BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI Perancangan merupakan sebuah proses yang sangat menentukan untuk merealisasikan alat tersebut. Proses perancangan dapat dilakukan dengan cara mempelajari karakteristik komponen, membuat rangkaian skematik dengan melihat fungsi-fungsi komponen yang dipelajari, dan sebagainya sehingga dapat dibuat alat yang sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan 3.1 Tujuan Perancangan Tujuan perancangan adalah untuk menyiapkan segala sesuatu yang diperlukan dalam merealisasikan ide yang telah diterapkan dengan berlandaskan pada teori yang telah dipelajari sebelumnya dan memperhatikan semua aspek-aspek yang berhubungan dengan pembuatan alat, juga perancangan bertujuan agar pembuatan alat dapat dilakukan secara terstruktur dan mengurangi terjadinya kesalahan yang dapat merugikan waktu dan materi. 3.2 Pemilihan Komponen Komponen-komponen yang digunakan adalah : PLC Honeywell HC900. Software HC Designer dan Specview 32. Personal Computer. Keyboard. Mouse. 25
Kabel Local Area Network (LAN)/ethernet. RJ45 Connector. Junction Box. Cable Terminal. PLC Rack. Kabel AWM #18AWG. Schoen kabel. Resistor 250Ω. Kertas Label. Marker permanent. 3.3 Langkah-langkah Perancangan Bagian perancangan ini terbagi atas beberapa tahap, yang bertujuan untuk mempermudah proses pelaksanaannya. Tahap-tahap perancangan adalah sebagai berikut : Menentukan spesifikasi alat. Perancangan diagram blok sistem. Perancangan dan realisasi hardware. Perancangan dan realisasi software. 26
3.3.1 Spesifikasi Alat Spesifikasi dari alat yang akan direalisasikan adalah sebagai berikut: Jumlah transmitter yang di-monitor adalah 88, dengan rincian: - Temperature Transmitter : 72 unit. - Flow Transmitter : 6 unit. - Pressure Transmitter : 8 unit. - Level Transmitter : 2 unit. Unit pengendali data dari lapangan adalah PLC Honeywell HC900 C30 dengan keseluruhan modul I/O yang digunakan adalah modul Analog. Jumlah modul I/O Analog yang digunakan adalah 12 unit di mana setiap modul I/O memiliki 8 buah channel. Software yang digunakan untuk menampilkan data parameter pengukuran transmitter di lapangan pada PC adalah Specview32. Tingkat kesalahan yang diharapkan maksimal 5%. 3.3.2 Diagram Blok Sistem Berikut adalah diagram blok yang memuat gambaran umum dari cara kerja sistem secara keseluruhan. TEMPERATURE FLOW, PRESSURE, DAN LEVEL TRANSMITTER POWER SUPPLY 24 VDC PLC HONEYWELL HC900 POWER SUPPLY 220 VAC PERSONAL COMPUTER AREA REFORMER 3 AREA REFORMER 4 INDIKASI DAN KURVA TREND TEMPERATURE, FLOW, PRESSURE DAN LEVEL INDIKASI DAN KURVA TREND TEMPERATURE, FLOW, PRESSURE DAN LEVEL Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem 27
3.3.3 Diagram Alir Sistem PERANCANGAN DAN REALISASI START INISIALISASI PLC HC900 INISIALISASI KOMUNIKASI PC VIA ETHERNET INISIALISASI MODUL I/O PLC AI MODUL 1 AI MODUL 7 AI MODUL 2 AI MODUL 8 AI MODUL 3 AI MODUL 9 AI MODUL 4 AI MODUL 10 AI MODUL 5 AI MODUL 11 AI MODUL 6 AI MODUL 12 JALANKAN SPECVIEW32 MODE REMOTE TAMPILKAN MENU LOGIN USER MENGISIKAN USERNAME DAN PASSWORD DENGAN BENAR? TAMPILKAN MENU UTAMA USER MEMILIH MENU REFORMER? REFORMER 4 B REFORMER 3 A Gambar 3.2 Diagram Alir Sistem (Bagian 1) 28
A TAMPILKAN INDIKASI TEMPERATURE REFORMER 3 MENU TREND DIPILIH? TAMPILKAN KURVA TREND TEMPERATURE MENU FLOW, PRESSURE, LEVEL DIPILIH? TOMBOL BACK DITEKAN? TAMPILKAN INDIKASI DAN KURVA TREND FLOW, PRESSURE DAN LEVEL BAGIAN 1 TOMBOL NEXT DITEKAN? TOMBOL BACK DITEKAN? TAMPILKAN INDIKASI DAN KURVA TREND FLOW, PRESSURE DAN LEVEL BAGIAN 2 TOMBOL NEXT DITEKAN? TOMBOL BACK DITEKAN? TAMPILKAN INDIKASI DAN KURVA TREND FLOW, PRESSURE DAN LEVEL BAGIAN 3 TOMBOL BACK DITEKAN? Gambar 3.3 Diagram Alir Sistem (Bagian 2) 29
