PEMBUATAN HMI SCADA MENGGUNAKAN PEMROGRAMAN DELPHI DENGAN RTU PLC SLC-500 BERBASIS JARINGAN ETHERNET Moh. Imam Afandi Puslit KIM-LIPI, Kawasan Puspiptek Serpong, Tangerang 15314
INTISARI Pemrograman HMI (Human Machine Interface) SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) menggunakan perangkat lunak Delphi sudah diujicobakan pada plant sistem pengendalian proses dengan RTU (Remote Terminal Unit) PLC AB (Allen Bradley) SLC-500 berbasis jaringan ethernet. HMI SCADA yang dibuat ini menggunakan komponen opensource ABEL (Allen Bradley Ethernet Library) untuk dapat mengakses modul komunikasi ethernet pada PLC AB SLC-500. Dari hasil percobaan didapatkan bahwa HMI SCADA menggunakan pemrograman Delphi dengan komponen opensource ABEL (Allen Bradley Ethernet Library) telah berhasil melakukan komunikasi dengan modul komunikasi ethernet dan dapat mengakses I/O yang dibutuhkan pada PLC AB SLC-500.
Kata kunci : HMI SCADA, pemrograman Delphi, komponen opensource ABEL (Allen Bradley Ethernet Library), PLC AB SLC-500.
ABSTRACT The programming of HMI (Human Machine Interface) SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) using Delphi software has been tested and evaluated for plant process control system with RTU AB PLC SLC-500 based on ethernet networking. it is also use opensource delphi component ABEL (Allen Bradley Ethernet Library) to communicate with ethernet module in AB PLC SLC-500. The results is HMI SCADA using Delphi programming with ABEL (Allen Bradley Ethernet Library) opensource component has been succeed to communicate with ethernet module and make access the necessary I/O for AB PLC SLC-500.
Keywords : HMI SCADA, Delphi programming, ABEL (Allen Bradley Ethernet Library) opensource component, AB PLC SLC-500.
PENDAHULUAN Penggunaan perangkat lunak HMI (Human Machine Interface) SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) pada suatu sistem pengendalian plant sekarang ini sangatlah memegang peranan yang cukup penting. Perangkat lunak HMI ini sangat memudahkan pengguna untuk mengendalikan sistem plant dari master control yang dapat melakukan tugas sebagai supervisi plant, akuisisi data dan
1
pengendalian plant dengan fasilitas tampilan visual yang menggambarkan kondisi plant yang sebenarnya. Perangkat lunak HMI SCADA sebenarnya juga bukan merupakan hal yang asing bagi kalangan praktisi otomasi dan insinyur industri. Tipenya banyak sekali dan ada beberapa yang sudah sangat terkenal, seperti misalnya Wonderware Intouch, Citect, Intellution Fix, WinCC, RSView, dsb. Perangkat lunak HMI ada yang sifatnya universal yang mendukung semua tipe PLC dan protokol komunikasi dan ada juga yang didedikasikan hanya untuk tipe PLC tertentu dan protokol komunikasi yang terbatas. Semua perangkat lunak HMI yang bersifat komersial di atas sangat memudahkan penggunanya dalam melakukan pemrograman secara visual, mengakses alamat I/O dan melakukan animasi dari setiap komponen yang akan dibuatnya. Sehingga menjadi kompensasi bahwa HMI yang sudah komersial dan sudah terkenal tersebut terbilang cukup mahal karena sebanding dengan fasilitas kemudahan pemrograman dan jumlah akses perangkat keras PLC serta protokol komunikasi yang diberikan. Namun sebenarnya juga tidak menutup kemungkinan bagi kita membuat perangkat lunak HMI sendiri yang dapat mengakses secara langsung menggunakan driver PLC/protokol komunikasi atau secara tidak langsung dengan menggunakan OPC Server untuk mengakses driver PLC/protokol komunikasi sebagai suatu solusi murah tanpa bergantung dari perangkat lunak HMI komersial seperti yang telah disebutkan sebelumnya. Menindaklanjuti solusi murah pembuatan perangkat lunak HMI tanpa bergantung dari HMI yang sudah komersial di atas, maka telah dilakukan pembuatan HMI menggunakan pemrograman Delphi, dimana dalam tulisan ini memanfaatkan plant sistem pengendalian proses level, aliran, tekanan dan temperatur yang ada di ruang laboratorium proses bidang instrumentasi KIM-LIPI dengan RTU(Remote Terminal Unit) PLC AB SLC-500 berbasis jaringan ethernet. HMI SCADA yang dibuat ini menggunakan komponen opensource ABEL(Allen Bradley Ethernet Library) untuk dapat mengakses modul komunikasi ethernet pada PLC AB SLC-500.
