PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT SISTEM MONITORING PARAMETER UTAMA GENERATOR DAN BOILER DI POWER PLANT PT. DIAN SWASTATIKA SENTOSA Tbk. SERANG BERBASIS CLIENT SERVER Windi Rismawan Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana Kampus Meruya, Jl. Meruya Selatan Kebon Jeruk, Jakarta Barat 11650 Indonesia e-mail:
[email protected]
ABSTRAK Sistem monitoring plant merupakan sistem yang digunakan untuk mengawasi dan memastikan kondisi baik dan buruknya status proses dari plant itu sendiri. Pada perancangan dan pembuatan alat sistem monitoring ini dibangun menggunakan programmable logic controller (PLC) dengan memberikan masukan data berupa analog input yang berperan sebagai data dari lokal panel (DCS) berupa nilai 4-20 mA dan ditampilkan melalui HMI dengan SCADA Wonderware Intouch yang berperan sebagai server dan bisa dibagi dengan satu atau beberapa HMI lainnya yang berfungsi sebagai client. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode eksperimen, berupa pembuatan alat simulator monitoring plant dengan menampilkan empat parameter utama yaitu main steam flow, main steam pressure, main steam temperature dan Generator load pada sebuah PC HMI dan memanfaatkan PLC Mitsubishi FX series sebagai output indicator actuator yang akan menggambarkan dan menggantikan fungsi control plant atau PLC yang sesungguhnya yang berada di plant. Setelah dilakukan pengujian dan sesuai dengan hasil yang diharapkan, SCADA Wonderware In Touch sangat cocok diterapkan untuk simulator sistem monitoring Generator dan Boiler, karena intouch bersifat lebih compatible untuk dihubungkan dengan merek PLC yang berbeda-beda dengan menggunakan komunikasi protokol Modbus bisa melalui perantara port serial RS-232 atau melalui Ethernet (LAN) sebagai penghubung antara PLC dan HMI. Kata Kunci: SCADA Wonderware In Touch, PLC Mitsubishi FX Series, Monitoring Proses Power Plant.
1. PENDAHULUAN Pada dunia industri terdapat banyak
Data Acquisition (SCADA) yaitu sebuah
proses yang membutuhkan efisiensi dan
proses ke operator dan melalui ini sang
efektifitas sehingga sangat diperlukan
operator mengawasi dan mengendalikan
suatu sistem kontrol, sebagian besar
proses,
industri
mengumpulkan
menggunakan
PLC
peralatan
yang
sistem
memperlihatkan
komputer data
proses
data
yang dan
(Programmable Logic Controller) sebagai
mengirimkan perintah pada proses. Sistem
sistem kontrol. Untuk komunikasi antar
SCADA umumnya menggunakan teknologi
PLC yang saling terintegrasi tersebut dapat
OPC
menggunakan Supervisory Control And
mengendalikan
dalam
mengawasi data.
OPC
dan sendiri
memungkinkan suatu program aplikasi
control room, sehingga proses pengawasan
untuk mengakses sumber data (peralatan
parameter
ataupun database) dengan protokol yang
dibutuhkan suatu pengembangan sistem
sama dan konsisten. OPC bersifat seperti
pengawasa yang dapat dilakukan dari jarak
“software bus”, dimana program aplikasi
jauh
(OPC
operasional plant yang ada di PT. Dian
client)
hanya
perlu
mengerti
bagaimana mengambil data dari OPC data source (OPC server). Komunikasi antara
tersebut
dan
real
menjadi
time
terbatas,
terhadap
status
Swastatika Sentosa serang. Adapun tujuan dari penelitian tugas
server ke client atau server ke server pada
akhir ini adalah :
umumnya menggunakan TCP/IP protocol
1. Menjelaskan
pembuatan
rancangan
dengan berbasis event driven (dimana laju
perangkat sistem monitoring parameter
program
atau
utama Generator dan Boiler di power
menggunakan
plant PT.DSS. Tbk. Serang dengan
ditentukan
kejadian).
oleh
Kemudian
event
Jaringan komunikasi LAN antara sebuah
menggunakan
server dan client, LAN digunakan karena
Wonderware In Touch berbasis client
kecepatan
server.
pengiriman
datanya
bisa
mencapai 100 Mbps (IEEE 802.3) dengan
software
2. Menjelaskan
SCADA
pembuatan
dan
delay rendah sekitar puluhan mikrosekon
perancangan alat dengan menggunakan
dan faktor kesalahan kecil.
