perencanaan disain sistem scada water · pdf filekawasan industri jababeka. adapun sasarannya...

93Perencanaan Disain Sistem... J. Tek. Ling. Edisi Khusus 93-106

J. Tek. Ling Edisi Khusus Hal. 93-106 Jakarta, Juli 2008 ISSN 1441-318X

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kawasan Industri Jababeka merupakansalah satu kawasan industri di Indonesiayang menerapkan pengembangan kawasanindustri yang berwawasan lingkungan sesuaidengan visinya, yaitu “Eco Industrial EstateDevelopment” 1). Sebagai aksi nyata dari visiini PT. Jababeka Infrastruktur sejak tahun1994 telah membangun danmengoperasikan beberapa unit InstalasiPengolahan Air Limbah (IPAL) dan beberapaunit Instalasi Pengolahan Air Bersih (IPA)di lingkungannya.

Untuk memenuhi kebutuhan air bersihdi industrinya, PT. Jababeka Infrastruktur

telah memiliki dan mengelola unit InstalasiPengolahan Air Bersih / Water TreatmentPlant (WTP) dengan total kapasitas produksikurang lebih 303 liter / detik 1). Untukmempertahankan dan meningkatkankualitas pelayanan penyediaan air bersih,PT. Jababeka Infrastruktur telah melakukanpenyempurnaan teknologi yang digunakanuntuk mengolah air baku yang semakin harisemakin menurun kualitasnya.

Saat ini tahapan proses pengolahanyang dilakukan di WTP ini semakin lengkapterbukti dengan kualitas air bersih yangdihasilkan hingga saat ini telah memenuhi

PERENCANAAN DISAIN SISTEM SCADAWATER TREATMENT PLANT (WTP) UNTUKKEBUTUHAN INDUSTRI DI SUATU KAWASAN

INDUSTRI

Heru Dwi WahjonoPeneliti di Pusat Teknologi Lingkungan

Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi

AbstractIndustrial area like Pulogadung, Cikarang, Jababeka and MM2100 represent bigindustrial area exist in West Java. To fulfill clean water required by the industry, themanagement of industrial area developed Water Treatment Plant (WTP) with rawwater source which come from the river emiting a stream of around area.The increasing of clean water requirement has pushed management to increasethe production of clean water by the existing WTP in their industrial area. To increasethe quality of clean water services to industry exist in this area, hence felt importantto develop a SCADA to manage the existing process of WTP.For the first step is to identify and plan the design of SCADA for existing WTP.From the result of development planning, the SCADA system can be developedstep by step according to project plan and existing budget. This article use datawith case study in Jababeka Infrastuktur industrial area.

Keywords : Water Treatment Plant (WTP) with raw water source which come from the river emiting a stream of around area

94 Wahjono, H. D. 2008

baku mutu yang disyaratkan olehpemerintah sesuai dengan SK MenteriKesehatan No. 416/MENKES/1991. Hal initidak lepas dari sistem pengoperasian yangtelah memenuhi standar KAN dan PedomanKebijakan Mutu ISO 9001:2000 yang telahdiperoleh WTP ini.

Untuk lebih meningkatkan pelayanandalam pengadaan air bersih dirasa perluuntuk meningkatkan pula sistempengoperasian dan pemantauan di unit WTPmelalui suatu sistem pengendalian danpemantauan pada setiap tahapanprosesnya. Dengan menerapkan teknologiSDADA (Supervisory Control And DataAcquisition), l ingkup operasi danpengawasan terhadap proses di WTP dapatdikendalikan dalam satu ruangan kendalidengan mudah.

1.2. Tujuan dan Sasaran

Kegiatan ini bertujuan untuk merancangsuatu sistem SCADA yang dapatdiaplikasikan di Instalasi Pengolahan Airyang melayani kebutuhan air bersih dikawasan industri Jababeka. Adapunsasarannya adalah teridentifikasikannyakondisi existing peralatan dan perencanaanperalatan yang mendukung perancangansistem SCADA di setiap tahapan proses diWTP ini.

1.3. Lingkup Kegiatan

Lingkup kegiatan yang dilaksanakanpada perancangan sistem SCADA adalah :

• Melakukan survei kondisi existing untukmengamati proses pengolahan air yangada di WTP industri.

