SISTEM PEMANASAN AIR MENGGUNAKAN SCADA SOFTWARE DENGAN WONDERWARE INTOUCH

Transkripsi

1 SISTEM PEMANASAN AIR MENGGUNAKAN SCADA SOFTWARE DENGAN WONDERWARE INTOUCH Oleh Chinthia Febriana Manuputty NIM : Skripsi ini telah diterima dan disahkan Sebagai salah satu persyaratan guna memperoleh gelar SARJANA TEKNIK Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga Januari 2015

2

3

4

5 PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT Saya, yang bertanda tangan di bawah ini: NAMA : Chinthia Febriana Manuputty NIM : JUDUL SKRIPSI : Sistem Pemanasan Air Menggunakan SCADA Software dengan Wonderware InTouch Menyatakan bahwa skripsi tersebut di atas bebas plagiat. Apabila ternyata ditemukan unsur plagiat di dalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapatkan sanksi apa pun sesuai aturan yang berlaku. Salatiga, 10 April 2015 Materai Rp.6000,- Chinthia Febriana Manuputty

6 INTISARI Dalam skripsi ini dibuat sebuah sistem otomatisasi pemanasan air mengunakan PLC OMRON CPM2A-40CDR-A sebagai pengendali utama dan sistem SCADA dengan software HMI Wonderware InTouch yang dapat melakukan pengawasan, pengendalian dan akuisisi data pada sistem. Sistem ini dikerjakan oleh operator yang akan menjalankan sistem melalui tombol yang ada pada User Interface (UI) menggunakan HMI InTouch. Operator mengaktifkan tombol untuk pengisian air, maka solenoid valve electric bagian atas akan bekerja, sehingga secara otomatis air akan mengalir ke dalam tangki dan akan berhenti jika sudah mencapai batas atas dari ketinggian air. Jika solenoid valve electric bagian atas berhenti bekerja, maka pemanas akan berfungsi secara otomatis untuk memanaskan air hingga mencapai suhu 70 o C. Jika operator ingin mengalirkan air panas keluar dari tangki, maka dapat menekan tombol pada HMI yang akan mengaktifkan solenoid valve electric bagian bawah, sehingga secara otomatis air akan mengalir keluar dari tangki hingga mencapai batas bawah air. Pada saat solenoid valve electric bagian bawah berhenti bekerja, maka solenoid valve electric bagian atas akan aktif kembali. Operator dapat mengawasi kapasitas dan suhu air di dalam tangki, serta mampu mengendalikan proses kerja sistem pada layar HMI. Sistem ini mampu melakukan pengisian dan pemanasan air dengan volume sebanyak 51 liter dan suhu sebesar 70 o C dalam waktu 1 jam 43 menit. i

7 ABSTRACT In this thesis, an automatic water heater was system was made using an OMRON PLC CPM2A-40CDR-A as the main controller and SCADA system with Wonderware InTouch HMI software which perform monitoring, control and data acquisition system. This system is operated by operator who will run the system via the button on the User Interface (UI) using InTouch HMI. Operator activates the button for filling the water, then the top of the solenoid valve electric will work, so that the water will automatically flow into the tank and will stop if it has reached the top limit of the water level. If top of the solenoid valve electric stop working, then the heater will function automatically to heat the water until it reached a temperature of 70 C. If the operator wants to drain the hot water out of the tank, it can push the button on the HMI which will activate the bottom of the solenoid valve electric, so that the water will automatically flow out of the tank until the water reaches the bottom threshold. When the bottom of the solenoid valve electric stops working, the top of the solenoid valve electric will actively work again. Operator can monitor the capacity and water temperature in the tank, and be able to control the work process of the system on the HMI screen. The system is capable of filling and heating water with a volume of 51 liters and a temperature of 70 C within 1 hour 43 minutes. ii