B TAMPILKAN INDIKASI TEMPERATURE REFORMER 4 MENU TREND DIPILIH? TAMPILKAN KURVA TREND TEMPERATURE MENU FLOW, PRESSURE, LEVEL DIPILIH? TOMBOL BACK DITEKAN? TAMPILKAN INDIKASI DAN KURVA TREND FLOW, PRESSURE DAN LEVEL BAGIAN 1 TOMBOL NEXT DITEKAN? TOMBOL BACK DITEKAN? TAMPILKAN INDIKASI DAN KURVA TREND FLOW, PRESSURE DAN LEVEL BAGIAN 2 TOMBOL NEXT DITEKAN? TOMBOL BACK DITEKAN? TAMPILKAN INDIKASI DAN KURVA TREND FLOW, PRESSURE DAN LEVEL BAGIAN 3 TOMBOL BACK DITEKAN? Gambar 3.4 Diagram Alir Sistem (Bagian 3) 30
3.3.4. Cara Kerja Alat Transmitter-transmitter yang terletak di area Reformer 3 & 4 akan mengukur parameter-parameter proses berupa temperature, flow, pressure dan level dari area-area tertentu yang parameternya diperlukan. Transmitter-transmitter tersebut kemudian akan mengirimkan data-data hasil pengukuran pada PLC Honeywell HC900 melalui protokol 4-20 ma yang terkoneksi melalui terminal junction box di area Control Room. Hal ini dimaksudkan agar jika terjadi permasalahan pada interkoneksi antara PLC di Control Room dan transmitter di lapangan, troubleshhoting dapat dilakukan terlebih dahulu pada junction box tersebut untuk mempermudah melakukan analisis letak sumber masalah. Kabel masing-masing transmitter yang terhubung ke junction box kemudian dikoneksikan ke modul-modul analog PLC HC900 pada channel dan slot yang berbeda-beda sesuai area dan klasifikasinya. Kabel-kabel tersebut akan menjadi jalur komunikasi data antara transmitter-transmitter di lapangan dengan PLC. Setelah data-data hasil pengukuran diterima, PLC akan mengirimkan data tersebut ke PC melalui protokol ethernet. Hal ini memungkinkan komunikasi data hanya menggunkan 1 buah kabel saja. Selanjutnya, software Specview 32 akan menampilkan data-data tersebut secara real time. Data yang akan ditampilkan berupa nilai numerik parameter, kurva trend, history data-data pengukuran sebelumnya, serta data log untuk menampilkan sejumlah data dalam rentang waktu tertentu secara sekaligus. 31
3.3.5 Perancangan dan Realisasi Hardware Pada tahap perancangan dan realisasi hardware ini terbagi menjadi: Perancangan dan Realisasi Junction Box. Perancangan dan Realisasi Wiring Connection. Perancangan dan Realisasi Rak PLC HC900. 3.3.5.1 Perancangan dan Realisasi Junction Box Untuk memudahkan troubleshooting saat terjadi permasalahan koneksi antara transmitter di lapangan dan PLC, diperlukan suatu junction box sebagai tempat untuk menyimpan terminal koneksi-koneksi kabel yang diperlukan. Junction box tersebut hanya digunakan untuk flow, pressure, dan level transmitter saja, sedangkan terminal-terminal untuk temperature transmitter akan ditempatkan pada rak PLC. Junction box yang digunakan berbentuk balok persegi panjang dan terbuat dari plastik sintetis yang berukuran 20cm x 12cm x 10cm. Di dalam junction box akan dipasang terminal-terminal kabel sebagai tempat untuk menyambungkan kabel-kabel transmitter dari lapangan dan kabel ke terminal PLC. Baik Reformer 3 maupun Reformer 4 disediakan masing-masing satu buah junction box. 16 cm 36 cm Gambar 3.5 Desain Junction Box 6 cm 32
Gambar 3.6 Penampang 3D Desain Junction Box Gambar 3.7 Realisasi Junction Box untuk Reformer 3 Gambar 3.8 Realisasi Junction Box untuk Reformer 4 33
