tugasakhir …repository.usd.ac.id/36447/2/155114006_full.pdfbanyak jenis dan dengan cara yang...

i

TUGAS AKHIR

PENGENDALIAN KETINGGIAN AIR PADA 2

BEJANA BERBASIS SCADA

Diajukan untuk memenuhi salah satu syaratmemperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik ElektroFakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Oleh :

MAZMUR HARAPAN KITA

NIM : 155114006

JURUSAN TEKNIK ELEKTROFAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGIUNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA2019

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

i

FINAL PROJECT

WATER LEVEL CONTROL FOR 2 TANKS BASED

ON SCADA

In a partial fulfilment of the requirementsfor the degree of Sarjana Teknik

Department of Electrical EngineeringFaculty of Science and Technology, Sanata Dharma University

MAZMUR HARAPAN KITA

NIM : 155114006

DEPARTEMENT OF ELECTRICAL ENGINEERINGFACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITYYOGYAKARTA

2019


ii

LEMBAR PERSETUJUAN

TUGAS AKHIR



Disusun oleh :

MAZMUR HARAPAN KITA

NIM : 155114006

Telah disetujui oleh :

Dosen Pembimbing

Djoko Untoro Suwarno, S.Si., M.T. Tanggal :_________________


iii

LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR



Disusun oleh :

MAZMUR HARAPAN KITA

NIM : 155114006

Telah dipertahankan di depan tim penguji

Pada tanggal 21 Oktober 2019

Dan dinyatakan memenuhi syarat.

Susunan Panitia Penguji:

Nama Lengkap Tanda Tangan

Ketua : Ir. Theresia Prima Ari Setiyani, M.T., ____________

Sekretaris : Djoko Untoro Suwarno, S.Si., M.T. ____________

Anggota : Martanto, S.T.,M.T. ____________

Yogyakarta, _____________

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma

Dekan,

Sudi Mungkasi, S.Si, M.Math.SC.,Ph.D.


iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini tidak memuat karya atau

bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka

sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 26 November 2019

Mazmur Harapan Kita


v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MAYBE THIS TIME.I’ M HOPING IF YOU PLAY THIS BACK...

IT’ S IN CELEBRATION.

SKRIPSI INI KUPERSEMBAHKANUNTUK KEDUA ORANG TUA, KERABAT,

TEMAN SEPERJUANGAN,ORANG YANG MENGANGGAPKU TEMAN,

DAN ALIEN YANG MUNGKIN ADA


vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH

UNTUK KEPENTINGANAKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama :MAZMUR HARAPAN KITA

Nomor Mahasiswa : 155114006Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :



Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada

Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam

bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara

terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis

tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap

mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 29 September 2019

Mazmur Harapan Kita


vii

INTISARIPengendalian ketinggian air dibuat untuk mengontrol dan mengetahui ketinggian

air. Dengan menggunakan sensor ultrasonic atau sensor ping sebagai sensor ketinggian air.Pengendalian pada penelitian ini dapat mengendalikan 6 posisi ketinggian air dalam satuancm, yang dilengkapi dengan HMI (Human Machine Interface) untuk mengendalikan danmenampilkan ketinggian air secara real time.

Sistem dari pengendali ketinggian air ini menggunakan PLC SchneiderTM221CE40R sebagai kontroler. Pengendali ketinggian air ini mengendalikan pompauntuk sumber air masuk dan solenoid valve sebagai pembuangan air. Ketinggian air dapatdi kenali oleh PLC dengan menggunakan sensor ultrasonic yang sinyalnya akan dikirimkandari mikrokontroler. Untuk pengendalian ketinggian air yang mampu di kendalikan adalahketinggian 0cm, 5cm, 10cm, 15cm, 20cm, dan 25cm.

Pengendalian ketinggian air ini ditampilkan pada HMI (Human Machine Interface).Ketinggian air dapat dikontrol dan dipantau dari tampilan HMI. Melalui tahapan pengujianalat, dapat disimpulkan untuk pengendalian ketinggian air ini melakukan pengendaliandengan baik.

Kata kunci: Mikrokontroller, PLC, sensor ping, ketinggian air


viii

ABSTRACTWater level control is made to control and know the water level. By using

ultrasonic sensors or ping sensors as water level sensors. Control in this study can control 6water level positions in units of cm, which is equipped with HMI (Human MachineInterface) to control and display the water level in real time.

This water level controller system uses a Schneider TM221CE40R PLC as acontroller. This water level controller controls the pump for the inlet water source and thesolenoid valve for water discharge. The water level can be recognized by the PLC by usingan ultrasonic sensor whose signal will be sent from the microcontroller. To control theheight of the water that is able to be controlled is the height of 0cm, 5cm, 10cm, 15cm,20cm, and 25cm.

This water level control is displayed on the HMI (Human Machine Interface). Thewater level can be controlled and monitored from the HMI display. Through the tooltesting phase, it can be concluded to control the water level to control it well.

Keywords: Microcontroller, PLC, sensor ping, water level


ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segal arahmat dan karunia-Nya

sehingga Tugas akhir berjudul “PENGENDALIAN KETINGGIAN AIR PADA 2

BEJANA BERBASIS SCADA” dapat terselesaikan dengan baik.

Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi mahasiswa jurusan Teknik

Elekreo untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik atas bantuan dan dukungan dari berbagai

pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada:

1. Tuhan yang maha ESA, atas belas kasih dan karunia Nya sehingga skripsi ini dapat

dibuat dengan suka cita.

2. Orang tua penulis bapak Berman Simanjuntak dan ibu Rismawati Silalahi yang selalu

memberikan support kepada diriku yang manja ini.

3. Bapak Djoko Untoro Suwarno, S.Si., M.T. ,selaku dosen pembimbing yang

membimbing dengan penuh kesabaran memberi ide dan saran dalam masa pengerjaan

proposal hingga tugas akhir ini.

4. Bapak Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

5. Ibu Ir. Theresia Prima Ari Setiyani, M.T., dan Bapak Martanto, S.T.,M.T. selaku dosen

penguji tugas akhir yang telah memberi masukan, bimbingan serta saran untuk

menyempurnakan penulisan tugas akhir ini.

6. Bapak Dr. Linggo Sumarno, selaku Dosen pembimbing akademik yang selalu memberi

dukungan dan perhatian.

7. Tim Horsemen dan Tim Offline yang menghibur dikala penulis sedang kesepian.

8. Anggota END TA yang senantiasa membantu penulis dengan sukarela dan juga mengisi

waktu dengan bergibah.

9. Sahabat-sahabat Teknik Elektro angkatan 2015 yang telah banyak berbagi kebersamaan

selama masa perkuliahan.

10. Dan semua pihak yang tidak dapat dsebutkan satu persatu yang telah memberikan

bantuan dalam bentuk materi dan moral dalam menyelesaikan perkuliahan dan tugas

akhir ini.


x

Dengan segala hormat dan rendah hati, penulis menyadari penulisan Tugas Akhir ini

masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat

diharapkan agar Tugas Akhir ini dapat dikembangkan lebih lanjut oleh peneliti lain hingga

dapat lebih bermanfaat.

Yogyakarta, 26 November 2019

Penulis,

Mazmur Harapan Kita


xi

DAFTAR ISITUGAS AKHIR...................................................................................................................... i

FINAL PROJECT................................................................................................................... i

LEMBAR PERSETUJUAN...................................................................................................ii

LEMBAR PENGESAHAN.................................................................................................. iii

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA................................................................................iv

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP.......................................................v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH.................vi

INTISARI.............................................................................................................................vii

ABSTRACT........................................................................................................................viii

KATA PENGANTAR...........................................................................................................ix

DAFTAR ISI.........................................................................................................................xi

DAFTAR GAMBAR.......................................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL..............................................................................................................xvii

BAB I PENDAHULUAN...................................................................................................... 1

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

1.2. Tujuan Dan Manfaat Penelitian................................................................................... 2

1.3. Pembatasan Masalah....................................................................................................3

1.4. Metode Penelitian........................................................................................................ 4

BAB II DASAR TEORI.........................................................................................................5

2.1. Sensor Ultrasonic.........................................................................................................5

2.1.1. Piezoelektrik..........................................................................................................6

2.1.2. Transmitter............................................................................................................ 7

2.1.3. Receiver................................................................................................................ 7

2.2. Solenoid Valve.............................................................................................................7

2.3. Pompa Air....................................................................................................................8

2.4. Mikrokontroler.............................................................................................................9

2.5. Mikrokontroler ATMega8535..................................................................................... 9

2.5.1. Konfigurasi Pin ATMega8535............................................................................11

2.5.2. Fitur Mikrokontroler ATMega8535....................................................................12

2.6. PLC ( Programmable Logic Controllers )................................................................. 12

2.6.1. Central Processing Unit (CPU)........................................................................... 13


xii

2.6.2. Memory...............................................................................................................13

2.6.3. PLC Schneider M221..........................................................................................14

2.6.4. Fungsi-fungsi Logika Dasar [7] ......................................................................... 16

2.6.5. Diagram Ladder [8].............................................................................................18

2.7. Human Machine Interface (HMI) [9]........................................................................ 20

2.8. SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) [10]......................................20

2.8.1. Arsitektur Sistem SCADA..................................................................................21

2.9. Relay.......................................................................................................................... 23

2.10. Komunikasi via Ethernet......................................................................................... 26

2.10.1. Konfigurasi Kabel Straight............................................................................... 27

2.10.2. Konfigurasi Kabel Cross...................................................................................28

2.10.3. Konfigurasi I/O Server Pada MBENET............................................................29

2.10.4. Konfigurasi I/O Server Pada InTouch.............................................................. 30

BAB III PERANCANGAN PENELITIAN........................................................................ 33

3.1. Perancangan Sistem................................................................................................... 33

3.2. Perancangan Hardware.............................................................................................. 34

3.3. Penghitungan waktu sensor ping............................................................................... 34

3.4. Diagram perancangan sistem.....................................................................................36

3.5. Perancangan skematik pada mikrokontroller.............................................................40

3.6. Perancangan Pada HMI............................................................................................. 42

3.7. Perancangan Programmable Logic Controller (PLC)................................................43

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN..............................................................................46

4.1. Perubahan Perancangan............................................................................................. 46

4.1.1. Perangkat keras................................................................................................... 46

4.1.2. Posisi pompa air.................................................................................................. 47

4.1.3. Penempatan bak 1, bak 2, dan penampungan..................................................... 47

4.1.4. Peletakan sensor ping..........................................................................................48

4.1.5. Sistem pembuangan dan penampungan.............................................................. 49

4.1.6. Suplay air pada bak 1 dan 2................................................................................ 49

4.1.7. Penempatan solenoid valve 1 dan solenoid valve 2............................................50

4.1.8. Pantulan sensor ping di air.................................................................................. 50

4.2. Implementasi Perangkat Keras.................................................................................. 51

4.3. Hasil Pengamatan Sistem.......................................................................................... 53


xiii

4.3.1. Pengisian air pada bejana....................................................................................53

4.3.2. Perbandingan sensor ping dengan real................................................................54

4.3.3. Data proses start dan stop HMI bak 1................................................................. 56

4.3.4. Data proses pemilihan tombol kontrol BAK 1 pada HMI.................................. 57

4.3.5. Data proses perbandingan................................................................................... 63

4.3.6. Data proses tampilan pompa on/off dan valve on/off pada HMI........................66

4.3.7. Data proses tampilan BAK 2 pada HMI............................................................. 67

4.4. Implementasi Perangkat Lunak................................................................................. 68

4.4.1. Tombol start, stop dan lampu run bak 1..............................................................69

4.4.2. Tombol beserta lampu 5cm, 10cm, 15cm, 20cm, 25cm, dan drain bak 1.......... 70

4.4.3. Batasan pada ladder dari sensor bak 1................................................................ 75

4.4.4. Ladder pembagian nilai bak 1.............................................................................77

4.4.5. Tombol pengaktif pompa dan valve bak 2..........................................................78

4.4.6. Batasan pada ladder dari sensor bak 2................................................................ 79

4.4.7. Program pada mikrokontroller............................................................................ 80

4.4.8. Tagname Dictonary.........................................................................................84

4.5Hasil Komunikasi Via Ethernet................................................................................... 85

4.5.1. Hasil Konfigurasi I/O Server Pada MBENET.................................................... 85

4.5.2. Hasil Konfigurasi Alamat IP Pada PLC..............................................................86

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN...............................................................................88

5.1. Kesimpulan................................................................................................................ 88

5.2. Saran.......................................................................................................................... 88

DAFTAR PUSTAKA...........................................................................................................90

