BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan industri yang terus tumbuh, melahirkan sistem kontrol yang semakin canggih dan komplek, namun masih terdapatnya sistem kontrol yang menggunakan PLC tipe lama yaitu tipe compact sebagai kontrolernya. Dengan pertimbangan biaya yang besar untuk mengganti menjadi PLC yang terbaru, dan kebutuhan I/O yang sedikit menjadikan PLC tipe ini masih terus dipertahankan. Contoh pada hasil Tugas Akhir tentang kendali pintu air menggunakan PLC tipe compact, (Mirza Prabowo,Simulasi Aplikasi Pneumatik dan PLC Sebagai Kendali Pintu Air,UNDIP,2012.) yang dapat dikembangkan menjadi sistem SCADA berbasis wireless. Sistem kontrol yang memiliki fasilitas processing of information, control dan monitoring yang dapat dilakukan dengan jarak jauh menjadi solusi bagi kesempurnaan sistem kontrol dari nilai ekonomis, efektifitas dan efisiensiensi. Sistem dengan julukan (SCADA) merupakan sistem kontrol data terakusisi yang mampu mendistribusikan dan memanajemen setiap paket sistem kontrol yang terintergrasi. Intrumentasi Field Control Unit (FCU) berupa sensor drive, actuator (field devices) akan dikendalikan oleh Programmable Logic Controller tipe compact yang terhubung langsung oleh jaringan internet untuk proses 1
48
Embed
Pengembangan Sistem SCADA Android Pada PLC Tipe COMPACT Untuk Aplikasi Pintu AIr
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan industri yang terus tumbuh, melahirkan sistem kontrol
yang semakin canggih dan komplek, namun masih terdapatnya sistem
kontrol yang menggunakan PLC tipe lama yaitu tipe compact sebagai
kontrolernya. Dengan pertimbangan biaya yang besar untuk mengganti
menjadi PLC yang terbaru, dan kebutuhan I/O yang sedikit menjadikan PLC
tipe ini masih terus dipertahankan. Contoh pada hasil Tugas Akhir tentang
kendali pintu air menggunakan PLC tipe compact, (Mirza Prabowo,Simulasi
Aplikasi Pneumatik dan PLC Sebagai Kendali Pintu Air,UNDIP,2012.) yang
dapat dikembangkan menjadi sistem SCADA berbasis wireless.
Sistem kontrol yang memiliki fasilitas processing of information,
control dan monitoring yang dapat dilakukan dengan jarak jauh menjadi
solusi bagi kesempurnaan sistem kontrol dari nilai ekonomis, efektifitas dan
efisiensiensi. Sistem dengan julukan (SCADA) merupakan sistem kontrol
data terakusisi yang mampu mendistribusikan dan memanajemen setiap
paket sistem kontrol yang terintergrasi.
Intrumentasi Field Control Unit (FCU) berupa sensor drive, actuator
(field devices) akan dikendalikan oleh Programmable Logic Controller tipe
compact yang terhubung langsung oleh jaringan internet untuk proses
monitoring dan akusisi data yang dapat diakses dengan mobile.
Dalam perkembanganya, PLC tipe compact yang masih digunakan
harus dapat memiliki fungsi antarmuka dengan media internet. Dengan
sistem internet, PLC tipe compact dapat termonitor secara jarak jauh.
Sistem kontrol seharusnya dapat secara mobile terus terpantau
walaupun itu dengan kontroler tipe kuno. Dengan penggunaan Android masa
sekarang sangat di mungkinkan untuk digunakan. Data dan informasi akan
masuk dengan cepat dengan jaringan internet ke mobile device yaitu
Android.
1
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada Tugas Akhir ini antara lain :
1. Bagaimana implementasi PLC tipe compact dapat terintegrasi dengan
internet?
2. Bagaimana implementasi sistem kontrol dengan perangkat mobile ?
3. Bagaimana implementasi antarmuka PLC tipe compact dengan
microcontroller, dan perangkat mobile ?
1.3 Batasan Masalah
Batasan-batasan permasalahan pada Tugas Akhir ini antara lain :
1. PLC yang digunakan adalah PLC tipe COMPACT yang tidak ada
fasilitas komunikasi internet.
