Sistem Pemanasan Air Menggunakan Scada Software dengan

BAB III
PERANCANGAN SISTEM
Dalam bab ini penulis akan menjelaskan mengenai perancangan sistem
pemanasan air menggunakan SCADA software dengan Wonderware InTouch
yang terdiri dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software).
Perancangan perangkat keras terdiri dari perangkat mekanik dan perangkat
elektronik, sedangkan perancangan perangkat lunak berupa program untuk
mengendalikan perangkat elektronik. Dua bagian perancangan ini memiliki kerja
yang berbeda – beda, tetapi harus dijalankan bersama sehingga membentuk suatu
sistem yang baik.
3.1
Perangkat Keras
Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan perangkat keras
sistem yang terdiri dari perancangan mekanik dengan merancang tangki air dan
perancangan perangkat elektronik dengan menggunakan komponen – komponen
yang digunakan.
3.1.1
Perangkat Mekanik
Mekanik yang digunakan dalam skripsi ini adalah sebuah tangki berbentuk
silinder yang terbuat dari alumunium. Tangki yang dirancang pada skripsi ini
mempunyai dimensi dengan tinggi 50 cm dan diameter 40 cm. Pada tangki
terpasang beberapa komponen, yaitu solenoid valve electric, saklar transistor,
elemen pemanas dan termokopel. Tata letak komponen pada tangki dapat dilihat
pada Gambar 3.1. Ada 3 buah pin yang digunakan sebagai saklar transistor pada
tangki, 2 buah pin digunakan sebagai saklar transistor untuk batas atas dan batas
bawah air, yang 1 buah lagi digunakan sebagai ground saklar transistor. Letak
saklar transistor di bagian bawah berjarak 15 cm dari tepi bagian bawah
sedangkan pada bagian atas berjarak 9 cm dari tepi bagian atas tangki, untuk
ground saklar berjarak 5 cm dari tepi bagian bawah tangki. Terdapat 2 buah
13
solenoid valve electric pada tangki bagian atas dan tangki bagian bawah. Pada
tangki bagian atas, solenoid valve electric berjarak 5 cm dari tepi bagian atas
tangki dan berfungsi sebagai keran otomatis untuk masuknya air ke dalam tangki,
sedangkan pada solenoid valve electric di tangki bagian bawah berjarak 5 cm dari
tepi bagian bawah dan berfungsi sebagai keran otomatis untuk keluarnya air dari
tangki. Dua buah elemen pemanas dan sebuah termokopel terdapat di bagian
bawah tangki dan masing – masing terletak 10 cm dari tepi bagian bawah tangki.
Berikut merupakan gambar perancangan tangki pemanas air dan realisasi
tangki tampak depan dan tampak samping.
Gambar 3.1. Perancangan Tangki Pemanas Air
14
Diameter 40 cm
Jari-Jari 20 cm
Gambar 3.2. Tangki Tampak Atas
Tinggi 50 cm
Gambar 3.3. Tangki Tampak Samping
15
Tangki ini mempunyai volume air secara penuh sebesar 62,8 liter, volume
air yang akan dipanaskan sebesar 51,5 liter dan volume air yang akan dikeluarkan
sebesar 32,6 liter.
