13

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

14

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

15

Gambar 3.2. Tangki Tampak Atas

Gambar 3.3. Tangki Tampak Samping

Diameter 40 cm

Jari-Jari 20 cm

Tinggi 50 cm

16

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 = πr2t1

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 = πr2tair_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 = πr2tair_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

17

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

18

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 CPM2A-

40CDR 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.

19

Gam

bar

3.6

. D

iagra

m W

irin

g S

iste

m P

engon

trola

n T

an

gk

i P

eman

as

Air

Pad

a P

LC

OM

RO

N C

PM

2A

-40C

DR

-A

20

Tabel 3.1. Daftar Penggunaan Pin Pada PLC OMRON CPM2A-40CDR-A

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.

PIN KETERANGAN

PIN 00.00 SAKLAR TRANSISTOR ATAS

PIN 00.01 SAKLAR TRANSISTOR BAWAH

PIN 00.02 PUSH BUTTON FILL_ON

PIN 00.03 PUSH BUTTON 70oC

PIN 00.04 PUSH BUTTON 65oC

PIN 00.05 PUSH BUTTON 60oC

PIN 00.06 PUSH BUTTON 55oC

PIN 00.07 PUSH BUTTON EMPTY_ON

PIN 00.08 PUSH BUTTON EMPTY_OFF

PIN 00.10 PUSH BUTTON EMERGENCY (STOP)

PIN 10.00 SOLENOID VALVE ELECTRIC ATAS

PIN 10.01 SOLENOID VALVE ELECTRIC BAWAH

PIN 10.02 ELEMEN PEMANAS

21

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.

22

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.).

23

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

24

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.

25

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

26

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].

27

Gambar 3.15. Rangkaian Saklar Transistor Bagian Atas

Gambar 3.16. Rangkaian Saklar Transistor Bagian Bawah

Nilai 𝑅1 = 1k di dapat dari :

𝑅1 =VB − VBE

IBmax

𝑅1 =24 V − 0,7 V

1 A

𝑅1 = 23,3 Ω ⟶ Jadi nilai 𝑅1 maksimal = 23,3 Ω

PLC

W4

W3

+V

V224V

+V

V124V

Q1PNP

RLY124VSPDT

R11k

PLC

R21k

+V

V424V

Q2PNP

RLY224VSPDT

W1

W2

28

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 × 10−3𝑚3) = 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

t =Q

P

t =14994000 Joule

2000 Watt

t = 7497 s

29

t =7497 s

60= 124,95 menit

t =124,95 menit

60= 2 jam 8 menit

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

56 + 58= 28,49 Ω

P =V2

R

P = (220 V)2

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)

30

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.

31

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

32

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

33

Gambar 3.21. Antar Muka Panel Box

Gambar 3.22. Bagian Dalam Panel Box

PLC OMRON

Relay

PLC Analog

Terminal

Listrik

Kontaktor

Rangkaian

Saklar

Transistor

& AD595A

Push

Button

34

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.

35

Gambar 3.23. Diagram Alir Pengisian dan Pemanasan Air

36

Gambar 3.24. Diagram Alir Pengosongan Air

37

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

38

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

39

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

40

Gambar 3.26. Tampilan InTouch Window Maker

Gambar 3.27. Tampilan InTouch Window Viewer

41

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”

42

Gambar 3.29. Tampilan “Status Water”

Gambar 3.30. Tampilan “Fill Water”

43

Gambar 3.31. Tampilan “Empty Water”