Abstrak— Programmable Logic Controller (PLC) dewasa ini telah banyak digunakan sebagai control otomatis untuk menjalankan suatu proses kerja tertentu didalam industry. Begitu juga, pengontrolan pada mesin SHOTBLUSTING, PT. Krakatau Steel (persero) yang menggunakan perangkat PLC type OMRON CS1G-H CPU44. Pengontrolan mesin SHOTBLASTING saat ini masih menggunakan panel control, yang berupa tombol pushbutton, selector switch dan potensiometer, yang mana keadaannya telah usang/ obsolete. Penambahan/ expansion slot I/O berupa AD081 –v1,DA041 yang digunakan I/O data analog. Dan Ethernet card (CS1w ETN21) yang digunakan sebagai media komunikasi (peer to peer) sebagai implementasi Human Machine Interface (HMI). Dengan adanya penambahan/ expansion module tersebut maka proses control dan monitoring plant dapat dilakukan secara real-time. Serta sistem pengiriman dan penerimaan data (speed reference/ actual speed) dapat dilakukan secara digital (via HMI) tanpa lagi menggunakan potensiometer sebagai reference speed motor

Moch, Hafid

Indonesian

PENS Repository

   1 ￿ ￿￿￿￿￿￿￿￿￿ Programmable  Logic  Controller  (PLC) dewasa ini telah banyak digunakan sebagai control otomatis untuk  menjalankan  suatu  proses  kerja  tertentu  didalam industry.  Begitu  juga,  pengontrolan  pada  mesin SHOTBLUSTING,  PT.  Krakatau  Steel  (persero)  yang menggunakan perangkat PLC type OMRON CS1G-H CPU44. Pengontrolan  mesin  SHOTBLASTING  saat  ini  masih menggunakan panel control, yang berupa tombol pushbutton, selector  switch  dan  potensiometer,  yang  mana  keadaannya telah usang/ obsolete. Penambahan/ expansion slot I/O berupa AD081  –v1,DA041  yang  digunakan  I/O  data  analog.  Dan Ethernet card (CS1w ETN21) yang digunakan sebagai media komunikasi  (peer  to  peer)  sebagai  implementasi  Human Machine  Interface  (HMI).  Dengan  adanya  penambahan/ expansion  module  tersebut  maka  proses  control  dan monitoring  plant  dapat  dilakukan  secara  real-time.  Serta sistem  pengiriman  dan  penerimaan  data  (speed  reference/ actual speed) dapat dilakukan secara digital (via HMI) tanpa lagi  menggunakan  potensiometer  sebagai  reference  speed motor. Kata kunci :  Progammable  Logic  Controller(PLC), OMRON,  Ethernet,  Human  Machine Interface (HMI). ￿I.  PENDAHULUAN  Mesin  SHOTBLASTING  merupakan  suatu  mesin  yang berfungsi  untuk  memberikan  kekasaran  (Roughness)  pada permukaan work rolls. Pengontrolan mesin SHOTBLASTING, di PT. Krakatau Steel (persero), menggunakan perangkat PLC type OMRON CS1G-H  CPU44.  Saat  ini  pengontrolan  mesin SHOTBLASTING  tersebut  masih  dikendalikan  dengan menggunakan  panel  control,  berupa  tombol  pushbutton, selector  switch  dan  potensiometer.  Dimana  potensiometer digunakan  untuk  memberikan  nilai  speed  reference  pada motor, yang mana kini keadaannya telah usang/ obsolete. Oleh karena itu, perlu dilakukan pembuatan suatu sistem baru yang dapat mengontrol dan memonitoring proses kerja dari mesin SHOTBLASTING tersebut secara real-time. Dan jika terjadi error/ fault maka dapat diminimalisir dan diketahui dengan  cepat  dan  tepat  untuk  kemudian  dilakukan penanganan. Sehingga proses kerja lebih effektif dan efisien. Selain  itu,  juga  dapat  memberikan  kemudahan  dalam  hal maintenance terhadap proses selanjutnya. Sebagai  implementasi  dari  system  Human  Machine Interface  (HMI)  maka  perlu  dilakukan  penambahan/ expansion untuk slot I/O, yang berupa penambahan AI (CS1w AD081 –v1) dan AO (CS1w DA041) yang digunakan sebagai control motor dan Ethernet card sebagai media komunikasi antara PLC dengan PC-HMI. Module  AI  pada  PLC  dipakai  untuk  mengambil data analog dari drive/ inverter sebagai data actual untuk car#1 & #2  dan  rotoblast.  