Implementasi Sistem SCADA Pada 'Plant Simulator Proses Kontrol' Menggunakan Wonderware.

(1)

ABSTRACT

Some great part of industry major make controlling process as the important part of their programs so that the industry can produce good qualities productions. In this thesis, the author has made the implementation of SCADA system to monitor the work of “ plant simulator process control” and the author hope that it can represent of the plant process in industries.

Implementation of SCADA system was made by using some computers, so that the work of a plant can be monitor from some different places. In the realization the author has made the SCADA system with HMI, data base, and server in some computers that were located in separate places. Besides monitoring the “plant simulator process control“, the SCADA system can be use to operate the control based on the real panel. SCADA system that has made can use to monitor the control level process for the first mode that represent first order of control process, the control level process for the second mode that represent second order of uninteracted control process , the control level process for third mode that represent second order of interacted control process , and the control level process for fourth mode that represent third order of control process.

(2)

ABSTRAK

Sebagian besar industri mengutamakan pengendalian proses sebagai bagian yang penting untuk menghasilkan produksi dengan kualitas yang baik. Pada tugas akhir ini telah dibuat implementasi sistem SCADA untuk memantau kerja “plant simulator proses kontrol” yang diharapkan mewakili salah satu plant proses di industri..

Implementasi sistem SCADA dibuat dengan menggunakan beberapa komputer sehingga kerja suatu plant dapat dipantau dari beberapa tempat yang berbeda. Dalam realisasinya maka dibuat sistem SCADA dengan HMI, data base, dan server pada beberapa komputer yang terpisah. Selain untuk memonitoring “plant simulator proses kontrol” sistem SCADA juga dapat mengoperasikan pengendalian sesuai dengan panel realnya. Sistem SCADA yang dibuat dapat memonitoring proses kontrol level untuk mode satu yang mewakili proses kontrol orde satu, proses kontrol level mode dua yang mewakili proses kontrol orde dua tidak berinteraksi, proses kontrol level mode tiga yang mewakili proses kontrol untuk orde dua berinteraksi, dan proses kontrol level mode empat yang mewakili proses kontrol orde tiga.

(3)

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... i

ABSTRACT... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI... v

DAFTAR TABEL... viii

DAFTAR GAMBAR ... ix

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ... 1

I.2 Perumusan Masalah ... 1

I.3 Tujuan ... 1

I.4 Pembatasan Masalah... 2

I.5 Sistematika Penulisan ... 2

BAB II LANDASAN TEORI II.1 Istilah-istilah Teknik Kendali ... 3

II.2 Programmable Logic Controller (PLC)... 3

II.3 Pengalamatan pada Twidosoft... 6

II.4 Protokol Modbus ... 7

II.4.1 Request Read N Bits... 8

II.4.2 Request Read N Words ... 9

II.4.3 Request Write Bit ... 9

II.4.4 Request Write Words ... 10

II.4.5 Request Write N words ... 10

II.4.6 Request Write N Bits... 11

II.5 IP Address ... 12

II.6 Sistem SCADA... 13

II.7 Sistem Kontrol Lup Terbuka ... 16

II.8 Sistem Kontrol Lup Tertutup ... 16

II.9 Pengendali PID (Proportional-Integral-Derivative) ... 17

(4)

II.9.1 Pengendali Proportional (P) ... 17

II.9.2 Pengendali Proportional Integral (PI)... 18

II.9.3 Pengendali Proportional Derivative (PD)... 18

II.9.4 Pengendali PID (Proportional-Integral-Derivative) ... 19

II.9.5 Metode Tuning Trial And Error ... 20

II.9.6 Respon Transien dan Respon Keadaan Tunak ... 20

BAB III PERANCANGAN SISTEM SCADA III.1 “Plant Simulator Proses Kontrol” Mode Satu... 23

