BAB III PERANCANGAN SISTEM

Transkripsi

1 BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1 Model Sistem Untuk membangun sebuah sistem penampungan air kita memerlukan sebuah pompa air untuk menyedot air dari sumber air dan dialirkan ke bak penampungan. Hal ini tidak terlalu sulit apabila sumber air yang digunakan adalah air tanah. Lain halnya apabila sumber air yang digunakan adalah air PAM. Memasang secara seri pompa air dengan sumber air PAM atau menyedot air dari PAM secara langsung menggunakan pompa air tidak dianjurkan. Saat ini memang belum ada peraturan ataupun sangsi tentang larangan penyedotan air PAM menggunakan pompa air secar langsung. Menyedot air dari PAM secara langsung menggunakan pompa air dilarang karena bisa mengakibatkan kerugian baik bagi pengguna itu sendiri, pada pengguna air PAM yang lain dan bagi PDAM itu sendiri (4). Kerugian yang ditimbulkan karena menyedot air PAM dengan pompa air secara langsung diantaranya : 1. Pemborosan energi dan biaya, dalam Hal ini pengguna melakukan pemborosan pada energi listrik. Ditambah lagi tagihan rekening listrik dan air PAM yang membengkak. 2. Rusaknya meteran air, menggunakan pompa air untuk menyedot air dari PAM bisa merusak meteran air itu sendiri karena bekerja diluar kapasitasnya. 3. Aliran air ke pengguna lainnya cenderung kecil karena air tersedot ke pengguna yang menggunakan pompa air. 27

2 28 4. Air yang keluar cenderung lebih kotor karena semua kotoran dalam pipa PDAM tersedot oleh pompa air, atau apabila adaa kebocoran pada pipa air akan semakin kotor. Cara yang bisa digunakan untuk penggunaan pompa air pada sumber air PAM adalah dengan menghubungkan sumber air PAM dengan pompa air secara tidak langsung. Yaitu dengan membuat bak penampunga antara sumber dari PAM dengan pompa air seperti yang ditunjukan pada gambar di bawah ini. Gambar 3.1 Penyambungan antara air PAM dengan pompa air Air dari PAM akan ditampung terlebih dahuluu di bak penempungan, baru kemudian air di bak penampungan akan disedot oleh pompa air dan dialirkan ke bak penampungan lainnya atau langsung ke rumah. Sistem yang dibangun ini merupakan modifikasi dari sistem WLC yang sudah adaa dan dikembangkan dibeberapa bagian yang nantinya akan mengontrol dari mulai air yang mengalir dari PAM, kapana pompa air muali bekerja atau berhenti dan lampu sebagai indikator untuk mengetahui ketinggian air padaa bak penampungan.

3 29 START (MCB) ELEKTRODA SEBAGAI SENSOR PROSES (PLC) FEEDBACK POMPA VALVE LAMPU ELEKTRODA BERTEGANGAN Gambar 3.2 Block diagram sistem 3.2 Perangkat Keras (Hardware) Perangkat keras yang digunakan untuk membuat simulasi sistem ini adalah sebuah komputer atau laptop. Komputer atau laptop yang digunakan minimum spesifikasinya adalah Core i3, Memory 2Gb dengan VGA atau kartu grafis. Hal ini dikarenakan software yang akan dijalankan nanti memiliki ukuran yang cukup besar maka disarankan untuk mengunakan hardware sesuai dengan spesifikasi minimum tersebut. Pada aplikasi sebenarnya perangkat keras utama yang digunakan adalah controller atau PLC, module input dan output, power supply, pompa air, solenoid valve, tangki air atau bak penampungan, kabel dan bahan pendukung lainnya. PLC sebagai Controller merupakan pusat kontrol dan pengawasan terhadap keseluruhan sistem, dimana controller akan memproses seluruh masukan atau input. dan mengkontrol keluaran atau output. Module input berfungsi sebagai masukan dari input. Sedangkan module output berfungsi sebagai keluaran terhadap pengendalian output. Power supply digunakan sebagai supply tegangan 24VDC pada peralatan. Pompa air digunakan untuk menyedot air dari tangki

