Web SCADA untuk Mengendalikan Miniatur Pintu Air

Iwan Handoyo Putro1)

, Handy Wicaksono2)

, Abdinata Payung Allo3)

1,2,3) Jurusan Teknik Elektro, Universitas Kristen Petra Surabaya

Siwalankerto 121-131 Surabaya 60236

E-mail : iwanhp@petra.ac.id 1)

, handy@petra.ac.id 2)

, m23403060@john.petra.ac.id 3)

Abstrak

Telah disusun Man Machine Interface berbasis Web untuk kebutuhan akses plan dari remote area. Plan yang dikendalikan

adalah miniatur pintu air Jagir dan dikontrol oleh PLC Omron C200HG yang diprogram menggunakan ladder diagram

menggunakan software SYSMAC-CPT. Aplikasi lain yang digunakan adalah Microsoft Visual Basic 6.0, PHP, dan MySQL.

Komunikasi antara PLC dengan PC menggunakan kabel serial RS-232.

Hasil pengujian memperlihatkan fitur-fitur SCADA pada web dapat bekerja dengan baik. Hasil pengujian menunjukkan

sistem membutuhkan waktu rata-rata 2.1 detik untuk merespon perintah membuka ataupun menutup pintu air dan rata-rata

1.5 detik untuk merespon perintah menghentikan proses menutup/membuka pintu.

Kata Kunci :Human Machine Interface, SCADA, pengendalian melalui web

1. Pendahuluan

Penerapan teknologi pada bidang industri berkembang

sangat pesat. Industri yang sebelumnya masih

menggunakan cara-cara yang bersifat mekanis mulai

beralih ke teknologi otomasi, salah satunya dengan

menerapkan teknologi SCADA.

SCADA merupakan suatu sistem yang digunakan untuk

pengendalian perangkat dari jarak jauh [1]. Dalam

penerapannya, SCADA meliputi monitoring, controlling,

dan data acquisition. Dengan perkembangan teknologi

otomasi yang semakin pesat, berbagai ide dan teknik baru

bermunculan untuk mempermudah dalam menjalankan

sistem SCADA, salah satunya pengendalian melalui web

[2]. Dengan menggunakan web, maka proses controlling

dan monitoring dapat dilakukan kapan saja dan dimana

saja melalui jaringan internet.

2. Model, Analisa, Desain dan Implementasi

Paper ini membahas pembuatan program SCADA berbasis

Web Internet untuk PLC Omron C200HG untuk

mengendalikan plan melalui LAN. Plan yang digunakan

adalah miniatur pintu air Jagir Wonokromo, Surabaya.

Latar belakang pembuatan sistem ini adalah masih

banyaknya proses pengendalian pintu air secara mekanis

sehingga membutuhkan petugas yang terus-menerus

memantau ketinggian air di lokasi pintu air. Dengan

adanya sistem pengendalian jarak jauh diharapkan sistem

dapat dioperasikan dengan lebih terintegrasi dari satu

lokasi ruang kontrol yang selanjutnya juga dapat

memudahkan fungsi koordinasi untuk proses buka dan

tutup antar pintu air.

Pada paper ini pembahasan difokuskan pada penyusunan

sistem web SCADA sedangkan ladder diagram untuk PLC

dan pembuatan miniatur pintu air tidak akan dibahas secara

detil.

Blok diagram dari sistem secara keseluruhan dapat dilihat

pada Gambar 1.

Gambar 1. Diagram blok sistem

Plan yang digunakan merupakan miniatur pintu air Jagir

Wonokromo Surabaya. Secara umum, plan menggunakan

motor stepper untuk membuka dan menutup pintu air dan

dilengkapi beberapa sensor berupa sensor ketinggian air

dan sensor ketinggian pintu.

Sensor ketinggian air digunakan untuk mengatur buka-

tutup pintu secara otomatis. Jika ketinggian air melebihi

batas maksimum kondisi normal, maka pintu akan terbuka,

dan jika ketinggian air turun melewati batas minimum,

maka pintu akan menutup. Plan yang dipakai diperlihatkan

pada Gambar 2.

