INTEGRASI SISTEM SCADA WEB DCS BERBASIS
INTEGRASI SISTEM SCADA WEB – DCS BERBASIS NETWORKING PLC
DILENGKAPI SISTEM AUTO RECOVERY DAN AUTO REDUNDANT DENGAN
MENGGUNAKAN MULTIPLE COMMUNICATION DEVICES
Musthofa Fahmi1 dan Ryan Yudha Adhitya2
1,2. Prodi Teknik Otomasi, Jurusan Teknik Kelistrikan Kapal, Politeknik Perkapalan
Negeri Surabaya, Sukolilo, 60111, Surabaya
Email : musthofafahmisst@gmail.com, ryanyudhaadhitya@gmail.com
1. DCS ( Distributed Control Sistem )
Sistem kontrol terdistribusi dikenal
dengan istilah DCS ( Distributed Control
Sistem ) adalah sebuah sistem kontrol yang
mampu
mendistribusikan
kontrol
manajemen ke tiap bagian - bagian sistem
kontrol yang terintegrasi dalam sistem DCS,
memiliki FCS ( Field Control Server ) yang
bertugas sebagai main server dan memiliki
beberapa FCU ( Field Control Unit ) sebagai
controller yang berhubungan langsung
dengan field devices. DCS sangat unggul
dalam sistem kontrol proses, namun masih
lemah dalam hal monitoring dan akuisisi
data secara realtime.
Abstract: The problem that often occurs for
example a power outage and PLC reset was
being a serious concern in the industrial
sector, because it can directly lead to
disruption of the production process. Nowdays
several PLC (Omron) already has the ability to
be integrated with other PLC. Form a
networking PLC utilized with communication
media (ethernet dan Controller Link Network).
This network is possible to execute the
Distributed Control Sistem (DCS) with the first
PLC as Field Control Server (FCS) and
another PLC as Field Control Unit (FCU)
which is directly connected with the plantt. In
the world of information technology (web
development) there is a PHP MySQL database
sistem that can be applied as an unlimited
broad access SCADA Web. The existence of an
integrated sistem between the DCS based on
networking PLC (Omron) with SCADA Web
using
multiple
communication
devices,
equipped with auto-recovery function and auto
switching job sistem can be used as innovations
and solutions to the problems of industrial
control sistems that provide convenience to its
users.
2. SCADA ( Supervisory Control And Data
Acquisition )
SCADA adalah sebuah sistem
kontrol yang memiliki keunggulan dalam hal
monitoring dan akuisisi data secara realtime,
walaupun SCADA juga memiliki fungsi
kontrol, namun masih lemah dalam hal
kontrol proses. SCADA dapat berupa sistem
offline dan online (Web).
Untuk mendapatkan suatu solusi dari
tuntutan plant industri yang terus
berkembang diperlukan gabungan kedua
sistem kontrol di atas (DCS dan SCADA)
agar tebentuk suatu sistem kontrol yang
handal. Hal ini tentunya membutuhkan biaya
yang cukup besar dilihat dari harga
perangkat DCS dan SCADA yang beredar di
pasaran, belum ditambah riset untuk
mengintegrasikan kedua sistem tersebut
yang tentunya berbeda merk dan berbeda
vendor.
Dalam perkembangannya, PLC saat
ini telah memiliki fungsi untuk dapat
dikomunikasikan dan diintegrasikan dengan
PLC yang lain (dapat berbeda jenis) dengan
menggunakan media komunikasi Ethernet
dan Controller Link Network melalui
protokol FINS - TCP yang membentuk
sebuah jaringan PLC. Dengan sistem
jaringan PLC ini sangat dimungkinkan bagi
PLC untuk dapat menjalankan fungsi fungsi dari sistem terdistribusi ( DCS )
Keywords: DCS, SCADA Web, Networking
PLC, Auto recovery, Switching job
1. Pendahuluan
Seiring dengan perkembangan industri
yang terus tumbuh besar melahirkan sebuah
sistem kontrol plant industri yang semakin
kompleks. Sistem kontrol terdistribusi yang
memiliki fasilitas monitoring, controlling
dan akuisisi data secara realtime dan dapat
dilakukan dengan tanpa keterbatasan jarak
menjadi salah satu solusi bagi kompleksitas
sistem yang terus meningkat dan solusi bagi
tuntutan peningkatan nilai efektifitas dan
efisiensi sistem kontrol industri.
Dalam sistem kontrol dikenal dua
sistem kontrol yang menangani plantt
industri
yang
tergolong
memiliki
kompleksitas tinggi :
1
2
Proceeding Seminar Nasional Pendidikan Teknik Elektro, Sept 2013
dengan biaya yang relatif lebih ekonomis.
Seiring dengan perkembangan teknologi ICT
(Information
and
Communication
Technology) dikenal sebuah sistem database
PHP MySQL yang saat ini dapat
diaplikasikan dengan menggunakan bantuan
background software interface (Visual
Basic) untuk akses serial ke dalam memori
PLC, sehingga dapat dijadikan solusi
alternatif bagi sistem SCADA Web.
Pemadaman listrik pada area
industri (secara penuh maupun sebagian)
dan kendala ketika PLC reset menyebabkan
terganggunya proses produksi, di lain sisi
keseluruhan proses harus tetap berjalan
dikarenakan besarnya kerugian yang harus
ditanggung apabila proses produksi tertunda.
Solusi untuk mengantisipasi hal tersebut
adalah dengan aplikasi auto recovery dan
switching job pada sistem terdistribusi,
maksud daripada kedua aplikasi tersebut
adalah sebagai berikut :
1. Auto recovery : merupakan proses
pembacaan data memori secara
realtime dengan kemampuan untuk
menyimpan atau recover data secara
otomatis.
2. Switching job : proses yang bekerja
pada dua atau lebih controller device
(PLC) dalam satu plant yang sama
dengan satu controller device bertindak
sebagai
kontroler
utama
yang
mengendalikan plant dan kontroler
yang lain berfungsi sebagai back up
controller apabila terjadi gangguan
pada kontroler utama.
Objek yang dikontrol adalah
kecepatan motor AC 3 phase dan water tank
level sistem. Motor berperan dalam berbagai
aplikasi (semisal sebagai pompa, penggerak
konveyor dan mixer ) sedangkan penerapan
water tank level sistem sering digunakan
untuk mengetahui ketinggian zat cair pada
suatu ruang atau media. Khusus untuk
sistem kontrol motor pada PLC dibutuhkan
modul tambahan yaitu inverter motor, modul
ini berfungsi untuk mengubah tegangan
referensi menjadi frekuensi (sinyal kotak)
yang akan mengatur besarnya sumber
tegangan yang masuk untuk menggerakkan
motor.
Dari beberapa hal diatas menjadi
landasan untuk merancang sebuah sistem
terintegrasi antara DCS berbasis networking
PLC Omron (berbagai macam tipe) dengan
SCADA Web menggunakan multiple device
communication dilengkapi dengan fungsi
auto recovery sistem dan auto switching job
sistem, dimana proses akuisisi data dapat
diakses secara mobile. Dengan harapan,
sistem terintegrasi ini dapat dijadikan
inovasi terhadap perkembangan sistem
kontrol
industri
yang
memberikan
kemudahan kepada penggunanya.
2. Perancangan sistem
Sistem yang dibangun dan dirancang
adalah integrasi sistem dari DCS berbasis
networking PLC dengan SCADA Web
berbasis PHP MySQL dengan penerapan
proses auto recovery dan auto redundant.
