III. METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan di Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Lampung 2 x 100

MW unit 5 dan 6 Sebalang, Lampung Selatan. Pengerjaan tugas akhir ini

bertempat di laboratorium Tegangan Tinggi Jurusan Teknik Elektro Universitas

Lampung pada bulan Juni 2012 sampai dengan bulan September 2013.

B. Alat dan Bahan

Pada sistem simulasi ini, menggunakan alat dan bahan sebagai berikut :

1. Referensi Electrochlorination Sistem, yaitu sistem baku yang digunakan

sebagai pemroses air laut menjadi cairan chlorine (NaOCl), yang berupa

buku-buku panduan.

2. Referensi Pemrogramman dan hubungannya dengan computer.

3. Program Aplikasi pada PC menggunakan Cx-one.

4. PC (Personal Computer).

C. Metode yang digunakan

Berikut adalah blok diagram metode penelitian Simulasi Sistem Chlorination

Pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap :

51

Gambar 3.1 Blok diagram metode penelitian

Pada gambar 3.1 di atas, terlihat bahwa pembuatan program simulasi ini terdiri

dari :

1. Penentuan alamat input dan output, yaitu suatu sistem untuk menentukan

alamat input dan output mana yang akan digunakan pada komputer yang

berinteraksi dengan hardware (sensor sebagai alamat input, dan motor, valve

sebagai alamat output),

2. Pembuatan data base, yaitu suatu cara memasukkan data-data referensi yang

nantinya digunakan untuk pembanding suatu data masukan, yang akhirnya

menjadi suatu perintah keluaran untuk menggerakkan valve atau motor.

3. Penentuan alamat tampilan, yaitu suatu sistem menentukan alamat yang akan

digunakan sebagai tampilan display pada PC, sehingga dapat dioperasikan dengan

mudah oleh pengguna.

4. Pembuatan logic, adalah suatu langkah utama dalam membuat program kontrol

dimana pada sistem ini, dirancang semua logic diagram untuk menjalankan suatu

sistem.

52

5. Pengujian logic dan simulasi, yaitu suatu tahapan, dimana logic control yang

telah dibuat, dapat beroperasi dengan baik sesuai dengan sistem kerja yang

diinginkan.

Sistem simulasi ini akan menampilkan kondisi nyata komponen valve, motor, dan

injektor bahan kimia, yaitu ditandai dengan warna merah untuk komponen-

komponen yang sedang bekerja atau posisi on, warna hijau untuk komponen-

komponen yang tidak bekerja atau posisi off, dan warna orange untuk komponen-

komponen yang fault, atau tidak bekerja secara baik, contoh : sebuah valve yang

tidak dapat membuka penuh menyentuh limit switch open, dalam waktu 3 detik

akan berwarna orange (fault).

D. Perancangan Program Kontrol

Adapun sistem flow chart pembuatan program simulasi pada alat ini adalah

sebagai berikut :

Gambar 3.2 Flow Chart Program

START

A.DATA INPUT B.DATA PERMISSIVE

RUNNING

DATA PROCCESS

STOP

END

A+B= Ref

53

Pada gambar flow chart di atas, proses program berlangsung yaitu :

1. Start, merupakan proses awal menjalankan program untuk mengeksekusi

motor pompa maupun valve pada suatu sistem,

2. Data input, merupakan suatu masukan bagi proses kontrol simulasi, yang

terdiri dari masukan data switch pada valve, atau kondisi MCB, dan juga

kondisi level switch dan kadar chlorin.

3. Data permissive, merupakan suatu masukan bagi proses kontrol simulasi

yang terdiri dari izin eksekusi yang merupakan data input pula yang

berupa kondisi remote/lokal pengoperasian motor maupun valve.

4. Running, adalah kondisi running atau bekerjanya suatu pompa atau valve.

5. Data proses, merupakan data input yang dihasilkan dari proses running

suatu sistem, seperti level tanki penuh atau belum, kondisi flow air, dsb,

6. Stop, merupakan proses akhir dari suatu kontrol simulasi ini, dimana bila

kondisi data proses telah sesuai dengan settingan, maka motor, atau valve

berhenti bekerja, dan jika belum terpenuhi, pompa dan valve tersebut tetap

bekerja.