Gambar 2. Plan miniatur pintu air Jagir Wonokromo

Pada kondisi normal, elevasi muka air harus dijaga antara

3,00 m (min.) sampai 3,30 m (max.). Sedangkan pada

kondisi banjir atau terjadi genangan di daerah hulu, maka

elevasi muka air dijaga pada ketinggian 2,80 m (min.)

sampai 3,10 m (max.). Adapun ketentuan pembukaan pintu

pengendali banjir diatur sebagai berikut :

• Pintu pengendali banjir no.1 (P1) terletak di sisi kiri,

diikuti dengan pintu no.2 (P2) di bagian tengah dan

pintu no.3 (P3) di sisi kanan.

• Pintu pengendali banjir yang dibuka dahulu yaitu P2,

diikuti oleh P1 dan P3

• Setiap tahap P2 membuka setinggi 0,8 cm sedangkan

P1 dan P3 setinggi 0,4 cm

• Pada tahap pertama P2 akan membuka 2 kali kemudian

dilanjutkan oleh P1 dan P3 yang membuka 4 kali,

setelah P1 dan P3 membuka 4 kali selanjutnya kembali

membuka P2 dan seterusnya. Untuk tahap berikutnya

P2 hanya akan membuka sekali kemudian P1 dan P3

hanya membuka 2 kali.

• Tinggi bukaan pintu P2 harus ≥ tinggi bukaan pintu P1

dan P3

• Tinggi bukaan pintu P1 dan P3 harus sama

Pada prosedur penutupan pintu, dilakukan dengan tahapan

yang berkebalikan dari proses membuka pintu air. Sebagai

informasi tambahan, pada saat debit air cukup besar,

sampah dibuang dengan membuka pintu pengendali banjir.

Sedangkan saat debit air kecil, sampah yang ada di hulu

dibersihkan melalui pintu pelimpah.

2.1. Ladder diagram

Ladder diagram atau diagram tangga biasa digunakan di

dalam pemrograman PLC sebagai penggambaran program

dalam bentuk diagram yang terdiri dari garis vertikal dan

horizontal dan masing-masing mewakili bus bar dan

branching lines (baris instruksi).

Pada pengaturan buka dan tutup pintu air digunakan fungsi

compare-CMP(20). Pada fungsi tersebut, nilai ketinggian

air sebagai hasil pendeteksian sensor dibandingkan dengan

nilai set point yang telah ditetapkan. Apabila nilai

ketinggian air tersebut lebih besar atau sama nilainya

dengan set point yang telah ditetapkan sebagai batas atas

maka motor akan membuka pintu. Sebaliknya, jika nilai

tinngi air yang dideteksi oleh sensor lebih kecil atau sama

dengan set point batas bawah, maka motor akan bergerak

untuk menutup pintu.

Adapun proses pengendalian membuka dan menutup pintu

secara manual diatur melalui input IR 21400 – IR 21900.

Secara detil, input IR 21800 dialokasikan untuk membuka

sedangkan IR 21900 digunakan untuk menutup masing-

masing pintu 1 dan pintu 3. Sedangkan, pintu 2

menggunakan input IR 21400 dan IR 21600 untuk

membuka pintu serta IR 21500 dan IR 21700 untuk

menutup pintu.

Sebagai deteksi posisi pintu untuk menghitung tiap-tiap

kali masing-masing pintu membuka atau menutup

digunakan counter dengan tipe reversible counter-

CNTR(12). Counter ini dapat melakukan penghitungan

naik dan turun sehingga dapat mengetahui sudah berapa

kali pintu membuka atau menutup.

Penetapan giliran buka maupun tutup pintu dilakukan

dengan menggunakan fungsi compare-CMP(20).

Ketentuannya yang digunakan telah dipaparkan pada

bagian 2 yaitu untuk membuka pintu air maka Pintu 2

membuka 2 kali kemudian diikuti terbukanya Pintu 1 dan 3

sebanyak 4 kali.

2.2. Perancangan web SCADA

Dua hal utama dalam penyusunan web SCADA pada paper

ini adalah komunikasi PLC dengan PC dan pembuatan

sistem web SCADA itu sendiri.

Untuk kebutuhan yang pertama digunakan aplikasi

Microsoft Visual Basic 6.0 sebagai perangkat lunak

penyusun aplikasi pengendalian dan komunikasi dengan

PLC. Sedangkan pada kebutuhan web digunakan PHP

untuk membuat tampilan dalam bentuk web serta MySQL

untuk menampung data dalam basis data yang selanjutnya

akan diproses sebagai tabel dan grafik untuk memudahkan

operator pintu air dalam pengambilan keputusan. Blok

diagram perangkat sistem secara lengkap diperlihatkan

pada Gambar 2 sedangkan diagram alir komunikasi antara

PC dan PLC diperlihatkan pada Gambar 3.