III.2 “Plant Simulator Proses Kontrol” Mode Dua ... 23

III.3 “Plant Simulator Proses Kontrol” Mode Tiga... 23

III.4 “Plant Simulator Proses Kontrol” Mode Empat ... 24

III.5 Pemetaan I/O “Plant Simulator Proses Kontrol” ... 24

III.6 Flowchart “Plant Simulator Proses Kontrol” ... 26

III.7 Pemrograman PLC Master... 27

III.7.1 Pemrograman Request ke PLC Slave ... 27

III.7.2 Pemrograman Urutan Transmisi ... 29

III.8 Diagram Blok Sistem SCADA ... 30

III.9 Pemrograman SCADA Software Wonderware versi 9.5... 31

III.9.1 Konfigurasi I/O Server... 31

III.9.2 Pembuatan Tabel Alamat Memori ... 32

III.9.3 Perancangan Tampilan HMI dan Animasi... 33

III.9.3.1 Log In Window ... 33

III.9.3.2 Main Window ... 34

III.9.3.3 Window Animasi “Plant Simulator Proses Kontrol” ... 35

III.9.3.4 Window Panel “Plant Simulator Proses Kontrol”... 35

III.9.3.5 Window Manual “Plant Simulator Proses Kontrol” ... 36

III.9.3.6 Window Historical dan Real Trend... 36

III.9.4 Pembuatan Data Base... 38

III.9.4.1 Konfigurasi Trending ... 38

BAB IV ANALISIS DATA IV.1 Perbandingan Data pada Wonderware dengan Data Real ... 41

IV.2 Hasil Monitoring pada I/O Server... 42

(5)

IV.3 Hasil Monitoring Human Machine Interface (HMI) ... 43

IV.3.1 Uji Coba Log In Window ... 43

IV.3.2 Uji Coba Main Window... 45

IV.3.3 Hasil Monitoring Real Trend ... 48

IV.3.4 Hasil Monitoring Historical Trend... 53

IV.4 Hasil Monitoring Trending ... 58

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan ... 65

V.2 Saran ... 66

DAFTAR PUSTAKA ... 67 LAMPIRAN A PROGRAM PLC

LAMPIRAN B GAMBAR PLANT

(6)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel II.1 Format Request Read N Bits ... 8

Tabel II.2 Format Request Read N Words... 9

Tabel II.3 Format Request Write 1 Bit ... 9

Tabel II.4 Format Request Write 1 Words... 10

Tabel II.5 Format Request Write N Words... 10

Tabel II.6 Format Request Write N Bits ... 11

Tabel II.7 Class IP... 12

Tabel II.8 Private IP Addresses... 12

Tabel II.9 Subnet Mask Value ... 12

Tabel III.1 Memori Proses “Plant Simulator Proses Kontrol”... 32

Tabel IV.1 Perbandingan Data Level pada Wonderware dengan Data Real 41 Tabel IV.2 Uji Coba Log In Window ... 43

Tabel IV.3 Main Window ... 45

Tabel IV.4 Window Panel “Plant Simulator Proses Kontrol” ... 46

Tabel IV.5 Manual “Plant Simulator Proses Kontrol”... 47

Tabel IV.6 Data Hasil Monitoring Pengendalian Level dengan Kp=3... 63

Tabel IV.7 Data Hasil Monitoring Pengendalian Level dengan Kp=15... 63

(7)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar II.1 Contoh Tampilan Grafis Ladder Diagram... 5

