PERANCANGAN REMOTE TERMINAL UNIT (RTU) PADA SIMULATOR PLANT TURBIN DAN GENERATOR UNTUK PENGENDALIAN FREKUENSI MENGGUNAKAN KONTROLER PID Mahsun Abdi – 2209106105 Jurusan Teknik Elektro-FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Keputih-Sukolilo, Surabaya-60111 ABSTRAK Seorang operator dapat memantau dan mengontrol dari pusat kontrol karena di dekat plant harus terpasang suatu unit control. Alat ini harus dapat dapat melaksanakan fungsi, sebagai pengolah sinyal, kontrol plant, dan sebagai pengukur yaitu Remote Terminal Unit (RTU). RTU mengirimkan data ke master station berdasarkan hasil pembacaan sensor sensor pada plant. RTU ini berupa peralatan kontrol elektronik yang menghubungkan objek real plant melalui sebuah Human Machine Interface (HMI). Implementasi Human Machine Interface bertujuan untuk monitoring dan controlling. Komunikasi antara HMI dan RTU menggunakan komunikasi ethernet, sedangkan antara RTU dengan simulator plant menggunakan komunikasi serial. Plant yang akan diteliti adalah pengaturan frekuensi untuk turbin dan generator. Perubahan beban di dalam suatu pembangkit listrik akan mempengaruhi kecepatan putaran dan frekuensi turbin. Saat beban berubah semakin besar, turbin akan berputar semakin berat karena adanya torsi beban. Oleh karena itu kopel penggerak turbin harus ditambah dengan mengatur bukaan control valve lebih besar agar steam flow sesuai, sehingga dapat mengembalikan kecepatan turbin sesuai set point. Pengaturan bukaan control valve dengan kontroler PID tujuan agar respon yang diinginkan yaitu, rise time = 5,41 detik, settling time = 7,38 detik dan eror steady state (%𝒆) = 0, serta tidak memiliki overshoot.
I. PENDAHULUAN Pada penelitian ini, RTU yang dirancang berfungsi untuk menghubungkan suatu sistem kontrol berupa HMI dan virtual plant dimana komunikasi dari HMI ke RTU menggunakan komunikasi ethernet. Sedangkan antara virtual plant dan RTU menggunakan serial. Penggunaan media komunikasi jaringan ethernet sangat memungkinkan untuk melakukan fungsi kontrol jarak jauh. Selain itu sebuah HMI yang berfungsi untuk monitoring dirancang dari wonderware untuk melihat keseluruhan proses kerja dari plant. Sehingga dengan HMI dan RTU ini akan mempermudah operator untuk melihat kondisi dan mengatur plant. Plant yang digunakan adalah sebuah simulator turbin dan generator. Penyesuaian frekuensi terhadap perubahan beban dilakukan dengan mengatur besarnya bukaan control valve menggunakan kontroler PID. II. TEORI PENUNJANG Secara umum ada lima komponen utama yang membangun sistem kontrol jarak jauh baik itu berupa
Distributed Control System (DCS) atau Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA), yaitu: 1. master station 2. RTU (Remote Terminal Unit) 3. instruments di lapangan 4. link komunikasi, dan 5. perangkat lunak Namun pada penelitian ini akan difokuskan untuk membahas tentang RTU (Remote Terminal Unit) dengan sistem kontrol oleh sebuah Human Machine Interface (HMI) yang dibuat dengan aplikasi Wonderware. 2.1 Remote Terminal Unit (RTU)[9] Remote Terminal Unit (RTU) salah satu bagian dari sistem kontrol jarak jauh yang ditempatkan dekat objek yang dikontrol. RTU mengirimkan data hasil pembacaan sensor sensor pada plant ke master station. RTU ini berupa peralatan kontrol elektronik yang menghubungkan objek dalam dunia fisik dengan sebuah Distributed Control System (DCS) atau sebuah SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) dengan mengirimkan data ke sistem atau sebaliknya menerima data dari sistem. Pada umumnya RTU memiliki bagian bagian penyusun yang saling berintegrasi diantaranya adalah modul central processing unit (CPU) berupa mikrokontroler, modul komunikasi, modul pengolah sinyal analog dan digital serta modul power supply. Selain itu RTU memiliki beberapa fungsi utama diantaranya sebagai pengolah sinyal, kontrol plant, dan sebagai pengukur. 