[1] Mahasiswa[2] Dosen Pembimbing

Makalah Seminar Kerja Praktek

PERANCANGAN SISTEM SCADA PADA PLC OMRON CPM1ALaboratorium Teknik Kontrol Otomatik Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Diponegoro

Bayu Pujo Leksono[1], Sumardi, S.T, M.T[2]

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas DiponegoroJl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia

AbstrakSecara umum SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) digunakan untuk monitoring peralatan

yang dihubungkan dan dikontrol oleh PLC (Programmable Logic Controller). Pada saat ini SCADA merupakan salahsatu komponen penting dalam dunia industri. Sehingga pembelajaran tentang perancangan SCADA dan PLC sangatdiperlukan. Dalam perancangan sistem SCADA ini diperlukan beberapa pengetahuan dasar baik itu untuk PLC danSCADA. Sehingga pemahaman seperti interface i/o PLC dengan perangkat keras, disusul kemudian denganpemahaman tentang diagram ladder dan pemahaman tentang points diperlukan dalam merancang SCADA.

Kata kunci : PLC (Programable Logic Controller), SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition).

1. Pendahuluan

1.1 Latar BelakangSemakin berkembangnya peradaban

manusia semakin tinggi pula keinginan dankebutuhan dari manusia. Dengan didorong olehperkembangan ilmu dan teknologi yang cukuppesat saat ini memberikan pengaruh denganberkembangnya dunia industri di Indonesia yangbergerak di bidang perindustrian.

Di dalam suatu perusahaan industri yangterdiri dari beberapa bagian seperti bagianproduksi, pemasaran, personalia, keuangan danbagian lain akan saling bekerjasama satu denganyang lainnya. Bagian produksi merupakan salahsatu bagian terpenting dalam perusahaan karenabagian ini bertanggung jawab menghasilkanproduk yang akan dipasarkan kepada konsumen,untuk mendukung supaya bagian produksi dapatberjalan dengan baik, maka bagian produksi tidakdapat dipisahkan dengan proses produksi dansistem produksi yang semua itu masuk dalamruang lingkup manajemen produksi dan operasi.Proses produksi tentunya berhubungan denganmesin-mesin yang dipergunakan untuk mengolahbahan baku menjadi produk jadi.

Dengan memanfaatkan teknologi berbasismikroprosesor dalam pengendalian sistem ataualat-alat yang digunakan dalam produksinya.Salah satu dari sekian banyak teknologi yangdimanfaatkan adalah penggunaan PLC(Programable Logic Controller). PenggunaanPLC sudah diterapkan hampir pada seluruh prosesindustri. Hal ini didasarkan pengendalian sistemyang mudah. Dan pada saat ini telahdikembangkan teknologi untuk monitoring kerjadari PLC tersebut. Sistem tersebut dikenal dengan

nama SCADA (Supervisory Control And DataAcquisition). SCADA merupakan sistemkomputer yang digunakan untuk me-monitoringdan mengontrol sistem.

1.2 Tujuan dan ManfaatTujuan dari Kerja Praktek yang dilakukan

penulis ini adalah untuk membangun sebuahsistem SCADA sederhana. Di mana sistemSCADA ini hanya me-monitoring dari sebuahaplikasi sederhana yang sudah ditanamkan padasebuah PLC. Sehingga selain merancang sistemSCADA dalam laporan ini juga terdapat carainterface PLC dengan I/O.

1.3 Pembatasan MasalahPenulis memberikan pembatasan masalah

laporan Kerja Praktek ini hanya pada penjelasansingkat prinsip dasar dan cara kerja PLC. Danjuga penjelasan singkat mengenai sistem SCADAdan bagaimana cara merancang aplikasi yangsederhana.

2. Dasar Teori

2.1 Gambaran Umum Tentang PLCProgrammable logic controller (PLC)

merupakan sebuah bentuk khusus pengontrolberbasis mikroprosesor yang memanfaatkanmemori yang dapat diprogram untuk menyimpaninstruksi-instruksi dan untukmengimplementasikan fungsi-fungsi semisallogika, pewaktuan (timing), pencacahan(counting) dan aritmatika guna mengontrol mesin-mesin dan proses-proses.

