TECHNOLOGIC, VOLUME 5, NOMOR 2 Politeknik Manufaktur Astra
DESEMBER 2014
PERANCANGAN SISTEM AUTOMATISASI PENGOLAHAN AIR BERKONDUKTIVITAS 1-2000 OHM DENGAN DISPLAY 0-200µS/CM 2 BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER Sumardi Sadi1 Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Tangerang Jl. Perintis Kemerdekaan I No. 33 Cikokol Tangerang Email :
[email protected]
Abstrak - Perancangan Sistem Automatisasi Pengolahan Air berkonduktivitas rendah merupakan sebuah sebuah alat yang dirancang untuk mengontrol sebuah proses pengolahan air bersih menjadi air yang memiliki nilai kenduktivitas rendah dibawah 10µS/cm2 yaitu dengan cara memisahkan mineral-mineral dalam air melalui sebuah tangki Anion dan Cation. Pada penelitian ini menggunakan bahan atau alat kontrol antara lain PLC, push button, WLC, Indikator konduktivitas, Potensiometer, DC power suplai dan pressure swicth, sementara outputnya berupa motor, alarm, relay-relay, kontaktor, dan lampu indikator. Teknik analisis yang dilakukan adalah melakukan pengujian tahap demi tahap terhadap alat yang dibuat seperti: Power suplai, pengujian level. Kesimpulan pada hasil penelitian ini adalah pembuatan power suplai terdapat kelebihan tegangan 2 Vdc(da lam toleransi yaitu ±10% ), pengujian level AU01BA11 dan AU01BA13 ketika level LL dengan ketinggian air 50 mm relay ON, ketika level L dengan ketinggian 150 mm relay ON dan ketika level H pada ketinggian 250 mm relay ON. Untuk pengujian level TW01BA15 ketika level LL ketinggian air 50 mm relay ON, ketika ketinggian level air L pada ketinggian 150 mm relay ON, dan ketika ketinggian level air H pada ketinggian 230 mm relay ON, sedangkan hasil konversi pembacaan konduktiviti adalah resistance 1-2000 ohm dengan display 0200µS/cm2 ketika nilai konduktiviti ≥10 maka relay ON dan sistem secara keseluruhan mati.. Kata Kunci : PLC. Air berkonduktivitas, Water Level Control (WLC), Sistem control, Konduktivita METODE
PENDAHULUAN Salah satu sistem kontrol yang sangat luas pemakaiannya adalah penggunaan PLC yang penerapannya meliputi berbagai jenis mesin industri. PLC sendiri merupakan sistem yang dapat memanipulasi, mengeksekusi, dan memonitor kondisi proses pada laju yang relatif lebih cepat, dengan dasar data yang bisa diprogram dalam sistem berbasis mikroprosessor integral. PLC menerima masukan dan menghasilkan keluaran sinyal-sinyal listrik untuk mengendalikan suatu sistem mesin. Sebagai perbandingan dari sistem kontrol yang populer selain Smart Relay, misalnya Distributed Control System (DCS), mampu menangani proses-proses yang bersifat sekuensial dan juga kontinyu atau berkelanjutan (continous process) serta mencakup loop kendali yang relatif banyak berupa loop terbuka dan tertutup. Kandungan Calcium dan Magnesium yang tinggi dalam air berpengaruh pada nilai kesadahan air dimana kesadahan ini bisa menyebabkan kerak. Air berkoduktivitas rendah dihasilkan dengan membuang mineral tersebut melalui beberapa tahapan proses kimiawi. Bahan baku air konduktivitas sendiri adalah air suling atau biasa disebut Water Filter di dunia industri.
PENELITIAN
DAN
PERANCANGAN ALAT Dalam proses penelitian meliputi pengumpulan data yang bersifat primer maupun data yang bersifat sekunder sehingga dapat diketahui pokok ulasan yang lebih mendetail. Proses pengambilan data primer dilakukan berupa pendataan terhadap kasus kerusakan pada alat atau instrumentasi yang terpasang pada sistem konvensional proses pengolahan air demin, yaitu antara lain sebagai berikut: Penggunaan level switch Penggunaan level swicth pada AU01BA11,AU01BA13 dan AU01BA15 menggunakan level swicth tipe pelampung atau cable floating dimana sering ditemukan kerusakan baik pada alat tersebut maupun pada sistem yang digunakan karena tidak memiliki kehandalan yang baik.