Dengan spesifikasi dan perhitungan volume air sebagai berikut :
Diameter (d) = 40 cm → Jari-Jari (r) = 20 cm
Tinggi (t1 ) = 50 cm
Batas air pada saklar atas = 9 cm
Batas air pada saklar bawah = 15 cm
Tinggi air (tair_panas ) = 50 cm - 9 cm = 41 cm
Tinggi air (tair_keluar ) = 50 cm - 9 cm - 15 cm = 26 cm
Volume tangki (secara penuh) :
𝑉 = πr 2 t1
𝑉 = 3,14 × (20)2 cm × 50 cm
𝑉 = 3,14 × 400 cm × 50 cm
𝑉 = 62800 𝑐𝑚
𝑉 = 62,8 cm3 → 𝑉 = 62,8 liter
Volume air yang dipanaskan :
𝑉 = πr 2 t air_panas
𝑉 = 3.14 × (20)2 cm × 41 cm
𝑉 = 3,14 × 400 cm × 41 cm
𝑉 = 51496 cm
𝑉 = 51,5 cm3 → 𝑉 = 51,5 liter
Volume air yang dikeluarkan :
𝑉 = πr 2 t air_keluar
𝑉 = 3,14 × (20)2 cm × 26 cm
𝑉 = 3,14 × 400 cm × 26 cm
𝑉 = 32656 cm
𝑉 = 32,6 cm3 → 𝑉 = 32,6 liter
16
3.1.2
Perangkat Elektronik
Perangkat elektronik yang diwujudkan pada sistem dalam skripsi ini yaitu
PLC OMRON CPM2A-40CDR-A, PLC Analog OMRON C200H-MAD01, saklar
transistor, kontaktor, relay, solenoid valve electric, elemen pemanas, termokopel,
modul penguat termokopel, dan catu daya. Berikut adalah skematik bagian
elektrik serta penjelasan masing – masing bagiannya.
3.1.2.1 PLC OMRON CPM2A-40CDR-A
Sistem pemanas air ini menggunakan PLC OMRON CPM2A-40CDR-A.
Dengan 40 I/O yang terdiri dari 24 input dan 16 output. Fungsi utama PLC ini
adalah sebagai pengendali utama sistem.
Gambar 3.4. PLC OMRON CPM2A-40CDR-A
17
Gambar 3.5. Bagian PLC OMRON CPM2A-40CDR-A
Sumber tegangan dari PLC OMRON CPM2A-40CDR-A sebesar 24 VDC
digunakan sebagai catu daya untuk rangkaian input pada sistem. Pengkabelan
(wiring) pada PLC untuk perangkat keras sebagai input dan output dapat di lihat
pada gambar 3.6. Fungsi – fungsi yang dijalankan oleh PLC OMRON CPM2A40CDR yaitu:
1.
Untuk menjalankan keseluruhan kerja sistem.
2.
Untuk menghidupkan dan mematikan solenoid valve electric.
3.
Untuk menerima keluaran saklar transistor sebagai input.
4.
Untuk membaca keluaran PLC analog OMRON C200H-MAD01 dari
termokopel.
5.
Untuk menghidupkan dan mematikan elemen pemanas.
6.
Untuk menghubungkan sistem dengan HMI Wonderware InTouch.
7.
Untuk menerima data masukan dari tombol push button.
8.
Untuk memberikan proteksi pada kerja sistem.
18
19
Gambar 3.6. Diagram Wiring Sistem Pengontrolan Tangki Pemanas Air Pada PLC OMRON CPM2A-40CDR-A
Tabel 3.1. Daftar Penggunaan Pin Pada PLC OMRON CPM2A-40CDR-A
PIN
KETERANGAN
PIN 00.00
SAKLAR TRANSISTOR ATAS
SAKLAR TRANSISTOR BAWAH
PUSH BUTTON FILL_ON
PIN 00.01
PIN 00.02
PIN 00.03
PIN 00.04
PIN 00.05
PIN 00.06
PIN 00.07
PIN 00.08
PIN 00.10
PIN 10.00
PIN 10.01
PIN 10.02
PUSH BUTTON 70oC
PUSH BUTTON 65oC
PUSH BUTTON 60oC
PUSH BUTTON 55oC
PUSH BUTTON EMPTY_ON
PUSH BUTTON EMPTY_OFF
PUSH BUTTON EMERGENCY (STOP)
SOLENOID VALVE ELECTRIC ATAS
SOLENOID VALVE ELECTRIC BAWAH
ELEMEN PEMANAS
3.1.2.2 PLC Analog OMRON C200H-MAD01
PLC Analog OMRON C200H-MAD01 merupakan unit komponen
expansion I/O dari PLC OMRON CPM2A-40CDR-A. Dengan 3 I/O yang terdiri
dari 2 input dan 1 output. PLC analog mempunyai input dan output berupa nilai
tegangan dan arus, rentang nilai tegangan dan arus pada input dan output PLC
analog adalah 0 – 10 VDC atau 1 – 5 VDC dan 4 – 20 mA [5]. Fungsi utama PLC
analog ini pada sistem adalah untuk membaca suatu nilai tegangan keluaran yang
dihasilkan sistem dan akan masuk ke PLC utama (CPU Unit) supaya data dapat di
program untuk kerja sistem. PLC Analog di sini akan membaca nilai tegangan
keluaran dari termokopel dan akan di program menjadi suatu nilai berupa bit yang
akan dikonversikan dan digunakan sebagai indikator nilai suhu. Termokopel akan
masuk ke modul penguat termokopel, lalu keluaran penguat termokopel akan
masuk ke pin V IN pada PLC analog, di mana keluaran penguat termokopel
berupa nilai tegangan sehingga akan masuk ke pin input PLC analog yang berupa
nilai tegangan juga.
