MAKALAH SEMINAR KERJA PRAKTEK

Transkripsi

1 MAKALAH SEMINAR KERJA PRAKTEK AUTOMATIC LOOP CONTROL PADA CANTILEVER INTERMEDIATE MILL Dinas Perawatan Listrik Pabrik Batang Kawat ( Wire Rod Mill ) PT. Krakatau Steel Cilegon Dwi Afiat Abrianto 1, Sumardi 2 Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia Abstrak: Cantilever Intermediate Mill adalah salah satu stand di Divisi Wire Rod Mill (WRM) PT. Krakatau Steel Cilegon, yang merupakan stand perantara antara Roughing Mill dengan Finishing Mill. Selain bertugas untuk mereduksi ketebalan batang kawat, stand ini juga bertugas untuk mengontrol tegangan (tension) billet sebelum memasuki Finishing Mill. Stand Cantilever Intermediate Mill ini terdiri dari 4 buah work roll yang disusun horizontal-vertical. Di antara work roll tersebut dipasang loop scanner yang bertugas mengatur ketinggian lengkungan (loop) billet agar tidak terjadi tegangan (tension) yang berlebih. Jika terjadi tegangan (tension) yang melewati batas, batang kawat yang dihasilkan akan mengalami cacat (berdiameter tidak sempurna) sehingga kualitasnya akan menurun. Oleh karena itu, diperlukan suatu sistem otomatis untuk menjaga keseimbangan ketinggian lengkungan (loop) billet saat melewati work roll. yang disebut automatic loop control. Sebagai kontrolernya digunakan sistem PLC (Programmable Logic Controller) buatan dari ABB (Asea Brown Boveri) tipe MasterPiece 200. Laporan Kerja Praktek ini akan membahas tentang automatic loop control pada Cantilever Intermediate Mill pada proses produksi Pabrik Batang Kawat (Wire Rod Mill) PT. Krakatau Steel Cilegon. Kata-kunci : Cantilever Intermediate Mill, automatic loop control, Programmable Logic Controller (PLC). PT. Krakatau Steel merupakan perusahaan yang bergerak dalam bidang industri manufaktur yang bergerak dalam bidang pengecoran baja. PT. Krakatau Steel sudah banyak menghasilkan produk seperti: kawat baja, baja profil, plat baja maupun beja beton. Pada Pabrik Batang Kawat (Wire Rod Mill) keutuhan diameter dari batang kawat yang dihasilkan merupakan hal yang penting. Cantilever Intermediate Mill merupakan salah satu stand yang terdapat di Divisi Wire Rod Mill, yang digunakan untuk menentukan keutuhan diameter batang kawat baja. Pada stand tersebut, terdapat sistem pengontrol lengkungan (loop) billet yang disebut automatic loop control, yang digunakan untuk mengatur kecepatan motor work roll agar tidak terjadi tegangan (tension) pada billet. TUJUAN Makalah Kerja Praktek ini bertujuan untuk mengetahui sistem automatic loop scanner secara umum pada Pabrik Batang Kawat (Wire Rod Mill) PT. Krakatau Steel Cilegon. BATASAN MASALAH Dalam makalah kerja praktek ini, dibahas hal-hal yang bersifat umum yang menyangkut tentang sistem automatic loop scanner pada Cantilever Intermediate Mill di Divisi Wire Rod Mill (WRM) PT. Krakatau Steel Cilegon. DASAR TEORI Unit Produksi PT.Krakatau Steel Cilegon PT. Krakatau Steel merupakan industri baja terbesar di Indonesia. Perusahaan yang didirikan pada tanggal 31 Agustus 1970 ini mempunyai fasilitas produksi mencakup 6 pabrik utama, yaitu Pabrik Besi Spons (Direct Reduction Plant), Pabrik Slab Baja (Slab Steel Plant), Pabrik Billet Baja (Billet Steel Plant), Pabrik Baja Lembaran Panas (Hot Strip Mill), Pabrik Baja Lembaran Dingin (Cold Rolling Mill), dan Pabrik Baja Batang Kawat (Wire Rod Mill). 1 Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro UNDIP 2 Dosen Jurusan Teknik Elektro UNDIP

