Makalah Seminar Kerja Praktik

Makalah Seminar Kerja Praktik PENGENDALIAN CRANE SCRAVER PADA WATER TREATMENT PLANT (WTP) PABRIK WIRE ROD MILL PT KRAKATAU STEEL (PERSERO) TBK DENGAN PLC SIEMENS S7-300 ABSTRAK Fildzah Imanina [1], Dr. Aris Triwiyatno, ST, MT [2] Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jalan Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia Pabrik Wire Rod Mill (WRM) merupakan salah satu divisi PT Krakatau Steel (Persero) Tbk yang memproduksi batang kawat dari bahan baku billet. Dalam proses produksinya, pabrik Wire Rod Mill (WRM) membutuhkan air dalam jumlah yang besar untuk pendinginan (cooling). Volume air yang digunakan setiap harinya cukup banyak. Sehingga diperlukan pengolahan agar air yang sudah melalui proses cooling dapat digunakan kembali. Air tersebut diolah/dibersihkan di Water Treatment Plant (WTP). Crane scraver yang terletak di WTP, digunakan untuk membersihkan air yang telah bercampur dengan oli dan scale (lapisan/kerak yang ada di permukaan billet setelah melalui proses burning). Crane scraver ini dikendalikan oleh PLC Siemens S7-300 dan komponen-komponen pendukung lainnya. Kata kunci: WTP, Crane Scraver, PLC Siemens S7-300 I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Semakin berkembangnya peradaban manusia semakin tinggi pula keinginan dan kebutuhan manusia. Didorong oleh perkembangan ilmu dan teknologi yang cukup pesat saat ini memberikan pengaruh dengan berkembangnya dunia industri di Indonesia untuk memenuhi kebutuhan manusia tersebut. Di dalam suatu perusahaan industri yang terdiri dari beberapa bagian tentunya akan saling bekerja sama satu dengan yang lainnya. Bagian produksi merupakan salah satu bagian terpenting dalam perusahaan karena bagian ini bertanggung jawab menghasilkan produk yang akan dipasarkan kepada konsumen. Untuk mendukung supaya bagian produksi dapat berjalan dengan baik, maka bagian produksi tidak dapat dipisahkan dengan proses produksi dan sistem produksi yang semua itu masuk dalam ruang lingkup manajemen produksi dan operasi. Proses produksi tentunya berhubungan dengan mesinmesin yang digunakan untuk mengolah bahan baku menjadi produk jadi. Untuk sistem produksi akan berhubungan dengan perencanaan produksi dan operasi, prosedur produksi, kebutuhan bahan, proses design product, pengendalian kualitas (quality control), pemeliharaan dan perawatan mesin/peralatan produksi (maintenance), manajemen tenaga kerja, kapasitas produksi dan unsur-unsur pendukung lainnya. PT Krakatau Steel (Persero) Tbk merupakan perusahaan yang bergerak dalam bidang industri manufaktur yang bergerak dalam bidang pengecoran. PT Krakatau Steel (Persero) Tbk sudah banyak menghasilkan produk seperti: kawat baja, baja profil, plat baja maupun beja beton. Seiring dengan berjalanya waktu, PT Krakatau Steel (Persero) Tbk terus berupaya untuk meningkatkan kinerjanya supaya dapat memuaskan konsumen, baik dari segi kuantitas, kualitas, harga, maupun pengolahan lingkungan yang terencana. PT Krakatau Steel (Persero) Tbk dianggap berhasil mengaplikasikan teknologi tinggi dalam operasinya. Sebagai contoh, PT Krakatau Steel (Persero) Tbk telah memanfaatkan dan mengembangkan sistem kontrol otomatis (automatic control system). Dengan sistem otomatis ini perusahaan dapat menggantikan peran operator yang selama ini dikerjakan secara manual oleh manusia. Salah satu pabrik yang terdapat di PT Krakatau Steel (Persero) Tbk adalah pabrik Wire Rod Mill (WRM). Pabrik yang mengolah bahan baku 1 Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro UNDIP 2 Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro UNDIP