8 KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala kasih anugrah yang dilimpahkan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan perancangan dan penulisan skripsi sebagai syarat untuk menyelesaikan studi di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana. Terima kasih atas segala dukungan, bantuan dan doa dari berbagai pihak yang telah membantu penulis selama masa perkuliahan di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer, khususnya kepada : 1. Keluarga yang kekasih, Papa (David Manuputty), Mama (S.Yudhaningsih Manuputty) dan ketiga saudara/i Christina N. Manuputty, S.Si., Joshua M. Manuputty, dan Zefhanya C. Manuputty, yang senantiasa memberi semangat dan selalu mendoakan untuk yang terbaik dan mengajarkan penulis untuk tidak cepat menyerah dalam setiap pergumulan. 2. Bapak Ir. Lukas B. Setyawan, M.Sc., selaku Pembimbing I dan Wali Studi yang telah membimbing dan merencanakan jalur perkuliahan, juga mengarahkan dan mengevaluasi selama proses mengerjakan skripsi sampai selesainya. 3. Bapak Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng., selaku Pembimbing II dan Koordinator Konsentrasi yang telah membimbing, mengarahkan dan mengevaluasi selama proses mengerjakan skripsi sampai selesainya. 4. Bapak F. Dalu Setiadji, M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Elektro yang mendukung selama masa studi. 5. Seluruh staff dosen Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer yang telah memberikan didikan dan ajaran selama masa perkuliahan. 6. Seluruh karyawan dan laboran FTEK atas pelayanan dan bantuannya selama proses menyelesaikan masa perkuliahan. 7. Keluarga PETROS in the kost untuk setiap moment yang sudah dijalani bersama sama di dalam Tuhan. iii

9 8. Big THANKS for Richard 07, Rofian 07, Eko 07, Rich 09, Heri 07, dan para penghuni Lab XT (Astu 09, Galang 07, Nofan 07, Dhani 08, Rendi 07, Robot 07, Icha 07, Didik 07, Andhika 07, Samuel 07, Mas Deka, Mas Tris, Mas Ari, Mas Krisna) yang telah banyak membantu dan menemani semasa di Lab XT. 9. Seluruh teman teman angkatan 2007 FTEK yang telah berjuang bersama sama selama masa perkuliahan. Penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun untuk menyempurnakan pengerjaan dan penulisan skripsi ini demi kemajuan di bidang teknik elektronika. Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak lepas dari kekurangan. Akhir kata, semoga pengetahuan yang telah dipelajari senantiasa dipergunakan untuk kebaikan sesama dengan terus berpedoman pada prinsip: Takut akan Tuhan adalah permulaan pengetahuan, tetapi orang bodoh menghina hikmat dan didikan. {Amsal 1:7} Tuhan Yesus Memberkati. Salatiga, Januari 2015 Penulis iv

10 DAFTAR ISI INTISARI... i ABSTRACT... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... x DAFTAR ISTILAH... xi DAFTAR SIMBOL... xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Spesifikasi Sistem UraianTugas Sistematika Penulisan... 3 BAB II SISTEM PEMANASAN AIR 2.1 Gambaran Sistem Prinsip Kerja Sistem Metode PengukuranSuhu Komponen Pembentuk Sistem... 7 BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1 Perangkat Keras PerangkatMekanik PerangkatElektronik PLC OMRON CPM2A-40CDR-A PLC Analog OMRON C200H-MAD KontaktorMagnet (Magnetic Contactor) Relay Solenoid Valve Electric v

11 Modul Saklar Transistor ElemenPemanasAir Termokopel(Thermocouple) ModulPenguatTermokopel PanelBox CatuDaya Perangkat Lunak Program PLC BagianPengisian Air BagianPemanasan Air BagianPengosongan Air Program WIT BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS 4.1 Pengujian PLC OMRON CPM2A-30CDR-A Pengujian Solenoid Valve Electric Pengujian Elektronis Pengujian Teknis Pengujian ModulSaklar Transistor Pengujian Elektronis Pengujian Teknis PengujianSistemPemanasan Air dan Level Air Pengujian Lama WaktuPengisiandanPengosongan PengujianSuhu BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran Pengembangan Skripsi DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A vi