Langkah-langkah dalam membuat program kontrol Chlorination System pada

Pembangkit Listrik Tenaga Uap adalah sebagai berikut :

1. Menentukan jenis program PLC yang digunakan dan dipastikan bahwa

program tersebut dapat digunakan pada PLC jenis Simatic s7 dari

Siemen, dalam hal ini menggunakan program Cx One Programmer

yang kompatible dengan berbagai macam PLC yaitu : Siemen,

Mitsubishi, Omron, Allen Bradley, dll. Di dalam program ini juga

54

terdapat program link yang dapat menghubungkan antara program

ladder kontrol dengan program simulasi view-nya sebagai pengganti

PLC sungguhan. Nama program tersebut adalah Cx One Designer.

2. Mencari referensi dari sistem Chlorination pada Pembangkit Listrik

Tenaga Uap, dan juga referensi dari masing-masing komponen

pembentuknya, seperti sistem kerja sensor, dan sistem kerja panel

motor.

3. Menentukan alamat input, alamat kontrol internal PLC yang berupa

relay internal, timer, dan counter, dan menetukan alamat output yang

akan diumpankan ke keluaran PC menuju PLC sebenarnya.

Pada sistem chlorination ini, program dibagi menjadi sistem, yaitu sistem

elektrikal, yang bersumber dari panel-panel motor, dan sistem mekanik, yang

berasal dari sensor switch dari aliran mekanik air, level tanki, dan analizer

chlorin. Program CX One, mempunyai alamat input output mulai dari 0.00,

sampai 199.00, dan relay internal program yaitu dari 200.00 sampai tak hingga.

Timer memiliki alamat 000 sampai 999. Berikut adalah daftar input yang terdapat

pada sistem chlorination berdasarkan data referensi proyek PLTU Sebalang :

Tabel 3.3. Daftar alamat input sensor Program PLC Chlorination System

NO : ALAMAT INPUT : DISKRIPSI : JENIS KONTAK

1 10.00 DP Strainer 1 Normally Open

2 10.01 DP Strainer 1 Normally Open

3 10.02 Flow Inlet Chlorinizer 1 Normally Close

4 10.03 Flow Inlet Chlorinizer 1 Normally Close

55

5 10.04 Temperatur Inlet Chlorinizer 1 Normally Open

6 10.05 Temperatur Inlet Chlorinizer 1 Normally Open

7 10.06 Flow Outlet Chlorinizer 2 Normally Close

8 10.07 Flow Outlet Chlorinizer 2 Normally Close

9 10.08 Temperatur Outlet Chlorinizer 2 Normally Open

10 10.09 Temperatur Outlet Chlorinizer 2 Normally Open

11 10.10 Chlorin Analizer Normal Normally Open

12 10.11 Chlorin Analizer HIgh Normally Open

13 10.12 Level Low Storage Tank Normally Open

14 10.13 Level High Storage Tank Normally Open

Sedangkan untuk alamat input yang berasal dari panel-panel motor adalah sebagai

berikut :

