Salam  sukses...

Perencanaan Sistem Monitoring

Kalau Anda perhatikan lebih jauh dibalik bagaimana sebuah mesin bekerja secara terprogram dan termonitor secara baik kita pasti tahu didalamnya mempunyai perangkat keras (hardware) dan lunak (software) .  Kedua perangkat ini mempunyai andil besar bagaimana mesin beroperasi sesuai dengan tujuan yang diinginkan.

 Sebagai contoh misalnya... sebuah motor pompa bekerja dengan kontrol star delta sebagai sistem pengendali motor.  Kontrol elektris star delta dibentuk  secara sederhana dengan tombol start stop. Ditambah kemudian kontrol beban sebagai pengaman motor, dan sensor panas pada motor sebagai proteksi gulungan motor.  Jika kebutuhan untuk mengetahui berapa besar ampere beban yang dibutuhkan oleh sebuah unit motor sangat dibutuhkan juga... maka sangat dianjurkan untuk menggunakan sebuah kontrol ampere pada masing-masing phasa tegangan input.  contohlah sebuah Current Transformer untuk masing-masing phasa R, phasa S, dan phasa T.  Yang kedua software dipergunakan sebagai perangkat yang memberikan hasil baik pergerakan mesin ataupun berbagai informasi yang bisa ditampilkan dan dianalisa sehingga diperoleh suatu tujuan baik berupa laporan, tampilan grafik, sistem operasi dan monitoring sesuai yang diharapkan. 

Pada sistem elektris dengan jumlah motor pompa yang tidak terlalu besar, maka kita cukup mudah untuk membuat sistem kontrol dan sistem monitoringnya. Kenapa ? Coba perhatikan wiring sistem kontrol start delta pompa  kapasitas 40 HP berikut ....

Wiring diagram panel start delta disamping dirancang dengan tujuan sebagai kontrol motor dengan torsi awal yang cukup besar. Hanya  dibutuhkan perangkat kontaktor, timer , thermal overload dan push button. Tujuan pengontrolan adalah  "menggerakkan kerja kontaktor secara bergantian melalui timer " dengan push button untuk start dan stop. Aktivitas start dan stop dapat dilakukan secara manual dari panel ataupun melalui panel lain yang terintegrasi ke dalam modul control seperti PLC  ( Programmable Logic Controller ).

Sistem kontrol seperti ini sering anda jumpai pada unit-unit mesin yang sederhana baik jumlah mesin maupun pengontrolan. Namun apabila melihat pada kapasitas lain yang lebih besar seperti kemudahan monitoring seperti kapan tombol start dinyalakan,  kapan tombol stop ditekan, atau kapan terjadinya thermal overload dan kapan temperatur gulungan motor melebihi setting temperatur maka  anda akan perlu melibatkan beberapa sistem monitoring tambahan . Maka kehadiran software monitoring  ( informasi ) menjadi hal yang sangat penting.

 ( Gambar perangkat hardware sistem kontrol pompa tangki )

Maka akan diperoleh akibat pada  ketidak efisien sistem, pemborosan energi listrik, kesulitan memonitor aktifitas kesalahan dalam operasional, dsb.

Perancangan Sistem Monitoring dan Automation System

Monitoring dan Automation System  merupakan sistem yang difokuskan pada kegiatan  pengawasan seluruh aktivitas sistem,  untuk tercapainya  sasaran / tujuan  dalam hal  kapasitas,  efektifitas kegiatan sistem, dan effisiensi , dengan menggunakan sistem dan perangkat  yang mampu menggantikan aktifitas  konvensional dengan  sistem komputerisasi.

 ( Animasi  sistem kontrol pompa tangki )

Sistem Monitoring ini akan memberikan kemudahan dalam hal :
1. Menampilkan data real time pompa termasuk status pompa (kapan on dan off, jam berapa status on dan off, pengguna dsb) .
2. Menampilkan laporan volume tangki secara menit, jam, harian yang akurat dan lengkap.
3. Melakukan perubahan setting volume tangki, kecepatan transfer water dan tekanan secara detail.