Akses utama atau core sistem terletak dalam
PLC CS1G CPU42H sebagai server dari
keseluruhan sistem terintegrasi. Dalam
rancangan prototype DCS digunakan PLC
yang berbeda tipe dan berbeda media
komunikasi agar lebih leluasa ketika
digunakan dalam praktek langsung di
industri yang tentunya dalam plant industri
besar memiliki bermacam - macam PLC
yang berbeda tipe dan berbeda pula media
komunikasinya, dilengkapi juga dengan
sistem
auto
recovery
and
auto
redundant(switching job) sistem ketika salah
satu PLC FCU down akan secara otomatis
terdeteksi oleh PLC server (FCS) dan segera
akan dibackup oleh PLC FCU yang lain
dalam melanjutkan proses kontrol plant
(tanpa mengulang dari awal), PLC server
bertindak sebagai main server dalam
pendistribusian kerja dan sistem manajemen
kontrol dalam sistem DCS. sedangkan dalam
sistem SCADA Web, PC server SCADA
juga merupakan client dari PLC CS1G
CPU42H dikarenakan seluruh data yang
didapat diambil dari PLC server (CS1G
CPU42H ), read dan write memori PLC
server dari PC dan interfacing data dari dan
menuju PLC maupun sebaliknya ke dalam
database
PHP
MySQL
digunakan
background software interface melalui
Visual Basic yang selanjutnya dari database
PHP MySQL ditampilkan melalui halaman
Web (Interfacing Web) dengan bahasa
pemrograman PHP HTML dan dapat diakses
secara luas oleh client yang terhubung
kedalam jaringan (internet) dilengkapi pula
dengan sistem recording and reporting data
untuk memudahkan dalam analisa dan
pemrosesan data sistem.
Dalam sistem terintegrasi diatas
terdapat beberapa sub sistem yang saling
terhubung dan terintegrasi menjadi satu
kesatuan dengan menggunakan berbagai
media komunikasi diantaranya ethernet,
Controller Link Network dan media serial.
Musthofa Fahmi & Ryan Yudha Adhitya, Integrasi SCADA web - DCS ….
Jaringan ini terdiri dari tiga buah PLC
dengan tipe yang berbeda dan berbeda pula
media komunikasinya dan satu buah PC.
Satu PLC dan PC masing-masing adalah
satu node sehingga didalam rancangan
sistem diatas terdapat empat node yang
tergabung dalam satu jaringan dan ditambah
dengan satu plant kontrol tersendiri yang
terhubung dengan masing - masing PLC
client (FCU).
Berikut adalah gambaran keseluruhan
perencanaan dan perancangan keseluruhan
sistem integrasi DCS dan SCADA web
berbasis networking PLC :
3
kondisi yang sama separti dalam motor
dc, yaitu konduktor rotor mengalirkan
arus dalam medan magnetik sehingga
terjadi gaya padanya yang berusaha
menggerakkannya dalam arah tegak
lurus medan. Jika lilitan stator diberi
energi dari catu tiga fase, dibangkitkan
medan magnetik putar yang berputar
pada kepesatan sinkron. Ketika medan
melewati medan konduktor rotor,
dalam konduktor ini diinduksikan ggl
yang
sama
seperti
ggl
yang
diinduksikan dalam lilitan sekunder
transformator oleh fluksi arus primer.
Rangkaian rotor adalah lengkap, baik
melalui cincin ujung atau tahanan luar,
ggl
induksi
menyebabkan arus
mengalir dalam konduktor rotor. Jadi
konduktor rotor yang mengalirkan arus
dalam medan stator mempunyai gaya
yang bekerja padanya.
Gambar 2 Sistem overview
Untuk menguji sistem integrasi DCSSCADA dibuat dua buah rancangan plant
sebagai berikut :
2.1 Plant 1
Berupa control motor 3 phase
dengan inverter dan rotary encoder.
Jenis motor yang digunakan dalam
tugas akhir ini adalah motor induksi 3
phase.
Motor induksi memiliki
konstruksi yang sangat kuat dan
karakteristik kerja yang baik serta jenis
motor ac yang paling banyak
digunakan, dengan konstruksi yang
sederhana terdiri dari stator merupakan
bagian yang diam dan rotor sebagai
bagian yang berputar.
Dalam motor induksi, tidak ada
hubungan listrik ke rotor, arus rotor
merupakan arus induksi. Tetapi ada
Gambar 1.1 Skema rangkaian
sistem kontrol motor
2.2 Plant 2
4
Proceeding Seminar Nasional Pendidikan Teknik Elektro, Sept 2013
adalah gambar dari bagian komunikasi
PLC CS1G CPU42H dengan CJ1M
ETN CPU11 melalui media ethernet.
\
CS1G
CJ1M ETN
Gambar 2.4 Komunikasi CS1G
CPU42H – CJ1M ETN CPU11
Gambar 1.2 Water tank level
sistem
Sistem ini menggunakan dua feed
water tank sebagai media utama, dua
buah main pump sebagai aktuator dan
sensor
floating
switch
untuk
mengetahui ketinggian zat cair.
Dan berikut adalah rincian dan
penjelasan dari setiap bagian integrasi
dalam sistem DCS - SCADA :
2.5 CJ1M CPU21 dengan CS1G
CPU42H
PLC ini terhubung dengan
jaringan terintegrasi melalui media
komunikasi Controller Link Network
dan berfungsi sebagai PLC client
(FCU) yang langsung terhubung
dengan plant yang dikontrol Berikut
adalah gambar dari bagian komunikasi
antara CS1G CPU42H
dan PLC
CJ1M.
Gambar 2.5 Komunikasi PLC
CJ1M CPU21 dengan CS1G
DCS based on networking PLC
2.3 PLC CS1G CPU42H
Bertindak sebagai server yang
memiliki fungsi dan hak untuk
memonitor (read data ) dan fungsi
pengendalian (write data ) dari dan
menuju PLC client. Terhubung
kedalam dua media komunikasi
ethernet dan controller link network
untuk akses komunikasi dengan PLC
lain dan media komunikasi serial yang
terhubung dengan PC Server SCADA.
PLC server menjadi main sistem dalam
pendistribusian
dan
management
sistem control (DCS) yang dalam hal
ini adalah sistem auto recovery and
auto redundant (switching job) sistem.
2.4 CJ1M ETN CPU11 dengan
CS1G CPU42H
PLC ini terhubung dengan jaringan
terintegrasi melalui media komunikasi
ethernet dan berfungsi sebagai PLC
client (FCU) yang langsung terhubung
dengan plant yang dikontrol. Berikut
2.6 PC server SCADA dengan CS1G
CPU42H
PC server SCADA terhubung
dengan jaringan terintegrasi melalui
media serial yang langsung terhubung
ke main server ( PLC CS1G CPU42H )
dan memiliki fungsi untuk dapat
melakukan instruksi read and write
data dari dan menuju PLC client yang
selanjutnya dari PC server SCADA ini
langsung terhubung dengan jaringan
internet / web. Mekanisme komunikasi
PC dengan PLC CS1G CPU42H
dilakukan dengan media komunikasi
serial yang terhubung pada USB serial
port PC ke serial port RS232 CPU
CS1G CPU42H.
CS1G CPU42H
Gambar 2.6 Komunikasi PLC
Musthofa Fahmi & Ryan Yudha Adhitya, Integrasi SCADA web - DCS ….
