BAB III METODE PERANCANGAN
3.1.
Tujuan Perancangan Perancangan sistem merupakan tahapan penting yang perlu diperhatikan
sebelum memasuki tahapan merakit suatu sistem, baik pernagkat keras (hardware) maupun perangkat lunak (software). Adapun tempat yang akan digunakan untuk pengambilan data dan perancangan control ini yaitu di ruang kontrol boiler di PT Dian Swastatika Sentosa unit Tangerang, mengingat PLC yang akan digunakan telah terpasang di tempat tersebut. Tujuan perancangan ini adalah untuk mendesain sebuah rancangan agar dalam pembuatan proyek akhir ini sesuai dengan yang diharapkan. Dalam proses perancangan sistem ini diawali dengan mempertimbangkan segi kualitas, ekonomis, kemudahan dalam pengoperasian, keamanan dan manfaat dari sistem tersebut.
3.2
Blok Diagram Rangkaian Blok diagram rangkaian dapat dilihat pada gambar dibawah ini : Pressure Transmitter
PLC HMI
Flowmeter
/
Boiler
PC
Transmitter Thermocoulpe
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian Sistem Start-stop boiler
1
2
3.2.
Tahapan Perancangan Pemasangan transmitter akan diletakan pada steam header, karena
transmitter tersebut kedepannya akan digunakan sebagai referensi untuk melakukan start-stop boiler no.1 sampai dengan boiler no.5, walaupun pada masing – masing boiler terpasang pressure transmitter. Namun pada tugas akhir ini hanya digunakan untuk boiler no1.
Gambar 3.1 Illustrasi Posisi Steam Header
3
Gambar 3.2 Pemasangan Transmitter di Steam Header
Untuk mencapai hasil yang optimal, maka penulis menggunakan metoda perancangan sebagai berikut : 1. Perancangan Perangkat Keras (hardware) 2. Perancangan Perangkat Lunak (software)
3.2.1 Perancangan Perangkat Keras (hardware) Perangkat keras yang gunakan pada Proyek Akhir ini adalah berupa PLC (Programmable Logic Controller), Pressure Transmitter, Vortex flowmeter, pressure switch, Thermocouple, selector switch. 3.2.1.1 `Programmable Logic Controller (PLC) Pada sistem ini PLC merupakan kontroler utama yang melakukan proses mulai dari squential proses, pengolahan data, sampai dengan proses pengiriman data. Agar semua sistem dapat diintegrasikan dengan benar,
4
maka pada perancangan hardware PLC dibutuhkan beberapa modul tambahan selain CPU dengan tipe SLC 500 1747- L532E utama sebagai otak, yaitu antara lain :
1747-SN
RIO Scanner
1746-BAS-5/02
BASIC Module – M0/M1 capable
1746-IB16
16-Input (SINK) 24VDC
1746-OB16
16-Output(TRANS-SRC) 10/50 VDC
3.2.1.2 Pressure Transmitter Pressure Transmitter adalah instrument atau alat yang berfungsi mengubah besaran ukur (dalam hal ini tekanan) menjadi besaran lain sesuai dengan besaran standard instrumentasi. (besaran ini bisa berupa pressure : mBar, electronic : 4 - 20 mA, dll) Prinsip dasarnya pressure/tekanan adalah sebentuk gaya/force yang dibutuhkan utnuk menahan gas atau fluida keluar, biasanya ditetapkan sebagai besarnya gaya per unit area, sensor pressure digunakan untuk mengukur tekanan tersebut dan mengirimkannya berupa signal yang biasanya berupa electrical signal (bisa juga optical signal, visual signal, atau auditory signal). Pada poyek ini besaran yang ukur adalah tekanan 0 – 10 Bar yang dirubah menjadi 4 – 20 mA.
