BAB III PERANCANGAN 3.1.
Deskripsi Sistem Water Treatment Plant Wire Rod Mill Water treatment plant berfungsi sebagai tempat pengolahan air hasil proses produksi dan tempat pembersihan air yang telah kotor tersebut agar bisa dipergunakan untuk proses produksi kembali. Pada water treatment plant wire rod mill ini penggunaan air dibedakan dari jenis peralatan di mill produksi. Ada 2 tipe penyaluran air dari WTP berdasarkan peralatan produksi yaitu closed cooling dan open cooling.
Gambar 3.1 Proses closed cooling dan open cooling Closed cooling merupakan proses penyaluran air dari WTP untuk peralatan yang berada dalam pipa atau tertutup, dalam aplikasi dilapangan closed cooling ini dipergunakan untuk hidrolik station, peralatan listrik (pendinginan motor, pendinginan Hot Metal Detector, dll), dan untuk pusher yang ada didalam furnace. Untuk closed cooling ini terdapat 3 motor pompa sebagai penunjang
33
kelancaran pendistribusian air. Motor yang dipakai mempunyai daya 110 kW 400V AC. Open cooling merupakan proses penyaluran air dari WTP untuk proses produksi batang kawat, dalam aplikasinya open cooling ini dipergunakan untuk pendinginan semua roll produksi, pendinginan batang kawat untuk proses transformasi kawat, penyemprotan water descaller (pembersih scale pada bar) dan untuk semua peralatan penunjang produksi. Pada sistem open cooling ini terdapat 4 motor pompa sebagai penunjang kelancaran pendistribusian airnya. Motor yang dipakai mempunyai daya 200 kW 400V AC dengan cos Φ 0,85. Saat ini closed cooling dan open cooling dioperasikan secara manual,tersebut mempunyai beberapa kekurangan diantaranya : 1. Personil harus lebih teliti melihat kondisi air di bak penampungan, jika tidak maka bisa terjadi banjir pada bak penampungan atau pun kekurangan air di bak penampungan yang mengakibatkan distribusi air ke Mill teganggu. 2. Dengan personil yang harus memperhatikan kondisi bak secara teliti maka resiko kerja personil tersebut akan lebih besar karena lokasi bak pada water treatment plant tergolong lokasi yang tidak aman. Dalam hal kontrol yang dipakainya pun masi tergolong konventional karena masi menggunakan relay dalam jumlah banyak dan hal tersebut dapat berpengaruh pada ketidak efisienan spare part dan jika terjadi masalah pada kontrol tersebut akan sulit dalam trouble shootingnya. Oleh karena itu maka kontrol akan diubah dengan menggunakan PLC yang tentunya dapat meminimalisir kekurangan—kekurangan tersebut dan operasi kerja dari closed cooling dan open cooling akan dibuat manual dan otomatis sehingga operasi dapat lebih mudah. Pada kondisi otomatis motor yang ada pada closed cooling dan open cooling akan bekerja berdasarkan level air pada bak penampungan, semakin tinggi level air nya maka motor pompa yang akan bekerja pun semakin banyak begitu sebaliknya sehingga terjadi kestabilan level air pada bak penampungan.berikut adalah gambaran umum dari penggunaan PLC untuk closed cooling dan open cooling.
34
Gambar 3.2 Rangkaian instalasi PLC WTP Pada gambar tersebut peralatan yang dipakai sebagai input adalah Push Button, Selector Switch dan Level transmiter. peralatan input tersebut akan diolah pada PLC ABB Master Piece 200 dengan program yang ada didalamnya dan dikeluarkan berupa output untuk relay, lampu indikator, kontaktor dan motor. 3.2.