Konsep dari PLC adalah programmable,menunjukkan kemampuannya yang dapat dengan

mudah diubah-ubah sesuai program yang dibuatdan kemampuannya dalam hal memori programyang telah dibuat. Logic, menunjukkankemampuannya dalam memproses input secaraaritmatik, yakni melakukan operasimembandingkan, menjumlahkan, mengalikan,membagi, mengurangi dan negasi serta controller,menunjukkan kemampuan dalam mengontol danmengatur proses sehingga menghasilkan outputyang diinginkan.

Pada awalnya PLC dirancang sebagai satubentuk sintesis dari Dedicated Direct DigitalControl System (D-DDCS) untuk pengendalianproses dengan banyak binary state variable sertabanyak binary state actuator. Tetapi dalamperkembangannya, PLC tidak lagi hanyadigunakan untuk menggantikan relay dalammenghasilkan sinyal output ON atau OFF saja(binary state), tetapi juga dapat mengendalikandan menerima masukan analog. Kini produk PLCtelah berkembang dengan beraneka macamaksesoris yang memungkinkan PLC dapatmelayani kebutuhan kontrol atas variabel-variabelproses yang non-binary state.

Pada industri skala besar, PLC jugamerupakan perangkat yang sangat ideal untukdikombinasikan dengan sistem kontrolterdistribusi Distributed Control System (DCS)yang kini sudah banyak digunakan. Berbagaiperkembangan PLC membuatnya semakin userfriendly, programmable, reprogrammable sertaexpandable. Sehingga sangat adaptif untuk setiapperubahan proses serta kebutuhan sistem kontrolproses di industri.

PLC sebagai perangkat dalam sistempengaturan modern memiliki berbagai fungsipengontrolan yang dapat dikategorikan menjadi:kontrol sekuensial, kontrol canggih, kontrolpengawasan. Secara terperinci disajikan dalamtabel 1.

Tabel 1 Tipe kontrol dan fungsi yand dapat dilakukan

PLC.

Tipe Kontrol Fungsi

KontrolSekuensial

1.Pengganti relay kontrolkonvensional

2.Pewaktu dan pencacah3.Kontrol otomatis, semi

otomatis.Kontrol Canggih 1.Operasi Aritmatik

2.kontrol analog3.kontrol PID4.Fuzzy Logic

KontrolPengawasan

1.Prosedur monitor danpengawasan2.Monitor dan Diagnosakesalahan3.Antarmuka dengankomputer4.Jaringan kerja otomatis5.Local Area Network

Gambar 1 Sistem PLC.

Secara umum PLC memiliki 5 komponendasar, komponen ini adalah Unit prosesor,memori, unit catu daya, bagian antarmuka, danperangkat pemrograman. Gambar 1 menampilkankonfigurasi dasarnya.

1. Central Processing Unit (CPU)adalah unti yang berisi mikroprosesoryang menginterpretasikan sinyal-sinyal input dan melaksanakantindakan pengontrolan, sesuai denganprogram yang tersimpan dalammemori, lalu mengomunikasikankeputusan-keputusan yang diambilnyasebagai sinyal-sinyal kontrol keantarmuka output.

2. Unit catu daya diperlukan untukmengonversikan tegangan AC sumbermenjadi tegangan DC (5 V) yangdibutuhkan prosesor dan rangkaian-rangkaian di dalam modul-modulantarmuka input-output.

3. Unit memori adalah tempat dimanaprogram yang digunakan untukmelaksanakan tindakan-tindakanpengontrolan disimpan.

4. Perangkat pemrogramandipergunakan untuk memasukanprogram yang dibutuhkan kedalammemori. Program tersebut dibuatdengan menggunakan perangkat inikemudian dipindahkan kedalam unitmemori PLC.

5. Unit input dan output adalahantarmuka dimana prosesor menerimainformasi dari danmengkomunikasikan informasi

kontrol ke perangkat-perangkateksternal.

Gambar 2 Arsitektur PLC.