LAMPIRAN......................................................................................................................... 92


xiv

DAFTAR GAMBARGambar 1.1. Blok diagram.....................................................................................................4Gambar 2.1. Fenomena gelombang ultrasonik saat ada penghalang.....................................5Gambar 2. 2. Selenoid Valve DC...........................................................................................8Gambar 2.3. Pompa Air DC...................................................................................................8Gambar 2.4. Mikrokontroler ATMega8535.........................................................................10Gambar 2.5. Konfigurasi Pin ATMega8535........................................................................10Gambar 2.6. PLC schneider M221.......................................................................................13Gambar 2.7. PLC M221.......................................................................................................15Gambar 2.8. Ladder diagram logika AND..........................................................................16Gambar 2.9. Ladder diagram logika OR.............................................................................17Gambar 2.10. Ladder diagram logika NOT........................................................................17Gambar 2.11. Ladder diagram logika NAND.....................................................................17Gambar 2.12. Ladder diagram logika NOR.........................................................................18Gambar 2.13. Ladder diagram logika XOR.........................................................................18Gambar 2.14. Ladder diagram NO......................................................................................19Gambar 2.15. Ladder diagram NC......................................................................................19Gambar 2.16. Skema sistem SCADA sederhana dalam pengendalian sistem.....................21Gambar 2.17. Bentuk Relay dan Simbol Relay....................................................................23Gambar 2.18. Struktur Sederhana Relay..............................................................................24Gambar 2.19. Jenis Relay Berdasarkan Pole dan Throw.....................................................26Gambar 2.20. Urutan kabel straight.....................................................................................28Gambar 2.21. Urutan kabel cross.........................................................................................28Gambar 2.22 Tampilan menu configure MBENET.............................................................29Gambar 2.23 Tampilan topic definition MBENET..............................................................30Gambar 2.24. Tampilan menu special pada Wonderware InTouch.....................................30Gambar 2.25. Tampilan access names pada Wonderware InTouch....................................31Gambar 2.26. Contoh pengaturan access names pada Wonderware InTouch.....................31Gambar 2.27. Tampilan menu configuration pada SoMachineBasic...................................32Gambar 2.28. Tampilan menu ETH1 pada SoMachineBasic..............................................32Gambar 3.1. Ilustrasi perancangan alat................................................................................33Gambar 3.2. Perancangan Hardware....................................................................................34Gambar 3.3. Peenghitungan jarak sensor ping.....................................................................35Gambar 3.4. Diagram alir sistem..........................................................................................37


xv

Gambar 3.5. Diagram alir mikro..........................................................................................37Gambar 3.6. Diagram alir HMI bak 2..................................................................................38Gambar 3.7. Diagram alir HMI bak 1..................................................................................39Gambar 3.8. Diagram alir PLC............................................................................................40Gambar 3.9. Perancangan skematik mikrokontroller...........................................................41Gambar 3.10. Perancangan HMI..........................................................................................43Gambar 4.1. Perangkat keras................................................................................................46Gambar 4.2. Pompa air 1 dan 2............................................................................................47Gambar 4.3. Posisi penampung air.......................................................................................48Gambar 4.4. Peletakan sensor ping......................................................................................48Gambar 4.5. Penampungan air.............................................................................................49Gambar 4.6. Suplay air bak 1 dan 2.....................................................................................49Gambar 4.7. Penempatan solenoid valve 1 dan 2.................................................................50Gambar 4.8. Gabus sebagai pemantul sensor ping...............................................................51Gambar 4.9. Gabus di dalam bejana.....................................................................................51Gambar 4.10. Tinggi ember.................................................................................................53Gambar 4.11. Program ladder start dan stop........................................................................69Gambar 4.12. Tombol start dan stop pada HMI...................................................................69Gambar 4.13. Program lampu run pada ladder....................................................................70Gambar 4.14. Lampu run pada HMI....................................................................................70Gambar 4.15. Program tombol 5cm pada ladder..................................................................71Gambar 4.16. Program lampu run 5cm pada ladder.............................................................71Gambar 4.18. Tombol dan lampu 5cm pada HMI...............................................................71Gambar 4.19. Program tombol 10cm pada ladder................................................................71Gambar 4.20. Program lampu run 10cm pada ladder...........................................................72Gambar 4.21. Tombol dan lampu 10cm pada HMI.............................................................72Gambar 4.22. Program tombol 15cm pada ladder................................................................72Gambar 4.23. Program lampu run 15cm pada ladder...........................................................72Gambar 4.24. Tombol dan lampu 15cm pada HMI.............................................................73Gambar 4.25. Program tombol 20cm pada ladder................................................................73Gambar 4.26. Program lampu run 20cm pada ladder...........................................................73Gambar 4.27. Tombol dan lampu 20cm pada HMI.............................................................73Gambar 4.28. Program tombol 25cm pada ladder................................................................74Gambar 4.29. Program lampu run 25cm pada ladder...........................................................74


xvi

Gambar 4.30. Tombol dan lampu 25cm pada HMI.............................................................74Gambar 4.31. Program tombol drain pada ladder................................................................75Gambar 4.32. Tombol dan lampu drain pada HMI..............................................................75Gambar 4.33. Pembagian tegangan analog bak 1................................................................75Gambar 4.34. Batas atas dan bawah 5cm.............................................................................76Gambar 4.35. Batas atas dan bawah 10cm...........................................................................76Gambar 4.36. Batas atas dan bawah 15cm...........................................................................76Gambar 4.37. Batas atas dan bawah 20cm...........................................................................76Gambar 4.38. Batas atas dan bawah 25cm...........................................................................77Gambar 4.39. Pembagian nilai.............................................................................................77Gambar 4.40. Pilihan tombol ketinggian air........................................................................78Gambar 4.41. Batas ketinggian air.......................................................................................78Gambar 4.42. Tombol pompa dan valve bak 2....................................................................79Gambar 4.43. Ladder pompa bak 2......................................................................................79Gambar 4.44. Ladder valve bak 2........................................................................................79Gambar 4.45. Pembagian tegangan analog bak 2................................................................80Gambar 4.46. Pembagian batas atas dan batas bawah.........................................................80Gambar 4.47. Contoh pengaturan topic definition MBENET..............................................85Gambar 4.48. Tampilan menu ETH1 pada SoMachineBasic..............................................86

Gambar 4.49. Membuka CMD.............................................................................................86

Gambar 4.50. Menulis IP PLC pada CMD..........................................................................87

Gambar 4.51. Hasil komunikasi ethernet.............................................................................87


xvii

DAFTAR TABELTabel 2.1. Keterangan Bagian PLC M221...........................................................................15Tabel 3.1. hasil penghitungan waktu....................................................................................36Tabel 3.2. Konfigurasi pin....................................................................................................41Tabel 3.3. Pembagian Memori Pada PLC............................................................................44Tabel 4.1. Perangkat keras...................................................................................................52Tabel 4.2. Membandinkan sensor ping pada mikro dan real................................................54Tabel 4.3. Tampilan proses start stop...................................................................................56Tabel 4.4. Tampilan proses pemilihan ketinggian air..........................................................58Tabel 4.5. Tampilan proses pemilihan ketinggian air untuk pengurangan..........................61Tabel 4.6. Perbandingan.......................................................................................................63Tabel 4.7. Data Real.............................................................................................................65Tabel 4.8. Pompa dan valve.................................................................................................66Tabel 4.9. Tampilan BAK 2.................................................................................................68Tabel 4.10. Program mikrokontroller...................................................................................81Tabel 4.11. Tagname yang digunakan di HMI.....................................................................84


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Air merupakan kebutuhan primer pada kehidupan manusia. Bisa dikatakan

manusia tidak dapat hidup bila tidak ada air. Di kehidupan sehari-hari manusia

pasti menggunakan air. Penggunaan air juga pada zaman modern kini beragam

jenisnya. Seperti contohnya penggunaan air pada industri-industri saat

memproduksi atau proses pembuatan. Dengan sistem-sistem yang beragam

jenisnya. Pada penelitian ini akan membuat pendeteksi dan pengontrol dari

ketinginggian air itu sendiri. Sensor yang digunakan adalah sensor ultrasonik

sebagai pendeteksi ketinggian airnya.

Ultrasonik adalah suara atau getaran dengan frekuensi yang tinggi yang

tidak dapat didengar oleh telinga manusia. Frekuensi itu di atas kisaran 20KHz,

hanya beberapa hewan yang mampu menerima frekuensi diatasnya. Contohnya

seperti lumba-lumba untuk berkomunikasi, sedangkan kelelawar menggunakan

gelombang ultrasonik untuk navigasi.

Ultrasonik berguna bagi umat manusia. Seperti contohnya pada perang

dunia 2 kapal perang menggukanan sonar. Di dalam bidang kesehatan seperti

salah satunya melakukan USG. Pada kendaraan juga beberapa terdapat sensor

ultrasonik sendiri, seperti yang tertulis di Jurnal Perancangan Dan Implementasi

Sensor Parkir Pada Mobil Menggunakan Sensor Ultrasonik oleh Rudy [1], yaitu

sebagai indikator seberapa jauhnya kendaraan itu ingin menyentuh suatu bidang

yang ada. Dan juga sensor ultrasonik dapat mengukur laju kecepatan kendaraan

yang sedang melintas, seperti yang ditulis di Jurnal Sensor Ultrasonik SRF05

Sebagai Memantau Kecepatan Kendaraan Bermotor oleh Slamet Hari [2].


2

Sensor ultrasonik merupakan sensor yang bekerja berdasarkan prinsip

pemantulan gelombang suara yang akan mendeteksi keberadaan objek yang

berada di depannya. Frekuensi kerjanya pada kisaran di atas gelombang suara dari

40KHz hingga 400KHz. Sensor ini terdiri dari 2 unit, yaitu pemancar dan juga

penerima dari pancaran tersebut. Pada dunia industri pendeteksi ketigngian air

banyak jenis dan dengan cara yang berbeda-beda juga tentunya. Di beberapa

industri juga menggunakan pendeteksi ketinggian air yang berfungsi sebagai

indikator. Namun indikator tersebut biasanya untuk mengetahui bahwa

penampung terebut memiliki air yang kosong atau penuh. Namun alat ini tidak

hanya sebagai penanda atau indikator jika air sudah penuh.

Beberapa penelitian telah dilakukan untuk membuat sistem pendeteksi

ketinggian air seperti yang ditulis di Jurnal Ilmiah oleh Ulfah [3], dengan judul

Pengujian Sensor Ultrasonik PING untuk Pengukuran Level Ketinggian dan

Volume Air. Dalam penelitian tersebut menggunakan sebuah sensor ping yaitu

sensor ultrasonik sebagai pemantau dari ketinggian air tersebut, dan juga

menggunakan ATMega16 sebagai mikrokontrolernya. Pada penelitian tersebut

berfungsi sebagai pengamatan pada 1 bejana yang ada. Namun pada penelitian

kali ini berbeda, yaitu menggunakan 2 sensor ping dikarenakan akan ada 2 buah

bejana. Selain itu juga mikrokontroler yang digunakan akan menggunakan

ATMega8535, yang juga sekaligus dapat mengontrol salah satu bejananya dari

HMI. Setelah itu akan ada penampil atau HMI yang dapat memonitor sistem

tersebut.

1.2. Tujuan Dan Manfaat Penelitian

Tujuannya adalah membuat sistem pengendalian ketinggian air pada 2

bejana berbasis scada. Dengan menggunakan sensor ultrasonik yaitu sensor ping

yang akan digunakan sebagai pendeteksi ketinggian air pada tiap bejananya. Pada

HMI di SCADA dapat juga melakukan pengontrollan ketinggian air di salah satu


3

bejananya. Sehingga dapat melihat dan juga mengontrol ketinggian air pada

bejana tersebut.

Manfaat penelitian dari alat ini dapat diperoleh rancangan dan juga acuan

bagi banyak pihak. Khususnya pada sistem yang sudah dirancangan dapat lebih

dikembangkan lagi kedepannya.

1.3. Pembatasan Masalah

Agar tugas akhir ini bisa mengarah pada tujuan dan untuk menghindari

kompleksnya permasalahan yang muncul, maka diperlukan adanya batasan-

batasan masalah yang sesuai dengen tujuan tugas akhir ini. Adapun batasan

masalahnya adalah:

1. Menggunakan 2 penampung sebagai wadah air.

2. Menggunakan sebuah PLC schneider M221 sebagai kontroler.

3. HMI atau Human Machine Interface menggunakan software Wonderware

InTouch yang akan ditampilkan pada layar komputer

4. Menggunakan ATMega8535 untuk mengolah data yang diperoleh dari

sensor ping yang akan dikirim ke PLC.

5. Menggunakan 2 sensor ping atau sensor ultrasonik sebagai pendeteksi

ketinggian air.

6. HMI pada SCADA dapat mengatur ketinggian air pada 1 buah bejana.

7. Menggunakan sebuah pompa air mini untuk mengisi air pada penampung.

8. Ketinggian air 25 cm.


4

1.4. Metode Penelitian

Berdasarkan pada tujuan yang akan dipacu metode - metode yang

digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah:

1. Studi literature, yaitu dengan cara mempelajari dan membaca tentang

mikrokontroler ATMega8535, sensor ultrasonik, motor servo, PLC dan

SCADA yang akan digunakan dalam perancangan alat ini.

2. Merancang bentuk sistem pendeteksi ketinggian air di 2 bejana di scada

dapat dilihat pada Gambar 1.1.

Gambar 1.1. Blok diagram

3. Perancangan hardware, meliputi pembuatan dan perencanaan tata letak

dari bejana, sensor, solenoid valve dan pompa air mini.

4. Perancangan software atau program untuk dapat bekerjanya sistem dari

alat ini dengan menggunakan CVAVR.

5. Proses pengambilan data dilakukan dengan cara mengambil data dari hasil

pengontrolan ketinggian air pada sistem yang dibuat.

6. Analisis dari kesimpulan dilakukan dari proses pengontrolan ketinggian air

dan pengaruh ketinggian air. Kesimpulan hasil dilakukan untuk

mengetahui pengaruh dari ketinggian air.


5

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Sensor Ultrasonic

Sensor ultrasonic adalah sebuah sensor yang memanfaatkan pancaran

gelombang ultrasonic. Sensor ultrasonic ini terdiri dari rangkaian pemancar

ultrasonic yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonic disebur

receiver.[4]

Gelombang ultrasonik merupakan gelombang akustik yang memiliki

frekuensi mulai 20 kHz hingga sekitar 20 MHz. Frekuensi kerja yang digunakan

dalam gelombang ultrasonik bervariasi tergantung pada medium yang dilalui,

mulai dari kerapatan rendah pada fasa gas, cair hingga padat. Jika gelombang

ultrasonik berjalan melaui sebuah medium, Secara matematis besarnya jarak dapat

dihitung pada persamaan 2.1

s = v.t/2 (2.1)Dimana s adalah jarak dalam satuan meter, v adalah kecepatan gelombang

suara yaitu 344 m/detik dan t adalah waktu tempuh dalam satuan detik. Ketika

gelombang ultrasonik menumbuk suatu penghalang maka sebagian gelombang

tersebut akan dipantulkan sebagian diserap dan sebagian yang lain akan

diteruskan. Proses ini ditunjukkan pada Gambar 2.1.

