HMI SISTEM KENDALI DAN PENGUMPUL DATA WIRELESS

Transkripsi

1 HMI SISTEM KENDALI DAN PENGUMPUL DATA WIRELESS UNTUK LEVEL DAN SUHU AIR Naskah Publikasi oleh : Supriyadi NIP PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2014

2 Intisari Suatu sistem yang terdiri dari perangkat keras dan perangkat lunak untuk mengendalikan dan memantau alat jarak jauh tanpa kabel. Alat yang dikendalikan merupakan suatu bentuk simulasi proses produksi dalam industri. Pengendalian dan pemantauan alat di tampilkan pada layar komputer. Sistem yang dibangun untuk mengendalikan dan memantau suhu dan level air pada dua tangki pemanas secara bersamaan. Sistem ini merupakan SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) dalam bentuk yang sederhana. Sistem ini mempunyai master sebagai pusat komunikasi untuk tiap slave dan RTU (Remote Terminal Unit) sebagai node yang di kontrol jarak jauh. Setiap RTU mempunyai satu perangkat input/output dan satu perangkat slave yang datanya terintegrasi dengan HMI (Human Machine Interface). Komunikasi antara master dan slave menggunakan Zigbee Wireless Module. Perangkat master dihubungkan ke komputer menggunakan kabel USB dan modul AVR309 sebagai pengubah protokol komunikasi USB menjadi serial asinkron Tx dan Rx yang dapat dimengerti oleh mikrokontroler. Perancangan protokol komunikasi antara komputer, master, dan slave dirancang agar satu perangkat master dapat menangani 255 perangkat slave. Perancangan HMI dibuat menggunakan perangkat lunak Delphi 7. HMI dirancang khusus agar dapat menampilkan data suhu dan level air dalam bentuk grafik. Kata Kunci: master, slave, RTU, wireless, xbee, sistem kendali, protokol, komunikasi

3 HMI SISTEM KENDALI DAN PENGUMPUL DATA WIRELESS UNTUK LEVEL DAN SUHU AIR Supriyadi Program Studi Teknik Elektronika DT Elektro Politeknik Negeri Bandung supriyadi_sie@yahoo.co.id Intisari- Suatu sistem yang terdiri dari perangkat keras dan perangkat lunak untuk mengendalikan dan memantau alat jarak jauh tanpa kabel. Alat yang dikendalikan merupakan suatu bentuk simulasi proses produksi dalam industri. Pengendalian dan pemantauan alat di tampilkan pada layar komputer. Sistem yang dibangun untuk mengendalikan dan memantau suhu dan level air pada dua tangki pemanas secara bersamaan. Sistem ini merupakan SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) dalam bentuk yang sederhana. Sistem ini mempunyai master sebagai pusat komunikasi untuk tiap slave dan RTU (Remote Terminal Unit) sebagai node yang di kontrol jarak jauh. Setiap RTU mempunyai satu perangkat input/output dan satu perangkat slave yang datanya terintegrasi dengan HMI (Human Machine Interface). Komunikasi antara master dan slave menggunakan Zigbee Wireless Module. Perangkat master dihubungkan ke komputer menggunakan kabel USB dan modul AVR309 sebagai pengubah protokol komunikasi USB menjadi serial asinkron Tx dan Rx yang dapat dimengerti oleh mikrokontroler. Perancangan protokol Penulis mencoba melakukan riset akan sistem komunikasi antara komputer, master, dan slave dirancang pemantauan dan pengendalian jarak jauh tanpa kabel dalam agar satu perangkat master dapat menangani 255 perangkat suatu proses otomasi industri. Perancangan Human Machine slave. Perancangan HMI dibuat menggunakan perangkat Interface (HMI) dan sistem dirancang sedemikian rupa dapat lunak Delphi 7. HMI dirancang khusus agar dapat menampilkan data suhu dan level air dalam bentuk grafik. Kata Kunci: master, slave, RTU, wireless, xbee, sistem kendali, protokol, komunikasi I. PENDAHULUAN Teknologi pemantauan jarak jauh pada industri sebagai bagian dari teknologi otomasi industri masih banyak menggunakan kabel sebagai komunikasi datanya. Dengan menggunakan kabel sebagai media komunikasi selain mempunyai kelebihan dalam kecepatan data transfernya tentu juga mempunyai beberapa kekurangan diantaranya membutuhkan instalasi fisik karena membutuhkan tempat peletakan pengkabelan dan kabel yang putus belum tentu mudah untuk disambung ulang. Jika menggunakan nirkabel (tanpa kabel) sebagai media komunikasi selain mempunyai kekurangan disisi kecepatan data transfer dan gangguan cuaca tentunya mempunyai beberapa kelebihan yaitu instalasi mudah dan biaya perawatan sambungan titik ke titik dapat dikurangi. SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) sudah umum digunakan pada industri skala besar sebagai sistem yang dapat memantau dan mengendalikan alat dari jarak jauh. Sistem SCADA telah mempermudah industri untuk mengambil dan mengolah data yang sangat kompleks, tetapi dengan segala kelebihannya tersebut SCADA sangatlah mahal dan hanya industri besar yang mampu menerapkannya. memenuhi spesifikasi standar industri dengan biaya komponen-komponen yang tidak terlalu mahal sehingga pada akhirnya harga total sistem yang dibuat dapat terjangkau oleh sebagaian besar industri menengah dan kecil di dalam negeri. Penulis terus melakukan perbaikan sistem dan optimasi sistem agar setidaknya alat ini dapat memenuhi standar industri walaupun sistem yang dirancang masih sangat sederhana dibanding sistem sekelas SCADA pada umumnya. Walapun sistem masih sederhana, sistem ini dapat