32
TECHNOLOGIC, VOLUME 5, NOMOR 2 Politeknik Manufaktur Astra
DESEMBER 2014
Untuk mempermudah dalam pembuatan alat peraga maka peneliti melakukan tahapan-tahapan persiapan dari awal hingga akhir dalam hal menentukan komponen-komponen yang akan digunakan sehingga di dapatkan hasil yang optimal, diantaranya adalah sebagai berikut: Pembuatan dan pencetakan diagram proses yang akan di tempel pada sebuah papan triplek yang berukuran tebal 4 mm, lebar 500 mm dan tinggi 400 mm Pembuattan lobang papan sesuai dengan ukuran dan kebutuhan seperti untuk tombol tekan, lampu indikator, pembuatan tangki prototipe sebanyak 6 buah, pemasangan indikator konduktiviti meter dengan ukuran 98 mm x 60mm Pembuatan power supply 24vdc dan 12 vdc 1 set, Pembuatan level kontrol 3 set, Pengkabelan, Identifikasi Input-Output terminal Pemrograman sistem pengolahan air demin Modifikasi pada sistem kontrol level AU01BA13 (Demin Storage Tank 50m3 ) sebelum dimodifikasi, pengisian tanki dikontrol oleh level swicth dengan tipe cable floating, dimana penggunaan alat ini sering terkendala oleh kehandalan dan sensitivitasnya dari alat tersebut sehingga sering mengakibatkan gagal pendeteksian level air yang mengakibatkan sering luber dan atau kosong. Modifikasi yang dilakukan adalah mengganti sistem kontrol level menggunakan level transmitter tipe hidrostatic merek Endress & Hauser sehingga selain pengukuran lebih akurate juga dapat ditampilkan secara digital level pada tanki tersebut.
Gambar 1 Level AU01BA11
Gambar 2 Level AU01BA13
Gambar 4 Water Tank Gambar 3 Level TW01BA15
Perancangan Alat
33
Modifikasi padsa sistem kontrol level TW01BA15 (Degasifier Tank), sebelum modifikasi masih menggunakan level yang
TECHNOLOGIC, VOLUME 5, NOMOR 2 Politeknik Manufaktur Astra
DESEMBER 2014
berkapasitas 50m3 dan tangki bertekanan untuk mendistribusikan air demin ke pemakai. Disamping itu juga dilengkapi dengan pompa – pompa listrik yang terdiri dari 1 buah pompa sumur tipe summersible, 2 buah pompa raw water berkapasistas 3 kw, 1 buah pompa degasifier dan blowernya, dan 1 buah pompa distribusi berkapasitas 7,5 kw untuk tangki bertekan.
sama dengan tanki yang lain, sehingga sering gagal sensor yang mengakibatkan sering meluber dan atau kosong. Modifikasi yang dilakukan adalah mengganti s istem level dengan tipe floatless merek OMRON dengan 3 electrode sistem kontrol. Modifikasi sistem kontrol proses pengolahan air demin dari sistem konvensional menggukan PLC SMART ZELIO model SRB3-B261FU dengan fitur 16 Input, 7 Output relay 8A dan 3 Output relay 5A.
Analisa pengujian alat Pengujian alat dilakukan tahap demi tahap terhadap komponen yang digunakan yaitu sebagai berikut: 4.1 Power suplai Berdasarkan Gambar 3.7 sebelum catu daya di gunakan pada beban sebenarnya maka dilakukan pengecekan dari sisi input maupun output tegangan pada transformer berikut adalah tabel pengukurannya: Tabel Tegangan output Power suplai
Dari hasil pengukuran diatas bahwa pembuatan power suplai terdapat kelebihan tegangan 26-24 = 2 volt, nilai ini disebabkan rangkaian tidak menggunakan IC regulator namun masih dalam batas toleransi catu tegangan pada komponen yang digunakan yaitu +/- 10%. Power suplai ini digunakan untuk mensuplai lampu peraga dan relay peraga agar aman dalam penggunaanya.
Gambar 5 Degasifier Tank Dari keempat modifikasi yang dilakukan, yang menjadi fokus penulis adalah diantaranya sistem kontrol mengggunakan dengan smart PLC. Smart PLC dalam sistem kontrol tersebut di program sedemikian rupa sehingga dapat menjalankan tahapan–tahapan modifikasi sesuai dengan fungsinya masing-masing. Pemrograman dibuat dengan ladder diagram yang disesuaikan dengan diagram alir serta urutan proses pada setiap tahapan. Dengan modifikasi tersebut diharapkan dapat memberikan beberapa peningkatan seperti: Mudah dalam perawatan, mudah dalam trouble shooting dan meningkatkan kapasitas demin water.