Gambar 2. 1. Fenomena gelombang ultrasonik saat ada penghalang


6

Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang mengubah besaran fisis

(bunyi) menjadi besaran listrik. Pada sensor ini gelombang ultrasonik

dibangkitkan melalui sebuah benda yang disebut piezoelektrik. Piezoelektrik

ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 40 kHz ketika

sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Sensor ultrasonik secara umum

digunakan untuk suatu pengungkapan tak sentuh yang beragam seperti aplikasi

pengukuran jarak. Alat ini secara umum memancarkan gelombang suara

ultrasonik menuju suatu target yang memantulkan balik gelombang kearah

sensor. Kemudian sistem mengukur waktu yang diperlukan untuk pemancaran

gelombang sampai kembali ke sensor dan menghitung jarak target dengan

menggunakan kecepatan suara dalam medium. Rangkaian penyusun sensor

ultrasonik ini terdiri dari transmitter, reiceiver, dan komparator. Selain itu,

gelombang ultrasonik dibangkitkan oleh sebuah kristal tipis bersifat

piezoelektrik. Bagian-bagian dari sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:

2.1.1. Piezoelektrik

Peralatan piezoelektrik secara langsung mengubah energi listrik

menjadi energi mekanik. Tegangan input yang digunakan menyebabkan bagian

keramik meregang dan memancarkan gelombang ultrasonik. Tipe operasi

transmisi elemen piezoelektrik sekitar frekuensi 32 kHz. Efisiensi lebih baik,

jika frekuensi osilator diatur pada frekuensi resonansi piezoelektrik dengan

sensitifitas dan efisiensi paling baik. Jika rangkaian pengukur beroperasi pada

mode pulsa elemen piezoelektrik yang sama dapat digunakan sebagai

transmitter dan reiceiver. Frekuensi yang ditimbulkan tergantung pada

osilatornya yang disesuiakan frekuensi kerja dari masingmasing transduser.

Karena kelebihannya inilah maka tranduser piezoelektrik lebih sesuai

digunakan untuk sensor ultrasonik.


7

2.1.2. Transmitter

Transmitter adalah sebuah alat yang berfungsi sebagai pemancar

gelombang ultrasonik dengan frekuensi sebesar 40 kHz yang dibangkitkan dari

sebuah osilator. Untuk menghasilkan frekuensi 40 KHz, harus di buat sebuah

rangkaian osilator dan keluaran dari osilator dilanjutkan menuju penguat sinyal.

Besarnya frekuensi ditentukan oleh komponen kalang RLC / kristal tergantung

dari disain osilator yang digunakan. Penguat sinyal akan memberikan sebuah

sinyal listrik yang diumpankan ke piezoelektrik dan terjadi reaksi mekanik

sehingga bergetar dan memancarkan gelombang yang sesuai dengan besar

frekuensi pada osilator.

2.1.3. Receiver

Receiver terdiri dari transduser ultrasonik menggunakan bahan

piezoelektrik, yang berfungsi sebagai penerima gelombang pantulan yang berasal

dari transmitter yang dikenakan pada permukaan suatu benda atau gelombang

langsung LOS (Line of Sight) dari transmitter. Oleh karena bahan piezoelektrik

memiliki reaksi yang reversible, elemen keramik akan membangkitkan tegangan

listrik pada saat gelombang datang dengan frekuensi yang resonan dan akan

menggetarkan bahan piezoelektrik tersebut.

2.2. Solenoid Valve

Solenoid adalah alat yang digunakan untuk mengubah sinyal listrik atau

arus listrik menjadi gerakan mekanis linier. Solenoid disusun dari kumparan

dengan inti besi yang dapat bergerak. Apabila kumparan diberi tenaga, inti atau

jangkar akan ditarik ke dalam kumparan . besarnya gaya tarikan atau dorongan

yang dihasilkan, ditentukan dengan jumlah lilitan kawat dan besar arus yang

mengalir melalui kumparan. Selenoid Valve yang digunakan adalah DC 12V

dapat dilihat pada Gambar 2.2


8

Gambar 2. 2. Selenoid Valve DC

2.3. Pompa Air

Pompa air berfungsi sebagai pemompa air dari tempat asal ketempat lain.

Pompa air memiliki beberapa jenis tegangan. Pada perancangan ini yang

digunakan adalah pompa air yang bertegangan DC 12V Pompa dilihat pada

Gambar 2.3 dengan Spesifikasi:

2.0. Tegangan : 12 Volt

2.1. Daya : 25.2 watt

2.2. Output : 3.1 Liter/menit

2.3. Tekanan : 70 PSI

Gambar 2.3. Pompa Air DC


9

2.4. Mikrokontroler

Mikrokontroler merupakan suatu terobasan teknologi mikroprosesor dan

mikrokomputer yang merupakan teknologi semikonduktor dengan kandungan

transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang sangast kecil,

Lebih lanjut, mikrokontroler merupakan system computer yang mempunyai satu

atau beberapa tugas yang sangat spesifik, berbeda dengan PC (Personal

Computer ) yang memiliki beragam fungsi.

Tidak seperti sistem komputer yang mampu menangani berbagai macam

program aplikasi, mikrokontrler hanya bisa digunakan untuk suatu aplikasi

tertentu saja, perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM. Pada

sistem komputer perbandingan RAM dan ROM nya besar, artinya program-

program penggunba disimpan dalam ruang RAM yang relative besar, sedangkan

rutin-rutin antar muka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil,

Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM –nya yang besar,

artinya program kontrol disimpan dalm ROM (bias Masked ROM

atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM

digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara , termasuk register-register

yang digunakn pada mikrokontroler yang bersangkutan.[5]

2.5. Mikrokontroler ATMega8535

Mikrokontroler merupakan keseluruhan sistem komputer yang dikemas

menjadi sebuah chip di mana di dalamnya sudah terdapat Mikroprosesor, I/O,

Memori bahkan ADC, berbeda dengan Mikroprosesor yang berfungsi sebagai

pemroses data (Heryanto, dkk, 2008:1).

Mikrokontroller AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) memiliki

arsitektur 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit dan sebagian

besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock atau dikenal dengan teknologi

RISC (Reduced Instruction Set Computing). Secara umum, AVR dapat


10

dikelompokan ke dalam 4 kelas, yaitu keluarga AT90Sxx, keluarga

ATMega dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing

adalah kapasitas memori, peripheral dan fungsinya(Heryanto, dkk, 2008:1). Dari

segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama.

Gambar Mikrokontroler Atmega8535 dapat dilihat pada gambar 2.4 dan

konfigurasi pin kaki atmega8535 dapat dilihat pada gambar 2.5.

Gambar 2.4. Mikrokontroler ATMega8535

Gambar 2.5. Konfigurasi Pin ATMega8535


11

2.5.1. Konfigurasi Pin ATMega8535

Secara umum konfigurasi dan fungsi pin ATMega8535 dapat dijelaskan

sebagai berikut

1. VCC Input sumber tegangan (+)

2. GND Ground (-)

3. Port A (PA7 … PA0) Berfungsi sebagai input analog dari ADC (Analog to

Digital Converter). Port ini juga berfungsi sebagai port I/O dua arah, jika

ADC tidak digunakan.

4. Port B (PB7 … PB0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Port PB5, PB6

dan PB7 juga berfungsi sebagai MOSI, MISO dan SCK yang

dipergunakan pada proses downloading. Fungsi lain port ini selengkapnya

bisa dibaca pada buku petunjuk ”AVR ATMega8535”.

5. Port C (PC7 … PC0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Fungsi lain port

ini selengk apnya bisa dibaca pada buku petunjuk ”AVR ATMega8535”.

6. Port D (PD7 … PD0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Port PD0 dan

PD1 juga berfungsi sebagai RXD dan TXD, yang dipergunakan untuk

komunikasi serial. Fungsi lain port ini selengkapnya bisa dibaca pad a

buku petunjuk ”AVR ATMega8535”.

7. RESET Input reset.

8. XTAL1 Input ke amplifier inverting osilator dan input ke sirkuit clock

internal.

9. XTAL2 Output dari amplifier inverting osilator.

10. AVCC Input tegangan untuk Port A dan ADC.

11. AREF Tegangan referensi untuk ADC.


12

2.5.2. Fitur Mikrokontroler ATMega8535

Adapun kapabilitas detail dari ATmega8535 adalah sebagai berikut,

1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16

MHz.

2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512

byte,dan EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only

Memori) sebesar 512 byte.

3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.

4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.

5. Enam pilihan mode sleep untuk menghemat penggunaan daya listrik.

2.6. PLC ( Programmable Logic Controllers )

PLC adalah Programmable Logic Controller adalah sebuah alat atau

rangkaian pengontrol yang dapat menerima input dan memberikan output. Jika

dilihat dari namanya sendiri PLC atau Programmable Logic

Controller. Programmable yang berarti dapat diprogram, Logic yang berarti

logika, dan controller yang berarti alat pengontrol. Sehingga definisi PLC adalah

alat pengontrol yang dapat diprogram secara logika. Sistem Program dari PLC

sendiri adalah sebuah sistem pengendali yang berisi fungsi-fungsi logika yang

ditulis dalam bentuk diagram ladder dan biasanya digunakan sebagai sistem

otomatis. Sistem otomatisasi di dalam PLC digunakan untuk membaca sinyal dari

berbagai tipe pendeteksi otomatis dari peralatan Input maupun Output. Peralatan

Input contohnya adalah pushbutton, keypad, toggle switch, proximity switch, limit

switch, level sensor, flow switch dan saklar-saklar lainnya, sedangkan peralatan

Output contohnya adalah motor, selenoid valve, heater, kontaktor, lampu, buzzer

dan lain sebagainya.


13

PLC yang akan digunakan untuk penelitian ini adalah PLC schneider M221

memiliki 3 fungsi utama yaitu, proses (menjalankan instruksi logic program),

memori (menyimpan hasil proses), input/output (menerima data dari luar dan

mengeluarkan atau menjalankan hasil proses) gambar plc dapat dilihat pada

gambar 2.6.

Gambar 2.6. PLC schneider M221

2.6.1. Central Processing Unit (CPU)

Central processing unit adalah suatu mikroprosesor yang mengkoordinasi

aktivitas-aktivitas sistem PLC. CPU menjalankan program, memproses sinyal I/O

dan mengkomunikasikannya dengan peralatan eksternal. CPU terdiri dari dua

bagian yaitu prosesor dan memori. Prosesor berfungsi mengoperasikan dan

mengkomunikasikan modul-modul PLC melalui bus-bus serial atau paralel yang

ada.

2.6.2. Memory

Sistem memori bertujuan untuk menyimpan data-data urutan instruksi

ataupun program yang dapat dieksekusi oleh prosesor sesuai dengan perintah yang

telah diberikan dalam program. Program ladder, nilai timer dan counter disimpan

di memori pengguna tergantung kebutuhan penggunaaanya. Beberapa tipe

memori adalah sebagai berikut:


14

a. Read Only Memory (ROM)

ROM adalah memori tetap yang dapat diprogram sekali. Memori ini

paling tidak populer jika dibandingkan dengan tipe memori yang lain.

b. Random Acces Memory (RAM)

RAM adalah tipe memori yang umum digunakan untuk menyimpan

program pengguna dan data. Data pada RAM akan hilang jika sumber tenaga

dipindahkan. Sebagai solusinya, sumber tenaga dapat digantikan dengan

menggunakan baterai.

c. Erasable Programmable Read Only Memory (EPROM)

EPROM, menyimpan data secara permanent seperti ROM. Memori ini

tidak membutuhkan baterai pendukung. Data di dalam EPROM akan terhapus

bila terkena sinar ultraviolet. PROM writer dibutuhkan untuk memprogram

ulang memori.

d. Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM)

EEPROM mengkombinasikan kefleksibilitasan akses dari RAM dan

EPROM yang tidak berubah menjadi satu. Isinya dapat dihapus maupun

diprogram secara elektrik, tetapi mempunyai batas waktu.

2.6.3. PLC Schneider M221

PLC ini merupakan produk yang dimiliki oleh Schneider Electric. Pada

perancangan alat ini PLC yang digunakan adalah jenis atau tipe TM221CE40R

dimana tipe ini memiliki 40 Port Input/Output yang terbagi 24 port Input dan 16

port Output, dilihat pada Gambar 2.7


15

Gambar 2.7. PLC M221 [6]

Keterangan dari Gambar 2.5 PLC M221 dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2. 1. Keterangan Bagian PLC M221 [6]

NO KETERANGAN NO KETERANGAN

1 Status led 10 Saklar Run/Stop

2 Blok terminal keluaran 11 Blok terminal masukan

3 Klip pengunci ukuran 3mm 12 Konektor penambahan modul I/O

4 Port Ethernet/konektor RJ45 13 Cartridge slot 1

5 Catu daya 110-240 VAC 14 Cartridge slot 2

6 Port mini USB 15 Tutup pelindung

7 Port serial 1 16 Locking hook

8 Slot SD Card 17 Pelindung masukan analog

9 Masukan 2 analog 18 Penahan baterai


16

Penggunaan 3 jenis memori yang masing-masing digunakan dengan fungsi

berbeda pada PLC M221 yaitu:

a. Memori bit

Memori bit atau dilambangkan dengan %M merupakan memori yang hanya

dapat bernilai 0 dan 1, memori ini terdapat sebanyak 1024 bit.

b. Memori word

Memori word atau dilambangkan dengan %MW merupakan memori yang

nilainya dapat berubah-ubah ketika program dijalankan. Memori ini biasanya

digunakan untuk operasi counter, memori ini terdapat sebanyak 8000 word.

c. Konstanta word

Konstanta word atau dilambangkan dengan %KW merupakan memori yang

digunakan untuk menyimpan konstanta nilai tertentu dan tidak dapat berubah

ketika program dijalankan, memori ini terdapat sebanyak 512 word.