2.2 Plant Turbin Uap dan Generator Turbin adalah penggerak mula yang merubah energi potensial menjadi energi mekanis pada poros turbin. Intinya bahwa turbin adalah mesin atau motor yang roda penggeraknya terdiri dari sudu sudu yang digerakkan oleh beberapa jenis fluida dimana dalam penelitian ini digerakkan oleh uap. Sedangkan generator adalah suatu peralatan yang berfungsi mengubah tenaga mekanis yang berupa daya putar poros Turbin menjadi tenaga listrik. Prinsip kerja turbin generator ini adalah saat uap panas bertekanan mengalir melintasi sudu-sudu yang dipasangkan sejajar sepanjang poros rotor turbin sehingga rotor turbin berputar. Rotor turbin dan rotor generator dipasang seporos sehingga hasil dari putaran poros turbin memutar poros generator. Hasil dari putaran generator ini akan
1
menghasilkan energi listrik karena generator memiliki lilitan dalam masing-masing fasa yang terdistribusi pada masing-masing alur stator. Fluks medan rotor bergerak sesuai lilitan jangkar. Satu putaran rotor dalam satu detik menghasilkan satu siklus per detik atau 1 Hertz (Hz). Perubahan beban akan mempengaruhi kecepatan putaran turbin. Semakin besar beban yang diinginkan, maka semakin banyak pula steam yang diperlukan. Mekanisme pengaturan dilakukan untuk menjaga agar putaran turbin uap terjaga konstan saat terjadi perubahan beban dengan cara mengatur bukaan control valve. Perubahan beban ini berpengaruh pada beberapa parameter termasuk perubahan frekuensi itu sendiri. 2.3 Komunikasi Ethernet Protokol komunikasi ethernet dalam penelitian ini digunakan untuk komunikasi antara HMI dengan RTU. Dengan menggunakan access method yang disebut CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access / Coalision Detection), dimana sistem ini mengatur suatu komputer agar menunggu jalur kabel yang kosong sebelum mengirimkan suatu data melalui jaringan yang ada. Jika jalur sedang kosong maka komputer dapat mengirimkan data. Jika jalur sedang dipakai maka komputer akan menunggu dan mencoba lagi sewaktu jalur telah kosong. Jaringan Ethernet menggunakan kabel twisted-pair, coaxial atau fiber-optic sebagai media transmisinya. Kapasitas maksimum transmisi Ethernet adalah 10 Mbps (10 megabit per detik = 10 juta bit per detik). Jenis lainnya yaitu Fast Ethernet bisa mengirim data dengan kecepatan 100 Mbps. Gigabit Ethernet bahkan bisa 1000 Mbps (1000 megabit per detik = 1 triliun bit per detik). 2.4 Wonderware Wonderware InTouch merupakan salah satu software Human Machine Interface yang banyak digunakan di dunia industri. Wonderware InTouch memiliki beberapa fasilitas yang mendukung pembuatan HMI diantaranya adalah: 1. Wonderware Active factory 2. Wonderware InControl 3. Wonderware Information Software 4. Wonderware Historian Aplikasi ini terdiri atas 3 komponen penyusun utama yaitu: 1. InTouch Application Manager 2. InTouch WindowMaker 3. InTouch WindowViewer Setiap objek dalam halaman kerja WindowMaker harus memiliki identitas supaya dapat digunakan dalam pemrograman atau lebih dikenal inisialisasi objek. Objek disebut tag, dan nama objek disebut tagname. Semua tagname yang telah dibuat dalam suatu aplikasi dapat dilihat pada Tagname Dictionary. Setelah mengisi nama tag, user harus menentukan tipe dari tag. 2.5 KEPserverEx V4 dan Omniserver Kepserver adalah salah satu server OPC yang menyediakan konektivitas langsung antara ratusan PLC