2 Gambar 1. Proses Produksi PT.Krakatau Steel Wire Rod Mill (WRM) Pada Divisi WRM, untuk menghasilkan produk-produknya digunakan bahan baku berupa baja billet dengan ukuran penampang square 130x130 mm sampai 180x180 mmm dan panjang 9 m. Proses utama produksi billet menjadi batang kawat baja dibagi menjadi 3 tahap, yaitu reheating, deformasi dan transformasi. 1) Tahap Reheating (pemanasan) Pada tahap ini, billet dipanaskan dalam furnace dengan suhu mencapai 1150 o C 1200 o C sesuai dengan grade dari masingdan pengawasan masing billet. Pengaturan temperatur ini dilakukan padaa Pulpit 1. 2) Tahap Deformasi Setelah dipanaskan, billet akan mengalami proses deformasi atau pembentukan yaitu billet akan direduksi dari ukuran penampang awal square 130x130 mm atau 180x180 mm menjadi batang kawat dengan diameter mm round. Proses reduksi ini terjadi pada 6 stand dengan tingkat reduksi yang berbeda- lain yaitu: beda. Stand-stand tersebut antara a. Pre-roughing mill Pre-roughing mill terdiri dari 4 horizontal-vertical stand,, yang berfungsi untuk mereduksi billet berpenampang 180x180 mm menjadi transfer bar dengan ukuran 105x105 mm. Untuk penggunaan billet dengan penampang 130x130 mm, 2 stand pertama tidak digunakan (dummy). b. Roughing mill Roughing Mill terdiri dari 8 two-high horizontal stand ex Schloeman-Siemag Jerman, dimana 4 stand pertama tipe terbuka sedangkan 4 stand berikutnya tipe tertutup. Stand Roughing yang masing-masing digerakkan oleh motor DC berfungsi untuk mereduksi transfer bar dari Pre-Roughing dengan ukuran 105 x 105 mm menjadi bar dengan ukuran 43 x 43 mm yang selanjutnya merupakan input untuk Intermediate Mill. c. Intermediate mill Dua stand pertama dari Intermediate Mill adalah two-high horizontal stand tipe close housing dari Schloeman- Siemag Jerman. d. Cantilever intermediate mill Empat stand berikutnya di Intermediate Mill telah dimodernisasi dari tipe horizontal stand mejadi tipe horizontal-vertical (cartridge) dari Danieli Morgardshammar Swedia. e. Pre-finishing block mill Pre-finishing block (tipe V mill/notwist) ) yang berfungsi untuk mereduksi bar dari Intermediate, terdiri dari 2 set roll tungsten carbide yang terpasang dengan sudut 45 o pada mill line di mana setiap set roll saling tegak lurus membentuk sudut 90 o dengan set roll sebelumnya. Dengan pengaturan seperti ini, diperoleh kondisi no-twist seperti konfigurasi horizontal-vertical stand. f. Finishing block mill No-Twist Finishing block terdiri dari 10 set roll tungsten carbide yang berfungsi untuk mereduksi bar menjadi produk akhir. Seperti Pre- Finishing,, setiap set roll terpasang dengan sudut 45 o pada mill line dan saling tegak lurus membentuk sudut 90 o dengan set roll sebelumnya. Gambar 2. Proses pembuatan batang kawat 3) Tahap Transformasi Tahap transformasi merupakan pengaturan perubahan struktur dari struktur austenit menjadi struktur ferrit/perlit yang nantinya akan menentukan sifat mekanis dari batang kawat dilakukan dengan pendinginan