Tabel 3.4. Daftar alamat input Panel Motor Chlorination System

NO : ALAMAT INPUT : DISKRIPSI : JENIS KONTAK

1 0.01 Booster Pump 1 Remote Normally Open

2 0.02 Booster Pump 1 Trip Normally Open

3 0.03 Booster Pump 1 Control Fail Normally Open

4 1.00 Booster Pump 2 Remote Normally Open

5 1.01 Booster Pump 2 Trip Normally Open

6 1.02 Booster Pump 2 Control Fail Normally Open

7 2.00 Rectifier 1 Remote Normally Open

8 2.01 Thyristor Rectifier 1 Over Temperatur Normally Open

9 2.02 Dioda Rectifier 1 Over Temperatur Normally Open

10 2.03 Rectifier 1 General Fault Normally Open

11 2.04 Rectifier 1 Fan Fault Normally Open

56

12 2.05 Rectifier 1 Phase Fault Normally Open

13 2.06 Rectifier 1 Door Open Normally Open

14 2.07 Rectifier 1 Over Voltage Normally Open

15 2.08 Rectifier 1 Transformer Over Temperatur Normally Open

16 2.09 Rectifier 1 Over Current Normally Open

17 3.00 Rectifier 2 Remote Normally Open

18 3.01 Thyristor Rectifier 2 Over Temperatur Normally Open

19 3.02 Dioda Rectifier 2 Over Temperatur Normally Open

20 3.03 Rectifier 2 General Fault Normally Open

21 3.04 Rectifier 2 Fan Fault Normally Open

22 3.05 Rectifier 2 Phase Fault Normally Open

23 3.06 Rectifier 2 Door Open Normally Open

24 3.07 Rectifier 2 Over Voltage Normally Open

25 3.08 Rectifier 2 Transformer Over Temperatur Normally Open

26 3.09 Rectifier 2 Over Current Normally Open

27 4.00 Dosing 1 Remote Normally Open

28 4.01 Dosing 1 Trip Normally Open

29 4.02 Dosing 1 Control Fault Normally Open

30 5.00 Dosing 1 Remote Normally Open

31 5.01 Dosing 1 Trip Normally Open

32 5.02 Dosing 1 Control Fault Normally Open

33 7.00 Plant Unit 1 Running Normally Open

34 7.01 Plant Unit 2 Running Normally Open

Sedangkan alamat output yang merupakan relay internal program PLC ini adalah

sebagai berikut :

57

Tabel 3.5. Daftar alamat output control Chlorination System

NO : ALAMAT OUTPUT : DISKRIPSI : JENIS KONTAK

1 200.08 Start Command Booster Pump 1 Normally Open

2 200.09 Stop Command Booster Pump 1 Normally Open

3 201.07 Start Command Booster Pump 2 Normally Open

4 201.08 Stop Command Booster Pump 2 Normally Open

5 202.14 Start Command Rectifier 1 Normally Open

6 202.15 Stop Command Rectifier 1 Normally Open

7 203.14 Start Command Rectifier 2 Normally Open

8 203.15 Stop Command Rectifier 2 Normally Open

9 204.09 Start Command Dosing 1 Speed 1 Normally Open

10 204.10 Stop Command Dosing 1 Speed 1 Normally Open

11 204.11 Start Command Dosing 1 Speed 2 Normally Open

12 204.12 Stop Command Dosing 1 Speed 2 Normally Open

13 205.09 Start Command Dosing 2 Speed 1 Normally Open

14 205.10 Stop Command Dosing 2 Speed 1 Normally Open

15 205.11 Start Command Dosing 2 Speed 2 Normally Open

16 205.12 Stop Command Dosing 2 Speed 2 Normally Open

Dengan menentukan alamat input, dan output ini, maka dapat dibuat ladder logic

sesuai dengan prinsip kerja dari Chlorination System, yang dibagi menjadi 2

sistem kontrol, yaitu sistem kontrol manual dan sistem kontrol otomatis, dimana

selector switchnya dibuat dalam software program relay.

58

1. LOGIC SENSOR

Berikut adalah gambar diagram ladder untuk input sensor :

Gambar 3.6. Ladder Diagram sensor pada Chlorination System

Pada gambar di atas, terlihat bahwa semua sensor merupakan kontak NO

(Normally Open), kecuali sensor flow atau aliran, memiliki sifat kontak NC

(Normally Close). Jumlah jalur ladder untuk sensor ini adalah 6 Rung yaitu dari

Rung 2 sampai Rung 7. Semua indikator diumpankan terlebih dahulu ke dalam

relay internal program PLC, supaya dapat digunakan untuk mengontrol lebih

banyak. Yaitu dari 210.00 sampai 210.09, sehingga untuk kontrol yang

bersangkutan dengan sensor-sensor ini menggunakan kontaktor dari relay yang

berhubungan dengan sensor.

59

2. LOGIC BOOSTER PUMP 1

Untuk ladder program control Booster Pump 1 dapat dilihat sebagai berikut :

Gambar 3.7. Ladder Diagram Booster Pump 1 pada Chlorination System

60

Pada gambar di atas, logic control untuk booster pump 1 dibagi menjadi 2

kelompok, yaitu logic booster pump 1 indikator, yang terdiri dari 5 Rung,

dan logic control booster pump 1, yang berfungsi menjalankan booster

pump 1 baik secara manual maupun auto, dan untuk men-stop booster

pump tersebut.