billet baja menjadi batang kawat ini juga tidak terlepas dari sistem pengontrolan dan otomatisasi dengan teknologi canggih. Mulai dari proses charging (memasukkan billet), burning (pembakaran), reduksi (pembentukan), sampai dengan finishing bahkan di Water Treatment Plant (WTP) pabrik Wire Rod Mill (WRM) tidak terlepas dari sistem kelistrikan dan pengendalian yang sudah terinkoneksi satu sama lain. Kegiatan Kerja Praktik ini diharapkan dapat menjadi sumber ilmu dan sebagai jalan bagi mahasiswa untuk menggali lebih dalam kemampuannya mengenai pengendalian serta dapat mebandingkan sesuai atau tidaknya teori yang didapatkan di kampus dan aplikasinya di lapangan. 1.2 Batasan Masalah Pada kerja praktik ini, penulis melakukan pengamatan pada Water Treatment Plant (WTP) pada pabrik Wire Rod Mill (WRM). Pada proses cooling selama pengolahan billet menjadi wire rod (batang kawat) selain menggunakan blower juga menggunakan air. Volume air yang digunakan setiap harinya cukup banyak sehingga diperlukan pengolahan agar air yang sudah melalui proses cooling dapat digunakan kembali. Scraver, yang digunakan untuk membersihkan air yang telah bercampur dengan oli dan scale (lapisan/kerak yang ada di permukaan billet setelah melalui proses burning), menggunakan motor listrik yang dikendalikan oleh PLC Siemens dan komponen-komponen pendukung lainnya. Dalam laporan kerja praktik ini, penulis membahas hal-hal yang bersifat umum mengenai pengendalian scraver di Water Treatment Plant (WTP) di pabrik Wire Rod Mill (WRM) PT Krakatau Steel (Persero) Tbk. 1.3 Tujuan dan Manfaat Kerja Praktik Hal-hal yang menjadi tujuan dilaksanakannya kerja praktik ini adalah: 1. Mengenal alat dengan sistem otomatisasi modern yang dipakai di PT Krakatau Steel (Persero) Tbk 2. Mengetahui sistem proses produksi di PT Krakatau Steel (Persero) Tbk 3. Mengamati penerapan ilmu pengetahuan mengenai Sistem Instrumentasi dan Elektronika, Dasar Sistem Kontrol, Pemodelan dan Identifikasi Sistem, ataupun Sistem Manufacturing dan Proses. 4. Melatih daya analisis dan kepekaan mahasiswa untuk mendapatkan solusi dari suatu masalah yang dihadapi dalam dunia industri yang bertaraf internasional. 5. Melatih mahasiswa untuk berinteraksi dan berkoordinasi dengan baik dengan orang lain dalam bekerja. Manfaat dilaksanakannya kerja praktik ini adalah sebagai berikut: 1. Bagi Mahasiswa Mahasiswa dapat membandingkan antara kondisi yang dideskripsikan di bangku kuliah dengan kondisi di lapangan kerja, mengimplementasikan ilmu pengetahuan bidang otomatisasi, dan menambah wawasan dan pengalaman kerja. 2. Bagi Universitas Diponegoro Perguruan tinggi dapat mengevaluasi kualitas mahasiswa yang melakukan kerja praktik di industri yang bertaraf internasional sehingga hasil evaluasi tersebut menjadi bahan pertimbangan untuk memajukan mutu kurikulum di Universitas Diponegoro. 3. Bagi PT Krakatu Steel (Persero) Tbk Hasil pekerjaan mahasiswa seperti hasil analisis, penelitian, dan laporan kerja praktik yang dilakukan selama satu bulan dapat menjadi data atau bahan evaluasi bagi perusahaan untuk menentukan kebijakan di masa yang akan datang. II. DASAR TEORI 2.1 Programmable Logic Controller (PLC) Programmable Logic Controller (PLC) pada dasarnya adalah sebuah komputer yang khusus dirancang untuk mengontrol suatu proses atau mesin. Proses yang dikontrol ini dapat berupa regulasi variabel secara kontinyu seperti pada sistem-sistem servo, atau hanya melibatkan kontrol dua keadaan (On/Off) saja tetapi dilakukan secara berulang-ulang seperti umum dijumpai pada mesin pengeboran, sistem konveyor, dan lain sebagainya. 2.2 Perangkat Keras PLC dan Pendukungnya Perangkat keras PLC pada dasarnya tersusun dari empat komponen utama berikut: Prosesor, Power Supply, Memori, dan Modul Input/Output. Secara fungsional, interaksi antara keempat