Sedangkan  module  AO  dipakai  untuk mengirimkan  tegangan  speed  reference  dari  PLC  ke  drive/ inverter rotoblast dan car, sebagai pengatur kecepatan motor pada mesin SHOTBLASTING. Dimana nilai speed reference tersebut  merupakan  masukkan  dari  PC-HMI.  Dan  untuk penambahan slot Ethernet card pada PLC digunakan sebagai system  komunikasi  (peer  to  peer)  antara  Human  Machine Interface (HMI) dan PLC, untuk mengirim ataupun menerima data analog, baik sebagai  nilai reference atau nilai actual dan juga  fault/ error yang mungkin terjadi. II.  DASAR TEORI  2.1  PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) PLC  adalah  module  kontrol  yang  memiliki  tiga komponen  utama  sebagai  penyusunnya  yaitu,  Control Processing Unit (CPU), masukan/keluaran unit (I/O) dan Programming device. Program PLC OMRON Type CS1G-H CPU44 Pada Mesin SHOTBLASTING Untuk Implementasi Sistem Human Machine Interface (HMI) Berbasis Ethernet (TCP/IP) Divisi Cold Rolling Mill  (CRM), PT. Krakatu Steel (persero) Tbk. Moch Hafid1, Agus Indra.G2, Paulus.S3, M. Andi.W4 1Penulis, Mahasiswa  Jurusan Teknik Elektronika PENS - ITS 2Dosen Pembimbing1, Staf Pengajar di Jurusan Teknik Elektronika PENS – ITS 3Dosen Pembimbing2, Staf Pengajar di Jurusan Teknik Elektronika PENS – ITS 4Dosen Pembimbing3, Supervisor di Div.CRM, PT.Krakatu Steel (persero) Tbk. Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Electronics Engineering Polytechnic Institute of Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember  Surabaya Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111, INDONESIA Tel: +62 (31) 594 7280; Fax: +62 (31) 594 6114 email :   apeet_89@yahoo.com    2  Gambar 1 Gambar Blok DiagramProgrammable Controller  2.1.1  Procesor/ CPU Prosesor ialah bagian PLC ysng bertugas membaca dan mengeksekusi  instruksi  program.  Prosesor  mempunyai elemen control yang disebut Arithmetic and Logic Unit (ALU), sehingga mampu mengerjakan operasi logika dan aritmatika  Gambar 2 Processor CS1G-H CPU 44 Memori ialah tempat penyimpanan data dalm PLC. Memori  ini  umumnya  menjadi  satu  modul  dengan prosesor/ CPU. Jika berbentuk memori eksternal maka itu merupakan memori tambahan. Berikut ini “data” yang tersimpan dalam memori: -  Operating System Berfungsi  untuk  menyimpan  Operating  System PLC.  Memori  ini  berupa  ROM  (Read  Only Memory)  sehingga  tidak  dapat    dirubah  oleh user. -  Data (status) Memory Berfungsi untuk menyimpan status input-output tiap  saat.  Memori  ini  berupa  RAM  (Random Access  Memory)  sehingga  berubah  sesuai kondisi  input-output.  Status  akan  kembali  ke kondisi awal jika PLC mati. -  Program Memory Berfungsi untuk menyimpan program pengguna. Jenis memori ini berupa RAM (Random Access Memory). RAM dapat menggunakan battery backup untuk menyimpan dalam jangka waktu tertentu. Selain itu memori dapat berupa EEPROM (Electrically Eraseable Programable Read Only Memory), yaitu jenis ROM yang dapat deprogram dan dihapus oleh pengguna       Tabel 1 Memori PLC CS1 series   ·  2.1.2  I/O Unit Merupakan Didalam PLC terdapat unit bagian yang berfungsi  menerima data dan mengeluarakan data setelah dilakukan pemrosesan dalam  CPU.  Perangkat  I/O  yang digunakan  pada  PLC  OMRON  CS1G-H  sebagai  Tugas Akhir, yaitu antara lain : a.  DC input : ID212 b.  Contact Relay : OC225 c.  Analog input : AD081 –v1 d.  Analog Output : DA041 a.  