4. Mencetak berbagai bentuk laporan, seperti :
* Laporan operasional setiap saat ( real time)
* Laporan Produksi per shift
* Laporan Penggunaan Raw Material Stok harian
* Laporan Beban Listrik Plant ( Jangka waktu yang diinginkan)
5. Mencetak laporan alarm, troubleshooting  ( Jika Tiket Printer module menggunakan Smart card Reader) .
6. Mengetahui akses jaringan monitoring setiap saat yang bisa diakses lewat SMS/ HP atau " Remote Software " untuk mengakses operasional dari tempat yang jauh setiap saat.
7. Terkoneksi dengan software akuntansi ( Storage Tank Stock Administration) untuk laporan stock produksi.
8. Laporan penggunaan listrik bulanan sudah dilengkapi dengan GRAFIK, sebagai analisa untuk mengetahui anggaran operasional.
 

 ( Tampilan layar monitor secara real time )

I. Apa sebenarnya kelebihan sistem monitoring dan otomatisasi dibanding sistem kontrol konvensional ?

Sistem ini bisa diciptakan untuk mengontrol dan memonitor setiap kejadian dari sistem secara real time.  Anda bisa melakukan setting ataupun memonitor kapan terjadinya alarm, kapan mengaktifkan dan mematikan mesin dll. Dan lebih lengkapnya keseluruhan aktivitas  dapat dimonitor.  Bahkan anda bisa melakukan beberapa seeting beberapa kontrol sekaligus seperti membuat schedule, event, report, alarm ataupun beberapa setup dan parameter mesin.

Dengan ditambahkannnya sistem monitoring ini, maka otomatis berbagai gangguan selama mesin beroperasi akan diperkecil dan dengan database yang tercatat dakam sistem monitoring akan dengan mudah untuk melakukan tracing / pelacakan kesalahan pada  sistem baik dalam skala jam, harian, mingguan atau bahkan bulanan, melakukan editing dan transferring data informasi ke seluruh sistem monitoring anda mudah melalui jaringan ethernet.

Bagaimana membuat sistem monitoring ?  

Perangkat Hardware :

Sejumlah persiapan untuk membentuk perangkat harware yang mendukung sistem monitoring haruslah diperinci terlebih dahulu hal tentang ,

1. Identifikasi sistem yang hendak dimonitor. Sebagai contoh anda hendak melakukan sistem monitoring sistem overload dan alarm motor pompa, maka anda harus mengindentifikasi wiring diagram elektrik motor mana saja yang hendak dimonitor. Sebagai contoh anda berkeinginanan untuk menampilkan grafik kerja ampere motor pompa dan memberikan tampilan informasi real time lain ( seperti volume tangki, kecepatan motor dsb )  yang hendak anda analisa.

2. Input sistem yang hendak dimonitor  dan output sistem yang dinginkan. Anda harus menentukan dimana saja penarikan kabel input pada wiring diagram elektrik yang akan dipergunakan sebagai sinyal input digital dan besaran  input analog lain seperti temperatur, ampere beban dsb. Data input digital maupun data analog  bisa bisa diambil dari  wiring diagram berikut :

( Gambar Wiring Diagram Sistem Kontrol Star Delta )

Pada wiring diagram star delta tersebut saya mengaggap bahwa anda sudah memahami cara wiring kontrol elektrik ( jika belum silahkan membaca e-book saya panduaninstalasi industri dan komersial ). Pengambilan input kontrol pada wiring diagram bisa dilakukan dengan tambahan sebuah relay ( yaitu pada contact point relay ) atau hanya dengan komponen kontaktor ( pada contact point contactor  KM1 ) pada kontrol start delta yang ada, tergantung bagaimana design kontrol  awal anda membuatnya. Bisa juga anda menambahkan input data dari contact point thermal overload ( kode F1 pada gambar ) yang ada.

