SISTEM PEMANASAN AIR MENGGUNAKAN SCADA

SOFTWARE DENGAN WONDERWARE INTOUCH

Oleh

Chinthia Febriana Manuputty

NIM : 612007712

Skripsi ini telah diterima dan disahkan

Sebagai salah satu persyaratan guna memperoleh gelar

SARJANA TEKNIK

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Januari 2015

PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT

Saya, yang bertanda tangan di bawah ini:

NAMA : Chinthia Febriana Manuputty

NIM : 612007712

JUDUL SKRIPSI : Sistem Pemanasan Air Menggunakan SCADA

Software dengan Wonderware InTouch

Menyatakan bahwa skripsi tersebut di atas bebas plagiat. Apabila ternyata

ditemukan unsur plagiat di dalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapatkan sanksi

apa pun sesuai aturan yang berlaku.

Salatiga, 10 April 2015

Chinthia Febriana Manuputty

Materai

Rp.6000,-

TandaTangan

i

INTISARI

Dalam skripsi ini dibuat sebuah sistem otomatisasi pemanasan air

mengunakan PLC OMRON CPM2A-40CDR-A sebagai pengendali utama dan

sistem SCADA dengan software HMI Wonderware InTouch yang dapat

melakukan pengawasan, pengendalian dan akuisisi data pada sistem.

Sistem ini dikerjakan oleh operator yang akan menjalankan sistem melalui

tombol yang ada pada User Interface (UI) menggunakan HMI InTouch. Operator

mengaktifkan tombol untuk pengisian air, maka solenoid valve electric bagian

atas akan bekerja, sehingga secara otomatis air akan mengalir ke dalam tangki dan

akan berhenti jika sudah mencapai batas atas dari ketinggian air. Jika solenoid

valve electric bagian atas berhenti bekerja, maka pemanas akan berfungsi secara

otomatis untuk memanaskan air hingga mencapai suhu 70oC. Jika operator ingin

mengalirkan air panas keluar dari tangki, maka dapat menekan tombol pada HMI

yang akan mengaktifkan solenoid valve electric bagian bawah, sehingga secara

otomatis air akan mengalir keluar dari tangki hingga mencapai batas bawah air.

Pada saat solenoid valve electric bagian bawah berhenti bekerja, maka solenoid

valve electric bagian atas akan aktif kembali. Operator dapat mengawasi kapasitas

dan suhu air di dalam tangki, serta mampu mengendalikan proses kerja sistem

pada layar HMI.

Sistem ini mampu melakukan pengisian dan pemanasan air dengan volume

sebanyak 51 liter dan suhu sebesar 70oC dalam waktu 1 jam 43 menit.

ii

ABSTRACT

In this thesis, an automatic water heater was system was made using an

OMRON PLC CPM2A-40CDR-A as the main controller and SCADA system

with Wonderware InTouch HMI software which perform monitoring, control and

data acquisition system.

This system is operated by operator who will run the system via the button

on the User Interface (UI) using InTouch HMI. Operator activates the button for

filling the water, then the top of the solenoid valve electric will work, so that the

water will automatically flow into the tank and will stop if it has reached the top

limit of the water level. If top of the solenoid valve electric stop working, then the

heater will function automatically to heat the water until it reached a temperature

of 70°C. If the operator wants to drain the hot water out of the tank, it can push

the button on the HMI which will activate the bottom of the solenoid valve

electric, so that the water will automatically flow out of the tank until the water

reaches the bottom threshold. When the bottom of the solenoid valve electric stops

working, the top of the solenoid valve electric will actively work again. Operator

can monitor the capacity and water temperature in the tank, and be able to control

the work process of the system on the HMI screen.

The system is capable of filling and heating water with a volume of 51

liters and a temperature of 70°C within 1 hour 43 minutes.

iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala kasih anugrah yang

dilimpahkan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan perancangan dan

penulisan skripsi sebagai syarat untuk menyelesaikan studi di Fakultas Teknik

Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.

Terima kasih atas segala dukungan, bantuan dan doa dari berbagai pihak

yang telah membantu penulis selama masa perkuliahan di Fakultas Teknik

Elektronika dan Komputer, khususnya kepada :

1. Keluarga yang kekasih, Papa (David Manuputty), Mama

(S.Yudhaningsih Manuputty) dan ketiga saudara/i Christina N.