DASAR TEORI SISTEM SCADA Berbicara mengenai teknologi SCADA sebenarnya sudah ada sejak awal tahun 60-an, sehingga pada perkembangannya sekarang ini sudah mengalami evolusi yang cukup
signifikan
dalam
penerapannya.
Secara
definisi
menurut
ISA
(The
Instrumentation, Systems and Automation Society), SCADA merupakan teknologi yang 2
memberikan kemudahan bagi pengguna untuk mendapatkan data dari satu atau lebih dari beberapa fasilitas yang berjauhan dan/atau mengirimkan beberapa instruksi pengendalian ke beberapa fasilitas tersebut [1]. Kemudian jika dilihat secara arsitektur, sistem SCADA mempunyai elemen-elemen penting, antara lain operator, HMI, MTU, komunikasi dan RTU seperti yang diberikan pada gambar 1 berikut ini :
Gambar 1. Arsitektur Global Sistem SCADA Khusus untuk HMI(Human Machine Interface) dalam sistem SCADA, terdapat beberapa fungsi yang harus dipenuhi sebagai berikut [2] : • • • • • • •
Overview plant with animation system Alarm handling acknowledgement Historical faults, alarms and events monitoring Real time data logging system Remote setpoint (optional) Spreadsheet Report generator
3
• • •
Archiving Charting and historical trending Redundancy and Security system
DESKRIPSI SISTEM Sistem yang akan diintegrasikan menjadi sistem SCADA ini adalah seperangkat PLC Allen Bradley SLC-500 [3] dengan konfigurasi sebuah CPU dengan modul komunikasi ethernet serta modul-modul I/O. PLC AB SLC-500 ini telah diintegrasikan ke suatu plant sistem pengendalian proses level, aliran, tekanan dan temperatur. Deskripsi sistem plant dapat diberikan seperti pada gambar 2 berikut ini :
Gambar 2. Deskripsi Sistem Plant Dimana hubungan I/O yang dipakai oleh plant dengan PLC AB SLC-500 dapat diberikan pada tabel 1. berikut ini:
4
No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Tabel 1. Konfigurasi I/O yang dipakai oleh plant Nama Komponen Plant I/O Alarm O:2/2 Start/stop motor B3:0/0 B3:0/1 On/off stop valve Sensor level F8:6 Limit level low N7:8 Limit level high N7:7 Sensor aliran F8:5 Sensor temperatur F8:1 Sensor tekanan level F8:3
Selanjutnya untuk pemrograman HMI, dipilih pemrograman visual Borland Delphi 7 Trial [4] dengan komponen opensource ABEL (Allen Bradley Ethernet Library) [5] yang merupakan komponen protokol komunikasi ethernet ke PLC Allen Bradley yang dapat diperoleh secara gratis di sourceforge.net. HASIL DAN PEMBAHASAN Percobaan HMI SCADA menggunakan pemrograman Delphi dengan RTU PLC AB SLC-500 melalui komunikasi ethernet ini dilakukan dalam jaringan lokal intranet KIM-LIPI. Dari sisi RTU, modul komunikasi ethernet menggunakan alamat IP 192.168.89.118 dengan alamat IP gateway 192.168.89.3. Selanjutnya hasil disain HMI menggunakan pemrograman Delphi dapat diberikan seperti pada gambar 3 berikut ini :
5
Gambar 3. Tampilan Overview Plant HMI SCADA Hasil disain HMI yang diberikan pada gambar 2 merupakan fasilitas overview plant dimana dapat dilihat bahwa terdapat suatu motor pompa yang dikendalikan secara on/off untuk menghisap air dari suatu bak penampung dan air dipompakan ke atas melalui percabangan, yang satu ke arah rotameter dan yang satunya dikembalikan lagi ke bak penampung. Dari rotameter, air kemudian dialirkan melalui orifice dan flow transmitter yang selanjutnya ke control valve dengan terkoneksi PID kontroler yang dikendalikan secara lokal dan setelah itu air dialirkan masuk ke tangki. Dari tangki, ketinggian air yang masuk dideteksi oleh differential pressure transmitter dan di bagian bawah tangki juga diberi fasilitas stop valve yang dikendalikan secara on/off dan kran manual untuk pembuangan air dari tangki ke bak penampung. Keluaran I/O untuk setiap sensor sudah diskalakan menjadi satuan ukurnya, dimana untuk sensor level menggunakan satuan %, untuk sensor aliran menggunakan satuan l/mnt, sensor tekanan level menggunakan satuan mmH20 dan sensor temperatur menggunakan satuan 0C. Untuk tampilan charting and historical trending, dapat diberikan seperti pada gambar 4 berikut ini:
