Aplikasi HMI (Human Machine Interface) pada Sistem Pendeteksi Logam

Jurnal Elektronika Industri Vol. 5, Desember 2012, ISSN 2085-0794 24 Aplikasi HMI (Human Machine Interface) pada Sistem Pendeteksi Logam Retno Tri Wahyuni 1, Made Rahmawaty 2 Teknik Elektro, Politeknik Caltek Riau Jl. Umban sari No.1 Rumbai, Pekanbaru Abstrak Sistem pendeteksi logam memegang peranan penting pada beberapa industri, seperti industri makanan, farmasi, tekstil dan banyak industri lainnya. Sistem pendeteksi logam berperan dalam menjaga sistem keamanan produk serta pencegahan kerusakan pada mesin. Salah satu bentuk teknologi yang mendukung sistem pendeteksi logam adalah sistem monitoring menggunakan HMI (Human Machine Interface). Jurnal ini berisi penjelasan mengenai aplikasi HMI pada sistem pendeteksi logam. Tipe HMI yang digunakan adalah XBTGT2000 Series, sedangkan PLC yang digunakan adalah PLC Twido jenis TWDLCAE40DRF, keduanya merupakan produk dari Schneider Electric. Sensor logam berupa sensor induktif dengan diameter 25mm yang diletakkan tegak lurus sejauh 10mm di atas konveyor. Dari data pengujian dapat disimpulkan bahwa sistem monitoring menggunakan HMI dapat berjalan dengan baik dengan tingkat keberhasilan 100%. Kata kunci: HMI, PLC Abstract Metal detector system plays an important role in some industries, such as food, pharmaceutical, textile and many other industries. Metal detection systems play a role in maintaining security systems products as well as prevention of damage to the machine. Monitoring of the systems important and can be done using HMI (Human Machine Interface). HMI type used is XBTGT2000 Series, while the PLC is used Twido PLC TWDLCAE40DRF type, both of that are products of Schneider Electric. The metal sensor type is inductive sensor diameter of 25mm are laid perpendicular above the conveyor with distance 10mm. From the test data can be concluded that the monitoring system using the HMI can be run properly with success rate 100%. Keywords: HMI, PLC 1 Pendahuluan Fungsi utama dari sistem pendeteksi logam di industri adalah sebagai safety atau sistem keamanan pada produk. Pada industri makanan dan farmasi, pendeteksi logam akan mendeteksi adanya bahan-bahan terbuat dari logam yang berbahaya. Industri tekstil membutuhkan pendeteksi logam untuk mendeteksi kemungkinan adanya patahan jarum. Sedangkan industri bahan bangunan, pengolahan kayu, plastik, karet, recycling material dan lain-lain memiliki resiko adanya patahan paku di dalam materialnya. Selain untuk menjaga kualitas dari produk, sistem pendeteksi logam juga akan menghindarkan mesin produksi dari kerusakan. Dengan memasang pendeteksi logam pada bagian proses (sebelum bahan baku masuk ke mesin pemroses), maka kandungan barang-barang logam berbahaya dapat terdeteksi sehingga tidak akan merusak mesin. Pada pengaplikasiannya, sistem pendeteksi logam tentunya memiliki bagian utama berupa sensor logam. Penggunaan jenis sensor logam disesuaikan dengan seberapa sensitif kebutuhan sistem dalam mendeteksi barang logam. Bagian penting lain dari sistem pendeteksi logam adalah sistem alarm yang akan memberikan tanda peringatan bawa terdeteksi adanya benda logam. Alarm ini biasanya berupa lampu indikator atau bunyi-bunyian. Bentuk teknologi lain selain sistem alarm yang dapat digunakan untuk memonitoring kerja sistem pendeteksi logam adalah Human Machine Interface (HMI). Perangkat ini