3.3.5.2 Perancangan dan Realisasi Wiring Connection Wiring connection merupakan sambungan kabel-kabel transmitter dari lapangan ke kabel-kabel konektor pada terminal PLC. Untuk flow, pressure dan level transmitter, penyambungan kabel dilakukan pada terminal yang terdapat pada junction box, sedangkan untuk temperature transmitter, penyambungan kabel dilakukan pada terminal yang terpasang di rak PLC. Gambar 3.9 Desain Wiring Connection untuk Flow, Pressure dan Level Transmitter Gambar 3.10 Realisasi Wiring Connection untuk Flow, Pressure dan Level Transmitter Khusus untuk wiring connection flow, pressure dan level transmitter, antara terminal positif dan negatif masing-masing transmitter perlu dipasangkan resistor 250Ω, hal ini dikarenakan PLC HC900 hanya membaca parameter pengukuran berupa tegangan saja (1-5 Volt), sedangkan untuk flow, pressure dan level 34
trasnmitter, parameter yang dikirimkan berupa besaran 4-20 ma. Untuk itu perlu dipasangkan resistor dengan nilai 250 Ω yang didapatkan dari perhitungan berikut. V = I.R R = V I Untuk batas bawah: R = 1 Volt 4 ma = 250 Ω Untuk batas atas: R = 5 Volt 20 ma = 250 Ω Untuk sensor temperature, parameter yang dikirimkan berupa besaran mv dan pada program internal PLC HC900 sudah tersedia amplifier (penguat) khusus untuk mengatasi besaran temperature transmitter yang output-nya dalam besaran mv, sehingga parameter yang diterima oleh controller PLC sudah dalam besaran Volt. Gambar 3.11 Desain Wiring Connection untuk Temperature Transmitter Gambar 3.12 Realisasi Wiring Connection untuk Temperature Transmitter pada Rak PLC Bagian Kiri 35
Gambar 3.13 Realisasi Wiring Connection untuk Temperature Transmitter pada Rak PLC Bagian Tengah Gambar 3.14 Realisasi Wiring Connection untuk Temperature Transmitter pada Rak PLC Bagian Kanan Gambar 3.15 Realisasi Wiring Connection pada Terminal PLC 36
3.3.5.3 Perancangan dan Realisasi Rak PLC HC900 185 cm 60 cm Gambar 3.16 Desain Rak PLC Gambar 3.17 Penampang 3D Desain Rak PLC 37
Gambar 3.18 Realisasi Rak PLC 3.3.6 Perancangan dan Realisasi Software Pada tahap perancangan dan realisasi software ini terbagi menjadi: Perancangan dan Realisasi HC Designer. Perancangan dan Realisasi Specview 32. 3.3.6.1 Perancangan dan Realisasi HC Designer HC Designer merupakan suatu software programming untuk melakukan perancangan dan konfigurasi program PLC Honeywell HC900. Software ini merupakan Windows based, sehingga dapat dijalankan pada PC atau laptop. Dengan menggunakan HC Designer, dapat dilakukan perancangan function block yang akan digunakan dalam program PLC, menentukan lokasi I/O pada terminal PLC, menentukan jenis I/O yang akan dipakai, dll. Bahasa pemrograman yang digunakan dalam HC Designer adalah Function Block Diagram (FBD). Bahasa pemrograman ini mudah digunakan karena programmer cukup menempatkan function block yang sudah disediakan sebelumnya pada toolbar sesuai kebutuhan. Selanjutnya, programmer mengisi parameter-parameter yang diperlukan seperti mengisi address I/O pada PLC, 38
menentukan jenis I/O yang digunakan serta menentukan range pengukuran transmitter. Untuk mulai melakukan pemrograman, perlu dibuat worksheet baru terlebih dahulu, lalu akan muncul dialog box untuk menentukan jenis PLC HC900 yang akan dipakai. Pada sistem monitoring yang akan dibuat ini, PLC yang digunakan adalah PLC HC900-C30 Rev1.1x. Gambar 3.19 Controller Type Dialog Box Gambar 3.20 Controller Revision Dialog Box 39
