TUGAS AKHIR
SIMULASI SISTEM KONTROL SISTEM MANAJEMEN PEMBAKARAN
WASTE HEAT RECOVERY UNIT DENGAN PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Kelulusan Pendidikan Strata Satu (S-1) Program Studi Teknik Elektronika
GATOT SUHENDRA NIM: 0140311-231
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2007
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Tugas Akhir
: Simulasi Sistem Kontrol Sistem Manajemen Pembakaran Waste Heat Recovery Unit dengan Programmable Logic Controller
Nama
: Gatot Suhendra
NIM
: 0140311-231
Fakultas / Jurusan
: Teknologi Industri / Teknik Elektro
Peminatan
: Teknik Elektronika
Jakarta,
Juli 2007
Menyetujui dan Mengesahkan
Pembimbing Tugas Akhir
Koordinator Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro
(Jaja Kustija, M.Sc.)
(Yudhi Gunardi, ST, MT.)
Mengetahui Ketua Jurusan Teknik Elektro
(Ir. Budi Yanto Husodo, M.Sc.)
ii
INTISARI Dalam pelaksanaan suatu projek penggantian suatu sistem kontrol otomatis di suatu pabrik seringkali ditemui kendala pada fase enjiniring dan pengetesan. Pada fase enjiniring, seringkali peralatan yang lengkap, dalam hal ini suatu sistem PLC lengkap yang akan dipakai nantinya, belum tentu tersedia. Boleh jadi peralatan tersebut baru datang pada saat-saat akhir menjelang pengetesan. Kalaupun tersedia, belum tentu dengan peralatan tersebut, enjiner dapat dengan mudah melakukan simulasi dan pengujian system. Tulisan ini bertujuan memberikan suatu metode yang dilakukan penulis pada saat pengerjaan penggantian sistem kontrol PLC Waste Heat Recovery Unit (WHRU). Dengan metode ini diharapkan penggantian PLC untuk penerapan khusus, dalam hal ini fail-safe system, dapat lebih mudah dan benar pula secara fungsi kontrol keselamatannya. Metode yang dilakukan dalam melakukan simulasi ini adalah dengan membuat perangkat lunak, dalam hal ini adalah program ladder, yang dapat digunakan untuk memahami fungsi kontrol PLC sebelumnya dan kemudian dijadikan acuan dalam pengetesan sistem. Dalam hal ini digunakan perangkat lunak milik suatu vendor, termasuk untuk mensimulasikan PLC-nya. Untuk mempermudah dalam penggambaran proses, dibuat pula system visualisasi dengan menggunakan ProTool yang dipergunakan fungsi RunTime-nya. Pemilihan penggunakan produk milik vendor ini dikarenakan penulis telah familiar dan terbiasa menggunakannya. PLC dan visualisasi produk lain dapat pula digunakan, khususnya perangkat lunaknya. Dari hasil pengujian terhadap simulasi ini, dapat terlihat bahwa metode pengujian dan pengetesan kerja suatu sistem perangkat keras PLC dengan aplikasi khusus, yang harus dirangkai lengkap sistem keluaran dan masukannya dapat digantikan dengan suatu sistem perangkat lunak. Metode ini dapat diterapkan pada pekerjaan penggantian sistem kontrol lainnya, tentu saja dengan karakteristik pekerjaan yang tidak jauh berbeda. Namun demikian, mensimulasikan suatu sistem kontrol dengan menggunakan perangkat lunak secara keseluruhannya membutuhkan pengalaman terhadap kondisi proses dan operasional suatu sistem, namun hal ini tidaklah sulit dilakukan.
iii
ABSTRACT
During engineering and testing phase a revamping control system in a plant, often engineer faced difficulties. The full package of new control system is usually not available at the beginning of the phase. It will not be such an easy job to make functional test of the system. This paper will describe how to do a revamping of control system of Waste Heat Recovery Unit. It is expected that revamping of failsafe control system will be easier and correct in its function. A program, so called ladder is developed as a simulation tools to understand the previous control philosophy and sequences and then become a reference in the test. This ladder was developed using software that belong to a vendor, included emulation for its PLC. To make process visualisation, a runtime version of ProTool is used. Another brand can also be used as long as has ladder programming language, visualisation tool and PLC emulation. At the end, using only software with process simulation rather than to fully wiring the input and output of PLC can make easier work. This also can be implemented in other similar project. Nevertheless, an experience and process knowhow is really having advantage to make the simulation running.
iv
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirobbilalamin, penulis ucapkan atas selesainya skripsi ini dan selesainya penulis menempuh sidang sarjana, dengan demikian mengakhiri masa studi penulis pada tingkat sarjana. Selama penulisan skripsi ini, dan juga selama masa studi penulis telah banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak. Atas bantuan mereka semua penulis mengucapkan terima kasih. Mereka antara lain adalah: 1. Bapak Jaja Kustija, MSc. sebagai dosen pembimbing yang telah bersedia memberikan bantuan berupa dorongan moral, waktu, pikiran dan tenaga beliau selama penulisan karya tulis ini. 2. Ibunda Sri Maryani, istri tercinta Afni Amien Wasiati atas doa, kesabaran dan dukungannya menemani penulis dalam menyelesaikan skripsi ini, dan ananda Muhammad Syifaa Zulfikar yang telah diambil waktu bermainnya dengan penulis. 3. Seluruh staf akademik, tata usaha dan administrasi PKSM Universitas Mercubuana. 4. Seluruh rekan-rekan Teknik Elektro PKSM yang telah menemani penulis selama masa pendidikan.
Semoga Allah SWT membalas semua perbuatan baik mereka. Amin. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi yang membutuhkannya. Kritik dan saran selalu penulis terima untuk kemajuan yang akan datang.
Penulis
v
DAFTAR ISI Halaman Halaman Judul …………………………………………………………………
i
Halaman Pernyataan …………………………………………………………...
i
Halaman Pengesahan …………………………………………………………...
ii
Abstraksi ………………………………………………………………………....
iii
Kata Pengantar ………………………………………………………………….
v
Daftar Isi …………………………………………………………………………
vi
Daftar Tabel …………………………………………………………………….
x
Daftar Gambar …………………………………………………………………..
xi
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................
1
1.1 Latar Belakang …………………………………….................................
1
1.2 Tujuan ……………………………………………...................................
2
1.3 Pembatasan Masalah …………………………………………….............
2
1.4 Metode Penulisan …………………………………………….................
3
1.5 Sistematika Penulisan…………………………………………................
3
BAB II DASAR TEORI .....................................................................................
5
2.1 PLC (Programmable Logic Controller) ………………………................
5
2.1.1 Rak PLC ……………………….……………………….................
10
2.1.2 Modul Catu Daya (Power Supply : PS) ……. ………….................
11
2.1.3 Modul CPU ………………………………………………..............
12
2.1.4 Modul Program Perangkat Lunak ……………. ………………......
12
2.1.5 Modul I/O ………………………………………............................
15
vi
2.1.5.1 Modul Masukan...................................................................
15
2.1.5.2 Modul Keluaran...................................................................
17
BAB III PERANCANGAN SISTEM.................................................................
20
3.1 Pengumpulan Data …………………………………...............................
32
3.1.1 Daftar Masukan dan Keluaran PLC (I/O List) …………................
32
3.1.2 Program Ladder milik PLC terdahulu………………………......
35
3.1.3 Diagram Proses dan Instrumentasi (P&ID) ………….....................
36
3.1.4 Diagram Alir Fungsi (Flowchart) ………....................................…
38
3.1.5 Diagram Alir Proses (Process Flow Diagram/PFD) ………...........
39
3.1.6 Manual Operasional ………........................................................…
40
3.1.7 Dokumen Pendukung ………......................................................…
41
3.2 Konversi Program …………………………………...............................
41
3.2.1 Daftar Masukan dan Keluaran Step 7.............…………................
42
3.2.2 Memasukkan Keterangan Program ………….................................
44
3.2.3 Membuat Aplikasi Step 7...........................….................................
46
3.2.3.1 Memulai Membuat Aplikasi Step 7....................................
46
3.2.3.2 Melakukan Konfigurasi Perangkat Keras...........................
48
3.2.4 Konversi Program Ladder...............................................................
49
3.2.5 Membuat Analisa Program dan Melakukan Modifikasi.................
51
3.2.6 Membuat Visualisasi Proses dengan OP-270 dengan ProTool......
52
3.2.6.1 Pemilihan Jenis OperatorPanel...........................................
53
3.2.6.2 Pemilihan Jenis PLC...........................................................
54
3.2.6.3 Pemberian Nama Project....................................................
55
3.2.6.4 Membuat Gambar Pada Screen..........................................
56
vii
3.2.7 Menggabungkan Program PLC dengan Visualisasi OP-270..........
57
PENGUJIAN SISTEM....................................................................
59
4.1 Persiapan Pengujian.......................……………….…………………...
59
BAB IV
4.1.1 Komputer atau Laptop …………....................................……….
59
4.1.2 Central Processing Unit (CPU) …………....................................
60
4.1.3 Simatic Manager Step 7.............……….......................................
60
4.1.4 HMI OP-270.....................................……....................................
60
4.1.5 Simatic ProTool.................................……....................................
61
4.2 Integrasi Sistem...............................…………………………………...
61
4.3 Simulasi Masukan dan Keluaran.....…………………………………...
61
4.4 Pembagian Proses Simulasi............………………….………………...
63
4.4.1 Boiler Trip............................…….....................................……….
64
4.4.2 Master Gas Trip …………...............................................………..
65
4.4.3 Boiler Start Interlok ……..................................................……….
66
4.4.4 Gas Burner Start Interlok..................................................………..
67
4.4.5 Burner Bar Shutdown.......................................................………..
69
4.5 Simulasi Sistem Manajemen Pembakaran WHRU.................................
70
4.5.1 Sistem Purge............................……...................................……….
71
4.5.2 Sistem Pilot …………......................................................……….
72
4.5.3 Sistem Burner Bar ……....................................................……….
73
4.5.4 Visualisasi Operasional WHRU........................................……….
74
KESIMPULAN.................................................................................
75
BAB V
viii
DAFTAR PUSTAKA...........................................................................................
76
LAMPIRAN.........................................................................................................
77
ix
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.1
Daftar masukan PLC.............................................................
33
Tabel 3.2
Daftar keluaran PLC.............................................................
34
Tabel 3.3
Daftar masukan diskrit Step 7..............................................
42
Tabel 3.4
Daftar keluaran diskrit Step 7...............................................