Jurnal Elektronika Industri Vol. 5, Desember 2012, ISSN 2085-0794 25 menyediakan tampilan (visualisasi) sebagai sarana antar muka manusia dengan aplikasi proses, mesin, atau peralatan produksi. Melalui perangkat ini manusia dapat melakukan monitoring, pengendalian serta diagnose tanpa harus bersentuhan langsung dengan mesin/peralatan namun cukup melalui layar atau layar sentuh (touch screen). Kelebihan lain dibandingkan sistem alarm biasa adalah HMI menyediakan fasilitas penyimpanan data. Kejadian-kejadian dalam proses seperti waktu kapan logam terdeteksi, berapa banyak logam yang telah terdeteksi akan disimpan dalam bentuk data. Penerapan HMI pada sistem pendeteksi benda logam ini akan sangat membantu operator dalam mengamati kerja sistem, mengingat fungsi utama sistem ini di industri sangatlah penting karena terkait dengan safety. Selain itu fasilitas penyimpanan data akan sangat membantu dalam melakukan analisa dan evaluasi terhadap kerja sistem. 2 Metode Penelitian Pada penelitian ini, digunakan miniatur sistem pendeteksi logam, PLC (Programmable Logic Controller) Twido jenis TWDLCAE40DRF serta HMI tipe XBTGT2000 Series. PLC dan HMI tersebut merupakan produk dari Schneider Electric. Miniatur sistem pendeteksi memiliki bagian utama berupa konveyor dan sensor pendeteksi logam. Dalam sistem ini konveyor digunakan sebagai tempat berjalannya barang yang akan dideteksi. Sedangkan sensor logam yang digunakan berupa sensor induktif dengan diameter 25 mm yang dipasang tegak lurus dengan jarak 10mm terhadap konveyor. Diameter konveyor adalah 50mm. Dalam sistem pendeteksi logam, jumlah sensor, ukuran sensor dan peletakan sensor akan berepengaruh terhadap sensitivitas sensor dalam mendeteksi barang logam. Konveyor Sensor Logam Gambar 1. Miniatur Sistem Pemilah Barang Logam/Non logam (Tampak Atas) PLC yang digunakan merupakan PLC Twido jenis TWDLCAE40DRF. PLC ini memiliki spesifikasi: 24 masukan, 16 keluaran (14 keluaran relay, 2 keluaran transistor), serta port TX Ethernet. HMI yang digunakan merupakan HMI buatan Schneider Electric yaitu tipe XBTGT2000 Series model XBTGT 2330. HMI ini berukuran 5.7 inch.

26 Retno Tri Wahyuni, Made Rahmawaty Gambar 2. PLC Twido Jenis TWDLCAE40DRF Gambar 3. HMI XBTGT2000 Series Pada proses pengujian sistem, digunakan beberapa jenis benda yang terbuat dari logam dengan ukuran dan bahan yang bervariasi antara lain berupa: jarum, peniti, mur, baut, uang logam serta kawat. Penelitian ini merupakan penelitian terapan, data dan analisa diperoleh dari hasil pengamatan terhadap kinerja sistem. Alur kerja dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 4. Pengkabelan Pemrograman PLC dan HMI Koneksi PLC, HMI dan Plant Uji Coba Analisa Gambar 4. Alur Kerja Penelitian

Jurnal Elektronika Industri Vol. 5, Desember 2012, ISSN 2085-0794 27 Beberapa tahapan yang dilakukan pada proses aplikasi HMI pada sistem pendeteksi logam dapat dijelaskan sebagai berikut: a. Pengkabelan Tahap pengkabelan merupakan tahap menghubungkan masukan dan keluaran PLC dengan sistem (tombol start/stop, sensor, konveyor dan solenoid). Gambar 5 menunjukkan diagram pengkabelan yang diterapkan dalam sistem. PLANT START STOP OPT1 OPT2 IND 0V 24VDC CONV SOL COM I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 V+ V- Q0.0 Q0.1 COM Q0.2 Q0.3 Q0.4 PLC + - b. Pembuatan Ladder Diagram (LD) Gambar 5. Diagram Pengkabelan (Wiring Diagram) LD merupakan salah satu jenis bahasa pemrograman PLC. Jenis bahasa pemrograman yang lain adalah Instruction List Linguist (IL) / Statment List (SL), Sequential Function Chart (SFC) / Grefcet languages, High Level Languages (biasanya berupa Visual Basic), Function block Diagram. Pada penelitian ini digunakan LD yang diprogram menggunakan software Twido Suite. c. Konfigurasi Konfigurasi bertujuan menentukan parameter-parameter yang sesuai dengan kemampuan PLC dan juga sesuai dengan kebutuhan, misalnya : Type PLC yang dipakai, Penggunaan memory, Mode operasi, Port komunikasi yang dipakai, Modul-modul tambahan yang terhubung dengan PLC : Real Time Clock (RTC), modul I/O tambahan, dan lain-lain. d. Transfer Program dari PC ke PLC Program LD yang telah dibuat di PC menggunakan Twido suite kemudian ditransfer ke PLC. Proses transfer program ini menggunakan komunikasi serial RS-485. Jika PC yang digunakan memakai USB (Universal Single Bus) maka diperlukan USB converter. Gambar 6 menunjukkan proses transfer program.