4 menjadi batu loncatan dalam riset dan pengembangan sistem yang lebih besar dan kompleks. II. LANDASAN TEORI Menurut Katsuhiko Ogata, 1993, dalam bukunya yang berjudul Teknik Kontrol Automatik : Sistem adalah kombinasi dari beberapa komponen yang bekerja bersamasama dan melakukan suatu sasaran tertentu. Sehingga sistem kendali dapat didefinisikan sebagai kumpulan komponen fisik yang tersusun sedemikian rupa dan saling bekerja sama untuk mencapai suatu kondisi yang diharapkan. Sistem kendali secara umum terbagi dua menurut jenisnya yaitu bersifat terbuka (open loop) dan tertutup (close loop). (Norman S Nise. Control System Engineering 4th Edition., 2004). Gambar diagram blok sistem kendali terbuka dan tertutup dapat dilihat pada Gambar 2.1 dibawah ini. apabila terjadi sesuatu gangguan pada proses maka sistem tidak memperbaiki proses secara otomatis. Pada sistem kendali tertutup, pengendali mengetahui kondisi sebenarnya dari proses dari perbedaan kondisi proses (yang diberi tahu oleh sensor) dengan nilai set-point sehingga apabila dalam proses terjadi gangguan maka pengendali akan memperbaiki proses dengan memberi sinyal ke aktuator yang sesuai perhitungan. Sistem kendali dapat diterapkan pada suatu sistem yang berfungsi mengambil data-data terukur dari lapangan yang dimasukkan kedalam pusat pemroses data-data masukan lalu pusat pemroses data tersebut menghasilkan nilai keluaran untuk kendali di lapangan sehingga diharapkan nilai keluaran sistem dapat ideal atau sesuai harapan. Sistem kendali dapat berupa komputer sebagai pusat pengolah data dan penampil data sehingga data-data di lapangan dapat lebih mudah dimengerti oleh manusia dan dapat dikendalikan jarak jauh melalui saluran komunikasi jarak jauh. Zigbee adalah salah satu jenis tekonologi komunikasi tanpa kabel seperti Wi-fi dan Bluetooth. Zigbee merupakan standar komunikasi internasional yaitu IEEE untuk aplikasi tertentu. Zigbee termasuk personal area network (PAN) yaitu bisa digunakan untuk membangun jaringan sendiri yang tidak terpengaruh terhadap jenis komunikasi lainnya maupun jaringan zigbee lainnya. Komunikasi zigbee termasuk kedalam tipe komunikasi nirkabel untuk kecepatan data rendah yang dikhusukan untuk transfer data-data kontrol dan monitoring pada industri, sebagai perbandingan zigbee dengan teknologi wireless lainnya dapat dilihat pada Tabel Gambar 2.1 Diagram blok sistem kendali secara umum, (a) 2.3 dibawah ini. sistem kendali terbuka, (b) sistem kendali tertutup. Tabel 2.1 Perbandingan teknologi wireless Sumber : Sistem Kendali Umpan Balik - Kuliah 1, ( Bluetoo Zigbee Wi-Fi GPRS/ th Pada sistem kendali terbuka, pengendali (controller) GSM b 1 harus memberikan sinyal ke aktuator sesuai nilai masukan Pengiri Web, (set-point). Kelemahan dari sistem kendali terbuka adalah Keguna Monitor man , Pengga pengendali tidak mengetahui sebenarnya apakah aktuator an ing dan data File, nti khusus Kontrol suara dan kabel telah melaksanakan apa yang harus dilaksanaan sehingga dan data Video Ketaha nan baterai (hari) ,

