BADRUL UMAM

Transkripsi

1 i RANCANG BANGUN SISTEM KOMUNIKASI MULTI PLC PADA PENGENDALIAN MESIN INDUSTRI SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik BADRUL UMAM PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK DAN SAINS UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO JANUARI 2018

2 ii

3 iii

4 iv

5 v

6 vi MOTTO Utamakan Allah SWT, Maka Allah SWT akan mengutamakan kita vi

7 vii KATA PENGANTAR Puji Syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena limpahan kasih sayang-nya serta kuasa-nya penyusunan Skripsi ini dapat terselesaikan. Shalawat serta salam semoga sela tercurah kepada Baginda Besar Nabi Muhammad SAW. Penulisan Skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar sarjana pada Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Perwokerto. Judul yang penlis ajukan adalah Rancang Bangun Sistem Komunikasi Multi PLC pada Pengendalian Mesin Industri Pada kesempatan ini penyusun menyampaikan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada semua pihak yang terlibat dalam pembuatan Skripsi ini. Kiranya Allah SWT yang akan membalas semua kebaikan yang telah diberikan kepada penulis. Ucapan terima kasih penulis tujukan kepada : 1. Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah serta inayah-nya, sehingga dapat menyelesaikan Skripsi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Purwokerto. 2. Keluarga, Bapak Solatun, Ibu Siti Wasingah, saudara kandung Dwi Maftuhah dan Fahmi Nur Rahman yang senantiasa mendukung dan mendoakan selama Skripsi dilaksanakan. 3. Bapak Muhammad Taufiq Tamam selaku Dekan Fakultas Teknik dan Pembimbing Akademik angkatan 2013 yang selalu mengarahkan mahasiswanya untuk menjadi pribadi yang lebih baik lagi di masa yang akan datang dan selalu mendukung mahasiswanya dalam menyelesaikan Skripsi ini. 4. Bapak Winarso selaku Kepala Program Studi Teknik Elektro sekaligus pembimbing yang tidak pernah lelah membimbing mahasiswa dalam mengerjakan Skripsi hingga selesai pelaksanaannya. vii

8 viii 5. Bapak Arif Johar Taufik sebagai pemimbing yang sudah berpengalaman memberi banyak ilmu dari awal pelaksanaan sampai akhir. 6. Bapak Itmi Hidayat Kurniawan yang telah memberikan bimbingan dan dan ilmu dari awal pelaksanaan penelitian sampai akhir. 7. Pak Bayu yang senantiasa membantu pelaksanaan penelitian di laboratorium. 8. Staf TU yang membantu dalam hal administratif. 9. Dewi Ayu Rachmawati yang senatiasa memberi semangat dan motivasi dalam menyelesaikan penelitian ini. 10. Teman-teman mahasiswa Teknik Elektro angkatan 2012, angkatan 2013, angkatan 2014, angkatan 2015, angkatan 2016 dan angkatan 2017 yang selalu mendukung dan berbagi kebahagian bersama. 11. Kakak-kakak alumni Teknik Elektro UMP yang tak pernah lelah membantu dan memberikan saran ketika terdapat kesulitan dalam pengerjaan Skripsi ini. 12. Teman-teman dari semua prodi yang telah membantu dalam mengerjakan Skripsi ini. Sadar bahwa dalam penyusunan Skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca demi kesempurnaan laporan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kami khususnya dan bagi para pembaca. Purwokerto, 6 Januari 2018 Badrul Umam viii

9 ix RANCANG BANGUN SISTEM KOMUNIKASI MULTI PLC PADA PENGENDALIAN MESIN INDUSTRI Badrul Umam 1, Arif Johar Taufiq 2, Winarso 3 INTISARI Dunia industri terdapat banyak proses yang membutuhkan efisiensi dan efektifitas sehingga sangat diperlukan sistem kontrol, sebagian besar industri menggunakan PLC (Programmable Logic Controller) sebagai sistem kontrol. Industri terkadang ingin menambah mesin untuk memaksimalkan produksi dimana kontrol mesin yang baru berbeda dengan yang lama, sementara industri menginginkan mesin yang lama tetap dipertahankan, sehingga dibutuhkan koneksi antar PLC berbeda merek untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Masalah koneksi antar PLC timbul karena pada masing masing PLC memiliki sistem pengontrolan dan cara berkomunikasi sendiri, sehingga penelitian rancang bangun komunikasi antar PLC dengan berbeda merek dilakukan. Penelitian menggunakan perangkat PLC TWIDO TWDLCAE40DRF dan Omron CPM2A. Koneksi yang digunakan koneksi ethernet sehingga perlu pengkonversian koneksi pada PLC Omron CPM2A dikarenakan pada dasarnya PLC tersebut hanya menggunakan koneksi serial. OPC merupakan standar industri untuk koneksi antar sistem. Dengan menggunakan standar OPC, data dapat dikirimkan dari berbagai macam sumber data ke aplikasi apapun yang memenuhi standar OPC. Plant untuk mensimulasikan sistem merupa mesin Extruder pembuat kabel listrik tegangan rendah dimana sistem akan mengatur dan monitoring suhu dan putaran motor. Pada pengontrolan suhu diperoleh respon waktu rata-rata setiap kenaikan 2 derajat celsius sebesar 26,667 detik sedangkan rata-rata waktu setiap penurunan suhu 2 derajat celsius sebaesar 66,25 detik. Kata kunci : Kontrol Mesin Industri, OPC, PLC. ix