Analog Input/ Output (CS1w AD081 –v1/ DA041) Merupakan input/ output analog sebgaia nilai refferensi analog  dari  sistem  Human  Machine  Interface  (HMI)  yang akan digunakan untuk mengontrol mesin SHOTBLASTING. Input/ output analog yang digunakan dalam proses otomasi memiliki type sebagai berikut, antara lain: Table 4 spesifikasi AI/ AO  analog  input  (CS1w  AD081  –v1)  memiliki  8-channel input seperti berikut : Gambar 3 wiring analog input AD081 –v1 Sedangakan pada analog output (CS1w DA041) memiliki 4-channel output seperti berikut :    3  Gambar 4 wiring analog output DA041 2.1.3  Programming Device Programming device dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu: -  via console pemrograman  dengan  console  menggunakan mnemonics -  via software cx-programmer pemrograman dengan cx-programmer menggunakan bahasa pemrograman berupa ladder diagram. 2.2  Ethernet (TCP/ IP) TCP/IP  merupakan  protokol  jaringan  komputer  terbuka dan bisa  terhubung dengan berbagai jenis perangkat keras dan lunak. TCP terdiri beberapa layer atau lapisan yang memiliki fungsi  tertentu  dalam  komunikasi  data.  Setiap  fungsi  dari layer selain dapat bekerjasama dengan layer pada tingkat lebih rendah  atau  lebih  tinggi,  juga  bisa  berkomunikasi  dengan layer sejenis pada remote host (peering). IP adalah inti dari TCP/IP  yang  memiki  peran  sebagai  pembawa  data  yang independent.  Gambar 5 Ethernet Card  Protokol–protokol  transpor  mengendalikan  pergerakan  data antara dua device meliputi : 1.  TCP ( Transmission Control Protocol ) Protokol  ini  bersifat  connection-based, artinya kedua mesin pengirim dan penerima tersambung  dan  berkomunikasi  satu  satu sama lain sepanjang waktu. 2.  UDP ( User Datagram Protokol ) Protokol ini bersifat connectionless ( tanpa koneksi ), artinya dikirim tanpa kedua mesin penerima dan pengirim saling berhubungan. Ini seperti mengirim surat lewat kantor pos, surat dikirim oleh pengirim namun ia tidak pernah  bisa  tahu  apakah  surat  tersebut sampai di tujuan atau tidak. 2.3  SIMOREG DC Master SIMOREG  DC  MASTER  6RA70  series  merupakan  dc drive dengan supply tiga fase yang memasok armature dan field pada variable kecepatan DC drive dengan rata-rata arus armature antara 15A sampai 3000A. Untuk  mengontrol  suatu  drive  diperlukan  suatu  nilai parameter  tertentu.  Parameterization  merupakan  proses mengubah  nilai  pengaturan  (parameter)  melalui  panel operator,  dengan  mengaktifkan  fungsi  converter  atau menampilkan  nilai-nilai  yang  diukur.  Parameter  untuk converter dasar disebut P, r, U atau n parameter. Parameter untuk  opsional  panel  tambahan  disebut  H,  d,  L  atau  c parameter. Type Parameter : Display Parameter digunakan untuk menampilkan jumlah saat ini seperti setpoint utama, dynamo tegangan, setpoint / nilai actual  perbedaan  pengendali  kecepatan,  dll  nilai  parameter tampilan hanya-baca nilai dan tidak dapat diubah. Setting Parameter yang digunakan baik untuk menampilkan dan jumlah perubahan tersebut sebagai motor dinilai , waktu saat  bermotor  termal  konstan,  pengendali  kecepatan  P keuntungan, dll. Index  Parameter    digunakan  untuk  menampilkan  baik  dan mengubah beberapanilai parameter yang semuanya ditugaskan ke nomor parameter yang sama. 2.4  Inverter YASKAWA Aplikasi  variable  speed  banyak   diperlukan  dalam industri.  