28 Retno Tri Wahyuni, Made Rahmawaty USB Converter e. Pembuatan Program HMI Gambar 6. Proses Transfer Program ke PLC Program HMI dibuat menggunakan software Vijeo designer. Tahapan dalam pemrograman pada vijeo designer adalah: pengaturan awal yang berisi pemilihan jenis HMI yang akan digunakan, serta pengaturan alamat IP (Internet protocol) jika akan menggunakan Modbus TCP/IP. Langkah selanjutnya adalah membuat tampilan grafis, serta membuat variabel untuk menghubungkan tampilan grafis dengan program PLC. Banyak fasilitas yang terdapat pada HMI, dalam aplikasi ini hanya digunakan aplikasi security untuk login, security untuk pembatasan akses, start/stop sistem, reset counter, monitoring input/output, counter jumlah benda serta trending dan data logging. Fasilitas Security untuk login merupakan fasilitas untuk memberikan pengamanan berupa password pada sistem sehingga hanya orang tertentu yang terdaftar yang dapat melakukan akses terhadap HMI. Gambar 7 menunjukkan tampilan panel untuk login. Pada aplikasi ini dibuat 2 group user operator dan supervisor, dengan masing-masing anggota user seperti terlihat pada Gambar 8. Gambar 7. Panel Security untuk Login

Jurnal Elektronika Industri Vol. 5, Desember 2012, ISSN 2085-0794 29 Gambar 8. Tampilan Pada Penentuan User name Dari Gambar 8 terlihat bahwa masing-masing group memiliki security level yang berbeda. Tingkatan inilah yang akan membedakan kesempatan akses terhadap sistem. Pada sistem login hanya user dengan user name dan password yang sesuai dengan data diatas yang dapat melakukan login. Setelah berhasil melakukan login, pengguna dapat memilih menu Go to project yang merupakan menu utama yang berisi visualisasi sistem pendeteksi logam. Gambar 9 menunjukkan tampilan Panel menu Utama dari sistem monitoring. Gambar 9. Panel Menu Utama Pada menu utama tersebut terdapat fasilitas tombol start/stop sehingga pengguna dapat melakukan start/stop sistem dari HMI. Selain itu HMI juga memonitoring kerja dari sensor, konveyor, serta jumlah benda logam yang dideteksi oleh sensor. Fasilitas lain yang terdapat pada HMI adalah sistem trending dan data manager. Fungsinya adalah untuk menyimpan kejadian-kejadian dalam sistem, misalnya waktu saat dideteksi logam, berapa jumlah logam yang terdeteksi dan sebagainya. f. Transfer Program dari PC ke HMI Transfer program dari PC ke HMI dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu menggunakan Ethernet, USB dan File system/flash disk. g. Komunikasi PLC dengan HMI Komunikasi PLC dengan HMI dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu menggunakan Modbus dan ASCII. Dalam aplikasi ini dilakukan komunikasi Modbus Ethernet dimana