43
Tabel 3.5
Daftar memori diskrit Step 7................................................
44
Tabel 3.6
Daftar pewaktu Step 7..........................................................
45
Tabel 4.1
Sistem Purge........................................................................
71
Tabel 4.2
Sistem Pilot..........................................................................
72
Tabel 4.3
Sistem Burner Bar...............................................................
73
x
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1
Programmable Logic Controller...........................................
6
Gambar 2.2
Diagram PLC........................................................................
7
Gambar 2.3
Contoh penerapan PLC.......................................................
7
Gambar 2.4
Rak PLC…………………...................................................
10
Gambar 2.5
Modul Power Supply PLC………………….......................
11
Gambar 2.6
Diagram Rangkaian Dasar Power Supply ………………..
11
Gambar 2.7
Modul CPU PLC ………....................................................
12
Gambar 2.8
Pemrograman Ladder...........................................................
13
Gambar 2.9
Pemrograman Statement List...............................................
14
Gambar 2.10
Pemrograman Diagram Blok Fungsi....................................
14
Gambar 2.11
Jenis masukan diskrit...........................................................
15
Gambar 2.12
Contoh masukan diskrit.......................................................
16
Gambar 2.13
Contoh masukan analog.......................................................
17
Gambar 2.14
Contoh keluaran diskrit........................................................
17
Gambar 2.15
Contoh keluaran analog........................................................
18
Gambar 2.16
Contoh penerapan modul I/O...............................................
19
Gambar 3.1
Tipikal Gas Turbin dan WHRU..........................................
21
Gambar 3.2
Waste Heat Recovery Unit..................................................
22
Gambar 3.3
Waste Heat Recovery Unit..................................................
23
Gambar 3.4
Program Ladder TI-305.......................................................
28
Gambar 3.5
Program FLD FSC …………..............................................
28
Gambar 3.6
Program Ladder Simatic Step7............................................
30
xi
Gambar 3.7
Program Simulasi PLCSIM Simatic Step 7.........................
30
Gambar 3.8
Program ProTool OP-270 ……….......................................
31
Gambar 3.9
Konfigurasi ProTool OP-270 dan PLC...............................
31
Gambar 3.10
Sebagian daftar masukan dan keluaran PLC TI-305............
32
Gambar 3.11
Sebagian program ladder PLC TI-305 terdahulu.................
35
Gambar 3.12
P&ID Waste Heat Recovery Unit........................................
37
Gambar 3.13
Diagram flowchart proses WHRU start-up..........................
38
Gambar 3.14
Diagram PFD sistem bahan bakar gas WHRU.....................
39
Gambar 3.15
Cuplikan manual operasi WHRU.........................................
40
Gambar 3.16
Memulai membuat aplikasi Step 7.......................................
46
Gambar 3.17
Memilih CPU aplikasi Step 7..............................................
47
Gambar 3.18
Memilih program kontrol.....................................................
47
Gambar 3.19
Memberi nama aplikasi........................................................
48
Gambar 3.20
Tampilan struktur aplikasi...................................................
48
Gambar 3.21
Konfigurasi perangkat keras................................................
48
Gambar 3.22
Konfigurasi perangkat keras................................................
49
Gambar 3.23
Ladder TI-305......................................................................
49
Gambar 3.24
Ladder Step 7 dengan simbol dan keterangan.....................
50
Gambar 3.25
Library Ladder Step 7..........................................................
51
Gambar 3.26
Struktur program Step 7 yang dimodifikasi.........................
52
Gambar 3.27
Struktur Program Step 7 WHRU.........................................
52
Gambar 3.28
Operator Panel OP-270........................................................
53
Gambar 3.29
Tampilan Awal Masuk Program..........................................
53
Gambar 3.30
Pemilihan HMI Display.......................................................
54
Gambar 3.31
Memilih PLC........................................................................
54
xii
Gambar 3.32
Pemberian Nama Project......................................................
55
Gambar 3.33
Tampilan awal pada project.................................................
55
Gambar 3.34
Tampilan distribusi gas WHRU...........................................
56
Gambar 3.35
Menghubungkan PLC dengan OP........................................
57
Gambar 3.36
Menghubungkan PLC dengan OP.......................................
58
Gambar 4.1
Flowchart Boiler(WHRU) Trip...........................................
64
Gambar 4.2
Flowchart Master Gas Trip..................................................
65
Gambar 4.3
Flowchart Boiler(WHRU) Start Interlok.............................
66
Gambar 4.4
Flowchart Gas Burner Start Interlok (1)..............................
67
Gambar 4.5
Flowchart Gas Burner Start Interlok (2).............................
68
Gambar 4.6
Flowchart Burner Bar Shutdown.........................................
69
Gambar 4.7
Sistem Operasional Valve WHRU......................................
74
xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Kegagalan pembakaran sehingga berakibat terakumulasinya gas bertekanan
tinggi ataupun minyak dalam jumlah banyak di dalam tabung pembakaran adalah hal yang dicegah dan diantisipasi terjadinya dalam suatu proses pembakaran. Ledakan yang berkekuatan besar adalah akibat terburuk yang bisa terjadi. Sistem kontrol didesain sedemikian rupa sehingga mempunyai standar keselamatan dan kehandalan yang sangat tinggi untuk mencegah terjadinya hal-hal seperti ini. Fail Safe Controller adalah suatu sistem kontrol yang sering kita sebut PLC produksi Honeywell, USA yang dibuat untuk aplikasi khusus. Yaitu aplikasi sistem kontrol yang mempunyai standar keselamatan tinggi, di mana kegagalan sistem kontrol tidak boleh terjadi. Demikian juga, apabila terjadi kegagalan fungsi di dalam sistem, sistem harus melakukan fungsi shutdown secara aman. Dalam bahasa sederhana, lebih baik suatu proses dimatikan secara aman dengan kerugian yang bisa dipertanggungjawabkan dan diperhitungkan daripada suatu sistem berjalan dengan tingkat keselamatan dan kehandalan yang rendah. PLC S7-300 adalah salah satu jenis PLC buatan Siemens yang banyak dipakai di industri untuk aplikasi automatisasi. Fleksibilitas dan kemudahan pemrograman dari PLC ini, penulis manfaatkan untuk menguji program sebelum diaplikasikan ke dalam program Fail Safe Controller. Penggunaan HMI OP-270 dimanfaatkan untuk menggambarkan segala proses yang terjadi pada saat start-up, pembakaran dan shutdown proses.
1
Berdasarkan hal tersebut di atas, penulis berusaha membuat sistem simulasi sistem manajemen pembakaran Waste Heat Recovery dengan PLC Simatic S7-300 beserta visulisasinya sebelum diterapkan pada Fail Safe Controller Honeywell yang akan dipasang pada fasilitas WHRU milik Pertamina UP3 Plaju, Palembang.
1.2
Tujuan Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk melakukan simulasi dan tes secara
mendalam
suatu
sistem
kontrol
sistem
manajemen
pembakaran
dengan
menggunakan sistem PLC Simatic S7-300 dan HMI OP-270 sebelum diaplikasikan ke dalam sistem kontrol Fail Safe Controller (FSC) milik Honeywell. Hal ini dilakukan karena FSC tidak memiliki kemampuan simulasi secara software. Sehingga diharapkan program yang dihasilkan adalah program yang telah dites dan disetujui oleh pengguna, dalam hal ini adalah Pertamina UP-3 Plaju ,dalam hal sistem keamanan dan kehandalannya. Program inilah yang akan diplikasikan pada Fail Safe Controller.
1.3
Pembatasan Masalah Agar pembahasan tugas akhir ini menjadi lebih terarah, maka perlu adanya
pembatasan masalah. Penulisan tugas akhir ini difokuskan pada pembuatan program simulasi sistem kontrol boiler PLC S7-300 dan HMI OP-270 bukan pada program Fail Safe Controller milik Honeywell. Program ini nantinya digunakan untuk aplikasi Waste Heat Recovery Unit di Pertamina UP3 Plaju. Pembuatan program aplikasi simulasi sistem pengendalian proses ini di buat berdasarkan data Piping & Instrument Diagram (P&ID ), program terdahulu milik
2
PLC Texas Instrument TI-305 dan penjelasan operasional WHRU milik Pertamina UP3 Plaju, Palembang.
1.4
Metode Penulisan Metode yang digunakan penulis dalam menyelesaikan penulisan laporan
tugas akhir ini adalah sebagai berikut : a. Metode kajian pustaka Pada metode ini penulis mencari landasan teori sebagai sumber bahan penulisan tugas akhir berdasarkan data-data atau informasi dari internet dan buku-buku yang berhubungan dengan pokok pembahasan dari Tugas Akhir tersebut, baik berupa buku-buku literatur, majalah maupun brosur produk. b. Metode eksperimen Pada metode ini dilakukan pengetesan dan pembuktian kerja dari sistem simulasi yang dibuat dengan referensi dari data-data yang ada ( P&ID, program Ladder TI-305), dll)
1.5
Sistematika Penulisan Untuk mendapatkan gambaran secara umum tentang pokok pembahasan
dalam laporan tugas akhir ini, maka penulis membagi pokok pembahasan dalam lima bab yang secara garis besarnya sebagai berikut : Bab I
Pendahuluan Pada bab ini menjelaskan tentang keterangan umum mengenai penulisan tugas akhir yang terdiri dari Latar Belakang, Tujuan, Pembatasan Masalah, Metode Penulisan dan Sistematika Penulisan.
3
Bab II
Dasar Teori Pada bab ini membahas dasar-dasar teori yang menunjang dalam penulisan tugas akhir ini. Umumnya mengenai sistem PLC beserta software pendukungnya.
Bab III
Perancangan Sistem Pada bab ini membahas tentang perancangan untuk membuat simulasi suatu sistem beserta perangkat lunaknya serta menguraikan proses kerjanya.
Bab IV
Pengujian Sistem Pada bab ini membahas tentang rancangan sistem dan kesesuaian antara rancangan dengan hasil yang di dapat dari hasil pengetesan.
Bab V
Kesimpulan dan Saran Bab ini merupakan bab penutup yang berisi kesimpulan dan saran serta kemungkinan pengembangan mengenai sistem yang dibuat oleh penulis.