yang berbeda, perangkat, dan sistem, dan berbagai macam aplikasi klien OPC, termasuk HMI, SCADA, Sejarawan, MES, dan ERP. Sedangkan omniserver adalah program yang dapat mengkonfigurasi untuk berkomunikasi dengan berbagai perangkat yang belum memiliki driver agar bisa menuliskan data. Omniserver dapat dikonfigurasi untuk berkomunikasi dengan hampir semua perangkat satu atau beberapa perangkat. Hal ini dilakukan melalui serangkaian kotak dialog yang memandu melalui pembangunan deskripsi dari aliran data yang digunakan untuk berkomunikasi dengan perangkat. 2.6 Dasar Kontroler PID Kontroler PID merupakan kontroler yang berfungsi mengubah sinyal kesalahan (error) menjadi sinyal kontrol. Kontroler ini tersusun dari kontroler proporsional ditambah integral ditambah derivative (PID) yang merupakan salah satu mekanisme umpan balik yang banyak digunakan dalam sistem pengaturan industri. Sebuah kontroler PID menghitung nilai kesalahan sebagai perbedaan antara keluaran terukur dengan masukan yang diinginkan. Hubungan sinyal kesalahan dan sinyal kontrol pada kontroler tipe-PID standar dapat dinyatakan dengan Persamaan (2.2). 𝑡 𝑑 𝑒 1 𝑒 𝑡 + 𝑇𝑑 (2.1) 𝑢 𝑡 = 𝐾𝑝 𝑒 𝑡 + 0 𝑇𝑖
Atau dalam bentuk fungsi alih, U ( s) 1 K p (1 D s) E ( s) Is
𝑑 𝑡
(2.2)
Atau
2 U ( s) K p ( I D s I s 1) E ( s) Is
(2.3)
III. PERANCANGAN SISTEM Perancangan RTU dalam proyek akhir ini merupakan salah satu bagian dari peralatan kontrol dimana salah satu fungsinya menghubungkan suatu sistem kontrol berupa HMI dan virtual plant dimana komunikasi dari HMI ke RTU menggunakan komunikasi Ethernet. Sedangkan antara virtual plant dan RTU menggunakan serial. Penggunaan media komunikasi jaringan Ethernet sangat memungkinkan untuk melakukan fungsi kontrol jarak jauh. Selain itu sebuah HMI yang berfungsi untuk monitoring dirancang dari wonderware untuk melihat keseluruhan proses kerja dari plant. Sehingga dengan HMI dan RTU ini akan mempermudah operator untuk melihat kondisi dan mengontrol plant. 3.1 Arsitektur Remote Terminal Unit Tahap awal perancangan sistem adalah pembuatan RTU dimana hardware ini memiliki beberapa komponen penyusun sesuai dengan arsitektur Remote Terminal Unit yang di rancang terdiri atas beberapa komponen utama: 1. Minimum Sistem ATmega 128 2. Modul serial RS 232 (IC Max 232)
2
3. Modul serial to Ethernet (WIZ110SR) 4. Modul DAC (IC DAC0808N) 5. Power supply 6. 3.2 Perancangan HMI Dengan Wonderware Untuk memulai mendesain di dalam wonderware terutama berkaitan dengan tugas akhir ini, tahap pertama yang harus diperhatikan adalah membuat direktori turbin generator di dalam InTouch Application Manager. Lalu merancang desain turbin generator sesuai pada siklus air aliran air dan uap pada boiler di InTouch WindowMaker. Symbol factory yang dipakai pada proses desain disini antara lain: 1. Pipa 6. Text box 2. Valve 7. Slider 3. Tangki 8. Heater 4. Push botton 9. Pump 5. Real-time Trend
manual valve yang akan difungsikan pada saat starting awal turbin saja. Sedangkan untuk pemodelannya pada matlab disajikan pada gambar 3. 3.4 Perancangan kontroler Langkah awal perancangan kontroler ini adalah dengan running simulasi plant menggunakan software matlab. Set point frekuensi yang diberikan sebesar 50 Hz dan set point tegangan referensi sebesar 13,8 KV.
Gambar 3. Pemodelan untuk turbin uap
Hasil perancangan HMI ini pada gambar 3.