Perangkat software mempunyai fungsi dan tugas komunikasi data yaitu untuk melakukan perubahan / setting data input dan output, mencetak berbagai bentuk laporan alarm, troubleshooting. Melakukan akses jaringan monitoring setiap saat dengan GRAFIK, sebagai analisa untuk mengetahui anggaran operasional. Perangkat ini dapat dipantau dari station server maupun station client.
 

Tugas penting yang harus dipersiapkan dalam software anda untuk membuat sistem monitoring dan kontrol sesuai konsep komunikasi data adalah :
- Pengaturan komunikasi serial di PC (baud rate, stop bit, start bit, dll)
- Pengaturan komunikasi serial di PLC, masing – masing vendor punya aturan pengaturan sendiri – sendiri.
- Perancangan protokol komunikasi PC – PLC, misal : dengan membuat program sendiri atau menggunakan software yang sudah ada.

Perancangan software untuk monitoring data dapat menggunakan salah satu dari beberapa software yang anda kenal seperti Delphi, Visual Basic, Visual C++ atau dengan menggunakan software aplikasi data akuisisi yang sudah jadi seperti Wonderware, LabView atau lainnya. Sedangkan penyimpanan data dapat dengan menggunakan fasilitas yang ada pada software database MySQL dan disimpan pada database PC Server yang bisa diakses dengan aplikasi software yang anda pakai.

Visual Basic for Application merupakan implementasi dari bahasa pemrograman Visual Basic 6 yang berifat event-driven dan diasosiasikan secara integrated development environment. (IDE) yang terintegrasi pada sebagian besar4 apilkasi Microsoft Office. VBA bersifat event-driven ( dikendalikan oleh event ) yang merupakan suatu paradigma pemrograman dimana alur program ditentukan oleh even-event, contohnya sensor ouput, aksi pengguna yaitu klik mouse atau menekan tombol, dan juga pesan yang diterima dari program lain yang dapat menjadi pemicu (trigger ).

Boorland Delphi adalah suatu bahasa pemrograman yang memberikan fasilitas pembuatan aplikasi visual. Keunggulan program ini terletak pada produktivitas, kualitas, pengembangan perangkat lunak, kecepatan kompilasi, pola desain yang menarik, serta diperkuat dengan pemrogramannya yang terstruktur. Selain dapat dijalankan pada aplikasi berbasis Windows, Boorland Delphi menyediakan fasilitas object yang kuat dan lengkap yang memudahkan programmer membuat program. Format database yang dimiliki Delphi adalah format MS.Access, SyBase, SQL dan lain-lain.

II. Setting Komunikasi pada HMI

III.  Komunikasi Data dan Pengolahan Data

Jenis komunikasi data yang bisa dipergunakan :

Agar semua sistem dapat diintegrasikan dengan benar, maka pada perancangan hardware  dibutuhkan setting konfigurasi pada modul-modul tambahan selain CPU. Untuk dapat melakukan komunikasi dengan baik, maka sistem anda harus sudah terinstall DRIVER komunikasi. Beberapa driver komunikasi yang paling sering dipakai disebutkan dalam list berikut :

http://www.kepware.com/Products/products_OPCServers.asp

Jika proses install driver utility anda berjalan normal, maka jenis driver yang anda pergunakan dalam sistem akan secara otomatis muncul di software utility communication driver. Selanjutnya jika anda telah menggunakan berbagai teknologi komunikasi data dalam HMI anda anda pasti mengetahui bahwa Teknologi industrial komunikasi data juga terus berkembang dengan munculnya OPC (OLE for Process Control; OLE = Object Linking / hubungkan & Embedding / tanamkan). Object Linking and Embedding (OLE) adalah teknologi yang dikembangkan oleh Microsoft dimana sejumlah dokumen bisa dicampur atau disambungkan dengan dokumen lain ataupun obyek lain. Bagi para pengembang sistem data, OLE sangat membantu dalam pengembangan HMI dengan object yang makin lengkap. Anda bisa menyisipkan linked atau embedded objects pada projek gambar Anda untuk menambahkan informasi dari aplikasi lain. Anda dapat menambahkan movies, spreadsheets, formatted documents, dll.