4 30 penampungan pertama ke tangki penampungan kedua, solenoid valve digunakan untuk mengatur aliran air dari PAM, tangki air digunakan sebagai bak penampungan air dari PAM dan kabel digunakan untuk menghubungkan setiap komponen dengan komponen lainnya. 3.3 Perangkat Lunak (Software). Pada tugas akhir ini penulis hanya membuat sismulai dari sistem yang akan dibangun menggunakan aplikasi perangkat lunak Siemens SIMATIC Step 7 Professional V5.5 untuk pemrogramman PLC. Kemudian SIMATIC Windows Control Center (WinCC) digunakan untuk simulasi program dengan visualisasi SCADA,download & compile program dan simulasi software PLC & SCADA atau sebagai GUI (Graphical User Interface). 3.4 Pemrogramman PLC & SCADA menggunakan Siemens SIMATIC Manager SIMATIC Manager merupakan software otomatisasi dari Siemens dengan Engineering Environment dan Software project terpadu. Aplikasi software terpadu ini terdiri atas engineering software SIMATIC Step 7 Professional V5.5 untuk pemrogramman PLC, SIMATIC WinCC V7.3 untuk pemrogramman HMI/SCADA. Oleh sebab itu, aplikasi ini memungkinkan semua Programmable Controller Siemens, HMI operator panel dan Personal Computer (SCADA) dikonfigurasikan melalui satu environment development yang sama. Dalam memprogram PLC dan SCADA untuk pengontrolan dan monitoring sistem penampungan air, dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu : pendataan input dan output PLC, pemrogramman logic PLC, pengaturan

5 31 komunikasi software PLC dengan Software SCADA, pemrogramman visualisasi SCADA, Download & compile program dan simulasi software PLC & SCADA Pendataan Input dan Output PLC Sebelum memulai pembuatan dari sistem ini kita harus memahami prinsip kerja dari sistem yang akan dibangun dan mengetahui alat atau komponen apaa saja yang nantinya akan terhubung dengan input dan outputt PLC. Langkah pertama adalah membuat tabel dari daftar input dan output yang akan digunakan. Berikut adalah tabel daftar input dan output yang digunakann : Tabel 3.1 input dan output Document No Project Tugas Akhir Prepared by Imam Nurohim Checked by No Type Address Tags Description 1 Digital Input I0.0 Start Start 2 Digital Input I0.1 Low_1 Elektroda untuk low tangki 1 3 Digital Input I0.2 Midle_1 Elektroda untuk midle tangki 1 4 Digital Input I0.3 High_1 Elektroda untuk high tangki 1 5 Digital Input I0.4 Low_2 Elektroda untuk low tangki 2 6 Digital Input I0.5 Midle_2 Elektroda untuk midle tangki 2 7 Digital Input I0.6 High_2 Elektroda untuk high tangki 2 8 Digital Output Q0.0 Pompa Pompa 9 Digital Output Q0.1 Valve Valve 10 Digital Output Q0.2 Elektroda _1 Elektroda tangki 1 11 Digital Output Q0.3 Elektroda _2 Elektroda tangki 2 12 Digital Output Q0.4 LP1_Low Lampu indikator low tangki 1 13 Digital Output Q0.5 LP1_Midle Lampu indikator midle tangki 1 14 Digital Output Q0.6 LP1_highh Lampu indikator high tangki 1 15 Digital Output Q0.7 LP2_Low Lampu indikator low tangki 2 16 Digital Output Q1.0 LP2_Midle Lampu indikator midle tangki 2 17 Digital Output Q1.1 LP2_highh Lampu indikator high tangki 2 18 Digital Output Q1.2 Pengunci Pengunci

6 32 Selanjutnya setelah membuat daftar input dan output, langkah selanjutnya adalah membuat PLC tags pada SIMATIC Step 7 Professional V5.5. Untuk menambahkan PLC tags dapat dilakukan dengan cara mengetikann data input atau nama tags dari input pada bagian Interface kemudian rubah data type dari tags yang dimasukan. Sedangkan untuk addresss akan terisi secara atomatis. Hal yang sama juga dilakukan saat memasukan dataa output dengan cara mengetikan n data output atau nama tags dari outpu pada bagian Interface kemudian rubah dataa type dari tags yang dimasukan. Gambar 3.3 PLC Tags (Input Tags) Tag adalah sebuah representasi address yang umumnya digunakan pada software SCADA/HM MI. Pada PLC, tag ini bisa dijelaskan seperti input dan output PLC yang dapat dikontrol (input) dan dimonitoring (output). Gambar 3.4 PLC Tags (Output Tags)

