PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Dalam dunia industri saat ini, teknologi yang digunakan sudah beralih dari yang sebelumnya manual dan membutuhkan banyak tenaga kerja menjadi serba otomatis. Otomasi dalam industri ini sangat menguntungkan dalam berbagai segi. Mulai dari segi penghematan biaya, kecepatan proses, sampai segi keamanan. Dalam otomasi industri ini dibutuhkan adanya sistem pengawasan kendali untuk peningkatan kualitas pelayanan, optimisasi peralatan dan sumber daya manusia, serta manajemen informasi yang cepat dan akurat. Salah satu sistem pengawasan kendali pada otomasi industri adalah SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). SCADA adalah suatu sistem pengawasan, pengendalian, dan akuisisi data berbasis komputer yang dipakai untuk pengontrolan suatu proses, seperti proses industri, infrastruktur, transportasi dan lain-lain. Suatu sistem SCADA biasanya terdiri dari Remote Terminal Unit (RTU) dan Master Terminal Unit (MTU). Pada umumnya jarak antara RTU dengan MTU cukup jauh sehingga diperlukan media komunikasi di antara keduanya, dan protokol komunikasi yang umum digunakan adalah protokol Modbus TCP. Programmable Logic Controller atau yang lebih kita kenal dengan istilah PLC merupakan suatu komputer yang didesain secara khusus untuk aplikasi kontrol industri. Dalam sistem SCADA, PLC berperan sebagai RTU. Human Machine Interface (HMI) adalah suatu antarmuka manusia mesin yang digunakan untuk 1
2 memonitor, mengendalikan, serta mengakuisisi data pada PLC. Dalam sistem SCADA biasanya HMI berperan sebagai MTU. Penggunaan PLC sebagai RTU pada sistem SCADA sering kali terkendala dengan harga yang tinggi. Sebagai gambaran, PLC dari platform Schneider Electric dengan spesifikasi 24 channel input dan 16 channel output memiliki harga di atas tujuh juta rupiah pada Bulan Mei 2015. Apabila digunakan untuk mengendalikan plant menengah ke bawah, penggunaan PLC akan memakan biaya besar. Penggantian PLC sebagai RTU dengan alternatif lain yang jauh lebih murah akan sangat menguntungkan dari segi pembiayaan. Sedangkan untuk syarat fungsi minimum yang harus dipenuhi RTU cukuplah banyak, di antaranya adalah mampu menerima data analog, mampu menerima dan memproses data digital dari MTU, mampu berkomunikasi dengan MTU, memiliki kemampuan hidup otomatis dan inisialisasi ulang jika terjadi pemutusan daya listrik, memiliki kemampuan mengunduh database dari MTU, memiliki cadangan baterai, dan lainnya seperti yang dijelaskan pada (Wan Jusoh, Mat Hanafiah, Ghani, & Raman, 2013). Oleh karena itu dalam penelitian ini akan dibangun sebuah Remote Terminal Unit dengan memanfaaatkan mikrokontroller Arduino Due yang dapat menjalankan fungsinya sebagai RTU dengan baik dan memiliki spesifikasi yang sebanding dengan PLC standar, dengan biaya yang jauh lebih murah. RTU berbasis arduino due ini memiliki channel I/O digital sebanyak 54 di mana 12 di antaranya dapat digunakan untuk output PWM, channel analog input sebanyak 12, dan channel analog output sebanyak 2 buah. Protokol komunikasi yang digunakan adalah
3 Modbus TCP/IP yang merupakan standar protokol komunikasi SCADA. RTU berbasis arduino due ini nantinya akan diuji pada plant yang kemudian dipantau, dikendalikan, dan diakuisisi datanya oleh HMI yang berperan sebagai MTU pada smartphone. Pada penelitian ini, plant digunakan untuk menguji I/O digital, PWM, serta input analog pada RTU berbasis arduino due. 1.2 Rumusan Masalah Penggunaan PLC sebagai RTU dalam industri maupun non-industri dapat digantikan dengan mikrokontroler yang jauh lebih murah, dengan fitur dan spesifikasi yang hampir sama, bahkan lebih unggul dalam beberapa sisi. Harga PLC yang relatif jauh lebih mahal dibanding mikrokontroler merupakan masalah utama yang diangkat dari penelitian ini. Pada penelitian ini dilakukan perancangan RTU berbasis Arduino Due yang memiliki keunggulan dari segi harga dan konsumsi daya yang jauh lebih rendah. 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah yang akan dibahas pada tugas akhir ini adalah 1. Mikrokontroler yang digunakan adalah Atmel SAM3X8E ARM Cortex- M3, di mana mikrokontroler tersebut sudah menjadi satu dengan Development Board Arduino Due. 2. Tegangan kerja masukan dan keluaran RTU adalah 3.3 V. 3. Fuction code protokol modbus yang didukung adalah function code 1, 3, 5, 6, 15, dan 16.
4 4. Lampu LED 12 V dan motor DC 12 V di-drive menggunakan Motor Shield 2A. 5. HMI dirancang menggunakan perangkat lunak HMI Draw dan LabView 6. Fitur RTU yang diuji hanya kemampuan menerima masukan digital dan analog, mengeluarkan keluaran digital dan PWM, serta kemampuan komunikasi serial. 1.4 Manfaat dan Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Dapat membangun RTU berbasis Arduino Due yang mampu menjalankan fungsinya dengan baik. 2. Dapat melakukan komunikasi antara RTU berbasis Arduino Due dengan HMI dengan protokol Modbus TCP. 3. Dapat membangun mikrokontroler pengganti PLC sebagai RTU pada plant menengah ke bawah dengan harga yang jauh lebih murah. Manfaat dari penelitian ini adalah : 1. Menghasilkan pengganti PLC sebagai RTU dengan mikrokontroller arduino yang sudah mampu menjalankan fungsinya sebagai RTU dan dapat diintegrasi dalam sistem SCADA sehingga menekan biaya menjadi jauh lebih murah.
5 2. RTU berbasis Arduino Due akan memiliki aplikasi yang sangat luas kedepannya. Dengan harga yang terjangkau, dapat diaplikasikan untuk sistem Smart House, Smart Building, dan lainnya. 3. Memberikan pengalaman kepada penulis untuk menerapkan dan memperluas wawasan penerapan teori dan pengetahuan yang telah diterima di dalam perkuliahan pada praktik nyata. 1.5 Sistematika Penulisan Untuk memberikan gambaran dan memudahkan pemahaman materi, penulis menggunakan sistematika penulisan yang terdiri dari lima bab. Bab tersebut adalah Pendahuluan, Landasan Teori, Perancangan Sistem, Hasil dan Pembahasan, dan Penutup. Bab Pendahuluan berisi tentang hal-hal yang mencakup latar belakang masalah, perumusan masalah, pembatasan masalah, tujuan penelitian, metode penelitian, dan sistematika penulisan. Bab selanjutnya, Landasan Teori, berisi tentang landasan pengetahuan utama yang digunakan pada penelitian ini. Pada Bab Perancangan Sistem akan membahas perancangan secara umum, perancangan RTU, perancangan plant, dan perancangan HMI. Bab Hasil dan Pembahasan berisi analisis kinerja sistem RTU yang telah diuji. Bab terakhir, Penutup, berisi tentang kesimpulan dan saran dari penelitian yang telah dilakukan.