Gambar 4. Respon open loop turbin generator Gambar 1. Hasil rancangan HMI turbi generator pada InTouch Wonderware
3.3 Pemodelan Virtual Plant Turbin Generator Obyek yang akan diteliti dalam proyek akhir ini adalah turbin generator untuk pengaturan frekuensi turbin. Frekuensi turbin sebesar 50 Hz dengan jumlah kutub turbin sebanyak 2 kutub yang sebanding dengan kecepatan turbin sekitar 3000 RPM. 𝑝 𝑛 𝑓= 𝑥 (1) 2 60 Jika ada perubahan pada beban maka control valve yang akan menyesuaikan bukaannya sehingga terjadi perubahan debit uap panas bertekanan. Perubahan ini akan mempengaruhi putaran turbin bertambah atau berkurang agar dapat menyesuaikan kecepatan turbin sehingga menghasilkan frekuensi sesuai set point. Dalam memodelkan turbin dan generator pada gambar 2 disesuaikan dengan yang ada di PT Indonesia Power dimana jenis turbin adalah turbin tunggal non reheating, selain control valve yang akan mengatur laju uap, terdapat pula
Hasil respon open loop pemodelan turbin generator ini diperoleh respon berupa orde 1 yang ditampilakan pada gambar 4. Dari respon open loop frekuensi yang dihasilkan sistem diperoleh spesifikasi respon transient sebagai berikut: Xss = 50 Yss = 50 K=1 Y(τ) = 0,632 . 50 = 31,6 Time Constant (τ) = 3,6 detik Rise Time (Tr) = τ Ln9 = 7,91 detik Settling Time (Ts) = Ts(±5%) = 3τ = 10,8 detik Delay Time (Td) = τ Ln2 = 2,5 detik Sedangkan untuk respon Steady State yang diukur melalui %error posisi keadaan tunak: 𝑋 −𝑌 %𝑒 = 𝑆𝑆 𝑆𝑆 𝑥 100% 𝑋 𝑆𝑆
50 − 50 %𝑒 = 𝑥 100% = 0 50 Dari respon open loop plant tersebut maka dirancanglah parameter kontroler PI dari hasil tunning sebesar:
Kp = 2 τi = 0,39 detik
Gambar 2. Blok diagram perancangan plant turbin generator
untuk perancangan kontroler PI dapat digambarkan pada diagram blok sebagai berikut:
3
Sinyal kontrol
Gambar 5. Perancangan Kontroler PI
4.2 Implementasi dan Analisa Plant saat Close Loop Untuk pengujian plant saat close loop, dilakukan pemodelan dalam diagram blok sesuai pada gambar 8. 60 Pressure
input pressure
out f low
in slider
% slider
Flow Steam 53,3 Kg/s
Pressure out main v alv e
Main Valve
Kecepatan Generator 3000 RPM
100 F LP
% to % 50
out f low input pressure Valv e Position
PI(s)
Set Point Frekuensi
multi PI Controller turbine generator
Input Flow
TM F HP
1
2
2/120
10s+3.4 Turbin Reheater
Control Valve Pressure to flow
per unit
Transfer Turbin Generator
F=nP/120
Frekuensi
74.08 60 % bukaan valve
RPM RPM1 2*pi/60 ia
rpm to radian
Day a
Torsi Lawan if
3.5 Perancangan Komunikasi data Semua data yang ada pada sistem ini dikumpulkan dan dikomunikasikan melalui 2 jenis komunikasi antara lain komunikasi serial dan komunikasi data dengan bantuan OPC. Komunikasi dengan OPC merupakan protokol tersendiri dengan bantuan software KepserverEx. Untuk mempermudah komunikasi antara Wonderware InTouch 10.1 dengan hardware maka perlu ditambahkan software Omniserver karena konfigurasinya lebih mudah dari pada dengan fasilitas dalam OPC KepserverEx sendiri.
dikarenakan nilai parameter jangkar pada generator yang tetap. Sedangkan tegangan terminal dibatasi maksimal sampai dengan 13,8 KV. Dengan set point tegangan ditetapkan sebesar 13,8 KV akan menghasilkan daya terbangkitkan maksimal sebesar 43 MW.
