BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam dunia industri, dituntut suatu teknologi yang mampu menghasilkan peralatan yang dapat menyelesaikan segala permasalahan industri dan mempermudah manusia dalam bekerja. Dengan peralatan tersebut mampu menggantikan sebagian atau lebih peran manusia, sehingga proses industri semakin mudah, murah, praktis dan cepat. Hal ini yang terus mendorong para ahli untuk mengembangkan teknologi, dan menciptakan peralatan yang terbaru, terkini, dan lebih baik dari peralatan sebelumnya yang dianggap lebih mahal, kurang praktis dan lambat. SCADA merupakan suatu proses monitoring dan pengendalian jarak jauh, serta akuisisi data yang sangat dibutuhkan oleh semua dunia industri seperti bidang manufaktur, transportasi, pengolahan air, distribusi listrik, dan lain lain. Sistem S CADA merupakan kontrol yang tidak langsung, karena sebenarnya yang mengontrol langsung adalah PLC, mikrokontroler atau kontroler lainnnya yang terpasang langsung di plant, sedangkan SCADA sifatnya sebagai koordinator dari kontrol kontrol yang berada di bawah levelnya. Pada umumnya sistem SCADA yang konvensional terdiri atas Master Station, Remote Terminal Unit (RTU), Human Machine Interface (HMI), dan sistem komunikasi, serta plant yang dikendalikan. RTU yang terpasang di plant biasanya menggunakan kontroler PLC, mikrokontroller, atau IED, alat ini akan mengendalikan aktuator dan mengambil data dari plant kemudian mengirimkannya ke Master Station melalui sistem komunikasi, kemudian data tersebut akan diproses sesuai kebutuhan dan ditampilkan dalam layar HMI. Dalam implementasinya SCADA yang tradisional juga menggunakan perangkat lunak tertentu dan PC untuk mengelola stasion melalui koneksi khusus, hal ini memiliki kecerdasan yang terbatas dan sangat bergantung pada Master 1
Station untuk proses pengendalian, pemantauan dan penanganan alarm. Setiap terjadi gangguan dalam komunikasi jarak jauh menyebabkan downtime langsung dari outstation karena ketergantungan dari stasiun pusat tidak lagi terhubung. Kemampuan SCADA untuk antarmuka dengan banyak station dibatasi oleh koneksi kabel langsung yang tersedia. Selain itu penggunaan PC akan menambah biaya tambahan untuk perangkat keras dan perangkat lunak. Namun dikarenakan adanya berbagai jenis platform yang digunakan dalam SCADA, membuat penggunaannya terkendala karena tidak kompetibel antara komponen yang digunakan, serta masalah biaya yang cukup tinggi. Termasuk dalam pemilihan RTU yang merupakan komponen penting dan harus terpasang di plant yang akan dikendalikan dan dipantau prosesnya [1]. Pada umumnya saat ini RTU memanfaatkan RTU ber-platform SCADA seperti Siemens, ABB, dll, atau menggunakan PLC, akan tetapi terkendala dengan harga yang cukup tinggi jika dimanfaatkan untuk mengendalikan plant yang berskala menengah ke bawah. Sedangkan untuk syarat fungsi minimum yang harus dipenuhi RTU cukuplah banyak, diantaranya adalah mampu menerima data analog dengan range 4 20mA dan 0 10 Volt, mampu menerima dan memproses data digital dari Master Station, mampu berkomunikasi dengan Master Station, memiliki kemampuan start-up otomatis dan inisialisasi restorasi jika terjadi pemutusan daya listrik, memiliki kemampuan download database dari Master Station, memiliki cadangan batere backup, dan lain lain. Selain itu juga harus memiliki fitur pendukung dalam memberikan hasil yang maksimal atas kinerja RTU, seperti mendukung untuk penggunaan output analog untuk standar nilai 4-20mA, PLC support, dan lain lain. Salah satu fungsi minimum dari RTU adalah dapat memantau tiga jenis data seperti analog, digital dan kontrol. Untuk analog, RTU mengukur data dengan satuan seperti tegangan dengan range 0 10 Volt, dan ampere dengan range 4 20 ma. Sedangkan untuk data digital dijelaskan dalam status tertentu, alarm atau indikasi tertentu. Kemudian untuk data kontrol bisa digambarkan dalam kondisi open dan close, raise atau lower dan reset [2]. Oleh sebab itu dalam penelitian ini akan dibangun sebuah Remote Unit yang 2