Manuputty, S.Si., Joshua M. Manuputty, dan Zefhanya C. Manuputty,

yang senantiasa memberi semangat dan selalu mendoakan untuk yang

terbaik dan mengajarkan penulis untuk tidak cepat menyerah dalam

setiap pergumulan.

2. Bapak Ir. Lukas B. Setyawan, M.Sc., selaku Pembimbing I dan Wali

Studi yang telah membimbing dan merencanakan jalur perkuliahan, juga

mengarahkan dan mengevaluasi selama proses mengerjakan skripsi

sampai selesainya.

3. Bapak Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng., selaku Pembimbing II dan

Koordinator Konsentrasi yang telah membimbing, mengarahkan dan

mengevaluasi selama proses mengerjakan skripsi sampai selesainya.

4. Bapak F. Dalu Setiadji, M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik

Elektro yang mendukung selama masa studi.

5. Seluruh staff dosen Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer yang

telah memberikan didikan dan ajaran selama masa perkuliahan.

6. Seluruh karyawan dan laboran FTEK atas pelayanan dan bantuannya

selama proses menyelesaikan masa perkuliahan.

7. Keluarga PETROS in the kost untuk setiap moment yang sudah dijalani

bersama – sama di dalam Tuhan.

iv

8. Big THANKS for Richard’07, Rofian’07, Eko’07, Rich’09, Heri’07, dan

para penghuni Lab XT (Astu’09, Galang’07, Nofan’07, Dhani’08,

Rendi’07, Robot’07, Icha’07, Didik’07, Andhika’07, Samuel’07, Mas

Deka, Mas Tris, Mas Ari, Mas Krisna) yang telah banyak membantu dan

menemani semasa di Lab XT.

9. Seluruh teman – teman angkatan 2007 FTEK yang telah berjuang

bersama – sama selama masa perkuliahan.

Penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun untuk

menyempurnakan pengerjaan dan penulisan skripsi ini demi kemajuan di bidang

teknik elektronika. Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak lepas dari

kekurangan. Akhir kata, semoga pengetahuan yang telah dipelajari senantiasa

dipergunakan untuk kebaikan sesama dengan terus berpedoman pada prinsip:

“Takut akan Tuhan adalah permulaan pengetahuan, tetapi orang

bodoh menghina hikmat dan didikan.”Amsal 1:7

Tuhan Yesus Memberkati.

Salatiga, Januari 2015

Penulis

v

DAFTAR ISI

INTISARI ................................................................................................................ i

ABSTRACT ........................................................................................................... ii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... iii

DAFTAR ISI ........................................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... viii

DAFTAR TABEL ................................................................................................... x

DAFTAR ISTILAH .............................................................................................. xi

DAFTAR SIMBOL ............................................................................................ xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah ......................................................... 1