Pada sistem yang akan dibuat, jenis input yang digunakan adalah transmitter berjenis analog. Untuk itu, function block yang akan digunakan hanya block modul Analog Input saja untuk seluruh jenis transmitter. Berikut tampilan block Analog Input pada HC Designer. Gambar 3.21 Modul Analog Input Setiap function block pada HC Designer memiliki properties masingmasing. Untuk block Analog Input, properties yang tersedia meliputi address transmitter yang terpasang pada terminal PLC, jenis transmitter input, dan range pengukuran transmitter tersebut. Untuk temperature, jenis transmitter input yang dipilih adalah Thermocouple, sedangkan untuk flow, pressure dan level, jenis transmitter input yang dipilih adalah Linear 4-20 ma. Gambar 3.22 Temperature Transmitter Analog Input Properties Block 40
Gambar 3.23 Flow, Pressure dan Level Transmitter Analog Input Properties Block Pada setiap Properties Box, disediakan parameter-parameter transmitter yang dapat ditentukan oleh programmer sesuai kebutuhan. Parameter-parameter tersebut meliputi Address transmitter pada terminal PLC, terdiri dari posisi Rack, Module, dan Channel. Kemudian terdapat parameter Range untuk menentukan batas atas dan batas bawah pengukuran masing-masing transmitter. Gambar 3.24 Function Block untuk Flow, Pressure dan Level Transmitter Reformer 3 41
Gambar 3.25 Function Block untuk Flow, Pressure dan Level Transmitter Reformer 4 Gambar 3.26 Function Block untuk Temperature Transmitter (Bagian 1) 42
Gambar 3.27 Function Block untuk Temperature Transmitter (Bagian 2) Setelah desain program selesai, program tersebut siap untuk di-download ke dalam PLC. Berikut tampilan proses download program. Gambar 3.28 Dialog Box Download Program 43
3.3.6.2 Perancangan dan Realisasi Specview 32 Untuk menampilkan display monitoring pada layar monitor PC, digunakan software Specview 32 yang telah dirancang khusus untuk menampilkan output dari PLC Honeywell HC900. Specview 32 terbagi menjadi 2 mode, yaitu mode Running (kondisi online) dan mode Configuration (kondisi offline untuk melakukan konfigurasi). Sebelum dapat menampilkan parameter-parameter transmitter yang diambil dari lapangan, kita harus membuat desain HMI terlebih dahulu pada Specview 32. Gambar 3.29 Jendela Konfigurasi pada Specview 32 Agar parameter-parameter yang diambil dari lapangan dapat ditampilkan, kita harus memasukkan variabel parameter tersebut dari Variable List. Dalam box Variable List, sudah tersedia tag number dari transmitter- transmitter yang akan ditampilkan nilai pengukurannya pada HMI. Selain tersedia Variable List untuk menampilkan parameter proses secara real time, juga terdapat fasilitas Trend yang dapat digunakan untuk menampilkan grafik perubahan nilai dari parameterparameter tersebut dari waktu ke waktu. 44
Gambar 3.30 Jendela Variable List Gambar 3.31. Jendela Trend 45
Gambar 3.32 Jendela Trend Properties Berikut tampilan HMI dari Sistem Monitoring yang telah selesai dibuat saat kondisi offline. Gambar 3.33 Jendela Login 46
Gambar 3.34 Jendela Menu Utama Gambar 3.35 Jendela Monitoring Temperature Gambar 3.36 Jendela Kurva Trend Temperature 47
Gambar 3.37 Jendela Monitoring dan Kurva Trend Pressure Gambar 3.38 Jendela Monitoring dan Kurva Trend Flow Gambar 3.39 Jendela Monitoring dan Kurva Trend Flow dan Level 48
Pada HMI sistem monitoring ini, Penulis juga menambahkan fasilitas History yang berfungsi untuk melihat kembali nilai-nilai parameter proses pada waktu lampau serta fasilitas Data Log untuk membuat rangkuman data hasil monitoring selama rentang waktu tertentu. Gambar 3.40 Jendela Fasilitas History Gambar 3.41 Jendela Fasilitas Data Log Gambar 3.42 Jendela Setting pada Fasilitas Data Log 49