Gambar 2. Blok diagram perangkat lunak sistem

Y

T

START

Buka koneksi ke

PLC dan ke

database

Read PLC

Apakah sensor pada

plant berubah?

Data tinggi air

dan tinggi

bukaan pintu

Tulis data ke

dalam database

Ambil data dari

database

Kontrol auto atau

manual pada web berubah?

Write PLC (buka

pintu secara auto

atau secara

manual pada plant)

END

Y

T

Gambar 3. Blok diagram perangkat sistem

Sistem yang dibangun ini mempunyai 2 level akses

pengguna yaitu administrator dan operator. Operator

memiliki hak untuk melakukan proses monitoring serta

melihat rekam data ketinggian air, sedangkan administrator

memiliki kemampuan sama dengan operator ditambah hak

untuk melakukan pengendalian plan. Struktur menu untuk

administrator dan operator diperlihatkan pada Gambar 4.

Gambar 4. Struktur menu web SCADA pengendali pintu air

3. Hasil

Pengujian dilakukan untuk mengetahui tingkat ke-

berhasilan sistem yang telah dibuat. Pengujian yang

dilakukan adalah mengukur respon plan terhadap input

dari web.

2 hal utama yang hendak diketahui dari pengujian ini

adalah :

• Keberhasilan Pengendalian

Pengujian pengendalian dilakukan untuk mengetahui

apakah plan dapat dikendalikan dari web dengan baik.

• Respon web terhadap kondisi plan

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah

sistem web SCADA mampu menampilkan posisi

ketinggian air dengan baik. Selanjutnya, pada bagian

ini, juga akan diuji kemampuan web dalam

menampilkan rekam ketinggian data air dalam bentuk

grafik dan tabel yang dapat digunakan sebagai bahan

studi untuk memahami pola perilaku ketinggian air.

3.1. Pengujian Pengendalian Plan dari Web

Pengujian ini dilakukan untuk menguji apakah tombol-

tombol pada halaman controlling dapat mengendalikan

plan dengan baik sesuai dengan keinginan pengguna.

Gambar 5 memperlihatkan tampilan halaman controlling.

Gambar 5. Tampilan Halaman controlling

Pada Gambar 5 terlihat tombol-tombol yang digunakan

untuk mengendalikan plan, untuk proses buka-tutup pintu

pada plan. Pada percobaan yang dilakukan, menunjukkan

bahwa ketika tombol pada web ditekan, motor pada plan

akan membuka atau menutup pintu sesuai input yang

diberikan.

3.2. Pengujian Respon Web terhadap Kondisi Plan

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah animasi

buka-tutup pintu pada antar muka web sudah sesuai dengan

kondisi buka-tutup pintu yang sebenarnya terjadi pada

plan. Lebih lanjut pengujian ini dilakukan untuk

memverifikasi apakah data-data posisi ketinggian air yang

dibaca oleh sensor pada plan dapat ditampilkan di web

dalam bentuk data tabel dan dalam bentuk grafik dengan

tepat. Gambar 6 memperlihatkan tampilan animasi

pembukaan pintu.

Gambar 6. Tampilan animasi buka pintu

Pengujian berikutnya adalah menampilkan data-data posisi

ketinggian air dalam bentuk data tabel dan dalam bentuk

grafik dan tabel. Gambar 7 memperlihatkan tampilan untuk

mencari dan menampilkan data ketinggian air sesuai

dengan kurun waktu yang diinginkan.

Gambar 7. Mencari data ketinggian air berdasar waktu

pencatatan

Operator maupun Administrator dapat mencari data yang

diinginkan dengan memasukkan parameter tanggal, bulan

dan tahun serta rentang waktu saat ketinggian air tersebut

dicatat.

Adapun tampilan rekam data ketinggian air dalam bentuk

grafik ditunjukkan pada Gambar 8.