7 33 Pada SCADAA sendiri terdapat 2 jenis tag yaitu internal tag dan external tag. Internal tag adalah tag yang berasal dari software SCADA. Sedangkan external tag adalah tag yang berasal dari PLC atau controller lain yang terhubung dengan software SCADA. Dengan kata lain external tag adalah input dan output PLC yang direpresentasikan untuk visualisasi dalam hal control dan monitoring pada suatuu sistem terpadu atau erintegrasi. Gambar 3.5 SCADA Tags Pemrograman Logic PLC Pada dasarnya Setiap orang atau programmer PLC mempunyai cara tersendiri dalam pemrograman logic-logicc PLC. Dalam arti kata mudah dalam proses edit, terstruktur, mudah dipahami, dan sebisa mungkin memperkecil tingkat kesalahan. Pada tugas akhir ini, pemrograman akan mengunakan fitur

8 34 fitur yang telah disediakan oleh software SIMATIC Step7 Professional pada SIMATIC Manager untuk membagi logic-logic program. Dimana software Simatic Step7 Professional dilengkapi dengan 4 jenis program blok, yaitu : Organization Block (OB), Function (FC). Function Block (FB) dan Data Block (DB). Dari keempat program blok tersebut penulis hanya menggunakan tiga tipe blok dalam pembagian logic level program yaitu Organization Block (OB), Function Block (FB) dan Data Block (DB). Berikut adalah penjelasan mengenai pembagian logic level program yang digunakan. 1. Master Sequence level menggunakan program blok Organization Block (OB), merupakan level yang paling tertinggi dan merupakan supervisory untuk memanggil semua level dibawahnya, merupakan bagian utama dari proses yang akan dibuat dalam suatu program. Master sequence juga merupakan interface antara sistem operasi dan user program. 2. Unit level menggunakan program blok Function (FC), merupakan level dimana logika pemrogramannya diletakkan, baik itu merupakan delay time dari proses, aktivasi dari equipment yang digunakan, interlock list untuk equipment, dan enable/disable dari proses. 3. Equipment level menggunakan program blok Function Block (FB), Merupakan objek-objek dari equipment yang ada. Misalnya seperti lampu, valve atau motor. Setiap equipment tersebut memiliki cara kerja atau fungsi yang tersendiri yang dijabarkan dalam suatu bahasa pemrograman. 4. Field level menggunakan program blok Data Block (DB), Pada level ini terjadi proses mapping dari equipment level ke field level atau address dari

9 35 input dan outputt PLC. Hal itu memudahkan apabila adanya perubahan pada pengkabelan, sehingga cukup mengubah di level ini tanpa mengutak-atik di level-level sebelumnya atau bahkan sampai mengubah tag SCADA/HMI. Bahasa program yang digunakan untuk menyelesaikan tugas akhir ini adalah ladder language. Ladder language adalah bahasa program dasar yang sering digunakan oleh programmer PLC. Bahasa ini sering digunakan karena mengunakan simbol - simbol yang mudah dipahamii secara logika atau secara rasional. Saat ini seluruh vendor PLC dalam pengembangan software programming sudah menjadikan bahasa ladder ini sebagai bahasa dasar yang harus ada pada software PLC. Bahasa ini menjadi favorit para programmer bukan hanya karena kemudahan dalam melakukan programming tapi juga ketika melakukan troubelshooting. Gambar 3.6 Menu program Ladder