5
3.2.1.3 Flow meter Pengukuran Flow adalah sangat penting dalam beberapa industri. Di industri digunakan untuk menentukan jumlah fluida,gas, liquid, atau steam yang keluar melalui suatu titik pengecekan pada suatu proses produksi pada tiap harinya. Flowmeter adalah alat untuk mengukur jumlah atau laju aliran dari suatu fluida yang mengalir dalam pipa atau sambungan terbuka. alat ini terdiri dari primary device, yang disebut sebagai alat utama dan secondary device (alat bantu sekunder). Flowmeter umumnya terdiri dari dua bagian, yaitu alat utama dan alat bantu sekunder. Untuk proyek ini flowmeter yang digunakan adalah Vortex flowmeter, Vortex flowmeter adalah sensor yang mengukura aliran fluida gas dalam suatu pipa. Prinsip kerjanya didasarkan oleh karakteristik Aliran Karman vortex. Sistem kerja alat adalah menempatkan suatu pemecah aliran yang dinamakan bluff body ditengah aliran fluida laminar, aliran yang sebelumnya laminar akan menjadi turbulen dan membuat suatu getaran sebanding dengan kuat aliran. Getaran tersebut dideteksi oleh sensor piezoelektrik menjadi suatu frekuensi.
Gambar 3.3 Vortex flowmeter
6
Pada proyek ini besaran yang ukur adalah tekanan 0 – 10 t/h yang dirubah menjadi 4 – 20 mA. Sinyal analog 4 – 20 mA tersebut yang akan masuk ke module PLC.
Untuk pressure transmitter dan vortex flowmeter, sinyal yang masuk ke PLC adalah berupa sinya analog 4 – 20 mA.
Gambar 3.4 Wiring analog input ke input PLC
3.2.1.4 Thermocouple Alat ini dipasang untuk membaca berapa suhu yang terdapat pada steam
header. Alat ini juga berfungsi sebagai referensi apabila ada
masalah pada pressure transmitter, karena perbandingan tekanan berbanding lurus dengan suhunya
7
3.2.1.5 Pressure Switch Pressure switch disini digunakan sebagai safety system, apabila terjadi tekanan yang sangat tinggi, maka pressure switch ini akan segera memberhentikan boiler. Berdasarkan fungsinya tersebut maka pressure switch ini dipasang langsung ke boiler.
3.2.1.6 Modifikasi Instalasi Panel Kontrol Boiler Untuk modifikasi pada panel control boiler dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Gambar 3.5 Sebelum di modifikasi
8
Gambar 3.6 Sesudah di modifikasi
3.2.2. Perancangan Perangkat Lunak (software) Untuk membuat suatu sistem kontrol dengan menggunakan PLC diperlukan beberapa tahap seperti pada diagram Pendekatan Sistematik Disain Programmable Controller
9
Memahami syarat sistem kontrol
Hubungkan
Gambar Flowchart
semua peralatan
sistem kontrolnya
Terjemahkan
Tes program
Flowchart ke Cek
diagram ladder PLC
program Tes dan
Tidak
Apakah Program
simulasikan
sesuai Cek program Apakah
Ya
Program
Download program ke PLC
sesuai Dokumentasikan
End Gambar 3.7 Sistematik Disain Programmable Controller
3.2.2.1
Flow chart start dan stop boiler Flow chart berikut ini memperlihatkan cara kerja dari sistem yang
akan dibuat mulai dari proses inisialisasi sampai proses selesai.
10
Start
Inisialisasi I/O
Auto Tidak
Ya
Selesai
Setpoint
Low
High
Setpoint
Setpoint
Start
Stop
Boiler
Boiler
Proses Produksi
Gambar 3.7 Flow chart proses start dan stop boiler
11
Pada alur program ini setelah proses inisialisai I/O selesai maka operator akan memutuskan apakah boiler tersebut jalan dengan mode auto atau tidak. Jika Ya maka operator juga harus menentukan setpoint untuk batas bawah (low setpoint) dan batas atas (high setpoint). Jika operator memilih Tidak maka boiler dijalankan secara manual, akan tetapi proses monitoring tetap berjalan. Pada saat tekanan boiler mencapai batas bawah, maka boiler akan jalan secara otomatis. Jika tekanan boiler mencapai batas atas maka secara otomatis boiler akan stop.
3.2.2.2 Ladder Program Pada tugas akhir ini ada 2 ladder yang di tampilkan yaitu : monitoring steam dan start-stop boiler.