12 LAMPIRAN B LAMPIRAN C vii

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Konsep Sistem... 5 Gambar 2.2. Blok Diagram Sistem... 9 Gambar 3.1. Perancangan Tangki Pemanas Air Gambar 3.2. Tangki Tampak Atas Gambar 3.3. Tangki Tampak Samping Gambar 3.4. PLC OMRON CPM2A-40CDR-A Gambar 3.5. Bagian PLC OMRON CPM2A-40CDR-A Gambar 3.6. Diagram Wiring Sistem Pengontrolan Tangki Pemanas Air Pada PLC OMRON CPM2A-40CDR-A Gambar 3.7. PLC Analog OMRON C200H-MAD Gambar 3.8. Kontaktor Magnet (Magnetic Contactor) Gambar 3.9. Relay Omron 24 VDC Gambar Relay Pada Solenoid Valve Electric Atas Gambar Relay Pada Solenoid Valve Electric Bawah Gambar Relay Pada Kontaktor dan Elemen Pemanas Gambar Solenoid Valve Electric Gambar Struktur Bagian Dalam Solenoid Valve Electric Gambar Rangkaian Saklar Transistor Bagian Atas Gambar Rangkaian Saklar Transistor Bagian Bawah Gambar Elemen Pemanas Air (Water Heater Element) Gambar Termokopel Tipe K Gambar Rangkaian Dalam IC AD595A Gambar Rangkaian Modul Penguat Termokopel dan Saklar Transistor Gambar Antar Muka Panel Box Gambar Bagian Dalam Panel Box Gambar Diagram Alir Pengisian dan Pemanasan Air Gambar Diagram Alir Pengosongan Air Gambar Tampilan InTouch Application Manager Gambar Tampilan InTouch Window Maker Gambar Tampilan InTouch Window Viewer viii

14 Gambar Tampilan Menu Gambar Tampilan Status Water Gambar Tampilan Fill Water Gambar Tampilan Empty Water Gambar 4.1. Pengujian PLC OMRON CPM2A-40CDR-A Gambar 4.2. Pengujian Solenoid Valve Electric Secara Elektronis Gambar 4.3. Pengujian Solenoid Valve Electric Bagian Atas Secara Teknis Gambar 4.4. Pengujian Solenoid Valve Electric Bagian Bawah Secara Teknis Gambar 4.5. Pengujian Keluaran Kaki Kolektor Pada Saklar Transistor TIP32C Saat Kaki Basis Tidak Terendam Air Gambar 4.6. Pengujian Keluaran Kaki Kolektor Pada Saklar Transistor TIP32C Saat Kaki Basis Terendam Air Gambar 4.7. Grafik Fungsi Tegangan Terhadap Suhu Gambar C.1. Application Manager pada InTouch Gambar C.2. Jendela untuk Menentukan Lokasi File Baru Gambar C.3. Jendela untuk Membuat Nama Folder File Baru Gambar C.4. Jendela untuk Membuat Nama dan Deskripsi File Baru Gambar C.5. File Ayo Coba pada Application Manager Gambar C.6. Halaman Baru pada Window Maker Gambar C.7. Halaman Baru pada Window Maker Gambar C.8. Hasil Pengaturan Halaman pada Window Maker Gambar C.9. Menggambar Objek pada Window Maker Gambar C.10. Jendela Animation Link Gambar C.11. Display Link Line Color untuk Animasi Diskrit Gambar C.12. Jendela untuk Definisi Tagname Gambar C.13. Window Tagname Dictionary Gambar C.14. Window Tipe Tag Gambar C.15. Jendela Wizard Selection Gambar C.16. Jendela Application Script Gambar C.17. Jendela Tagname Dictionary Access Name Gambar C.18. Jendela pada OmronHL Gambar C.19. Jendela pada Com Port Settings Gambar C.20. Jendela pada Topic Definition ix

15 DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Daftar Penggunaan Pin Pada PLC OMRON CPM2A-40CDR-A Tabel 4.1. Hasil Pengujian Waktu Dalam Memanaskan Air dan Pengukuran Suhu x

16 DAFTAR ISTILAH VAC AC VDC DC A ma V mv Volt Alternating Current Alternating Current Volt Direct Current Direct Current Ampere mili Ampere Volt mili Volt µv micro Volt R VB VBE IC NC NO PLN PDAM PNP cm kg Resistor Volt Basis Volt Basis-Emitter Integrated Circuit Normally Closed Normally Open Perusahaan Listrik Negara Perusahaan Daerah Air Minum Positive Negative Positive centimeter kilogram xi

17 m KWatt UI HMI PLC SCADA WIT CPU I/O RS meter Kilo Watt User Interface Human Machine Interface Programmable Logic Controller Supervisory Control and Data Acquisition Wonderware InTouch Central Processing Unit Input/Output Recommended Standart xii

18 DAFTAR SIMBOL C = Derajat Celcius β = Beta Ω = Ohm kω = kilo Ohm ρ = Rho T = Delta T (T = Temperatur) = Lebih dari atau sama dengan = Kurang dari atau sama dengan ± = Plus Minus (kurang lebih) d = Diameter r = Jari Jari t1 = Tinggi t = Waktu V = Volume P = Daya Q = Kalor yang di terima m = Massa c = Kalor jenis s = Sekon (satuan waktu) xiii