CS1G CPU42H dengan PC
3. Pengujian Sistem
Pengujian dan pengambilan data
dibagi menjadi tiga bagian yaitu Pengujian
jaringan komunikasi Ethernet antar PLC,
Pengujian jaringan komunikasi controller
link network antar PLC, pengujian auto
recover dan switching job plant 1, pengujian
autorecover dan switching job plant 2,
pengujian interface PLC ke PC via Visual
Basic, dan pengujian scada web. Pada start
up pertama kali sebelum kontaktor satu
phase diaktifkan, semua PLC dalam keadaan
mati dan default setting pada semua memori
D memiliki nilai yang sama ( 0000 hex ).
Setelah kontaktor satu phase diaktifkan,
semua plc dalam keadaan stand by. Aktivasi
PLC 1 dan PLC 2 menunggu perintah dari
server, pada server dapat ditentukan kondisi
PLC 1 dan 2 ( start PLC 1, start PLC 2, start
all, off PLC 1, off PLC 2, dan off all ).
Gambar 3.a ( Fungsi aktifasi pada ladder
diagram )
Gambar 3.b ( Kondisi PLC stand by )
3.1 Pengujian Jaringan Komunikasi
Ethernet antar PLC
PLC yang tergabung pada media
Ethernet adalah PLC CJ1M ETN CPU11
(FCU plant 2) dan PLC CS1GH
(FCS/Server). Kedua PLC ini tergabung
pada jaringan dengan media Ethernet dan
melakukan perpindahan memori pada data
memori area PLC CJ1M ETN CPU11 yang
berisi status kontrol factory automation
module ke area data memori PLC CS1GH.
5
Berikut ini adalah pengujian apakah sistem
tersebut telah benar-benar tersambung
dengan
media Ethernet atau tidak.
Pengujian dilakukan dengan software CXIntegrator seperti gambar berikut ini
Gambar 3.1 Jaringan Ethernet
Pada gambar dapat diihat bahwa PLC
yang terdeteksi tergabung pada jaringan
adalah
PLC CS1G – CPU42H hal
tersebut menunjukan bahwa koneksi
kedua PLC tersebut telah benar terkoneksi
secara hardware dan juga telah dilakukan
pengaturan node dan nomor jaringan dengan
benar. Untuk memastikan koneksi tersebut
dapat dilakukan ping test kedua PLC
tersebut. Selain pengujian ping tes,
dilakukan juga pengujian echo back test
dengan bantuan CX-Programmer. Pengujian
dilakukan saat PLC CJ1M dan CS1GH juga
melakukan mekanisme SEND dan RECV
atau mekanisme pertukaran memori area.
Hasilnya didapatkan bahwa dalam 100
kali
pengiriman
data
keberhasilan
pengiriman data sebanyak 87 kali.
Sedangkan kegagalan pengiriman data
sebanyak 13 kali. Kegagalan pengiriman data
memiliki arti bahwa pada proses pengiriman
data dengan panjang 128 dan berikan waktu
tunggu respon maksimal adalah 1 detik,
sehingga jika waktu respon pengiriman
data
melebihi
1
detik
dianggap
pengiriman data gagal. Sehingga 13 kali
kegagalan pengiriman data adalah waktu
respon yang melebihi dari yang ditargetkan 1
detik. Apabila diamati waktu respon yang
tercatat adalah respon waktu maksimal
adalah 1000 ms sesuai dengan batasan yang
diberikan. Waktu tercepat pengiriman data
adalah 185 ms. Rata-rata waktu yang
dibutuhkan dalam pengiriman data adalah
296 ms.
3.2 Pengujian Jaringan Komunikasi
Controller Link antar PLC
Hampir sama dengan mekanisme
pengujian Ethernet. Pengujian komunikasi
data dengan media Controller Link
juga
akan menggunakan CX-Integrator
untuk
melakukan
pengujian
apakah
6
Proceeding Seminar Nasional Pendidikan Teknik Elektro, Sept 2013
jaringan dengan media tersebut telah
terkoneksi dengan benar baik secara
hardware dan secara software. Berikut ini
adalah Pengujian jaringan Controller Link
dengan CX-Programmer.
Hasil
Pengujian
dengan
CXIntegrator menunjukan bahwa jaringan
Controller Link telah terhubung secara
hardware
serta juga telah dilakukan
konfigurasi node dan jaringan. Pengujian
selanjutnya adalah pengujian echo back
test yang prinsipnya hampir sama dengan
pengujian echo back test pada media
Ethernet. Berikut ini adalah pengujian Echo
back test. Hasil dari pengujian dapat terlihat
bahwa pada pengiriman data dengan panjang
128 dikirimkan 100 kali pengiriman
didapatkan tingkat keberhasilan 100%
dengan waktu respon paling lama diset 1
detik didapatkan hasil. Respon pengiriman
waktu paling lambat adalah 248 ms dan
paling cepat adalah 197 ms dengan
waktu rata-rata adalah sebesar 209 ms.
3.3 Pengujian Plant 1 ( Motor 3 phase )
Pada sistem ini operator dapat
memasukkan 6 input speed dengan
maksimum speed motor adalah 1437 rpm.
Masing – masing input speed tersebut akan
dieksekusi selama 10 detik, setelah waktu
berakhir maka secara otomatis speed motor
akan berubah sesuai urutan. Proses barjalan
secara looping ( berulang ) selama PLC
server aktif. Untuk pengujian autorecovery
dan switching job sistem dilakukan dengan
jalan memutus / hubungkan kabel CLK..
Sebelumnya telah diinputkan speed motor,
dengan keterangan : Speed 1 : 1000 rpm;
Speed 2 : 900 rpm; Speed 3 : 800 rpm;
Speed 4 : 700 rpm; Speed 5 : 600 rpm;
Speed 6 : 500 rpm.
Saat
operator
mengaktifkan
program maka PLC1 memiliki hak penuh
untuk mengontrol dan memonitor motor 3
phase, dimulai dari speed 1 bergeser secara
periodik hingga speed 6 dan kembali
mengeksekusi speed 1.
Gambar 3.3.a ( Pemutusan koneksi CLK
dan kondisi plc 1 sebelum dan sesudah
back up )
Ketika koneksi clk diputus, secara
otomatis PLC1 nonaktif dan motor berhenti.
PLC server membaca nilai memori bit
terakhir pada PLC1, waktu toleransi
diberikan untuk mengindikasi bahwa
komunikasi dengan PLC1 benar – benar
terputus.
Gambar 3.3.b ( Pembacaan memori shift
register )
Dicontohkan pada gambar 4.1.e
koneksi CLK diputus pada saat speed ke – 4
sedang dieksekusi (memori CIO 525 bit ke –
3). Nilai hexadesimal yang terakhir (000F)
terbaca oleh PLC Server dan dialihkan ke
PLC 2 sebagai PLC back up. Setelah waktu
toleransi berakhir maka PLC 2 aktif dan
melanjutkan eksekusi speed ke – 4 berlanjut
speed 5 dan seterusnya. Pada saat kabel
CLK dihubungkan kembali maka seketika
PLC 1 akan mengambil alih plant 1 tanpa
waktu toleransi. Sistem kontrol motor yang
digunakan adalan sistem open loop,
keberadaan
encoder
sebatas
untuk
melakukan fungsi monitor kecepatan motor
secara real time.