Gambar 3.8 Monitoring steam
12
Tabel 3.1 Daftar I/O untuk monitoring steam
I/O T4:3/DN
Keterangan Startup Power Bit
F8:0
SCALLING STEAM FLOW BOILER 1 m3/HOURS
F8:1
SCALLING STEAM PRESSURE BOILER 1
F8:2
VOLUME CORRECTION BOILER 1
F8:3
DENSITY PRESSURE BOILER 1
F8:4
ENTALPHY BOILER 1
F8:5
MASS FLOW RATE BOILER 1 TON/HOURS
F8:6
HEAT RATE BOILER 1
Gambar 3.9 Ladder Start – stop boiler
13
Tabel 3.2 Daftar I/O untuk Start – Stop Boiler I/O
Keterangan
O:4/10
OUTPUT RELAY BOILER
O:4/11
AUTO START
B14:2/8
BIT BOILER STOP
B14:3/0
BIT TOMBOL AUTO START
B14:3/1
BIT TOMBOL AUTO STOP
B14:3/2
BIT BOILER AUTO
3.2.2.3 I/O Configuration Berikut ini table dari I/O configuration yang terpasang.
Tabel 3.3 I/O Configuration Slot
Keterangan
0
1747-L532E 5/03 CPU - 16K Mem. OS302 Series C
1
1747-SN RIO Scanner
2
1746-BAS-5/02 BASIC Module - M0/M1 capable
3
1746-IB16 16-Input (SINK) 24 VDC
4
1746-OB16 16-Output (TRANS-SRC) 10/50 VDC
5
1746-IB16 16-Input (SINK) 24 VDC
14
3.2.2.4 Pengawatan Gamber berikut memperlihatkan cara pemasangan input untuk transmitter dan output untuk relay.
Gambar 3.10 Pengawatan flowmeter dan pressure transmitter
Gambar 3.11 Pengawatan Digital Output untuk start Boiler
15
3.2.2.5 Perancangan HMI
Berikut ini gambar - gambar dari HMI yang telah di buat dengan menggunakan software RSView32 antara lain :
Gambar 3.12 Menu Utama Menu utama ini menampilkan data-data yang akan dilhat.
Gambar 3.13 Sistem konfigurasi
16
Gambar diatas merupakan sistem konfigurasi yang menghubungkan dari transmitter ke PLC.
Gambar 3.14 Data Proses
Gambar diatas memperlihatkan dari proses produksi steam dan setting untuk kontrol boiler.
Gambar 3.15 Monitor Boiler 1, 2 dan 3
17
Gambar diatas berfungsi juga untuk memperlihatkan boilernya jalan atau tidak.
Gambar 3.1.6 Menu Login Gambar diatas merupakan menu untuk menjalankan dan mematikan dari HMI tersebut.
18
Tabel berikut adalah daftar dari tag database yang akan digunakan oleh HMI.
Tabel 3.4 Daftar Tag Database Tag Name
Tipe
Keterangan
Boiler01\auto_status
Digital
Boiler-01 Status
Boiler01\Density
Analog
Boiler-01 Density
Boiler01\Enthalpy
Analog
Boiler-01 Enthalpy
Boiler01\Flow_PV
Analog
Boiler 01 Flow Process Value
Boiler01\Heat_Rate
Analog
Boiler-01 heat rate
Boiler01\Highsetpoint
Analog
Setpoint High Stop
Boiler01\Lowsetpoint
Analog
Setpoint LOW start
Boiler01\Mass_Rate
Analog
Boiler-01 mass rate
Boiler01\Pressure_PV
Analog
Boiler 01 Pressure Process Value
Boiler01\ProcessState
Analog
Process State
Boiler01\start
Digital
Start boiler
Boiler01\Total_Flow
Analog
Boiler-01 total flow
Boiler01\Total_Heat
Analog
Boiler-01 total heat
Boiler01\Total_Hours
Analog
Boiler 01 Total Operation In Hours
Boiler01\Total_Minutes
Analog
Boiler-01 total minutes
Boiler01\Total_Reset
Digital
Reset Running Hours,Steam Totalizer
Boiler01\Volume_Correction
Analog
volume correction
SteamHeader\SH01_PV
Analog
Pressure Steam Header
SteamHeader\Temperature
Analog
Steam Header Temperature
19
3.2.2.6 Sistem Konfigurasi HMI Untuk sistem konfigurasi pada HMI terdiri dari beberapa sistem yaitu : 1. System\Channel
2. System\Node
3. System\User Accounts
4. System\Security Codes
