Pembuatan Web SCADA Software untuk Pengendalian Miniatur Rumah Cerdas Berbasis PLC Omron Handy Wicaksono
1)
2)
Resmana Lim
Meirudy Lesmana
3)
1) 2) 3) Jurusan Teknik Elektro UK Petra, Surabaya 60236, email :
[email protected]
Abstract –. Penggunaan sistem SCADA makin meluas di dunia industri. Kemudian muncul kebutuhan untuk mengakses sistem tersebut dari jarak jauh dengan internet. Penelitian berutjuan membuat SCADA software yang berbasis Web, sehingga dapat diakses dari jarak jauh. Plant berupa sebuah miniatur rumah sederhana, yang terdiri dari 3 buah lampu LED, sebuah fan, dan sebuah lampu dimmer. Plant dikontrol PLC OMRON CPM1 yang diprogram menggunakan ladder diagram yang dibuat melalui software Syswin 3.0. Program yang digunakan adalah Microsoft Visual Basic 6.0, PHP, dan MySQL. Microsoft Visual Basic 6.0 berfungsi untuk menghubungkan PLC dengan PC. PHP berfungsi untuk menampilkan dalam bentuk web. MySQL berfungsi untuk menyimpan kondisi plant ke dalam suatu database. Sistem ini juga dilengkapi dengan sekuriti, sehingga pengguna harus melakukan “login” terlebih dahulu untuk dapat mengendalikan plant. Berdasarkan hasil pengujian, semua fitur sistem ini dapat berjalan dengan baik (tingkat keberhasilan 100%). Sistem ini juga dapat digunakan oleh beberapa client dalam waktu bersamaan. Konsumsi daya total adalah 2,738 Watt.
perusahaan yang berada jauh dari plant yang dimilikinya, namun masih ingin mengamati dan mengendalikan plant tersebut. Kebutuhan tersebut dipenuhi oleh vendor SCADA software, misalnya Wonderware yang mengeluarkan produk SuiteVoyager. Masalah yang akan dijelaskan dalam penelitian ini adalah bagaimana membuat SCADA software yang sederhana dan murah untuk suatu plant yang dikontrol oleh PLC OMRON. SCADA software ini juga dapat diakses dari jarak jauh melalui internet. Plant yang akan dikendalikan ialah miniatur rumah cerdas, dimana alat yang akan dikontrol adalah lampu, fan dan lampu dimmer dari miniatur tersebut.
2. PERANCANGAN SISTEM Komponen utama dari sistem ini ialah komputer server yang berfungsi untuk melakukan monitoring dan controlling pada plant yang dikendalikan oleh PLC (dengan Visual Basic 6.0), menyimpan data dalam database (dengan MySQL), dan menampilkan kondisi plant melalui LAN /Internet. Berikut ini diagram blok sistem tersebut.
Kata Kunci: PLC, SCADA, Internet 1. PENDAHULUAN DATA BASE
Saat ini teknologi automasi berbasis PLC (Programmable Logic Controller) banyak dipakai di dunia industri. PLC yang menggunakan ladder diagram untuk pemroghramannya merupakan pengendali yang handal khususnya untuk sistem – sistem yang bersifat sekuensial, misal : manufaktur. Salah satu kekurangan PLC ialah pada bagian interface yang tidak user friendly, sehingga operator sulit untuk mengamati plant yang dikendalikan PLC. Selain itu juga muncul kebutuhan untuk menyimpan data ke dalam database. Karena itu muncullah berbagai macam software SCADA dari bermacammacam vendor, misalnya : Wonderware, Intellution WinCC, SciTech, dan lain - lain. Software tersebut biasanya memiliki fitur-fitur lengkap, kompleks dan tentu saja memiliki harga yang tidak murah. Seiring dengan perkembangan internet, kebutuhan untuk dapat mengakses sisem SCADA dari jarak jauh melalui internet. Hal ini memudahkan pemilik
LAN/ Internet
WEB BROWSER
PC SERVER PLC
PLANT Gambar 1: Blok Diagram Sistem
2.1 Perancangan Hardware Plant yang digunakan ialah miniatur rumah cerdas. Berikut ini diagram blok dari PLC dan input/output
devices yang terhubung pada PLC tersebut.
Potensiometer
ADC
Switch dan push button
RPS (LM 324)
2.2 Perencanaan Software 2.2.1 Arsitektur Program utama yang dipakai untuk menjalankan PLC adalah pemrograman Ladder Diagram pada PLC. Tugas Akhir ini juga menggunakan Microsoft Visual Basic 6.0 untuk mengontrol dan berkomunikasi dengan PLC, dan PHP sebagai program untuk tampilan dalam bentuk web. Berikut ini arsitektur software dari sistem. Web Browser
PHP
Web Server Apache
INPUT MySQL DB
PLC OUTPUT
Aplikasi Visual Basic LED dan fan
RPS (relay) Ladder PLC
DAC
Gambar 4 : Arsitektur Software
Lampu dimmer
Sedang flow chart sistem secara keseluruhan dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 2: Blok Diagram Hardware N
START PHP menulis?