3.4 Pengujian Plant 2 ( feed water tank )
Sama halnya dengan sistem kontrol
motor, untuk pengujian auto switch dan auto
recover dilakukan dengan jalan memutus –
hubungkan kabel komunikasi yang dipakai (
ethernet cable disconnection ).
PLC 2 ( CJ1M CPU11 ETN )
memiliki hak akses utama untuk mengontrol
plant 2, ketika pengujian diskoneksi ethernet
dilakukan maka PLC server akan membaca
kondisi terakhir PLANT 2 berdasarkan input
digital floating switch dan kondisi setting
level awal. Waktu toleransi diberikan
sebagai indikator komunikasi ethernet
terputus.
Musthofa Fahmi & Ryan Yudha Adhitya, Integrasi SCADA web - DCS ….
Gambar 3.4 ( Pemutusan kabel ethernet dan
kondisi plc 2 sebelum dan sesudah back up )
7
3.6 Pengujian SCADA - Web
Keseluruhan proses sistem kontrol
terdistribusi ditampilkan pada halaman web.
Menggunakan bahasa pemrograman php (
codeigniter ) yang terhubung dengan
database MySQL. Pengujian dilakukan
dengan jalan menekan push button dan
memasukkan variable ke dalam textbox
yang ada pada halaman html dan melakukan
verifikasi pada database MySQL.
Setelah waktu toleransi berakhir maka
PLC 1 bertugas mengambil alih akses dan
kontrol feed water tank. Apabila kabel
ethernet terhubung maka seketika plant 2
diakuisisi kembali oleh PLC 2.
3.5 Pengujian software interface - PLC
Pengujian
dilakukan
untuk
mengetahui apakah perintah c – commands
dapat direspon oleh PLC, untuk pengujian
koneksi visual basic – PLC menggunakan
header code RR, Header code RR berfungsi
untuk membaca isi data yang terdapat pada
alamat word CIO.
Gambar 3.6.a ( pengujian SCADAweb )
Untuk memastikan apakah variable
yang telah kita inputkan sesuai maka dilakukan
monitoring pada database MySQL.
Gambar 3.6.b ( verifikasi database)
Pada text command response kita dapati
karakter “@00RR00000040*” (output coil
off) dan “@00RR00000141*” (output coil
on)
Unit no = 00
Header code = RR
End code = 00 (normal completion)
Read data = 0000 (indikator output coil off) /
0001 (indikator output coil on)
FCS = 40 / 41
Terminator = *
End code bernilai “00” PLC merespon
sesuai dengan format, proses read data
berhasil.
Pengujian akses PC Client ke PC
Server SCADA Web dilakukan dengan ping IP
PC Server melalui PC Client menggunakan
CMD.exe dalam sistem32 windows
Gambar 3.6 c Ping test PC Client – PC
Server SCADA Web
Dari gambar dalam proses ping ke IP
server ( 192.168.43.92 ) dengan panjang data 32
byte pengiriman sebanyak 4 kali, respon
8
Proceeding Seminar Nasional Pendidikan Teknik Elektro, Sept 2013
diterima 4 kali, diperoleh respon transfer data
sukses 100%, Lost data 0% dengan waktu
respon tercepat 3ms dan terlama 7ms.
3.7 Pengujian sistem reporting
Dalam hal ini dilakukan reporting
terhadap sistem DCS, PLC Down dan Backup
sehingga diperoleh reporting data dan analisa
perbandingan untuk ketahanan masing-masing
PLC(FCU). Pengujian dilakukan dengan
memutus koneksi (mematikan PLC FCU) PLC
1 sebanyak 7 kali dan PLC 2 sebanyak 3 kali
dengan waktu yang berbeda-beda dilanjutkan
memantau hasil reporting dan pengolahan data
dalam sistem SCADA web yang diolah dalam
bentuk data grafik dan table.
4.
5.
6.
7.
Gambar 3.7 Reporting Data sistem DCS
dalam SCADA Web
Dari pengujian diatas diperoleh grafik
representasi dari data dalam table, data status
tiap PLC tersimpan lengkap beserta tanggal,
bulan, tahun, jam, menit dan detik secara detail.
8.
Kesimpulan :
1. Integrasi PLC pada media Ethernet
memiliki network address 2 dengan
pengiriman
data 128 bytes memiliki
tingkat keberhasilan pengiriman data
sebesar 87%. Dengan 100 kali pengiriman
data, data diterima 87 kali dan gagal
diterima 13 kali dengan waktu respon
tercepat sebesar 185 ms dan waktu
pengiriman terlama 1 s dengan waktu ratarata pengiriman sebesar 296 ms.
2. Integrasi PLC pada media Controller
Link
Network memiliki
tingkat
keberhasilan pengiriman data sebesar
100% dengan total pengiriman data 100 kali
dengan panjang data 128 Bytes didapatkan
100 kali data di terima. Total waktu
pengiriman paling cepat adalah 197 ms dan
waktu pengiriman terlama adalah sebesar
248 ms pada setiap 1 kali pengiriman data.
3. Sistem Auto recovery dan auto redundant
(auto switching job sistem) dalam sistem
DCS PLC memiliki tingkat keberhasilan
100 % dengan penyesuaian kecepatan delay
pada masing-masing clock PLC yang
terintegrasi dalam sistem DCS.
Integrasi
seluruh s i s t e m D C S PLC
dengan
PC Server memiliki
tingkat
keberhasilan remote sistem sebesar 100%
dengan respon secara real time.
Integrasi seluruh PLC, s i s t e m DCS
PLC
dan S C A D A W e b memiliki
tingkat keberhasilan pengiriman data
sebesar 100% dengan kepadatan lalu lintas
data antar PLC s e r v e r dan PC server
secara polling dengan pengiriman data setiap
300 ms dan kepadatan pengiriman data
antar PLC dalam sistem DCS memiliki
tingkat kepadatan pengiriman data tiap 200
ms.
Sistem SCADA Web berbasis PHP MySQL
sebagai representasi monitoring realtime dari
kondisi sistem DCS dan kondisi plant
control memiliki tingkat keberhasilan 100%
dengan kecepatan respon selisih data sebesar
0,5-1,5 detik yang dipengaruhi oleh
kecepatan processor PC Server dan jumlah
memori PLC yang dibaca ( besar data dan
lalulintas data ).
Sistem recording dan reporting data dalam
sistem SCADA web terhadap kondisi sistem
DCS ( auto recovery and auto redundant )
memiliki tingkat keberhasilan 100% dengan
selisih waktu record data dengan realtime
kondisi selama 0.8-1,5 detik yang
dipengaruhi oleh kecepatan processor PC
Server.
Kehandalan dan kecepatan sistem integrasi
sangat dipengaruhi oleh spesifikasi dari
masing-masing hardware dalam sistem
integrasi.
Daftar Pustaka
Ali, Muhammad. Modul kuliah sistem kendali
terdistribusi konsep dasar sistem kendali
terdistribusi. Yogyakarta. UNY. 2012
Ghozzali, kurniawan. Perancangan komunikasi
data terintegrasi pada programmable
logic controller melalui media controller
link network dan Ethernet device .
Surabaya, PENS, 2011
Lesmana, meirudy. Pembuatan program scada
berbasis web internet untuk PLC omron
cpm1. Surabaya, UK PETRA, 2006
Santoso, hartono.
Pengembangan sistem
control
terdistribusi
berbasis
programmable logic control (PLC)
menggunakan topologi jaringan bus.
