Web SCADA untuk Mengendalikan Miniatur Pintu Air Iwan Handoyo Putro1), Handy Wicaksono2) , Abdinata Payung Allo3) 1,2,3) Jurusan Teknik Elektro, Universitas Kristen Petra Surabaya Siwalankerto 121-131 Surabaya 60236 E-mail :
[email protected] 1),
[email protected] 2),
[email protected] 3)
Abstrak Telah disusun Man Machine Interface berbasis Web untuk kebutuhan akses plan dari remote area. Plan yang dikendalikan adalah miniatur pintu air Jagir dan dikontrol oleh PLC Omron C200HG yang diprogram menggunakan ladder diagram menggunakan software SYSMAC-CPT. Aplikasi lain yang digunakan adalah Microsoft Visual Basic 6.0, PHP, dan MySQL. Komunikasi antara PLC dengan PC menggunakan kabel serial RS-232. Hasil pengujian memperlihatkan fitur-fitur SCADA pada web dapat bekerja dengan baik. Hasil pengujian menunjukkan sistem membutuhkan waktu rata-rata 2.1 detik untuk merespon perintah membuka ataupun menutup pintu air dan rata-rata 1.5 detik untuk merespon perintah menghentikan proses menutup/membuka pintu. Kata Kunci :Human Machine Interface, SCADA, pengendalian melalui web
1. Pendahuluan Penerapan teknologi pada bidang industri berkembang sangat pesat. Industri yang sebelumnya masih menggunakan cara-cara yang bersifat mekanis mulai beralih ke teknologi otomasi, salah satunya dengan menerapkan teknologi SCADA. SCADA merupakan suatu sistem yang digunakan untuk pengendalian perangkat dari jarak jauh [1]. Dalam penerapannya, SCADA meliputi monitoring, controlling, dan data acquisition. Dengan perkembangan teknologi otomasi yang semakin pesat, berbagai ide dan teknik baru bermunculan untuk mempermudah dalam menjalankan sistem SCADA, salah satunya pengendalian melalui web [2]. Dengan menggunakan web, maka proses controlling dan monitoring dapat dilakukan kapan saja dan dimana saja melalui jaringan internet.
memantau ketinggian air di lokasi pintu air. Dengan adanya sistem pengendalian jarak jauh diharapkan sistem dapat dioperasikan dengan lebih terintegrasi dari satu lokasi ruang kontrol yang selanjutnya juga dapat memudahkan fungsi koordinasi untuk proses buka dan tutup antar pintu air. Pada paper ini pembahasan difokuskan pada penyusunan sistem web SCADA sedangkan ladder diagram untuk PLC dan pembuatan miniatur pintu air tidak akan dibahas secara detil. Blok diagram dari sistem secara keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 1.
2. Model, Analisa, Desain dan Implementasi Paper ini membahas pembuatan program SCADA berbasis Web Internet untuk PLC Omron C200HG untuk mengendalikan plan melalui LAN. Plan yang digunakan adalah miniatur pintu air Jagir Wonokromo, Surabaya. Latar belakang pembuatan sistem ini adalah masih banyaknya proses pengendalian pintu air secara mekanis sehingga membutuhkan petugas yang terus-menerus
Gambar 1. Diagram blok sistem
Plan yang digunakan merupakan miniatur pintu air Jagir Wonokromo Surabaya. Secara umum, plan menggunakan motor stepper untuk membuka dan menutup pintu air dan dilengkapi beberapa sensor berupa sensor ketinggian air dan sensor ketinggian pintu.
Sensor ketinggian air digunakan untuk mengatur bukatutup pintu secara otomatis. Jika ketinggian air melebihi batas maksimum kondisi normal, maka pintu akan terbuka, dan jika ketinggian air turun melewati batas minimum, maka pintu akan menutup. Plan yang dipakai diperlihatkan pada Gambar 2.