3 yang terencana (post rolling cooling system) di stelmor conveyor. Post rolling cooling system juga mencakup pengaturan scale dan pengaturan besar butir austenit sebelum bertransformasi dengan mengatur pendingin air di water box setelah bar keluar dari roll stand terakhir. Gambar 5. Vertical loop control Gambar 2. Gambaran umum proses produksi Pabrik Batang Kawat Cantilever Intermediate Mill Cantilever intermediate mill merupakan salah satu bagian penting pada proses produksi di Pabrik Batang Kawat (Wire Rod Mill). Cantilever intermediate mill memiliki 4 stand H-V (catridge) yaitu H14, V15, H16, dan V17. Stand ini bertugas untuk menentukan keutuhan diameter batang kawat baja yang akan dihasilkan. Pada stand ini, terdapat 4 buah Up Looper untuk mendapatkan kondisi minimum tegangan (tension) dengan membentuk vertical loop melalui control scanner di masing- masing stand. Setelah adanya tim improvement untuk stand 1 dirubah menjadi side looper, sedangkan untuk stand 2, 3, dan 4 ditambah 1 roll yang bertujuan untuk meredam buckle. Sistem kontrol ini mengevaluasi/mengawasi besarnya posisi yang diukur dan koreksi kecepatan (speed correction) yang timbul selama billet melintas di antara 2 buah roll tersebut. Koreksi kecepatan ini digunakan untuk menginisialisasi besar error yang akan ditetapkan dan variasi dalam proses penggilingan. Tinggi posisi loop ini diatur sesuai dengan perhitungan yang tepat agar diperoleh pertambahan panjang yang konstan serta tidak merusak kualitas dari kawat yang merupakan hasil akhir produksi. Selain merekamm data posisi loop yang terjadi sepanjang billet melewati scanner tersebut, kontrol loop otomatis ini juga berguna untuk mendeteksi kerusakan di dalam mengatur mekanik dari penggilingan, kerusakan pada billet, dan suhu billet. Semua ini berguna agar terciptanya penggilingann yang aman dan efektif. Bagian-Bagian Sistem Automatic loop control ini terdiri dari 4 komponen utama yaitu : 1) Loop scanner QGLF 111 Scanner ini merupakan scanner yang didesain khusus sebagai transducer posisi untuk mengontrol loop dalam proses pengerolan panas baik berupa kawat, batang dan material sejenis. Scanner ini dapat diguakan padaa material yang bersuhu tinggi. Sehingga selain digunakan untuk mengamati posisi, scanner ini juga dapat mengukur suhu material. Gambar 4. Cantilever intermediate mill AUTOMATIC LOOP CONTROL Automatic loop control ini bekerja berdasar pada pengukuran otomatis dari pertambahan panjang material (billet) yang terjadi pada celah di antara 2 buah roll. Gambar 6. Loop scanner QGLF 111 Berikut adalah tabel spesifikasi dari loop scanner QGLF 111.

4 Tabel 1. Data teknis scanner QGLF 111 2) PLC MasterPiece 200 PLC buatan dari ABB (Asea Brown Boveri) Swedia ini berperan dalam mengontrol dan mengatur urut-urutan kerja yang harus dilakukan pada proses tersebut baik sebelum, saat terjadi maupun sesudah proses. PLC ini didesain berbentuk modular, sehingga penggunanya dapat membangun suatu sistem dengan mengkombinasikann komponen- MP200 komponen atau susunan modul-modul seperti modul input-output (I/O), modul Central Processing Unit (CPU), modul komunikasi, dan beberapa modul tambahan lainnya seperti modul pulsa. Gambar 8. Tampak depan DSDP 160 4) MasterAid 220 MasterAid 220 merupakan alat pemrogaman dan pemeliharaan dari MasterPiece 200. MasterAid 220 digunakan untuk : Konfigurasi Memasukkan program Mencoba program Melacak kesalahan (fault tracing) Perubahan program Dokumentasi program Mengambil dan menghapus program Pembacaan nilai dalam sebuah data base Mengubah parameter Mengatasi source code (listing program) Gambar 7. PLC ABB MasterPiece 200 3) Modul DSDP 160 Modul DSDP 160 ini berguna untuk menghitung pulsa (pulse counting) dan pengukuran frekuensi (frequency measured) yang diperoleh dari pembacaan loop scanner QGLF 111 sehingga dapat terbaca oleh PLC MasterPiece 200. Gambar 9. MasterAid 220 Sementara untuk Human Machine Interface (HMI) sebagai perantara hubungan antara operator dengan peralatan yang ada dari sistem ini menggunakann MasterView 850.