10 x DESIGN OF MULTI PLC COMMUNICATION SYSTEM FOR INDUSTRIAL MACHINE CONTROL Badrul Umam 1, Arif Johar Taufiq 2, Winarso 3 ABSTRACT The industry there are many processes that require efficiency and effectiveness so control system is a necessary, most industries use PLC (Programmable Logic Controller) as a control system. Industry sometimes want to add more machine to maximize production meanwhile new machine control is different from the old one, while the industry wants the old machine to be maintained. Therefore, it requires connections between different PLC brands to meet those needs. Connection problems between PLCs arise because the PLC has a control system and communication on their own. Therefore, research design of communication between PLC with different brand is done. Research used TWIDO TWDLCAE40DRF PLCs and Omron CPM2A PLCs. Ethernet connection is used, so conversion of connection at Omron CPM2A PLCs because basically PLCs only use serial connection. OPC is an industry standard for inter-system connections. By using OPC standards, data can be sent from a variety of data sources to any application that meets OPC standards. The plant to simulate was an Extruder machine of low voltage power cable manufacturer where it would arrange and monitor the temperature and motor rotation. At the temperature control average response time increase every 2 degree celsius equal at sec while mean time in each temperature drop at 2 degree celsius was second. Keywords: Industrial Machine Controls, OPC, PLC. x

11 xi DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL i HALAMAN PERSETUJUAN ii HALAMAN PERNYATAAN ORISINILITAS iii HALAMAN PENGESAHAN iv HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI SKRIPSI UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS v MOTTO vi KATA PENGANTAR vii INTISARI ix ABSTRACT x DAFTAR ISI xi DAFTAR GAMBAR xii DAFTAR TABEL xv DAFTAR SINGKATAN xvi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan Skripsi 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Hasil Penelitian Terdahulu Landasan Teori Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) OPC Programmable Logic Control (PLC) Converter Serial ke Ethernet Gateway Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) Local Area Network (LAN) Protokol Modbus Protocol Omron Host Link Mesin Extruder Thermocouple 53 BAB III PERANCANGAN SISTEM Gambaran Umum Diagram Alur Perancangan SCADA OPC (OLE for Process Control) Server PLC TWIDO TWDLCAE40DRF PLC OMRON CPM2A Konversi Data Serial RS232 ke TCP/IP 60 xi

12 xii 3.8 Perancangan Perangkat Keras Perancangan Perangkat Lunak Setting Komunikasi pada PLC TWIDO TWDLCAE40DRF Setting Komunikasi pada PLC Omron CPM2A Setting OPC Server Perancangan Plant Mesin Industri Pembuatan Ladder Diagram PLC Perancangan Sistem SCADA 78 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS Analisis Umum Pengujian Komunikasi Data Uji Coba Komunikasi antara Omron CPM2A dan Twido TWDLCAE40DRF dengan OPC Server Percobaan Komunikasi Data Antara PLC, OPC Server, dan SCADA Hasil Percobaan Komunikasi pada Sistem Plant Pengujian respon Nilai Suhu riil Terhadap Nilai Referensi pada Plant 101 BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran 103 xii

13 xiii DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Arsitektur SCADA Gambar 2.2 Tampilan Citect Explorer Gambar 2.3 Tampilan Citect project editor Gambar 2.4 Tampilan Citect Graphic Builder Gambar 2.5 Icon TwidoSuite Gambar 2.6 Tampilan menu TwidoSuite Gambar 2.7 Pilihan Project management Gambar 2.8 Mengisikan nama Project dan Directory Gambar 2.9 Layar setting PLC Gambar 2.10 Tampilan pertama editor ladder diagram Gambar 2.11 Editor ladder beserta fungsi dasar PLC Gambar 2.12 Blok fungsi Timer Gambar 2.13 Blok fungsi Counter Gambar 2.14 Blok fungsi Fast Counter Gambar 2.15 Ilustrasi siklus kerja PWM Gambar 2.16 Blok fungsi PWM Gambar 2.17 Icon CX-Programmer Gambar 2.18 Tampilan awal CX_programmer Gambar 2.19 Tampilan pemilihan device Gambar 2.20 Lembar kerja CX-Programmer Gambar 2.21 Pembuatan contact baru Gambar 2.22 Pembuatan Coil baru Gambar 2.23 Peringatan koneksi ke PLC Gambar.2.24 Tampilan transfer ke PLC Gambar 2.25 Download options Gambar 2.26 Tampilan download sukses Gambar 2.27 Modul WIZ110SR Gambar 2.28 Blok Diagram WIZ110SR Gambar 2.29 Pin Out Port Serial Modul WIZ110SR Gambar 2.30 Mesin Extruder Gambar 2.31 Prinsip Dasar Thermocouple Gambar 3.1 Alur Perancangan Sistem Gambar 3.2 Tampilan Software Wiz1x0SR_Configtool Gambar 3.3 Frame data serial Gambar 3.4 Tahap-tahap pengiriman data pada protokol TCP/IP Gambar 3.5 Format Header TCP Gambar 3.6 Serial Omron CPM2A Pin out Gambar 3.7 RS232C Pin out Standar Gambar 3.8 Koneksi Kabel Serial Gambar 3.9 Warna warna pada kabel straight Gambar 3.10 Konfigurasi IP Address PLC TWIDO Gambar 3.11 Konfigurasi IP Address Gambar 3.12 Channel pada Software KepserverEX v xiii