4.2 Level Kontrol. Pengujian pada level kontrol dilakukan dengan simulasi menggunakan air sumur sebagai bahan utama untuk membuat air demin, karakter dari air ini adalah memiliki nilai konduktiviti diatas 500µS/cm2 sehingga masih bisa menggunakan tipe floatless. Sehingga untuk tangki AU01BA11dan TW01BA15, masih bisa menggunakan tipe floatless (Gambar 16), akan tetapi tipe ini tidak akan bekerja pada AU01BA15 karena nilai konduktiviti sangat rendah maka tidak tidak dapat menggunakan level air dengan tipe floatless.
BAHAN DAN PERALATAN ALAT PERAGA Bahan yang digunakan adalah perangkat panel kontrol seperti mimic panel untuk operasional proses yang terdiri dari beberapa tombol tekan, indikator status motor dan level, Indikator konduktiviti meter, Sensor dan PLC. Dari sisi mekanikal terdapat tanki–tanki diantaranya adalah 1 buah tangki raw water berkapasitas 10m3 , Tanki Anion dan Cation yang berfungsi untuk mengkontrol konduktiviti air, tanki degasifier yang berfungsi untuk menambah kandungan oksigen dalam air, tanki penyimpan demin water yang
34
TECHNOLOGIC, VOLUME 5, NOMOR 2 Politeknik Manufaktur Astra
DESEMBER 2014
Gambar 8 Grafik konduktiviti meter Dari grafik diatas menunjukan bahwa ketika nilai konduktiviti tinggi maka harus dilakukan regenerasi pada tangki Cation dan Anion sampai mendapatkan nilai dibawah 1 µS/cm2 kemudian tangki tersebut dapat menghasilkan air demin dengan rentang yang telah ditentukan, ketika nilai konduktiviti diatas 10 µS/cm2 maka sistem akan mati dan terjadi alarm maka regenerasi harus dilakukan kembali. Alarm tersebut akan mati setelah nilai konduktivi dibawah 5 µS/cm2 (nilai histerisis dapat dirubah sesuai kebutuhan) dan seterusnya.
Gambar 6 Tangki level air dengan Floatless
Gambar 7 Tangki koduktivitas 4.3 Kondukti viti meter Sistem pengukuran nilai konduktiviti air pada tangki ANION atau yang dipasangan pada output nya, pada alat peraga ini peneliti menggunakan simulator pengganti dari sensor konduktiviti sebenarnya yaitu menggunakan 1 buah digital display dan variable resistor yang dapat menunjukan besar kecilnya nilai konduktiviti seperti yang sebenarnya. Nilai konduktiviti di konversikan dari nilai resistance menjadi nominal yang memilki rentang 0 s/d 200µS/cm2 seperti terlihat dalam tabel berikut ini: Tabel Konversi resistan versus displai
Gambar 9 Diagram Proses Regenerasi Regenerasi dapat dilakukan lebih dari satu kali jika hasil pencucian belum optimal, ini dimungkinkan dikarenakan faktor air dan resin yang sudah kotor seperti terlihat pada diagram proses regenerasi. 4.4 Pengujian Program PLC Sebelum program didownload kedalam PLC, kita dapat menggunakan fasilitas simulator pada software zelio sehingga dapat di ketahui kesalahan pemrograman sejak dini. Tahapan pengujian adalah sebagai berikut:
Sedangkan fungsi indikator disini selain sebagai penunjukan nilai konduktivi dilengkapi dengan output relai yang difungsikan sebagai batasan atas maupun bawah yaitu diset pada nilai konduktiviti 10 µS/cm2 dengan nilai histerisis -5 poin dari setpoin.