PLC mitsubishi FX serias sebagai
PT. Dian Swastatika Sentosa Tbk unit
Serang
merupakan
salah
satu
perusahaan swata yang bergerak dibidang energi dan infrastruktur khususnya untuk pembangkit
listrik
tenaga
indication actuator control plant.
uap
yang
2. DASAR TEORI SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) adalah sistem yang
mengoperasikan empat pembangkit listrik
dapat
dengan total 175 MW dan empat Boiler
pengendalian, dan akuisisi data terhadap
960 T/h uap serta pengolahan energi ini
sebuah plant. Supervisory control dalam
diproses
kebutuhan
terminologi kendali sering mengacu pada
energi di PT. IKPP Tbk unit serang,
kendali yang tidak langsung atau lebih
kebutuhan energi tersebut harus dapat
menekankan pada fungsi koordinasi dan
untuk
memenuhi
diawasi dan diukur sehingga tercapai efektivitas
dan
penggunaannya.
efisiensi Pengawasan
dalam saat
ini
hanya pada indikasi yang terdapat di
melakukan
pengawasan,
dengan
pengawasan,
kata
lain
pengendalian utama tetap dipegang oleh PLC sedang kendali pada SCADA hanya
bersifat koordinatif dan sekunder. Definisi
pada revisi akronim OLE pada tahun 2011
yang lebih formal diberikan oleh NIST
adalah pemanfaatan teknologi OLE pada
(National
and
proses kendali, berupa standar perangkat
Technology) ialah sistem terdistribusi yang
lunak antar muka software interface yang
digunakan untuk mengendalikan aset-aset
memungkinkan program Windows untuk
yang tersebar secara geografis, sering
berkomunikasi hardware
terpisah ribuan kilometer persegi dimana
industri.
Institute
of
Standart
device pada
kendali dan akuisisi data terpusat sangat penting bagi operasi sistem. Menurut NIST sistem
SCADA banyak digunakan
pada sistem terdistribusi seperti water distribution, oil pipe lines, electrical power grids, dan railway transportation sistem.
PLC (Program Logi Control) Berdasarkan
Fitur-fitur yang harus ada pada suatu SCADA
Gambar 1. OPC Server
software
untuk
menjalankan
segala tugasnya adalah [2]: Human Machine Interface (HMI)
2.
Graphic Display
3.
Alarm
4.
Trends
5.
RTU/PLC Interface
6.
Scalability/Expandability
7.
Access to data
8.
Database
9.
Networking
National
yang
Electrical
Manufacture Association (NEMA) ICS3-
peralatan elektronik yang bekerja secara digital memiliki memori yang dapat diprogram menyimpan perintah-perintah untuk melakukan fungsi-fungsi khusus seperti logic, sequening, timing, counting, dan aritmatika untuk mengontrol berbagai jenis mesin atau proses melalui Analog atau Digital input/output modules. Dalam suatu sistem PLC secara umum terdapat 4
10. Fault tolerance and redudance
(empat) komponen bagian utama yaitu:
11. Client/server distributed processing
menggunakan
oleh
standar
1978 Part ICS3-304 PLC adalah suatu
1.
Sistem
dikeluarkan
pada
SCADA teknologi
umumnya OPC
dalam
1. Central Control Unit (CCU) atau Central Prosesing Unit (CPU) 2. Memori.
mengawasi dan mengendalikan data. OPC
3. Programmer atau Monitor.
(OLE for Processing Control) atau Open
4. Input atau output modul.
Platform Communications jika mengacu
sistem
Sensor Sensor
adalah
transducer
yang
akan
dibuat.