1.2 Spesifikasi Sistem .................................................................. 2

1.3 UraianTugas ............................................................................ 3

1.4 Sistematika Penulisan ............................................................ 3

BAB II SISTEM PEMANASAN AIR

2.1 Gambaran Sistem ................................................................... 5

2.2 Prinsip Kerja Sistem ............................................................... 6

2.3 Metode PengukuranSuhu ........................................................ 7

2.4 Komponen Pembentuk Sistem ............................................... 7

BAB III PERANCANGAN SISTEM

3.1 Perangkat Keras .................................................................... 13

3.1.1 PerangkatMekanik..................................................... 13

3.1.2 PerangkatElektronik .................................................. 17

3.1.2.1 PLC OMRON CPM2A-40CDR-A ............... 17

3.1.2.2 PLC Analog OMRON C200H-MAD01 ....... 20

3.1.2.3 KontaktorMagnet (Magnetic Contactor) ...... 21

3.1.2.4 Relay ........................................................... 22

3.1.2.5 Solenoid Valve Electric ................................ 24

vi

3.1.2.6 Modul Saklar Transistor ................................ 26

3.1.2.7 ElemenPemanasAir ....................................... 28

3.1.2.8 Termokopel(Thermocouple) ......................... 30

3.1.2.9 ModulPenguatTermokopel ............................ 30

3.1.2.10 PanelBox ..................................................... 32

3.1.2.11 CatuDaya ..................................................... 32

3.2 Perangkat Lunak .................................................................. 34

3.2.1 Program PLC ............................................................. 34

3.2.1.1 BagianPengisian Air ............................. 37

3.2.1.2 BagianPemanasan Air .......................... 37

3.2.1.3 BagianPengosongan Air ....................... 38

3.2.2 Program WIT............................................................. 39

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS

4.1 Pengujian PLC OMRON CPM2A-30CDR-A ...................... 44

4.2 Pengujian Solenoid Valve Electric ........................................ 45

4.2.1 Pengujian Elektronis ................................................ 45

4.2.2 Pengujian Teknis ...................................................... 46

4.3 Pengujian ModulSaklar Transistor........................................ 46

4.3.1 Pengujian Elektronis ................................................ 48

4.3.2 Pengujian Teknis ....................................................... 48

4.4 PengujianSistemPemanasan Air dan Level Air ................... 48

4.5 Pengujian Lama WaktuPengisiandanPengosongan .............. 51

4.6 PengujianSuhu ..................................................................... 51

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan .......................................................................... 54

5.2 Saran Pengembangan Skripsi ............................................... 55

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 56

LAMPIRAN A ..................................................................................................... 58

vii

LAMPIRAN B ..................................................................................................... 59

LAMPIRAN C ..................................................................................................... 60

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Konsep Sistem ................................................................................... 5

Gambar 2.2. Blok Diagram Sistem ........................................................................ 9

Gambar 3.1. Perancangan Tangki Pemanas Air ..................................................... 14

Gambar 3.2. Tangki Tampak Atas ......................................................................... 15

Gambar 3.3. Tangki Tampak Samping .................................................................. 15

Gambar 3.4. PLC OMRON CPM2A-40CDR-A .................................................... 17

Gambar 3.5. Bagian PLC OMRON CPM2A-40CDR-A ....................................... 18

Gambar 3.6. Diagram Wiring Sistem Pengontrolan Tangki Pemanas Air Pada

PLC OMRON CPM2A-40CDR-A .................................................... 19

Gambar 3.7. PLC Analog OMRON C200H-MAD01 ............................................ 21

Gambar 3.8. Kontaktor Magnet (Magnetic Contactor) .......................................... 22

Gambar 3.9. Relay Omron 24 VDC ....................................................................... 23

Gambar 3.10. Relay Pada Solenoid Valve Electric Atas .......................................... 23

Gambar 3.11. Relay Pada Solenoid Valve Electric Bawah ...................................... 24

Gambar 3.12. Relay Pada Kontaktor dan Elemen Pemanas ..................................... 24

Gambar 3.13. Solenoid Valve Electric ..................................................................... 25

Gambar 3.14. Struktur Bagian Dalam Solenoid Valve Electric ............................... 25

Gambar 3.15. Rangkaian Saklar Transistor Bagian Atas ......................................... 27

Gambar 3.16. Rangkaian Saklar Transistor Bagian Bawah ..................................... 27

Gambar 3.17. Elemen Pemanas Air (Water Heater Element) .................................. 29

Gambar 3.18. Termokopel Tipe K ........................................................................... 30

Gambar 3.19. Rangkaian Dalam IC AD595A .......................................................... 31

Gambar 3.20. Rangkaian Modul Penguat Termokopel dan Saklar Transistor ......... 31

Gambar 3.21. Antar Muka Panel Box ...................................................................... 33

Gambar 3.22. Bagian Dalam Panel Box ................................................................... 33

Gambar 3.23. Diagram Alir Pengisian dan Pemanasan Air ..................................... 35

Gambar 3.24. Diagram Alir Pengosongan Air ......................................................... 36

Gambar 3.25. Tampilan InTouch Application Manager .......................................... 39

Gambar 3.26. Tampilan InTouch Window Maker .................................................... 40

Gambar 3.27. Tampilan InTouch Window Viewer ................................................... 40

ix

Gambar 3.28. Tampilan “Menu” .............................................................................. 41

Gambar 3.29. Tampilan “Status Water” .................................................................. 42

Gambar 3.30. Tampilan “Fill Water” ....................................................................... 43