6
Gambar 4. Tampilan Charting dan Historical Trending HMI SCADA Pada gambar 4 dapat dilihat bahwa hasil grafik dari data empat besaran fisis yang terdiri dari level dengan grafik garis warna merah, aliran dengan grafik garis warna biru, tekanan dengan grafik garis warna hijau dan temperatur dengan grafik garis warna ungu. Dapat dilihat juga pada gambar 4. bahwa sistem proses sedang melakukan sistem pengendalian level sehingga grafik level diusahakan mencapai steady state dan hal ini mempengaruhi pada grafik aliran yang mengalami fluktuasi aliran untuk menstabilkan grafik level. Pengalamatan tagging data dalam pemrograman HMI ini dapat diberikan seperti pada Gambar 5. berikut ini :
7
Gambar 5. Tabel Data HMI SCADA Pada gambar 5 dapat dilihat bahwa data pengukuran dalam HMI SCADA terdapat kolom data value, kolom data buffer, dan kolom data num error. Kolom data buffer merupakan data value dari waktu cuplik sebelumnya dan untuk kolom num error digunakan sebagai penghitung jumlah kecepatan perubahan sensor yang melebihi batas yang ditetapkan dalam keadaan terus menerus. Jika nilai num error melebihi jumlah yang ditetapkan maka sinyal data dari sensor tersebut dapat dikatakan bad/rusak. Selanjutnya historical data logging dari HMI SCADA dapat diberikan pada gambar 6 berikut ini :
8
Gambar 6. Historical Data Logging HMI SCADA Selain itu pula pada bagian header atas dari tampilan HMI yang dibuat juga diberikan fasilitas untuk melihat kondisi tanggal dan waktu sekarang secara real-time dalam orde detik, tabel historical alarm yang terjadi, tombol acknowledgement untuk mematikan bunyi alarm, tombol untuk melihat historical data logging, tombol untuk melihat data logging secara grafik, tombol untuk melihat tabel data sekarang, dan tombol untuk melihat overview plant.
KESIMPULAN Dari hasil pemrograman dan percobaan telah didapatkan bahwa pembuatan HMI SCADA
menggunakan
pemrograman
Delphi
dengan
komponen
opensource
ABEL(Allen Bradley Ethernet Library) telah berhasil melakukan komunikasi dengan modul komunikasi ethernet dan dapat mengakses I/O yang dibutuhkan pada PLC AB SLC-500.
9
SARAN Untuk langkah selanjutnya, hasil pemrograman ini akan disempurnakan lagi menjadi lebih handal dengan tampilan visualisasi yang tidak kalah dengan HMI yang sudah komersial. Alternatif lain dalam pemilihan pemrograman HMI ini bisa menggunakan Lazarus IDE merupakan versi free dan opensource yang mempunyai tampilan mirip dengan pemrograman Delphi. Sehingga biaya(cost) dalam pembuatan HMI bisa menjadi berkurang dan menjadi solusi pembuatan HMI SCADA yang murah bagi industri menengah dan industri kecil. DAFTAR PUSTAKA [1] Krutz, Ronald L., 2006. Securing SCADA Systems, ISBN-13: 978-0-7645-9787-9, Wiley Publishing Inc. [2] Bailey, David and Wright, Edwin. 2003. Practical SCADA for Industry, ISBN 07506 58053, IDC Technologies. [3] Bret Goodrich and Stan Karewicz, 1997. Allen Bradley PLC Communications, Gemini Control Group Report. [4] ..., 2003: http://www.borland.com/products/downloads/download_delphi.html [5] ..., 2009 : http://sourceforge.net/projects/abethernet/
10