35
Pengisian tangki raw water (AU01BA11) dapat dilakukan dengan mode manual maupun mode automatis, mode manual menggunakan tombol on/off dengan batasan paling atas akan mematikan pompa, mode automatis pengisian
TECHNOLOGIC, VOLUME 5, NOMOR 2 Politeknik Manufaktur Astra
akan dilakukan oleh master level control yang dipasang pada tangki raw water yaitu jika level LOW dan HIGH sebagai master control dalam arti bahwa pada rentang tersebut pompa akan menyala pada saat level LOW dan akan mati pada level HIGH sedangpkan untuk level LL adalah sebagai backup jika level L terjadi kesalahan pendeteksian. Pengisian tangki degasifier (TW01BA15) dapat dilakukan dengan mode manual maupun mode automatis, mode manual menggunakan tombol on/off dengan batasan paling atas akan mematikan pompa raw water (AU01PA12 dan PA13) dan batas bawah pada level low , mode automatis pengisian akan dilakukan oleh master level control yang dipasang pada tangki degasifier yaitu jika level LOW dan HIGH sebagai master control dalam arti bahwa pada rentang tersebut pompa raw water akan menyala pada saat level LOW dan akan mati pada level HIGH sedangkan untuk level LL adalah sebagai backup jika level L terjadi kesalahan pendeteksian sekaligus sebebagai pengaman untuk pompa degasifier (TW01PA14) untuk menghindari pompa jalan dalm kondisi kosong. Untuk pompa raw water sendiri diproteksi oleh level LL tangki raw water. Pengisian tangki (AU01BA13) disuplai menggunakan pompa degasifier (TW01PA15 ) yang dapat dilakukan dengan mode manual maupun mode automatis dimana untuk mode manual dapat dilakukan dengan tombol on/off yang dibatasi oleh level HIGH pada tangki demin. Mode automatis menggunakan master control yang dipasang pada level tangki demin water yaitu jika level LOW pompa degasifier akan menyala dan akan mati kembali pada level HIGH. Level LL pada tangki demin berfungsi sebagai backup level L jika level tersebut gagal deteksi dan sebagai pengaman untuk pompa distribusi (AU01PA14) agar tidak terjadi dry running. Tangki (AU01BA1) untuk mendistribusikan hasil pengolahan air demin akan ditampung dalam tangki bertekanan (AU01BA14) yang menggunakan pompa centrifugal (AU01PA14), pompa ini dapat dioperasikan manual dengan tombol on/off dengan batas atas tekanan 5 bar maupun secara automatis dengan kontrol pressure (PSHL) dengan batas bawah 3 bar dan batas atas 5 bar
DESEMBER 2014
Gambar 10 Pressuries Tank AU01BA14
Sistem akan berhenti jika nilai konduktiviti diatas 10 µS/cm2 dan akan terjadi alarm pada sistem tersebut.
KESIMPULAN Dari analisa dan perencanaan dapat disimpulkan sebagai berikut: Dari hasil pengukuran diatas bahwa pembuatan power suplai untuk catu daya level dan output modul terdapat kelebihan tegangan 26 –24 = 2 volt, nilai ini disebabkan rangkaian tidak menggunakan IC regulator namun masih dalam batas toleransi catu tegangan pada komponen yang digunakan yaitu +/- 10%. Pada prinsipnya kontroller hanya mendeteksi nilai konduktiviti yang membaca nilai konduktiviti keluaran dari output Anion, dari kontroller diambil output relay yang di fungsikan sebagai batasan maksimum yang diijinkan yaitu jika >10µS/cm2 maka relay akan aktif (I.C) dan akan kembali normal jika nilai konduktiviti mencapai <5µS/cm2 . DAFTAR PUSTAKA Anwar, Saifuddin, (2012). “Metode Penelitian”. Yogyakarta: Pustaka Pelajar. Endang, W. (2012). “Pengukuran Konduktivitas dan TDS”. Bandung: Politeknik Negeri Bandung Daryanto, (2012). Teknik Dasar Elektronika komunikasi . Bandung: Sarana Tutorial Nurani Sejahtera. Omron Corporation, (2008). “Catalog Floatless Level Controller”. Japan: Supervisory Control Device Devision Endress & Hauser,(2009). Technical Documentation (Technical information & Operating Instructions. Swiztzerland: Endress+Hauser International AG
36
TECHNOLOGIC, VOLUME 5, NOMOR 2 Politeknik Manufaktur Astra Schneider, (Juni 2008). “Catalogue Smart Relays Zelio Logic”. France: Schneider Electric Industries SAS. Scheneider, “Pengantar PLC”. Scheneider: Scheneider Electric Automation Business Schneider, (2011) “Cara Akses Zelio Soft 2.” Sumatera Utara: Electric Industries Business Training.
37
DESEMBER 2014