Bandung. ITB. Mei 2000.
DILENGKAPI SISTEM AUTO RECOVERY DAN AUTO REDUNDANT DENGAN
MENGGUNAKAN MULTIPLE COMMUNICATION DEVICES
Musthofa Fahmi1 dan Ryan Yudha Adhitya2
1,2. Prodi Teknik Otomasi, Jurusan Teknik Kelistrikan Kapal, Politeknik Perkapalan
Negeri Surabaya, Sukolilo, 60111, Surabaya
Email : musthofafahmisst@gmail.com, ryanyudhaadhitya@gmail.com
1. DCS ( Distributed Control Sistem )
Sistem kontrol terdistribusi dikenal
dengan istilah DCS ( Distributed Control
Sistem ) adalah sebuah sistem kontrol yang
mampu
mendistribusikan
kontrol
manajemen ke tiap bagian - bagian sistem
kontrol yang terintegrasi dalam sistem DCS,
memiliki FCS ( Field Control Server ) yang
bertugas sebagai main server dan memiliki
beberapa FCU ( Field Control Unit ) sebagai
controller yang berhubungan langsung
dengan field devices. DCS sangat unggul
dalam sistem kontrol proses, namun masih
lemah dalam hal monitoring dan akuisisi
data secara realtime.
Abstract: The problem that often occurs for
example a power outage and PLC reset was
being a serious concern in the industrial
sector, because it can directly lead to
disruption of the production process. Nowdays
several PLC (Omron) already has the ability to
be integrated with other PLC. Form a
networking PLC utilized with communication
media (ethernet dan Controller Link Network).
This network is possible to execute the
Distributed Control Sistem (DCS) with the first
PLC as Field Control Server (FCS) and
another PLC as Field Control Unit (FCU)
which is directly connected with the plantt. In
the world of information technology (web
development) there is a PHP MySQL database
sistem that can be applied as an unlimited
broad access SCADA Web. The existence of an
integrated sistem between the DCS based on
networking PLC (Omron) with SCADA Web
using
multiple
communication
devices,
equipped with auto-recovery function and auto
switching job sistem can be used as innovations
and solutions to the problems of industrial
control sistems that provide convenience to its
users.
2. SCADA ( Supervisory Control And Data
Acquisition )
SCADA adalah sebuah sistem
kontrol yang memiliki keunggulan dalam hal
monitoring dan akuisisi data secara realtime,
walaupun SCADA juga memiliki fungsi
kontrol, namun masih lemah dalam hal
kontrol proses. SCADA dapat berupa sistem
offline dan online (Web).
Untuk mendapatkan suatu solusi dari
tuntutan plant industri yang terus
berkembang diperlukan gabungan kedua
sistem kontrol di atas (DCS dan SCADA)
agar tebentuk suatu sistem kontrol yang
handal. Hal ini tentunya membutuhkan biaya
yang cukup besar dilihat dari harga
perangkat DCS dan SCADA yang beredar di
pasaran, belum ditambah riset untuk
mengintegrasikan kedua sistem tersebut
yang tentunya berbeda merk dan berbeda
vendor.
Dalam perkembangannya, PLC saat
ini telah memiliki fungsi untuk dapat
dikomunikasikan dan diintegrasikan dengan
PLC yang lain (dapat berbeda jenis) dengan
menggunakan media komunikasi Ethernet
dan Controller Link Network melalui
protokol FINS - TCP yang membentuk
sebuah jaringan PLC. Dengan sistem
jaringan PLC ini sangat dimungkinkan bagi
PLC untuk dapat menjalankan fungsi fungsi dari sistem terdistribusi ( DCS )
Keywords: DCS, SCADA Web, Networking
PLC, Auto recovery, Switching job
1. Pendahuluan
Seiring dengan perkembangan industri
yang terus tumbuh besar melahirkan sebuah
sistem kontrol plant industri yang semakin
kompleks. Sistem kontrol terdistribusi yang
memiliki fasilitas monitoring, controlling
dan akuisisi data secara realtime dan dapat
dilakukan dengan tanpa keterbatasan jarak
menjadi salah satu solusi bagi kompleksitas
sistem yang terus meningkat dan solusi bagi
tuntutan peningkatan nilai efektifitas dan
efisiensi sistem kontrol industri.
Dalam sistem kontrol dikenal dua
sistem kontrol yang menangani plantt
industri
yang
tergolong
memiliki
kompleksitas tinggi :
1
2
Proceeding Seminar Nasional Pendidikan Teknik Elektro, Sept 2013
dengan biaya yang relatif lebih ekonomis.
Seiring dengan perkembangan teknologi ICT
(Information
and
Communication
Technology) dikenal sebuah sistem database
PHP MySQL yang saat ini dapat
diaplikasikan dengan menggunakan bantuan
background software interface (Visual
Basic) untuk akses serial ke dalam memori
PLC, sehingga dapat dijadikan solusi
alternatif bagi sistem SCADA Web.
Pemadaman listrik pada area
industri (secara penuh maupun sebagian)
dan kendala ketika PLC reset menyebabkan
terganggunya proses produksi, di lain sisi
keseluruhan proses harus tetap berjalan
dikarenakan besarnya kerugian yang harus
ditanggung apabila proses produksi tertunda.
Solusi untuk mengantisipasi hal tersebut
adalah dengan aplikasi auto recovery dan
switching job pada sistem terdistribusi,
maksud daripada kedua aplikasi tersebut
adalah sebagai berikut :
1. Auto recovery : merupakan proses
pembacaan data memori secara
realtime dengan kemampuan untuk
menyimpan atau recover data secara
otomatis.
2. Switching job : proses yang bekerja
pada dua atau lebih controller device
(PLC) dalam satu plant yang sama
dengan satu controller device bertindak
sebagai
kontroler
utama
yang
mengendalikan plant dan kontroler
yang lain berfungsi sebagai back up
controller apabila terjadi gangguan
pada kontroler utama.
Objek yang dikontrol adalah
kecepatan motor AC 3 phase dan water tank
level sistem. Motor berperan dalam berbagai
aplikasi (semisal sebagai pompa, penggerak
konveyor dan mixer ) sedangkan penerapan
water tank level sistem sering digunakan
untuk mengetahui ketinggian zat cair pada
suatu ruang atau media. Khusus untuk
sistem kontrol motor pada PLC dibutuhkan
modul tambahan yaitu inverter motor, modul
ini berfungsi untuk mengubah tegangan
referensi menjadi frekuensi (sinyal kotak)
yang akan mengatur besarnya sumber
tegangan yang masuk untuk menggerakkan
motor.
Dari beberapa hal diatas menjadi
landasan untuk merancang sebuah sistem
terintegrasi antara DCS berbasis networking
PLC Omron (berbagai macam tipe) dengan
SCADA Web menggunakan multiple device
communication dilengkapi dengan fungsi
auto recovery sistem dan auto switching job
sistem, dimana proses akuisisi data dapat
diakses secara mobile. Dengan harapan,
sistem terintegrasi ini dapat dijadikan
inovasi terhadap perkembangan sistem
kontrol
industri
yang
memberikan
kemudahan kepada penggunanya.
2. Perancangan sistem
Sistem yang dibangun dan dirancang
adalah integrasi sistem dari DCS berbasis
networking PLC dengan SCADA Web
berbasis PHP MySQL dengan penerapan
proses auto recovery dan auto redundant.