4
BAB II DASAR TEORI
Sistem Kontrol Auotomatis adalah hal yang mutlak diperlukan dalam dunia industri. Automatisasi dalam hal ini berarti bahwa proses produksi memerlukan kerja alat-alat dan sistem baik secara terus-menerus ataupun berdasarkan kemauan dari operator produksi secara automatis dalam hal urutan proses maupun keamanannya. Urutan proses dalam hal ini artinya proses produksi berjalan berdasarkan kontrol yang telah dibuat sebelumnya oleh para ahli yang terkait. Sedangkan keamanan atau keselamatan artinya proses produksi selalu dikontrol agar tidak membahayakan manusia dan lingkungan apabila terjadi hal-hal yang tidak diinginkan.
2.1
PLC (Programmable Logic Controller) Programmable Logic Controller atau disebut juga PLC digunakan dalam
berbagai macam aplikasi industri. PLC memonitor input kemudian menghasilkan keputusan berdasarkan programnya dan mengkontrol output untuk menggerakkan mesin secara otomatis.
5
Gambar 2.1.
Programmable Logic Controller
PLC terdiri dari modul-modul input, sebuah Central Processing Unit (CPU), dan modul-modul output. Input menerima berbagai macam sinyal digital atau analog dari berbagai jenis sensor dan mengubahnya menjadi sinyal logika yang dapat digunakan oleh CPU. Central Processing Unit (CPU) membuat keputusan dan mengeksekusi perintah-perintah berdasarkan program dalam memorinya. Modul output mengubah perintah dari CPU menjadi sinyal digital atau analog yang dapat memerintahkan kerja berbagai macam peralatan. Sebuah peralatan pemrograman digunakan untuk memasukkan perintah-perintah yang diinginkan. Perintah-perintah ini menunjukkan apa yang harus dilakukan oleh PLC terhadap suatu input tertentu. Sebuah peralatan penghubung bagi operator menampilkan informasi proses dan sebagai sarana untuk memasukkan parameter-parameter yang baru.
6
Gambar 2.2.
Diagram PLC
Tombol-tombol (sensor) pada contoh berikut yang dihubungkan ke input PLC dapat digunakan untuk menghidupkan dan mematikan motor yang dihubungkan ke PLC melalui output kemudian ke sebuah motor starter.
Gambar 2.3.
Contoh penerapan PLC 7
Sebelum adanya PLC, untuk melakukan pekerjaan ini digunakan relai atau kontaktor. Ini diistilahkan dengan kontrol hard-wired. Untuk itu diagram rangkaian harus di desain, komponen listrik harus ditentukan dan dipasang serta daftar rangkaian dibuat. Teknisi listrik kemudian merangkai komponen-komponen yang diperlukan untuk melakukan fungsinya. Jika suatu kesalahan terjadi maka rangkaian harus diperbaiki. Perubahan didalam fungsi atau perluasan jaringan membutuhkan tambahan komponen dan perubahan rangkaian.
Dengan tugas yang sama ataupun yang lebih kompleks PLC dapat melakukannya. Rangakaian alat-alat dan relai diganti dengan program. Hard-wiring tetap diperlukan untuk menghubungkan dengan peralatan dilapangan walaupun jauh lebih sedikit. Modifikasi fungsi dan koreksi kesalahan lebih mudah dilakukan. Lebih mudah mengubah program di PLC daripada mengubah rangakaian. Dibawah ini adalah beberapa keuntungan dari PLC :
1. Ukuran yang lebih kecil daripada solusi dengan hard-wire 2. Kemudahan dan kecepatan dalam melakukan perubahan. 3. Kemampuan mendiagnosa dan fungsi override. 4. Diagnosa dapat dilakukan secara terpusat. 5. Aplikasi dapat didokumentasikan seketika. 6. Aplikasi dapat digandakan dengan cepat dan lebih murah.
8
PLC sebagaimana peralatan elektronika lainnya, pada perkemabangannya mengalami standardisasi. Meskipun dalam bentuk yang berbeda namun pada prinsipnya konfigurasi sistem PLC terdiri atas:
•
Rak PLC
•
Modul Catu Daya
•
Modul CPU
•
Modul Perangkat Lunak
•
Modul I/O
9
2.1.1 Rak PLC Rak PLC mempunyai fungsi sebagai berikut: •
Sebagai tempat penyangga modul-modul (CPU, I/O dan
modul lainnya) •
Menyalurkan tegangan dari modul catu daya ke modul-modul
yang terpasang di rak tersebut •
Sebagai jalur komunikasi yang menghubungkan modul yang
satu dengan yang lainnya melaui bus-bus
Gambar 2.4.
Rak PLC Siemens S7-300 10
2.1.2
Modul Catu Daya (Power Supply: PS) Catu Daya memberikan tegangan DC ke berbagai modul PLC lainnya selain modul tambahan dengan kemampuan arus total sekitar 2A sampai 40A dan tegangan 24 VDC. Spesifikasi yang lain untuk tipe catu daya PLC Siemens S7-300 diantaranya adalah: •
Teruji short circuit dan open circuit
•
Masukan catu daya 120/230 VAC, 50/60 Hz
•
Dapat digunakan juga sebagai catu daya beban
Sebagai pengaman, sebaiknya kita pasang Miniatur Circuit Breaker (MCB) sebagai pengaman beban lebih pada masukan Catu Daya dengan besarnya disesuaikan dengan kapasitasnya.
Gambar 2.5.
Gambar 2.6.
Modul Power Supply PLC Siemens S7-300
Diagram Rangkaian Dasar Power Supply Siemens S7-300 11
2.1.3 Modul CPU Central Processing Unit (CPU) adalah modul sistem mikroprosesor yang berisi sistem memori. Dalam sistem PLC modul ini berfungsi sebagai pengambil keputusan. CPU membaca status dari masukan dan kemudian membuat keputusan berdasarkan perintah – perintah yang terdapat pada memorinya. CPU melakukan banyak fungsi diantaranya relai, pencacah, pewaktu, pembanding data juga pengatur fungsi operasi berurutan (sequential operatonal).
Gambar 2.7.
2.1.4
Modul CPU PLC Siemens
Modul Program Perangkat Lunak Sebuah program terdiri atas satu atau lebih perintah yang melakukan suatu fungsi. Kita membuat sebuah program PLC dengan membangun atau menyusun sekumpulan perintah. Ada beberapa cara untuk membuat program PLC Siemens, ,juga pada umumnya PLC, yaitu
12
•
Logika Ladder Salah
satu
bahasa
pemrograman
yang
sering
digunakan. Bahasa ini menggunakan simbol komponen seperti halnya yang sering digunakan dalam kontrol hard-wired yang menggunakan relai. Garis yang membujur di sebelah kiri adalah sumber tenaga (power). Elemen keluran (output elemen) ataupun perintah mewakili netral
dari rangkaian.
Logika Ladder dibaca dari kiri ke kanan ataupun atas ke bawah. Rung (garis melintang) kita sebut juga jaringan (network). Sebuah jaringan dapat terdiri dari beberapa elemen kontrol, tetapi hanya ada satu keluaran.
Gambar 2.8.
Pemrograman Ladder
13
•
Statement List Cara lain pemrograman PLC, dengan penulisan perintah seperti bahasa assembler. Perintah ditulis di sebelah kiri. Operand, sesuatu yang dioperasikan, ditulis di kanan.
Gambar 2.9.
•
Pemrograman Statement List
Diagram Blok Fungsi (Fungtional Block Diagram) Di dalam bahasa ini, suatu fungsi disimbolkan dengan blok yang berupa kotak dan simbol di dalamnya. Input di sebelah kiri kotak dan output di sebelah kanan.
Gambar 2.10.
Pemrograman Diagram Blok Fungsi
14
2.1.5
Modul I/O Modul I/O kita sebut juga sebagai modul sinyal (Signalling Module/SM). Berfungsi sebagai penghubung antara CPU dengan piranti yang akan dimonitor (masukan) ataupun yang akan dikontrol (keluaran). Ada beberapa tipe modul I/O yaitu:
2.1.5.1 Modul Masukan •
Masukan Diskrit atau masukan Digital Adalah masukan yang berupa kondisi hidup ataupun mati, misalnya tombol atau saklar. Kondisi hidup dibaca sebagai sinyal “1” atau high. Kondisi mati dibaca sebagai sinyal “0” atau low.
Gambar 2.11. Jenis masukan diskrit
15
Gambar 2.12. Contoh masukan diskrit
Sebuah tombol yang normalnya terbuka digunakan pada contoh ini. Ketika tombol ditekan, maka tegangan 24 VDC akan masuk ke masukan PLC. Kondisi inilah disebut “1”.
•
Masukan Analog Adalah sinyal masukan yang merupakan sinyal kontinyu.
Tipe sinyalnya dapat berupa 0 sampai 20 miliamper, 4 sampai 20 miliamper, 0 sampai 10 volt atau bahkan sinyal tertentu seperti RTD dan thermocouple. Pada contoh berikut sebuah level transmitter membaca tinggi permukaan cairan dalam sebuah tangki. Tergantung dari pengaturan level transmitter, sinyal yang dikirim ke PLC dapat naik ataupun turun apabila tinggi permukaan cairan dalam tangki juga naik ataupun turun.
16
Gambar 2.13. Contoh masukan analog
2.1.5.2 Modul keluaran •
Keluaran Diskrit atau Digital Adalah keluaran yang dapat berupa kondisi hidup ataupun mati, misalnya lampu dan solenoid. Pada contoh berikut, sebuah lampu yang dihubungkan dengan keluaran dari PLC dapat dihidupkan dan dimatikan.
Gambar 2.14. Contoh keluaran diskrit
17
•
Keluaran Analog Adalah sinyal keluaran yang merupakan sinyal kontinyu. Sinyal keluaran ini dapat berupa tegangan 0 sampai 10 VDC ataupun 4 sampai 20 miliamper yang akan ditampilkan dalam suatu tampilan analog. Contoh tampilan analog adalah kecepatan, temperatur, tekanan dan berat. Sinyal analog juga digunakan dalam penerapan yang lebih rumit seperti pengubah arus listrik ke tekanan udara yang akan mengkontrol katup pengatur aliran yang bekerja berdasarkan tekanan udara.
Gambar 2.15. Contoh keluaran analog
18
Berikut ini adalah contoh penerapan modul I/O untuk mengkontrol kerja dari suatu motor. Masing-masing fungsi modul adalah :
•
Masukan Diskrit membaca status hidup atau matinya motor.
•
Keluaran Diskrit memerintahkan motor untuk hidup
•
Masukan Analog membaca kecepatan dari putaran motor
•
Keluaran Analog memerintahkan putaran yang diinginkan.