Gambar 3.31. Tampilan “Empty Water” .................................................................. 44

Gambar 4.1. Pengujian PLC OMRON CPM2A-40CDR-A ................................... 45

Gambar 4.2. Pengujian Solenoid Valve Electric Secara Elektronis ....................... 46

Gambar 4.3. Pengujian Solenoid Valve Electric Bagian Atas Secara Teknis ........ 47

Gambar 4.4. Pengujian Solenoid Valve Electric Bagian Bawah Secara Teknis .... 47

Gambar 4.5. Pengujian Keluaran Kaki Kolektor Pada Saklar Transistor TIP32C

Saat Kaki Basis Tidak Terendam Air ................................................ 49

Gambar 4.6. Pengujian Keluaran Kaki Kolektor Pada Saklar Transistor TIP32C

Saat Kaki Basis Terendam Air .......................................................... 49

Gambar 4.7. Grafik Fungsi Tegangan Terhadap Suhu ........................................... 53

Gambar C.1. Application Manager pada InTouch ................................................... 61

Gambar C.2. Jendela untuk Menentukan Lokasi File Baru ..................................... 61

Gambar C.3. Jendela untuk Membuat Nama Folder File Baru ............................... 62

Gambar C.4. Jendela untuk Membuat Nama dan Deskripsi File Baru .................... 62

Gambar C.5. File “Ayo Coba” pada Application Manager ..................................... 63

Gambar C.6. Halaman Baru pada Window Maker ................................................... 63

Gambar C.7. Halaman Baru pada Window Maker ................................................... 65

Gambar C.8. Hasil Pengaturan Halaman pada Window Maker ............................... 65

Gambar C.9. Menggambar Objek pada Window Maker .......................................... 66

Gambar C.10. Jendela Animation Link .................................................................... 66

Gambar C.11. Display Link – Line Color untuk Animasi Diskrit ........................... 67

Gambar C.12. Jendela untuk Definisi Tagname ...................................................... 67

Gambar C.13. Window Tagname Dictionary ........................................................... 68

Gambar C.14. Window Tipe Tag ............................................................................. 68

Gambar C.15. Jendela Wizard Selection .................................................................. 69

Gambar C.16. Jendela Application Script ................................................................ 72

Gambar C.17. Jendela Tagname Dictionary – Access Name ................................... 73

Gambar C.18. Jendela pada OmronHL .................................................................... 75

Gambar C.19. Jendela pada Com Port Settings ....................................................... 75

Gambar C.20. Jendela pada Topic Definition .......................................................... 76

x

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Daftar Penggunaan Pin Pada PLC OMRON CPM2A-40CDR-A .......... 20

Tabel 4.1. Hasil Pengujian Waktu Dalam Memanaskan Air dan Pengukuran

Suhu ........................................................................................................ 52

xi

DAFTAR ISTILAH

VAC Volt Alternating Current

AC Alternating Current

VDC Volt Direct Current

DC Direct Current

A Ampere

mA mili Ampere

V Volt

mV mili Volt

µV micro Volt

R Resistor

VB Volt Basis

VBE Volt Basis-Emitter

IC Integrated Circuit

NC Normally Closed

NO Normally Open

PLN Perusahaan Listrik Negara

PDAM Perusahaan Daerah Air Minum

PNP Positive Negative Positive

cm centimeter

kg kilogram

xii

m meter

KWatt Kilo Watt

UI User Interface

HMI Human Machine Interface

PLC Programmable Logic Controller

SCADA Supervisory Control and Data Acquisition

WIT Wonderware InTouch

CPU Central Processing Unit

I/O Input/Output

RS Recommended Standart

xiii

DAFTAR SIMBOL

°C = Derajat Celcius

β = Beta

Ω = Ohm

kΩ = kilo Ohm

ρ = Rho

∆T = Delta T (T = Temperatur)

≥ = Lebih dari atau sama dengan

≤ = Kurang dari atau sama dengan

± = Plus – Minus (kurang lebih)

d = Diameter

r = Jari – Jari

t1 = Tinggi

t = Waktu

𝑉 = Volume

P = Daya

Q = Kalor yang di terima

m = Massa

c = Kalor jenis

s = Sekon (satuan waktu)