Prosedur Perancang Program PLC Agar suatu sistrem yang dirancang dapat bekerja dengan baik, maka ada beberapa langkah yang harus diperhatikan yaitu : 1. Mempelajari urutan kerja dari suatu sistem yang akan dibuat programnya. 2. Membuat diagram alir atau flow chart dari sistem tersebut. 3. Membuat program dengan bahasa pemrograman yang dikuasai. Dari semua prosedur diatas maka dalam perancangan program PLC digunakan suatu metode untuk mempermudahnya yaitu. 1. Flowchart Setelah mempelajari deskripsi kerja dari suatu sistem yang akan dibuat programnya maka sebaiknya dibuat diagram alir dari sistem tersebut. Flow chart menggambarkan urutan kerja yang dijabarkan secara sistematis sesuai dengan kaidah-kaidah pembuatan flowchart. 2. Diagram Fungsi Setelah pembuatan flowchart maka diagram fungsi dapat dibuat. Diagram fungsi adalah sistem penggambaran urutan kerja parameter yang digunakan dalam pembuatan program PLC secara lengkap dan sistemtis. Pada diagram fungsi
dapat
dilihat
parameter-parameter
yang
digunakan
dalam
pemrograman PLC, misalnya parameter input dan output. Selain itu jumlah parameter input dan output yang digunakan pada pemrograman PLC dapat dilihat dalam diagram ini. Pada diagram ini juga digambarkan urutan kerja
35
dari tiap-tiap parameter sesuai dengan flowchart yang telah dibuat sebelumnya. 3. Function Block Diagram Setelah mengetahui parameter-parameter dan urutan kerja dari tiap parameter yang akan digunakan pada pemrograman maka kita dapat memulai untuk membuat program dengan bahasa yang dikuasai. Dalam pembuatan program ini digunakan bahasa pemrograman function block diagram. Bahasa pemrograman
ini
merupakan
penggambaran
simbol-simbol
instruksi
pemrograman yang akan diolah oleh PLC sebagai sistem kontrol. Function block diagram inilah yang biasanya disebut sebagai program kontrol. Setelah rancangan dari program kontrol dibuat maka selanjutnya program tersebut harus ddimasukan ke dalam memori PLC sehingga dapat di proses oleh CPU PLC. Program ini dimasukan melalui suatu konsul atau komputer yang telah dilengkapi oleh software PLC tersebut. Jika program sudah dimasukan atau di upload ke dalam PLC maka PLC sudah siap untuk dioperasikan sebagai pengontrol sistem. 3.3. Perancangan Program PLC untuk Motor Open dan Close Cooling WTP 3.3.1 Pemilihan Hardware PLC ABB MP200 Pada perancangan kontrol motor open cooling dan close cooling pada water treatment plant 1 ini digunakan PLC ABB MasterPiece 200 dengan spesifikasi sebagai berikut : 1. Cabinet PLC (Base Unit) Cabinet ialah suatu tempat semua modul PLC ditempatkan. Dalam sistem PLC ABB Master Piece 200 penggunaan jumlah cabinet bervariasi tergantung dari banyaknya subrack yang akan digunakan. Penggunaan banyaknya subrack tergantung dari banyaknya module atau circuit board yang digunakan pula. Versi cabinet yang digunakan ialah VSH200 dengan panjang 750 mm, lebar 650 mm dan tinggi 2300 mm. Dalam satu cabinet terdapat 4 subrack yang biasanya dipakai 1 subrack untuk CPU board dan 3 lainnya untuk I/O board sedangkan dalam pengerjaan untuk water
36
treatment plant ini subrack yang digunakan hanya 3 yaitu 1 subrack digunakan untuk CPU board dan 2 lainnya untuk I/O board. 2. Modul Catu Daya (Power Supply) Modul catu daya yang digunakan adalah tipe DSSA 165 dengan spesifikasi sebagai berikut : Connection power sebesar 900VA. Tegangan masuk yang dapat diterima oleh power supply ini adalah sebesar 120,220 atau 230 VAC. Arus maksimal untuk power supplyy ini ialah sebesar 25 A. Power supply ini mempunyai dimensi dengan panjang 446 mm, lebar 200 mm dan tinggi 117 mm.
Gambar 3.3 Power supply DSSA 16 3. Modul CPU Modul CPU yang dipakai dari PLC ABB MP200 ini adalah tipe CPU DSPC 172H.