14 xiv Gambar 3.13 Konfigurasi IP Address Omron Gambar 3.14 Konfigurasi IP Address TWIDO Gambar 3.15 Konfigurasi Port TWIDO Gambar 3.16 Tag Omron CPM2A pada KepserverEX v Gambar 3.17 Tag PLC TWIDO TWDLCAE40DRF Gambar 3.18 Driver OPC Gambar 3.19 Alamat Software KepserverEX v Gambar 3.20 Tampilan Utama Gambar 3.21 Tampilan monitor suhu Gambar 3.22 Tampilan kontrol putaran motor Gambar 3.23 Import Tag Gambar 3.24 Import Variable Tag Gambar 3.25 Import Tag PLC CPM2A Gambar 3.26 Import Tag PLC TWIDO TWDLCAE40DRF Gambar 3.27 Klik Import Gambar 4.1 Bagian-bagian dari modul simulasi Gambar 4.2 IP Address PLC TWIDO yang terhubung dengan PC Gambar 4.3 IP Address PLC Omron yang terhubung dengan PC Gambar 4.4 Kondisi koneksi pada PLC Omron CPM2A saat terputus Gambar 4.5 Kondisi koneksi pada PLC TWIDO Gambar 4.6 Kondisi koneksi pada PLC Omron CPM2A saat terhubung Gambar 4.7 Kondisi koneksi pada PLC TWIDO Gambar 4.8 Kondisi HR0.00 pada PLC Omron Gambar 4.9 OPC Quick Client membaca kondisi nilai HR Gambar 4.10 Mengubah nilai variable tag pada OPC Quick Client Gambar 4.11 PLC Omron membaca nilai yang dikirim Gambar 4.12 Kondisi memori %M4 pada PLC TWIDO Gambar 4.13 OPC Quick Client membaca nilai Gambar 4.14 Mengubah nilai variable tag pada OPC Quick Client Gambar 4.15 PLC membaca nilai yang dikirim oleh OPC Quick Client Gambar 4.16 Tampilan simulasi ketika tidak terhubung dengan PLC Gambar 4.17 Tampilan simulasi ketika terhubung dengan PLC Gambar 4.18 Tampilan awal sebelum Plant diaktifkan Gambar 4.19 Tampilan setelah Plant diaktifkan Gambar 4.20 Tampilan simulasi monitoring suhu Gambar 4.21 Tampilan kontrol putaran motor Gambar 4.22 Tampilan trend suhu xiv

15 xv DAFTAR TABEL Tabel 2.1 PWM address dan PWM output address Tabel 2.2 Daftar tipe instruksi compare block Tabel 2.3 Daftar tipe instruksi aritmetika Tabel 2.4 Spesifikasi dan konfigurasi modul WIZ110SR Tabel 2.5 Pin out modul WIZ110SR Tabel 3.1 Alokasi Address pada PLC TWIDO TWDLCAE40DRF Tabel 3.2 Alokasi Address pada PLC Omron CPM2A Tabel 3.3 Pengalamatan I/O PLC TWIDO TWDLCAE40DRF Tabel 3.4 Pengalamatan I/O PLC Omron CPM2A Tabel 4.1 Peralatan yang digunakan untuk pengujian sistem Tabel 4.2 Daftar selang waktu suhu riil mencapai suhu referensi xv

16 xvi DAFTAR SINGKATAN ASCII CMD CMOS DAS DC DCS EEPROM FC GL HL HMI I/O IL INT IP LAN LD M MTU MW NO NC OPC PC PID PLC PVC PWM RAM ROM RPM RTU SCADA TCP/IP TM TTL = American Standard Code for Information Interchange = Command Prompt = Complementary Metal Oxide Semiconductor = Data Acquisition System = Direct Current = Distributed Control System = Electrically Erasable Progrsmmsble Read Only Memory = Fast Counter = Grafcet Languages = High Level Languages = Human Machine Interface = Input/Output = Instruction List Languages = Iteger = Internet Protocol = Local Area Network = Ladder Diagram = Memory bit = Master Terminal Unit = Memory Word = Normaly Open = Normaly Close = OLE for Process Control = Personal Computer = Proportional Integral Derivatif = Programable Logic Controler = polyvinyl chloride = Pulse Width Modulation = Random Access Memory = Read Only Memory = Rotary per Minute = Remote Terminal Unit = Supervisory Control And data Acquisition = Transmission Control Protocol/Internet Protocol = Timer = Transistor Transistor Logic xvi