2. Fokus Tugas Akhir ini adalah pengembangan sistem SCADA berbasis
Android pada PLC tipe compact.
1.4 Tujuan
Adapun tujuan dalam Tugas Akhir ini adalah :
1. Dapat mengimplementasikan PLC tipe compact terintegrasi dengan
internet.
2. Dapat mengimplementasikan sistem kontrol yang terkendali dengan
perangkat mobile.
3. Dapat mengimplementasikan antarmuka PLC tipe compact dengan
microcontroller dan perangkat mobile sehingga menjadikan sistem
modern SCADA komunikasi internet.
1.5 Manfaat
2
Manfaat yang dapat diperoleh dari Tugas Akhir ini adalah:
1. Mengembangkan PLC tipe compact agar terhubung dengan internet dan
perangkat mobile.
2. Sebagai penghematan biaya, kontroler yang masih memanfaatkan PLC
tipe compact, menjadi sistem modern SCADA dengan komunikasi
internet.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :
BAB 1 PENDAHULUAN
Berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah,
tujuan, manfaat, dan sistematika penulisan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Berisi tentang penjelasan hardware ataupun software yang digunakan
dalam pembuatan Tugas Akhir ini antara lain : PLC tipe compact,
SCADA, Arduino Uno, Ethernet Shield, Mikrotik RouterOS, Human
Pada bab pengujian dan analisa sistem, akan dilakukan beberapa pengujian
di setiap komponen penunjang Tugas Akhir ini. Agar mengetahui perancangan
dan pembuatan alat dapat berjalan dengan baik. Pengujian meliputi beberapa
bagian sebagai berikut :
4.1 Pengujian Prototype Plant pintu air
4.2 Pengujian Sensor Ultrasonik SR04
4.3 Pengujian Sensor LDR
4.4 Pengujian Sensor pH
4.5 Pengujian Interface Android
4.6 Pengujian Komunikasi PLC dengan Arduino
4.7 Pengujian Total
Tujuan dari pengujian dan analisa alat ini agar mengetahui kinerja dari
sensor dan langkah lain yang terlibat pada Tugas Akhir ini. Pengujian keakuratan
sensor saat program dijalankan akan dijelaskan dibab ini. Tidak menutup
kemungkinan adanya kekurangan sistem yang telah dibuat.
4.1 Pengujian Prototype Plant Pintu Air
Pengujian Prototype Plant Pintu air ini berdasarkan kekuatan bahan untuk
menampung kapasitas air ketika dilakukan simulasi. Jadi bahan yang telah dipilih
adalah bahan stainless yang ukuran ketebalannya 1mm sehingga kuat untuk
menampung pasokan air. Plant ini berbentuk balok dengan ukuran panjang 50 cm
Tinggi 35cm dan lebar 20cm, membentuk sebuah prototype bantaran sungai yang
telah terpasang sebuah pintu air yang dapat digerakan naik turun. Dibawah ini
hasil prototype plant pintu air yang telah dikerjakan digambarkan pada Gambar
4.1 Prototype Plant Pintu Air.
21
Gambar 4.1 Prototype Plant Pintu Air.
Dengan tujuan untuk membendung air. Ketahanan pintu air dalam
pengujiannya mengalami kebocoran pada bagian bawah, karena adanya sela yang
tidak dapat ditutup ini diakibatkan pintu air harus bergerak naik ataupun turun.
Namun kebocoran tidak dialami pada bagian samping, dengan penambahan
silikon membuat air tidak masuk. Pengujian kebocoran digambarkan pada
Gambar 4.2 Pintu Air
22
Gambar 4.2 Pintu Air
Terdapat juga aktuator untuk memberikan action gerak naik turun pada
pintu air yaitu sebuah motor DC 24V. Motor DC ini terpasang diatas tepat pintu
air, bersamaan dengan pemasangan sensor ultrasonik, sensor LDR, LED
penerangan yang berada diatas pintu air.