Jika  sebelumnya  banyak  dipergunakan  system mekanik, kemudian beralih ke motor slip/pengereman maka saat ini banyak menggunakan semikonduktor. Suatu inverter mengolah  level  tegangan,  inverter  menggunakan  frekuensi tegangan masuk untuk mengatur speed motor. Mode Inverter : Inverter user parameter dan fungsi pengawasan diatur dalam kelompok-kelompok  yang  disebut  mode  yang  membuatnya lebih mudah untuk membaca dan mengatur pengguna Inverter parameters. Dilengkapi dengan 5 mode. Tabel 5 Mode Inverter  Mode  Fungsi Utama Drive mode  Inverter dapat dijalankan pada mode ini Penggunaan mode ini ketika pemantauan nilai-nilai seperti referensi frekuensi atau arus  keluaran,  menampilkan  informasi kesalahan,  atau  menampilkan  sejarah kesalahan. Quick programming mode untuk membaca dan mengatur parameter dasar untuk mengoperasikan inverter. Advanced programming mode Untuk  reference  dan  mengatur  seluruh parameter Verify mode  Untuk mengatur dan membaca parameter yang  telah  dirubah  dari  pengaturan    4 defaultnya Autotuning mode  Penggunaan mode ini ketika menjalankan motor dengan parameter motor yang tidak diketahui.  Selama  Autotuning  garis perlawanan-untuk-line  diukur  dan  diatur secara otomatis.  III.  PERANCANGAN PERANGKAT KERAS DAN PERANGKAT LUNAK  3.1  PERANCANGAN PERANGKAT KERAS Pada  tahap  pembuatan  perangkat  keras  ini , dilakukan proses penambahan/expansion pada PLC yaitu berupan slot AI, AO  dan Ethernet card.  Adapun  blok  digram  dari  rancangan  hardware adalah sebagai berikut: Gambar 6 Sistem Kontrol plant  sebelum penambahan/ expansion Gambar 7 Sistem Kontrol plant  setelah penambahan/ expansion Dari  blok  diagram  diatas  dapat  dijelaskan  bahwa pengontrolan  mesin  SHOTBLASTING  menggunakan PLC  OMRON  type  CS1G/H  CPU44  dengan  beberapa penambahan/  expansion  slot  I/O  yaitu  AI,  AO  dan Ethernet Card. Dalam hal ini, data masukan didapatkan dari  sensor-sensor  yang  ada  pada  plant  dan  sebagai masukan  nilai  refferensi  diperoleh  dari  PC-  HMI (SCADA). Nilai-nilai  refferensi tersebut yang kemudian di  respons  oleh  I/O  untuk  diproses  dalam  PLC  dan selanjutnya  hasilnya  digunakan  didalam  proses pengontrolan pada SHOTBLASTING. Hasil output  yang  diterima  oleh  PC-  HMI  merupakan data fault/error serta nilai refferensi dari plant. Pada  blok  diagram  diatas,  Ethernet  card  digunakan sebagai system komunikasi (peer to peer). Semua proses pengiriman/ penerimaan data melalui Ethernet tersebut. Perancangan/  wiring  untuk  module  analog,  sebagai berikut :  Gambar 8 wiring analog input (CS1w AD081 –v1) Data masukan analog input diperoleh dari drive/ inverter sebagai  indikator  dari  riil  plant  untuk  selanjutnya digunakan sebagai data input monitoring pada PC-HMI  Gambar 9 wiring analog output (CS1w DA041)    5 Sedangkan  pada  analog  output,  data  masukan  berupa speed  reference  yang  diterima  dari  PC-HMI  untuk selanjutnya  diberikan  pada  driv/  inverter  untuk mengontrol kecepatan motor pada plant. 3.2  PEMBUATAN PERANGKAT LUNAK Perancangan software meliputi inisialisasi program, analog  input/  output,  dan  pengkonfigurasian  Ethernet. Secara umum program inisialisasi untuk module analog, adalah sebagai berikut :  Gambar 10 flowchart data analog Dari  flowchart  diatas,  dapat  dijelaskan  bahwa  data analog  yang  berasal  dari  drive/  PC-HMI  sebelumya harus di inisialisasi, mulai dari nilai range input/output nya, jumlah channel, dan conversion time/ begun. Sedangkan  untuk  pengkonfigurasian  Ethernet  adalah sebagai berikut :  Gambar 11 konfigurasi network dan node id  Gambar 12 konfigurasi ip address Dari gambar diatas, terlihat bahwa pengkonfigurasian Ethernet meliputi pengaturan unit number, ip address, dan network id. IV.  PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM Pengujian  yang  dilakukan  meliputi  pengujian terhadap integrasi sistem HMI, program analog dan koneksi  Ethernet.  Berikut  hasil  dari  pengujian tersebut adalah : -  Pengujian integrasi sistem HMI Pengujian  integrasi  sistem  meliputi pengujian  terhadap  panel  screen  HMI, seperti berikut ini :  Gambar 13 integrasi panel HMI dengan PLC -  Pengujian program Analog Pengujian  program  analog  meliputi pengujian terhadap nilai input/ output yang diterima, sebagai berikut : Tabel 6 pengukuran [rpm] analog intput rotoblast       No  Nilai reference PC-HMI Nilai Analog Input CIO 2001 [hex] Tegangan Input [volt] 1  0  0  0 2  1000  1333  3.52 3  1500  2000  5.31 4  2000  2666  7.08 5  2500  3000  8.80 6  2750  3333  8.85    6 Tabel 7 Pengukuran analog output car#1, #2  -  Pengujian koneksi Ethernet Sedangkan pada pengujian Ethernet, untuk pengechekan status koneksi module dapat dilakukan  dengan  ping  pada  alamat  ip address  dari  module  Ethernet  tersebut, sebagai berikut :   Gambar 14 PING dari PC HMI ke PLC  V.  KESIMPULAN Dari pengujian dan analisa sistem diatas, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan antara lain : ￿  Beberapa  module  tambahan/  expansion  yang terdapat  pada  PLC,  diantaranya  Analog  Input (AD081  –v1),  Analog  Output  (DA041)  dan Ethernet Card (CS1w ETN21) telah terintegrasi menjadi satu sebagai implementasi dari Human Machine Interface (HMI). ￿  Pengintegrasian  HMI  terhadap  program  PLC dilakukan dengan mengintegrasi tombol-tombol screen  HMI  dengan  penerapan  AND  atau  OR logic  pada  existing  program  PLC  yang  ada, sehingga sistem HMI yang baru memiliki logika yang  sama  dengan  sistem  sebelumnya.  Namun yang  berbeda  terletak  pada  sistem  pengiriman dan  penerimaan  data  (speed  reference/  actual speed) yang dilakukan secara digital (via HMI). ￿  Data analog, untuk rotoblast atau car#1, #2 telah diuji  baik  sebagai  actual  speed  maupun  speed reference seperti pada Table 6 dan Tabel 7. ￿  Pada pengolahan data analog output, diperlukan scalling data agar sesuai dengan tegangan input pada drive/ inverter dan juga dibutuhkan ramp program  untuk  mendapatkan  output  berupa sinyal slope sehingga dapat menjaga kestabilan perubahan trgangan pada motor.         DAFTAR PUSTAKA  [1].  OMRON  INDUSTRIAL  AUTOMATION, Sysmac CS1series programmable controllers.  [2].  OMRON  INDUSTRIAL  AUTOMATION, SYSMAC CS/CJ Series. [3].    All datasheet, CX-Programmer User Manual   v.21 [4].  OMRON  INDUSTRIAL  AUTOMATION, SYSMAC CS/CJ Series.SYSMAC CS and CJ Series, CS1W-ETN21 (100Base-TX). [5].  Indrawan,  Rudy.  Rancang  bangun  smart packaging  machinnes  dengan mengintegrasikan 2 plc berbeda vendo , Tugas akhir: T. Elektronika PENS-ITS:2008. No  Nilai reference PC-HMI Nilai Analog Input CIO 2002 [hex] Forward    Backward Tegangan Input [volt] Forward     Backward 1  0  0  0  0  0 2  5  100  - 100  0.46  -0.51 3  25  500  - 500  2.45  -2.5 4  50  1000  - 1000  4.94  -5.40 5  75  1500  - 1500  7.43  -7.45 6  100  2000  - 2000  9.92  -9.98 

Program PLC OMRON Type CS1G-H CPU44 Pada Mesin SHOTBLASTING Untuk Implementasi Sistem Human Machine Interface (HMI) Berbasis Ethernet (TCP/IP)

Divisi Cold Rolling Mill  (CRM), PT. Krakatu Steel (persero) Tbk.

Program PLC OMRON Type CS1G-H CPU44 Pada Mesin SHOTBLASTING Untuk Implementasi Sistem Human Machine Interface (HMI) Berbasis Ethernet (TCP/IP) Divisi Cold Rolling Mill (CRM), PT. Krakatu Steel (persero) Tbk.

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

PENS Repository