Gambar II.2 Arsitektur SCADA ... 14

Gambar II.3 Diagram Blok Sistem Kontrol Lup Terbuka ... 16

Gambar II.4 Diagram Blok Sistem Kontrol Lup Tertutup... 17

Gambar II.5 Aksi Kontrol PID... 20

Gambar II.6 Respon Transien suatu sistem... 21

Gambar III.1 “Plant Simulator Proses Kontrol” ... 22

Gambar III.2 Flowchart “Plant Simulator Proses Kontrol” ... 26

Gambar III.3 Request Read N Words ke PLC Slave ... 27

Gambar III.4 Request Write N Words ke PLC Slave ... 28

Gambar III.5 Request Write N Words ke PLC Slave ... 28

Gambar III.6 Blok Diagram Urutan Transmisi Request ... 29

Gambar III.7 Diagram Blok Sistem SCADA... 30

Gambar III.8 Konfigurasi I/O Server ... 31

Gambar III.9 Log In Window ... 34

Gambar III.10 Main Window... 34

Gambar III.11 Window Panel “Plant Simulator Proses Kontrol”... 35

Gambar III.12 Manual “Plant Simulator Proses Kontrol” ... 36

Gambar III.13 Window Historical ... 37

Gambar III.14 Window Real Trend ... 37

Gambar III.15 Server List Configuration... 38

Gambar III.16 Pengisian Server, Login ID, dan Password ... 39

Gambar III.17 Server List telah Terisi ... 39

Gambar III.18 Window Trending Sebelum Ada Tagname yang Diaccess. 40 Gambar III.19 Window Trending Setelah dipilih Tagname yang Ingin Diaccess ... 40

Gambar IV.1 I/O Server Status Good ... 42

(8)

Gambar IV.2 I/O Server Status Failed ... 42

Gambar IV.3 Log On Failed ... 43

Gambar IV.4 Log On Operator ... 43

Gambar IV.5 Hasil Log On Operator... 44

Gambar IV.6 Log On Teknisi ... 44

Gambar IV.7 Hasil Log On Teknisi... 44

Gambar IV.8 Log On Administrator... 44

Gambar IV.9 Hasil Log On Administrator ... 44

Gambar IV.10 Main Window ... 45

Gambar IV.11 Window Panel “Plant Simulator Proses Kontrol”... 46

Gambar IV.12 Manual Panel “Plant Simulator Proses Kontrol” ... 47

Gambar IV.13 Window Animasi “Plant Simulator Proses Kontrol”... 48

Gambar IV.14 Grafik Real Trend Mode 1 Kp=3... 49

Gambar IV.15 Grafik Real Trend Mode 1 Kp=15... 49

Gambar IV.16 Grafik Real Trend Mode 2 Kp=3... 50

Gambar IV.17 Grafik Real Trend Mode 2 Kp=15... 50

Gambar IV.18 Grafik Real Trend Mode 3 Kp=3... 51

Gambar IV.19 Grafik Real Trend Mode 3 Kp=15... 51

Gambar IV.20 Grafik Real Trend Mode 4 Kp=3... 52

Gambar IV.21 Grafik Real Trend Mode 4 Kp=15... 52

Gambar IV.22 Grafik Real Trend Saat Failed ... 53

Gambar IV.23 Grafik Historical Trend Mode 1 Kp=3 ... 54

Gambar IV.24 Grafik Historical Trend Mode 1 Kp=15 ... 54

Gambar IV.25 Grafik Historical Trend Mode 2 Kp=3 ... 55

Gambar IV.26 Grafik Historical Trend Mode 2 Kp=15 ... 55

Gambar IV.27 Grafik Historical Trend Mode 3 Kp=3 ... 56

Gambar IV.28 Grafik Historical Trend Mode 3 Kp=15 ... 56

Gambar IV.29 Grafik Historical Trend Mode 4 Kp=3 ... 57

Gambar IV.30 Grafik Historical Trend Mode 4 Kp=15 ... 57

Gambar IV.31 Grafik Historical Trend Saat Failed ... 58

Gambar IV.32 Grafik Trending Mode 1 Kp=3 ... 59

(9)

Gambar IV.33 Grafik Trending Mode 1 Kp=15 ... 59

Gambar IV.34 Grafik Trending Mode 2 Kp=3 ... 60

Gambar IV.35 Grafik Trending Mode 2 Kp=15 ... 60

Gambar IV.36 Grafik Trending Mode 3 Kp=3 ... 61

Gambar IV.37 Grafik Trending Mode 3 Kp=15 ... 61

Gambar IV.38 Grafik Trending Mode 4 Kp=3 ... 62

Gambar IV.39 Grafik Trending Mode 4 Kp=15 ... 62

Gambar IV.40 Grafik Trending Saat Failed... 63

Gambar IV.41 Data Log Saat Status Good ... 64

Gambar IV.42 Data Log Saat Status Failed ... 64

(10)

LAMPIRAN B

GAMBAR PLANT

(11)

(12)

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Sebagian besar industri mengutamakan pengendalian proses sebagai bagian yang penting untuk menghasilkan produksi dengan kualitas yang baik. Pengendalian suatu proses bertujuan agar sistem dari keseluruhan proses dapat berlangsung dengan baik dan efisien. Beberapa proses pengendalian yang sering digunakan dalam proses produksi di industri-industri antara lain pengendalian suhu dan pengendalian level.