low cost dengan menggunakan smartphone android untuk memonitor, kendali dan akusisi data, serta pemanfaatan mikrokontroller arduino sebagai central processing yang langsung berhubungan dengan plant. Penggunaan smartphone android ini didorong dengan berkembangnya teknologi informasi yang memberikan alternatif dan solusi mengendali sebuah device dari jarak jauh. Karena banyaknya syarat yang harus dipenuhi sebuah remote terminal unit, maka fokus penelitian ini untuk memantau data masukan analog, masukan dan keluaran digital dari plant. 1.2 Perumusan masalah Dari latar belakang yang diuraikan di atas, maka dapat disimpulkan perumusan masalah adalah bagaimana membangun sebuah Remote Terminal Unit (RTU) pada sistem SCADA berbiaya murah berbasis smartphone android. 1.3 Keaslian penelitian Berdasarkan tinjauan pustaka yang telah dilakukan terkait dengan remote unit, terdapat beberapa penelitian sebelumya menggunakan mobile phone dan android sebagai salah satu perangkat yang membangun sistem SCADA, diantaranya penggunaan mobile phone sebagai Master Station bersama sebuah PC sedangkan remote terminal unit memanfaatkan PLC Siemens [1]. Penelitian lain juga menjelaskan penggunaan kontrol mobile phone dan labview dalam PC sebagai sebuah Master Station [3], pemanfaatan fasilitas sms pada sebuah celluler untuk kebutuhan RTU [4], memantau ac dan kwh meter pada Intelligent building berbasis web dan android [5], serta aplikasi monitoring runtime server berbasis android [6]. Banyak penelitian yang telah menggunakan mikrokontroller sebagai remote terminal unit, dan pada umumnya belum menggabungkannya dengan perangkat lainnya terutama dengan smartphone atau mobil phone. Dalam sebuah penelitian, telah banyak yang menggunakan remote terminal unit dengan sebuah mikrokontroller dan perangkat lunak SCADA Labview, tetapi dengan aplikasi 3
yang berbeda, seperti smart reservoir [10], memantau suhu, radiasi matahari, kelembaban, dan tekanan [11]. Terdapat pula yang memanfaatkan mikrokontroller sebagai RTU, tetapi untuk perangkat lunak tetap menggunakan platform tertentu yakni Vijeo Citect, salah satunya dalam aplikasi memantau temperature dalam sebuah industri [12]. Kebanyakan penelitian yang menggunakan mikrokrontroller sebagai sebuah remote terminal unit, dengan perangkat lunak SCADA seperti visual basic dengan aplikasi pendeteksi error pada sebuah sensor atau rangkaian elektrik [13], aplikasi jaringan transmisi listrik bertegangan tinggi [14]. Dalam penelitian lain juga terdapat perangkat lunak menggunakan bahasa pemograman OMNET++ dan C++ dengan aplikasi Lego NXT Mindstroms untuk kebutuhan air, listrik, dan lain sebagainya [15], ada juga menggunakan perangkat lunak bahasa GUI dengan aplikasi RTU [17], aplikasi masukan keluaran analog/digital, aplikasi low voltage distribution systems, distribution automation systems [18]. Penelitian lain ada yang menggunakan integrasi antara remote terminal unit dan IEDs dalam numerical relay dan mikrokontroller, dan perangkat lunaknya menggunakan HMI dan visual basic dengan