20
Gambar 3.7. PLC Analog OMRON C200H-MAD01
3.1.2.3 Kontaktor Magnet (Magnetic Contactor)
Kontaktor berfungsi sebagai pengaman PLC dari elemen pemanas, karena
merupakan pemutus dan penghubung tegangan PLC ke elemen pemanas.
Kontaktor pada pin A2 akan mendapatkan output dari relay yang terhubung oleh
PLC dan kontaktor pada pin 2T1 dan 4T2 akan terhubung ke elemen pemanas.
Kontaktor yang digunakan mempunyai kemampuan daya 5,5 KWatt, kemampuan
menghantarkan arus sebesar 40 A dan kemampuan tegangan dari kumparan
magnet 200 – 220 VAC. Sumber tegangan yang dibutuhkan untuk mengaktifkan
kontaktor sebesar 220 VAC.
21
Gambar 3.8. Kontaktor Magnet (Magnetic Contactor)
3.1.2.4 Relay
Relay merupakan saklar yang berfungsi sebagai pemutus dan penghubung
tegangan. Kondisi relay akan NO (Normally Open) apabila koil pada relay dalam
keadaan tidak terhubung arus listrik, sehingga kontak yang ada pada relay dalam
kondisi terbuka atau tidak terhubung dan kondisi relay akan NC (Normally Close)
apabila koil pada relay dalam keadaan terhubung arus listrik, sehingga kontak
yang ada pada relay dalam kondisi tertutup atau terhubung [6]. Relay yang
digunakan yaitu relay 24 VDC, yang mempunyai kemampuan kerja pada tegangan
28 VDC dan 240 VAC, serta mampu menghantarkan arus sebesar 5 A, sehingga
relay dapat bekerja dan mengaktifkan komponen pada tegangan DC maupun AC.
Pada sistem pemanas air ini, relay digunakan sebagai saklar yang dapat
mengaktifkan input dan output pada PLC. Komponen yang diaktifkan oleh relay
yaitu :
1.
Input PLC pada pin 00.00 dan 00.01 dari saklar transistor atas dan
saklar transistor bawah yang mendapat tegangan 24 VDC (gambar
3.15. dan 3.16.).
22
2.
Solenoid valve electric sebagai output dari PLC dengan pin 10.00 dan
10.01 yang menggunakan tegangan kerja 220 VAC (gambar 3.10. dan
3.11.).
3.
Kontaktor sebagai output dari PLC dengan pin 10.02 yang akan
mengaktifkan elemen pemanas, dengan menggunakan tegangan kerja
220 VAC (gambar 3.12.).
Gambar 3.9. Relay Omron 24 VDC
Gambar 3.10. Relay Pada Solenoid Valve Electric Atas
23
Gambar 3.11. Relay Pada Solenoid Valve Electric Bawah
Gambar 3.12. Relay Pada Kontaktor dan Elemen Pemanas
3.1.2.5 Solenoid Valve Electric
Jenis valve yang digunakan pada sistem adalah Solenoid Valve Electric
dengan ukuran pipa keluaran 1/2 inch. Sumber tegangan yang dibutuhkan untuk
mengaktifkan solenoid valve electric ini sebesar 220 VAC. Katup pada solenoid
valve electric akan terbuka jika diberikan tegangan 220 VAC dan katup akan
menutup jika tidak ada tegangan masukan [7]. Solenoid valve electric ini
berfungsi untuk membuka dan menutup aliran air yang akan masuk ke dalam
tangki untuk bagian atas dan aliran air yang akan keluar dari tangki untuk bagian
bawah.