Gambar 2.16. Contoh penerapan modul I/O
19
BAB III PERANCANGAN SISTEM
Waste Heat Recovery Unit (WHRU) adalah salah satu fasilitas produksi steam di Pertamina Unit Pengolahan-3, Plaju, Palembang, Sumatera Selatan yang juga menggunakan sistem kontrol otomatis dalam prosesnya. Proses yang terjadi di pabrik, khususnya yang mengolah minyak, petrokimia dan gas menghasilkan sejumlah banyak panas yang berderajat rendah. Tenaga panas ini biasanya dibuang ke atmosfer menggunakan sistem pendingin baik udara maupun air. Namun sebetulnya ada cara atau metode untuk memanfaatkan sebagian tenaga ini dalam suatu skema proses industri ataupun sebagai pemanas baik untuk kebutuhan internal ataupun komersial dengan membangun suatu sistem pemanas air. Pemanfaatan waste heat ini memberikan keuntungan baik secara finansial bagi operator produksi maupun bagi lingkungan sekitarnya. Di beberapa negara di dunia pemasangan pembangkit listrik dan panas yang terkombinasi semakin banyak diterapkan. Panas yang dihasilkan dimanfaatkan untuk proses produksi yang lain yang akhirnya juga membuat efisiensi dari pembangkit listrik menjadi lebih tinggi. WHRU memanfaatkan gas buangan dari Gas Turbin sebagai bahan bakar utamanya. Gas buangan dari Gas Turbin umumnya bertemperatur sekitar 500degC. Dengan temperature ini dapat dimanfaatkan untuk proses pemanasan produksi misalnya hot oil ataupun air menjadi steam atau uap air. Pemasangan WHRU memerlukan strategi khusus dan banyak tantangannya. Pertama
kali,
Gas
Turbin
perlu
dimatikan
untuk
memodifikasi
sistem
pembuangannya. Gas Turbin biasanya satu kesatuan dan bukan bagian yang terpisah dengan fasilitas proses sehingga waktu yang tepat untuk mematikan proses perlu 20
dipikirkan. Biasanya digunakan waktu yang bersamaan dengan waktu perbaikan berkala yang telah direncanakan. Pemasangan bypass duct dan isolasi guillotine antara Gas Turbin dan WHRU adalah hal yang paling penting dalam instalasi. Sebelum dilakukan shutdown dan instalasi, pengetesan sistem kontrol mutlak diperlukan. Sehingga pada saat instalasi selesai, tidak banyak waktu yang hilang akibat masalah yang timbul dari kontrolnya. Demikian pula sistem kontrol harus di tes secara menyeluruh dalam hal perlindungan keselamatan dan pengamanan terhadap kegagalan proses. Gas Turbin WHRU umumnya bisa diskemakan seperti berikut :
Gambar 3.1.
Tipikal Gas Turbin dan WHRU
21
Berikut adalah gambaran suatu sistem WHRU.
Gambar 3.2.
Waste Heat Recovery Unit
22
WHRU mempunyai bagian yang disebut burner dan pilot atau pemantik dimana aktifitas pembakaran terjadi. Berikut gambarannya :
BYPAS S
Serv ice Atm.
ECONO MIZER
M otor
Seal Air Fan 2010 UBF1 Atm.
FLAME SCANNER
M otor
0.00
Seal Air Fan 2010 UBF2
H C 20230
0.00
BYPAS S
NO
PILOT
BURNER
1 2 3 4
OKE OKE OKE OKE
OKE OKE OKE OKE
TURBINE
INLET DAM PE
PILOT
0.00 %
Gambar 3.3.
TUBE B O IL E R GENERATING
TUBE
Fuel Gas 0.00 KG/T
SEAL IN G AIR
EXHAUST
GENERATING
B U R N E R
SUPER HEATER
TO WHRU 2010 UB
Waste Heat Recovery Unit
Operasional yang aman bagi burner dan pemantiknya harus diperhatikan dan dalam beberapa kasus mutlak memerlukan Burner Management System (BMS) atau Sistem Manajemen Pembakaran yang handal. Pada prinsipnya sistem ini mencakup cara dan alat memonitor keberadaan flame juga metode dan prosedur yang handal dan teruji untuk mengoperasikan katup (valve) bahan bakar dalam urutan tertentu sehingga dapat terjadi pengapian yang aman pada saat start up dan pada saat shutdown, baik yang diakibatkan oleh suatu kesalahan dalam sistem ataupun karena dimatikan secara manual oleh operator. Prosedur untuk pengapian suatu burner tergantung pada pengecekan bahwa saat itu benar-benar aman untuk pengapian. Ini berarti bahwa jika saat itu tidak ada burner lain yang sedang firing, konfirmasi harus telah diterima bahwa semua materi
23
yang mudah terbakar telah dikeluarkan dari furnace dengan telah dilakukannya purging. Pada saat purge, Forced Draft (FD) Fan dan mungkin juga Induced Draft (ID) Fan beroperasi selama waktu tertentu, sehingga sejumlah udara telah mengalir di dalam furnace. Ketika konfirmasi telah diterima yaitu pada saat purging furnace telah selesai (atau pada saat burner yang lain telah firing) pengapian dari burner tergantung pada keberhasilan kerja pemantik atau pilot. Ketika burner pertama telah berhasil menyala pada saat operasi tetap harus dimonitor karena matinya flame dapat berarti adanya bahan bakar yang tak terbakar yang masuk ke dalam tungku pembakaran. Jika kemudian tiba-tiba bahan bakar tersebut dinyalakan dapat mengakibatkan ledakan. Pada saat burner telah menyala, BMS harus dapat meyakinkan bahwa operasional yang aman sedang berlangsung, dan jika kemudian terjadi potensi ledakan maka sistem harus mematikan burner dan jika diperlukan juga mematikan keseluruhan WHRU. Pada saat mematikan burner perlu diyakinkan bahwa semua bahan bakar yang tidak terbakar telah dikeluarkan dari tungku dan pipa. Prosedur ini dikenal dengan istilah scavenging, yang dalam burner minyak dapat melibatkan penggunaan udara bertekanan ataupun steam yang dihembuskan ke dalam tungku dan pipa. Masing-masing komponen dalam BMS memegang peranan vital dalam keselamatan pabrik dan juga kehandalan operasional, tetapi yang paling memegang peranan penting adalah pendektesi flame, yaitu sebuah peralatan elektronik yang diperlukan untuk beroperasi dalam posisi yang dekat didalam sistem pengapian berenergi tinggi dan didalam semua kondisi panas yang ekstrim dan lingkungan yang kotor. Selain itu, detektor tersebut harus memberikan indikasi flame yang benar pada saat keberadaan flame-flame yang lain dan juga harus membedakan antara energi dari
24
flame yang dimaksud dengan energi yang dhasilkan dari material lain dan pipa-pipa yang panas. Dapat terlihatnya flame bisa juga dipengaruhi dari karakteristik flame dalam ruang lingkup operasional yang luas. Dan bisa pula terpengaruh oleh asap, uap panas atau debu. Operasional boiler yang aman tergantung pada desain BMS yang tepat termasuk juga pendeteksi flamenya, dan pada pemasangan detektor yang benar sehingga menghasilkan sinyal yang tepat dan tidak membingungkan untuk flame yang dimaksud pada segala kondisi operasi. Setelah pemasangan, sistem dapat diharapkan beroperasi secara aman dan handal hanya jika perlakuan dan perawatan yang baik diterapkan. Hal penting ini kadang kala sering tidak diperhatikan, sehingga dapat menyebabkan kegagalan fungsi sistem yang mengakibatkan kegagalan pengapian bahan bakar sehingga menunda beroperasinya boiler. Dalam kondisi ekstrim kegagalan fungsi dapat membahayakan keselamatan pabrik apabila bahan bakar yang terkumpul didalam tungku pembakaran tidak terbakar. Desain BMS yang benar dapat mencegah hal ini terjadi. Tetapi apabila kegagalan fungsi ini terjadi berulang-ulang maka seringkali operator tidak mengindahkannya bahkan melakukan override terhadap sistem keselamatannya. Pada kasus ini mereka menyalahkan BMS dan atau pendeteksi flame, yang seharusnya dapat berfungsi dengan baik jika mereka menggunakan dan merawatnya dengan baik. Waste Heat Recovery Unit (WHRU) menggunakan Programmable Logic Controller (PLC) sebagai sistem kontrol untuk BMS. Sebelum mengenal lebih jauh tentang PLC khusus yang digunakan di fasilitas WHRU di Pertamina UP-3 Plaju, terlebih dahulu perlu dijelaskan tentang PLC itu sendiri.
25
Fasilitas Waste Heat Recovery Unit di Pertamina UP-3 Plaju, Palembang menggunakan PLC dengan spesifikasi khusus yaitu desain fail-safe. Hal ini dilandasi atas kenyataan bahwa semua sistem pada suatu saat akan gagal berfungsi. Sistem yang didesain fail-safe akan meminimalkan kerusakan pada peralatan dan juga pada manusia. Dilihat dari sudut pandang sistem rangkaian listriknya, jika kabel penghubung input dan outputnya putus, peralatan harus tetap aman. Contohnya jika tombol stop menggunakan rangkaian yang pada kondisi normalnya atau tidak aktifnya adalah terhubung, maka pada saat kabel putus, mesin akan mati seperti layaknya tombol stop tertekan. Contoh lainnya penerapan desain fail safe adalah: •
rangkaian saklar atau tombol atau sensor yang menjalankan suatu kejadian atau proses menggunakan rangkaian yang normalnya terbuka atau tidak tertutup. Artinya pada saat timbul masalah pada rangkaian maka proses tidak akan hidup atau berjalan
•
rangkaian tombol darurat, sering disebut emergency stop, yang akan mematikan sistem secara seketika didesain secara normalnya terhubung dan juga selain sebagai input PLC juga pada aplikasi tertentu mempunyai kontak yang dapat memutus arus listrik yang mensuplai sistem PLC.
•
sistem redundancy dalam perangkat kerasnya. Redundancy dapat diartikan bahwa komponen-komponen dalam PLC mempunyai cadangannya. Ini berarti jika modul utamanya gagal berfungsi, secara otomatis modul cadangannya menggantikannya. Proses penggantian ini terjadi tanpa ada gangguan terhadap jalannya sistem kontrol.
•
penggunaan prosedur start-up yang baik yang mencakup pengecekan terhadap masalah-masalah yang mungkin timbul.
