BAB I

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Pada saat ini perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi telah mengalami

kemajuan yang sangat pesat terutama di bidang pengendalian. Salah satunya yang

banyak dibutuhkan dalam dunia industri adalah sistem pengendalian level air.

Pengendalian ini digunakan untuk kelancaran proses produksi dan untuk

mengoptimalkan daya kerja dari sarana dan prasarana yang ada, sehingga sarana dan

prasarana ini dapat bekerja lebih baik, efektif dan efisien.

Selama ini pengendalian level air dilakukan secara manual dimana untuk

mengetahui level air pada waktu tertentu harus ada seseorang yang datang

memantau. Pekerjaan ini sangat tidak efektif dan efisien serta dibutuhkan waktu yang

tidak sedikit. Dewasa ini, terjadi banyak perubahan dalam bidang pengendalian yang

semula dilakukan secara konvensional menjadi otomatis. Peranan pengaturan

otomatis dalam berbagai bidang sangat berguna demi kemajuan manusia dan telah

berkembang dengan pesat disertai teknologi rekayasa yang sudah canggih, manusia

akan selalu berusaha agar segalanya lebih mudah dan efisien.

Resiko dalam sistem kendali level sangat sering terjadi terutama pada aktuator

pompa dimana ketika permintaan supply air yang berlebih dalam hal ini membuat

pressure discharge valve yang berlebih dari set point yang telah ditentukan sehingga

dapat merusak aktuator pompa, ini sangat erat kaitannya dengan kehandalan dari

setiap fungsi keselamatan dalam pengoperasian sebuah sistem yang ada. Setiap

sistem yang ada telah memiliki standar keselamatan yang berlaku, tetapi selama

berjalannya waktu tingkat keselamatan kerja juga akan semakin menurun dan

membutuhkan beberapa usaha yang dilakukan untuk tetap menjaga kestabilan dari

setiap proses tersebut karena setiap komponen dan suatu sistem memiliki kehandalan

dan MTTF (mean time to failure) yang . Adapun beberapa upaya yang dilakukan

yaitu dengan meningkatkan perawatan terhadap alat–alat tersebut atau menggantinya

dengan komponen alat yang baru.

Keselamatan sendiri memiliki makna sebagai suatu keadaan yang pada suatu

sistem yang akan membawa suatu proses tertentu ke keadaan yang aman ketika

kondisi yang tidak diinginkan terjadi. Suatu proses keselamatan dalam sebuah sistem

sangat bergantung kepada kehandalan dari setiap komponen dan peralatan yang

digunakan.

Ada beberapa standar internasional yang berkaitan dengan keamanan dan

keselamatan mengenai instrumentasi kendali, salah satunya adalah ISA S84, IEC

61508 dan IEC 61511. Industri yang telah memiliki ISO 9001, ISO 14001, dan

OHSAS 18001 harus memenuhi prasyarat tentang keamanan isntrumen tersebut.

Dimana instrumen kendali memiliki beberapa kriteria untuk dinyatakan perlu atau

tidaknya sistem pengaman atau protection layer dengan metode analisa Safety

Instrumented System (SIS) dan Safety Integrity Level (SIF).

Kecelakaan yang timbul akan mengakibatkan konsekuensi bagi pekerja,

masyarakat sekitar, lingkungan atau peralatan proses yang ada. Untuk itu, sistem

keselamatan yang telah ada di dunia industri, misalnya Safety Instrumented System

diharapkan pada saat bahaya yang terjadi, tidak akan menghasilkan dampak yang

sangat besar. Dengan adanya SIS bahaya tersebut langsung dapat dicegah dengan

cara mematikan proses yang sedang berjalan.

Sebuah sistem kendali level air yang mengatur presentase bukaan keran

masukan dari sebuah tangki, dimana bukaan maksimum namun tidak diimbangi

suplai air yang seimbang menyebabkan kekurangan pada sistem yang harus diatasi

dengan penggunaan pompa yang dapat mesuplai air dengan intensitas laju aliran

yang lebih tinggi. Namun hal tersebut menimbulkan masalah baru yaitu ketika

bukaan keran yang dapat menimbulkan tekanan hidrostatik pada sistem pemipaan

sehingga laju aliran air yang tertahan memberikan pembebanan yang berlebih pada

pompa yang dapat berbahaya. Hal tersebut yang mendorong penulis untuk membuat

rancang bangun sebuah sistem keamanan yang menerapkan Safety Instrumented

System yang diterapkan pada sebuah kendali level air.

1.2 Perumusan Masalah

Adapun permasalahan yang muncul dalam proses pembuatan alat ini adalah :

a. Bagaimana mengukur besar laju aliran air dan merubahnya dalam besaran

listrik.

b. Bagaimana membuat suatu perangkat lunak yang dapat mengukur besaran

listrik.

c. Bagaimana mengukur besar laju aliran air dan merubahnya dalam besaran

listrik.

d. Bagaimana penentuan set-point pada kondisi-kondisi yang dianggap

berbahaya.

e. Bagaimana suatu sistem dapat mengembalikan sebuah plant pada kondisi

yang dianggap aman.

f. Bagaimana pemilihan suatu kontroller yang tepat untuk digunakan pada alat

yang akan dibuat.