komponen penyusun PLC ini dapat diilustrasikan pada gambar berikut: Gambar 2.1 Interaksi komponen-komponen sistem PLC. 2.3 Pemrograman PLC Berkaitan dengan pemrograman PLC ini, ada lima model atau metode yang telah distandardisasi penggunaannya oleh IEC (International Electrical Commission): 1. List Instruksi (Instruction List) Pemrograman dengan menggunakan instruksi-instruksi bahasa level rendah (Mnemonic), seperti NOT, AND, dan lain sebagainya. 2. Diagram Ladder (Ladder Diagram) Pemrograman berbasis logika relai, cocok digunakan untuk persoalan-persoalan kontrol diskret yang input/output hanya memiliki dua kondisi On atau Off seperti pada sistem kontrol konveyor, lift, dan motor-motor industri. 3. Diagram Blok Fungsional (Function Blok Diagram) Pemrograman berbasis aliran data secara grafis. Banyak digunakan untuk tujuan kontrol proses yang melibatkan perhitungan-perhitungan kompleks dan akuisisi data analog. 4. Diagram Fungsi Sekuensial (Sequential Function Charts) Metode grafis untuk pemrograman terstruktur yang banyak melibatkan langkah-langkah rumit, seperti pada bidang robotika, perakitan kendaraan, Batch Control, dan lain sebagainya. 5. Teks Terstruktur (Structured Text) Pemrograman ini menggunakan statementstatement yang umum dijumpai pada bahasa level tinggi (high level programming) seperti If/Then, Do/While, Case, For/Next, dan lain sebagainya. Dalam aplikasinya, model ini cocok digunakan untuk perhitungan-perhitungan matematika yang kompleks, pemrosesan tabel dan data, serta fungsi-fungsi kontrol yang memerlukan algoritma khusus. 2.4 PLC Siemens S7-300 PLC Siemens Simatic S7-300 merupakan kontroler universal yang menghemat ruang instalasi dan memiliki desain modular. Luasnya jangkauan modul dapat digunakan untuk memperluas sistem terpusat atau untuk menciptakan struktur yang terdesentralisasi sesuai dengan tugas yang ditangani dan menghemat biaya suku cadang. Simatic S7-300 adalah sistem terintegrasi yang akan menghemat pengeluaran dan biaya perawatan. 2.5 Motor Listrik Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut kuda kerja nya industri sebab diperkirakan bahwa motormotor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri. 2.6 Motor AC Motor arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan arahnya secara teratur pada rentang waktu tertentu. Motor listrik memiliki dua buah bagian dasar listrik, yaitu stator dan rotor. Stator merupakan komponen listrik statis sedangkan rotor merupakan komponen listrik berputar untuk memutar as motor. Motor AC dapat dilengkapi dengan penggerak frekuensi variabel untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus menurunkan dayanya. Motor induksi merupakan motor yang paling populer di industri karena kehandalannya dan lebih mudah perawatannya. 2.7 Motor Hoist Motor hoist adalah motor yang digunakan untuk mengangkat beban yang berat di industri dari satu tempat ke tempat yang lain. Motor hoist biasa diletakkan di crane atau di alat yang dapat berjalan sesuai dengan jalur/rel tertentu. Motor ini dilengkapi dengan seling/tali yang dapat digulung dan diulur yang digunakan untuk mengangkat dan menurunkan beban.