2.6.4. Fungsi-fungsi Logika Dasar [7]

Pada programmable logic controller terdapat intruksi-instruksi dasar

yang banyak digunakan dalam penyusunan diagram ladder. Instruksi-intruksi

yang ada akan membentuk

suatu eksekusi diantara lain:

a.AND

Logika AND merupakan kondisi dimana kedua saklar terhubung secara

seri dan kedua saklar harus tertutup untuk menghasilkan keluaran, bentuk ladder

terdapat pada gambar 2.8

Gambar 2.8. Ladder diagram logika AND


17

b. OR

Logika OR merupakan kondisi dimana kedua saklar terhubung secara

pararel dan cukup satu saklar yang tertutup sudah bisa menghasilkan keluaran,

bentuk ladder terdapat pada gambar 2.9

Gambar 2.9. Ladder diagram logika OR

c. NOT

Logika NOT merupakan kondisi dimana sebuah saklar dalam kondisi

normal menghasilkan keluaran, dan akan terbuka apabila mendapat sebuah

masukan, bentuk ladder terdapat pada gambar 2.10

Gambar 2.10. Ladder diagram logika NOT

d. NAND

Logika NAND merupakan kondisi dimana kedua saklar NOT terhubung

secara seri dan apabila kedua saklar dalam kondisi normal maka akan

menghasilkan keluaran, bentuk ladder terdapat pada gambar 2.11

Gambar 2.11. Ladder diagram logika NAND


18

e. NOR

Logika NOR merupakan kondisi dimana kedua saklar NOT terhubung

secara pararel dan hanya keadaan dimana kedua saklar mendapat masukan tidak

dapat menghasilkan keluaran, bentuk ladder terdapat pada gambar 2.12

Gambar 2.12. Ladder diagram logika NOR

f. XOR

Logika XOR merupakan kondisi dimana empat buah kombinasi saklar NC

dan NO yang terhubung secara seri dan pararel. Dimana akan menghasilkan

keluaran jika salah satu dari kedua input bernilai 1, bentuk ladder terdapat pada

gambar 2.13

Gambar 2.13. Ladder diagram logika XOR

2.6.5. Diagram Ladder [8]

Ladder diagram (diagram tangga) merupakan metode pemrograman PLC

yang paling popular, karena PLC pertama yang diciptakan menggunakan bahasa

pemrograman ini. Hal itu dikarenakan PLC merupakan perkembangan dari relay

logic control yang menggunakan bahasa pemrograman relay ladder logic. Ada


19

beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pemrograman PLC

menggunakan ladder diagram :

A. Program dibaca dari kiri ke kanan dan dari atas ke bawah.

B. Rung tidak boleh diakhiri tanpa output.

C. Output (coil) dan input (contact) ditampilkan dalam kondisi normal.

D. Input/output diidentifikasi dengan alamat.

Pada ladder diagram terdapat normal contact yang mengacu pada konsep

NO (Normally Open) dan NC (Normally Closed) dari relay contact, terdapat pada

gambar 2.14 dan 2.15.

a. Normally Open (NO)

Contact ini menandakan keadaan relay yang dalam keadaan normalnya

dalam posisi terbuka, dan akan terhubung jika relay mendapat

tegangan..Dapat dilihat pada gambar 2.14

Gambar 2.14. Ladder diagram NO

b. Normally Closed (NC)

Contact ini menandakan keadaan relay yang dalam keadaan normalnya

dalam posisi terhubung, dan akan terbuka jika relay mendapat tegangan.

Dapat dilihat pada gambar 2.15.

Gambar 2.15. Ladder diagram NC


20

2.7. Human Machine Interface (HMI) [9]

HMI (Human Machine Interface) adalah sistem yang menghubungkan

antara manusia dan teknologi mesin. HMI dapat berupa pengendali dan visualisasi

status baik dengan manual maupun melalui visualisasi komputer yang bersifat

real time. Sistem HMI biasanya bekerja secara online dan real time dengan

membaca data yang dikirimkan melalui I/O port yang digunakan oleh sistem

controller-nya. Port yang biasanya digunakan untuk controller dan akan dibaca

oleh HMI antara lain adalah port com, port USB, port RS232 dan ada pula yang

menggunakan port serial. Tugas dari HMI (Human Machine Interface) yaitu

membuat visualisasi dari teknologi atau sistem secara nyata. Sehingga dengan

desain HMI dapat disesuaikan sehingga memudahkan pekerjaan fisik. Tujuan dari

HMI adalah untuk meningkatkan interaksi antara mesin dan operator melalui

tampilan layar komputer dan memenuhi kebutuhan pengguna terhadap informasi

sistem. HMI dalam industri manufacture berupa suatu tampilan GUI (Graphic

User Interface) pada suatu tampilan layar komputer yang akan dihadapi oleh

operator mesin maupun pengguna yang membutuhkan data kerja mesin. HMI

terdapat berbagai macam visualisasi untuk Monitoring dan data mesin yang

terhubung secara online dan real time. HMI akan memberikan suatu gambaran

kondisi mesin yang berupa peta mesin produksi dapat dilihat bagian mesin mana

yang sedang bekerja. Pada HMI juga terdapat visualisasi pengendali mesin berupa

tombol, slider,dan sebagainya yang dapat difungsikan untuk mengendalikan

mesin sebagaimana mestinya. Selain itu dalam HMI juga ditampilkan alarm jika

terjadi kondisi bahaya dalam sistem. Sebagai tambahan, HMI juga menampilkan

data-data rangkuman kerja mesin termasuk secara grafik.

2.8. SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) [10]

SCADA merupakan sistem yang dapat melakukan pengawasan,

pengendalian, dan akuisisi data terhadap sebuah plant. Adanya jarak yang jauh

antara plant dengan operator menjadi alasan dibutuhkannya sebuah sistem

SCADA yang dilengkapi dengan peralatan komunikasi yang memadai. Menurut


21

NIST (National Institute of Standards and Technology), sistem SCADA banyak

digunakan pada sistem terdistribusi seperti : sistem distribusi air dan

penampungan limbah air, saluran pipa minyak dan gas, transmisi dan distribusi

jaringan listrik, dan sistem transportasi kereta api. Sistem SCADA sederhana

dapat dilihat pada gambar 2.16.

Gambar 2.16. Skema sistem SCADA sederhana dalam pengendalian sistem

2.8.1. Arsitektur Sistem SCADA

Pada sebuah sistem SCADA terdapat 6 bagian utama supaya sistem dapat

bekerja dengan baik,yaitu :

1. Operator

Operator merupakan orang yang mengawasi sistem SCADA dan

melakukan fungsi supervisory control untuk operasi plant jarak jauh.

2. Human Machine Interfaces (HMI)

HMI menampilkan data untuk operator dan menyediakan input kontrol

bagi operator dalam berbagai bentuk seperti grafik, skematik, jendela,

menu pull-down, dan tombol.


22

3.Master Terminal Unit (MTU)

MTU merupakan unit master pada arsitektur master/slave, MTU

berfungsi menampilkan data pada operator melalui HMI, mengumpulkan

data dari plant yang jauh, dan mengirim sinyal kontrol ke plant yang

berjauhan.

4. Communication System

Sistem komunikasi antara MTU dengan RTU ataupun antara RTU

dengan field device dapat berupa :

a. Komunikasi serial (RS232, RS422, RS485)

b. Ethernet

c. Jaringan telepon tetap

d. Leased lines

e. Internet

f. Wireless (wireless LAN, GSM network, modem radio)

5. Remote Terminal Unit (RTU)

RTU merupakan unit slave pada arsitektur master/slave. RTU

mengirimkan sinyal kontrol pada plant yang dikendalikan,

mengambil data dari plant, dan mengirim data ke MTU.

6. Field Device

Field device merupakan plant di lapangan yang terdiri dari berbagai

sensor dan aktuator. Nilai sensor dan aktuator inilah yang diawasi dan

dikendalikan supaya plant dapat berjalan sesuai dengan keinginan

pengguna.


23

2.9. Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan

merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2

bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak

Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk

menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power)

dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi[11]. Bentuk relay

beserta simbol relay sendiri dapat dilihat pada gambar 2.17.

Gambar 2.17. Bentuk Relay dan Simbol Relay

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :

1. Electromagnet (Coil)

2. Armature

3. Switch Contact Point (Saklar)

4. Spring


24

Gambar dari bagian-bagian Relay dapat dilihat pada gambar 2.18.

Gambar 2.18. Struktur Sederhana Relay

Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

1. Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu

berada di posisi CLOSE (tertutup)

2. Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu

berada di posisi OPEN (terbuka)

Karena Relay merupakan salah satu jenis dari Saklar, maka istilah Pole dan Throw

yang dipakai dalam Saklar juga berlaku pada Relay. Berikut ini adalah penjelasan

singkat mengenai Istilah Pole and Throw :

1. Pole : Banyaknya Kontak (Contact) yang dimiliki oleh sebuah relay

2. Throw : Banyaknya kondisi yang dimiliki oleh sebuah Kontak (Contact)


25

Berdasarkan penggolongan jumlah Pole dan Throw-nya sebuah relay, maka relay

dapat digolongkan menjadi :

1. Single Pole Single Throw (SPST) : Relay golongan ini memiliki 4 Terminal, 2

Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.

2. Single Pole Double Throw (SPDT) : Relay golongan ini memiliki 5 Terminal,

3 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.

3. Double Pole Single Throw (DPST) : Relay golongan ini memiliki 6 Terminal,

diantaranya 4 Terminal yang terdiri dari 2 Pasang Terminal Saklar sedangkan

2 Terminal lainnya untuk Coil. Relay DPST dapat dijadikan 2 Saklar yang

dikendalikan oleh 1 Coil.

4. Double Pole Double Throw (DPDT) : Relay golongan ini memiliki Terminal

sebanyak 8 Terminal, diantaranya 6 Terminal yang merupakan 2 pasang

Relay SPDT yang dikendalikan oleh 1 (single) Coil. Sedangkan 2 Terminal

lainnya untuk Coil.

Selain Golongan Relay diatas, terdapat juga Relay-relay yang Pole dan

Throw-nya melebihi dari 2 (dua). Misalnya 3PDT (Triple Pole Double Throw)

ataupun 4PDT (Four Pole Double Throw) dan lain sebagainya. Untuk lebih jelas

mengenai Penggolongan Relay berdasarkan Jumlah Pole dan Throw, dapat dilihat

pada gambar 2.19.


26

Gambar 2.19. Jenis Relay Berdasarkan Pole dan Throw

Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan

Elektronika diantaranya adalah :

1. Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)

2. Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay

Function)

3. Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan

bantuan dari Signal Tegangan rendah.

2.10. Komunikasi via Ethernet

Komunikasi ethernet merupakan salah satu jenis komunikasi yang sering

ditemui saat ini. Komunikasi ethernet menggunakan media kabel berupa kabel

UTP (Unshielded Twisted Pair) yang tiap ujungnya terdapat konektor RJ45.

Kabel UTP biasanya digunakan sebagai media transfer data dalam sebuah

jaringan LAN (Local Area Network). Dengan menggunakan kabel utp, maka

dapat menghubungkan setiap jaringan komputer, server, router, switch, akses


27

point dan lainnya sehingga menjadi sebuah jaringan yang disebut Local

Area Network (LAN). [12]

Kelebihan Kabel Jaringan UTP (Unshielded Twisted Pair) :

a. Harga kabel jaringan UTP (Unshielded Twisted Pair) terbilang murah

dibandingkan kabel jaringan lainnya.

b. Instalasi atau pemasangan kabel jaringan UTP (Unshielded Twisted Pair)

terbilang mudah.

c. Pemeliharaan kabel jaringan UTP (Unshielded Twisted Pair) terkenal mudah.

d. Ukuran konektor dan kabel jaringan UTP relatif kecil (diameter = 0,43 cm)

sehingga terbilang fleksibel dan mempermudah dalam membuat saluran kabel.

e. Kerusakan yang terjadi pada salah satu saluran kabel jaringan UTP

(Unshielded Twisted Pair) tidak akan mengganggu jaringan secara keseluruhan.

Kekurangan Kabel Jaringan UTP (Unshielded Twisted Pair) :

a. Kabel jaringan UTP rentan terhadap efek interferensi elektromagnetic yang

berasal dari media atau perangkat lain.

b. Jarak jangkauan kabel jaringan UTP hanya 100 meter sehingga sangat terbatas

dan kalah jika dibandingkan dengan kabel jaringan jenis Coaxial (500 meter).

c. Adanya kemungkinan dapat dengan mudah disadap.

d. Beberapa kalangan banyak yang mengeluhkan transmisi data dari kabel

jaringan UTP cenderung lambat.

e. Diperlukan perangkat tambahan berupa pipa plastik atau pipa alumunium

dalam instalasinya demi memaksimalkan fungsi kabel jaringan UTP.

2.10.1. Konfigurasi Kabel Straight

Kabel straight merupakan kabel yang memiliki cara pemasangan yang

sama antara ujung satu dengan ujung yang lainnya. Kabel straight digunakan

untuk menghubungkan 2 perangkat yang berbeda. Urutan standar kabel straight

adalah seperti pada gambar 2.3 yaitu sesuai dengan standar TIA/EIA 368B (yang


http://teknodaily.com/

28

paling banyak dipakai) atau kadang-kadang juga dipakai sesuai standar

TIA/EIA 368A terdapat pada gambar 2.20

Gambar 2.20. Urutan kabel straight [12]

Contoh penggunaan kabel straight adalah sebagai berikut :

1. Menghubungkan antara computer dengan switch

2. Menghubungkan computer dengan LAN pada modem cable/DSL

3. Menghubungkan router dengan LAN pada modem cable/DSL

4. Menghubungkan switch ke router

5. Menghubungkan hub ke router kabel cross over

2.10.2. Konfigurasi Kabel Cross

Kabel Cross merupakan kabel yang memiliki susunan berbeda

(menyilang) antara ujung satu dengan ujung dua. Kabel cross over digunakan

untuk menghubungkan 2 device yang sama. Gambar 2.21 adalah susunan standar

kabel cross over.

Gambar 2.21. Urutan kabel cross [12]


https://mijarkom14141042blog.files.wordpress.com/2016/01/e922f-kabel-jaringan-model-straight.png

29

Contoh penggunaan kabel cross over adalah sebagai berikut :

1. Menghubungkan 2 buah komputer secara langsung

2. Menghubungkan 2 buah switch

3. Menghubungkan 2 buah hub

4. Menghubungkan switch dengan hub

5. Menghubungkan komputer dengan router

Dari 8 buah kabel yang ada pada kabel UTP ini (baik pada kabel straight

maupun cross over) hanya 4 buah saja yang digunakan untuk mengirim dan

menerima data, yaitu kabel pada pin no 1,2,3 dan 6.

2.10.3. Konfigurasi I/O Server Pada MBENET

Mbenet berfungsi untuk menghubungkan alamat I/O maupun memori

antara PLC dengan HMI. Berikut langkah-langkah yang dilakukan supaya

komunikasi antara PLC dan HMI dapat berjalan dengan baik :

1. Buka aplikasi MBENET.

2. Pilih topic definition pada menu configure yang terdapat pada pojok kiri atas,

seperti pada gambar 2.22.

Gambar 2.22. Tampilan menu configureMBENET

3. Kemudian akan terlihat definisi topik yang sudah pernah dibuat atau kosong

jika belum pernah membuat. Terdapat beberapa opsi yang dapat digunakan

yaitu membuat topik definisi baru, memodifikasi topik definisi yang sudah ada,

dan menghapus topik definisi. Dapat dilihat pada gambar 2.23.