Setelah
yang
mengetahui proses kerja, tahap berikutnya
berfungsi untuk mengolah variasi gerak,
adalah membuat flowchart dari sistem
panas, cahaya atau sinar, magnetis, dan
tersebut seperti Gambar 3.
kimia menjadi tegangan serta arus listrik. Sensor sendiri adalah komponen penting pada berbagai peralatan. Saat ini di Industri banyak digunakan berbagai sensor dengan transmisi arus 4 – 20 mA untuk dibaca perangkat kendali seperti PLC/mikrokontroler. Loop arus 4 – 20 mA adalah standar sinyal sensor yang kuat dan populer di indsutri. Loop ini ideal untuk transmisi data karena nilai arus tersebut lebih aman terhadap noise dari sinyal listrik.
Gambar 3. Flowchart sistem plant
Blok Diagram perancangan sistem ditunjukkan oleh Gambar 4. Gambar 2. Pengkondisi sinyal 4-20 mA
1.
PERANCANGAN SISTEM Perancangan sistem monitoring ini
berupa
simulator
plant
dengan
menggunakan software SCADA In Touch sebagai komunikasi server ke client. Sebelum membuat program SCADA, perlu diketehui terlebih dahulu proses kerja dari
Gambar 4. Diagram blok sistem
2.
PERANCANGAN HARDWARE Perancangan
simulator
perangkat
keras SCADA pada sistem monitoring ini terdiri dari: 1) PLC Mitsubishi fx series 2) laptop Lenovo B490 3) UTP Kabel Categori 5, 100 Mbits data Gambar 5. Realisasi Ladder diagram
transfer 4) Pilot lamp 24 Vdc
Tabel 1 Tag Name Digital I/O PLC
5) power supply 220VAC/24VDC 4.3 Amper PLC Mitsubishi FX series berfungsi sebagai unit indikator actuator plant, laptop sebagai piranti human machine interface (HMI) atau monitoring plant dan control plant, switch memori sebagai input masukan, pilot lamp sebagai indikator ouput PLC, dan sebagai indikator alarm.
2.
Perancangan HMI SCADA dengan menggunakan software Wonderware
3.
PERANCANGAN SOFTWARE Ada
digunakan
beberapa dalam
software
yang
perancangan
sistem
monitioring ini diantaranya: 1.
GX Developer versi7
2.
Wonderware Intouch versi 10.1
3.
KEPServerEX (OPC client-server)
4.
USB serial PL2303 (adapter dari RS232 ke USB)
Pada perancangan software ini terdiri dari tiga bagian yaitu: 1.
Perancangan leader diagram untuk
menjalankan PLC dengan menggunakan software GX developer versi 7
Intouce 10.1. Tabel 2 In Touch Tag Name
b) historical alarm merupakan suatu rangkuman berbagai alarm yang telah terjadi.
3.
Perancangan komunikasi clien server. Pada dasarnya protokol komunikasi
Gambar 6. In Touch Tag Name
yang digunakan oleh PLC Mitsubishi FX series dan Wonderware In Touch berbeda, Untuk itu dibutuhkan software yang dapat menjembatani
perbedaan
komunikasi
tersebut.
dibutuhkan
OPC
protokol
Dalam
(OLE
for
hal
ini
Process
Control) Gambar 7. Window Script Overview a.
Trend Trend
menunjukan
merupakan data
dari
grafik proses
yang atau
pengukuran yang dilakukan oleh sensor, jenis trand yang digunakan yaitu: real time trend berfungsi untuk menampilkan grafik
Gambar 8. Diagram Blok komunikasi PLC dengan HMI 1 & HM2
data secara real time dan historical trand berfungsi untuk menampilkan grafik data historis. b.
4. PENGUJIAN DAN HASIL Ada
Alarm Dalam suatu proses dapat terjadi
kondisi yang abnormal, pada umumnya diperlukan pemberitahuan akan adanya
beberapa
tahapan
pembuatan HMI monitoring parameter Generator dan Boiler ini, yaitu: a.