Akses utama atau core sistem terletak dalam
PLC CS1G CPU42H sebagai server dari
keseluruhan sistem terintegrasi. Dalam
rancangan prototype DCS digunakan PLC
yang berbeda tipe dan berbeda media
komunikasi agar lebih leluasa ketika
digunakan dalam praktek langsung di
industri yang tentunya dalam plant industri
besar memiliki bermacam - macam PLC
yang berbeda tipe dan berbeda pula media
komunikasinya, dilengkapi juga dengan
sistem
auto
recovery
and
auto
redundant(switching job) sistem ketika salah
satu PLC FCU down akan secara otomatis
terdeteksi oleh PLC server (FCS) dan segera
akan dibackup oleh PLC FCU yang lain
dalam melanjutkan proses kontrol plant
(tanpa mengulang dari awal), PLC server
bertindak sebagai main server dalam
pendistribusian kerja dan sistem manajemen
kontrol dalam sistem DCS. sedangkan dalam
sistem SCADA Web, PC server SCADA
juga merupakan client dari PLC CS1G
CPU42H dikarenakan seluruh data yang
didapat diambil dari PLC server (CS1G
CPU42H ), read dan write memori PLC
server dari PC dan interfacing data dari dan
menuju PLC maupun sebaliknya ke dalam
database
PHP
MySQL
digunakan
background software interface melalui
Visual Basic yang selanjutnya dari database
PHP MySQL ditampilkan melalui halaman
Web (Interfacing Web) dengan bahasa
pemrograman PHP HTML dan dapat diakses
secara luas oleh client yang terhubung
kedalam jaringan (internet) dilengkapi pula
dengan sistem recording and reporting data
untuk memudahkan dalam analisa dan
pemrosesan data sistem.
Dalam sistem terintegrasi diatas
terdapat beberapa sub sistem yang saling
terhubung dan terintegrasi menjadi satu
kesatuan dengan menggunakan berbagai
media komunikasi diantaranya ethernet,
Controller Link Network dan media serial.
Musthofa Fahmi & Ryan Yudha Adhitya, Integrasi SCADA web - DCS ….
Jaringan ini terdiri dari tiga buah PLC
dengan tipe yang berbeda dan berbeda pula
media komunikasinya dan satu buah PC.
Satu PLC dan PC masing-masing adalah
satu node sehingga didalam rancangan
sistem diatas terdapat empat node yang
tergabung dalam satu jaringan dan ditambah
dengan satu plant kontrol tersendiri yang
terhubung dengan masing - masing PLC
client (FCU).
Berikut adalah gambaran keseluruhan
perencanaan dan perancangan keseluruhan
sistem integrasi DCS dan SCADA web
berbasis networking PLC :
3
kondisi yang sama separti dalam motor
dc, yaitu konduktor rotor mengalirkan
arus dalam medan magnetik sehingga
terjadi gaya padanya yang berusaha
menggerakkannya dalam arah tegak
lurus medan. Jika lilitan stator diberi
energi dari catu tiga fase, dibangkitkan
medan magnetik putar yang berputar
pada kepesatan sinkron. Ketika medan
melewati medan konduktor rotor,
dalam konduktor ini diinduksikan ggl
yang
sama
seperti
ggl
yang
diinduksikan dalam lilitan sekunder
transformator oleh fluksi arus primer.
Rangkaian rotor adalah lengkap, baik
melalui cincin ujung atau tahanan luar,
ggl
induksi
menyebabkan arus
mengalir dalam konduktor rotor. Jadi
konduktor rotor yang mengalirkan arus
dalam medan stator mempunyai gaya
yang bekerja padanya.
Gambar 2 Sistem overview
Untuk menguji sistem integrasi DCSSCADA dibuat dua buah rancangan plant
sebagai berikut :
2.1 Plant 1
Berupa control motor 3 phase
dengan inverter dan rotary encoder.
Jenis motor yang digunakan dalam
tugas akhir ini adalah motor induksi 3
phase.
Motor induksi memiliki
konstruksi yang sangat kuat dan
karakteristik kerja yang baik serta jenis
motor ac yang paling banyak
digunakan, dengan konstruksi yang
sederhana terdiri dari stator merupakan
bagian yang diam dan rotor sebagai
bagian yang berputar.
Dalam motor induksi, tidak ada
hubungan listrik ke rotor, arus rotor
merupakan arus induksi. Tetapi ada
Gambar 1.1 Skema rangkaian
sistem kontrol motor
2.2 Plant 2
4
Proceeding Seminar Nasional Pendidikan Teknik Elektro, Sept 2013
adalah gambar dari bagian komunikasi
PLC CS1G CPU42H dengan CJ1M
ETN CPU11 melalui media ethernet.
\
CS1G
CJ1M ETN
Gambar 2.4 Komunikasi CS1G
CPU42H – CJ1M ETN CPU11
Gambar 1.2 Water tank level
sistem
Sistem ini menggunakan dua feed
water tank sebagai media utama, dua
buah main pump sebagai aktuator dan
sensor
floating
switch
untuk
mengetahui ketinggian zat cair.
Dan berikut adalah rincian dan
penjelasan dari setiap bagian integrasi
dalam sistem DCS - SCADA :
2.5 CJ1M CPU21 dengan CS1G
CPU42H
PLC ini terhubung dengan
jaringan terintegrasi melalui media
komunikasi Controller Link Network
dan berfungsi sebagai PLC client
(FCU) yang langsung terhubung
dengan plant yang dikontrol Berikut
adalah gambar dari bagian komunikasi
antara CS1G CPU42H
dan PLC
CJ1M.
Gambar 2.5 Komunikasi PLC
CJ1M CPU21 dengan CS1G
DCS based on networking PLC
2.3 PLC CS1G CPU42H
Bertindak sebagai server yang
memiliki fungsi dan hak untuk
memonitor (read data ) dan fungsi
pengendalian (write data ) dari dan
menuju PLC client. Terhubung
kedalam dua media komunikasi
ethernet dan controller link network
untuk akses komunikasi dengan PLC
lain dan media komunikasi serial yang
terhubung dengan PC Server SCADA.
PLC server menjadi main sistem dalam
pendistribusian
dan
management
sistem control (DCS) yang dalam hal
ini adalah sistem auto recovery and
auto redundant (switching job) sistem.
2.4 CJ1M ETN CPU11 dengan
CS1G CPU42H
PLC ini terhubung dengan jaringan
terintegrasi melalui media komunikasi
ethernet dan berfungsi sebagai PLC
client (FCU) yang langsung terhubung
dengan plant yang dikontrol. Berikut
2.6 PC server SCADA dengan CS1G
CPU42H
PC server SCADA terhubung
dengan jaringan terintegrasi melalui
media serial yang langsung terhubung
ke main server ( PLC CS1G CPU42H )
dan memiliki fungsi untuk dapat
melakukan instruksi read and write
data dari dan menuju PLC client yang
selanjutnya dari PC server SCADA ini
langsung terhubung dengan jaringan
internet / web. Mekanisme komunikasi
PC dengan PLC CS1G CPU42H
dilakukan dengan media komunikasi
serial yang terhubung pada USB serial
port PC ke serial port RS232 CPU
CS1G CPU42H.
CS1G CPU42H
Gambar 2.6 Komunikasi PLC
Musthofa Fahmi & Ryan Yudha Adhitya, Integrasi SCADA web - DCS ….