Gambar 2.2 Motor hoist. 2.8 Proximity Switch Proximity artinya jarak atau kedekatan, sedangkan switch artinya saklar. Jadi definisi proximity switch adalah sensor atau saklar otomatis yang mendeteksi logam berdasarkan jarak yang diperolehnya, artinya sejauh mana kedekatan objek yang dideteksinya dengan sensor, sebab karakter dari sensor ini mendeteksi objek yang cukup dekat dengan satuan mm. Umumnya sensor ini mempunyai jarak deteksi yang bermacam-macam seperti 5, 7, 10, 12, dan 20 mm tergantung dari tipe sensor yang digunakan. Semakin besar angka yang tercantum, maka semakin besar pula jarak deteksinya. Jarak deteksi adalah jarak dari posisi referensi (permukaan referensi) untuk operasi yang diukur (reset) ketika objek standar penginderaan digerakkan oleh metode tertentu. Selain itu sensor ini mempnyai tegangan kerja antara 10 30 VDC atau ada juga yang menggunakan tegangan AC 100 200 VAC. lampu indikator, relay, dan lain-lain. Pada saat sensor ini sedang bekerja atau mendeteksi adanya logam (besi) maka akan ditandai dengan lampu kecil berwarna merah atau hijau yang ada dibagian atas sensor, sehingga memudahkan dalam memonitor kerja sensor atau ketika melakukan preventive maintenace. Hampir setiap mesin-mesin produksi yang ada di setiap industri, baik industri kecil maupun besar, menggunakan sensor jenis ini. Sebab selain praktis sensor ini termasuk tahan terhadap benturan ataupun goncangan, selain itu mudah pada saat melakukan perawatan ataupun penggantian. Salah satu contoh penggunaan atau penerapan dari sensor jenis ini adalah digunakan untuk mendeteksi gerakan cylinder up atau down pada sebuah mesin atau penggerak. III. ANALISA DAN PEMBAHASAN 3.1 Prinsip Kerja Water Treatment Plant (WTP) Water Treatment Plant (WTP) merupakan tempat untuk membersihkan dan menyalurkan air dari PT Krakatau Tirta Industri (KTI) ke pabrik untuk proses pendinginan (water cooling) produksi maupun perlengkapan elektronik. Air dari KTI disalurkan dan masuk ke close cooling circuit dan open cooling circuit. Air dari close cooling circuit kemudian digunakan untuk oil circulation, station hydraulic, dan furnace, sedangkan air dari open cooling circuit digunakan untuk pendinginan proses produksi di pabrik dari stand 1 s.d. stand 29. Kipas pada close cooling circuit dan open cooling circuit digunakan untuk mendinginkan air. Karena air tersebut akan digunakan sebagai penurun suhu billet selama proses produksi agar hasil produksi sesuai dengan yang diinginkan. Gambar 2.3 Jarak deteksi proximity switch. Sensor ini bekerja berdasarkan jarak objek terhadap sensor. Ketika ada objek logam yang mendekat kepadanya dengan jarak yang sangat dekat, misalkan 5 mm, maka sensor akan bekerja dan menghubungkan kontaknya, kemudian melalui kabel yang tersedia bisa dihubungkan ke perangkat lainnya seperti Gambar 3.1 Close cooling circuit dan open cooling circuit.