4.2 Pengujian Sensor Ultrasonik SR04
Pengujian sensor ultrasonik ini dilakukan dengan main control Arduino
microcontroller. Dengan program yang telah dibuat untuk menunjukan kebenaran
respon yang diberikan oleh sensor ini terhadap kondisi real. Kita buat range untuk
mengkategorikan jarak yang dibaca sensor. Berdasarkan range jarak yang telah
ditetapkan, untuk menaikan atau menurunkan pintu air. Berikut range sensor
ultrasonik :
23
Range sensor ultrasonik->>
1. Dekat = 8cm s/d 13cm2. Sedang = 14cm s/d 23cm3. Jauh = 24cm s/d 28cm
Berikut adalah gambar 4.4 Program Sensor Ultrasonik menggunakan sketch
arduino uno 1.0.5
Gambar 4.4 Program Sensor Ultrasonik
Hasil program yang telah dibuat digabungkan dengan metode fuzzy, yang
membutuhkan range jarak untuk deklarasinya. Output dari program fuzzy ini
diharapkan menggerakan Motor DC melalui triger PWM arduino yang diaktifkan
melalui drive IBT2 dengan respon sensor jarak ultrasonik. Jika ketinggian air
kategori dekat maka kecepatan motor terus berjalan sampai dengan kecepatan
45sm/s. Berikut adalalah range dari kecepatan motor DC yang telah ditetapkan.
24
Range sensor Motor->>
1. Pelan = 15cm/s2. Sedang = 30cm/s3. Cepat = 45cm/s
Setelah menentukan range jarak dan range kecepatan motor. Maka pengujian selanjutnya adalah pembacaan sensor ultrasonik sr04 berdasarkan keadaan real, melalui serial monitoring dari Arduino. Berikut Gambar 4.5 Serial Monitoring Sensor Ultrasonik Sr04.
Gamabar 4.5 Monitor Sensor Ultrasonik
Dari hasil pengujian sensor ultrasonik dengan menggunakan metode Fuzzy
bahwa ketinggian air akan berbanding lurus pada aktuator yang digerakkan yaitu
pintu air. Jadi gerak pintu ahir mengikuti nilai yang diterima ultrasonik,
berdsarkan range yang telah ditetapkan.. Kecepatan motor DC berdasarkan range
25
kecepatan yang telah ditetapkan. Namun metode Fuzzy ini digunakan hanya untuk
pengujian sensor ultrasonik. Selebihnya dalam penelitian Tugas Akhir ini motor
akan di control penuh oleh Programmable Logic Controller. Berikut Tabel 4.1
pengujian sensor ultrasonik selama 10x pengambilan data.
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sensor Ultrasonik SR04
Pengujian ke - Jarak Benda (cm) Hasil Monitoring Program (cm) error (%)
Dari pengujian sensor ultrasonik selama 10x dapat dilihat hasil pada Tabel
4.1 Hasil Pengujian Sensor Ultrasonik SR04. Bahwa tingkat error penilaian hasil
sensor ultrasonik terhadap jarak benda real yang di respone sangat kecil, hanya
1%. Itupun bisa disebabkan karena peletakan benda yang kurang presisi terhadap
jarak sebenarnya. Ini menjadikan kesimpulan bahwa sensor ultrasonik SR04 layak
dan bisa digunakan untuk Tugas Akhir ini sesuai dengan fungsinya sebagai
monitoring jarak ketinggian air pada bendungan air.
4.3 Pengujian Sensor LDR
Sensor LDR pada sistem ini difungsikan sebagai sinyal masukan untuk
mengaktifkan objek penerangan yang bisa digunakan sebagai objek wisata.
Penerangan ini akan bekerja berdasarkan kondisi lingkungan. Seperti saat pagi
hari, siang hari, sore hari ataupun malam hari. Sistem ini dikendalikan dengan
metode Fuzzy, dengan range yang telah ditentukan. Berikut listing program sensor
LDR menggunakan metode fuzzy.
26
Gambar 4.6 Program Deklarasi Sensor LDR
Gambar 4.6 Program Deklarasi Fuzzy Sensor LDR
27
Gambar 4.7 Program Print Serial Monitoring
Dan Berikut adalah hasil monitoring serial untuk melihat berapa nilai yang
terpantau oleh sensor LDR berdasarkan keadaan.