• Inventarisasi peralatan-peralatan prosesyang terdiri dari pompa, dosing, blower,dan sensor-sensor yang telahterpasang.

• Lokasi kerja meliputi keseluruhan unitproses di WTP, yaitu : Air Baku (RawWater Intake), Bahan Kimia dan ruangDosing (Chemical & Dosing Room),Flokulator, Clarifier, Filtrasi (Filtration),ruang disinfeksi (Disinfection room), Bakpenampung (Reservoir), dan ruang

pompa distribusi (Water SupplyPump)1). Gambar 1 menunjukkan denahlokasi masing-masing unit proses diWTP industri.

• Menyusun perencanaan sistemhardware dan software untuk SCADAdengan usulan tahapan pembangunan.

2. METODOLOGI

Pelaksanaan kegiatan perancangansistem SCADA untuk WTP industrimengikuti metodologi sebagai berikut :

1. Survei Lapangan. Survei inidilakukan untuk mengetahui secaradetail tentang keadaan di lokasi WTP,khususnya mengenai prosespengolahan air bersih, jumlahperalatan unit proses yang ada(existing systems), fungsi dan kondisiperalatan unit proses sertamemperoleh masukan dalammelakukan identifikasi kebutuhanpengembangan sistem baru (proposedsystem).

2. Analisa Sistem. Analisa sistemdilakukan terhadap proses pengolahanair untuk menentukan parameterpantau dan lokasi pemantauan disetiap tahapan proses. Analisisdilakukan juga terhadap peralatansensor yang ada untuk mengetahuimetode monitoring danpengembangannya.

3. Rancangan/Disain Sistem.Perancangan sistem hardware dansistem software SCADA untukmendukung monitoring dan controlingperalatan yang ada secara online danrealtime.

3. TINJAUAN LITERATUR

SCADA adalah suatu sistem yangdirancang untuk melakukan pengawasandan pengendalian suatu proses secaraterintegrasi, yang mencakup fungsimonitoring dan pengumpulan data.Supervisory Control mencakup kemampuan


untuk melakukan perintah Start / Stop,mengubah parameter suatu proses sertamengubah set point alarm. Sedangkan DataAcquisition adalah kemampuan untukmerekam dan menampilkan kondisi danjalannya suatu proses sehingga data yangdirekam dapat ditampilkan untuk evaluasilebih lanjut 2).

Keuntungan menggunakan SCADAantara lain dapat memaksimalkan produksi,

memperbaiki kualitas produksi danmengurangi biaya operasi dan perawatan.Selain itu, keuntungan yang paling utamaadalah dapat mengetahui keseluruhansistem proses secara langsung (online danreal time) sehingga dapat membantu danmempermudah manajemen dalammengambil keputusan berkaitan denganproses pelayanan air bersih di lingkungansuatu kawasan industri.

Gambar 1. Denah Lokasi Masing-Masing Unit Proses Di WTP Industri

Sistem instrumentasi dan kendali diinstalasi pengolahan air bersih memilikitujuan untuk mengoperasikan danmengendalikan fasilitas pengolahan yangada mulai dari intake / sumber air bakusampai dengan pendistribusian denganaman, reliabilitas dan secara bersamaandapat membantu manajemen dalam

melaksana-kan pengelolaan sebuahinstalasi pengolahan air2). Diagram alirmonitoring dan controling untuk WTPbeserta parameter pemantauan danpengendalian yang seharusnya dilakukan disetiap tahapan proses pengolahan airditunjukkan pada gambar 2 di bawah ini.


Gambar 2. Diagram Alir Monitoring dan Controling Untuk WTP


4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Tahap pekerjaan yang dilaksanakanuntuk kegiatan perencanaan disain sistemSCADA di WTP indsutri adalah sebagaiberikut :

4.1. Survei dan Analisa Sistem Proses

Agar sistem SCADA yang diterapkandapat bekerja sesuai dengan tujuan dansasaran yang diharapkan, maka telahdilakukan survei dan analisa terhadapmasing-masing proses kerja di unit WTP.Kegiatan ini bertujuan untuk mendapatkanparameter pemantauan kualitas dankuantitas air serta parameter fisik yangberkaitan dengan sistem kontrol peralatandi WTP. Gambar 3 berikut ini adalah diagramalir proses pengolahan air di WTP industridan posisi peletakan sensor kualitas air.