24
Pada bagian atas tangki, solenoid valve electric pada terminal masukan
(Inlet Port) terpasang selang yang terhubung pada keran air PDAM, sedangkan
pada bagian terminal keluaran (Outlet Port) terhubung pada badan tangki untuk
dapat mengalirkan dan mengisi air ke dalam tangki. Pada bagian bawah tangki,
solenoid valve electric pada terminal masukan (Inlet Port) terhubung pada badan
tangki, sedangkan bagian terminal keluaran (Outlet Port) untuk dapat mengalirkan
dan mengeluarkan air dari dalam tangki.
Gambar 3.13. Solenoid Valve Electric
Gambar 3.14. Struktur Bagian Dalam Solenoid Valve Electric
25
Pada perancangan sistem, salah satu kabel pada solenoid valve electric
terhubung dengan relay pada kaki no. 9 dan kaki no. 5 pada relay terhubung
dengan catu daya 220 VAC. Sedangkan satu kabel lainnya pada solenoid valve
electric langsung terhubung pada ground. Relay solenoid valve electric tersebut
terhubung pada pin 10.00 untuk solenoid valve electric atas dan pin 10.01 untuk
solenoid valve electric bawah sebagai keluaran dari PLC.
3.1.2.6 Modul Saklar Transistor
Saklar ini menggunakan transistor PNP TIP32C yang memerlukan
tegangan sebesar 24 VDC. Saklar ini berfungsi untuk menentukan batas level air
bagian atas dan bawah pada tangki. Saklar transistor ini digunakan untuk
mendeteksi ada atau tidaknya air pada tangki. Skematik saklar transistor dapat
dilihat pada gambar 3.15. untuk saklar transistor bagian atas dan gambar 3.16.
untuk saklar transistor bagian bawah.
Pada tangki air, jarak antara saklar transistor bagian atas dan bagian bawah
sebesar 26 cm. Saklar transistor bagian atas akan bekerja secara NC ketika
mendeteksi adanya air dan bekerja secara NO jika tidak ada air, sebaliknya untuk
saklar transistor bagian bawah akan bekerja secara NO ketika mendeteksi adanya
air dan bekerja secara NC jika tidak ada air. Karena transistor yang digunakan
adalah PNP, maka pada kaki emitor transistor mendapat masukan tegangan 24
VDC, sedangkan kaki kolektor terhubung dengan relay pada kaki no. 14. Untuk
memicu transistor tersebut pada kaki basis terhubung dengan pin saklar yang ada
pada badan tangki. Apabila pin saklar terendam air maka saklar akan bernilai 1
dan selanjutnya memicu transistor dengan memberikan tegangan sebesar 24 VDC
pada kaki relay [8].
26
V4
24V
+V
Q2
PNP
RLY2
24VSPDT
PLC
R2
1k
W1
W2
Gambar 3.15. Rangkaian Saklar Transistor Bagian Atas
V1
24V
+V
V2
24V
+V
RLY1
24VSPDT
Q1
PNP
PLC
R1
1k
W3
W4
Gambar 3.16. Rangkaian Saklar Transistor Bagian Bawah
Nilai 𝑅1 = 1k di dapat dari :
𝑅1 =
𝑅1 =
VB − VBE
IB max
24 V − 0,7 V
1A
𝑅1 = 23,3 Ω ⟶ Jadi nilai 𝑅1 maksimal = 23,3 Ω
27
Transistor sebagai saklar di sini memanfaatkan mode saturasi dan cut off
untuk menyambung dan memutuskan tegangan. Transistor akan saturasi pada saat
VBE ≥ 0,7 V di mana nilai VCE = 0,2 V sedangkan transistor akan cut off pada saat
VBE ≤ 0,7 V dan IC = 0 A.