Gambar 3.4 CPU DSPC 172H 4. Modul Input Modul input terdiri dari 2 macam yaitu digital input dan analog input. Tipe modul yang digunakan pun berbeda untuk PLC ABB MP200. Tipe modul digital input yang digunakan untuk modifikasi control 37
water treatment plant ini ialah tipe DSDI 110A sedangkan tipe modul analog input yang digunakan ialah tipe DSAI 130. Tipe modul digital input DSDI 110A mempunyai spesifikasi sebagai berikut : Jumlah channels yang ada pada modul ini adalah sebanyak 32 channels. Nilai tegangan yang ada di modul ini ialah 24 VDC. Penggunaan daya pada modul ini ialah 5,5 W. Tipe analog input DSAI 130 mempunyai spesifikasi sebagai berikut : Jumlah channels yang ada pada modul ini adalah sebanyak 16 channels. Range pengukuran yang bisa menjadi input pada modul ini ialah 0± 10V, 0 - ±5V, 0 - ± 2,5V, 0- ± 20mA, 0- ± 10mA, 0- ± 5mA.
Gambar 3.5 Modul DSAI 130
5. Modul Output Modul output terdiri dari 2 macam yaitu modul digital input dan modul analog output. Tipe modul output yang ada untuk ABB MP200 pun bermacam-macam. Tipe digital input yang digunakan untuk modifikasi ini ialah tipe DSDO 110 dan DSDO 115 sedangkan untuk tipe analog output yang digunakan ialah tipe DSAO 120. Tipe modul digital output DSD0 110A mempunyai spesifikasi sebagai berikut :
Jumlah channels yang ada pada modul output ini ialah sebanyak 32 buah. 38
Tipe modul output nya adalah tipe relay.
Rated voltage yang diperboleh kan untuk tipe modul ini adalah 24-230VDC/AC
Gambar 3.6 Modul DSDO 110A Tipe modul digital output DSD0 115 mempunyai spesifikasi sebagai berikut :
Jumlah channels yang ada pada modul output ini ialah sebanyak 32 buah.
Tipe modul output nya adalah tipe direct output.
Rated voltage yang diperboleh kan untuk tipe modul ini adalah 24VDC .
Gambar 3.7 Modul DSDO 115 Tipe modul digital output DSA0 120 mempunyai spesifikasi sebagai berikut :
Jumlah channels yang ada pada modul output ini ialah sebanyak 8 buah.
Range pengukuran dalam tegangan modul tipe ini ialah 0-10V.
39
Range pengukuran dalam arus modul tipe ini ialah 0-20mA.
Gambar 3.8 Modul DSAO 120 6. Modul Komunikasi Dalam satu cabinet terdapat beberapa subrack yang dalam tiap susunan modul nya terdapa modul komunikasi. Dalam sistem komunikasi PLC ABB MP200 terdapat 2 macam tipe modul komunikasi yaitu modul komunikasi untuk central rak sebagai tempat diterimanya semua data dari subrack dan modul komunikasi subrack. Modul komunikasi untuk central rak ialah DSBC 172 sedangkan modul komunikasi untuk Subrack ialah DSBC 173.
Gambar 3.9 Modul DSBC 173A
40
Gambar 3.10 Modul DSBC 172 3.3.2 Parameter Input dan Output Sebelum membuat program kontrol terlebih dahulu membuat parameter input dan output agar pada saat pembuatan program tidak terjadi kesalahan dan memudahkan dalam pengerjaan. Selain itu pembuatan paramenter ini berfungsi sebagai identitas dari tiap-tiap chanel pada modul input dan output yang dipasang pada jajaran modul PLC ABB Master Piece 200. 3.3.2.1 Parameter Input Open Cooling Pada program kontrol open cooling parameter input digunakan ialah sebagai berikut : 1. DI1.1 sebagai parameter input dari selektor switch yang berfungsi untuk operasi manual open cooling dengan initial OC_OP_MAN. 2. DI1.2 sebagai parameter input dari selektor switch yang berfungsi untuk operasi auto open cooling dengan initial OC_OP_AUTO. 3. DI1.3 sebagai parameter input dari button yang berfungsi untuk lamptest open cooling dengan initial OC_OP_LAMPTEST. 4. DI1.4 sebagai parameter input dari button yang berfungsi untuk menghidupkan
motor
1
open
cooling
dengan
initial
OC_OP_P1_ON. 5. DI1.5 sebagai parameter input dari button yang berfungsi untuk mematikan motor 1 open cooling dengan initial OC_OP_P1_OFF. 6. DI1.6 sebagai parameter input dari button yang berfungsi untuk menghidupkan motor 2open cooling dengan initial OC_OP_P2_ON.