Foto dari minatur rumah cerdas dapat dilihat pada gambar berikut.
Y Read PLC Write PLC (LED dan fan)
Potensiometer berubah? Y Write PLC (dimmer)
Tulis data Read PLC ke database
Ambil data PHP dari database
N
Nilai dimmer pada web berubah? Y
Write PLC (dimmer)
Write PHP flag di database = “0”
END
Gambar 3: Miniatur rumah cerdas Gambar 5 : Flowchart sistem
N
Tabel 2. History (lanjutan) Hubungan antara program Visual Basic, PHP, dan MySQL sebagai database ditampilkan dalam gambar berikut.
Microsoft Visual Basic 6.0
Real time1
Real time2
MySQL
Nama Field lampu1
Tipe
Keterangan
Binary(1)
lampu2
Binary(1)
lampu3
Binary(1)
Fan Dimmer
Binary(1) Char(1)
Data lampu1 nyala atau tidak Data lampu2 nyala atau tidak Data lampu3 nyala atau tidak Data fan nyala atau tidak Data nilai dimmer
Table Realtime1 berfungsi sebagai perantara data yang dikirim dari PHP untuk dibaca pada Microsoft Visual Basic 6.0. Untuk lebih jelasnya dapat melihat tabel 3.
PHP
Tabel 3. Realtime1
Gambar 6 : Hubungan Microsoft Visual Basic 6.0 – PHP – MySQL
2.2.2 Perancangan Database Pada program MySQL ini, menggunakan database TA, yang terdiri dari 4 table, yaitu: 1. User 2. History 3. Realtime1 4. Realtime2
Nama Field Data
Tipe
Keterangan
Char(2)
Dimmer Tulis
Char(1) Binary(1)
Data yang berisi penjumlahan data LED dan fan dari PHP Data nilai dimmer Berfungsi sebagai flag, yang menyatakan PHP sedang menulis ke Microsoft Visual Basic 6.0 atau tidak.
Table User berfungsi untuk menyimpan data para user, seperti administrator, operator, atau guest, yang difungsikan untuk fungsi security. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel 1.
Table Realtime2 berfungsi sebagai perantara data yang dikirim dari Microsoft Visual Basic 6.0 untuk dibaca pada PHP. Untuk lebih jelasnya dapat melihat tabel 4.
Tabel 1. User
Tabel 4. Table Realtime2
Nama Field Username Password Power
Tipe
Keterangan
Varchar(15) Varchar(15) Int(1)
Username untuk login Password untuk login Kekuatan yang dimiliki user, apakah bisa mengontrol atau hanya melihat saja
Table History berfungsi untuk menyimpan data history yang digunakan untuk historical trend pada sistem SCADA. Untuk lebih jelasnya dapat melihat tabel 2. Tabel 2. History Nama Field Tanggal Waktu
Tipe
Keterangan
Date Time
Tanggal penyimpanan data Waktu penyimpanan data
Nama Field L1
Tipe
Keterangan
Binary(1)
L2
Binary(1)
L3
Binary(1)
Fan Dimmer
Binary(1) Char(1)
Data lampu1 nyala atau tidak Data lampu2 nyala atau tidak Data lampu3 nyala atau tidak Data fan nyala atau tidak Data nilai dimmer
2.2.2 Perancangan portal Pemrograman PHP digunakan untuk membuat web internet, yang berfungsi sebagai Human-Machine Interface. Halaman-halaman dari web yang dibuat dalam penelitian ini dapat dilihat strukturnya pada gambar berikut.
Tabel 5. Pengujian Output Analog Terhadap Input dari Web Input dari Web 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Halaman Login
Menu Awal User “administator”
Menu Awal User “operator”
Output PLC (IR01003-IR01000) 0000 0001 0010 0011 0100 0110 0111 1000 1010 1011 1100 1110 1111
Output Analog (Volt) 0 0,74 1,48 2,23 2,98 4,46 5,21 5,92 7,4 8,15 8,9 10,39 11,13
Controlling
Monitoring
Monitoring
History
History
History Dimmer
Hasil yang diberikan juga sesuai dengan yang diharapkan.
Logout
3.2 Pengujian software 3.2.1Pengujian Tampilan Dengan User Tertentu
History Dimmer
Untuk masuk ke dalam web SCADA software ini, pertama – tama kita akan diminta untuk memasukkan username dan password tertentu.
Logout Gambar 7: Struktur Halaman Portal
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Pengujian hardware Berikut ini grafik respon tegangan output analog (4 output diskrit PLC yang telah diubah menjadi analog melalui DAC) terhadap input analog (potensiometer) PLC .
Jika kita adalah Administrator, maka halaman yang dilengkapi dengan tombol untuk membuka halaman controlling akan muncul.