Air yang telah digunakan di pabrik bercampur dengan scale, oli, dan kotorankotoran lainnya. Sehingga agar dapat digunakan kembali harus dibersihkan terlebih dahulu di WTP. Air tersebut dialirkan menuju scale pit. Scale akan mengendap di bawah dan air akan mengalir ke bak scale water. Scale yang mengendap di scale pit diangkat dengan crane untuk dipindahkan ke tempat lain agar tidak menyebabkan pendangkalan ataupun menyumbat saluran yang menuju bak scale water. Air dari bak scale water dipompa menuju ke gravel filter untuk dicuci dengan pasir kuarsa dan lain-lain. Air yang sudah bersih akan berada di lapisan atas dalam gravel filter, sedangkan air yang kotor berada di abawah karena bercampur dengan oli dan lumpur dari scale. Air yang sudah bersih disalurkan ke open cooling circuit untuk kembali digunakan di pabrik. Sedangkan air yang masih kotor dialirkan ke settling basin untuk dibersihkan dari lumpur dan oli. Lumpur dan oli pada air di settling basin dibersihkan dengan menggunakan scraver. Scraver ini memiliki pembersih depan untuk mengeruk lumpur dan pembersih belakang untuk membawa/mendorong oli ke penampungan oli. Setelah air dibersihkan di settling basin, air dialirkan kembali menuju gravel filter untuk dicuci. Air yang sudah bersih dialirkan menuju open cooling circuit sedangkan yang masih kotor kembali ke settling basin untuk dibersihkan kembali. Lumpur-lumpur yang mengendap di penampungan yang terletak di settling basin kemudian diangkat dan dipindahkan ke tempat lain. Gambar 3.3 Settling basin. 3.2 Prinsip Kerja Crane Scraver Scraver adalah alat yang digunakan untuk membersihkan air yang masih mengandung lumpur dan oli. Scraver bekerja secara otomatis dengan dikendalikan oleh PLC dan menggunakan proximity switch sebagai sensor untuk pengendalian. Crane scraver bergerak maju mulai dari bagian depan settling basin. Setelah menyentuh proximity switch 3, scraver berhenti dan menurunkan pembersih belakang hingga pembersih belakang menyentuh proximity switch middle. Kemudian scraver berjalan mundur hingga menyentuh proximity switch 2 dan menurunkan pembersih belakang hingga menyentuh proximity switch down. Setelah itu scraver bergerak maju dengan speed 1 hingga menyentuh proximity switch 4. Pembersih belakang ini yang akan membawa lumpur ke penampungan lumpur di bagian belakang settling basin. Ketika scraver telah menyentuh proximity switch 4, maka pembersih belakang akan naik hingga menyentuh proximity switch up dan pembersih depan turun. Pembersih depan ini yang akan mendorong oli ke separator untuk kemudian dibuang. Scraver kemudian bergerak mundur untuk membersihkan air dari oli dengan speed 2 hingga menyentuh proximity switch 1. Satu menit setelah scraver menyentuh proximity switch 1, scraver mengulangi pekerjaannya seperti di atas. Gambar 3.2 Gravel filter.

. 3.3 PLC Siemens S7-300 pada Crane Scraver Gambar 3.4 Crane scraver (tampak samping). 3.3.2 Power Supply Power supply yang digunakan pada PLC ini adalah PS 307 5A. Tegangan masukan power supply ini adalah 120/230 V AC dan tegangan keluarannya adalah 24 V DC. Gambar 3.5 PLC Siemens S7-300 pada crane scraver. 3.3.1 Central Processing Unit (CPU) CPU yang digunakan pada PLC ini adalah CPU 314. CPU ini biasa digunakan pada instalasi dengan kebutuhan akan daya proses dan waktu respon yang tinggi. CPU ini memiliki I/O dan fungsi-fungsi yang sudah terintegrasi di dalamnya. Sehingga dapat menghemat biaya pengeluaran untuk pembelian modul lain. Fungsi-fungsi yang dapat dikerjakan adalah counting, closed loop control, pengukuran frekuensi, pulse width modulation, pulse generator, dan positioning. CPU ini cocok untuk perhitungan/pengukuran ketika dibutuhkan akses langsung ke hardware. Selain itu juga mudah untuk positioning dengan pengendalian langsung MICROMASTER-frequency-converter dan PID-control dengan function block yang terintegrasi. CPU ini memiliki 24 input digital, 16 output digital, 4 input analog, dan 2 output analog. 3.3.3 Signal Module Modul digital input yang digunakan pada PLC ini adalah dua unit DI32xDC24V. Modul ini memiliki input sebanyak 24 input pada setiap unit dan membutuhkan tegangan input sebesar 24 V DC. Sedangkan modul digital output yang digunakan adalah dua unit DO16xRel.AC120V/230V. Modul ini memiliki output sebanyak 16 output pada setiap unit dan memiliki relay internal. Namun pada crane scraver, relay internal ini tidak digunakan. Pada crane scraver ini menggunakan relay eksternal agar mempermudah perbaikan apabila sewaktuwaktu terjadi kerusakan pada relay. 3.4 Pemrograman Crane Scraver Pemrograman PLC pada crane scraver dilakukan dengan menggunakan PG740PIII dengan software STEP 7 Version 5.3.