3.1.2.7 Elemen Pemanas Air (Water Heater Element)
Elemen pemanas merupakan suatu komponen yang dapat mengubah
energi listrik menjadi energi panas. Elemen pemanas berfungsi untuk
memanaskan air. Elemen pemanas yang digunakan pada sistem ini ada 2 buah dan
masing – masing mempunyai daya 1000 Watt dan tegangan masukan 240 VAC,
sehingga dapat di hitung berapa lama waktu yang diperlukan untuk memanaskan
51 liter air yang ada di dalam tangki.
Daya elemen pemanas (𝑃) = 2000 Watt
Volume air (𝑉 ) = 51 liter
Massa jenis air = 1000 kg/𝑚3
Massa air = ρ × V = 1000 kg/𝑚3 × (51 × 10−3 𝑚3 ) = 51 kg
Kalor jenis air = 4200 Joule/kg℃
Suhu awal (T1 ) = 0℃
Suhu akhir (T2 ) = 70℃
∆T = T2 -T1 = 70℃
Waktu yang diperlukan untuk memanaskan 51 liter air :
Q = mc∆T
Q = 51 kg × (4200 Joule/kg℃) × (70℃)
Q = 14994000 Joule
Q=P×t
Q
P
14994000 Joule
t=
2000 Watt
t=
t = 7497 s
28
7497 s
= 124,95 menit
60
124,95 menit
t=
= 2 jam 8 menit
60
t=
Jadi waktu yang diperlukan untuk memanaskan air dalam tangki sebanyak
51 liter dengan menggunakan elemen pemanas yang mempunyai daya 2000 Watt
adalah 2 jam 8 menit [10] [11] [12].
Total daya pemanas :
Hambatan dalam pemanas :
𝑅1 = 56 Ω
𝑅2 = 58 Ω
Di pasang pararel =
56 × 58
= 28,49 Ω
56 + 58
V2
P=
R
(220 V)2
P=
28,49 Ω
P = 1698,84 Watt
Jadi total daya yang diperlukan pemanas untuk memanaskan air dalam
tangki adalah 1698,84 Watt.
Gambar 3.17. Elemen Pemanas Air (Water Heater Element)
29
3.1.2.8 Termokopel (Thermocouple)
Termokopel yang digunakan adalah termokopel tipe K. Termokopel tipe
K dapat membaca suhu dari -200 – 1250oC dan mempunyai sensitivitas 40,44
µV/oC, tetapi batas suhu yang akan di baca pada sistem ini adalah dari 40 – 70oC
[9] [13]. Nilai tegangan yang dihasilkan termokopel terlalu kecil, sehingga
membutuhkan modul penguat termokopel agar nilai tegangan yang dihasilkan
dapat terbaca oleh voltmeter dan PLC analog.
Gambar 3.18. Termokopel Tipe K
3.1.2.9 Modul Penguat Termokopel (Thermocouple Amplifier)
Rangkaian penguat termokopel tipe K menggunakan IC AD595A yang
mempunyai tegangan masukan +5 V sampai ± 15 V dan ralat suhu ± 3oC di atas
suhu 25oC. Penguat termokopel ini menggunakan Single Supply, yaitu dapat
membaca suhu dari 0 – 300oC tergantung pada tegangan catu daya yang diberikan,
0 – 300oC jika mendapat catu daya +5 V dan -200 – 1250oC jika mendapat catu
daya ±15 V [13]. Penguat termokopel pada sistem mendapatkan catu daya sebesar
5 VDC, sehingga dapat membaca suhu dari 0 – 300oC.
30
Rumus konversi dari termokopel untuk keluaran AD595A :
𝑂𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 AD595A = (Termokopel Type K Voltage + 11 μV) × 247,3
Untuk suhu 60oC :
𝑂𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 AD595A = (2,436 mV + 11 × 10−3 mV) × 247,3
𝑂𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 AD595A = 605,14 mV
Hasil yang di dapat sama dengan yang ada di datasheet untuk IC AD595A.