5 Maksim um banyak jaringa n Maksim um kecepat an transfer data Jarak jangkau an (meter) Kelebih an Kbps 128 KBps 54 Mbps 720 KBps Realibit y, daya rendah, dan harga murah Kualitas dan jangkau an Kecepa tan dan fleksib el Sumber : Zigbee alliance Murah dan kemuda han prangkat yang dituju. Sementara konfigurasi jaringan nonbeacon (Gambar 2.4) yaitu dalam suatu jaringan minimal terdapat coodinator sebagai pusatnya dan end-device sebagai ujung jaringannya, satu lagi jika dibutuhkan yaitu router yaitu sebagai perpanjangan tangan untuk coordinator dan end-device-nya. Gambar 2.3 Konfigurasi Peer to Peer Sumber : Datasheet XBEE, 2010 Zigbee berasal dari kata Zig dan Bee menyatakan lintasan komunikasi dalam menyampaikan informasi adalah berbentuk seperti sarang lebah yang bisa membentuk sebuah jaringan yaitu satu perangkat zigbee dapat berkomunikasi dengan banyak perangkat zigbee lainnya. Berikut Gambar 2.6 adalah simbol Zigbee. dipergunakan pada perangkat jam digital, telepon seluler, dan Gambar 2.2 Simbol teknologi komunikasi Zigbee Sumber : Zigbee alliance, 2010 perangkat pemwaktuan lainnya. Dibawah ini Gambar 2.5 adalah gambar pin diagram IC DS1307 dan gambar Ada dua konfigurasi Zigbee yaitu Peer to peer dan penggunaan umumnya. Nonbeacon. Kofigurasi peer to peer (Gambar 2.3) berarti sebuah perangkat zigbee mempunyai status yang sama (sejenis) dengan yang lainnya dan tiap perangkat zigbee dapat berkomunikasi antara satu dengan yang lainnya dalam area yang masih dapat dijangkau. Peer to peer ini merupakan konfigurasi yang cukup sederhana sama seperti jalur bus dalam komputer yaitu masing-masing perangkat mempunyai alamat yang berbeda sehingga untuk berkomunikasi diperlukan alamat tujuan agar data dapat terkirim ke Gambar 2.4 Konfigurasi jaringan nonbeacon Sumber : Datasheet XBEE, 2010 IC RTC DS1307 merupakan IC (Integrated Circuit) yang khusus menangani pemwaktuan detik, menit, jam, hari, bulan, dan tahun yang sangat presisi dan memiliki akurasi hingga tahun IC ini dapat menghasilkan nilai waktu satu detik yang presisi dan akurat sehingga IC ini banyak (a) VCC VCC Microcontroller GND SDA SCL 4K7 VCC (b) 4K7 SDA SCL VCC VCC DS1307 GND X1 X2 Vbat Crystal Gambar 2.5 (a) Diagram pin DS1307, (b) Rangkaian umum RTC DS1307 Sumber : Datasheet IC DS1307, V