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah pada proyek akhir ini adalah sebagai berikut:

a. Sistem keamanan yang dibuat hanya mengamankan pada kondisi laju aliran

yang tidak sesuai dan level ketinggian yang tidak sesuai.

b. Emergency shutdown akan bekerja berdasarkan level ketinggian air yang

melebihi kondisi high-high dari set-point.

c. Penggunaan SIL pada tingkatan ke 2 dimana pemisahan kontrol antara

kontrol proses dan kontrol sistem keamanan.

d. Perhitungan level SIL dan SIS hanya berdasarkan penggunaan sebuah sample

instrumen kendali.

1.5 Tujuan

a) Tujuan Umum:

• Sebagai salah satu syarat menyelesaikan mata kuliah Proyek Akhir di

semester VI dan kelulusan Program Diploma III di Politeknik Negeri

Bandung.

• Mengaplikasikan ilmu yang telah diperoleh selama tiga tahun belajar di

Politeknik Negeri Bandung.

• Sebagai wadah untuk mengimplementasikan ilmu yang di dapat selama

perkuliahan, berdasarkan pengalaman sendiri dan kesulitan yang

dialami.

b) Tujuan Khusus

• Merancang dan menerapkan Safety Instrumented System pada kendali

level air PID yang memberikan aksi secara otomatis untuk

mengamankan suatu kondisi agar tetap pada kondisi set-point yang

ditentukan agar menjamin suatu proses pengendalian level air pada

kondisi yang aman.

1.5 Metodelogi

1) Studi Literatur

Pada tahap ini, penulis mencoba mencari literatur yang terkait dengan safety

instrumented system, safety integrity level, emergency shutdown dan hal-hal

yang terkait dengan sistem untuk mengukur laju aliran air dan level air.

2) Perancangan dan Realisasi

Pada tahap ini dilakukan pendisainan keseluruhan sistem untuk mendapatkan

spesifikasi sistem sehingga didapatkan spesifikasi kebutuhan setiap komponen

yang akan digunakan. Setelah didapat perincian dari hal-hal yang diperlukan,

penulis mulai menyediakan kebutuhan komponen yang diperlukan, dengan

membuat daftar komponen dan biaya yang dibutuhkan, kemudian membelinya.

Selanjutnya, penulis akan membuat layout PCB dan mencetaknya. Tahap ini

diakhiri dengan perakitan komponen mekanik, penyolderan komponen-

komponen ke dalam PCB, pengintegrasian sistem elektronik (PCB dan PLC),

pengkabelan dari sistem elektronik pada sistem mekanik.

3) Pengukuran dan Pengujian

Setelah perakitan keseluruhan sistem selesai, penulis mencoba melakukan

pengukuran dan pengujian dengan multimeter dan osiloskop untuk mengetahui

parameter-parameter penting yang dicoba kemudian didata dan direkam, apabila

terdapat penyimpangan maka diuasahakan parameter tersebut dianalisa dan

diperbaiki terutama dalam penentuan set-point dari laju aliran air dan level

ketinggian air.

4) Analisa dan Evaluasi

Pada tahap ini diperlukan untuk mengevaluasi kinerja dan kehandalan alat

yang dibuat. Penulis mencoba melakukan identifikasi kendala-kendala yang

menjadi penyebab gagalnya dan terganggunya sistem.

5) Prototipe

Pada tahap ini diperlukan untuk merampungkan dan mengemas sistem ke

dalam bentuk yang lebih representatif.

6) Pembuatan Laporan

Tahap ini dilakukan bersamaan dengan tahap-tahap yang lainnya. Pembuatan

buku ini merupakan hasil laporan dari alat yang telah dibuat, dimana di

dalamnya mengenai hasil perancangan dan analisa sistem.

1.6 Sistematika Laporan

Sistematika penulisan laporan ini disusun dalam beberapa bab sebagai

berikut:

1.6.1 BAB I PENDAHULUAN

Berisi tentang latar belakang masalah, tujuan, pembatasan masalah,

metodologi, dan sistematika penulisan.

1.6.2 BAB II LANDASAN TEORI

Bab ini membahas tentang teori-teori pendukung yang digunakan dalam

penyelesaian masalah dalam proyek akhir ini. Pembahasan meliputi tekanan

hidrostatik, Safety Instrumented System, Safety Integrity Level, PLC, water

flow meter sensor, ladder diagram, CX Programmer, Atmega16 dan

BASCOM-AVR .

1.6.3 BAB III PERANCANGAN ALAT

Berisi uraian tentang perancangan alat secara keseluruhan mulai dari

spesifikasi rancangan, perancangan setiap sistem, pemilihan komponen

perancangan perangkat lunak.

1.6.4 BAB IV REALISASI, PENGUKURAN DAN ANALISIS

Berisi tentang tahapan realisasi, bahasan hasil rancangan, proses pengujian

modul, hasil pengukuran dan analisanya.

1.6.5 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi tentang kesimpulan dari hasil pembuatan Proyek Akhir dan saran untuk

pengembangan lebih lanjut dari alat yang telah dibuat.