TL
1 2 1+ 0,39 𝑠
4.305e+007
Va
ia
Sinyal error
ia Va Pf (sqr3) Set point Vref 13800
ef
PI(s)
w 0.267s+0.325
PI Controller
Ea
0.0001
Transfer exciter
1
10.43 if
ia
6.13
P 43Mw
Va
0.528s+0.0502 Product
Km
Transfer armature
4.246
Zr
Tegangan output
Va 138000 V
if
Gambar 8 Blok Diagram Close Loop Plant Turbin Generator
Gambar 6. Skema komunikasi data sistem keseluruhan
IV. HASIL PERANCANGAN DAN PENGUJIAN Pada pembahasan sebelumnya telah dijelaskan respon open loop plant dimana hasil respon sistem mirip orde 1. Karena itu dirancang sebuah kontroler PI dengan parameter KP dan τi dari hasil tunning. Metode tunning dilakukan karena kerumitan sistem sehingga sulit untuk dilakukan perhitungan secara analitik. 4.1 Implementasi dan Analisa Plant saat Open Loop Dari data hasil respon open loop pada pembahasan sebelumnya menunjukkan bahwa hasil respon dari analisa open loop mirip orde satu seperti pada gambar 6. Dengan spesifikasi respon transient untuk kecepatan respon ( 𝜏) sebesar 3,6 s akan menghasilkan settling time sebesar 10,8 s. sedangkan pada respon Steady State yang diukur melalui %error posisi keadaan tunak adalah nol atau tidak ada eror untuk hasil simulasi matlab. Sedangkan untuk untuk torsi beban, pemodelannya dapat disimulasikan di matlab pada gambar 7.
Gambar 7 Blok pemodelan torsi beban
Torsi beban dihasilkan dari persamaan 2. 𝑇𝐿 = 𝐾𝑇𝑔 𝐼𝐹 𝐼𝐴 (2) dimana 𝐼𝐹 adalah arus medan dan 𝐼𝐴 adalah arus jangkar yang nilainya berubah saat terjadi perubahan beban. Nilai 𝐼𝐴 berubah ubah seiring dengan perubahan beban
Untuk blok diagram turbin generator ini menghasilkan respon open loop mirip orde 1 maka perancangan kontrolernya adalah kontroler PI, dengan nilai parameter KP dan τi dari hasil tunning. Metode ini dilakukan karena nilai dari parameter PI dari hasil metode analitik belum bisa menghasilkan spesifikasi respon yang diinginkan yaitu mempercepat respon transient, zero offset, dan tidak memiliki overshoot . untuk itu dilakukan metode tunning dalam mencari parameter PI. Metode tunning dilakukan karena sistem turbin generator ini memiliki persamaan matematis yang merupakan orde tinggi dan tidak mudah untuk dilakukan perhitungan parameter secara analitik. Untuk mendapatkan nilai tunning untuk parameter PI ini yang pertama di-set adalah nilai KP agar bisa mencapai steady state. Baru nilai τi di berikan untuk mempercepat respon transiennya. Dari hasil tunning parameter kontroler PI diperoleh nilai KP = 2 dan τi = 0,39 s. Hasil respon close loop ditunjukkan pada gambar 8. Dari respon close loop frekuensi yang dihasilkan sistem diperoleh spesifikasi respon transient sebagai berikut: Xss = 50 Yss = 50 K=1 Y(τ) = 0,632 . 50 = 31,6 Time Constant (τ) = 2,6 detik Rise Time (Tr) = τ Ln9 = 5,713 detik Settling Time (Ts) = Ts(±5%) = 3τ = 7,8 detik Delay Time (Td) = τ Ln2 = 1,8 detik Sedangkan untuk respon Steady State yang diukur melalui %error posisi keadaan tunak:
%𝑒 =
𝑋𝑆𝑆 − 𝑌𝑆𝑆 𝑥 100% 𝑋𝑆𝑆
4
%𝑒 =
50 − 50 𝑥 100% = 0 50
Gambar 10 Respon Frekuensi Saat Pembebanan Gambar 9 Hasil Respon Close Loop Frekuensi
Respon closed loop dengan kontroler PI yang telah dirancang, tetap menghasilkan sistem orde 1 dengan spesifikasi respon sesuai yang diinginkan yaitu dengan mempercepat respon transien sekitar 1 detik dari respon awal, eror steady state (%𝑒) = 0, dan tidak memiliki overshoot. Grafik pada gambar 9 tersebut merupakan output system dengan kontroler saat tidak ada beban. Saat terjadi perubahan beban untuk pengujian sistem closed loop akan ditampilkan pada gambar 10. Gambar 10 menunjukkan bahwa perubahan beban hingga maksimum 43MW sesuai batasan daya di PT Indonesia Power masih dapat diatasi oleh kontroler PI yang telah dirancang. Beban