30

Gambar 2.23. Tampilan topic definitionMBENET

2.10.4. Konfigurasi I/O Server Pada InTouch

Berikut merupakan langkah-langkah konfigurasi komunikasi HMI dengan

MBENET:

1. Buka aplikasi Wonderware InTouch.

2. Pilih access names pada menu special, seperti pada gambar 2.24.

Gambar 2.24. Tampilan menu special pada Wonderware InTouch

3. Akan terlihat tampilan nama access names yang sudah pernah dibuat

sebelumnya dan akan terlihat kosong jika belum pernah dibuat. Terdapat


31

beberapa opsi yaitu membuat/menambahkan access names baru, memodifikasi

access names, dan menghapus access names. Dapat dilihat pada gambar 2.25.

Gambar 2.25. Tampilan access names pada Wonderware InTouch

4. Selanjutnya lakukan pengaturan seperti pada gambar 2.26 dengan nama access

sesuai dengan yang diinginkan dan nama topik sesuai dengan yang sudah

dibuat pada MBENET.

Gambar 2.26. Contoh pengaturan access names pada Wonderware InTouch

Komunikasi antara PLC dengan komputer dilakukan melalui jaringan

ethernet. supaya PLC dapat melakukan komunikasi dengan komputer, maka perlu

dilakukan pengaturan alamat ip pada aplikasi SoMachineBasic seperti berikut :

1. Buka aplikasi SoMachineBasic.

2. Pilih menu configuration, kemudian gantilah tipe PLC (M221 Logic Controller)

menjadi TM221CE40R seperti pada gambar 2.27.


32

Gambar 2.27. Tampilan menu configuration pada SoMachineBasic

3. Pilih menu ETH1, kemudian pilih opsi Fixed IP address dan isikan alamat ip

sesuai dengan yang diinginkan. Dapat dilihat pada gambar 2.28.

Gambar 2.28. Tampilan menu ETH1 pada SoMachineBasic


33

BAB III

PERANCANGAN PENELITIAN

3.1.Perancangan Sistem

Bab ini menjelaskan tenang perancangan “ Pengendalian ketinggian air

pada 2 bejana berbasis SCADA”. Pada perancangan penelitian ini memakai 2

buah bejana. Keduanya diberi masing-masing sebuah sensor ultrasonik yang

berfungsi sebagai sensor ketinggian air. Sensor tersebut keduanya akan dikirim ke

mikrokontroller sebelum masuk dan diolah oleh PLC. Pada bejana 1 ketinggian

air dapat di kontrol HMI pada SCADA, pada bejana 2 hanya dapat menampilkan

ketinggian air dari bejana tersebut di HMI. Ilustrasi perancangan alat dapat dilihat

pada gambar 3.1

Gambar 3.1. Ilustrasi perancangan alat


34

3.2. Perancangan Hardware

Pada penelitian ini didapatkan perancangan sebagai berikut yang terdiri

dari beberapa komponen. Seperti 2 buah sensor ultrasonik, 1 buah mikrokontroller,

1 buah PLC, Relay yang menghubungkan PLC dengan pompa air, lalu yang

terakhir data dari mikro yang di olah PLC akan di tampilkan di HMI yang tertera

pada Gambar 3.2

Gambar 3.2. Perancangan Hardware

3.3. Penghitungan waktu sensor ping

Pada sensor ping diperoleh rumus persamaan yang dapat dilihat pada

persamaan 2.1 diperancangan ini pada bagian hmi terdapat 5 pilihan atau push

button yang terdiri dari 5cm, 10cm, 15cm, 20cm, dan 25cm. Maka pada rumus

persamaan yang di peroleh maka dapat diperoleh waktu tempuh suara dari sensor

ping dalam menentukan jaraknya yang dapat dilihat pada tabel 3.1. Untuk dimensi

tingginya sensor ping dari atas samai ke permukaan ember setinggi 30cm dapat

dilihat pada ilustrasi Gambar 3.3.


35

Gambar 3.3. Penghitungan jarak sensor ping

Untuk cara perhitungan pada sensor ping pada perancangan ini sebagai

contoh dapat dilihat pada ilustrasi pada gambar 3.3. Sebagai contoh

penghitungannya jika ketinggian air pada ember adalah 5cm maka perhitungannya

adalah 30cm (tinggi keseluruhan ember) di kurangi 25cm, cara untuk

menghitungnya dapat dilihat pada gambar 3.4 dan rumus dari sensor ping pada

persamaan 2.1

s = jarak dalam satuan meter

v = kecepatan gelombang suara yaitu 344 m/detik

t = waktu tempuh dalam satuan detik

Diketahui ketinggian air 5cm maka:

tinggi ember = 30cm maka jika ketinggian air 5cm adalah 30cm - 5cm = 25cm

s = 25cm = 0,25m

v = 344m/detik

t = ditanya


36

Jawab:

s = v*t/2

0,25 = 344*t/2

0,25 = 172*t

t = 0,25/172

t = 0,001453 detik

Jadi dari contoh penghitungan di atas untuk ketinggian air 5cm di dapatkan adalah

0,001453 detik. Untuk ketinggian 10cm, 15cm, 20cm, dan 25cm dapat dilihat

pada tabel 3.1.

Tabel 3.1. hasil penghitungan waktu

JARAK (cm) WAKTU (milidetik)

5cm 1,453 milidetik

10cm 1,1627 milidetik




3.4. Diagram perancangan sistem

Untuk diagram perancangan atau flowchart pada sistem dapat dilihat pada

gambar 3.4. Pada flowchart sistem terdapat beberapa jenis proses. Proses yang ada

adalah proses pada mikro, proses pemilihan ketinggian air pada hmi, dan juga

proses pompa air dan solenoid valve.


37

Gambar 3. 4. Diagram alir sistem

Pada flowchart mikro yang terjadi adalah pemrosesan data dari sensor

ping yang akan diteruskan ke PLC. Yang akan dikirimkan atau diteruskan mikro

ke PLC adalah tegangan analog. Pada diagram alir untuk sensor ping 2 sama

seperti gambar 3.5 hanya sensornya saja yang menjadi sensor ping 2. Untuk

flowchart dapat dilihat pada gambar 3.5.

Gambar 3.5. Diagram alir mikro


38

Setelah mendapatkan teganan analog dari mikro, proses di PLC akan

membaca tegangan tersebut. Selanjutnya adalah flowchart untuk sistem PLC yang

dibagi menjadi 2 bagian, yaitu flowchart pada bak 1 dan bak 2, di bagian bak 2

dapat dilihat pada gambar 3.5. Pada flowchart tersebut setelah “membaca

tegangan dari mikro” input sensor ping 2 akan menampilkan ketinggian air pada

bak 2.

Gambar 3.6. Diagram alir HMI bak 2

Selanjutnya pada flowchart bak 1 dapat dilihat pada gambar 3.6 ada

tambahan “memilih push button” yang artinya dapat memilih ketinggian air

berapa yang di inginkan. Seperti contoh pertama pengguna ingin mengisi air pada

bak 1 dengan ketinggian 5cm, maka pompa air akan menyala sampai ketinggian

air pada bak 1 berada pada posisi 5cm dan pompa akan mati. Lalu pengguna ingin

menubah ketinggian air pada bak 1 menjadi 20cm maka pompa akan menyala

kembali sampai ketinggian air pada bak 1 setinggi 20cm dan pompa akan mati.

Setelah itu pengguna inign mengurangi air pada bak 1 setinggi 10cm, maka yang

terjadi adalah solenoid valve akan menyala atau membuka sehingga air akan

berkurang sampai di ketinggian 10cm dan solenoid mati atau menutup kembali.


39

Terakhir jika pengguna ingin mengosongkan bak 1 yang dilakukan adalah

menekan tombol drain, solenoid valve akan menyala atau membuka sampai

ketinggian air pada bak 1 mencapai ketinggian air 0cm atau bisa dikatakan kosong

dan solenoid akan mati atau menutup kembali menunggu perintah selanjutnya.

Gambar 3.7. Diagram alir HMI bak 1

Pada flowchart bak 1 gambar 3.6 terdapat “memilih push button” dapat

dilihat pada gambar 3.7 setelah push button ditekan maka sinyal akan dikirimkan

sesuai push button yang telah ditentukan, namun saat drain di tekan maka

solenoid menyala atau membuka dan air pada bak 1 akan keluar sampai habis dan

solenoid mati atau menutup kembali. Lalu ketika push button drain di tekan maka

solenoid akan menyala yang membuat solenoid tersebut membuka, sehingga air

pada bak 1 akan terbuang.


40

Gambar 3.8. Diagram alir PLC

3.5. Perancangan skematik pada mikrokontroller

Pada mikrokontroller berfungsi sebagai pengolah data dari kedua sensor

ping yang akan dikirimkan ke PLC lalu ditampilkan pada HMI. Pada rangkaian

sensor ping yang digunakan adalah HC-SR04. Sensor ini berfungsi sebagai

pengukur dari ketinggian air pada bejana. keluaran pada pin 18 dan 19 yang

merupakan PWM atau sebagai keluaran tegangan anaog sebelum masuk pada

analog PLC A1 dan A2. Lihat gambar 3.9 merupakan perancangan skematik dari

ultrasonic sensor dengan ATmega8535. Pada tabel 3.2 merupakan konfigurasi pin

dari gambar 3.9.


41

Gambar 3.9. Perancangan skematik mikrokontroller

Tabel 3.2. Konfigurasi pin

PIN ULTRASONIC SENSOR 1 PIN ATMEGA8535

VCC VCC

GND GND

ECH PIN 1 (PB 0)

TRIG PIN 2 (PB 1)

PIN ULTRASONIC SENSOR 1 PIN ATMEGA8535

VCC VCC

GND GND

ECH PIN 3 (PB 2)

TRIG PIN 4 (PB 3)


42

Lanjutan Tabel 3.2. Konfigurasi pin

KELUARAN PWM PIN ATMEGA8535

A1 (ULTRASONIK SENSOR 1) PIN 18 (PD 4)

A2 (ULTRASONIK SENSOR 1) PIN 19 (PD 5)

3.6. Perancangan Pada HMI

Pada HMI terdapat 2 bagian yang berbeda yaitu BAK I dan BAK II.

Pada bak atau bejana masing-masing memiliki 1 buah sensor ping. Bak yang

kedua hanya menampilkan ketinggian air yang terdapat di bak 2 saja dan

tidak ada pengontrollan. Tetapi pada bak pertama terdapat suatu pengontrolan

terhadap bak 1. Pengontrolan yang dapat di lakukan adalah dengan memilih

berapa persen ketinggian air yang di inginkan.

Pada HMI tersebut user dapat memilih 5 jenis ketinggian air yang berbeda.

Bak 1 juga memiliki kontrol start untuk memulai dan stop untuk berhenti.

Rancangan yang direncanakan ketika start di tekan maka program akan

menyala tetapi belum terjadi apa-apa, setelah user memasukkan input berapa

persen ketinggian air yang di inginkan maka program baru mulai

memprosesnya. Jika tombol stop yang di tekan maka proses berhenti dan

vavle membuka dan mengosongkan air. Jika kondisi di dalam bak terisi

misalnya 25cm dan user ingin mengubahnya menjadi 15cm maka valve akan

membuka dan akan menutup kembali ketika ketinggian airnya telah

berkurang mencapai 15cm. Rancangan HMI pada rancangan penelitian dapat

dilihat pada gambar 3.10.


43

Gambar 3.10. Perancangan HMI

3.7. Perancangan Programmable Logic Controller (PLC)

Pada perancangan ini PLC yang digunakan adalah Schneider M221 yang

memiliki 40 port I/O dengan input sebanyak 24 port dan output sebanyak 16 port.

Sistem ini menggunakan PLC sebagai yang melakukan proses data yang telah di

terima (input) dari mikrokontroller. Output dari PLC ini berupa relay yang akan

mengaktifkan atau mematikan pompa air. Pada sistem perancangan terdapat

pembaga memori yang dapat dilihat pada tabel 3.3 Pembagian memori pada PLC.


44

Tabel 3.3. Pembagian Memori Pada PLC

NO Masukkan Memori Alamat

1 Start %M0

2 Stop %M1

3 Push Button 5cm %M2





8 Pompa Air %M7

9 Valve %M8

10 Lampu 5cm %M9

11 Lampu 10cm %M10

12 Lampu 15cm %M11

13 Lampu 20cm %M12

14 Lampu 25cm %M13

15 Lampu RUN %M14

16 Drain %M15

NO Alamat Input Alat atau Komponen

1 %IW0.0 Sensor Ping 1

2 %IW0.1 Sensor Ping 2

3 %I0.0 Push Button Pompa Air 2

4 %I0.1 Push Button Valve 2


45

Lanjutan Tabel 3.3. Pembagian Memori Pada PLC

NO Alamat Output Alat atau Komponen

1 %Q0.0 Pompa Air 1

2 %Q.01 Valve 1

3 %Q.02 Pompa Air 2

4 %Q.03 Valve 2


46

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang pembahasan hasil dari pengamatan dan pengujian pada

sistem Pengendalian ketinggian air pada 2 bejana berbasis SCADA. Pengujian

dilakukan pada prangkat keras dan software pada sistem scada yang telah di

rancang pada bab sebelumnya. Berdasarkan data-data hasil pengujian dan analisa

tersebut, maka dapat diambil suatu kesimpulan dari alat tugas akhir yang telah

dikerjakan.

4.1. Perubahan Perancangan

Pada bagian sub bab ini menjelaskan tentang perubahan pada implementasi

sistem yang terjadi pada saat pembuatan perangkat keras maupun perangkat lunak.

4.1.1. Perangkat keras

Pada awal perancangan perangkat keras yang terdapat pada gambar 4.1 dapat

dilihat pada gambar, pada saat melakukan pembuatan perangkat keras ada

beberapa perubahan yang dilakukan.dapat dilihat sebagai berikut

Gambar 4.1. Perangkat keras


47

4.1.2. Posisi pompa air

Pada awal perancangan posisi dari pompa air berada di bawah ember dan pompa

air tersebut dibhubungkan dengan pipa paralon dapat dilihat pada gambar 4.1.