Implementasi sistem SCADA untuk memantau kerja plant telah banyak digunakan di industri-industri. Umumnya sistem SCADA yang digunakan memantau plant di Laboratorium Sistem Kontrol hanya melalui satu komputer saja. Saat ini implementasi sistem SCADA telah mengalami banyak perkembangan, sehingga memungkinkan pemantauan kerja suatu plant dengan menggunakan beberapa komputer sekaligus.

Sekarang ini industri-industri memerlukan pemantauan kerja suatu plant dari beberapa komputer sehingga kerja suatu plant dapat dipantau dari beberapa tempat yang berbeda. Kebutuhan tersebut dapat digambarkan dengan membuat implementasi sistem SCADA dengan HMI, data base, dan server secara terpisah.

I.2 Perumusan Masalah

Perumusan masalah dalam tugas akhir ini adalah:

Bagaimana membuat sistem SCADA dengan HMI, data base, dan server secara terpisah?

I.3 Tujuan

Tugas akhir ini memiliki tujuan:

Membuat sistem SCADA dengan menggunakan beberapa komputer yaitu komputer yang berguna sebagai HMI, komputer sebagai data base, dan komputer sebagai server.

(13)

BAB I PENDAHULUAN 2

I.4 Pembatasan Masalah

Supaya permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini tidak begitu luas maka diberikan beberapa pembatasan masalah yaitu:

1. PLC yang digunakan PLC TWIDO 2. Software yang digunakan Wonderware

3. Plant yang digunakan “plant simulator proses kontrol”

4. Proses yang dikendalikan adalah level ketinggian air pada “plant simulator proses kontrol”

I.5 Sistematika Penulisan

Laporan terdiri dari beberapa bab dengan garis besar sebagai berikut : • BAB I PENDAHULUAN

Bab I menguraikan tentang latar belakang, maksud, dan tujuan pembuatan tugas akhir serta rumusan masalah dan pembatasan masalahnya.

• BAB II LANDASAN TEORI

Bab II membahas tentang teori-teori yang mendukung laporan tugas akhir. • BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI

Bab III menguraikan tentang perancangan program pada Human Machine Interface (HMI), Data Base, pemrograman PLC master sebagai SCADA server, konfigurasi Modbus Ethernet, dan cara kerja sistem SCADA secara keseluruhan.

• BAB IV ANALISA DAN DATA PENGAMATAN

Bab IV membahas mengenai pengambilan data pengamatan dan analisis data sehingga diperoleh sistem SCADA yang sesuai dengan realnya..

• BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab V merupakan kesimpulan dari seluruh penulisan laporan khususnya pokok pikiran yang dibahas pada bab sebelumnya.

(14)

(15)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

Berdasarkan dari hasil pengamatan dan percobaan didapat :

1. Implementasi Sistem SCADA pada ”Plant simulator proses kontrol” telah berhasil dilakukan dan mampu memonitoring proses kontrol level untuk mode satu, mode dua, mode tiga, dan mode empat serta dapat menampilkan informasi tentang proses yang berlangsung pada ”plant simulator proses kontrol”.

2. Berdasarkan data hasil percobaan didapat error maksimum pada data level di wonderware terhadap data real level adalah 1,19047 %

3. Berdasarkan hasil percobaan, untuk pengendalian level diperoleh parameter Kp=15, sehingga diperoleh keluaran sistem yang lebih cepat mencapai keadaan tunak dibandingkan keluaran sistem yang dihasilkan oleh Kp=3. 4. Pada pengendalian level untuk seluruh mode (mode satu, mode dua, mode

tiga, dan mode empat) dengan nilai Kp=15 menghasilkan rata-rata delay time=165s, rata-rata rise time=293,75s dan settling time=293,75s serta diperoleh respon yang lebih cepat dibanding pengendalian level dengan Kp=3.