mulai masuk ke dalam sistem setelah putaran turbin sudah stabil disekitar 3000 RPM dengan frekuensi 50 Hz. Saat beban penuh dimasukkan dalam sistem, dapat dianalisa bahwa frekuensi turun sekitar 0,017 Hz dan kontroler mampu mengembalikan ke frekuensi semula sebesar 50 Hz selama 160 detik. Penurunan frekuensi ini dikarenakan saat terjadi penambahan beban, torsi beban juga membesar sehingga akan mempengaruhi frekuensi dan kecepatan turbin. Saat kecepatan turbin berkurang maka steam flow yang masuk ke dalam turbin harus diberikan lebih banyak dan sebaliknya jika kecepatan turbin naik agar frekuensi turbin sesuai set point. Karena itu untuk mengatur besar kecilnya steam flow maka dilakukan pengaturan control valve dengan menggunakan kontroler PI sesuai yang telah dirancang pada pembahasan sebelumnya. Respon transien dapat dipercepat dengan memperbesar nilai dari τi di mana sebelumnya adalah 0,39 detik menjadi 0,48 detik. Hasilnya pengujian ini adalah adalah semakin cepat respon transien dan bertambahnya osilasi karena nilai τi yang terlalu besar. Untuk mengatasinya maka dilakukan pengujian dengan menambahkan kontroler PID pada sistem dengan metode tunning.
Langkah pertama adalah dengan menambahkan nilai parameter proposional dan dalam percobaan ini nilainya 25 untuk parameter P. Kontroler P ini berfungsi untuk menghasilkan keluaran yang sebanding dengan besarnya sinyal kesalahan sebagai perbedaan antara keluaran terukur dengan masukan yang diinginkan. Namun hasil respon sistem disini masih berosilasi. Untuk meredam osilasi ini maka ditambahkan parameter D yang ditambahkan bertahap hingga osilasi sistem dapat diredam. Pada pengujian ini nilai parameter derivative dari kontroler PID ini sebesar 7. Hasil dari respon sistem dengan kontroler PID tampak pada Gambar 11.
Gambar 11 Hasil Respon Frekuensi Turbin Generator dengan Kontroler PID
Dari respon closed loop frekuensi yang dihasilkan sistem diperoleh spesifikasi respon transient sebagai berikut: K=1
Y(τ) = 31,6
Time Constant (τ) = 2,46 detik Rise Time (Tr) = τ Ln9 = 5,41 detik Settling Time (Ts) = Ts(±5%) = 3τ = 7,38 detik Delay Time (Td) = τ Ln2 = 1,7 detik sedangkan untuk respon Steady State yang diukur melalui %error posisi keadaan tunak: 𝑋𝑆𝑆 − 𝑌𝑆𝑆 %𝑒 = 𝑥 100% 𝑋𝑆𝑆 50 − 50 %𝑒 = 𝑥 100% = 0 50
5
4.2 Komunikasi data
V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan Ada beberapa komunikasi yang terjadi dalam sistem Berdasarkan beberapa kali pengujian untuk beberapa ini termasuk komunikasi serial maupun komunikasi OPC. komponen pendukung proyek akhir ini, dapat disimpulkan Komunikasi serial dilakukan antara virtual plant dengan bahwa: RTU. Sedangkan antara RTU dengan HMI dilakukan 1. Komunikasi antara HMI dan plant dengan komunikasi OPC. Sebelum dilakukan integrasi antara HMI, perantara RTU dapat dilakukan jika tag name RTU, dan virtual plant dilakukanlah beberapa tahap antara HMI Wonderware Intouch telah terdaftar pengujian. pada OPC dan protokol Omniserver, sedangkan Pertama adalah pengujian komunikasi serial dengan toolbox pada Virtual Plant di Matlab juga harus cara menghubungkan port Rx/Tx dan ground (port untuk sesuai dengan Address name OPC serta protokol komunikasi serial) hardware dengan terminal pada Omniservernya juga. komputer melalui modul serial IC max232. IC ini berfungsi 2. 