26
•
Tombol-tombol darurat yang berfungsi mematikan proses harus dapat dicapai dengan mudah di semua titik di sekitar mesin ataupun pabrik Pada praktiknya, sistem PLC yang akan digunakan untuk menggantikan
sistem kontrol yang lama , yaitu Texas Instrument seri TI-305 yang tidak diproduksi lagi, di WHRU Pertamina UP-3 Plaju Palembang adalah Fail Safe Controller atau sering disebut FSC, buatan Honeywell Inc. Amerika Serikat. PLC ini dianggap telah memenuhi spesifikasi dasar untuk membuat sistem kontrol yang didesain fail-safe. Desain sistem FSC berdasarkan pada teknologi sistem safety secara kualitatif dan kuantitatif. Dari sisi kualitatifnya berarti sistem secara terus-menerus memonitor operasional yang benar dari perangkat kerasnya sendiri, juga meyakinkan bahwa modul-modul tersebut dapat selalu bereaksi dengan benar terhadap kebutuhan proses kontrol. Sistem juga dapat mendeteksi kesalahan dalam rangkaian ke lapangan juga peralatannya. Diagnosa yang mendalam terhadap sistem dan kondisi peralatan di lapangan membantu operator untuk memutuskan langkah selanjutnya dan juga membantu bagian perawatan untuk segera cepat menemukan permasalahannya dan juga menyelasaikannya secara efisien dan efektif. Pada pelaksanaan fase enjiniring penggantian sistem kontrol dari yang lama yaitu Texas Instrument TI-305 ke FSC Honeywell ternyata menemui kendala. Dokumentasi dari sistem yang lama hanya berupa hardcopy dan berupa program ladder. Sedangkan pemrograman dengan sistem baru yaitu FSC berdasarkan Functional Logic Diagram (FLD). Contoh masing-masing seperti gambar berikut :
27
Contoh program ladder milik TI-305:
Gambar 3.4.
Program Ladder TI-305
Contoh program FLD milik FSC Honeywell:
Gambar 3.5. Program FLD FSC Honeywell
Permasalahan yang kedua yang dihadapi ternyata tidak lebih mudah. FSC Honeywell tidak mendukung simulasi modul PLC secara software. Akibatnya, pengetesan sistem kontrol BMS pada fase enjiniring harus benar-benar dilakukan
28
menggunakan input dan output modul sebenarnya. Permasalahan ketiga adalah dalam hal pengetesan dan kompilasi terhadap program pada saat ditemukan masalah. Setiap modifikasi mengharuskan program dicompile dan didownload secara menyeluruh ke CPU. Permasalahan yang lain adalah pada saat pengetesan, panduan yang dipakai hanyalah program milik TI-305 yang menggunakan Ladder dan dokumentasi operasional WHRU. Artinya, dengan perbedaan bahasa pemrograman yang dipakai diperlukan beberapa langkah pekerjaan sebelum dapat memfungsikan program FLD milik FSC dengan benar. Secara umum permasalahannya adalah: •
Konversi program dari FLD ke Ladder sangat berpotensi kesalahan
•
FSC Honeywell tidak mendukung simulasi perangkat lunak sehingga akan kesulitan apabila tidak ada perangkat keras FSC yang bisa dipakai atau diuji
•
Waktu yang lama untuk modifikasi
•
Panduan pengetesan sistem kontrol yang benar tidak bisa dilakukan dengan membandingkan program yang lama dan baru. Padahal program ladder TI-305 adalah kunci proses kontrol.
Berdasarkan permasalahan tersebut, maka diputuskan menggunakan metode simulasi dengan menggunakan PLC yang sudah familiar bagi pemrogram, menggunakan ladder sebagai bahasa pemrogramannya dan mempunyai fungsi simulasi dan visualisasi. Simatic PLC Step 7 milik Siemens dipilih karena memenuhi syarat-syarat tersebut. Simatic seri S7-300 dipilih karena PLC ini banyak tersedia di pasaran dan sudah dapat memenuhi syarat minimumnya. Bahasa pemrograman yang dipakai adalah salah satunya ladder.
29
Contohnya adalah berikut :
Gambar 3.6.
Program Ladder Simatic Step 7
Alasan yang lain, PLC ini mempunyai fasilitas simulasi sehingga memudahkan pengetesan sistem BMS secara perangkat lunak. Ini memudahkan pemrogram untuk memahami BMS milik WHRU juga memudahkan pengecekan kesalahan konversi ke FLD milik FSC Honeywell.
Gambar 3.7.
Program Simulasi PLCSIM Simatic Step 7
Untuk visualisasi proses dan menstimulasikan input dan output digunakan Human Machine Interface (HMI) OP-270 milik Siemens. Alat ini terhubung secara langsung ke PLC Siemens melalui interface Multi Protocol Interface (MPI) yang juga merupakan buatan Siemens.
30
Gambar 3.8.
Program ProTool OP-270 Siemens
Pemrograman HMI OP-270 ini menggunakan perangkat lunak ProTool milik Siemens. Berikut gambaran hubungan antara PLC, OP-270 dan komputer milik programmer.
Gambar 3.9.
Konfigurasi ProTool OP-270 Siemens dan PLC
Dengan metode ini diharapkan mengurangi waktu enjiniring menjadi lebih efektif dan efisien dalam konversi program, pemahaman sistem BMS dan pengujiannya.
31
3.1
Pengumpulan Data Untuk memulai merancang sistem simulasi, hal yang pertama dilakukan adalah pengumpulan dokumen yang berkaitan dengan fungsi kontrol sistem manajemen pembakaran dan juga dokumen pendukung lain untuk memahami operasinya. Dokumen tersebut adalah:
3.1.1
•
I/O List atau daftar masukan dan keluaran PLC
•
Program terdahulu milik PLC TI-305
•
P&ID atau Diagram Proses dan Instrumentasi
•
Diagram flowchart
•
PFD atau Diagram Alir Proses
•
Manual Operasional
•
Pustaka referensi atau pendukung
Daftar masukan dan keluaran PLC (I/O List) Berisi daftar masukan dan keluaran PLC yang akan terlibat dalam sistem kontrol. Dapat pula berisi daftar memori atau flag, pewaktu, dan pencacah yang dipakai dalam program.
Gambar 3.10. Sebagian daftar masukan dan keluaran PLC TI-305 terdahulu
32
Tabel 3.1. NO 1
SIMBOL X
0
TIPE
TAG
Daftar masukan PLC
KETERANGAN
NO
SIMBOL
TIPE
TAG
KETERANGAN
DI
TSH
20236
STEAM S.H. TEMP.
54
X
53
DI
ZL
20238
AIR FAN AIR FAN
2
X
1
DI
TSH
20238
STEAM TEMP.
55
X
54
DI
ZL
20239
3
X
2
DI
LSH
20230
STEAM DRUM LEVEL
56
X
55
DI
ZL
20240
FUEL BLOCK VALVES
4
X
3
DI
LSL
20233
STEAM DRUM LEVEL
57
X
56
DI
ZH
20240
BLOCK VALVE
5
X
4
DI
PSL
20253
TEG PRESSURE
58
X
57
DI
ZL
20241
FUEL BLOCK VALVES
6
X
5
DI
PSH
20231
59
X
58
DI
ZH
20241
7
X
6
DI
PSL
20233
TEG PRESSURE INSTRUMENT AIR PRES COOLING AIR PRESSUR PILOT GAS PRESSURE MAIN GAS PRESSURE PILOT GAS PRESSURE MAIN GAS PRESSURE
60
X
59
DI
ZL
20242
61
X
60
DI
ZH
20242
62
X
61
DI
ZH
PILOT BLOCK VALVE MAIN FUEL BLK VALVE MAIN FUEL GAS B VLV GAS TURBIN
63
X
62
DI
PLC-A
64
X
63
DI
PB
8
X
7
DI
PSL
20235
9
X
8
DI
PSH
20240
10
X
9
DI
PSH
20241
11
X
10
DI
PSL
20247
12
X
11
DI
PSL
20240
13
X
12
DI
SPARE
14
X
13
DI
BE
20230
15
X
14
DI
BE
16
X
15
DI
BE
17
X
16
DI
18
X
17
19
X
20
X
21
20244 PLC-A 20240
STATUS PILOT GAS IGNTN SEQ PURGE
65
X
64
DI
PB
20245
66
X
65
DI
PB
20246
BURNER BAR 1
67
X
66
DI
PB
20241
20231
BURNER BAR 2
68
X
67
DI
PB
20244
20232
BURNER BAR 3
69
X
68
DI
PB
20230
BE
20233
BURNER BAR 4
70
X
69
DI
PB