IV. PENUTUP 4.1 Kesimpulan 1. Untuk membersihkan air yang digunakan untuk proses cooling di industri dibutuhkan Water Treatment Plant (WTP). 2. Air dari close cooling circuit digunakan untuk oil circulation, station hydraulic, dan furnace. Sedangkan air dari open cooling circuit digunakan untuk pendinginan proses produksi di pabrik dari stand 1 s.d. stand 29. 3. Crane scraver digunakan untuk membersihkan air dari oli dan lumpur yang berasal dari scale dari baja billet. 4. Pembersih belakang crane scraver digunakan untuk mengeruk lumpur dan membawanya ke tempat penampungan lumpur di settling basin. 5. Pembersih depan crane scraver digunakan untuk membersihkan air di settling basin dari oli. 6. Crane scraver menggunakan proximity switch sebagai sensor untuk pengendalian. 7. Crane scraver bekerja secara otomatis dengan dikendalikan oleh Programmable Logic Circuit (PLC). 8. PLC yang digunakan untuk pengendalian crane scraver di WTP pabrik Wire Rod Mill adalah PLC Siemens S7-300. 9. CPU yang digunakan pada PLC untuk pengendalian crane scraver adalah CPU 314. Power supply yang digunakan adalah PS 307 5A. Sedangkan modul digital input dan digital output-nya adalah DI32xDC24V dan DO16xRel.AC120V/230V yang masingmasing berjumlah 2 unit. 10. Pemrograman PLC untuk pengendalian scraver menggunakan software STEP 7 Version 5.3. 11. Sebelum melakukan pemrograman dengan PLC, terlebih dahulu harus ditentukan input, output, dan memori, serta address yang digunakan. DAFTAR PUSTAKA [1] http://machinedesign.com [2] http://oc.its.ac.id [3] http://otosensing.blogspot.com/2012/09/pr oximity-switch.html [4] http://www.automation.siemens.com [5] Program PLC Siemens S7-300 Crane Scraver [6] Setiawan,Iwan.2006.Programmable Logic Controller (PLC) dan Teknik Perancangan Sistem Kontrol.Yogyakarta:Penerbit ANDI. [7] www.energyefficiencyasia.org [8] www.investigacion.frc.utn.edu.ar/sensores/.../plc/st70k3_e.pdf Penulis dilahirkan di Jakarta pada 12 September 1991. Menempuh pendidikan di SD Angkasa IV Halim P. K. Jakarta selama 6 tahun, kemudian melanjutkan pendidikan di SMP N 109 Jakarta dan pendidikan menengah atas di SMA N 81 Jakarta. Saat ini penulis menempuh studi S-1 di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro konsentrasi Kontrol dan Instrumentasi. Semarang, 10 September 2012 Mengetahui, Dosen Pembimbing Dr. Aris Triwiyatno, ST, MT NIP 197509081999031002 4.2 Saran Untuk pengembangan, sebaiknya dirancang Human Machine Interface (HMI) bagi sistem ini agar pada masa yang akan datang kerja crane scraver dapat dipantau dengan mudah melalui HMI di control room Water Treatment Plant (WTP).