Gambar 3.19. Rangkaian Dalam IC AD595A
Gambar 3.20. Rangkaian Modul Penguat Termokopel dan Saklar Transistor
31
3.1.2.10 Panel Box
Panel box adalah modul antarmuka sistem yang berisi komponen –
komponen listrik di mana operator dapat mengendalikan sistem atau mengontrol
sistem, panel box juga dapat berfungsi sebagai pengaman dan kerapihan suatu
instalasi listrik. Pada bagian antar muka panel box ini terdapat (dapat di lihat pada
gambar 3.21.):

1 buah tombol start untuk pengisian air, yaitu tombol Fill_ON untuk
mengalirkan air masuk ke tangki.

2 buah tombol untuk pengosongan air, yaitu tombol Empty_ON untuk
mengeluarkan air dari tangki dan tombol Empty_OFF untuk
memberhentikan air keluar dari tangki.

4 buah tombol pilihan untuk menentukan suhu yang diinginkan, yaitu
tombol 70°C, 65°C, 60°C, dan 55°C.

1 buah tombol untuk keadaan darurat atau untuk menghentikan proses
jalannya sistem, yaitu tombol Emergency (STOP).
Pada bagian dalam panel box terdapat, 1 buah PLC OMRON CPM2A-
40CDR-A, 1 buah PLC Analog OMRON C200H-MAD01, 5 buah relay 24 VDC,
1 buah kontaktor, rangkaian saklar transistor PNP TIP32C dan modul penguat
termokopel IC AD595A, dan komponen listrik lainnya (dapat di lihat pada
gambar 3.22.)
3.1.2.11 Catu Daya
Catu daya berfungsi untuk memberikan tegangan dan arus pada
perangkat yang terdapat pada sistem pemanasan air. Sistem ini menggunakan 3
buah catu daya yaitu catu daya 220 VAC, 24 VDC dan 5 VDC.
Catu daya 220 VAC berasal dari sumber tegangan PLN, dimana catu
daya 220 VAC merupakan sumber tegangan utama pada PLC, solenoid valve
electric, kontaktor dan elemen pemanas. Catu daya 24 VDC berasal dari keluaran
tegangan pada PLC OMRON CPM2A-40CDR-A, catu daya 24 VDC merupakan
32
Gambar 3.21. Antar Muka Panel Box
Push
Button
PLC Analog
PLC OMRON
Terminal
Listrik
Kontaktor
Relay
Gambar 3.22. Bagian Dalam Panel Box
33
Rangkaian
Saklar
Transistor
& AD595A
sumber tegangan pada relay dan saklar transistor. Sedangkan catu daya 5
VDC berasal dari power supply yang terpisah, catu daya 5 VDC merupakan
sumber tegangan untuk modul penguat termokopel.
3.2.
Perangkat Lunak
Sistem menggunakan 2 macam perangkat lunak yang dapat mengawasi
dan mengendalikan proses kerja sistem. Perangkat lunak yang digunakan adalah
program CX-Programmer pada PLC dan program HMI InTouch pada WIT.
Program PLC sebagai pengendali utama sistem, sedangkan program HMI
merupakan user interface (UI) yang berfungsi sebagai sarana interaksi operator
dengan sistem yang dirancang. Melalui bagian ini operator dapat mengawasi dan
mengaktifkan peralatan elektronik yang terhubung dengan PLC. HMI secara
keseluruhan terhubung dan dikendalikan oleh bagian pengendali utama yaitu PLC.
Berikut ini akan dijelaskan mengenai diagram alir program yang mewakili proses
kerja sistem pemanas air.
3.2.1
Program PLC
Program PLC sebagai pengendali utama sistem pemanas air mempunyai 3
tahap kerja yaitu :
1.
Bagian pengisian air
2.