Namun pada saat pembuatan pada perangkat keras pompa yang digunakan lebih

efisien jika menggunakan selang air. Dikarenakan jika menggunakan pipa,

pompanya kurang cocok untuk bekerja, dan juga pompa yang digunakan lebih

cocok atau semestinya menggunakan selang air yang memiliki ukuran 1/4.

perpindahan posisi dapat dilihat pada gambar 4.2 dan pada perangkat keras ini

menggunakan 2 pompa air yang sama jenisnya. Pada pompa 1 dan 2 (kiri ke

kanan) ini masing-masing menyuplai air pada bak 1 dan bak 2

Gambar 4.2. Pompa air 1 dan 2

4.1.3. Penempatan bak 1, bak 2, dan penampungan

Pada bagian ini ada juga dilakukan perubahan posisi ember penampung dapat

dilihat pada sebelumnya pada gambar 4.1 bahwa penampung air terletak dibawah

meja berada tepat dibawah bejana 1 atau bak 1. Namun pada saat pembuatan

dilakukan perubahan Gambar 4. 3 yaitu penampung air (c) terletak dibawah posisi

samping meja, dapat dilihat pada gambar 4.3.

a b


48

Gambar 4.3. Posisi penampung air

4.1.4. Peletakan sensor ping

Sebelumnya penempatan sensor ping bak 1 dan bak 2 atau bejana 1 dan

bejana 2 berada pada posisi samping ember dapat dilihat pada gambar 4.1. Pada

saat melakukan percobaan dapat ternyata sensor ping tidak dapat bekerja dengan

maksimal, dikarenakan pantulan yang tidak sesuai dengan semestinya. Sebab dari

itu maka posisi sensor ping ini dipindah ke tengah bagian dari bejana 1 dan bejana

2 agar pantulan kedalam bejana benar-benar sesuai dengan semestinya.

Penempatan posisi sensor ping bejana 1 (d) dan sensor ping bejana 2 (e) dapat


Gambar 4.4. Peletakan sensor ping

e

d

c


49

4.1.5. Sistem pembuangan dan penampungan

Pada sistem pembuangan dan penampungan ini pada saat pembuatan ada

perubahan yaitu sumber atau suplay air di ambil dari tempat penampungan air dari

pembuangan air bejana 1 dan bejana 2. Pompa air akan menyedot atau mengambil

air yang akan di salurkan dari bak penampungan tersebut. Dapat dilihat pada

gambar 4.5

Gambar 4.5. Penampungan air

4.1.6. Suplay air pada bak 1 dan 2

Perubahan yang dilakukan pada suplay air pada bak 1 dan 2 sama seperti

pada perubahan pada pipa menjadi selang agar pembuatan lebih efisien dan

praktis. Jika menggunakan pipa untuk suplay air ini cenderung kurang praktis

untuk pembuatannya, dan juga pengaruh dari bahannya sendiri. Pipa tidak

fleksibel seperti selang dapat dilihat pada gambar 4.6

Gambar 4.6. Suplay air bak 1 dan 2


50

4.1.7. Penempatan solenoid valve 1 dan solenoid valve 2

Penempatan sebelumnya soledoid valve 1 dan solenoid valve 2 ini terletak pada

bagian samping ember dapat dilihat pada gambar 4.1. namun pada saat pembuatan

hardware dilakukan perubahan dalam meletakan solenoid valve 1 dan solenoid

valve 2. Dilakukan perubahan penempatan karena lebih mudah untuk aliran air

dari bejana 1 dan bejana 2. Jadi air yang dari kedua bejana tersebut akan langsung

mengalir lurus ke arah bawah. Perubahan dapat dilihat pada gambar 4.7.

Gambar 4.7. Penempatan solenoid valve 1 dan 2

4.1.8. Pantulan sensor ping di air

Sensor ping atau ultrasonik sensor adalah sensor yang menggunakan prinsip

pantulan suara. Suara yang di keluarkan oleh sensor ini akan diterima lagi oleh

sensor ping itu sendiri. Sensor ini menggunakan suara yang merambat di udara,

dan cepat rambat suara di udara adalah 344 m/s dan dikarenakan di alat yang di

rancangan ini mengukur ketinggian air maka jika suara dari sensor ping ini

dipantulkan ke air otomatis suaranya menjadi ada 2 rambatan. Yang pertama pada

rambatan suara di udara dan yang kedua adalah rambatan suara di air. Cepat

rambat suara di air atau zat cair sendiri adalah 1490 m/s maka dari itu pada

perancangan alat ini pada-tiap tiap bejana 1 dan juga bejana 2 diberikan gabus


51

datar agar suara yang dipantulkan tidak mengenai air tersebut. Gabus

digunakan karena bahan yang padat dan juga dapat mengambang di atas air. Dapat

dilihat pada gambar 4.8 dan gambar 4.9 gabus pada bejana atau bak.

Gambar 4.8. Gabus sebagai pemantul sensor ping

Gambar 4.9. Gabus di dalam bejana

4.2. Implementasi Perangkat Keras

Pada bagian sub bab ini menjelaskan tentang implementasi perangkat keras

dari rancangan yang telah di rancang sebelumnya. Bagian ini terdiri dari bagian

rangkaian perangkat keras seperti penempatan relay, penempatan mikro, serta

power suplay, terminal penghubung, peletakan MCB sebagai pemasuk dan

pemutus tegangan, tombol pompa dan valve pada bak 2, dan penempatan

rangkaian low-pass filter yang digunakan.dapat dilihat pada tabel 4.1.


52

Tabel 4.1. Perangkat keras

A Terminal penghubung antara power supplay dengan rangkaian

B Power supplay tegangan 12 Volt DC

C Power supplay tegangan 24 Volt DC

D Relay Pompa 1, pompa 2, valve 1, dan valve 2

E Minsys ATmega8535

F LCD dan tombol pengaktif pompa 2 dan valve 2

G MCB sebagai suplay tegangan ke power supplay

H Rangkaian low-pass filter


53

4.3. Hasil Pengamatan Sistem

Pada bagian ini menjelaskan tentang cara kerja sistem yang ada secara garis

besar atau secara keseluruhan sistem kerja alat. Meliputi dari cara kerja mikro,

cara kerja PLC, cara kerja HMI, dan data yang diperlukan.

4.3.1. Pengisian air pada bejana

Bejana yang digunakan berupa ember setinggi 30cm dapat dilihat pada

gambar 4.10. Di gambar tersebut adalah jarak sensor ping dari permukaan ember

sampai ke posisi sensor ping yang ada di bagian atas ember. Pengisian air pada

bejana tentu memerlukan waktu beberapa saat. Waktu yang dibutuhkan untuk

mengisi sebuah bejana dari posisi awal 0cm atau posisi kosong tidak terisi air,

sampai posisi 25cm atau posisi penuh adalah 5.30 menit atau terbilang lima menit

lebih tiga puluh detik. Dan untuk membuang air pada bejana atau mengosongkan

bejana tentu juga memerlukan waktu, waktu yang diperlukan dari posisi air pada

posisi 25cm sampai 0cm atau kosong adalah 3.42 menit atau terbilang tiga menit

lebih empat puluh dua detik.

Gambar 4.10. Tinggi ember

25 cm


54

4.3.2. Perbandingan sensor ping dengan real

Untuk data panjang cm yang dikeluarkan dari sensor ping dapat dilihat

pada tabel 4.2. Data yang diambil adalah data real pada saat melakukan

pengetesan. Terdapat error yang terjadi pada sensor dengan panjang real. % error

adalah [(nilai terbaca) - (nilai sebenarnya)] / (nilai sebenarnya). Pada pengambilan

error dilihat contoh pada jarak real 10cm dan yang tertampil pada LCD mikro

adalah 9cm.

%error = abs {[(nilai terbaca) - (nilai sebenarnya)] / (nilai sebenarnya)}

= abs {[(9)-(10)] / (10)}

= abs {[-1] / (10)}

= 0.1 x 100%

= 10%

Jadi nilai %errornya adalah 10%

Tabel 4.2. Jarak real dan jarak yang tertampil dari sensor ping pada LCD mikro

JARAK REAL LCDMIKRO

1 cm

7 cm


55

Lanjutan Tabel 4.2. Jarak real dan jarak yang tertampil dari sensor ping pada LCD

mikro

JARAK REAL LCDMIKRO

10 cm

20 cm

26 cm


56

4.3.3. Data proses start dan stop HMI bak 1

Pada bagian ini menjelaskan tiap-tiap proses yang terjadi pada HMI.

Meliputi dari proses pengisian air pada bak 1 dan menampilkan ketinggian air

pada bak 1 dan 2. Data diambil berdasarkan hasil percobaan, percobaan yang telah

dilakukan pada saat user memilih input berapa ketinggian air yang di inginkan

dan juga mengosongkan air pada bak 1. Setiap tombol memiliki indikator lampu

pada HMI yang terletak pada tombol yang ada pada HMI. Pada tampilan pertama

HMI jika ingin menjalankan sistem user harus menekan tombol start dahulu

sebelum dapat memilih ketinggian air yang ada pada bak 1 setelah itu baru user

dapat menjalankan program atau memilih ketinggian yang di inginkan. Hasil

pengamatan proses dapat dilihat pada tabel 4.3.

Tabel 4.3. Tampilan proses start stop

NO Keterangan Tampilan HMI

1 Layar tampilan pertama pada

saat membuka bagian HMI.

Kontrol tidak dapat dijalankan

jika tombol start kontrol pada

bak 1 belum ditekan,

ditandakan dengan lampu

indikator yang berbentuk

kotak. Jika bewarna merah

maka kontrol tidak dapat

dimulai.


57

Lanjutan Tabel 4.3. Tampilan proses start stop

2 Kondisi setelah tombol start

ditekan pada kontrol bak 1.

Bertandakan lampu indikator

yang berbentuk kotak

sebelumnya bewarna merah

menjadi bewarna hijau, yang

berarti program kontrol dapat

dimulai.

4.3.4. Data proses pemilihan tombol kontrol BAK 1 pada HMI

Setelah tombol start ditekan maka lanjut untuk proses pilih tombol atau

push button kontrol yang terdapat pada HMI. Data diambil berdasarkan hasil

percobaan, dengan cara user memilih setiap tombol yang ada pada bagian kontrol

bak 1 HMI. Untuk pengisian air dari 5cm, 10cm, 15cm, 20cm, dan 25cm dapat

dilihat pada tabel 4.4. Untuk kondisi pengurangan contohnya dari ketinggian

25cm menuju posisi 20cm atau pilihin lainnya yang terdapat pada kontrol push

button bak 1 dapat dilihat pada tabel 4.5.


58

Tabel 4.4. Tampilan proses pemilihan ketinggian air

No Keterangan Tampilan HMI

1 Kondisi tombol 5cm sudah

detekan. Pompa air telah

menyala atau bekerja sampai

ketinggian air pada bak 1

mencapai ketinggian 5cm.

Kondisi lampu pada 5cm

menyala hijau. Status

ketinggian air tertulis 5 cm.










59

Lanjutan Tabel 4.4. Tampilan proses pemilihan ketinggian air


















60

Lanjutan Tabel 4.4. Tampilan proses pemilihan ketinggian air









6 Kondisi tombol DRAIN

sudah ditekan solenoid valve

akan menyala atau membuka

sampai ketinggian air pada

bak 1 sampai habis atau 0cm


61

Tabel 4.5. Tampilan proses pemilihan ketinggian air untuk pengurangan


1 Kondisi pada ketinggian air

25cm lalu tombol kontrol

pada bak 1 di tekan pada

posisi 20cm. Maka yang

terjadi valve membuka

sampai ketinggian air 21cm

yang seharusnya 20cm.

Ketinggian tidak 20cm

karena adanya pembatas dari

ladder, yaitu batasnya adalah

20-21.











15-16.


62

Lanjutan Tabel 4.5. Tampilan proses pemilihan ketinggian air untuk

pengurangan











10-11.








Ketinggian tidak 5cm karena

adanya pembatas dari ladder,

yaitu batasnya adalah 5-6.


63

4.3.5. Data proses perbandingan

Pada bagian ini akan menjelaskan data yang diperoleh pada tampilan HMI,

Ladder PLC, dan LCD pada mikro. Pada mikro keluaran ini diperoleh dari port

PD4 untuk bak 1 dan PD5 untuk bak 2. pada perbandingan yang terdapat pada

tabel 4.6 adalah bagian bak 1. Ketika posisi ketinggiannya berbeda maka tegangan

keluaran yang di hasilkan juga berbeda. Pada tabel 4.6 dapat dilihat tabel tersebut

adalah perbandingan secara real serentak keluaran ketinggian yang ditampilkan

pada tampilan HMI, ladder PLC, dan LCD mikro. Pada bagian ladder PLC yang

dilihat adalah hasil dari pembagian tegangan yang masuk pada %IW0.0 dan

dibagi dengan angka 19. Pembagian tersebut dilakukan agar keluaran pada PLC

menampilkan agka ketinggian dari 0 sampai dengan 25. Data yang diperoleh

berdasarkan dari hasil percobaan dapat dilihat pada tabel 4.6.

Tabel 4.6. Perbandingan

Tampilan HMI Ladder PLC LCD mikro


64

Lanjutan Tabel 4.6. Perbandingan

Tampilan HMI Ladder PLC LCD mikro

Untuk keluaran dari 0cm, 5cm, 10cm, 15cm, 20cm dan 25cm dapat dilihat

pada tabel 4.7. Menunjukkan keluaran dari multimeter. Tiap ketinggian memiliki

ketinggian yang berbeda. Keluaran di ambil dari keluaran low-pass filter yang

telah di buat dapat dilihat pada gambar 4.11. Keluaran low pass filter adalah

tegangan yang masuk pada analog pada PLC. Pada rangkaian low-pas filter tiap

inputan analog pada PLC terdapat 2 buah resistor dan 1 buah capasitor. R1 = 4K

ohm, R2 = 4K ohm dan C1 = 10 mikro, farad C2 = 10 mikro farad.

Gambar 4.11. Rangkaian Low-pass filter


65

Pada gambar 4.11 dapat dilihat adalah gambar rangkaian low pass filter.

Rangkaian tersebut adalah sebagai filter atau penyaring dari data yang dikeluarkan

oleh mikro sebelum diterima oleh analog pada PLC. Data dapat dilihat pada data

real tabel 4.7 yan berisi jarak real, out pwm, v out LPF (Low-Pass Filter), %MW4,

dan ketinggian yang ditampilkan pada HMI (Human Machine Interface). Untuk

jarak real, pada jarak dilakukan pembalikan jarak dikarnakan jarak terjauh adalah

ketinggian terkecil dan jarak terdekat adalah ketinggian terbesar. Untuk %MW4

adalah input yang di terima dari keluaran LPF, dan untuk HMI adalah tampilan

ketinggian yang diperoleh dari data %MW4 dibagi dengan 19.