Pembuatan halaman main menu
kondisi ini. Pada wonderware In Touch ini terdiri dari dua bagian alarm yaitu: a)
summary alarm merupakan suatu rangkuman
berbagai
alarm
pada
yang
muncul secara real time Gambar 9. Halaman Main Menu
b.
Pembuatan Plant overview
0
1
Gambar 10. Plant overview Pengujian
dilakukan
dengan
Gambar 12. Pengujian Koneksi PLC dan
menghubungkan Simulator Plant dengan
SCADA
menggunakan PLC FX series, 3 buah memori switch on/of sebagai input, 7 buah
2.
pilot lamp sebagai output dan 2 buah Notebook
dengan
menggunakan
Wonderware InTouch sebagai HMI client server.
Pengujian HMI Ketika program SCADA Wonderware
InTouch dijalankan (runtime), maka proses kontrol pada plant mulai aktif dan akan masuk pada jendela utama (Halaman Main Menu). User harus login terlebih dahulu, setelah berhasil melakukan login maka user dapat masuk kehalaman overview, historical(Trend),
alarm,
setting
dan
utility.
Gambar 11 Pengujian Hardware dan software sistem monitoring
1.
Pengujian
Komunikasi
PLC
dan Gambar 13. Login SCADA Sistem
SCADA Sebelum menjalankan sistem pada HMI runtime dilakukan pengujian koneksi antara
PLC
dan
HMI.
Untuk
bisa
komunikasi antara PLC dan PC samakan terlebih dahulu antar port COM pada PLC dan pada PC seting pada COM3.
3.
Pengujian Alarm Pengujian
alarm
sangat
penting
dilakukan karena melalui alarm pengguna dapat mengetahui ada suatu masalah atau penyimpangan yang terjadi pada sistem.
Ada tiga parameter
yang diaktipkan
Swastatika Sentosa Tbk. Unit Serang.
sebagai alarm, diantaranya:
Dengan Mitsubishi A serias yang memiliki
a)
Level steam drum dengan settingan
analog input dan menggunakan analog
Low 75 % dan Hi 95 %
calibrator 4-20 mA. Hal ini dilakukan
b) Main steam pressure dengan setingan Low 4 Mpa dan Hi 10 Mpa c)
Main
steam
temperature
untuk membandingkan dan membuktikan adanya nilai analog input yang masuk pada
dengan
HMI SCADA.
setingan Low 480 oC dan Hi 530 oC
4.
Pengujian Komunikasi Local Area Network Pengujian berikutnya adalah yang
menjadi bagian dari integrasi sistem HMI SCADA dengan sistem LAN. Pengujian sederhana
yang
memastikan
semua
dilakukan
untuk
sistem
sudah
terhubung layaknya jaringan LAN adalah dengan
melakukan
perintah
Gambar 15. Pengukuran dan kalibrasi Analog input 4-20 mA Tabel 3 Hasil Pengukuran dan kalibrasi
“PING”
terhadap alamat IP yang dituju. Jika alamat IP
yang
dituju
merespon
dengan
melakukan reply maka dapat dipastikan komunikasi data sudah berhasil.
Diasumsikan dengan rumus: 𝑚𝐴 =
𝐷𝑖𝑠𝑝𝑙𝑎𝑦 𝑡𝑒𝑟𝑏𝑎𝑐𝑎 × 16 + 4 𝑅𝑎𝑛𝑔𝑒
Dibuktikan dengan perhitungan pada display pressure HMI terbaca 0 Mpa Gambar 14. Pengujian komunikasi antara HMI dengan PC client
5.
Pengujian Arus Input dan kalibrasi Pengukuran arus ini dilakukan secara
langsung dengan menggunakan PLC yang sudah terpasang di
plant PT. Dian
sampai dengan 16 Mpa maka: 0 × 16 16 4 𝑚𝐴 = × 16 16 8 𝑚𝐴 = × 16 16 12 𝑚𝐴 = × 16 16 𝑚𝐴 =
+ 4 = 4 𝑚𝐴 + 4 = 8 𝑚𝐴 + 4 = 12 𝑚𝐴 + 4 = 16 𝑚𝐴
𝑚𝐴 =
16 × 16 + 4 = 20 𝑚𝐴 16
5.