20231
DI
BE
20234
FUEL GAS BURNER-1
71
X
70
DI
PB
20232
18
DI
BE
20235
FUEL GAS BURNER-2
72
X
71
DI
PB
20233
19
DI
BE
20236
FUEL GAS BURNER-3
73
X
72
DI
PB
20234
X
20
DI
BE
20237
74
X
73
DI
PB
20235
22
X
21
DI
ZL
20230
75
X
74
DI
PB
20236
23
X
22
DI
ZH
20230
FUEL GAS BURNER-4 P.G UPSTREAM BLK VL U.STREAM BLK VLV
76
X
75
DI
PB
20242
MASTER PILOT GAS SHUTDOWN MAIN GAS TO BURNR 1 MAIN GAS TO BURNR-1 MAIN GAS TO BURNR 2 MAIN GAS TO BURNR-2 MAIN GAS TO BURNR 3 MAIN GAS TO BURNR-3 MAIN GAS TO BURNR 4 MAIN GAS TO BURNR-4 MAIN FUEL GAS
24
X
23
DI
ZL
20231
MAIN DAMPER
77
X
76
DI
HS
20247
BOILER TRIP CONDITI
25
X
24
DI
ZH
20231
MAIN DAMPER
78
X
77
DI
PB
20243
BOILER CONDITIONS
26
X
25
DI
ZL
202331
79
X
78
DI
M
2/3
OVERIDE PSLL 20240
27
X
26
DI
ZH
202331
28
X
27
DI
ZL
202332
D.S BLK VLV F.G B-1 D.STREAM BLK VLV B1 D.S BLK VLV F.G B-2 D.STREAM BLK VLV B2 D.S BLK VLV F.G B-3 D.STREAM BLK VLV B3 D.S BLK VLV F.G B-4 D.STREAM BLK VLV B4 P.G D.STREAM BLK VL D.STREAM BLOCK VLV U.S BLD.VLV FG TO B BLEED VALVE BRNR 1 U.S BLD.VLV FG TO B BLEED VALVE BRNR 2 U.S BLD.VLV FG TO B BLEED VALVE BRNR 3 U.S BLD.VLV FG TO B BLEED VALVE BRNR 4 PILOT GAS BLEED VLV VENTS VALVE U.S BLK VLV FG TO B U.S BLK VLV F.G B-1 U.S BLK VLV FG TO B U.S BLK VLV F.G B-2 U.S BLK VLV FG TO B U.S BLK VLV F.G B-3 U.S BLK VLV FG TO B U.S BLK VLV F.G B-4
29
X
28
DI
ZH
202332
30
X
29
DI
ZL
202333
31
X
30
DI
ZH
202333
32
X
31
DI
ZL
202334
33
X
32
DI
ZH
202334
34
X
33
DI
ZL
20234
35
X
34
DI
ZH
20234
36
X
35
DI
ZL
202351
37
X
36
DI
ZH
202351
38
X
37
DI
ZL
202352
39
X
38
DI
ZH
202352
40
X
39
DI
ZL
202353
41
X
40
DI
ZH
202353
42
X
41
DI
ZL
202354
43
X
42
DI
ZH
202354
44
X
43
DI
ZL
20236
45
X
44
DI
ZH
20236
46
X
45
DI
ZL
202371
47
X
46
DI
ZH
202371
48
X
47
DI
ZL
202372
49
X
48
DI
ZH
202372
50
X
49
DI
ZL
202373
51
X
50
DI
ZH
202373
52
X
51
DI
ZL
202374
53
X
52
DI
ZH
202374
33
80
X
79
DI
M
2/4
OVERIDE PSHH 20241
81
X
80
DI
M
2/1
OVERIDE LSLL 20233
82
X
81
DI
M
2/2
OVERIDE TSHH 20238
83
X
82
DI
M
2/5
OVERIDE TSHH 20236
84
X
83
DI
M
2/6
OVERIDE PSLL 20253
85
X
84
DI
M
2/71
OVERIDE PSHH 20231
86
X
85
DI
M
2/72
OVERIDE PSLL 20233
87
X
86
DI
M
2/81
OVERIDE PSLL 20235
88
X
87
DI
M
2/82
OVERIDE PSHH 20240
89
X
88
DI
M
2/92
OVERIDE PSLL 20240
90
X
89
DI
M
2/91
91
X
90
DI
ZL
20263
92
X
91
DI
ZH
20263
93
X
92
DI
ZL
20264
94
X
93
DI
ZH
20264
OVERIDE PSLL 20247 ALL FUEL BLOCK VLVS MAIN F.G S.U VENT V ALL FUEL BLOCK VLVS VENTS VALVE
95
X
96
DI
ZL
20260
96
X
97
DI
ZH
20260
97
X
98
DI
ZL
202431
MAN.BLK VLV P.GAS PILOT GAS MAN BLK V MAN.BLK.VLV F.G B-1
98
X
99
DI
ZH
202431
MAN.BLK VLV F.G B-1
99
X
100
DI
ZL
202432
MAN.BLK.VLV F.G B-2
100
X
101
DI
ZH
202432
MAN.BLK VLV F.G B-2
101
X
102
DI
ZL
202433
MAN.BLK.VLV F.G B-3
102
X
103
DI
ZH
202433
MAN.BLK VLV F.G B-3
103
X
104
DI
ZL
202434
MAN.BLK.VLV F.G B-4
104
X
105
DI
ZH
202434
MAN.BLK VLV F.G B-4
105
X
106
DI
START
START
106
X
107
DI
STOP
SET TO BOILER TRIP START/STOP PLC OPER
STOP
Tabel 3.2.
NO 1
SIMBOL Y
0
TIPE DO
TAG XV
Daftar keluaran PLC
KETERANGAN
20230
INLET DAMPERS INLET DAMPERS FLM F. GEN. AIR VLV BURNER 1 BLOCK VALV BURNER 2 BLOCK VALV BURNER 3 BLOCK VALV BURNER 4 BLOCK VALV
2
Y
1
DO
XV
20231
3
Y
2
DO
XV
20232
4
Y
3
DO
XV
202331
5
Y
4
DO
XV
202332
6
Y
5
DO
XV
202333
7
Y
6
DO
XV
202334
8
Y
7
DO
XV
20234
9
Y
8
DO
XV
202351
10
Y
9
DO
XV
202352
11
Y
10
DO
XV
202353
12
Y
11
DO
XV
202354
13
Y
12
DO
XV
20236
14
Y
13
DO
XV
202371
15
Y
14
DO
XV
202372
16
Y
15
DO
XV
202373
17
Y
16
DO
XV
202374
18
Y
17
DO
XV
20240
19
Y
18
DO
XV
20241
20
Y
19
DO
XV
20242
21
Y
20
DO
SPARE
22
Y
21
DO
ZAL
20256
PILOT DB.BLK.VLV BURNER-1 BLEED VLV BURNER-2 BLEED VLV BURNER-3 BLEED VLV BURNER-4 BLEED VLV PILOT BLEED VALVES BURNER 1 BLOCK VALV BURNER 2 BLOCK VALV BURNER 3 BLOCK VALV BURNER 4 BLOCK VALV PILOT DB.BLK.VLV PILOT GAS ISOLTG VL MAIN ISOLATING VALV BY PASS DMPER FAUL
NO
SIMBOL
TIPE
TAG
KETERANGAN
49
Y
48
DO
M
1/3
MIMIC OUTPUT 1/3
50
Y
49
DO
M
1/5
MIMIC OUTPUT 1/5
51
Y
50
DO
M
1/4
MIMIC OUTPUT 1/4
52
Y
51
DO
M
1/2
MIMIC OUTPUT 1/2
53
Y
52
DO
M
5/8
MIMIC OUTPUT 5/8
54
Y
53
DO
M
5/9
MIMIC OUTPUT 5/9
55
Y
54
DO
M
4/1
MIMIC OUTPUT 4/1
56
Y
55
DO
M
1/6
MIMIC OUTPUT 1/6
57
Y
56
DO
M
1/7
MIMIC OUTPUT 1/7
58
Y
57
DO
M
3/3
MIMIC OUTPUT 3/3
59
Y
58
DO
M
3/4
MIMIC OUTPUT 3/4
60
Y
59
DO
M
3/5
MIMIC OUTPUT 3/5
61
Y
60
DO
M
5/6
MIMIC OUTPUT 5/6
62
Y
61
DO
M
3/1
MIMIC OUTPUT 3/1
63
Y
62
DO
M
5/5
MIMIC OUTPUT 5/5
64
Y
63
DO
M
4/2
MIMIC OUTPUT 4/2
65
Y
64
DO
M
4/5
MIMIC OUTPUT 4/5
66
Y
65
DO
M
4/8
MIMIC OUTPUT 4/8
67
Y
66
DO
M
4/11
MIMIC OUTPUT 4/11
68
Y
67
DO
M
4/4
MIMIC OUTPUT 4/4
69
Y
68
DO
M
4/7
MIMIC OUTPUT 4/7
70
Y
69
DO
M
4/10
MIMIC OUTPUT 4/10
23
Y
22
DO
ZAL
20257
INLET DAMPER
71
Y
70
DO
M
4/13
MIMIC OUTPUT 4/13
24
Y
23
DO
ZAL
20251
PILOT GAS B+B
72
Y
71
DO
M
4/3
MIMIC OUTPUT 4/3
25
Y
24
DO
ZAL
20250
BURNER 1B&B
73
Y
72
DO
M
4/6
MIMIC OUTPUT 4/6
26
Y
25
DO
ZAL
20252
BURNER 2B&B
74
Y
73
DO
M
4/9
MIMIC OUTPUT 4/9
27
Y
26
DO
ZAL
20254
BURNER 3B&B
75
Y
74
DO
M
4/12
MIMIC OUTPUT 4/12
28
Y
27
DO
ZAL
20255
76
Y
75
DO
M
4/14
MIMIC OUTPUT 4/14
29
Y
28
DO
BA
20265
BURNER 4B&B PILOT BURNER SCNR
77
Y
76
DO
M
4/15
MIMIC OUTPUT 4/15
30
Y
29
DO
XL
20233
78
Y
77
DO
M
4/16
MIMIC OUTPUT 4/16
31
Y
30
DO
XL
20232
79
Y
78
DO
M
4/17
MIMIC OUTPUT 4/17
32
Y
31
DO
XL
20234
80
Y
79
DO
M
3/6
MIMIC OUTPUT 3/6
33
Y
32
DO
TX
20240
PURGE COMPLETE PURGE IN PROGRESS PILOT AVAILABLE FS IGNITION TRANSFORMR
81
Y
80
DO
M
3/7
MIMIC OUTPUT 3/7
34
Y
33
DO
XA
20230
82
Y
81
DO
M
3/8
MIMIC OUTPUT 3/8
35
Y
34
DO
ZL
20253
BOILER TRIPPED FUEL GAS SHUTDOWN
83
Y
82
DO
M
3/9
MIMIC OUTPUT 3/9
36
Y
35
DO
BA
20268
MAIN BURNER C.FL
84
Y
83
DO
M
5/1
MIMIC OUTPUT 5/1
37
Y
36
DO
SPARE
85
Y
84
DO
M
5/2
MIMIC OUTPUT 5/2
38
Y
37
DO
SPARE
86
Y
85
DO
M
5/3
MIMIC OUTPUT 5/3
39
Y
38
DO
SPARE
87
Y
86
DO
M
5/4
MIMIC OUTPUT 5/4
40
Y
39
DO
SPARE
88
Y
87
DO
M
5/7
MIMIC OUTPUT 5/7
41
Y
40
DO
XV
20263
89
Y
88
DO
M
5/10
MIMIC OUTPUT 5/10
42
Y
41
DO
XV
20264
90
Y
89
DO
M
1/1
MIMIC OUTPUT 1/1
43
Y
42
DO
SPARE
91
Y
90
DO
M
3/2
MIMIC OUTPUT 3/2
44
Y
43
DO
SPARE
45
Y
44
DO
BA
46
Y
45
DO
SPARE
47
Y
46
DO
SPARE
48
Y
47
DO
SPARE
20267
MAIN F.G S.U VNT VL PILOT GAS S.U VNT V
PILOT BURNER C FL F
34
3.1.2
Program Ladder terdahulu milik PLC Texas Instrument TI-305 Merupakan dasar yang paling akurat dan tepercaya untuk membangun program sistem kontrol sistem manajemen pembakaran. Karena dokumen yang dimiliki hanya berupa dokumen cetak tanpa ada dokumentasi perangkat lunak program terdahulu, maka kita harus melakukan cetak ulang bila ditemukan cetakan yang tidak jelas ataupun hilang. Kesalahan baca sekecil apapun tidak boleh terjadi.