Tabel 4.7. Data Real

Jarak Real Out PWM V Out LPF %MW4 HMI

24 cm 20 1 V 55 2 cm

22 cm 40 1.40 V 87 4 cm

20 cm 61 1.60 V 129 6 cm

18 cm 81 2 V 169 8 cm

16 cm 102 2.40 V 190 10 cm

14 cm 122 2.80 V 245 12 cm

12 cm 142 3.20 282 14 cm

10 cm 163 3.60 V 304 16 cm

8 cm 183 4 V 351 18 cm

6 cm 204 4.40 V 380 20 cm

4 cm 224 4.80 V 436 22 cm

2 cm 244 5 V 457 24 cm


66

4.3.6. Data proses tampilan pompa on/off dan valve on/off pada

HMI

Pada data proses ini akan menunjukan ketika status dari pompa 1 on/off

dan juga status dari valve 1 on/off pada tampilan HMI. Beserta indikator

lampu yang terletak dekat pompa pada bak 1 dan valve pada bak 1. Jika

lampu indikator bewarna merah menandakan pompa atau valve belum

menyala, dan jika berubah menjadi warna hijau menandakan pompa atau

valve menyala atau sedang bekerja. Data diambil berdasarkan dari hasil

percobaan yang telah dilakukan, dapat dilihat pada tabel 4.8.

Tabel 4.8. Pompa dan valve


1 Kondisi saat pompa pada bak

1 sedang bekerja atau

menyala. Dapat dilihat

terdapat indikator di dekat

pompa yang bewarna hijau,

menandakan pompa pada bak

1 sedang bekerja. Ditambah

adanya status pompa on pada

bagian bak 1. Sedangkan

valve off.


67

Lanjutan Tabel 4.8. Pompa dan valve


2 Kondisi saat valve pada

bak 1 sedang bekerja atau

menyala. Dapat dilihat

terdapat indikator di dekat

valve yang bewarna hijau,

menandakan valve pada

bak 1 sedang bekerja.

Ditambah adanya status

valve on pada bagian bak

1. Sedangkan pompa off.

4.3.7. Data proses tampilan BAK 2 pada HMI

Pada HMI juga terdapat bagian bak 2, fungsi dari bak 2 ini adalah sama

seperti bak 1 namun tidak terdapat pilihan atau push button pada kontrolnya. Bisa

disebut juga pada HMI bak 2 ini hanya sebagai penampil ketinggian air.

Ketinggian air yang ditampilkan sama seperti BAK 1 yaitu ketinggian air

maksimal pada BAK 2 ini 25cm. Untuk data diambil sesuai dengan yang di

tampilkan pada HMI BAK 2 yang dapat dilihat pada tabel 4.9.


68

Tabel 4.9. Tampilan BAK 2


1 Kondisi saat pompa pada bak 2

sedang bekerja atau menyala. Dapat

dilihat terdapat indikator di dekat

pompa yang bewarna hijau,

menandakan pompa pada bak 2

sedang bekerja. Pada bagian bawah

terdapat kotak status yang

menunjukan status ketinggian air

pada BAK 2

2 Kondisi saat valve pada bak 2

sedang bekerja atau menyala. Dapat

dilihat terdapat indikator di dekat

valve yang bewarna hijau,

menandakan valve pada bak 2

sedang bekerja. Pada bagian bawah

terdapat kotak status yang

menunjukan status ketinggian air

pada BAK 2

4.4. Implementasi Perangkat Lunak

Pada bagian sub bab ini menjelaskan tentang implementasi di program

ladder pada PLC dan mikrokontroller yang sudah dibuat untuk sistem.


69

4.4.1. Tombol start, stop dan lampu run bak 1

Pada HMI terdapat tombol start dan stop, jika tombol start di tekan maka

program akan siap dijalankan. Maksud dari siap di jalankan adalah program

menunggu perintah selanjutnya. Dan tombol stop adalah pemberhenti keseluruhan

program, yang artinya jika tombol tersebut ditekan maka sistem akan mati tidak

dapat di operasikan sampai di start kembali. Gambar 4.11 adalah prgram ladder

tombol start dan stop pada PLC dan Gambar 4.12 adalah tampilan start stop pada

HMI

Gambar 4.11. Program ladder start dan stop

Gambar 4.12. Tombol start dan stop pada HMI

Tombol start menggunakan memori %M0 dan untuk tombol stop

menggunakan %M1. pada gambar 4.13 juga terdapat %M14 yang berfungsi

sebagai latching, dan juga jika %M14 bekerja maka program selanjutnya yang ada

setelah ladder tersebut untuk mulai atau standby. Memori %M14 juga berfungsi

sebagai lampu run pada HMI dapat dilihat pada gambar 4.14. Lampu run jika

menyala bewarna merah berarti program belum siap untuk menerima perintah.

Dan jika lampu run bewarna hijau maka program siap untuk menerima perintah


70

.Gambar 4.13. Program lampu run pada ladder

Gambar 4.14. Lampu run pada HMI

4.4.2. Tombol beserta lampu 5cm, 10cm, 15cm, 20cm, 25cm, dan

drain bak 1

Ketika program sudah standby atau siap dijalankan maka setelah itu baru

bisa untuk memilih berapakah ketinggian air yang di inginkan. Beberapa pilihan

yang tertera yaitu 5cm, 10cm, 15cm, 20cm, dan 25cm. Dan pada HMI tiap tombol

pilihan ketinggian disertakan juga lampu yang akan menyala hijau jika kita

memilih ketinggian tersebut. Ada juga push button drain yang jika tombol tersebut

di tekan maka yang terjadi solenoid valve pada bejana atau bak 1 akan menyala

sampai air kosong atau habis

Untuk %M2 yaitu tombol 5cm ladder pada PLC dapat dilihat pada gambar

4.15. Pada ladder tersebut ada beberapa tombol, pilihan yang di lingkari merah

adalah tombol 5cm. Untuk memori %M9 adalah ladder untuk lampu run 5cm

dapat dilihat pada gambar 4.16. Dan pada HMI tombol 5cm dapat dilihat pada

gambar 4.18.


71

Gambar 4.15. Program tombol 5cm pada ladder

Gambar 4.16. Program lampu run 5cm pada ladder

Gambar 4.18. Tombol dan lampu 5cm pada HMI





gambar 4.21.



72







gambar 4.23.




73






gambar 4.27.





74





gambar 4.30.





Dan yang terakhir Untuk %M15 yaitu tombol drain ladder pada PLC dapat

dilihat pada gambar 4.31. Pada ladder tersebut ada beberapa tombol, pilihan yang

di lingkari merah adalah tombol drain. Dan pada HMI tombol drain dapat dilihat

pada gambar 4.32.


75

Gambar 4.31. Program tombol drain pada ladder

Gambar 4.32. Tombol dan lampu drain pada HMI

4.4.3. Batasan pada ladder dari sensor bak 1

Pada bagian ladder terdapat batasan ketinggian pada masing-masing

ketinggian yang terdapat pada pilihan push button kontrol bak 1. Pembagian ini

berfungsi untuk mengatur keluaran tengangan dari mikro yang telah di bagi.

Keluaran analog maksimal yang diterima oleh analog PLC adalah 488 lalu

ketinggian maksimal yang di inginkan adalah 25. Jadi 488 yang diterima oleh

PLC dibagi dengan 19 agar menjadi 25 dapat ladder dapat dilihat pada gambar

4.33.

Gambar 4.33. Pembagian tegangan analog bak 1

Terdapat juga bagian ladder untuk tiap - tiap bagian ketinggian air dari 5 cm,

10 cm, 15 cm, 20 cm, dan juga 25 cm. Untuk pada pilihan ketinggian 5 cm


76

terdapat pembagian batas bawah 5 dan untuk batas atasnya 6 yang ladder dapat


Gambar 4.34. Batas atas dan bawah 5cm

Untuk pada pilihan ketinggian 10 cm terdapat pembagian batas bawah 10

dan untuk batas atasnya 11 yang ladder dapat dilihat pada gambar 4.35.


Untuk pada pilihan ketinggian 5cm terdapat pembagian batas bawah 15 dan

untuk batas atasnya 16 yang ladder dapat dilihat pada gambar 4.36.



untuk batas atasnya 21 yang ladder dapat dilihat pada gambar 4.37

.



77


untuk batas atasnya 26 yang ladder dapat dilihat pada gambar 4.38.


4.4.4. Ladder pembagian nilai bak 1

Pada program ladder di PLC terdapat pembagi nila, nilai yang di bagi ada 2

bagian atau batasan. Ke 2 nilai bagian tersebut adalah batas bawah dan juga batas

atas. Fungsi dari batas bawah dan batas atas ini untuk membatasi ketinggian air

dari 0cm sampai 25cm. Memori yang digumakan adalah %MW2 untuk batas

bawah yang berarti batasan bawah pada ketinggian air, dan memori untuk batas

atas adalah %MW3 yang berarti batasan atas pada ketinggian pada air. Dapat

dilihat juga terdapat %M7 sebagai alamat pompa bak 1 pada HMI bak 1 dan %M8

sebagai alamat valve pada bak 2 pada HMI bak 1. Dapat dilihat pada gambar 4.39

terdapat program ladder dari ladder pembagian nilai.

Gambar 4.39. Pembagian nilai

Dapat dilihat pada gambar 4.39 terdapat %M17 yang berfungsi sebagai

pemicu nyala atau aktifnya pompa. Pengaktifan tersebut dapat diatur dari pilihan

ketinggian air yang terdapat pada kontrol HMI bak 1. Untuk pilihan tersebut dapat

dilihat pada gambar 4.40 yang jika salah satu tombol ketinggian ditekan akan

memicu aktifnya %M17.


78

Gambar 4.40. Pilihan tombol ketinggian air

Lihat pada ladder sebelumnya pada gambar 4.38 terdapat %MW2 dan

%MW3 sebagai pembagian batasan untuk ketinggian 0cm sampai 25cm untuk

ladder dapat dilihat pada gambar 4.41 terdapat %MW2:=25 dan %MW3:=0 yang

dimaksud adalah pengaturan batasan dari 0cm sampai dengan ketinggian air 25cm.

Gambar 4.41. Batas ketinggian air

4.4.5. Tombol pengaktif pompa dan valve bak 2

Untuk HMI pada bak 2 tidak terdapat pilihan tombol seperti bak 1. pada

HMI bak 2 ini hanya mampu menampilkan berapakah ketinggian air yang

terdapat pada bak 2. Pada bak 2 juga terdapat pompa air dan solenoid valve

sendiri. Untuk pengaktif pompa dan valve pada bak 2 terdapat masing-masing

tombol yang berbeda dapat dilihat pada gambar 4.42. Tombol yang bewarna

merah adalah untuk menyalakan dan juga mematikan pompa pada bak 2. Tombol

yang bewarna hijau adalah untuk menyalakan dan juga mematikan valve pada bak

2. Jenis tombol pada 2 tombol tersebut adalah tombol yang jika ditekan maka

akan mengunci posisi. Ladder untuk tombol pompa pada bak 2 dapat dilihat pada

gambar 4.43. Ladder untuk tombol valve pada bak 2 dapat dilihat pada gambar

4.44.


79

Gambar 4.42. Tombol pompa dan valve bak 2

Gambar 4.43. Ladder pompa bak 2

Gambar 4.44. Ladder valve bak 2

Dapat dilihat pada gambar 4.43 ladder untuk pompa bak 2 yang digunakan

untuk mengaktifkan adalah %I0.0 akan mengaktifkan %Q0.2 dan %M50. Pada

%M50 adalah sebagai alamat untuk memori pada HMI dan %Q0.2 untuk

pengaktif dari pompa pada bak 2 itu sendiri. Pada gambar 4.44 terdapat ladder

untuk valve bak 2 yang digunakan untuk mengaktifkan adalah %I0.1 akan

mengaktifkan Q0.3 dan %M60. Pada %M60 adalah sebagai alamat untuk memori

pada HMI dan %Q0.3 untuk pengaktif dari valve bak 2 itu sendiri.

4.4.6. Batasan pada ladder dari sensor bak 2

Pada bagian pembagian ini berfungsi sama pada bak 1 yaitu untuk mengatur

keluaran tengangan dari mikro yang telah di bagi. Keluaran analog maksimal yang

diterima oleh analog PLC adalah 488 lalu ketinggian maksimal yang di inginkan


80

adalah 25. Jadi 488 yang diterima oleh PLC dibagi dengan 19 agar menjadi 25

dapat ladder dapat dilihat pada gambar 4.45.

Gambar 4.45. Pembagian tegangan analog bak 2

Untuk bagian pembatasan atas dan bawah pada bak 2 ini berbeda dengan

bak 1. Bak 2 ini tidak terdapat pilihan jenis ketinggian air yang di inginkan,

namun pada bak 2 ini hanya mampu menampilkan ketinggian air saja. Ladder dari

bagian pembatasan atas dan bawah bak 2 dapat dilihat pada gambar 4.45. Ketika

ketinggian air mencapai 25cm maka %M80 akan aktif yang akan memutus

masukan pompa pada bak 2 yang artinya pompa akan mati. Selanjutnya jika

ketinggian air mencapai 0cm maka %M90 akan aktif yang akan memutus

masukan valve bak 2 yang artinya valve akan menutup kembali, dapat dilihat pada

ladder yang terdapat pada gambar 4.46.

Gambar 4.46. Pembagian batas atas dan batas bawah

4.4.7. Program pada mikrokontroller

Mikrokontroller yang digunakan adalah ATmega8535. Dari

mikrokontroller terdapat program untuk mengatur dari kedua sensor ping.

Sebelum dikirimkan ke PLC data yang di olah oleh mikrokontroller adalah

tegangan yang akan di alirkan ke PLC. Tegangan yang pada mikro kontroller

sendiri adalah 0 - 5 volt. Untuk penjelasan program dapat dilihat pada tabel 4.10.


81

Tabel 4.10. Program mikrokontroller

Listing Program Keterangan

Memasukkan library

Pendeklarasian kaki pin input

untuk sensor ping

Menentukan port C sebagai pin

LCD

Pendeklarasian variabel yang

digunakan untuk program

Settingan output awal

Program untuk keluaran pada

LCD


82

Lanjutan Tabel 4.10. Program mikrokontroller


Mebaca keluaran sensor ping

yang keluarannya akan di

counter

Mengubah nilai counter

menjadi jarak menggunakan

rumus

Pengkalibrasian sensor ping 1,

yang sebelumnya jika nilai

tertertinggi menjadi terendah,

nilai terendah menjadi nilai

tertinggi.