41
7. DI1.7 sebagai parameter input dari button yang berfungsi untuk mematikan motor 2 open cooling dengan initial OC_OP_P2_OFF. 8. DI1.8 sebagai parameter input dari button yang berfungsi untuk menghidupkan
motor
3
open
cooling
dengan
initial
OC_OP_P3_ON. 9. DI1.9 sebagai parameter input dari button yang berfungsi untuk mematikan motor 3 open cooling dengan initial OC_OP_P3_OFF. 10. DI1.10 sebagai parameter input dari button yang berfungsi untuk menghidupkan
motor
4
open
cooling
dengan
initial
OC_OP_P4_ON. 11. DI1.11 sebagai parameter input dari button yang berfungsi untuk mematikan motor 4 open cooling dengan initial OC_OP_P4_OFF. 12. DI1.12 sebagai parameter input dari selektor switch yang berfungsi untuk
memilih
motor
1
kondisi
standby
dengan
initial
OC_OP_P1_SEL. 13. DI1.13 sebagai parameter input dari selektor switch yang berfungsi untuk
memilih
motor
2
kondisi
standby
dengan
initial
OC_OP_P2_SEL. 14. DI1.4 sebagai parameter input dari selektor switch yang berfungsi untuk
memilih
motor
3
kondisi
standby
dengan
initial
OC_OP_P3_SEL. 15. DI1.15 sebagai parameter input dari button yang berfungsi untuk menghidupkan emergency stop dengan initial OC_EMER_STOP. 16. DI1.17 berfungsi sebagai sinyal masukan yang berasal dari aux MCB normally open (NO) untuk motor pump 1 dan juga berfungsi sebagai
indikasi
bahwa
motor
ready
on
dengan
initial
OC_CI_P1_ON. 17. DI1.18 berfungsi sebagai sinyal masukan dari aux MCB normally close (NC) untuk motor pump 1 indikasi motor not ready on atau MCB trip dengan initial OC_CI_P1_TRIP. 18. DI1.19 berfungsi sebagai sinyal masukan yang berasal dari aux MCB normally open (NO) untuk motor pump 2 dan juga berfungsi
42
sebagai
indikasi
bahwa
motor
ready
on
dengan
initial
OC_CI_P2_ON. 19. DI1.20 berfungsi sebagai sinyal masukan dari aux MCB normally close (NC) untuk motor pump 2 indikasi motor not ready on atau MCB trip dengan initial OC_CI_P2_TRIP. 20. DI1.21 berfungsi sebagai sinyal masukan yang berasal dari aux MCB normally open (NO) untuk motor pump 3 dan juga berfungsi sebagai
indikasi
bahwa
motor
ready
on
dengan
initial
OC_CI_P3_ON. 21. DI1.22 berfungsi sebagai sinyal masukan dari aux MCB normally close (NC) untuk motor pump 3 indikasi motor not ready on atau MCB trip dengan initial OC_CI_P3_TRIP. 22. DI1.23 berfungsi sebagai sinyal masukan yang berasal dari aux MCB normally open (NO) untuk motor pump 4 dan juga berfungsi sebagai
indikasi
bahwa
motor
ready
on
dengan
initial
OC_CI_P4_ON. 23. DI1.24 berfungsi sebagai sinyal masukan dari aux MCB normally close (NC) untuk motor pump 1 indikasi motor not ready on atau MCB trip dengan initial OC_CI_P4_TRIP. 24. DI1.25 sebagai parameter input untuk level minimun dengan initial OC_LVL_MIN. 25. AI1.1 sebagai parameter input yang berasal dari sensor level dengan initial FMC_OC. Close Cooling Pada program kontrol close cooling parameter input digunakan ialah sebagai berikut : 1. DI2.1 sebagai parameter input dari selektor switch yang berfungsi untuk operasi manual close cooling dengan initial CC_OP_MAN. 2. DI2.2 sebagai parameter input dari selektor switch yang berfungsi untuk operasi auto close cooling dengan initial CC_OP_AUTO. 3. DI2.3 sebagai parameter input yang berfungsi untuk lamptest close cooling dengan initial CC_OP_LAMPTEST.