Bagian pemanasan air
3.
Bagian pengosongan air
Gambar 3.23. untuk diagram alir program pada bagian pengisian dan
pemanasan air, gambar 3.24. untuk diagram alir program pada bagian
pengosongan air. Berikut penjelasan mengenai masing – masing tahapan kerja
beserta gambar diagram alir program.
34
Gambar 3.23. Diagram Alir Pengisian dan Pemanasan Air
35
Gambar 3.24. Diagram Alir Pengosongan Air
36
3.2.1.1 Bagian Pengisian Air
Pada saat operator menekan tombol Fill_ON pada layar HMI atau pada
panel, maka keluaran PLC pada pin 10.00 akan mengaktifkan relay di pin no. 5
dan 9 yang terhubung ke solenoid valve electric bagian atas, sehingga solenoid
valve electric mendapat tegangan sebesar 220 VAC yang akan membuka katup
dan mulai mengalirkan air dari sumber air (PDAM) untuk memenuhi tangki. Pada
saat air mengalir ke dalam tangki, saklar transistor yang ada di bagian atas tangki
akan mendeteksi apakah air sudah mencapai pin saklar pada batas atas air yang
sudah ditentukan atau belum. Jika air sudah mencapai pin saklar transistor pada
kaki basis maka saklar transistor di kaki kolektor akan mendapat tegangan sebesar
24 VDC yang akan mengaktifkan relay di pin no. 13 dan 14. Relay akan
mengaktifkan PLC pada pin masukan 00.00 dan PLC akan memutuskan aliran
arus listrik pada solenoid valve electric bagian atas sehingga katup akan tertutup
dan berhenti mengalirkan air, tetapi jika kaki basis pada saklar transistor belum
terdeteksi air maka solenoid valve electric bagian atas akan tetap ON dan terus
mengalirkan air.
3.2.1.2 Bagian Pemanasan Air
Apabila solenoid valve electric bagian atas sudah menutup dan air berhenti
mengalir, maka keluaran PLC pada pin 10.02 akan mengaktifkan relay di kaki no.
5 dan 9 yang terhubung ke kontaktor pada pin A2. Kontaktor mendapat tegangan
sebesar 220 VAC dan akan mengaktifkan elemen pemanas yang terhubung pada
kontaktor di pin 2T dan 4T. Elemen pemanas yang ada di bagian bawah tangki
akan mulai bekerja untuk memanaskan air yang ada di dalam tangki. Pada saat
elemen pemanas aktif, termokopel akan mengukur suhu air di dalam tangki,
keluaran dari termokopel berupa nilai tegangan yang akan masuk ke PLC analog
dan di ubah menjadi nilai suhu. Termokopel akan membaca suhu sesuai dengan
batas suhu yang sudah ditentukan oleh operator melalui tombol suhu. Tombol
suhu yang ada di sistem ini untuk suhu 70°C, 65°C, 60°C, dan 55°C, jika
sebelumnya operator tidak menekan tombol untuk menentukan suhu, maka sistem
akan otomatis membuat termokopel membaca suhu maksimum 70°C. Jika suhu
37
belum mencapai batas suhu yang sudah ditentukan, maka elemen pemanas akan
tetap ON untuk memanaskan air, tetapi jika suhu sudah mencapai batas suhu,
maka PLC akan memutuskan aliran arus yang mengalir ke elemen pemanas.
Apabila termokopel membaca suhu air pada tangki mengalami penurunan
suhu maksimum 40°C, maka PLC akan mengaktifkan elemen pemanas dan
memanaskan kembali air di dalam tangki agar sesuai dengan target suhu yang
sudah ditentukan.