Sebagai contoh :

Dalam aplikasi HMI dengan Visual Basic OLE (Object Linking and Embeeding) merupakan  salah satu kontrol di Visual Basic yang bisa kita manfaatkan untuk menjalankan aplikasi di luar Visual Basic dalam Form Visual Basic. Misal kita ingin menambahkan Microsoft Word didalam Form Visual Basic kita, kita bisa memanfaatkan OLE ini, contoh kontrolnya dapat dilihat pada gambar sebelah.

3.1. Sistem Komunikasi Data

Komunikasi data menjadi sangat penting ketika sistem yang kita monitor memiliki banyak station dengan jarak kabel yang ditarik untuk menghubungkan mesin yang hendak dimonitor dan kontrol sentral.  Komunikasi data hendaknya terhindar dari hal-hal yang bisa menimbulkan gangguan komunikasi data seperti gelombang listrik di dekat kabel data serta jarak tarikan kabel komunikasi data. Juga mengingat bahwa tegangan yang cenderung akan menurun dengan semakin jauh penarikan kabel data.  Maka diperlukan perangkat komunikasi data dengan kemampuan kecepatan pengiriman data, serta kemampuan koneksi jaringannya yaitu dengan menggunakan gabungan converter dari RS232 ke RS 422/485 atau sebaliknya.

Sistem komunikasi yang ada adalah 2 macam yaitu: komunikasi serial dan paralel. Komunikasi data secara parallel yaitu Komunikasi banyak data (64 bit, 32 bit, 16 bit, 8 bit, 4 bit) yang dilakukan secara langsung dalam waktu bersamaan melalui banyak jalur (kabel, PCB, fiber optical, dll). Komunikasi data secara serial yaitu komunikasi 1 buah data (1 bit) pada satu waktu.
Tidak banyak yang bisa dibahas untuk komunikasi data secara parallel sedangkan komunikasi secara serial telah mengalami berbagai perkembangan dan telah banyak jenisnya.
 

1. Komponen Hardware : PLC yang digunakan adalah PLC Omron Sysmac CPM1 yang memiliki 12 masukan (0CH00-0CH11) dan 8 keluaran (10CH00-10CH07) dan terdapat fasilitas untuk melakukan hubungan komunikasi dengan komputer, melalui RS232 atau yang lebih dikenal dengan port serial. PLC Omron Sysmac CPM1A sudah dilengkapi sumber tegangan 24 VDC guna memicu masukan untuk bisa melakukan perubahan pada memori dan keluaran berupa relay.

2. Komponen Software yaitu dengan melakukan instalasi, konfigurasi dan eksekusi perangkat driver komunikasi yang anda pilih.

Seperti terlihat pada gambar hubungan system maka jumlah saluran channel yang dibutuhkan dalam suatu sistem monitoring sangat ditentukan dari besar dan kapasitas unit keseluruhan. Anda bisa menentukan hardware dan software module yang ada dipasaran untuk Anda pakai.

Setiap peralatan input ( sensor, relay  dsb ) atau output ( actuator ) yang terhubung dengan peralatan I/O PLC mempunyai alamat yang spesifik. Pengalamatan untuk I/O dilakukan sesuai dengan ketentuan yang telah ditentukan yaitu sesuai dengan penempatan modul I/O pada slot ke berapa di dalam chassis PLC ditempatkan. Penulisan alamat memori yang salah akan membuat program yang dijalankan akan berbeda dari yang diinginkan atau bahkan tidak dikenali oleh PLC.

Dua hal dasar  jika menempatkan tambahan module I/O diluar PLC sebagai tambahan maka perlu dilakukan pengalamatan seperti berikut :