43
4. DI2.4 sebagai parameter input yang berfungsi untuk menghidupkan motor 1 close cooling dengan initial CC_OP_P1_ON. 5. DI2.5 sebagai parameter input yang berfungsi untuk mematikan motor 1 close cooling dengan initial CC_OP_P1_OFF. 6. DI2.6 sebagai parameter input yang berfungsi untuk menghidupkan motor 2 close cooling dengan initial CC_OP_P2_ON. 7. DI2.7 sebagai parameter input yang berfungsi untuk mematikan motor 2 close cooling dengan initial CC_OP_P2_OFF. 8. DI2.8 sebagai parameter input yang berfungsi untuk menghidupkan motor 3 close cooling dengan initial CC_OP_P3_ON. 9. DI2.9 sebagai parameter input yang berfungsi untuk mematikan motor 3 close cooling dengan initial CC_OP_P3_OFF. 10. DI2.10 sebagai parameter input dari selektor switch yang berfungsi untuk
memilih
motor
1
kondisi
standby
dengan
initial
CC_OP_P1_SEL. 11. DI2.11 sebagai parameter input dari selektor switch yang berfungsi untuk
memilih
motor
2
kondisi
standby
dengan
initial
CC_OP_P2_SEL. 12. DI2.12 sebagai parameter input dari selektor switch yang berfungsi untuk
memilih
motor
3
kondisi
standby
dengan
initial
berfungsi
untuk
CC_OP_P3_SEL. 13. DI2.13
sebagai
parameter
input
yang
menghidupkan emergency stop dengan initial CC_EMER_STOP. 14. DI2.14 berfungsi sebagai sinyal masukan yang berasal dari aux MCB normally open (NO) untuk motor pump 1 dan juga berfungsi sebagai
indikasi
bahwa
motor
ready
on
dengan
initial
CC_CI_P1_ON. 15. DI2.15 berfungsi sebagai sinyal masukann dari aux MCB normally close (NC) untuk motor pump 1 indikasi motor not ready on atau MCB trip dengan initial CC_CI_P1_TRIP. 16. DI2.16 sebagai berfungsi sebagai sinyal masukan yang berasal dari aux MCB normally open (NO) untuk motor pump 2 dan juga
44
berfungsi sebagai indikasi bahwa motor ready on dengan initial CC_CI_P2_ON. 17. DI2.17 berfungsi sebagai sinyal masukann dari aux MCB normally close (NC) untuk motor pump 2 indikasi motor not ready on atau MCB trip dengan initial CC_CI_P2_TRIP. 18. DI2.18 berfungsi sebagai sinyal masukan yang berasal dari aux MCB normally open (NO) untuk motor pump 3 dan juga berfungsi sebagai
indikasi
bahwa
motor
ready
on
dengan
initial
CC_CI_P3_ON. 19. DI2.19 berfungsi sebagai sinyal masukann dari aux MCB normally close (NC) untuk motor pump 3 indikasi motor not ready on atau MCB trip dengan initial CC_CI_P3_TRIP. 20. DI1.20 sebagai parameter input yang berfungsi untuk dengan initial CC_LVL_MIN. 21. AI1.2 sebagai parameter input yang berfungsi untuk dengan initial FMC_CC. 3.3.2.2 Parameter Output Open Cooling Pada program kontrol open cooling parameter output digunakan ialah sebagai berikut : 1. DO1.1 sebagai parameter output indikasi lampu pompa 1 on dengan initial OC_IN_P1_ON. 2. DO1.2 sebagai parameter output indikasi lampu pompa 2 on dengan initial OC_IN_P2_ON. 3. DO1.3 sebagai parameter output indikasi lampu pompa 3 on dengan initial OC_IN_P3_ON. 4. DO1.4 sebagai parameter output indikasi lampu pompa 4 on dengan initial OC_IN_P4_ON. 5. DO1.5 sebagai parameter output indikasi lampu pompa fault dengan initial OC_IN_PUMP_FAULT. 6. DO1.20 sebagai parameter output indikasi lampu level air minim dengan initial OC_IN_LVL_MIN.