6 Sebuah IC DS1307 membutuhkan kristal kHz agar pemwaktuan bekerja presisi dan akurat IC ini juga mempunyai fasilitas supply cadangan menggunakan pin V BAT yang dihubungkan ke baterai 3V. Sehingga disaat supply tegangan utama tidak ada atau tegangan V CC kurang dari tegangan baterai maka IC ini otomatis mengalihkan sumber energinya ke baterai 3V dan mengkatifkan mode low-current battrey backup. Pada mode low-current battery backup ic ini tidak dapat diakses tetapi pemwaktuan masih tetap berjalan. RTC DS1307 membutuhkan arus 500nA pada mode lowcurrent battery backup sehingga dengan baterai 3V/48mA dapat bertahan hingga 11 tahun, sedangkan pada mode aktif hanya membutuhkan 1,5mA. DS1307 dapat di akses oleh mikroprosessor atau mikrokontroler menggunakan komunikasi I2C (Inter Integrated Circuit). I2C ini merupakan komunikasi sinkron sehingga pada mikrokontroler dibutuhkan dua jalur komunikasi, satu jalur digunakan sebagai Serial Data (SDA) dan satunya lagi sebagai jalur Serial Clock (SCL). Berikut Gambar 2.6 adalah protokol penulisan data pada RTC dan Gambar 2.7 adalah protokol pembacaan data dari RTC. Pada protokol penulisan data, diawali dengan alamat slave lalu alamat memori dan dilanjutkan dengan urutan data. Sementara untuk membaca data, mikrokontroler harus menggunakan protokol penulisan data dahulu yaitu alamat slave dan alamat memori lalu dilanjutkan dengan protokol pembacaan data yaitu alamat slave lalu data yang dibaca. Pada pembacaan data diperlukan protokol penulisan data dahulu karena agar RTC mengetahui alamat memori yang akan dibaca. Gambar 2.7 Protokol pembacaan data dari RTC DS1307 Sumber : Datasheet IC DS1307, 2007 Sebelum menggunakan RTC ini diperlukan pengaturan tanggal dan waktu yang dapat diatur dari komputer sebagai HMI (Human Machine Interface) dan mikrokontroler sebagai perantarannya. LM35 adalah transduser suhu yang berukuran kecil yang mudah digunakan dan murah untuk mendapatkan pembacaan suhu yang linear dan stabil. LM35 berbentuk seperti transistor pada umumnya dapat di lihat pada Gambar 2.8 yang mempunyai footprint (TO-92). Kemampuan transduser ini adalah dapat mengukur suhu dari -55 O C sampai +150 O C dan mempunyai keluaran analaog yaitu +10,0mV per derajat celcius dan 0V pada suhu 0 O C berarti jika suhu yang aktual 25 O C maka keluarannya adalah +250mV. LM35 mempunyai akurasi 0,5 O C pada suhu 25 O C. Pada Gambar 2.9 adalah gambar rangkaian penggunaan umum untuk LM35. Gambar 2.8 Transduser Suhu LM35 Sumber : Datasheet IC LM35 Gambar 2.6 Protokol penulisan data pada RTC DS1307 Sumber : Datasheet IC DS1307, 2007

7 Gambar 2.9 Rangkaian penggunaan umum LM35 Sumber : Datasheet IC LM35 III. METODE PENELITIAN Pada umumnya teknolgi SCADA menggunakan sistem master dan slave, master digunakan sebagai pusat komunikasi dari seluruh slave. Sementara slave ditempatkan pada RTU (Remote Terminal Unit). Teknologi pemantauan dan pengendalian alat dari jarak jauh tanpa kabel pada proyek akhir ini diterapkan pada dua alat yang sama sebagai simulasi di industri, yaitu pemantauan dan pengendalian level dan suhu air pada dua buah tangki yang berjauhan. Kegiatan pemantauan dan kendali dilakukan dari komputer oleh seorang operator. Suatu perangkat lunak yang berbentuk aplikasi untuk windows yang dibangun menggunakan delphi berfungsi sebagai human machine interface (HMI) sehingga operator dapat mengetahui kondisi proses produksi yang di simulasikan yaitu level dan suhu air dengan sub-sistem pertama. dari komputer tanpa harus datang langsung ke lokasi Sistem keseluruhan dibangun dari dua bagian besar yaitu proses produksi tersebut. Alat yang dibuat ini digunakan pertama perangkat keras dan perangkat lunak, bagian untuk mengatur selenoid valve, pemanas, dan pertama yang terdiri dari master, slave, rangkaian mengetahui kondisi valve (tertutup/terbuka) karena alat ini mempunyai input-output digital yang terintegrasi dengan komputer. Pemantauan tangki pada tiap RTU dilakukan pada HMI di sebuah komputer yang terhubung dengan perangkat master. Perangkat master ini sebagai pusat komunikasi ke perangkat slave. Sementara itu slave ditempatkan pada tiap-tiap RTU bersamaan dengan perangkat input/output yang berhubungan langsung dengan aktuator dan sensor di lapangan. Protokol komunikasi pada sistem ini dirancang agar dapat menangani lebih dari satu slave yaitu sebanyak 255 slave atau 255 RTU yang ditempatkan berbeda-beda lokasi. Topologi komunikasi yang digunakan antara master dengan slave adalah point to multipoint, yaitu hanya dibutuhkan satu master pada satu sistem dan banyak slave yang dapat ditangani oleh satu master tersebut. Gambar 3.1 merupakan sistem SCADA sederhana yang menggunakan komunikasi tanpa kabel (wireless) yang mampu menangani banyak slave. RTU 1 RTU 2 RTU n USB MASTER RTU 255 Gambar 3.1 Sistem SCADA menggunakan komunikasi wireless Pada penelitian ini dibuat dua buah RTU sebagai simulasi sistem. Simulasi sistem diaplikasikan pada dua buah tangki pemanas yang ditempatkan pada dua lokasi berbeda. RTU pertama menangani satu sub-sistem tangki pemanas, begitu juga dengan RTU kedua dengan sub-sistem yang sama pengkondisi sinyal masukan analog, dan rangakaian driver relay. Bagian kedua adalah perangkat lunak yang terdiri dari HMI (Human Machine Interface) pada komputer dan algoritma pemogramman untuk mikrokontroler master dan slave. Slave ditempatkan pada RTU (Remote Terminal Unit) bersama dengan rangkaian pengkondisi sinyal masukan analog dan driver relay. Sebagai simulasi, alat/plan yang dikendalikan dan di