CS1G CPU42H dengan PC
3. Pengujian Sistem
Pengujian dan pengambilan data
dibagi menjadi tiga bagian yaitu Pengujian
jaringan komunikasi Ethernet antar PLC,
Pengujian jaringan komunikasi controller
link network antar PLC, pengujian auto
recover dan switching job plant 1, pengujian
autorecover dan switching job plant 2,
pengujian interface PLC ke PC via Visual
Basic, dan pengujian scada web. Pada start
up pertama kali sebelum kontaktor satu
phase diaktifkan, semua PLC dalam keadaan
mati dan default setting pada semua memori
D memiliki nilai yang sama ( 0000 hex ).
Setelah kontaktor satu phase diaktifkan,
semua plc dalam keadaan stand by. Aktivasi
PLC 1 dan PLC 2 menunggu perintah dari
server, pada server dapat ditentukan kondisi
PLC 1 dan 2 ( start PLC 1, start PLC 2, start
all, off PLC 1, off PLC 2, dan off all ).
Gambar 3.a ( Fungsi aktifasi pada ladder
diagram )
Gambar 3.b ( Kondisi PLC stand by )
3.1 Pengujian Jaringan Komunikasi
Ethernet antar PLC
PLC yang tergabung pada media
Ethernet adalah PLC CJ1M ETN CPU11
(FCU plant 2) dan PLC CS1GH
(FCS/Server). Kedua PLC ini tergabung
pada jaringan dengan media Ethernet dan
melakukan perpindahan memori pada data
memori area PLC CJ1M ETN CPU11 yang
berisi status kontrol factory automation
module ke area data memori PLC CS1GH.
5
Berikut ini adalah pengujian apakah sistem
tersebut telah benar-benar tersambung
dengan
media Ethernet atau tidak.
Pengujian dilakukan dengan software CXIntegrator seperti gambar berikut ini
Gambar 3.1 Jaringan Ethernet
Pada gambar dapat diihat bahwa PLC
yang terdeteksi tergabung pada jaringan
adalah
PLC CS1G – CPU42H hal
tersebut menunjukan bahwa koneksi
kedua PLC tersebut telah benar terkoneksi
secara hardware dan juga telah dilakukan
pengaturan node dan nomor jaringan dengan
benar. Untuk memastikan koneksi tersebut
dapat dilakukan ping test kedua PLC
tersebut. Selain pengujian ping tes,
dilakukan juga pengujian echo back test
dengan bantuan CX-Programmer. Pengujian
dilakukan saat PLC CJ1M dan CS1GH juga
melakukan mekanisme SEND dan RECV
atau mekanisme pertukaran memori area.
Hasilnya didapatkan bahwa dalam 100
kali
pengiriman
data
keberhasilan
pengiriman data sebanyak 87 kali.
Sedangkan kegagalan pengiriman data
sebanyak 13 kali. Kegagalan pengiriman data
memiliki arti bahwa pada proses pengiriman
data dengan panjang 128 dan berikan waktu
tunggu respon maksimal adalah 1 detik,
sehingga jika waktu respon pengiriman
data
melebihi
1
detik
dianggap
pengiriman data gagal. Sehingga 13 kali
kegagalan pengiriman data adalah waktu
respon yang melebihi dari yang ditargetkan 1
detik. Apabila diamati waktu respon yang
tercatat adalah respon waktu maksimal
adalah 1000 ms sesuai dengan batasan yang
diberikan. Waktu tercepat pengiriman data
adalah 185 ms. Rata-rata waktu yang
dibutuhkan dalam pengiriman data adalah
296 ms.
3.2 Pengujian Jaringan Komunikasi
Controller Link antar PLC
Hampir sama dengan mekanisme
pengujian Ethernet. Pengujian komunikasi
data dengan media Controller Link
juga
akan menggunakan CX-Integrator
untuk
melakukan
pengujian
apakah
6
Proceeding Seminar Nasional Pendidikan Teknik Elektro, Sept 2013
jaringan dengan media tersebut telah
terkoneksi dengan benar baik secara
hardware dan secara software. Berikut ini
adalah Pengujian jaringan Controller Link
dengan CX-Programmer.
Hasil
Pengujian
dengan
CXIntegrator menunjukan bahwa jaringan
Controller Link telah terhubung secara
hardware
serta juga telah dilakukan
konfigurasi node dan jaringan. Pengujian
selanjutnya adalah pengujian echo back
test yang prinsipnya hampir sama dengan
pengujian echo back test pada media
Ethernet. Berikut ini adalah pengujian Echo
back test. Hasil dari pengujian dapat terlihat
bahwa pada pengiriman data dengan panjang
128 dikirimkan 100 kali pengiriman
didapatkan tingkat keberhasilan 100%
dengan waktu respon paling lama diset 1
detik didapatkan hasil. Respon pengiriman
waktu paling lambat adalah 248 ms dan
paling cepat adalah 197 ms dengan
waktu rata-rata adalah sebesar 209 ms.
3.3 Pengujian Plant 1 ( Motor 3 phase )
Pada sistem ini operator dapat
memasukkan 6 input speed dengan
maksimum speed motor adalah 1437 rpm.
Masing – masing input speed tersebut akan
dieksekusi selama 10 detik, setelah waktu
berakhir maka secara otomatis speed motor
akan berubah sesuai urutan. Proses barjalan
secara looping ( berulang ) selama PLC
server aktif. Untuk pengujian autorecovery
dan switching job sistem dilakukan dengan
jalan memutus / hubungkan kabel CLK..
Sebelumnya telah diinputkan speed motor,
dengan keterangan : Speed 1 : 1000 rpm;
Speed 2 : 900 rpm; Speed 3 : 800 rpm;
Speed 4 : 700 rpm; Speed 5 : 600 rpm;
Speed 6 : 500 rpm.
Saat
operator
mengaktifkan
program maka PLC1 memiliki hak penuh
untuk mengontrol dan memonitor motor 3
phase, dimulai dari speed 1 bergeser secara
periodik hingga speed 6 dan kembali
mengeksekusi speed 1.
Gambar 3.3.a ( Pemutusan koneksi CLK
dan kondisi plc 1 sebelum dan sesudah
back up )
Ketika koneksi clk diputus, secara
otomatis PLC1 nonaktif dan motor berhenti.
PLC server membaca nilai memori bit
terakhir pada PLC1, waktu toleransi
diberikan untuk mengindikasi bahwa
komunikasi dengan PLC1 benar – benar
terputus.
Gambar 3.3.b ( Pembacaan memori shift
register )
Dicontohkan pada gambar 4.1.e
koneksi CLK diputus pada saat speed ke – 4
sedang dieksekusi (memori CIO 525 bit ke –
3). Nilai hexadesimal yang terakhir (000F)
terbaca oleh PLC Server dan dialihkan ke
PLC 2 sebagai PLC back up. Setelah waktu
toleransi berakhir maka PLC 2 aktif dan
melanjutkan eksekusi speed ke – 4 berlanjut
speed 5 dan seterusnya. Pada saat kabel
CLK dihubungkan kembali maka seketika
PLC 1 akan mengambil alih plant 1 tanpa
waktu toleransi. Sistem kontrol motor yang
digunakan adalan sistem open loop,
keberadaan
encoder
sebatas
untuk
melakukan fungsi monitor kecepatan motor
secara real time.