45
7. DO1.21 sebagai parameter output indikasi lampu level air setpoint dengan initial OC_IN_LVL_SPOINT. 8. DO1.22 sebagai parameter output indikasi lampu level air normal dengan initial OC_IN_LVL_NORMAL. 9. DO1.23 sebagai parameter output indikasi lampu level air maksimal dengan initial OC_IN_LVL_MAX. 10. DO3.1 berfungsi menghidupkan coil kontaktor untuk motor pompa 1 dengan initial OC_PUMP_P1_ON. 11. DO3.2 berfungsi menghidupkan coil kontaktor untuk motor pompa 2 dengan initial OC_PUMP_P2_ON. 12. DO3.3 berfungsi menghidupkan coil kontaktor untuk motor pompa 3 dengan initial OC_PUMP_P3_ON. 13. DO3.4 berfungsi menghidupkan coil kontaktor untuk motor pompa 4 dengan initial OC_PUMP_P4_ON. 14. DO3.11 adalah digital output relay yang berfungsi untuk memberikan input kepada DI1.25 yaitu level minim dengan initial OC_LVL_MIN. Close Cooling Pada program kontrol close cooling parameter output digunakan ialah sebagai berikut : 1. DO1.6 sebagai parameter output indikasi lampu pompa 1 on dengan initial CC_IN_P1_ON. 2. DO1.7 sebagai parameter output indikasi lampu pompa 2 on dengan initial CC_IN_P2_ON. 3. DO1.8 sebagai parameter output indikasi lampu pompa 3 on dengan initial CC_IN_P3_ON. 4. DO1.24 sebagai parameter output indikasi lampu level air minim dengan initial CC_IN_LVL_MIN. 5. DO1.25 sebagai parameter output indikasi lampu level air setpoint dengan initial CC_IN_LVL_SPOINT. 6. DO1.26 sebagai parameter output indikasi lampu level air normal dengan initial CC_IN_LVL_NORMAL. 7. DO1.27 sebagai parameter output indikasi lampu level air maksimal dengan initial CC_IN_LVL_MAX. 46
8. DO3.5 berfungsi menghidupkan coil kontaktor untuk motor pompa 1 dengan initial CC_PUMP_P1_ON. 9. DO3.6 berfungsi menghidupkan coil kontaktor untuk motor pompa 2 dengan initial CC_PUMP_P2_ON. 10. DO3.7 berfungsi menghidupkan coil kontaktor untuk motor pompa 3 dengan initial CC_PUMP_P3_ON. 11. DO3.12 adalah digital output relay yang berfungsi untuk memberikan input kepada DI2.20 yaitu level minim dengan initial CC_LVL_MIN. 3.3.3 Diagram Alir (Flow Chart) Flow Chart Open Cooling 1. Flowchart Motor Pump 1
47
2. Flowchart Motor Pump 2
48
3. Flowchart Motor Pump 3
49
4. Flowchart Motor Pump 4
50
Flow Chart Close Cooling 1. Flow Chart Motor Pump 1
51
2. Flow Chart Motor Pump 2
52
3. Flow Chart Motor Pump 3
53
3.3.4 Function Block Diagram Dalam proses pembuatan suatu sistem dengan menggunakan PLC maka hal yang sangat penting untuk kelancaran sistem tersebut adalah ada pada proses pembuatan program nya. Program yang dibuat mewakili kerja dari sistem yang akan dibuat. Program dalam PLC MP200 ini dibuat dalam software yang bernama One Line Builder dengan menggunakan bahasa pemrograman function block diagram. Program untuk open dan close cooling ini dibuat sama dengan proses kerja sistem yang dikehedakki yaitu sesuai dengan flowchart yang telah dibuat. Untuk lebih jelasnya Function block untuk open dan close cooling dapat dilihat pada Lampiran Open and Close Cooling Function Block Diagram.
54