Karena bak memiliki

ketinggian 31cm maka

dilakukan pengkalibrasian

jarak 6-31 menjadi 0-25.

Setelah itu jarak yang telah

didapatkan akan dikali dengan

10,2 untuk mendapatkan nilai

PWM.


83

Lanjutan Tabel 4.10. Program mikrokontroller


Pengkalibrasian sensor ping 2,

yang sebelumnya jika nilai

tertertinggi menjadi terendah,

nilai terendah menjadi nilai

tertinggi.

Print pada LCD

Keluaran nilai PWM yang

pada pin PD4 dan PD5


84

4.4.8. Tagname Dictonary

Bagian ini berisi tentang tagname yang digunakan di dalam pembuatan

HMI. Tagname yang dipakai dapat dilihat di tabel 4.11.

Tabel 4.11. Tagname yang digunakan di HMI

NO Tagname Type Item

1 START I/O Discrete 000001

2 STOP I/O Discrete 000002

3 Lampu RUN I/O Discrete 000015

4 Push Buttton 5cm I/O Discrete 000003

5 Lampu Run Push Button 5 cm I/O Discrete 000010

6 Push Button 10 cm I/O Discrete 000004








13 Tombol DRAIN I/O Discrete 000016

14 Status Pompa BAK 1 ON/OFF I/O Discrete 000008

15 Status Valve BAK 1 ON/OFF I/O Discrete 000009

16 Status Ketinggian Air BAK 1 I/O Interger 400001

17 Status Ketinggian Air BAK 2 I/O Interger 400018

18 Lampu Indikator Pompa BAK 1 I/O Discrete 000008


85

Lanjutan Tabel 4.11. Tagname yang digunakan di HMI

NO Tagname Type Item

19 Lampu Indikator Valve BAK 1 I/O Discrete 000009

20 Lampu Indikator Pompa BAK 2 I/O Discrete 000051

21 Lampu Indikator Valve BAK 2 I/O Discrete 000061

22 Tampilan Air Pada BAK 1 I/O Interger 400001

23 Tampilan Air Pada BAK 2 I/O Interger 400018

4.5 Hasil Komunikasi Via Ethernet

Pada bagian ini akan dibahas mengenai hasil komunikasi antara PLC

dengan HMI melalui ethernet.

4.5.1. Hasil Konfigurasi I/O Server Pada MBENET

Setelah melakukan pengaturan seperti pada gambar 2.23 dengan topic

name sesuai keinginan masing-masing dan alamat ip yang digunakan adalah

alamat ip pada PLC. Dapat dilihat pada gambar 4.47.

Gambar 4.47. Contoh pengaturan topic definitionMBENET


86

4.5.2. Hasil Konfigurasi Alamat IP Pada PLC

Setelah memilih menu ETH1 pada gambar 2.28, kemudian pilih opsi Fixed

IP address dan isikan alamat ip sesuai dengan yang diinginkan jika sudah selesai

klik Apply maka alamat ip PLC otomatis terganti dengan yang baru. Dapat dilihat

pada gambar 4.48.

Gambar 4.48. Tampilan menu ETH1 pada SoMachineBasic

Unruk memastikan PLC sudah terhubung dengan baik dilakukan

pengetesan dengan cara ping PLC yang caranya sebagai berikut:

1. Yang dilakukan pertama adalah membuka CMD (command prompt) pada

PC. Dapat dilihat pada gambar 4.49

Gambar 4.49. Membuka CMD


87

2. Setelah command prompt terbuka, gambar 4.50. yang dilakukan tahap

berikutnya adalah menulis IP address dari PLC tersebut yang dapat dilihat

pada gambar 4.48 yaitu 192.168.1.100 angka tersebut dituliskan pada

command prompt.

Gambar 4.50. Menulis IP PLC pada CMD

3. Setelah tertulis pada CMD maka tahap selanjutnya dengan menekan

tombol enter pada keyboard. Jika koneksi berhasil terhubung via ethernet

maka yang tertampil dapat dilihat pada gambar 4.51.

Gambar 4.51. Hasil komunikasi ethernet


88

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, didapatkan hasil data keluaran

sensor ping untuk sensor ketinggian air yang akan masuk ke analog pada PLC

dengan menambah rangkaian low-pass filter. Tegangan yang terkirim dapat diolah

oleh PLC dengan membaca ketinggian dari sensor ping. Berdasarkan data-data

pengujian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan:

1. Kontrol bak 1 pada HMI untuk pilihan push button 5cm, 10cm, 15cm,

20cm, dan 25cm ketinggian air yang diterima sesuai dengan pilihan push

button yang telah dipilih untuk pengrontrolan pada bak 1.

2. Masih terjadi error atau kesalahan saat pengurangan ketinggian air jika

data sebelumnya lebih besar dari data push button yang di masukkan,

ketinggian air yang dihasilkan tidak dapat sesuai dengan masukkan pada

push button. Yang terjadi adalah ketinggian air akan lebih 1cm di atasnya.

3. HMI pada bak 2 dapat menampilkan ketinggian air dari ketinggian 0cm

sampai dengan 25cm.

4. Data tegangan yang dikirim dari mikro dapat diterima pada analog PLC.

5. Pada input analog yang diterima dari mikro kurang stabil mengakibatkan

ketinggian air naik turun sekitar 1cm.

5.2. Saran

Saran yang diajukan untuk memperbaiki sistem ini adalah sebagai berikut:

1. Perancangan desain dan peletakan dapat di rancang lebih baik lagi.


89

2. Pemograman ladder untuk error 1cm yang terjadi pada sistem bak 1.

3. Sistem ini dapat ditambah atau dikembangkan kedepannya.

4. Menstabilkan input analog dari mikro agar lebih stabil dengan rangkaian

low-pass filter.


90

DAFTAR PUSTAKA

[1] Rudy Susanto., Yohannes Kristanto., Sonny Ridwanto., Diptyo Hisnuaji.,

2007., Perancangan dan Implementasi Sensor Parkir Pada Mobil Menggunakan

Sensor Ultrasonik, CommIT, Vol. 1 No. 1 Mei 2007, hlm. 18-29. Jurusan Sistem

Komputer, Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Bina Nusantara.

http://journal.binus.ac.id/index.php/commit/article/viewFile/464/442 , diakses 7

November 2018

[2] Slamet Hani., 2010, Sensor Ultrasonic SRF05 Sebagai Memantau Kecepatan

Kendaraan Bermotor, Jurnal Teknologi, Volume 3 Nomor 2, hal 120-128. IST

AKPRIND Yogyakarta.

http://jurtek.akprind.ac.id/sites/default/files/120_128_slamet_hani.pdf , diakses 7

November 2018

[3] Ulfah Mediaty Arief., 2011., Pengujian Sensor Ultrasonik PING untuk

Pengukuran Level Ketinggian dan Volume Air, Jurnal Ilmiah “Elektrikal

Enjiniring” UNHAS.

https://journal.unnes.ac.id/sju/index.php/eduel/issue/view/260 , diakses 25

Oktober 2018

[4] http://eprints.polsri.ac.id/210/7/DAFTAR%20PUSTAKA.pdf, iakses 25

Oktober 2018

[5] Atmega8535 Data sheet

[6] Atmega8535 Data sheet

[7] Schneider Electric, Modicon M221 Logic Controller Hardware Guide, pp.

186-187, 2017.

[8] W. Bolton, Programmable Logic Controller (PLC) Sebuah Pengantar Edisi

Ketiga, Jakarta: Erlangga, 2004

[9] H. Wicaksono, PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER Teori,

Pemrograman dan Aplikasinya dalam Otomasi Sistem, Yogyakarta: GRAHA

ILMU, 2009.


http://journal.binus.ac.id/index.php/commit/article/viewFile/464/442

http://jurtek.akprind.ac.id/sites/default/files/120_128_slamet_hani.pdf

https://journal.unnes.ac.id/sju/index.php/eduel/issue/view/260

http://eprints.polsri.ac.id/210/7/DAFTAR%20PUSTAKA.pdf

91

[10] Heri Haryanto., Sarif Hidayat., 2012., Perancangan HMI (Human Machine

Interface) Untuk Pengendalian Kecepatan Motor DC, SETRUM – Volume 1, No. 2

[11] Desember 2012. Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng

Tirtayasa , diakses 17 Januari 2019

[12] H. Wicaksono, Dasar-dasar Pemrograman SCADA Software dengan

Wonderware In Touch, Yogyakarta: GRAHA ILMU, 2012.


92

LAMPIRAN


L-1

Lampiran 1. Program ATmega8535 CVAVR

#include <mega8535.h> #include <stdlib.h> #include <delay.h> #include <lcd.h>

#define TRIGGER PORTB.0 #define ECHO PINB.1 #define TRIGGORPORTB.2 #define ECHE PINB.3

// Alphanumeric LCD Module functions #asm .equ __lcd_port=0x15 ; //PORTC#endasm

// Declare your global variables here unsigned int count=0; int jarak; unsignedchar strjarak[16],strjarakit[16],strjarakitem[16]; unsigned int counton=0; intjarakl,jaraklk,jarakm,jarakit,jarakmk,jarakitem; float jarakk; unsigned charstrjarakl[16]; void main( void ) { DDRB.0=1; DDRB.1=0; DDRB.2=1;DDRB.3=0; // Declare your local variables here

// Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off // AnalogComparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80; SFIOR=0x00;

// ADC initialization // ADC disabled ADCSRA=0x00;

// Alphanumeric LCD initialization lcd_init(16); lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf("TESJARAK:"); delay_ms(300); // Port D initialization // Function:Bit7=In Bit6=In Bit5=Out Bit4=Out Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=InDDRD=(0<<DDD7) | (0<<DDD6) | (1<<DDD5) | (1<<DDD4) | (0<<DDD3) |(0<<DDD2) | (0<<DDD1) | (0<<DDD0); // State: Bit7=T Bit6=T Bit5=0 Bit4=0Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T PORTD=(0<<PORTD7) | (0<<PORTD6) |(0<<PORTD5) | (0<<PORTD4) | (0<<PORTD3) | (0<<PORTD2) | (0<<PORTD1)| (0<<PORTD0);

// Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value:Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=0xFF // OC0 output: DisconnectedTCCR0=(0<<WGM00) | (0<<COM01) | (0<<COM00) | (0<<WGM01) |(0<<CS02) | (0<<CS01) | (0<<CS00); TCNT0=0x00; OCR0=0x00; //Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value:12000.000 kHz // Mode: Ph. correct PWM top=0x00FF // OC1A output: Non-Inverted PWM // OC1B output: Non-Inverted PWM // Noise Canceler: Off // InputCapture on Falling Edge // Timer Period: 0.0425 ms // Output Pulse(s): // OC1APeriod: 0.0425 ms Width: 0 us // OC1B Period: 0.0425 ms Width: 0 us // Timer1Overflow Interrupt: Off // Input Capture Interrupt: Off // Compare A MatchInterrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=(1<<COM1A1) |(0<<COM1A0) | (1<<COM1B1) | (0<<COM1B0) | (0<<WGM11) |(1<<WGM10); TCCR1B=(0<<ICNC1) | (0<<ICES1) | (0<<WGM13) |(0<<WGM12) | (0<<CS12) | (0<<CS11) | (1<<CS10); TCNT1H=0x00;TCNT1L=0x00; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00;


L-2

OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00; //Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value:

Timer2 Stopped // Mode: Normal top=0xFF // OC2 output: DisconnectedASSR=0<<AS2; TCCR2=(0<<WGM20) | (0<<COM21) | (0<<COM20) |(0<<WGM21) | (0<<CS22) | (0<<CS21) | (0<<CS20); TCNT2=0x00;OCR2=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=(0<<OCIE2) |(0<<TOIE2) | (0<<TICIE1) | (0<<OCIE1A) | (0<<OCIE1B) | (0<<TOIE1) |(0<<OCIE0) | (0<<TOIE0);

// External Interrupt(s) initialization // INT0: Off // INT1: Off // INT2: OffMCUCR=(0<<ISC11) | (0<<ISC10) | (0<<ISC01) | (0<<ISC00);MCUCSR=(0<<ISC2); while (1) { count=0; //seting awal nilai countTRIGGER=1; //inisialisasi sensor delay_us(10); TRIGGER=0; while(ECHO==0){}; while (ECHO==1) { count++; } //---------------------------------------------------------------------- counton=0; //seting awal nilai countTRIGGOR=1;//inisialisasi sensor delay_us(10); TRIGGOR=0; while(ECHE==0){}; while (ECHE==1) { counton++; } jarak=count*0.34/2; //rumusmencari jaraket

//--------------------------------------------------------------------- jarakl=counton*0.34/2;//rumus mencari jarak if (jarak<=6){ jarakm=255; jarakmk=25;} else if((jarak>=6)&&(jarak<=31)){ jarakmk=25-(jarak-6); jarakm=jarakmk*10.2;} else{ jarakm=0; jarakmk=0;} if (jarakl<=6){ jarakk=255; jaraklk=25;} else if((jarakl>=6)&&(jarakl<=31)){ jaraklk=25-(jarakl-6); jarakk=jaraklk*10.2;} else{ jarakk=0; jaraklk=0;} jarakit = jarakk; jarakitem = jarakm; lcd_gotoxy(10,0);itoa(jarakmk,strjarak); lcd_puts(strjarak); lcd_gotoxy(13,0); lcd_puts("cm");lcd_gotoxy(10,1); itoa(jaraklk,strjarakl); lcd_puts(strjarakl); lcd_gotoxy(13,1);lcd_puts("cm");

itoa(jarakit,strjarakit); lcd_gotoxy(0,1); lcd_puts(strjarakit);itoa(jarakitem,strjarakitem); lcd_gotoxy(0,0); lcd_puts(strjarakitem);OCR1AL=jarakk; OCR1BL=jarakm; delay_ms(10); lcd_clear(); } }


L-3

Lampiran 2. Program ladder PLC


L-4


L-5


L-6


L-7


L-8

Lampiran 3. Diagram wiring


tugasakhir …repository.usd.ac.id/36447/2/155114006_full.pdfbanyak jenis dan dengan cara yang...

Documents