2.2 Gambaran Umum Tentang SCADAIstilah SCADA biasanya mengacu pada

sistem terpusat yang bisa memonitor danmengontrol semua bagian dari sistem yangtersebar secara luas. Kebanyakan daripengontrolan dilakukan oleh remote terminalunits (RTU) atau programmable logic controllers(PLC). Host Control function biasanya hanyaterbatas pada pengaturan parameter. Untuk contohseperti pada gambar 3.

Gambar 3 Contoh skema dari SCADA.

Dari gambar 3 dapat dilihat bahwa PLC-1mengontrol laju air bukan SCADA. SCADAhanya mengatur parameter yang akan dikirimkanke PLC dan kemudian PLC akan membandingkanparameter yang dinginkan dan parameter yangsebenarnya hingga mencapai set point yangdinginkan. Semua proses tersebut bisa di monitorpada SCADA.

Sistem SCADA biasanyamengimplementasikan distributed database ataubiasa disebut tag database, yang mengandungbeberapa elemen data yang disebut tags ataupoints. Sebuah point mewakili satu input atau

output yang dimonitor atau dikendalikan olehsistem. Point bisa berupa “hard” atau “soft”.Hard point mewakili inpu/output sebenarnya padaperalatan yang dimonitori atau dikendalikansedangkan soft point berupa logika atau hasiloperasi arimatika pada sistem.

HMI merupakan perangkat yangmemberikan data hasil proses pada mesin kepadaoperator dan operator dapat mengendalikanperalatan melalui HMI ini. HMI biasanyatersambung langsung dengan database danperangkat lunak sistem. HMI merupakan bagianyang mengatur pertukaran data, akuisisi data,memanajemen data seperti proses penjadwalan,untuk membantu mengendalikan beberapaperalatan tertentu, dll. Sistem HMI biasanyamenyajikan informasi data dalam bentuk grafikatau gambar, hal ini memudahkan operator untukmengendalikan peralatan dan me-monitoring-nya.

Gambar 4 Contoh dari HMI

Pada gambar 4 terlihat bahwa terdapatpompa yang menyalurkan air. Dan dapat dilihatstatusnya dari warna pada pompa tersebut. Selainitu dapat dilihat tekanan, temperatur danbanyaknya air yang sudah ditampung. Hal initentu saja memudahkan operator dalammonitoring keadaan dari sistem yang ada. Danjuga operator bisa mengendalikan pompa tersebutdengan memilih pompa yang yang diatur dankemudian mengubah warna sesuai keadaan yangdiinginkan.

Paket HMI biasanya sudah termasukdengan program untuk membuat gambar. Denganprogram tersebut operator bisa mengubah layoutHMI yang sudah ada atau membuat sendiri layoutdari sistem yang akan dimonitor ataudikendalikan. Bagian paling penting dari HMIadalah fitur alarm. Alarm merupakan keadaandigital yang berupa NORMAL atau ALARM.Dengan SCADA alarm bisa diatur sedemikianrupa dengan mengatur keadaan yang diinginkan.

3. Perancangan SCADA pada PLC

3.1 Interface pada PLCSebelum berajak pada SCADA yang

harus dilakukan adalah mengatur interface padaPLC. Pada perancangan ini PLC akandisambungkan dengan sebuah modul yang terdiridari 10 buah input yang berupa push button dan10 buah output yang berupa LED. Berikut adalahtabel interface input dari PLC yang digunakan.

Tabel 2 Input PLC

Pin Input PLC Hardware0.00 Push Button 10.01 Push Button 20.02 Push Button 30.03 Push Button 40.04 Push Button 50.05 Push Button 60.06 Push Button 70.07 Push Buton 80.08 Push Button 90.09 Push Button 10

Sedangkan untuk interface output yangdisambungkan pada PLC adalah sebagai berikut.

Tabel 3 Output PLC

Pin Output PLC Hardware10.00 LED 110.01 LED 210.02 LED 310.03 LED 410.04 LED 510.05 LED 610.06 LED 710.07 LED 811.00 LED 911.01 LED 10

Setelah selesai dengan interface, makalangkah selanjutnya adalah membuat diagramladder yang akan ditanamkan pada PLC tersebut.