8 pantau adalah suhu dan level air pada dua tangki pemanas. Gambar 3.2 merupakan diagram blok sistem keseluruhan yaitu sistem yang diterapkan pada simulasi kendali level dan suhu air pada dua buah tangki pemanas. Air pada tangki pemanas 1 dan 2 dapat dipanaskan sesuai keinginan operator dengan batasan 70 o C, dan level air dapat diatur sesuai keinginan operator. mengendalikan selenoid valve dan pemanas sesuai keinginan operator. 3.1 Diagram Blok Sistem Diagram blok sistem terdiri dari tiga diagram blok yaitu, pertama diagram blok perangkat master, kedua diagram blok perangkat slave, dan ketiga diagram blok perangkat input/output. Diagram Blok Perangkat Master Perancangan perangkat master digunakan sebagai perantara komunikasi antara HMI dengan tiap RTU. Komunikasi komputer dengan master menggunakan USB sehingga mudah digunakan untuk komputer modern. Gambar 3.3 merupakan diagram blok perangkat master dan hubungannya ke perangkat lain. Didalam perangkat master terdapat MCU ATmega64 prosessornya, dan satu modul XBee untuk komunikasi wireless ke tiap RTU. Modul XBee yang digunakan yaitu XBee 1mW dengan daya pancar maksimum 100 meter, jika ingin menambah daya pancar hingga 1600 meter modul XBee 1mW tersebut dapat di ganti dengan XBee-Pro 63mW karena konfigurasi kaki-kaki modul tersebut sama dengan XBee 1mW dan spesifikasi lainnya Gambar 3.2 Diagram blok sistem keseluruhan sama hanya daya pancar dan harga yang berbeda. Karena Sistem kendali yang dirancangan terdiri dari dua bagian komunikasi master ke komputer menggunakan USB yaitu kendali otomatis dan kendali manual, kedua sistem sehingga digunakan rangkaian USB to Serial Converter sebagai pengubah data USB yang kompleks menjadi data kendali tersebut dapat dipilih pada HMI oleh operator. serial yang sederhana dan dapat dimengerti oleh Sistem kendali otomatis yang berjenis kendali ON/OFF mikrokontroler. Cara kerja perangkat master yaitu data USB melibatkan RTU sebagai pengendali, operator hanya yang masuk melalui USB port lalu masuk ke rangkaian USB memberikan set-point suhu dan level air yang diinginkan pada tangki 1 dan 2, lalu RTU mengontrol plan agar suhu dan level air sesuai dengan set-point yang diberikan operator. Sedangkan sistem kendali manual RTU tidak memegang kendali atas plan, RTU hanya mengirimkan data suhu dan level air aktual ke master hanya jika diinginkan oleh HMI. Pada sistem manual, operator dapat menetapkan kecepatan to Serial Converter agar diubah menjadi data serial Tx dan Rx. Pada saat master akan mengirim data ke RTU maka data serial akan keluar menuju rangkaian level converter (buffer) lalu ke modul XBee, rangkaian level converter digunakan agar mengkondisikan tegangan pin Tx dan Rx sesuai tegangan masukan modul XBee. sampling data suhu dan level air pada sistem keseluruhan paling cepat adalah 1 detik, selain itu operator dapat