12 10 Voutput DAC
Gambar 9 : Halaman “index.html”
8 6 4 2
4.7
4.41
4.07
3.81
3.63
3.21
2.92
2.53
2.22
2.03
1.6
1.4
0.99
0.75
0.37
0
Input Analog
Gambar 8: Grafik Respon Tegangan Output Analog-Input Analog
Dari grafik di atas nampak bahwa pergerakan keduanya ialah linier, yang berarti sesuai dengan yang diharapkan. Sedang tabel berikut menunjukkan respon tegangan output analog terhadap input yang diberikan dari web SCADA software.
Gambar 10 : Tampilan Halaman “menuawal.php” (“administrator”)
Namun jika kita adalah Operator, maka halaman berikut (tanpa tombol controlling) yang akan muncul.
Gambar 11 : Tampilan Halaman “menuawal.php” (“operator”)
3.2.2 Pengujian Tombol Lampu dan Fan Pengujian ini dilakukan untuk menguji apakah tombol lampu dan fan pada web dapat menyalakan lampu dan fan pada plant sesuai dengan keinginan pengguna. Halaman berikut ini ialah halaman yang dipakai untuk mengendalikan (controlling) kondisi plant yang terhubung dengan PLC.
Gambar 3.39. Tampilan Halaman “readplc.php” Semua pengujian berjalan sesuai dengan yang direncanakan dengan tingkat keberhasilan 100 %. 3.2.3 Pengujian Penyimpanan Kondisi pada Database MySQL Jika kita masuk ke dalam halaman history dimmer, maka kita dapat melihat kondisi dimmer pada waktu tertentu. Waktu yang diinginkan bisa langsung dimasukkan dalam form berikut.
Gambar 14 : Form untuk Melihat History Sesuai Waktu yang Diinginkan
Gambar 12 : Tampilan Halaman “writeplc2a.php”
Data history dapat ditampillkan dalam bentuk tabel sebagai berikut.
Jika pengendalian yang dilakukan berhasil akan muncull tampilan berikut.
Gambar 15 : Tampilan History pada Web Gambar 13 : Tampilan Halaman “tulis.php”
Sedang halaman berikut dipakai untuk mengamati (monitoring) kondisi terkini dari plant yang terhubung dengan PLC.
Data history yang sifatnya analog (dalam plant ini ialah lampu dimmer) juga dapat ditampillkan dalam bentuk grafik sebagai berikut.
Gambar 16 : Grafik history dimmer
Semua pengujian berjalan sesuai dengan yang direncanakan dengan tingkat keberhasilan 100 %. 3.3 Pengujian Arus dan Daya Pada pengujian ini, yang diukur adalah arus yang dipakai pada lampu dimmer pada saat kondisi maksimum dan arus yang dipakai pada saat kondisi 3 lampu LED dan fan menyala. Kemudian, mengukur tegangan pada lampu dimmer, lampu LED dan fan. Hasil dari pengujian ini adalah daya yang didapatkan dengan mengalikan arus dan tegangan dari lampu dimmer, LED, dan fan. Hasilnya dapat dilihat pada tabel 6. Tabel 6. Pemakaian Daya Jenis output Lampu Dimmer 3 buah LED dan 1 fan Jumlah
Arus (Ampere) 0,23
Tegangan (Volt) 11,25
Daya (Watt) 2,588
0,03
5
0,15
2,738
4. KESIMPULAN Dalam penelitian ini, penulis dapat menarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Web SCADA Software berhasil dibuat dengan Visual Basic 6.0 dan PHP. Fitur – fitur pengendalian, pengawasan, database, grafik, dan security dapat bekerja dengan baik (tingkat keberhasilan 100 %). 2. Miniatur rumah cerdas dapat dikendalikan dengan baik oleh input PLC (potensiometer), maupun oleh input dari Web SCADA Software. 3. Konsumsi daya total sistem adalah 2,738 Watt.
DAFTAR REFERENSI [1] A Beginner’s Guide to PLC OMRON, Singapore, OMRON, 1996. [2] National Semiconductors, ADC0801 / ADC0802 / ADC0803 / ADC0804 / ADC0805 8-bit µP
Compatible A/D Converters Datasheet, 1989, 7 April 2006.
[3] Bolton, William. Programmable Logic Controller (PLC): Sebuah Pengantar (3rd ed), Jakarta, Erlangga, 2004 [4] City of London Environmental Service, Automation and Control Volume 3 Programming Requirements, 2002, 8 Mei 2006, [5] CQM1/CPM1 Programmable Controller Programming Manual, Japan, OMRON, 1996. [6] The Web Freaks Inc, PHP Help: GD Library, 2005, 8 Mei 2006 [7] Prasetia, Retna & Widodo, Catur Edi, Teori dan Praktek Interfacing Port Paralel dan Port Serial Komputer dengan Visual Basic 6.0, Yogyakarta, Penerbit Andi, 2004 [8] Tjahyono, Rudi, Pembuatan Program Man Machine Interface dengan Simple Database untuk PLC OMRON, Surabaya, Tugas Akhir S-1, Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Petra, 2006 [9] Valade, Janet, PHP & MySQL for Dummies, Indianapolis, Wiley Publishing Inc., 2004.