3.2 Diagram ladder pada PLCSetelah mengetahui interface maka

langkah selanjutnya adalah merancang diagramladder. Untuk merancang diagram ladder untukPLC digunakan program CX-Programmer.Diagram ladder ini secara tidak langsungmenghubungkan peralatan input dan output yagdihubungkan menggunakan PLC. Gambar 5merupakan digram ladder yang digunakan padaPLC

Gambar 5 Diagram ladder yang digunakan untuk PLC.

3.3 SCADA pada PLCSCADA sendiri terdiri atas 5 elemen

utama yaitu:

1. HMI (Human Machine Interface)sebuah tampilan yangmemperlihatkan data proses. DenganHMI ini operator bisa memonitor danmengontrol proses.

2. Supervisor systems merupakan sistemyang mengumpulkan data danmengontrol proses.

3. PLC (Programmable Logic Control)merupakan perangkat untukmengontrol perlatan lain sepertisensor, dll.

4. RTU (Remote Terminal Unit)merupakan perlangkat tambahanyang dihubungkan dengan sensor. Dimana dengan RTU bisa mengonversisinyal sensor menjadi data digital.

5. Infrastruktur komunikasi yangmenghubungkan supervisor systemsdengan RTU.

Perancangan HMI untuk SCADAmenggunakan program CX-Supervisor yangterhubung dengan CX-Programmer. Berikutmerupakan HMI untuk SCADA.

Gambar 6 HMI yang digunakan untuk SCADA.

4. Penutup

4.1 KesimpulanSetelah melakukan perancangan SCADA

untuk PLC, maka dapat diambil kesimpulan, yaitu:

1. Pada interface I/O PLC OMRONdengan perangkat keras, satu pin I/OPLC OMRON hanya bisamengurusi satu perangkat keras saja.

2. Untuk membuat diagram ladderpada PLC OMRON dibutuhkanperangkat lunak CX-Programmer.

3. Sedangkan untuk membuat HMISCADA yang dihubungkan denganPLC OMRON dibutuhkanperangkat lunak CX-Supervisor.

4. Pada modul SCADA yang telahdibuat, SCADA hanya bisamemonitor perangkat keras yangterhubung dengan PLC saja.

5. Untuk pengendalian PLCmenggunakan SCADA dibuuhkanperangkat keras tambahan berupaRTU (Remote terminal Unit).

4.2. Saran

1. Untuk mengoptimalkan kerja dariSCADA sebaiknya digunakankomputer dengan spesifikasi highend.

2. Untuk pengembangan selanjutnyabisa ditambahkan fitur databaseuntuk menyimpan data padaSCADA.

Daftar Pustaka

[1] Jack, Hugh, Automating ManufacturingSystems with PLCs, http://clay-more.engineer.gvsu.edu/~jackh/books.html, 2007.

[2] Krutz, Ronald L., Securing SCADASystems, Willey Publishing, Inc.,Indiana, 2006.

[3] --------, Forum.MrPLC.com site,http://forum.mrplc.com, 2011.

[4] --------, IEC 61131-3,http://en.wikipedia.org/wiki/IEC_61131-3, 2009.

[5] --------, List of Automation Protocols,http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_automation_protocols,2009.

[6] --------, Operation Manual CPM1A,http://www.omron.com, 2011.

[7] --------, PLC Beginner Guide,http://www.mikrokontrol.co.yu,2009.

[8] --------, Programmable LogicController,http://en.wikipedia.org/wiki/Programmable_logic_controller,2009.

[9] --------, SCADA,http://en.wikipedia.org/wiki/SCADA,2009.

[10] --------, User Manual CX-Supervisor,http://www.omron.com, 2011

Biodata PenulisBayu Pujo Leksono lahir diTangerang pada tanggal 14Agustus 1988. Saat ini masihmenjadi Mahasiswa S1 ataucalon Sarjana di JurusanTeknik Elektro FakultasTeknik Universitas DiponegoroSemarang dengan konsentrasi

pada bidang kontrol dan otomatisasi.

Mengetahui dan mengesahkan :Pembimbing

Sumardi, S.T, M.T.NIP. 196811111994121001

Tanggal : 16 Juni 2011