28
Gambar 4.8 Serial Monitoring Sensor LDR
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Sensor LDR
Pengujian ke - Kadar Cahaya Hasil Monitoring Program (cm) error (%)
1 Cukup Gelap 250 0%2 Terang 550 0%3 Sangat Terang 800 0%4 Gelap 100 0%5 Cukup Gelap 270 0%6 Sangat Terang 700 0%7 Gelap 0 0%8 Terang 300 0%9 Sangat Terang 900 0%10 Gelap 0 0%
29
Dari hasil pengujian selama sepuluh kali dengan bantuan LED flash untuk
mendapatkan kategori terang dan sangat terang pada sensor makan didapatkan
hasil monitoring pada tabel 4.2 Hasil Pengujian Sensor LDR. Dengan kesimpulan
bahwa nilai yang ditangkap oleh sensor LDR semakin gelap nilainya semakin
kecil menjadi 0. Sebaliknya jika semakin terang maka nilai semakin Tinggi
maximum 1000.
4.4 Pengujian Sensor pH
Pengujian Sensor pH ini menggunakan arduino yang nantinya akan
dimonitoring melalui interface android. Jadi pengujian ini dilakukan hanya
sebatas monitoring nilai pH yang terbaca pada sensor pH. Dengan harapan bahwa
air pada bantaran sungai dapat dimonitoring kelayakannya berdasarkan nilai pH
yang didapat, jadi para masyarakat disekeliling bendungan dapat mengkonsumsi
secara layak karena adanya monitoring nilai pH ini. Berikut sensor pH
digambarkan pada Gambar 4.5
Gambar 4.5 Sensor pH DF Robot
30
4.5 Pengujian Interface Android
Pengujian Interface Android ini menggunakan komunikasi
Protokol TCP Local wireless Router TP LINK dengan Controller Arduino Mega
2560 dan Shield Ethernetnya yaitu W5100. Didapatkan bahwa Android dapat
mengendalikan dan memonitoring secara wireless port input output arduino.
Gambar 4.6 SCADA Android
4.6 Prorgammable Logic Controller Omron CPM1A
Hasil yang telah dicapai dalam Programmable Logic Controller ini adalah
software yang terdiri dari program otomatis pada sistem pintu air, dan program
komunikasi serial antara PLC dengan Arduino. Sehingga nantinya akan terbangun
sistem SCADA PLC dengan perangkat Mobile. Berikut gambar PLC type
Compact.
31
Gambar 4.7. PLC CPM1A
32
Gambar 4.8. Ladder Diagram Komunikasi PLC to Arduino.
Dengan menggunakan rangkaian converter, komunikasi serial RS232 to TTL
dapat terbangun. Converter ini menggunakan IC MAX232, maka PLC dan
Arduino dapat berkomunikasi secara serial dengan baik. Berikut rangkaian
converter yang telah dibuat.
Gambar 12. Converter Serial 232 to TTL
33
BAB V
KESIMPULAN DAN ANALISA
34
DAFTAR PUSTAKA
[1] W. P. Mirza, "Simulasi Aplikasi Elektro Pneumatik dan PLC Sebagai Kendali Pintu Air," Ir. Sutomo, M.Si., Teknik Elektro, Universitas Diponegoro, Semarang, 2012.
[2] OMRON. Data Sheet PLC CPM1A-E20DR-A.
[3] M. A. Andi, "RANCANG BANGUN SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION (SCADA) PADA PROSES PEMBUBUHAN TAWAS DI PDAM KARANGPILANG I," Anang, Tjahono, Teknik Elektro Industri, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Surabaya, 2014.
[4] wikipedia. 18 januari 2016). sensor. Available: http://id.m.wikipedia.org/wiki/Sensor
[5] P. Dr. Agfianto Eko, Cert. NNLP Pract. 25Januari). Distributed Control System(DCS).Available: http://agfi.staff.ugm.ac.id/blog/index.php/2008/12/distributed-control-system-dcs/