9 Human Machine Interface Pada perangkat slave juga terdapat slot serial EEPROM sebagai opsional penyimpanan data. Gambar 3.4 merupakan diagram blok perangkat slave dan hubungannya ke perangkat lain. Perangkat slave menggunakan soket paralel DB25 sebagai koneksi ke Gambar 3.3 Diagram blok perangkat master Rangkaian dan program untuk USB to Serial Converter bukan buatan penulis, rangkaian dan firmware tersebut sudah banyak disediakan di internet sebagai rangkaian pembantu pengubah data USB menjadi serial Tx dan Rx. Sehingga pada laporan ini tidak membahas rangkaian dan program USB to Serial Converter. perangkat I/O agar memudahkan pengkabelan. Gambar 3.4 Diagram blok perangkat slave Diagram Blok Perangkat Slave Diagram Blok Perangkat Input/Output Perancangan perangkat slave digunakan sebagai penerima Perancangan perangkat input/output adalah sebagai dan pemeroses data yang dikirimkan dari master. Perangkat slave dirancang agar mempunyai banyak digital input, digital output, dan analog input sehingga mampu menangani banyak aktuator dan sensor. Perancangan perangkat slave ini juga dirancang seperti sebuah PLC (Programmable Logic Control) yang mempunyai soket koneksi ke perangkat input/output. Sementara pada alat ini menggunakan soket koneksi DB25 yang ditentukan konfigurasinya untuk koneksi ke perangkat rangkaian penguat keluaran digital yaitu berupa relay dan rangkaian penguat analog untuk menguatkan tegangan dari sensor suhu dan level air. Perangkat input/output dirancang mempunyai slot koneksi yang sama konfigurasinya dengan perangkat slave yaitu menggunakan kabel paralel DB25 yang sudah banyak dipasaran. Gambar 3.5 merupakan diagram blok perangkat input/output dan hubungannya ke aktuator, sensor, dan input/output. Konfigurasi soket koneksi DB25 ke perangkat perangkat lain. Pada perangkat input/output terdapat dua I/O dapat dilihat pada lampiran. rangkaian yang bekerja secara terpisah yaitu pertama Cara kerja perangkat slave adalah menerima data yang rangkaian relay driver (tiga relay) sebagai penguat digital dikirimkan oleh master melalui modul XBee lalu rangkaian level converter sebagai pengkondisi tegangan pin tx dan rx. Data yang masuk ke mikrokontroler ATmega16 sebagai output yang tiap relaynya mengendalikan Selenoid Valve dan pemanas. Rangkaian kedua yaitu rangkaian filter dan penguat dua kanal sebagai filter dan penguat untuk sinyal prosessor diartikan dan di proses untuk di eksekusi masukan analog yang kedua kanal masukkannya perintahnya dan data dikirim kembali ke master melalui digunakan untuk sensor suhu dan sensor level air. modul XBee. Pada ATmega16 terdapat ADC internal untuk mengubah tegangan analog menjadi data digital yang data hasil konversi ADC-nya dapat dikirimkan ke perangkat master.

10 Travo CT 6V 500mA -6V & +6V Regulator 5V PERANGKAT I/O Digital Input Port (3 Channel) Sensor Suhu Air Sensor Level Air Selenoid Valve 1 Analog Input Port (2 Channel) Filter & Amplifier Input/ Output Port to Slave DB25 Cable Slave Selenoid Valve 2 Heater Relay Output Port (3 Channel, Normaly Open) Relay Driver Gambar 3.5 Diagram blok perangkat input/output 3.2 Realisasi Perangkat Elektronik Gambar 3.8 Realisasi PCB input/output Gambar 3.6 Realisasi PCB master Gambar 3.7 Realisasi PCB slave