3.4 Pengujian Plant 2 ( feed water tank )
Sama halnya dengan sistem kontrol
motor, untuk pengujian auto switch dan auto
recover dilakukan dengan jalan memutus –
hubungkan kabel komunikasi yang dipakai (
ethernet cable disconnection ).
PLC 2 ( CJ1M CPU11 ETN )
memiliki hak akses utama untuk mengontrol
plant 2, ketika pengujian diskoneksi ethernet
dilakukan maka PLC server akan membaca
kondisi terakhir PLANT 2 berdasarkan input
digital floating switch dan kondisi setting
level awal. Waktu toleransi diberikan
sebagai indikator komunikasi ethernet
terputus.
Musthofa Fahmi & Ryan Yudha Adhitya, Integrasi SCADA web - DCS ….
Gambar 3.4 ( Pemutusan kabel ethernet dan
kondisi plc 2 sebelum dan sesudah back up )
7
3.6 Pengujian SCADA - Web
Keseluruhan proses sistem kontrol
terdistribusi ditampilkan pada halaman web.
Menggunakan bahasa pemrograman php (
codeigniter ) yang terhubung dengan
database MySQL. Pengujian dilakukan
dengan jalan menekan push button dan
memasukkan variable ke dalam textbox
yang ada pada halaman html dan melakukan
verifikasi pada database MySQL.
Setelah waktu toleransi berakhir maka
PLC 1 bertugas mengambil alih akses dan
kontrol feed water tank. Apabila kabel
ethernet terhubung maka seketika plant 2
diakuisisi kembali oleh PLC 2.
3.5 Pengujian software interface - PLC
Pengujian
dilakukan
untuk
mengetahui apakah perintah c – commands
dapat direspon oleh PLC, untuk pengujian
koneksi visual basic – PLC menggunakan
header code RR, Header code RR berfungsi
untuk membaca isi data yang terdapat pada
alamat word CIO.
Gambar 3.6.a ( pengujian SCADAweb )
Untuk memastikan apakah variable
yang telah kita inputkan sesuai maka dilakukan
monitoring pada database MySQL.
Gambar 3.6.b ( verifikasi database)
Pada text command response kita dapati
karakter “@00RR00000040*” (output coil
off) dan “@00RR00000141*” (output coil
on)
Unit no = 00
Header code = RR
End code = 00 (normal completion)
Read data = 0000 (indikator output coil off) /
0001 (indikator output coil on)
FCS = 40 / 41
Terminator = *
End code bernilai “00” PLC merespon
sesuai dengan format, proses read data
berhasil.
Pengujian akses PC Client ke PC
Server SCADA Web dilakukan dengan ping IP
PC Server melalui PC Client menggunakan
CMD.exe dalam sistem32 windows
Gambar 3.6 c Ping test PC Client – PC
Server SCADA Web
Dari gambar dalam proses ping ke IP
server ( 192.168.43.92 ) dengan panjang data 32
byte pengiriman sebanyak 4 kali, respon
8
Proceeding Seminar Nasional Pendidikan Teknik Elektro, Sept 2013
diterima 4 kali, diperoleh respon transfer data
sukses 100%, Lost data 0% dengan waktu
respon tercepat 3ms dan terlama 7ms.
3.7 Pengujian sistem reporting
Dalam hal ini dilakukan reporting
terhadap sistem DCS, PLC Down dan Backup
sehingga diperoleh reporting data dan analisa
perbandingan untuk ketahanan masing-masing
PLC(FCU). Pengujian dilakukan dengan
memutus koneksi (mematikan PLC FCU) PLC
1 sebanyak 7 kali dan PLC 2 sebanyak 3 kali
dengan waktu yang berbeda-beda dilanjutkan
memantau hasil reporting dan pengolahan data
dalam sistem SCADA web yang diolah dalam
bentuk data grafik dan table.
4.
5.
6.
7.
Gambar 3.7 Reporting Data sistem DCS
dalam SCADA Web
Dari pengujian diatas diperoleh grafik
representasi dari data dalam table, data status
tiap PLC tersimpan lengkap beserta tanggal,
bulan, tahun, jam, menit dan detik secara detail.
8.
Kesimpulan :
1. Integrasi PLC pada media Ethernet
memiliki network address 2 dengan
pengiriman
data 128 bytes memiliki
tingkat keberhasilan pengiriman data
sebesar 87%. Dengan 100 kali pengiriman
data, data diterima 87 kali dan gagal
diterima 13 kali dengan waktu respon
tercepat sebesar 185 ms dan waktu
pengiriman terlama 1 s dengan waktu ratarata pengiriman sebesar 296 ms.
2. Integrasi PLC pada media Controller
Link
Network memiliki
tingkat
keberhasilan pengiriman data sebesar
100% dengan total pengiriman data 100 kali
dengan panjang data 128 Bytes didapatkan
100 kali data di terima. Total waktu
pengiriman paling cepat adalah 197 ms dan
waktu pengiriman terlama adalah sebesar
248 ms pada setiap 1 kali pengiriman data.
3. Sistem Auto recovery dan auto redundant
(auto switching job sistem) dalam sistem
DCS PLC memiliki tingkat keberhasilan
100 % dengan penyesuaian kecepatan delay
pada masing-masing clock PLC yang
terintegrasi dalam sistem DCS.
Integrasi
seluruh s i s t e m D C S PLC
dengan
PC Server memiliki
tingkat
keberhasilan remote sistem sebesar 100%
dengan respon secara real time.
Integrasi seluruh PLC, s i s t e m DCS
PLC
dan S C A D A W e b memiliki
tingkat keberhasilan pengiriman data
sebesar 100% dengan kepadatan lalu lintas
data antar PLC s e r v e r dan PC server
secara polling dengan pengiriman data setiap
300 ms dan kepadatan pengiriman data
antar PLC dalam sistem DCS memiliki
tingkat kepadatan pengiriman data tiap 200
ms.
Sistem SCADA Web berbasis PHP MySQL
sebagai representasi monitoring realtime dari
kondisi sistem DCS dan kondisi plant
control memiliki tingkat keberhasilan 100%
dengan kecepatan respon selisih data sebesar
0,5-1,5 detik yang dipengaruhi oleh
kecepatan processor PC Server dan jumlah
memori PLC yang dibaca ( besar data dan
lalulintas data ).
Sistem recording dan reporting data dalam
sistem SCADA web terhadap kondisi sistem
DCS ( auto recovery and auto redundant )
memiliki tingkat keberhasilan 100% dengan
selisih waktu record data dengan realtime
kondisi selama 0.8-1,5 detik yang
dipengaruhi oleh kecepatan processor PC
Server.
Kehandalan dan kecepatan sistem integrasi
sangat dipengaruhi oleh spesifikasi dari
masing-masing hardware dalam sistem
integrasi.
Daftar Pustaka
Ali, Muhammad. Modul kuliah sistem kendali
terdistribusi konsep dasar sistem kendali
terdistribusi. Yogyakarta. UNY. 2012
Ghozzali, kurniawan. Perancangan komunikasi
data terintegrasi pada programmable
logic controller melalui media controller
link network dan Ethernet device .
Surabaya, PENS, 2011
Lesmana, meirudy. Pembuatan program scada
berbasis web internet untuk PLC omron
cpm1. Surabaya, UK PETRA, 2006
Santoso, hartono.
Pengembangan sistem
control
terdistribusi
berbasis
programmable logic control (PLC)
menggunakan topologi jaringan bus.
Bandung. ITB. Mei 2000.