5. Berdasarkan data hasil monitoring pengendalian level dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi mode pengendalian, semakin besar pula delay time, rise time, dan settling time yang diperoleh.

(16)

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 66

V.2 Saran

Beberapa saran untuk pengembangan lebih lanjut sistem SCADA dan pengendalian level pada ”plant simulator proses kontrol” :

1. Firmware PLC slave untuk komunikasi Modbus Ethernet harus di update menjadi versi 3.5 karena dari hasil percobaan apabila firmware tidak di update maka komunikasi antara PLC Master dan PLC Slave akan mengalami gangguan.

2. Menambahkan redundant pada sistem SCADA supaya pada waktu I/O server failed sistem tetap dapat melakukan monitoring.

3. Menambahkan pengontrol yang lain seperti integral dan derivative sehingga dapat diperoleh respon yang lebih cepat.

(17)

DAFTAR PUSTAKA

1. Hornby, AS, “Oxford Advanced Learner’s Dictionary”, Sixth Edition, Oxford University Press, 2000.

2. Ogata, Katsuhiko, “Modern Control Engineering”, Third Edition, Prentice-Hall, USA, 1997.

3. Petruzella, Frank D., “Elektronik Industri”, Penerbit : Andi, Yogyakarta, 2001.

4. PLC Training Center, “Diktat Pelatihan Advanced PLC Twido”, Bandung 2005.

5. PLC Training Center, “Diktat Pelatihan Basic PLC Twido”, Bandung 2005.

6. PLC Training Center, “Diktat Pelatihan PLC Networking”, Bandung 2006.

7. PLC Training Center, “Diktat Pelatihan SCADA using Wonderware Intouch”, Bandung 2005.

8. PLC Training Center, “Diktat Pelatihan SCADA Historian”, Bandung 2006.

(1)

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

I.2 Perumusan Masalah

Perumusan masalah dalam tugas akhir ini adalah:

Bagaimana membuat sistem SCADA dengan HMI, data base, dan server secara terpisah?

I.3 Tujuan

Tugas akhir ini memiliki tujuan:

Membuat sistem SCADA dengan menggunakan beberapa komputer yaitu komputer yang berguna sebagai HMI, komputer sebagai data base, dan komputer sebagai server.

(2)

BAB I PENDAHULUAN 2

I.4 Pembatasan Masalah

Supaya permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini tidak begitu luas maka diberikan beberapa pembatasan masalah yaitu:

1. PLC yang digunakan PLC TWIDO 2. Software yang digunakan Wonderware

3. Plant yang digunakan “plant simulator proses kontrol”

4. Proses yang dikendalikan adalah level ketinggian air pada “plant simulator proses kontrol”

I.5 Sistematika Penulisan

Laporan terdiri dari beberapa bab dengan garis besar sebagai berikut : • BAB I PENDAHULUAN

Bab I menguraikan tentang latar belakang, maksud, dan tujuan pembuatan tugas akhir serta rumusan masalah dan pembatasan masalahnya.

• BAB II LANDASAN TEORI

Bab II membahas tentang teori-teori yang mendukung laporan tugas akhir. • BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI

• BAB IV ANALISA DAN DATA PENGAMATAN

Bab IV membahas mengenai pengambilan data pengamatan dan analisis data sehingga diperoleh sistem SCADA yang sesuai dengan realnya..

• BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab V merupakan kesimpulan dari seluruh penulisan laporan khususnya pokok pikiran yang dibahas pada bab sebelumnya.

(3)

(4)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

Berdasarkan dari hasil pengamatan dan percobaan didapat :

2. Berdasarkan data hasil percobaan didapat error maksimum pada data level di wonderware terhadap data real level adalah 1,19047 %

bahwa semakin tinggi mode pengendalian, semakin besar pula delay time, rise time, dan settling time yang diperoleh.