11 Waktu (detik) IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Tabel 4.1 Pengujian pembacaan suhu air pada RTU 1 Tegangan Keluaran LM35 (V) Suhu Air Terbaca Pada Termometer ( o C) Suhu Air Terbaca Pada HMI ( o C) Rata-Rata Perbedaan Pembacaan Suhu Air ( o C) Waktu (detik) Tabel 4.2 Pengujian pembacaan suhu air pada RTU 2 Tegangan Keluaran LM35 (V) Suhu Air Terbaca Pada Termometer ( o C) Suhu Air Terbaca Pada HMI ( o C) Rata-Rata Perbedaan Pembacaan Suhu Air ( o C) 0 0,268 0,272 25,5 25,8 25,5 25,8 0,0 0 0,27 0,272 26,5 26,0 26,5 26,0 0,0 10 0,268 0,272 25,5 26,0 25,5 25,8-0,1 10 0,27 0,272 26,5 26,0 26,5 26,0 0,0 20 0,291 0,272 27,0 27,4 27,0 26,8-0,3 20 0,295 0,295 27,0 27,4 27,8 27,3 0,4 30 0,316 0,317 29,0 29,0 29,5 29,4 0,4 30 0,323 0,323 29,2 29,0 30,1 29,5 0,7 40 0,334 0,333 30,8 31,0 31,3 31,8 0,7 40 0,34 0,339 31,1 31,0 31,8 31,3 0,5 50 0,350 0,354 33,0 33,0 33,2 33,5 0,4 50 0,357 0,360 33,1 33,0 33,9 33,0 0,4 60 0,370 0,365 35,2 34,5 35,3 35,3 0,4 60 0,373 0,366 34,8 34,5 35,5 35,2 0,7 70 0,393 0,388 37,0 36,5 36,9 37,6 0,5 70 0,399 0,395 36,5 36,5 37,1 37,0 0,5 80 0,410 0,407 37,8 38,4 39,0 39,0 0,9 80 0,415 0,415 37,8 38,4 39,2 38,4 0,7 90 0,430 0,419 40,8 39,5 41,5 40,6 0,9 90 0,438 0,427 40,9 39,5 41,2 40,0 0, ,448 0,433 42,4 41,4 43,2 42,1 0, ,452 0,438 42,4 41,4 43,5 42,1 0, ,467 0,450 44,5 43,2 45,1 44,3 0, ,455 0,457 44,5 43,2 45,6 44,3 1, ,480 0,468 46,6 45,0 47,0 46,7 1, ,487 0,476 47,0 45,0 47,6 46,3 1, ,505 0,486 48,0 47,0 49,0 48,3 1, ,514 0,491 48,5 47,0 49,8 48,0 1, ,529 0,511 49,5 48,0 51,0 49,1 1, ,535 0,517 50,5 48,0 52,1 50,0 1, ,549 0,529 51,0 50,5 53,0 52,2 1, ,556 0,535 52,0 50,5 53,5 52,2 1,6 Rata-rata perbedaan suhu 0,7 Rata-rata perbedaan suhu 0, O C Suhu air pada HMI Suhu air pada termometer Waktu (detik) Gambar 4.1 Grafik pengukuran suhu air pada RTU O C Suhu air pada HMI Suhu air pada termometer Waktu (detik) Gambar 4.12 Grafik pengukuran suhu air pada RTU 2

12 Level Air Pada Indikator (mm) Tabel 4.3 Pengujian pembacaan level air pada RTU 1 Tegangan Keluaran Potensiometer (V) Tegangan Masukan ADC Kanal 1 (V) Level Air Terbaca Pada HMI (mm) Rata-Rata Perbedaan Pembacaan Level Air (mm) 0 1,335 1,335 1,332 1,602 1,588 1, ,358 1,359 1,353 1,630 1,631 1, ,400 1,405 1,397 1,680 1,686 1, ,453 1,449 1,448 1,744 1,739 1, ,486 1,493 1,488 1,783 1,792 1, ,530 1,530 1,530 1,836 1,836 1, ,563 1,571 1,571 1,876 1,885 1, ,610 1,614 1,612 1,932 1,937 1, ,650 1,653 1,654 1,980 1,984 1, ,693 1,699 1,700 2,032 2,039 2, ,740 1,745 1,747 2,088 2,094 2, ,782 1,791 1,792 2,138 2,149 2, ,830 1,832 1,832 2,196 2,198 2, ,873 1,877 1,876 2,248 2,252 2, ,915 1,917 1,919 2,298 2,300 2, ,955 1,960 1,957 2,346 2,352 2, ,000 2,002 2,000 2,400 2,402 2, Rata-rata perbedaan level air 4 Level Air Terbaca VS Level Air Sebenarnya Level air ideal 120 Level air Level air 2 60 Level air Level air 0 sebenarnya (cm) Level air (mm) Gambar 4.3 Perbandingan tiga hasil pengukuran level air pada RTU 1

13 Level Air Terbaca Indikator (mm) Tegangan Keluaran Potensiometer (V) Tabel 4.4 Pengujian pembacaan level air pada RTU 2 Tegangan Masukan ADC Kanal 1 (V) Level Air Terbaca Pada HMI (mm) Rata-Rata Perbedaan Pembacaan Level Air (mm) ,335 1,323 1,320 1,364 1,360 1,356 1,405 1,405 1,400 1,454 1,448 1,448 1,504 1,490 1,491 1,545 1,530 1,528 1,587 1,579 1,574 1,627 1,616 1,609 1,658 1,653 1,652 1,695 1,695 1,698 1,741 1,735 1,738 1,793 1,782 1,782 1,840 1,820 1,821 1,877 1,864 1,863 1,919 1,910 1,902 1,961 1,948 1,942 2,000 1,992 2,000 1,602 1,630 1,680 1,744 1,783 1,836 1,876 1,932 1,980 2,032 2,088 2,138 2,196 2,248 2,298 2,346 2,400 1,588 1, ,631 1, ,686 1, ,739 1, ,792 1, ,836 1, ,885 1, ,937 1, ,984 1, ,039 2, ,094 2, ,149 2, ,198 2, ,252 2, ,300 2, ,352 2, ,402 2, Rata-rata perbedaan level air Level air (mm) Level Air Terbaca VS Level Air Sebenarnya Level air ideal Level air 1 Level air 2 Level air Level air sebenarnya (cm) 3 Gambar 4.4 Perbandingan tiga hasil pengukuran level air pada RTU 2

