)
Penguat operasional (op-amp) merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk memperkuat sinyal arus searah (DC) maupun arus bolak-balik (AC).Di dalam sistem kontrol penguat berfungsi sebagai pengolah sinyal agar sinyal keluaran dari transduser sesuai yang diharapkan.Prinsip kerja penguat operasional hanya bekerja sebagai penguat sinyal bukan penguat daya.Penguat operasional terdiri atas transistor, resistor dan kapasitor yang dirangkai dan dikemas dalam rangkaian terpadu (integrated circuit). Simbol op- ampditunjukkan pada gambar 5. Vin merupakan masukan sinyal, Vout keluaran sinyal, A besar penguatan dan VCC sumber tegangan. Pada gambar 6 merupakan konfigurasi pada Op-Amp.
Gambar 5 Op-Amp
14 2.2.12 Motor DC
Motor DC memerlukan supply tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energy mekanik. Dengan memberikan beda tegangan pada kedua terminalnya, motor akan bergerak satu arah, dan bila polaritas dari tegangan tersebut dibalik makan arah putaran akan berlawanan. Polaritas yang diberikan menentukan arah putaran dan besarnya tegangan menentukan kecepatan putaran. Gambar 7 merupakan contoh motor DC.
Gambar 6 Motor DC
Bagian utama motor DC adalah stator dan rotor dimana kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian tidak berputar). Bentuk motorpaling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas antara kutub-kutub magnet permanen.
2.2.13 Pompa
Pompa adalah alat yang berfungsi mengalirkan cairan ketempat yang memiliki tekanan atau perbedaan posisi tertentu, sehingga tidak dimungkinkan cairan tersebut mengalir secara alami. Selain itu pompa juga berfungsi memberikan tekanan tertentu terhadap cairan. kenaikan tekanan cairan tersebut salah satunya digunakan untuk mengatasi hambatan-hambatan pengaliran. Beberapa hambatan yang terjadi berupa perbedaan tekanan, perbedaan ketinggian atau hambatan gesek.
Pompa diklasifikasikan dalam dua jenis berdasarkan cara kerjanya, yaitu pompa centrifugal yang lebih dititik beratkan pada zat cair dengan kekentalan rendah (encer) sampai medium, dan pompa retripoacting yang digunkan untuk mengalirkandan menekan cairan dengan kekentalan tinggi, atau tekan tinggi.
15 2.2.14 Generator
Generator meruakan sebuah alat yang dapat memproduksi energi listrik dari sumber mekanis biasanya dengan menggunakan induksi elektromgnrtik. Dua bagian utama pada generator yaitu rotor dan stator. Rotor terletak satu poros bersama turbin sehingga jika turbin berputar maka rotor ikut berputar. Magnet yang berputar memproduksi tegangan di awat setiap kai kutub mlewati koil yang terletak di stator. Tegngan inilah yangkemdian menjadi listrik.
2.2.15 Turbin
Turbin adalah suatu penggerak mula yang memanfaatkan energi potensial arus alian air menjadi energy mekanik. turbin mendapat dorongan dari air yang menjadikan turbin berputar, putaran turbin tersebut digunakan unuk mengkopel generator.
16 BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Materi Penelitian
Materi penelitian dalam tugas akhir ini yaitu membuat suatu implementasi Human Machine Interface (HMI) dari PLC Mitsubushi FX3U yang dapat melaukan monitoring dan kendali pada mini power plant. Tampilan yang di buat pada HMI berupa data angka grafik serta alarm, dan data dapat dimasukan dalam suatu sistem data base. Komunikasi yang digunkan yaitu media serial dengan menggunakan RS-442 dan USB to Serial.
3.2 Diagram Blok Sistem
Pada gambar 8 berikut digambarkan diagram blok sederahan dari sistem yang akan dibuat. Variabel data dari instrumen berupa pengukuran putaran turbin, bukaan valve, dan tegangan yang dihasilkan masuk pada penguat daya untuk menyesuaikan output yang dapat dibaca oleh PLC Mitsubishi FX3U, setelah itu terjadi proses input output pada PLC dan data proses input output tersebut dapat di monitoring oleh tampilan HMI Citect SCADA pada PC. Layout sistem dapat dilihat pada gambar 8.
Gambar 7 Diagram Blok Sistem
Gambar 8 Layout system
Mini Plant Pebangkit
PLC Mitsubishi
HMI Citect SCADA
Mini Plant Pebangkit
PLC Mitsubishi
HMI Citect Komunikasi Serial
Komunikasi Serial
Komunikasi Serial
17 3.3 Metodologi
Pada perancangan proyek akhir ini terdapat melakukan pembacaan data dan pengolahan sinyal masukan dari variabel yang diukur, melakukan pemantauan pada Remote I/O dengan kabel serial, dan melakukan pembacaan setiap perubahan data varibel ukut secara realtime yang ditampilkan pada HMI menggunakan software Citect SCADA.