Lokasi penempatan unit sensorkualitas dan kuantitas air ditinjauberdasarkan arah aliran dan prosespengolahan air pada WTP adalah sebagaiberikut :• N0 (Node 0) diletakkan di intake air

baku dengan memasang sensorkualitas air (pH dan NTU) untukmengetahui perubahan kualitas dengansegera. CCTV camera digunakan untukmelihat siutasi di sekitar lokasi intake.Wireless digunakan sebagai sistemmedia pengiriman data kualitas dan datagambar ke ruang kontrol.

• N1 (Node 1) diletakkan di saluran dariintake air baku menuju unitprasedimentasi di dalam halaman WTPdengan memasang sensor kualitas air(pH dan NTU).

• N2 (Node 2) diletakkan di bagian akhirarah aliran bak prasedimentasi denganmemasang sensor kualitas air (pH, NTU,Flow, Level, dan Residual Chlorine).

• N3 (Node 3) diletakkan di bakflocculator dengan memasang sensorpH untuk mengetahui besar dosispenambahan koagulan yang diperlukandari tangki koagulan di dalam ruangbahan kimia.

• N4 (Node 4) diletakan di bak clarifierdengan mengamati kualitas air (NTU,pH, dan TSS)

• N5 (Node 5) diletakkan di outlet masing-masing grafitasi filter dengan mengamatihead lost/level meter serta nilai NTUuntuk mengetahui kinerja media padamasing-masing filter, sehingga operatorakan tahu kapan penggantian mediafilter diperlukan.

• N6 (Node 6) diletakkan di bak reservoirdengan memasang sensor NTU,Residual Chlorine, pH dan level meter.

• N7 (Node 7) diletakkan di salurandistribusi ke tenant dengan mengamatiFlow rate, Tekanan dan ResidualChlorine.

N8 (Node 8) diletakkan di ruang bahankimia dengan memasang sensor Flowrate dan Level meter untuk mengetahuistok bahan kimia di setiap tangkikoagulan yang ada.

• Sistem media pengiriman data untuklokasi N1 sampai lokasi N8 adalahdengan memakai sistem jaringankabel.Sedangkan untuk mengetahui status

kerja (On/Off) peralatan pompa air baku,pompa booster chlorine, pompa backwashpompa distribusi, pompa dosing koagulan,mixer flocculator dan mixer clarifier yang adadi WTP industri akan digunakan inverteryang ada atau dengan membuat inverter baruuntuk peralatan yang belum memilikinya.


Gambar 3. Diagram Alir Proses Pengolahan Air dan Posisi Sensor Kualitas Air

4.1. Rancangan Sistem

Berdasarkan hasil analisa sistemproses pengolahan air di WTP, kemudiandilakukan perencanaan dan disain terhadapsistem monitoring dan control di WTP.Disain sistem SCADA dapat dikelompokkanke dalam tiga kelompok disain, yaitu :a. Parameter Kualtias/Kuantitas Air.

Disain sistem untuk monitoring dancontrol data kualitas dan kuantitas airyang ada di setiap proses WTP, yangmeliputi parameter seperti pH,kekeruhan, TSS, residual chlorine, flow/debit, tekanan dan tinggi muka air (level)

b. Status Peralatan Pompa. Disainsistem untuk monitoring dan controlperalatan kelistrikan yang terdiri daripompa air, pompa dosing, blower udara,mixer, & konsumsi energi listrik.

c. Software SCADA. Disain sistemsoftware untuk monitoring dan controlingsistem SCADA di WTP. Disain ini terdiridari diagram pengoperasian softwaredan rancangan user interface software.

Gambar 4 di bawah ini adalah hasilperencanaan disain terhadap prosespengolahan air di WTP industri dan posisipeletakan sensor kualitas air disesuaikandengan layout proses di lokasi WTP. Kondisiexisting lokasi yang sudah memiliki sensorkualitas air dan lokasi penempatan sensorbaik yang sudah ada maupun yang barudapat dilihat dari gambar ini juga.