5 Gambar 12. Prinsip kerja loop scanner Gambar 10. MasterView 850 Cara Kerja Sistem Sistem kontrol loop otomatis (automatic loop control) ini bekerja berdasarkan pada hasil pengukuran dari scanner optik yaitu ABB loop scanner QGLF 111. Besarnya ketinggian posisi loop hasil scanner ini berupa data digital sehingga lebih mudah dalam pengolahan sistem kontrolnya. Selain untuk mendeteksi ketinggian posisi loop, scanner ini juga digunakan sebagai pendeteksi material panas (hot metal detector/hmd). Secara garis besar, proses automatic loop control ini dibagi menjadi 3 tahap yaitu : 1. Pre-Loop Forming 2. Loop Forming 3. After Loop Forming Pada tahap pertama, pre-loop forming, yaitu saat kepala billet memasuki penggiling (roll) dan terdeteksi oleh scanner, maka saat itu terjadi proses downstream cascade control. Proses downstream cascade control adalah proses di mana kecepatan motor penggiling (roll) yang pertama dilewati (saat ini) akan mengontrol koreksi kecepatan penggiling (roll) yang akan dilalui oleh billet selanjutnya. Hal ini dilakukan agar billet yang lewat tidak rusak. Gambar 11. Proses pembacaan loop scanner QGLF 111 Data yang diperoleh oleh loop scanner ini akan diolah oleh PLC MasterPiece 200. Data tersebut akan dibandingkan dengan besarnya set point ketinggian posisi loop yang telah diatur oleh operator. Besarnya selisih (error) antara data yang diukur dengan set point ini akan menjadi besarnya nilai koreksi kecepatan motor (speed correction) work roll. Gambar 13. Pre-loop forming Ketika kepala (head) billet sudah masuk ke stand berikutnya (telah digigit oleh kedua roller), maka proses loop dimulai (loop forming). Persuader Roll, roller yang bergerak naik-turun, akan mengangkat badan billet sehingga terjadi proses loop. Dalam proses ini, ketinggian posisi dari loop diatur sedemikian hingga agar terjadi proses reduksi yang sempurna sehingga memberikan hasil batang kawat yang berkualitas. Koreksi ketinggian dari posisi loop tersebut digunakan untuk mengoreksi kecepatan motor penggiling

6 sebelumnya. Proses ini sering disebut dengan upstream cascade control. Gambar 15. After forming Gambar 14. Loop forming Dalam proses ini dibutuhkan scanner dengan tingkat pembacaan yang beresolusi tinggi. Jika tidak maka akan terjadi penarikan pada kedua roller yang mengakibatkan tegangan yang tidak diinginkan atau terjadi proses reduksi yang berlebih. Kawat yang dihasilkan akan berdiameter tidak utuh sehingga tidak layak dijual. Loop scanner QGLF 111 ini bekerja dengan area range ± 22,5º. Jangkauan area transducer dari scanner disebut dengan RANGE. Sedangkan ketinggian posisi loop (Loop Position/LP) yang terhitung dalam range ini dikonversi ke dalam satuan milimeter (mm) oleh PLC MasterPiece 200 dengan menggunakan rumus: Program Automatic Loop Control Semua proses kontrol di atas diatur dalam PLC MasterPiece 200 dengan sebuah PC Element yaitu CTRL-H1. Program ini bertujuan untuk mengatur kecepatan motor secara berkesinambungan dalam sebuah proses rolling mill. di mana LP = nilai dari pembacaan scanner RANGE (mm) = jarak jangkauan ketinggian scanner mengukur sebuah loop = 2*DISTANCE(mm)*tan 22,5º 0,83 * DISTANCE DISTANCE (mm) = jarak scanner dengan billet ELP (mm) = Entry Loop Position parameter, nilai yang digunakan untuk mengeset posisi loop agar bernilai 0 mm ketika memasuki looper table. Gambar 16. PC Element CTRL-H1 PC Element ini merupakan gabungan dari beberapa fungsi-fungsi dasar seperti fungsi logika, aritmatika, time delay, Set-Reset, On- Reset dan lain-lain. Hal tersebut terlihat seperti pada gambar 17 berikut. Setelah ekor (tail) dari billet terdeteksi oleh scanner, maka persuader roll akan diperintah untuk turun supaya ekor (tail) billet tidak melompat atau tersentak. Gambar 17. Digram fungsi CTRL-H1