2. Hasil respon open loop system menghasilkan untuk pengkondisian sinyal tegangan serial dengan respon mirip orde 1 sehingga dirancanglah tegangan TTL. Pengujian komunikasi serial ini dilakukan kontroler PI untuk mengendalikan control valve. dengan cara memberikan program pada mikrokontroler 3. Respon closed loop dengan kontroler PI yang telah untuk dapat mengirimkan data ke terminal. dirancang, dengan nilai KP = 2 dan τi = 0,39 detik Pada pengujian selanjutnya adalah untuk komunikasi tetap menghasilkan sistem orde 1 dengan OPC yang dilakukan dengan cara mengkomunikasikan spesifikasi respon transien sesuai yang diinginkan antara HMI – RTU dan virtual plant – RTU. Pada bagian ini yaitu rise time = 5,713 detik, settling time = 7,8 membutuhkan tambahan software OPC KEPserver dan detik, sedangkan spesifikasi respon transien Omniserver. Software tambahan Omniserver dipakai karena menghasilkan eror steady state (%e) = 0, dan tidak di dalam KEPserver belum memiliki driver atau toolbox memiliki overshoot. untuk dapat berinteraksi dengan mikrokontroler langsung di 4. Kontroler PI yang telah dirancang dapat mengatasi dalam RTU. Selain itu konfigurasi protokol komunikasi di perubahan beban sesuai dengan batasan maksimal dalam Omniserver juga tidak serumit membuat konfigurasi beban yang ada di lapangan yaitu maksimal 43 protokol komunikasi di KEPserver. MW. Antara OPC KEPserver dan Omniserver keduanya 5. Penambahan parameter τi menyebabkan sistem harus saling berintegrasi untuk dapat melakukan pengiriman memiliki respon lebih cepat namun akan berosilasi. data dari HMI ke virtual plant. Cara yang pertama adalah Karena itu perlu ditambahkan parameter derivative dengan memasukkan tag name yang sama dengan pada kontroler PID untuk meredam osilasi. Wonderware, selanjutnya integrasi antara OPC KEPserver Kontroler PID ini memiliki nilai masing masing dan Omniserver yaitu dengan cara membuat protokol parameter KP=25, τi=0,48 detik dan τd=7 detik. komunikasi pada Omniserver dari alamat tag dari 6. Kontroler PID hasil pengembangan kontroler PI KEPserver. Setelah protocol yang akan digunakan telah juga menghasilkan sistem orde 1 dengan dibuat dan masing masing tag name yang ada pada HMI spesifikasi respon transien tidak jauh dari hasil telah didaftarkan dan protokol komunikasi sudah sesuai tag respon kontroler PI yaitu rise time = 5,41 detik, maka data siap ditransfer. Konfigurasi protokol komunikasi settling time = 7,38 detik, sedangkan spesifikasi data saat Omniserver menerima data virtual plant melalui respon transien menghasilkan eror steady state (%e) RTU adalah FF{FLOW}GG{FREK}HH{OMEGA}II = 0, dan tidak memiliki overshoot. juga dapat {PALEP}JJ{POWER}KK{PRESS}LL{RPM}{$CR},sedangk mengatasi perubahan beban. -an data yang akan dikirim ke virtual plant formatnya 7. Perbandingan hasil respon kontroler PI dan PID AA{KP}BB{KI}CC{KD}DD{MAIN_PALEP}EE{SP_FREK} tidak memiliki perbedaan yang jauh, namun {$CR}. Di mana arti dari masing-masing tag sebagai berikut: kontroler PID menghasilkan respon yang relatif KP : Nilai KP lebih cepat 0,5 detik. KI : Nilai τi 8. Pembuatan hardware RTU pada tugas akhir ini KD : Nilai τd dapat diselesaikan namun dalam integrasinya MAIN_PALEP : Bukaan manual vale dengan HMI maupun Virtual Plant belum SP_FREK : Set point frekuensi diperoleh hasil maksimal dikarenakan belum FLOW : Aliran uap sempurnanya software konfigurasi untuk dapat FREK : frekuensi mentransfer data. OMEGA : Kecepatan sudut PALEP : Bukaan control valve DAFTAR PUSTAKA POWER : Daya keluaran PRESS : Tekanan uap [1] Sustika R., Oka M., “Pengembangan RTU RPM : Kecepatan turbin
(Remote Terminal Unit) untuk Sistem Kontrol
6
Jarak Jauh berbasis IP”, INKOM, Vol. IV/No. 2, November 2010
[2] Widodo Budiharto,“Panduan Mikrokontroler AVR Atmega 16”. Elex Media Komputindo, Jakarta, 2008
[3] …..,ATmega128 Microcontroller Datasheet, Atmel, 2006 [4] Permana A.,"Boiler Plant Simulator dengan HMI Wonderware Intouch dan Proses Akuisisi Data Menggunakan Mikrokontroler“, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS, Surabaya, 2011.