aplikasi voltage substation [19]. Penelitian yang menggunakan mikrokontroller sebagai RTU yang sudah dilengkapi perangkat lunak dari IAR Embedded Workbench, tetapi lebih difokuskan untuk menjelaskan dan penelitian terhadap RTU berdasarkan GPRS yang mampu menghasilkan kinerja yang baik dengan konsumsi yang rendah untuk sumber dan tetap memiliki akurasi yang tinggi [20]. Terdapat pula sebuah aplikasi line production milk powder yang menggunakan perangkat keras signal conditional extensions (SCXI) dari National Instruments, sedangkan untuk akusisi dari data menggunakan perangkat lunak LabView, dan menggunakan Microsoft excel, acces, serta sql untuk database [21]. Berdasarkan tinjauan pustaka yang telah dilakukan, topik penelitian yang akan dilakukan adalah low cost remote terminal unit pada sistem SCADA, Dengan sistem yang akan diusulkan adalah berbasis smartphone android. Kemudian akan diimplementasikan pada sebuah plant untuk mengukur data input analog pada sebuah sensor suhu LM35. 4
Tujuan dari penelitian ini adalah pembuatan RTU yang berbiaya murah, pemanfaatan fungsi ADC dalam mikrokontroller untuk menguji kehandalan dari RTU berbasis android, dan dapat diintegrasikan dengan Master Station berbasis LabView dan web. Dalam penelitian ini akan memberikan kontribusi yang sangat besar untuk industri menengah ke bawah dalam hal pegendalian, akuisisi data dan pengawasan terhadap proses industri atau aplikasi yang diinginkan dengan harga yang murah dan tetap handal. Penelitian ini dilakukan untuk kepentingan tesis yang berbeda dengan penelitian yang telah dibahas di bagian tinjauan pustaka, yaitu dalam hal : 1. Pemanfaatan smartphone android sebagai Remote Terminal Unit (RTU) yang low cost. 2. Pemanfaatan fungsi ADC untuk menguji kinerja RTU dalam memantau data analog. 1.4 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mendesain dan membangun Remote Terminal Unit (RTU) yang low cost yang terdiri atas smartphone android, dan diintegrasikan dengan mikrokontroller arduino serta mampu berkomunikasi dengan perangkat lunak LabView dan Web yang berfungsi sebagai Master Station dengan memanfaatkan jaringan internet. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah : 1. Memanfaatkan peralatan murah smartphone sebagai RTU 2. Kemudahan dalam modifikasi dan pengembangan RTU 3. Dapat memberikan informasi yang nyata (real time) terhadap plant yang sedang dimonitoring. 5
1.6 Sistematika Penulisan Dalam penelitian ini terdiri atas 5 bab yang akan menjelaskan secara rinci hasil dari segala aktifitas penelitian yang telah dilakukan. Bab 1 meliputi latar belakang, perumusan masalah, keaslian penelitian yang menjelaskan perbedaan penelitian yang telah dilakukan dengan yang akan dilakukan serta menunjukkan keaslian penelitiannya, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan dari penelitian. Bab 2 membahas tentang tinjauan pustaka yang menjelaskan penelitian penelitian yang telah dilakukan dan hanya berhubungan dengan tema yang diangkat dalam penelitian ini, landasan teori yang menjelaskan sesuatu yang berhubungan dan menjadi landasan teori dalam menyusun penelitian ini, dan hipotesis yang mengambarkan pertanyaan tentang berbagai hal yang dibahas dalam penelitian ini. Dalam bab 3 menjelaskan tentang alat dan bahan yang digunakan, jalannya penelitian, perancangan sistem, dan cara menganalisa. Bab 4 meliputi hasil penelitian, dan analisa, sedangkan bab 5 mengandung kesimpulan dari hasil penelitian yang telah dilakukan, dan saran untuk perbaikan penelitian selanjutnya. 6