3.2.1.3 Bagian Pengosongan Air
Pada saat operator menekan tombol Empty_ON pada layar HMI atau pada
panel, maka keluaran PLC pada pin 10.01 akan mengaktifkan relay di pin no. 5
dan 9 yang terhubung ke solenoid valve electric bagian bawah, sehingga solenoid
valve electric mendapat tegangan sebesar 220 VAC yang akan membuka katup
dan mulai mengalirkan air panas dari tangki. Pada saat air mengalir keluar dari
tangki, saklar transistor yang ada di bagian bawah tangki akan mendeteksi apakah
air sudah mencapai pin saklar pada batas bawah air yang sudah ditentukan atau
belum. Jika air sudah mencapai pin saklar transistor pada kaki basis maka saklar
transistor di kaki kolektor akan mendapat tegangan sebesar 24 VDC yang akan
mengaktifkan relay di pin no. 13 dan 14. Relay akan mengaktifkan PLC pada pin
masukan 00.01 dan PLC akan memutuskan aliran arus listrik pada solenoid valve
electric bagian bawah sehingga katup akan tertutup dan berhenti mengalirkan air,
dan otomatis akan mengaktifkan solenoid valve electric bagian atas dan mulai
mengisi air ke dalam tangki, tetapi jika kaki basis pada saklar transistor belum
terdeteksi air maka solenoid valve electric bagian bawah akan tetap ON dan terus
mengalirkan air.
Apabila pada saat air mengalir keluar dan belum mencapai batas bawah air,
operator menekan tombol Empty_OFF pada layar HMI atau pada panel, maka
PLC akan langsung memutuskan aliran arus listrik pada solenoid valve electric
bagian bawah sehingga katup akan tertutup dan berhenti mengalirkan air, apabila
operator ingin kembali mengeluarkan air, maka operator dapat menekan kembali
tombol Empty_ON pada layar HMI atau pada panel. Jika tangki ingin di isi
38
kembali maka operator dapat menekan tombol Fill_ON pada layar HMI pengisian
air atau pada panel.
3.2.2 Program WIT
Program WIT merupakan HMI yang dapat memudahkan operator dalam
mengoperasikan sistem secara keseluruhan. Pada Wonderware InTouch ada 3
tahapan utama yang akan digunakan dalam membuat HMI [3], yaitu:
1.
InTouch Application Manager berfungsi untuk mengorganisasikan
aplikasi yang akan dibuat. Dapat di lihat pada gambar 3.25.
2.
InTouch Window Maker berfungsi untuk membuat tampilan layar
pada HMI. Dapat di lihat pada gambar 3.26.
3.
InTouch Window Viewer berfungsi untuk menampilkan layar grafik
yang telah di buat pada InTouch. Dapat di lihat pada gambar 3.27.
Gambar 3.25. Tampilan InTouch Application Manager
39
Gambar 3.26. Tampilan InTouch Window Maker
Gambar 3.27. Tampilan InTouch Window Viewer
40
Pada sistem pemanas air ini tampilan HMI di buat menjadi 4 bagian yang
terdiri dari :
1.
Tampilan “Menu”, yaitu tampilan awal pada saat HMI di jalankan.
Tampilan yang memungkinkan operator dapat memilih proses –
proses yang ingin di tampilkan. Pada tampilan awal ini disediakan
pilihan untuk melihat proses pengisian air, pengosongan air dan
kondisi sistem saat beroperasi. Tampilan dapat di lihat pada gambar
3.28.
2.
Tampilan “Status Water”, yaitu tampilan yang memungkinkan
operator untuk dapat mengawasi proses kerja sistem. Operator dapat
melihat kapasitas air dan suhu yang sedang di ukur. Tampilan dapat di
lihat pada gambar 3.29.
3.
Tampilan “Fill Water”, yaitu tampilan yang memungkinkan operator
untuk dapat melakukan proses pengisian air dan pengaturan suhu.
Tampilan dapat di lihat pada gambar 3.30.
4.
Tampilan “Empty Water”, yaitu tampilan yang memungkinkan
operator untuk dapat melakukan proses pengosongan air. Tampilan
dapat di lihat pada gambar 3.31.
Gambar 3.28. Tampilan “Menu”
41
Gambar 3.29. Tampilan “Status Water”
Gambar 3.30. Tampilan “Fill Water”
42
Gambar 3.31. Tampilan “Empty Water”
43