14 Hasil pengujian pembacaan level air pada RTU 1 dan 2 tidaklah akurat dan presisi kemungkinan disebabkan beberapa hal, diantaranya adalah sebagai berikut; 1. Rangkaian penguat menggunakan IC LM358 menghasilkan keluaran Gambar 4.5 Pemantauan kenaikan level air pada HMI untuk RTU 1 tegangan yang tidak terlalu presisi. 2. Struktur mekanik untuk instrumentasi pengukuran level air menggunakan potensiometer multiturn mempengaruhi pembacaan yang presisi dan akurat. 3. Pelampung yang digunakan terlalu besar mengakibatkan jika pengukuran Gambar 4.6 Pemantauan penurunan level air pada HMI air naik dengan pengukuran air turun untuk RTU 2 akan terbaca berbeda. 4. Potensiometer multiturn tipe B 4.1 Pengujian dan Analisa Sistem Otomatis walaupun linear tetap memungkinkan Pengujuan sistem otomatis adalah pengujian ada sedikit ketidaklinearitasan. kendali otomatis pada HMI yang melibatkan perangkat master, perangkat slave 1 dan 2, Dibawah ini adalah Gambar grafik level air pada RTU 1 dan 2 yang terbaca perangkat input/output 1 dan 2, dan semua pada HMI. aktuator yang digunakan dalam simulator seperti Gambar 3.2. Pengujian dilakukan dengan mengatur suhu dan level air yang diinginkan. Nilai suhu yang diatur harus lebih besar dari suhu aktual pada tangki 1 atau 2 karena sistem hanya dapat

15 memanaskan air hingga 70 o C dan tidak bisa mendinginkan air secara otomatis. Nilai level air yang diatur harus berkisar antara 0mm sampai 160mm, karena 0mm pertanda air pada tangki pemanas sudah mencapai batas minimum, sedangkan nilai 160mm adalah pertanda air pada tangki pemanas sudah mencapai batas maksimum. 4. Pada pengujian sistem kendali ON/OFF otomatis, RTU dapat memanaskan suhu air dan mengontrol level air sesuai set point yang diberikan. 5. Protokol komunikasi yang dibuat telah berhasil melakukan komunikasi antara perangkat master dan perangkat slave. Hasil pengujian sistem otomatis adalah HMI DAFTAR PUSTAKA telah berhasil mengirimkan set-point suhu dan level air kepada tiap RTU, lalu tiap RTU berhasil mengatur level dan suhu air sesuai dengan setpoint yang diberikan. Sehingga dapat diartikan kinerja sistem otomatis keseluruhan dapat berjalan dengan baik sesuai dengan spesifikasi. Sistem Kendali Umpan Balik Kuliah 1. mod/page/view.php?id=20 [Diakses pada tanggal: 05 Maret 2012] RS232 Communication The Basic. V. KESIMPULAN [Diakses pada tanggal: 05 Maret 2012], AVR315: Using the TWI Berdasarkan perancangan, pengujian dan module as I2C master. analisa yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut: [Diunduh pada tanggal: 08 Maret 2012] 1. Sistem SCADA yang dibuat sudah berhasil James, Kevin. PC Interfacing and Data Acquisition, Oxford: Newnes; beroperasi dan mampu untuk bekerja sesuai spesifikasi Austerlitz, Howard. Data Acquisition 2. HMI yang dibuat dapat berjalan dengan baik Techniques Using PCs, San Diego: tanpa adanya kesalahan walaupun salah satu atau keduanya RTU tiba-tiba sengaja tidak diaktifkan pada saat sistem berjalan. Academic Press; Madcoms, Pemrograman Borland Delphi 7, Penerbit Andi, Yogyakarta, Maksimum jarak antara master dan RTU adalah 75 meter jika tidak ada halangan dan 30 meter pada ruang tertutup. Komunikasi USART, [Diakses pada tanggal : 11 Maret 2012]