10 36 Pada gambar 3.6 menunjukkan menu ladder pada software simatic Step 7 professional V5.5. Terdapat banyak icon yang dapat digunakan untuk membantu dalam melakukan pemrograman. Salah satu icon yang sering digunakan adalah normally closed dan normally open yang dapat menggantikan penggunaan relay dan kontaktor pada aplikasinya. Penggantiann relay dan kontaktor dengan logic NO dan NC dapat mengurangi dan memaksimalkan pengunaan ruang pada panel. Pada software PLC siemens ini juga dilengkapi dengan simulasi program sehingga program yang telah dibangun dapat ditest terlebih dahulu sebelum digunakann pada aplikasi real. Dalam pembuatan sistem penampungan air ini sensor yang digunakan adalah berupa elektroda yang di susun sedemikian rupa dimana setiap tangki terdiri dari empat elektroda yaitu satu elektroda bertegangan n yang nantinya memberi sinyal padaa ketiga elektroda lainnya dengann menggunakan air sebagai penghantar yaitu elektroda sebagai pengukur ketinggiann air. Gambar 3.7 Penempatan elektroda pada tangki

11 37 Yang pertamaa harus dibuat dalam pemerograman adalah bagaimana semua elektroda bisa bekerja jika air pada tangki sudah mencapai pada batas tertentu. Gambar 3.8 Ladder Programming untuk start. Pada kondisi awal sistem ini mulai diaktifkan nantinya kedua elektroda pada kedua tangki akan aktif begitu juga dengan valve, hanya saja untuk valve kerjanya dipengaruhi oleh pengunci dan elektroda midle pada tangki ke dua. Gambar 3.9 Ladder Programming untuk pompa air. Pada gambar 3.9 ditunjukan ladder programming untuk pompa air, dimana kerja pompa dipengaruhi olah elektroda highh pada tangki pertamaa dan pengunci. Maksudnya adalah pompa air mulai aktif saat elektroda high pada tangki satu aktif atau air pada tangki satu sudah mencapai batas atas.

12 38 Gambar 3.10 Ladder Programming untuk lampu indikator tangki pertama. Selanjutnya pada gambar 3.10 di atas ditunjukan Gambar pemerograman untuk lampu indikator pada tangki pertama. Dimana kerjanya dipengaruhii oleh elektroda sebagai sensor ketinggian air padaa tangki. Gambar 3.11 Ladder Programming untuk lampu indikator tangki kedua Pada gambar 3.11 diatas sistem kerjanya samaa seperti pada gambar 3.10 yang sebelumnya, hanya saja pada gambar 3.11 di atas merupakan gambar pemerograman untuk lampu indikator pada tangki kedua.

13 39 Gambar 3.12 Ladder Programming untuk pengunci Pada gambar 3.12 diatas merupakan pemerograman dari pengunci, maksudnya adalah pengunci untuk pompa air dan valve agar nantinya pompa air dan valve tidak segera bekerja atau aktif saat air pada tangki kedua berkurang sedikit. Tetapi pompa air dan valve bekerja pada saat air pada tangki kedua merkurang dan melewati elektroda midle pada tangki ke Pengaturan komunikasi software PLC dan SCADA Pengaturan komunikasi ini sangat diperlukan untuk menghubungkan antara software PLC dengan software SCADA. Tujuan utamanya adalah supaya program logic yang dilakukan pada software PLC bisa disimulasikan dalam bentuk visualisasi / GUI dengan software SCADA. Pengaturann komunikasi ini dilakukan pada kedua software tersebut dan tidak bisa dilakukan simulasi jika hanya salah satunyaa saja. Hal ini dimaksudkan untuk melakukan pengaturan interface yang samaa antara software PLC dan software SCADA. Sehingga program logic pada software PLC dapat disimulasikan dengan tampilan GUI pada SCADA. Pertama pengaturan dilakukan padaa software PLC dengan cara memilih PLCSIM (MPI) pada PG/PC Interface dibagian option pada tab awal program.

14 40 Gambar 3.13 Pengaturan komunikasi padaa software PLC Kemudian pengaturan dilakukan pada software SCADA dengan cara memilih PLCSIM ( MPI) pada logical device name yang terdapat pada System Parameterr yang merupakan bagian dari menu MPI pada SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE di WinCCC explorer. Kemudian software SCADA akan otomatis restart untuk terhubung dengan software PLC Gambar Pengaturan komunikasi pada software SCADA Pemrogramman visualisasi SCADA Pemrogramman visualisasi SCADAA diperlukan dalam penulisan Tugas Akhir ini sebagai simulasi yang akan merepresentasikan sistem pemaksimalan