Gambar 3.11. Sebagian program ladder PLC TI-305 terdahulu
35
3.1.3
Diagram Proses dan Instrumentasi (P&ID) Adalah diagram yang menggambarkan secara utuh suatu pabrik. Setiap instrument ataupun peralatan digambarkan dengan simbol yang unik. Diantara yang digambarkan dalam P&ID yang kita perlukan adalah : •
Katup, motor, dan peralatan lain dengan identifikasinya
•
Masukan dan keluaran kontrol, pengaman sistem (interlock)
•
Masukan alarm proses
•
Masukan sistem kontrol komputer
•
Arah aliran
Dengan memahami P& ID akan memudahkan kita untuk juga memahami dan menggambarkan prosesnya.
36
Gambar 3.12.
P&ID Waste Heat Recovery Unit 37
3.1.4
Diagram Alir Fungsi (Flowchart) Adalah skema yang mewakili suatu algoritma ataupun proses. Sangat sering dipakai untuk membantu menjelaskan atau menggambarkan isi sistem secara lebih baik atau bahkan untuk menemukan jika ada kekurangan dalam sistem kontrol.
Gambar 3.13. Diagram flowchart proses WHRU start-up
38
3.1.5
Diagram Alir Proses (Process FLow Diagram/PFD) Adalah diagram yang sering digunakan dalam enjiniring proses dan kimia untuk menunjukkan arah aliran suatu proses ataupun peralatan dalam pabrik. PFD menunjukkan hubungan antara peralatan-peralatan yang utama dalam fasilitas pabrik dan tidak menunjukkan hal yang detail seperti pemipaan dan yang lainnya. Sering juga disebut flowsheet
Gambar 3.14. Diagram PFD sistem bahan bakar gas WHRU
39
3.1.6
Manual Operasional Adanya manual operasi akan membantu kita dalam memahami bagaimana urutan proses dalam bahasa operator pabrik. Dokumen ini juga akan mempermudah kita untuk melakukan urut-urutan pengetesan program.
Gambar 3.15. Cuplikan manual operasi WHRU
40
3.1.7
Dokumen Pendukung Dokumen pendukung lainnya yang membantu pemahaman sistem kontrol dan operasional sistem manajemen pembakaran misalnya : •
Pustaka tentang operasional sistem manajemen pembakaran
•
Gambar-gambar foto WHRU
•
Denah ataupun penempatan peralatan masukan dan keluaran yang berhubungan dengan PLC
3.2
Konversi Program Setelah melakukan pengumpulan data, maka konversi program ladder dari Texas Instrument TI-305 ke Siemens Simatic Step 7 bisa dimulai. Beberapa hal yang akan dilakukan adalah: •
Menyesuaikan I/O list dengan sistem Simatic Manager Step 7
•
Memasukan data keterangan program dalam Step 7
•
Membuat aplikasi Step 7 yang disesuaikan dengan keperluan
•
Konversi program ladder satu-persatu
•
Membuat analisa program dan melakukan modifikasi
•
Membuat visualisasi proses menggunakan OP-270 dengan Pro Tool
•
Menggabungkan program PLC dengan visualisasi OP-270
41
3.2.1
Daftar Masukan dan Keluaran Step 7 Dengan sedikit modifikasi dan menggunakan fasilitas editor dengan Ms. Excel dengan mudah I/O list step 7 tersusun.
Tabel 3.3.
Daftar masukan diskrit Step 7
42
Tabel 3.4.
Daftar keluaran diskrit Step 7
43
3.2.2
Memasukan keterangan program Keterangan program dapat juga berupa simbol memori bit yang dipakai, pewaktu, ataupun pencacah. Sedangkan keterangan rung (network) dimasukkan saat mengkonversi program ladder. Tabel 3.5.
Daftar memori diskrit Step 7
44
Tabel 3.6.
Daftar pewaktu Step 7
45
3.2.3
Membuat aplikasi Step 7 yang disesuaikan dengan keperluan Simatic Manager Step 7 versi 5.4 Service Pack 1 digunakan untuk membuat aplikasi simulasi. Pada umumnya langkah-langkah struktur pemrogramannya adalah: •
Membuat aplikasi Step 7
•
Melakukan konfigurasi perangkat keras
•
Membuat program
Namun dalam aplikasi ini, kita tidak perlu melakukan konfigurasi perangkat keras secara menyeluruh, karena Step 7 mempunyai fasilitas dapat langsung menjalankan program dengan menggunakan “image” masukan dan keluaran. Kita hanya perlu melakukan konfigurasi CPU yang akan dipakai. Setelah kita memasukkan data pada tabel simbol secara lengkap kita sudah bisa memulai membuat program ladder.
3.2.3.1 Memulai Membuat Aplikasi Step 7
Gambar 3.16. Memulai membuat aplikasi Step 7
46
Gambar 3.17. Memilih CPU aplikasi Step 7
Gambar 3.18. Memilih program kontrol
47
Gambar 3.19. Memberi nama aplikasi
Gambar 3.20. Tampilan struktur aplikasi 3.2.3.2 Melakukan konfigurasi perangkat keras
Gambar 3.21. Konfigurasi perangkat keras
48
3.2.4
Konversi Program Ladder Setelah membuat struktur aplikasi kita memasukkan data masukkan dan keluaran PLC, juga data-data memori diskrit dan pewaktu. Barulah kita dapat mulai memprogram. Untuk pemrograman dalam Step 7 program kontrol dilakukan oleh Organization Block 1 (OB1), sehingga saat ini kita akan menyusun program ladder dalam blok ini.
Gambar 3.22. Konfigurasi perangkat keras Kemudian kita mulai satu-persatu mengkonversi ladder dari TI-305.
Gambar 3.23. Ladder TI-305
49
Gambar 3.24. Ladder Step 7 dengan simbol dan keterangan Yang perlu diperhatikan dalam konversi ini adalah tidak boleh terjadi kesalahan konversi logika atau perintah demikian juga penulisan alamat untuk setiap elemennya. Untuk macam perintah dapat dilihat pada library di samping editor program.
50
Gambar 3.25. Library Ladder Step 7 3.2.5
Membuat Analisa Program dan Melakukan Modifikasi Setelah melakukan konversi keseluruhan ladder dari TI-305 pastilah kita menemukan adanya kesulitan. Namun, lebih baik kita selesaikan dahulu keseluruhan konversi dengan meninggalkan catatan atau keterangan pada halhal yang kita anggap susah. Hal selanjutnya adalah menganalisa program sehingga kita bisa melihat struktur program secara garis besarnya. Pada akhirnya kita berusaha memanfaatkan fasilitas Step 7 yaitu pemrograman terstruktur. Dengan fasilitas ini kita akan membagi program ladder dalam beberapa function . Function akan dipanggil oleh program kontrol, yaitu OB1. Function berisi sekumpulan network yang melakukan fungsi tertentu. Sehingga pengelompokkan function akan memperjelas kerja sistem kontrol secara keseluruhan.
51
Gambar 3.26. Struktur program Step 7 yang dimodifikasi
Gambar 3.27. Struktur Program Step 7 WHRU
3.2.6
Membuat Visualisasi Proses dengan OP-270 dengan ProTool Langkah selanjutnya adalah membuat visualisasi proses kontrol secara sederhana untuk mempermudah pemahaman proses dan juga pengetesannya. Kita menggunakan piranti visualisasi produk Siemens jenis Operator Panel 52
(OP) 270. Untuk memprogramnya kita menggunakan perangkat lunak ProTool.
Gambar 3.28. Operator Panel OP-270 Langkah pemrograman OP-270 dengan ProTool secara garis besar setelah kita masuk pada tampilan awal adalah :
Gambar 3.29. Tampilan Awal Masuk Program 3.2.6.1 Pemilihan Jenis Operator Panel Kita memulai membuat project baru dengan cara : klik File → new. Maka akan muncul Project Wizard.
53
Gambar 3.30. Pemilihan HMI Display Dari beberapa pilihan panel kita pilih OP-270 kemudian klik Next> 3.2.6.2 Pemilihan jenis PLC
Gambar 3.31. Memilih PLC Pada pemilihan Jenis PLC ini PLC yang digunakan berprotokol S7-300/400 V.6.0. Kemudian klik Next>
54
3.2.6.3 Pemberian Nama Project.
Gambar 3.32. Pemberian Nama Project Selesai membuat project, kita masuk ke menu utama.
Gambar 3.33. Tampilan awal pada project
55
3.2.6.4 Membuat Gambar Pada Screen Pada menu utama ini kita dapat memulai membuat visualisasi proses. Gambar yang akan kita buat tentu saja kita sesuaikan berdasarkan data pendukung yang telah kita dapatkan. Pembuatan gambar dilakukan di bagian screen dengan menggabungkan objek-objek yang telah disediakan seperti garis, kotak, output field, input field dan yang lainnya.
Gambar 3.34. Tampilan distribusi gas WHRU
56
3.2.7
Menggabungkan Program PLC dengan Visualisasi OP-270 Hal yang harus diperhatikan adalah melakukan parameterisasi controller yang akan diambil data visualisasinya. Pada simulasi ini kita menghubungkan controller S7 dengan OP-270 menggunakan protokol Multi Point Interface dan kita beri alamat “1”.
Gambar 3.35. Menghubungkan PLC dengan OP
57
Langkah selanjutnya, setiap objek dalam masing-masing screen dihubungkan dengan alamat yang dituju di PLC. Banyaknya screen dan objek, kita sebut tag dalam OP-270, tergantung pada kebutuhan pengetesan.
Gambar 3.36. Menghubungkan PLC dengan OP
Pro Tool mempunyai fasilitas linking objek atau tag secara langsung dengan data-data PLC, sehingga kita dapat dengan mudah mendapatkan alamat objek yang kita inginkan. Setelah semua tag terhubung dengan alamatnya dengan benar maka kita dapat mulai melakukan langkah selanjutnya yaitu pengetesan program
58
BAB IV PENGUJIAN SISTEM
4.1
Persiapan Pengujian Untuk melakukan pengujian yang diharapkan sedapat mungkin sesuai dengan keadaan sebenarnya di lapangan, beberapa hal telah disiapkan terlebih dahulu •
Perangkat keras yaitu komputer atau laptop
•
Perangkat keras yaitu CPU Siemens S7-300
•
Perangkat keras visualisasi yaitu OP-270
•
Perangkat lunak yaitu Simatic Manager Step 7 dengan program ladder
•
Perangkat lunak yaitu Simatic ProTool dengan programnya
4.1.1
Komputer atau Laptop Perangkat utama yang digunakan dalam pengujian ini adalah laptop. Spesifikasi yang digunakan dalam pengujian ini : •
Prosesor Intel Centrino 1,73 GHz
•
Memori 1240 MB
•
Hardisk 80 GB
Laptop ini dapat menggantikan keseluruhan perangkat keras yang dibutuhkan dalam simulasi karena kemampuan perangkat lunak yang mendukung.