30 Retno Tri Wahyuni, Made Rahmawaty PLC dan HMI yang telah terisi program selanjutnya dikomunikasikan menggunakan Modbus Ethernet. Ethernet Switching Magelis HMI Miniatur Sistem Pendeteksi Logam PLC 3 Hasil dan Analisa Gambar 10. Komunikasi PLC dan HMI Pengujian pertama dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah input/output pada sistem dapat termonitoring dengan baik pada HMI. Pada saat tombol start ditekan dari HMI atau dari tombol start di plant, maka konveyor akan menyala (berwarna merah) dan indikator konveyor pada layar HMI juga akan menyala. Seperti terlihat pada Gambar 11. Dapat dilihat saat status sensor mendeteksi adanya logam maka HMI akan memberikan status terdeteksi, yaitu indikator sensor induktif (IND) akan menyala seperti tampak pada Gambar 10. Sedangkan jumlah dari logam yang telah terdeteksi juga akan muncul pada layar. Sensor Optik (OPT1 dan OPT2) yang tampak pada layar HMI merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi ada tidaknya benda yang lewat di atas konveyor. Sedangkan output berupa solenoid (SOL) merupakan bagian sistem yang akan memberhentikan benda logam yang berada diatas konveyor saat logam terdeteksi dan mengarahkannya pada wadah penampung. Gambar 11. Hasil Running dari Sistem Berdasarkan uraian tersebut dapat dilihat bahwa monitoring HMI berjalan dengan baik, sesuai dengan kondisi input (berupa sensor) dan output (berupa konveyor dan solenoid) yang ada pada sistem. Selanjutnya pengujian dilakukan menggunkan benda uji berupa

Jurnal Elektronika Industri Vol. 5, Desember 2012, ISSN 2085-0794 31 beberapa jenis benda logam dengan ukuran dan bahan yang bervariasi. Berikut merupakan data hasil pengujian sistem: Tabel 1. Data Hasil Pengujian Benda Bahan,Ukuran (d,t) Status Sensor Status HMI Jarum Al, (20mm, 1mm) Terdeteksi Termonitoring Kawat Cu, (20mm, 1mm) Terdeteksi Termonitoring Mur Al, (5mm, 5mm) Terdeteksi Termonitoring Baut Al, (12mm, 5mm) Terdeteksi Termonitoring Uang Logam CuZn, (23mm, 3mm) Terdeteksi Termonitoring Ket: d:diameter, t:ketebalan Dari Tabel 1 terlihat bahwa semua benda logam dapat terdeteksi dengan baik. Pengujian selanjutnya adalah pengecekan terhadap sistem trending dan data logging. Berikut merupakan data manager pada HMI untuk proses pendeteksian barang-barang logam yang terdapat pada tabel pada Gambar 12. Data pada data manager system ditampilkan dalam bentuk grafik (trending), seperti tampak pada Gambar 13. Gambar 12. Tampilan Data Manager System

32 Retno Tri Wahyuni, Made Rahmawaty Gambar 13. Grafik Proses Deteksi Logam Grafik diatas menunjukkan jumlah logam yang dideteksi dalam selang waktu tertentu. Proses penampilan data dilakukan setiap 2 detik. Terlihat bahwa sampai detik ke 8 belum ada logam yang terdeteksi, dan dalam selang waktu detik ke 8 sampai dengan 12 terdeteksi 1 buah logam. Pada detik ke 12 sampai 20 tidak terdeteksi adanya logam, dan seterusnya. Sampai detik ke 40 telah terdeteksi 3 buah logam. Jadi dari 7 buah benda terdeteksi 3 buah benda logam. Hasil penyimpanan data oleh HMI telah menunjukkan kondisi yang sesuai dengan kondisi real. 4 Kesimpulan Berdasarkan data pengujian dapat disimpulkan: 1. Sensor logam yang digunakan pada sistem adalah jenis induktif dengan diameter 25mm, dengan peletakan sensor tegak lurus terhadap objek yang akan dideteksi. Sensor diletakkan dengan jarak 10mm di atas konveyor tempat berjalannya benda yang akan di deteksi. Tingkat keberhasilan sensor dalam mendeteksi benda logam adalah 100%. 2. Tingkat keberhasilan HMI dalam memonitoring kejadian dalam sistem adalah 100%. Parameter keberhasilan dapat dilihat dari semua kejadian yang dapat termonitoring dan terekam dengan baik pada data logging dan sistem trending. 5 Daftar Pustaka [1]. Team Professional Training Program on Industrial Automation (2010), Modul Training PLC Twido. Bandung: Penerbit Universitas Kristen Maranatha Bandung. [2]. Team Professional Training Program on Industrial Automation (2010), Modul Training HMI dan SCADA. Bandung: Universitas Kristen Maranatha Bandung. [3]. Curtis D. Johnson (1997). Process Control Instrumentation Technology. New Jersey: Prentice-Hall, Inc. [4]. Fanda (2009). Industrial Metal Detector. Diakses Tanggal 28 Juni 2011 pada World Wide Web: http://metaldetectorind.blogspot.com