Ladder diagram atau diagram tangga biasa digunakan di dalam pemrograman PLC sebagai penggambaran program dalam bentuk diagram yang terdiri dari garis vertikal dan horizontal dan masing-masing mewakili bus bar dan branching lines (baris instruksi). Pada pengaturan buka dan tutup pintu air digunakan fungsi compare-CMP(20). Pada fungsi tersebut, nilai ketinggian air sebagai hasil pendeteksian sensor dibandingkan dengan nilai set point yang telah ditetapkan. Apabila nilai ketinggian air tersebut lebih besar atau sama nilainya dengan set point yang telah ditetapkan sebagai batas atas maka motor akan membuka pintu. Sebaliknya, jika nilai tinngi air yang dideteksi oleh sensor lebih kecil atau sama dengan set point batas bawah, maka motor akan bergerak untuk menutup pintu.
Gambar 2. Plan miniatur pintu air Jagir Wonokromo
Pada kondisi normal, elevasi muka air harus dijaga antara 3,00 m (min.) sampai 3,30 m (max.). Sedangkan pada kondisi banjir atau terjadi genangan di daerah hulu, maka elevasi muka air dijaga pada ketinggian 2,80 m (min.) sampai 3,10 m (max.). Adapun ketentuan pembukaan pintu pengendali banjir diatur sebagai berikut : • Pintu pengendali banjir no.1 (P1) terletak di sisi kiri, diikuti dengan pintu no.2 (P2) di bagian tengah dan pintu no.3 (P3) di sisi kanan. • Pintu pengendali banjir yang dibuka dahulu yaitu P2, diikuti oleh P1 dan P3 • Setiap tahap P2 membuka setinggi 0,8 cm sedangkan P1 dan P3 setinggi 0,4 cm • Pada tahap pertama P2 akan membuka 2 kali kemudian dilanjutkan oleh P1 dan P3 yang membuka 4 kali, setelah P1 dan P3 membuka 4 kali selanjutnya kembali membuka P2 dan seterusnya. Untuk tahap berikutnya P2 hanya akan membuka sekali kemudian P1 dan P3 hanya membuka 2 kali. • Tinggi bukaan pintu P2 harus ≥ tinggi bukaan pintu P1 dan P3 • Tinggi bukaan pintu P1 dan P3 harus sama Pada prosedur penutupan pintu, dilakukan dengan tahapan yang berkebalikan dari proses membuka pintu air. Sebagai informasi tambahan, pada saat debit air cukup besar, sampah dibuang dengan membuka pintu pengendali banjir. Sedangkan saat debit air kecil, sampah yang ada di hulu dibersihkan melalui pintu pelimpah. 2.1. Ladder diagram
Adapun proses pengendalian membuka dan menutup pintu secara manual diatur melalui input IR 21400 – IR 21900. Secara detil, input IR 21800 dialokasikan untuk membuka sedangkan IR 21900 digunakan untuk menutup masingmasing pintu 1 dan pintu 3. Sedangkan, pintu 2 menggunakan input IR 21400 dan IR 21600 untuk membuka pintu serta IR 21500 dan IR 21700 untuk menutup pintu. Sebagai deteksi posisi pintu untuk menghitung tiap-tiap kali masing-masing pintu membuka atau menutup digunakan counter dengan tipe reversible counterCNTR(12). Counter ini dapat melakukan penghitungan naik dan turun sehingga dapat mengetahui sudah berapa kali pintu membuka atau menutup. Penetapan giliran buka maupun tutup pintu dilakukan dengan menggunakan fungsi compare-CMP(20). Ketentuannya yang digunakan telah dipaparkan pada bagian 2 yaitu untuk membuka pintu air maka Pintu 2 membuka 2 kali kemudian diikuti terbukanya Pintu 1 dan 3 sebanyak 4 kali. 2.2. Perancangan web SCADA Dua hal utama dalam penyusunan web SCADA pada paper ini adalah komunikasi PLC dengan PC dan pembuatan sistem web SCADA itu sendiri. Untuk kebutuhan yang pertama digunakan aplikasi Microsoft Visual Basic 6.0 sebagai perangkat lunak penyusun aplikasi pengendalian dan komunikasi dengan PLC. Sedangkan pada kebutuhan web digunakan PHP untuk membuat tampilan dalam bentuk web serta MySQL untuk menampung data dalam basis data yang selanjutnya akan diproses sebagai tabel dan grafik untuk memudahkan operator pintu air dalam pengambilan keputusan. Blok
diagram perangkat sistem secara lengkap diperlihatkan pada Gambar 2 sedangkan diagram alir komunikasi antara PC dan PLC diperlihatkan pada Gambar 3.