59
4.1.2
Central Prosessing Unit (CPU) Dalam prakteknya, digunakan CPU Siemens S7-300 sebagai piranti penyimpan dan pelaksana program. Diperlukan catu daya minimal 2 Ampere untuk operasional CPU. Untuk memudahkan pengetesan digantikan dengan fasilitas simulasi CPU yang ada dalam perangkat lunak Simatic Manager.
4.1.3
Simatic Manager Step 7 Perangkat lunak yang digunakan adalah Simatic Manager Step7 dengan spesifikasi •
Simatic Manager Step 7 Versi 5.4 Service Pack 1
•
S7 – PLCSIM untuk simulasi PLC
Perangkat ini akan digunakan untuk menjalankan simulasi secara otomatis, tentu saja setelah program kita download.
4.1.4
HMI OP-270 Perangkat keras yang berfungsi sebagai piranti untuk menampilkan atau menggambarkan proses yang sedang berlangsung dengan spesifikasi •
Display LCD 10 “
•
Jumlah warna 256
•
Tombol sistem 38,
24 tombol lain yang bebas
dikonfigurasi, dengan 18 tombol mempunyai LED •
Port MPI, Profibus dan USB
60
Perangkat ini diprogram dengan ProTool, lebih spesifik lagi Simatic ProTool CS. Perangkat ini dapat pula digantikan dengan simulasi, dengan memanfaatkan fasilitas yang ada pada ProTool, yaitu Simulator dan RunTime.
4.1.5
Simatic ProTool Sebagai
perangkat
lunak
untuk
memprogram
dan
mensimulasikan OP-270. Fitur yang digunakan adalah ProTool CS dan ProTool RT dengan spesifikasi •
4.2
Simatic ProTool Versi 5.3 Service Pack 3
Integrasi Sistem Program yang telah kita buat, baik itu ladder untuk CPU atau ProTool untuk OP-270 kita download . Kemudian kita tes komunikasi antar perangkat keras, bila tidak ada masalah kita telah siap untuk berfikir logika dalam simulasi proses.
4.3
Simulasi Masukan dan Keluaran Hal yang membedakan dan juga memudahkan kita dalam simulasi proses ini adalah kita tidak perlu menggunakan perangkat keras sebenarnya yaitu PLC yang terdiri dari CPU dan modul masukan dan keluaran. Artinya kita tidak memerlukan menghubungkan masukan dan keluaran PLC dengan perangkat
luar.
Namun
demikian,
ini
mengharuskan
kita
untuk
mensimulasikan kondisi masukan atau keluaran PLC dengan apa yang
61
dikehendaki oleh program. Dalam hal ini modifikasi program dilakukan untuk mensimulasikannya, yaitu : •
Masukan yang berupa tombol atau saklar kita sesuaikan dengan kondisi sebenarnya. Misalnya, tombol untuk Stop dirangkai dengan kontak Normally Closed. Artinya dalam kondisi normal, yaitu tidak ada perintah untuk stop, masukan harus memberi sinyal “1”. Sehingga untuk itu kita buat program yang membuat kondisinya “1” bila tidak ada perintah stop. Demikian juga saklar untuk Emergency Stop.
•
Masukan yang berupa kondisi alarm ataupun trip yang menyebabkan shutdown sistem didisain secara failsafe. Artinya, seperti halnya tombol stop, secara wiring masukan ini akan selalu memberikan sinyal “1” dalam kondisi normal, yaitu kondisi yang tidak diperintahkan untuk shutdown
•
Masukan yang merupakan informasi posisi katup (valve) kita sesuaikan dengan perintah dari keluarannya. Misalnya, suatu valve diperintahkan untuk membuka, yaitu dengan sinyal “1” pada keluarannya, maka semestinya beberapa lama kemudian valve akan membuka dengan adanya sinyal masukan “1” pada limit switch posisi bukaan valve dan sebaliknya sinyal masukan “0” pada limit switch posisi tertutup valve. Karena itu, kita buat simulasi seolah-olah mengkondisikan hal tersebut. Namun demikian pada saatnya nanti, kita pun harus mengetes kondisi trip shutdown yang mungkin terjadi, apabila posisi valve yang ditunjukkan dengan sinyal masukan limit
62
switch posisi valve,
tidak sesuai dengan yang diinginkan
proses •
Masukan yang menunjukkan kondisi atau status dari motor kita simulasikan sesuai dengan perintah keluaran PLC
•
Masukan yang dipengaruhi perintah keluaran dari PLC kita simulasikan seperti kondisi normal operasi, misalnya apabila valve dibuka maka tekanan akan naik atau contoh lain apabila terjadi pengapian maka akan timbul flame yang akan diinformasikan oleh masuka PLC sebagai sinyal “1”. Namun demikian,
program simulasi
kita siapkan juga untuk
mensimulasikan kondisi tidak normal yaitu trip.
4.4
Pembagian Proses Simulasi Untuk melakukan simulasi kita harus memahami proses, minimal secara garis besarnya, sehingga kita dapat melakukan simulasi dengan benar. Untuk itu diperlukan informasi dari pelaksana operasi di lapangan Pertamina UP3 Plaju, Palembang. Dalam hal ini dilakukan komunikasi lewat telepon atau bahkan tatap muka secara langsung pada saat pelaksanaan fase enjiniring bersama. Dengan informasi yang didapat dan pemahaman terhadap alur program ladder, kita dapat memisahkan pengetesan simulasi pada beberapa tahap atau urutan proses. Berdasarkan flowchart pembagian urutan proses adalah
63
4.4.1
Boiler Trip
Gambar 4.1.
Flowchart Boiler(WHRU) Trip 64
4.4.2
Master Gas Trip
Gambar 4.2.
Flowchart Master Gas Trip
65
4.4.3
Boiler Start Interlok
Gambar 4.3.
Flowchart Boiler(WHRU) Start Interlok
66
4.4.4
Gas Burner Start Interlok
Gambar 4.4.
Flowchart Gas Burner Start Interlok (1)
67
Gambar 4.5.
Flowchart Gas Burner Start Interlok (2)
68
4.4.5
Burner Bar Shutdown
Gambar 4.6.
Flowchart Burner Bar Shutdown
69
4.5
Simulasi Sistem Manajemen Pembakaran WHRU
Dengan berdasarkan flowchart proses dan pemahaman program ladder, kita tidak banyak menjumpai kesulitan untuk mensimulasikan sistem manajemen pembakaran WHRU. Menggunakan visualisasi status valve dan peralatan lainnya pada OP-270 kita dengan mudah melihat statusnya dalam setiap fase proses. Hal terakhir yang dibuat untuk memudahkan simulasi dan pengecekan adalah tabel status yang dalam Simatic Manager disebut VAT atau Variable Allocation Table yang dengannya kita masukkan status masukan, keluaran atau memori internal PLC yang kita bagi berdarkan fase proses. Kita bahkan bisa membuat visualisasi tabel pada OP-270. Dengan ini pula kita mensimulasikan masukan yang berupa tombol ataupun saklar. Tabel tersebut kita bagi dalam 3 fase proses yaitu: •
Purge yang mencakup pengecekan kesiapan peralatan lapangan, interlok dan purging
•
Pilot atau pengapian (api kecil)
•
Burner Bar yang mencakup pengapian empat buah gas burner dan pengecekan interlok setelah pengapian
Yang terakhir, kita gambarkan atau visualisasikan status masukan dan keluaran yang informatif sehingga status baik yang normal operasi ataupun kondisi trip dapat terlihat.
70
4.5.1
Sistem Purge Tabel 4.1.
Sistem Purge
71
4.5.2
Sistem Pilot Tabel 4.2.
Sistem Pilot
72
4.5.3
Sistem Burner Bar Tabel 4.3.
Sistem Burner Bar
73
4.5.4
Visualisasi Operasional WHRU
Gambar 4.7.
Sistem Operasional Valve WHRU
74
BAB V KESIMPULAN
Dari hasil rancangan dan percobaan yang dilakukan terhadap simulasi sistem kontrol sistem manajemen pembakaran Waste Heat Recovery Unit milik Pertamina UP-3 Plaju, Palembang menggunakan perangkat lunak Siemens Simatic Step7 dan visualisasi runtime OP-270, dapat dikumpulkan dan dianalisa beberapa informasi dan kesimpulan sebagai berikut:
•
Metoda menggantikan suatu sistem perangkat keras PLC yang harus dirangkai lengkap sistem keluaran dan masukannya dapat digantikan dengan perangkat lunak yang sangat menghemat waktu dan biaya pengerjaan.
•
Mensimulasikan suatu sistem kontrol dengan menggunakan perangkat lunak secara keseluruhannya membutuhkan pengalaman terhadap kondisi proses dan operasional suatu sistem, namun hal ini tidak sulit dilakukan.
•
Dengan mengetahui seluk beluk urutan atau sequences operasi sistem manajemen pembakaran, sistem keamanan dan perlindungan keselamatannya, maka kita dapat melakukan pengujian yang menyeluruh terhadap sistem kontrol tersebut. Dengan demikian diharapkan pelanggan, dalam hal ini Pertamina UP-3 Plaju, Palembang dapat dengan mudah menyetujui sistem yang telah diuji coba tersebut.
75
DAFTAR PUSTAKA
American Petroleum Institute.1995.Process Instrumentation and Control. Berger, Hans.2000. Automating with Simatic.Publicis MCD Verlag.Germany.214p. Berger, Hans.2000.Automating with STEP 7 in LAD and FBD.Publicis MCD Verlag.Germany.356p. Berger, Hans.2000.Automating with STEP 7 in STL and SCL. Publicis MCD Verlag.Germany.433p. Jack, Hugh. 1993.Automating Manufacturing Systems with PLCs. Lindsley, David. The Control of Boilers and HRSG Systems ; Power Plant Control and Instrumentation. Weigmann,
Josef;Killian,Gerhard.2000.Decentralization
Publicis MCD Verlag.Germany.224p. Zink, John. Combustion Handbook.CRC Press. http:// www.wikipedia.org
76
with
PROFIBUS-DP.