Pengukuran putaran turbin dengan menggunakan sensor yang akan mengukur keceptan turbin dan dionversi menjadi sebuah output tgangan yang kemudian masuk ada input analog PLC Mitsubishi. Variable masukan dari sensor akan disalurkan pada penguat daya agar masukan dari variable ukur tersebut dapat dibaca pada PLC Mitsubishi dan PLC Mitsubishi dapat memberikan komando pada valve pembuka aliran yang di pasang pada plant. Remote I/O pada PLC Mitsubishi FX3U di komunikasikan dengan laptop/PC melalui kabel serial dengan komunikasi RS-442 dan USB to serial. Pada laptop pasang software citect SCADA sebagai tampilan HMI. Pada HMI dapat ditampilkan data putaran turbin, bukaan valve, grafik perubahan, alarm ketika ada eror, dan monitoring tegangan yang dihasilkan pembangkit, serta data tersebut dimasukan ke dalam data base sebagai bahan pengarsipan.
3.3.1 Studi Literatur
Pada tahap ini penulis melakukan studi literatur dari berbagai jurnal dan tugas akhir yang sudah dibuat tahun sebelumnya sebagai materi dasar yang dapat menunjang terealisasinya proyek akhir ini.
3.3.2 Perancangan
Sebagai tahap awal perancangan proyek akhir yang dapat mengimplementasikan Human Machine Interface (HMI) dari PLC Mitsubishi. HMI ini dapat memonitoring data yang diambil oleh sensor pada plant yang dapat mengendalikan putaran turbin sesuai set point yang ditelah ditentukan (tegangan hasil). Set point dapat ditentukan dari HMI yang dibuat. Dan komunikasi yang dilakukan melalui kabel serial.
3.3.3 Realisasi
Pada tahap ini proyek akhir implementasi Human Machine Interface dari PLC Mitsubishi telah selesai diarancang dan dapat melakukan monitoring secara langsung dan realtime pada PC yang digunakan.
18 3.3.4 Pengukuran dan Pengujian
Pengukuran dan pengujian alat dilakukan guna mendapat data yang sesuai antara data plant dan data yang terlihat pada Human Machine Interface. Hal ini juga dilakukan untuk memastikan alat yang dibuat sesuai dengan spesifikasi awal.
3.3.5 Analisa dan Evaluasi
Pada tahap ini dilakukan evaluasi dari hasil pengukuran dan pengujian untuk melakukan evaluasi perbaikan ataupun pengembangan alat yang bisa dikembangkan selanjutnya.
3.3.6 Pembuatan Laporan
Tahap pembuatan laporan akhir bertujuan untuk mendokumentasikan keselurusan proses pembuatan alat mulai dari perencanaan, perancangan, realisasi, sampai pengujian dan evaluasi alat untuk dijadikan bahan pembelajaran dan pengembangan alat.
3.4 Jadwal Proyek Akhir
Kegiatan
Jadwal Kegiatan Tugas Akhir Des-
12 Jan-13 Feb-13 Mar-13 Apr-13 Mei-13 Jun-13 Jul-13
Studi Literatur
Perancangan
Realisasi
Pengujian
Analisis
Perbaikan
Pembuatan
Laporan
3.5 Rancangan Anggaran Biaya
No Keperluan Biaya
1. Komponen Mekanik
- Pembuatan rangka Rp. 700.000
Sub Total Mekanik Rp. 700.000 2. Komponen Elektronik
- Komponen Rp 100.000
- PCB Rp 100.000
Sub Total Elektronik Rp. 200.000 3. Laporan
- Fotokopi Rp 50.000
- Hardcopy Rp 50.000
Sub Total Laporan Rp. 100.000 Total Rp. 1.00.000
19 Penutup
Demikian proposal pengajuan proyek akhir yang penulis susun, sebagai gambaran proyek akhir yang akan dibuat oleh penulis. Semoga perencanaan proyek akhir yang telah dibuat dapat direalisasikan dengan baik.
20 Daftar Pustaka
Nugraha, Andi “MODUL LC MITSUBISHI FX3U-16 DENGAN ALIKASI SSTEM KENDALI LEVEL AIR PADA COUPLE TANK”, Laporan Proyek Akhir D3 Teknik Elektronika Piteknik Negeri Bandung, Bandung, 2011.
Triani, Listi Restu “RANCANG BANGUN PID PADA PLC MITSUBISHI IMPLEMENTASI PADA SISTEM KENDALI LEVEL AIR TANGKI”, Laporan Proyek Akhir D3 Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung , Bandung, 2012 Nurmanhadi, Mirza “Perancangan dan Implementasi HMI SCADA Pada Alat Kendali
Ketinggian Level Air”, Tugas Akhir D4 Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung, Bandung, 2012
Firaz1, Agus Indra G., S.T., M.Sc., Ir. Anang Tjahjono, M.T, “ Vijeo Citect SCADA sebagai HMI Berbasis TCP / IP Multivendor Networking PLC Sub judul : Omron”, Jurnal Mahasiswa D4 Politeknik Elektronika Surabaya, Surabaya, 2013.
Dinaryati, Siti “Penggunaan Citect SCADA pada Human Machine Interface (HMI) Sistem Kontrol PLTA Saguling”, Laporan Kerja Lapangan Teknik Elektronika POLBAN, Bandung, 2013