Gambar 4. Struktur menu web SCADA pengendali pintu air
3. Hasil
Gambar 2. Blok diagram perangkat lunak sistem START
Ambil data dari database
Buka koneksi ke PLC dan ke database
Kontrol auto atau manual pada web berubah?
Read PLC
T
Pengujian dilakukan untuk mengetahui tingkat keberhasilan sistem yang telah dibuat. Pengujian yang dilakukan adalah mengukur respon plan terhadap input dari web. 2 hal utama yang hendak diketahui dari pengujian ini adalah : • Keberhasilan Pengendalian Pengujian pengendalian dilakukan untuk mengetahui apakah plan dapat dikendalikan dari web dengan baik. • Respon web terhadap kondisi plan Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah sistem web SCADA mampu menampilkan posisi ketinggian air dengan baik. Selanjutnya, pada bagian ini, juga akan diuji kemampuan web dalam menampilkan rekam ketinggian data air dalam bentuk grafik dan tabel yang dapat digunakan sebagai bahan studi untuk memahami pola perilaku ketinggian air.
Y Apakah sensor pada plant berubah?
T
Write PLC (buka pintu secara auto atau secara manual pada plant)
Y Data tinggi air dan tinggi bukaan pintu END
Tulis data ke dalam database
3.1. Pengujian Pengendalian Plan dari Web Pengujian ini dilakukan untuk menguji apakah tomboltombol pada halaman controlling dapat mengendalikan plan dengan baik sesuai dengan keinginan pengguna. Gambar 5 memperlihatkan tampilan halaman controlling.
Gambar 3. Blok diagram perangkat sistem
Sistem yang dibangun ini mempunyai 2 level akses pengguna yaitu administrator dan operator. Operator memiliki hak untuk melakukan proses monitoring serta melihat rekam data ketinggian air, sedangkan administrator memiliki kemampuan sama dengan operator ditambah hak untuk melakukan pengendalian plan. Struktur menu untuk administrator dan operator diperlihatkan pada Gambar 4.
Gambar 5. Tampilan Halaman controlling
Pada Gambar 5 terlihat tombol-tombol yang digunakan untuk mengendalikan plan, untuk proses buka-tutup pintu pada plan. Pada percobaan yang dilakukan, menunjukkan bahwa ketika tombol pada web ditekan, motor pada plan akan membuka atau menutup pintu sesuai input yang diberikan.
3.2. Pengujian Respon Web terhadap Kondisi Plan
Adapun tampilan rekam data ketinggian air dalam bentuk grafik ditunjukkan pada Gambar 8.
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah animasi buka-tutup pintu pada antar muka web sudah sesuai dengan kondisi buka-tutup pintu yang sebenarnya terjadi pada plan. Lebih lanjut pengujian ini dilakukan untuk memverifikasi apakah data-data posisi ketinggian air yang dibaca oleh sensor pada plan dapat ditampilkan di web dalam bentuk data tabel dan dalam bentuk grafik dengan tepat. Gambar 6 memperlihatkan tampilan animasi pembukaan pintu.
Gambar 7. Tampilan data nilai ketinggian air dalam bentuk grafik
Pada halaman ini data yang ditampilkan oleh grafik adalah sepuluh data terakhir pada database. Jika operator ingin melihat grafik data pada waktu tertentu dapat dilakukan dengan memilih menu history grafik, kemudian mengisi tanggal dan waktu yang diinginkan. Data monitoring ketinggian air ini akan diperbaharui setiap 5 detik. Gambar 6. Tampilan animasi buka pintu
Pengujian berikutnya adalah menampilkan data-data posisi ketinggian air dalam bentuk data tabel dan dalam bentuk grafik dan tabel. Gambar 7 memperlihatkan tampilan untuk mencari dan menampilkan data ketinggian air sesuai dengan kurun waktu yang diinginkan.