15 41 penampungan air PAM. Tahap awal yang harus dilakukan adalah masuk kedalam struktur tag kemudian mengetik nama tag yang sudah dibuat pada software PLC dan memilih sumber data block nya. Gambar 3.15 Structure tag Selanjutnya buka menu Graphics Desainer untuk memulai mendesain visualisasii SCADA. Ada banyak objek padaa software Windows Control Center ini yang dapat digunakan untuk membantu dalam melakukan desain tampilan SCADA. Umumnya library object yang terdapat padaa software ini diperuntukan untuk industri sehingga untuk Tugas Akhir ini object yang digunakan dari luar software SCADA dengan mengunakan picture windows untuk melakukan insert object dari sumber lain. c Gambar 3.16 Design Screen

16 42 Objek diinginkan nantinya bisa diesain dengann design tools pada software SCADA, tetapi jika tidak terdapat objek yang diinginkan progremer bisa memasukan objek yang diinginkan dari sumber lain. Berikut adalah visualisasi dari sistem pemaksimalan air PAM di rumah tangga. Gambar 3.17 Desain visualisasi SCADA Download & compile program Proses download dan compile program merupakan suatu tahapan yang harus dilakukan programmer PLC. Proses ini bertujuan untuk melakukan verifikasi terhadap program yang telah diselesaikan apakah program tersebut secara structure sudah benar atau belum. Jika program yang didownloadd dan compile terdapat ketidaksesuaian baik secara structure atau logic maka sistem akan mencegah dalam melakukan download. Programmer harus memperbaiki kesalahan tersebut terlebih dahulu kemudian melakukan download & compile program kembali.

17 43 Gambar 3.18 Simbol downloadd & compile program PLC Jika proses download dan compile program dilakukan dengan hardware PLC maka bisa langsung dilakukan. Sedangkann jika dilakukan tanpaa hardware PLC diperlukan untuk mengaktifkann PLC simulator terlebih dahulu melakukan downloadd dan compile program. kemudian baru Gambar 3.19 Simbol PLC simulator Simulasi Software PLC & SCADAA Simulasi software PLC & SCADA adalah simulasi yang dilakukan terhadap program PLC dan SCADA tanpaa mengunakan hardware. Simulasi ini dilakukan programmer dengann tujuan untuk memastikan program yang telah diselesaikan sudah sesuai dengan keinginann atau proses produksi. Sehingga dapat meminimalisir kesalahan dan kerugian yang terjadi apabila program tersebutt dites secara langsung.

18 44 Simulasi program PLC merupakan simulasi yang pertama harus dilakukan sebelum melakukan simulasi pada software SCADA. Simulasi ini akan menunjukkan apakah program yang sudah selesai dapat berjalan dengan baik dan benar. Jika terjadi kesalahan atau ketidaksesuaian pemrograman maka program harus dievaluasi demi mendapatkan hasil yang sesuai dengan sistem yang diinginkan. Gambar 3.20 Simulasi program PLC Sedangkan simulasi program SCADA mumnya dilakukan setelah pelaksanaan simulasi program PLC yang sudah berjalan dengan baik. Simulasi ini membuat gambaran secara utuh berupa visualisasi yang mendekati kondisii real dilapangann atau field, supaya operator pada dunia industri. mudah dimengerti oleh semua orang seperti

19 45 Gambar 3.21 Simulasi program SCADA Pada simulasii SCADA untuk membuat sebuah objek terlihat nyata seperti aslinya, contohnya sebuah lampu indikator yang berubah warna saat menyala dan kembali berubah putih saat lapu mati, atau sebuah kabel yang awalnya berwarna hitam berubah warnaa apabila kabel tersebut dialiri oleh arus listrik. Hal tersebut bisa dilakukan dengan cara : merubah pengaturan seperti border color, border background color, background color, fill pattern color atau yang lainnya pada propertis dari objek yang akan kita simulasikan. Gambar 3.22 Cara membuat objek pada program SCADA_1

20 46 Dan merubah pengaturann pada dynamic value ranges dengan masukan tag yang sudah dibuat sebelumnya pada expression?folmula. Gambar 3.23 Cara membuat objek pada program SCADA_2 Jika semua objek sudah diedit dan diberi tag simulasi baru bisa dijalankan dengan cara menyimpan kemudian runtime simulasi yang sudah dibuat. Gambar Simbol save dan runtime