[5] Ma’ruf D., Ariyati V., "Aplikasi Automatic Boiler Control di PLTU Perak PT Indonesia Power“, Laporan Kerja Praktek, Jurusan Teknik Elektro FTIITS, Surabaya, 2011. [6] …..,Perak-Grati Generation Business Unit, Profil perusahaan PT Indonesia Power, Surabaya, 2008 [7] ….., Daily Log Book Turbine and Generator, Indonesia Power Sub Unit Perak, 2011 [8] …..,Pengaturan Frekuensi pada Sistem Tenaga Listrik, http://scadaitb.wordpress.com/2009/11/19/pengaturanfrekuensi-pd-sistem-tenaga-listrik.htm, September 2011. [9] …..,Bab II Teori Dasar Turbin dan Generator, Digilib Petra, Agustus 2011. [10] Afandi M.I., “Pembuatan HMI SCADA Menggunakan Pemrograman Delphi dengan RTU Plc Siemens S7400 Berbasis Jaringan Ethernet.”, Laporan Penelitian, Puslit KIM-LIPI, Tangerang 15314. [11] Robin W., Kepware KEPServerEX v4.270.416, http://dunia engineering.wordpress.com/2009/02/18/kepwarekepserverex-v4-270-416/, Februari 2012. [12] FredX, Komunikasi Antara HMI dan Mikrokontroller AVR ATMega8535 Via OPC Bagian 2(Over Network), http://fredx.web.ugm.ac.id/2009/12/komunikasihmimikrokontrolle r-via-opc-bagian-2-over-network, January 2012.
[18] …..., DAC 0808N Datasheet, Texas Instrument, 2006
[19] Kundur, P., Balu, Neal J., Lauby, Mark G,.”Power System Stability and Control“, McGraw-Hill, New York, 1994
DAFTAR RIWAYAT HIDUP Penulis merupakan 2 bersaudara yang dilahirkan di Gresik bulan Agustus 23 tahun yang lalu. Besar di kota pudak dan mulai meniti pendidikan wajib dari SD hingga lulus SMA tahun 2006 di kota ini pula. Lulusan SMA Negeri 1 Gresik ini akhirnya memutuskan untuk melanjutkan studi ke PENS ITS mengambil jurusan elektronika. Lulus dari PENS ITS pada tahun 2009, penulis meneruskan studinya ke Teknik Elektro ITS program lintas jalur dan memilih Bidang Studi Teknik Sistem Pengaturan pada tahun 2009/2010. Pada tahun 2012, tepatnya pada tanggal 27 Januari, penulis telah mengikuti Sidang Tugas Akhir sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik.
[13] Chapman, “ MATLAB Programming for Engineers 4e.”, Thomson Learning , 2008. [14] Ogata K,. “Modern Control Engineering 3rd Edition”.Upper Saddle River New Jersey:PrenticeHall,. 1997 [15] Firmansyah R.,"Perancangan dan Implementasi Fuzzy Lookup Table Untuk Pengaturan Injeksi Bahan Bakar Saat Kecepatan Stasioner pada Mesin Spark Ignition“,Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro FTIITS, Surabaya, 2011.
[16] …..., IC MAX 232 Datasheet, Texas Instrument, 2000 [17] …..., Serial to Ethernet WIZ110SR Datasheet, WizNet, 2010
7