Gambar 7. Mencari data ketinggian air berdasar waktu pencatatan
Operator maupun Administrator dapat mencari data yang diinginkan dengan memasukkan parameter tanggal, bulan dan tahun serta rentang waktu saat ketinggian air tersebut dicatat.
3.2. Pengujian Respon Plan terhadap Input dari Web Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui seberapa cepat respon plan terhadap input dari web. Pengujian yang dilakukan dengan memasukkan serangkaian input untuk mengendalikan plan dari lokasi yang berbeda dengan lokasi plan berada. Plan miniatur pintu air berada di Gedung I UK Petra dan terhubung ke sebuah PC dengan IP 192.168.129.103 sedangkan input diberikan dari lokasi Gedung T melalui web interface pada komputer dengan alamat 10.20.30.128. Pengendalian yang dilakukan meliputi proses buka, tutup dan menghentikan pergerakan pintu air. Respon plan akan dihitung secara manual menggunakan stopwatch dihitung pada saat tombol kendali ditekan sampai dengan plan memberikan respon. Dalam hal ini, tingkat kepadatan trafik jaringan yang tentu saja dapat mempengaruhi kecepatan penyampaian data tidak diperhitungkan. Hasil pengujian dilakukan sebanyak 10 kali dan waktu yang dibutuhkan dari mulai input diberikan sampai dengan plan merespon masukan tersebut diperlihatkan pada Tabel 1. Tabel 1. Waktu yang dibutuhkan mulai input diberikan sampai plan memberikan respon Percobaan 1
Waktu (detik) Start Stop 2,3 1,5
2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rata-rata
2,2 2,2 2,1 2,1 2,1 2,2 2,2 2,2 2,1 2,1
1,6 1,7 1,5 1,5 1,5 1,5 1,6 1,7 1,6 1,5
Dari pengujian ini dapat dilihat saat plan dikendalikan dari lokasi yang berbeda, dibutuhkan waktu rata-rata 2,1 detik sebelum plan mulai memberikan respon untuk membuka pintu air. Sedangkan untuk menghentikan proses buka atau tutup pintu air, dibutuhkan waktu rata-rata 1.5 detik sebelum plan melakukannya. 4. Kesimpulan Dari hasil pengujian yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Fitur-fitur pada web dapat berjalan dengan baik, yang meliputi fitur untuk melakukan pengendalian buka-tutup pintu pada plan, fitur untuk menampilkan animasi buka-tutup pintu pada web dan fitur untuk menampilkan data nilai ketinggian air secara real time pada tabel dan grafik. 2. Waktu yang dibutuhkan sebelum plan memberikan respon untuk buka/tutup pintu dan menghentikan pintu saat diakses dari lokasi yang berbeda masing-masing adalah 2,1 dan 1,5 detik.
Daftar Pustaka [1] SCADA, http://en.wikipedia.org/wiki/SCADA, diakses 2 Juli 2010 [2] How to put SCADA on the Internet, Wallace, D., http://www.controleng.com/index.php?id=2735&tx _ttnews[tt_news]=3170&cHash=270907, diakses pada 2 Juli 2010 Iwan Handoyo Putro menyelesaikan studi S1 di Jurusan Teknik Elektro Universitas Gadjah Mada pada tahun 2002 dan bekerja sebagai dosen di Jurusan Teknik Elektro, Universitas Kristen Petra mulai tahun 2003. Pada tahun 2004 mendapatkan beasiswa AusAID untuk studi lanjut program Master di Monash University Australia pada bidang Digital Communications. Bidang peminatan yang digeluti adalah pemrograman web dan mobile device. Handy Wicaksono bergabung sebagai dosen Teknik Elektro, Universitas Kristen setelah menyelesaikan studi S1 di ITS pada tahun 2004. Pada tahun 2009 menyelesaikan studi Master di ITS dengan peminatan pada bidang Otomasi dan Robotika. Selain mengajar, aktif sebagai instruktur pelatihan PLC dan SCADA serta telah menerbitkan sebuah buku tentang pemrograman PLC.