Perhitungan jumlah titik / nodemonitoring kualitas air pada WTP industri(Tabel 1) telah disesuaikan dengan jumlahtahapan proses pengolahan air, dimanakondisi existing proses pengolahan airtersebut dilakukan secara paralel dua lineproses. Warna hijau pada gambarmenunjukkan kondisi existing peralatansensor yang ada dan warna birumenunjukkan perencanaan disainpengembangan peralatan sensor yang akandiusulkan untuk melengkapi sistem SCADA


Tabel 1. Jumlah Sensor Yang Diintegrasi di WTP Industri

Gambar 4. Perencanaan Disain Penempatan Peralatan Sensor di WTP Industri

Foto-foto peralatan, lokasi dan jumlahparameter ukur di masing-masing titikpemantauan di WTP Industri adalah sebagaiberikut :

100 Wahjono, H. D. 2008

Tabel 2. Jumlah Peralatan Kelistrikan Pompa Yang Diintegrasi di WTP I - Industri


Peralatan kelistrikan seperti pompa danmixer yang dimonitoring status kerjanya disetiap tahapan proses pengolahan air dapatdikelompok-kan ke dalam beberapa jenispompa, yaitu : pompa air baku, pompabooster chlorine, pompa backwash, pompadistribusi, pompa dosing koagulan, mixerflocculator, mixer clarifier, kompresor,blower, dan electrict valve. Jumlah masing-masing peralatan ditunjukkan pada tabel 2.

Melalui inverter status operasi pompaakan dikirimkan ke ruang control. Gambar5 menunjuk-kan kondisi existing peralatan

kelistrikan seperti pompa dan lainnya dilokasi WTP industri. Status pemakaiandaya listrik oleh peralatan pompa danlainnya selama proses pengolahan air diKWH induk dan di KWH dalam ruangdistribusi juga dapat ditampilkan ke dalamsistem software SCADA. Gambar 6menunjukkan lokasi rencana penempatancontrol panel yang sudah ada dan yangdirencanakan untuk dibangun di WTPindustri. Masing-masing panel akanterhubung membentuk jaringan ke ruangkontrol utama

Gambar 5. Existing Peralatan Kelistrikan di WTP I – Industri

Gambar 5. Existing PeralatanKelistrikan di WTP I – Industri Foto-fotoperalatan kelistrikan di masing-masinglokasi pengolahan air di WTP Industri adalahsebagai berikut :

102 Wahjono, H. D. 2008


Gambar 6. Rencana Posisi Control Panel Sistem SCADA di WTP Industri

Masing-masing control panel yangterdiri dari beberapa LC (Lean Control)berfungsi untuk mengendalikan prosespengambilan data oleh sistem data loggerdi masing-masing lokasi penempatansensor. Melalui kontrol panel ini data yangdiambil kemudian dikirimkan ke pusat datadi ruang kontrol. Data yang diterima,kemudian diolah oleh program database,sehingga dapat digunakan untukmenampilkan hasil pemantauan datapengukuran kualitas air dan status peralatankelistrikan melalui layar monitor, panelmonitor atau web browser yang ada di lokasiWTP industri. Diagram alir prosespengambilan data oleh Lean Control,pengolahan data dengan database softwaredan penampilan datanya dapat dilihat sepertipada gambar 7.Lean Control yang digunakan memiliki 8 portoutput, 8 por t input, 16 virtual output coildan 16 input contact yang dapat digunakanuntuk berkomunikasi dengan peralatan

monitoring atau peralatan kelistrikanlainnya. Setiap perubahan data hasilpengukuran sensor dan status peralatankelistrikan yang ditimbulkan oleh pompa danlainnya akan membangkitkan event/sinyalLC dan mengirimkan status baru untukdibaca oleh event handler di data logger yangkemudian diteruskan ke pusat data untukdisimpan ke dalam database.

4.3. Perencanaan Pengembangan Sistem

Perencanaan pengembangan dilakukanberdasarkan disain yang telahdisempurnakan dan disepakati olehpengelola WTP Industri. Pengembangandilakukan sesuai dengan tahapan sebagaiberikut :

a. Tahap 1 : Integrasi peralatan yangsudah ada meliputi peralatan sensor danperalatan pompa dan lain-lain. Pada

104 Wahjono, H. D. 2008

tahap pertama ini perlu dilakukanpekerjaan-pekerjaan :• Membuat protocol komunikasi

disesuaikan dengan peralatansensor yang ada.

• Membuat sistem controler / datalogger untuk membaca status kerjaperalatan pompa yang ada.