7 gggffsfgsggh Dengan fungsi ini semua variabel kontrol yang berhubungan dengan automatic loop control dapat dikendalikan. Variabel-variabel tersebut antara lain : 1. Tinggi loop position 2. Jarak scanner ke bar billet 3. Proposional gain 4. Integral gain 5. Maksimum tinggi loop position yang diperbolehkan 6. Minimum tinggi loop position yang diperbolehkan 7. Kecepatan motor Gambar 18. Display realtime CTRL-H1 pada MasterAid 220 Selain itu fungsi ini juga dilengkapi fungsi alarm apabila tinggi loop position melebihi batas ketentuan max/min tinggi loop position telah ditetapkan. Sehingga hampir bisa dikatakan sistem kontrol ini sudah sempurna. Apabila ada gangguan (trouble) kemungkinan besar berasal dari kerusakan hardware. PENUTUP Berdasarkan pembahasan di atas, dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut. Pertama, dalam proses produksi pada Divisii Wire Rod Mill (WRM) terjadi 3 tahapan yaitu reheating (pemanasan), deformasi, dan transformasi. Kedua, salah satu PLC yang digunakan di WRM adalah PLC MasterPiece 200 buatan dari ABB (Asea Brown Boveri) Swedia. PLC ini memiliki fitur yang sangat lengkap dan memiliki bentuk yang compact. Ketiga, automatic loop control adalah sistem kontrol untuk mengendalikan ketinggian loop position yang berfungsi untuk menghindari terjadinya tarikan atau tegangan (tension) yang berlebihan antara kedua rollerr yang dapat mengakibatkan turunnya kualitas kawat yang dihasilkan seperti tidak utuhnya diameter batang kawat. Keempat, sistem Automatic Loop Control ini diatur dalam sebuah fungsi PC Element CTRL-H1. Kelima, Dalam membangun sebuah sistem yang berbasiskan otomasi, perlu diperhatikan dalam penyusunan hardware dan software-nya. Dalam konfigurasi hardware bertujuan untuk memudahkan dalam troubleshooting bila terjadi permasalahan pada sistem. Dalam konfigurasi software bertujuan untuk memaksimalkan kinerja PLC. Keenam, perawatan (maintenance) baik dalam bidang mekanikk maupun listrik perlu dilakukan secara berkala, hal ini untuk menghindari adanya kerusakan hardware dalam proses produksi serta keamanan dalam bekerja. Beberapa hal yang dapat diperhatikan ialah: Pertama, pada proses mengatur ketinggian loop yang diinginkan (set point) harus dilakukan secara hati-hati. Kedua, penguasaan teknik perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) mutlak diperlukan dan tidak bisa dipisahkan satu sama lain sehingga dalam melakukan perawatan dan perbaikan pada bidang tertentu, hal ini akan mempermudah dalam pengecekan kerusakan nantinya. Ketiga, dalam menjalankan kegiatan produksi baik di dalam maupun di luar pabrik sebaiknya SOP yang sudah ada dijalankan agar terjadi proses produksi yang efektif, efisien dan aman (safety). Keempat, perlu adanya komunikasi dan kerjasama yang baik antara teknisi elektro dengan teknisi mesin. DAFTAR PUSTAKA [1] Purwadi, dkk. Sejarah PT. KRAKATAU STEEL. Yogyakarta: Pustaka Raja; [2] [3] gardshammar/danielimorgardshammar.ht m/ [4] [5] [6] Customer Documentation Rolling Mill Motor Krakatau Steel [7] Manual Book ABBB MasterPiece 200 [8] Manual Book ABBB MasterAid 220 [9] Manual Book ABBB MasterView 850

8 DWI AFIAT ABRIANTO (L2F ). Dilahirkan di Surabaya, 5 Oktober 1987, menempuh pendidikan dasar di SDN Perumnas Banyumanik 14 Semarang, kemudian dilanjutkan di SMPN 21 Semarang. Lulus pada tahun 2003, lalu dilanjutkan di SMAN 4 Semarang. Saat ini masih menjadi Mahasiswa S1 di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang. Mengetahui dan Mengesahkan Pembimbing Sumardi, S.T., M.T. NIP Tanggal :