Gambar 7. Tampilan data nilai ketinggian air dalam bentuk grafik

Pada halaman ini data yang ditampilkan oleh grafik adalah

sepuluh data terakhir pada database. Jika operator ingin

melihat grafik data pada waktu tertentu dapat dilakukan

dengan memilih menu history grafik, kemudian mengisi

tanggal dan waktu yang diinginkan. Data monitoring

ketinggian air ini akan diperbaharui setiap 5 detik.

3.2. Pengujian Respon Plan terhadap Input dari Web

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui seberapa cepat

respon plan terhadap input dari web. Pengujian yang

dilakukan dengan memasukkan serangkaian input untuk

mengendalikan plan dari lokasi yang berbeda dengan

lokasi plan berada. Plan miniatur pintu air berada di

Gedung I UK Petra dan terhubung ke sebuah PC dengan IP

192.168.129.103 sedangkan input diberikan dari lokasi

Gedung T melalui web interface pada komputer dengan

alamat 10.20.30.128.

Pengendalian yang dilakukan meliputi proses buka, tutup

dan menghentikan pergerakan pintu air. Respon plan akan

dihitung secara manual menggunakan stopwatch dihitung

pada saat tombol kendali ditekan sampai dengan plan

memberikan respon. Dalam hal ini, tingkat kepadatan

trafik jaringan yang tentu saja dapat mempengaruhi

kecepatan penyampaian data tidak diperhitungkan. Hasil

pengujian dilakukan sebanyak 10 kali dan waktu yang

dibutuhkan dari mulai input diberikan sampai dengan plan

merespon masukan tersebut diperlihatkan pada Tabel 1.

Tabel 1. Waktu yang dibutuhkan mulai input diberikan sampai

plan memberikan respon

Waktu (detik)

Percobaan Start Stop

1 2,3 1,5

2 2,2 1,6

3 2,2 1,7

4 2,1 1,5

5 2,1 1,5

6 2,1 1,5

7 2,2 1,5

8 2,2 1,6

9 2,2 1,7

10 2,1 1,6

Rata-rata 2,1 1,5

Dari pengujian ini dapat dilihat saat plan dikendalikan dari

lokasi yang berbeda, dibutuhkan waktu rata-rata 2,1 detik

sebelum plan mulai memberikan respon untuk membuka

pintu air. Sedangkan untuk menghentikan proses buka atau

tutup pintu air, dibutuhkan waktu rata-rata 1.5 detik

sebelum plan melakukannya.

4. Kesimpulan

Dari hasil pengujian yang telah dilakukan, dapat ditarik

kesimpulan sebagai berikut:

1. Fitur-fitur pada web dapat berjalan dengan baik,

yang meliputi fitur untuk melakukan pengendalian

buka-tutup pintu pada plan, fitur untuk

menampilkan animasi buka-tutup pintu pada web

dan fitur untuk menampilkan data nilai ketinggian

air secara real time pada tabel dan grafik.

2. Waktu yang dibutuhkan sebelum plan mem-

berikan respon untuk buka/tutup pintu dan

menghentikan pintu saat diakses dari lokasi yang

berbeda masing-masing adalah 2,1 dan 1,5 detik.

Daftar Pustaka

[1] SCADA, http://en.wikipedia.org/wiki/SCADA, diakses

2 Juli 2010

[2] How to put SCADA on the Internet, Wallace, D.,

http://www.controleng.com/index.php?id=2735&tx

_ttnews[tt_news]=3170&cHash=270907, diakses

pada 2 Juli 2010

Iwan Handoyo Putro menyelesaikan studi S1 di Jurusan Teknik

Elektro Universitas Gadjah Mada pada tahun 2002 dan bekerja

sebagai dosen di Jurusan Teknik Elektro, Universitas Kristen

Petra mulai tahun 2003. Pada tahun 2004 mendapatkan beasiswa

AusAID untuk studi lanjut program Master di Monash University

Australia pada bidang Digital Communications. Bidang

peminatan yang digeluti adalah pemrograman web dan mobile

device.

Handy Wicaksono bergabung sebagai dosen Teknik Elektro,

Universitas Kristen setelah menyelesaikan studi S1 di ITS pada

tahun 2004. Pada tahun 2009 menyelesaikan studi Master di ITS

dengan peminatan pada bidang Otomasi dan Robotika. Selain

mengajar, aktif sebagai instruktur pelatihan PLC dan SCADA

serta telah menerbitkan sebuah buku tentang pemrograman PLC.