• Mengembangkan software SCADAversi pertama untuk montioringdata. Prototipe software SCADAterlihat seperti pada gambar 8.

b. Tahap 2 : Integrasi peralatan barumeliputi sensor, level meter sesuaiperencanaan disain untuk melengkapipengamatan terhadap kualitas air. Pada

tahap kedua ini perlu dilakukanpekerjaan-pekerjaan :

• Membuat protocol komunikasisesuai dengan peralatan sensoryang baru.

• Upgrade pengembangan software SCADA versi kedua untuk montioring data.

c. Tahap 3 : Pengembangan sistemcontroling hardware melalui softwareSCADA versi ketiga. Pada tahap ketigaini pekerjaan lebih dititikberatkan padamasalah kontrol jarak jauh untukperalatan yang sudah terpasang padapekerjaan tahap 1 dan 2 menggunakansistem jaringan dengan beberapa LC(Lean Control).

Gambar 7. Diagram Alir Sistem Pengolahan Data3)

4.4. Perencanaan Impelentasi dan Uji Coba

Pekerjaan implementasi di lapangandilakukan sesuai dengan tahapanperencanaan pembangunan, yakni

a. Tahap 1 :

• Pemasangan kembali / reinstallperalatan sensor yang ada kesistem control / data logger yang


baru sehingga dapat dimonitor diruang control.

• Integrasi peralatan kelistrikanpompa dan lain-lain agar dapatdimonitor status kerjanya di ruangcontrol.

• Instalasi sistem software SCADAversi pertama yang mampumemonitor kualitas air dan statuspompa di setiap proses pengolahanair.

b. Tahap 2 :

• Pemasangan peralatan sensor baruuntuk lokasi pengamatan sesuaidengan rencana pengembangan kesistem control / data loggersehingga dapat dimonitor di ruangcontrol.

• Instalasi sistem software SCADAversi kedua yang mampumemonitor kualitas air secarakeseluruhan dan status pompa disetiap proses pengolahan air.

c. Tahap 3 :

• Pemasangan sistem control / datalogger yang mampu mengontrolpengambilan data kualitas air danmengendalian kerja peralatanpompa dari ruang kontrol melaluikomputer.

• Instalasi sistem software SCADAversi ketiga yang mampumemonitor dan mengontrol kualitasair secara keseluruhan dan statuspompa di setiap proses pengolahanair.

5. KESIMPULAN

1. Dalam literatur “Japan Water WorksAssociation” disarankan memantauberbagai macam parameter kualitas airdi setiap proses pengolahan air.Sistem SCADA yang dirancang tidakmemantau semua parameter yangdisarankan oleh literatur ini, namunhanya memantau beberapa parameter

yang dianggap paling penting danmewakili di setiap proses pengolahanair di WTP Industri.

2. Sistem SCADA untuk WTP Industridirancang agar dapat menggunakanperalatan sensor yang ada di pasaran.Perbedaan sistem komunikasi dariberbagai vendor peralatan sensor dapatdiatasi dengan melakukan pekerjaaninterfacing dengan panduan dari bukumanual operasi yang diterbitkan olehmasing-masing vendor.

3. Sistem LC yang digunakan dirancangagar dapat dikonfigurasi dengan mudahyang disesuaikan dengan peralatansensor yang digunakan.

4. Media komunikasi menggunakan kabelUTP adalah solusi termurah pada saatimplementasi di lapangan. Namundemikian penggunaan mediakomunikasi dengan teknologi wirelessdimungkinkan untuk menghubungkanperalatan komunikasi yang terletakjauh dari ruang kontrol, misalnyaperalatan CCTV untuk mengirimkandata visualisasi lokasi intake sumberair baku.

DAFTAR PUSTAKA

1. PT. Jababeka - 2007, SurveiKondisi Existing WTP Industri diPT. Jababeka Tahun 2007,

2. Japan Water Works Association -1978, Design Criteria forWaterworks Facilities - Chap.10.Measuring Instruments

3. SEI – 2007, I – Panel System,System Engineering Integrator.

106 Wahjono, H. D. 2008

Gambar 8. Prototipe Software SCADA

LAMPIRAN

Gambar 9. Existing dan Perencanaan Peralatan Sensor di WTP Industri

perencanaan disain sistem scada water · pdf filekawasan industri jababeka. adapun sasarannya...

Documents