SCADA Wonderware In Touch sangat
Dengan pengukuran 4-20 mA atau 0 – 5 Vdc (A) dengan jumlah bit pada PLC sebesar 4096 (2N) pada range 16 Mpa (A)
KESIMPULAN
cocok diterapkan untuk alat simulator sistem monitoring Turbine dan Boiler karena intouch bersifat lebih compatible
maka:
untuk dihubungkan dengan merek PLC
A 2𝑁 5 𝑅𝑒𝑠𝑜𝑙𝑢𝑠𝑖 = = 0.00122 Volt 4096 𝑅𝑒𝑠𝑜𝑙𝑢𝑠𝑖 =
yang berbeda-beda, dengan menggunakan komunikasi protokol Modbus bisa melalui perantara port serial RS-232 atau melalui
Pressure dengan range 0 – 16 MPA maka:
Ethernet antara
16 𝑅𝑒𝑠𝑜𝑙𝑢𝑠𝑖 = = 0.0039 Volt per step 4096
6.
(LAN) PLC
sebagai dan
menggunakan
penghubung
HMI.
Dengan
SCADA
dapat
Pengujian Sistem Plant
menampilkan data analog dari sensor
Setelah perangkat keras (hardware)
secara real time pada HMI komputer
(software)
server untuk dilihat oleh HMI komputer
diintegrasikan menjadi satu, kemudian
lainnya yang berfungsi sebagai client
dilakukan
ditempat yang berbeda secara online
dan
perangkat
lunak
pengujian
sistem
secara
keseluruhan dengan mode runtime pada
sehingga
proses
pengawasan
dan
software wonderware intouch ditunjukkan
pengontrolan sistem akan sangat mudah
flowchart dibawah.
dilakukan.
DAFTAR PUSTAKA 1.
Teguh Pudar Mei Laksono. Sistem SCADA
Water
Level
Control
Menggunakan software Wonderware Intouch.
Universitas
Negeri
Semarang. 2013. 2. Bailey, D. and W. Edwin, “Practical SCADA for Industry”, Great Britian: Elsevier, 2003. 3. SCADA
Software
Dengan
Wonderware In Touch ; Dasar-dasar Gambar 16. Flowchart keseluruhan sistem
pemograman, Handy Wicaksono ; Yogyakarta, Graha Ilmu, 2012.
4. Derri
Jabarrudin
Noor.
Rancang
Bangun Simulasi Sistem Monitoring Produksi.
Universitas
Indonesia.
2010. FX-PLC
Addressing,
Instruction & Device List Quick Ref, www.automationsystemsandcontrols.n et.u. 6. Mitsubishi
FX0S
Programmable
Series
Controllers
Manual
Book, October 2000 7. KEPServerEX for
Client
Connectivity
Wonderware
InTouch,
October, 2011 8. Yokogawa
Differential
Pressure
Transmitter user guide, April 2013. 9. Rosemount Temperature Transmitter Reference Manual, March 2014 10. Msystem Power Transducer 53u user guide,
voltage-transformer.html 17. http://khaidhirsyarif.files.wordpress.co m/.../makalah-trafo-arus
5. Mitsubishi
Guide
16. http://ilmulistrik.com/trafo-tegangan-
http://www.m-system.co.jp/
ES-6485 Rev.19 11. http://ejournal.undip.ac.id/index.php/tr ansmisi, 2012 12. http://www.musbikhin.com/sejarahplc-seri-belajar-plc,
Oktober
16th,
2012 13. http://komponenelektronika.biz/penge rtian-sensor.html 14. http://ardianeko.wordpress.com/2012/ 01/26/transmitter-dan-linetransmission 15. http://ilmulistrik.com/sensor-suhu-rtdresistance-thermal-detector.html