3. LOGIC BOOSTER PUMP 2

Gambar 3.8. Ladder Diagram Booster Pump 2 pada Chlorination Syst

61

Sama halnya dengan logic control booster pump 1, pada gambar di atas,

terdapat indikasi-indikasi pada booster pump 2, yang selanjutnya diproses

lebih lanjut pada logic control booster pump tersebut.

4. LOGIC RECTIFIER CHLORINIZER 1

Gambar 3.9. Ladder Diagram Rectifier Chlorinnizer 1

Pada gambar di atas, terlihat bahwa Rectifier Chlorination memiliki cukup banyak

input-an mulai dari remote yang diletakkan pada alamat 200.00, dengan relay

202.00, sampai 213.00 dengan relay 212.01. Hal ini disesuaikan dengan keadaan

aktual kondisi rectifier yang diumpankan ke sistem plc.

62

Berikut adalah logic control rectifier 1 :

Gambar 3.10. Ladder Diagram Kontrol Rectifier Chlorinnizer 1

63

Pada gambar di atas, logic control Rectifier Chlorinizer 1 terdiri dari 2 buah

command running, dan 2 buah command stop, karena dalam kondisi aktual,

chlorinizer ini bekerja dalam 2 jenis kecepatan yaitu kecepatan 1 dimana

chlorinizer bekerja dengan kekuatan arus jenis 1 untuk mengimbangi jumlah

motor booster pump yang bekerja. Jika hanya 1 motor booster yang bekerja, maka

chlorinizer bekerja dengan kekuatan arus tipe 1, dan jika jumlah booster pump

yang bekerja 2 buah, maka chlorinizer bekerja dengan kekuatan arus listrik tipe 2.

5. LOGIC RECTIFIER CHLORINIZER 1

Gambar 3.8 : Leadder Diagram Indikasi Rectifier Chlorinnizer 1

64

Gambar 3.9 : Leadder Diagram Kontrol Rectifier Chlorinnizer 1

65

6. LOGIC RECTIFIER CHLORINIZER 2

Sama halnya dengan rectifier 2, indikasi dan urutan control diagram sama dengan

Rectifier 1, seperti terlihat pada logic berikut :

Gambar 3.9 : Leadder Diagram Indikasi Rectifier Chlorinnizer 2

66

Gambar 3.10 : Leadder Diagram Kontrol Rectifier Chlorinnizer 2

7. LOGIC DOSING PUMP 1

Untuk logic dosing pump dapat dilihat dalam logic berikut :

Gambar 3.11 : Leadder Diagram Indikasi Dosing pump 1

67

Pada sistem kerjanya dosing pump mempunyai dua nilai speed yaitu speed 1 dan

speed 2. Bergantung pada jumlah power plant (Pemangkit yang running). Jika

hanya 1 Pembangkit yang running, maka dosing pump bekerja dengan speed 1,

sedangkan jika Pemangkit semua running (2 Unit, maka speed dosing berubah

menjadi speed 2.

Berikut adalah leader control logic dosing pump 1

Gambar 3.12 : Leadder Diagram Kontrol Dosing pump 1

68

Pada gambar di atas, terdapat 2 buah control running, yaitu Speed 1 dan Speed 2

yang diletakkan pada alamat relay internal 204.09, dan 204.11. Speed pada dosing

pump ini bekerja secara bergantian, dan tidak dapat bekerja bersama. Dan terdapat

2 buah control stop, yaitu Stop speed 1 dan Stop speed 2, yang masing-masing

diletakkan pada alamat relay internal 204.10, dan 204.12.

8. LOGIC DOSING PUMP 2

Gambar 3.13 : Leader Diagram Indikasi Dosing pump 2

Sama halnya dengan dosing pump 1, sebelum masuk ke leader control, terlebih

dahulu disepakati alamat-alamat indikasi yang berfungsi menjalankan tampilan

Designer, dan juga sebagai interlock terhadap program kontrolnya. Komponen

panel seperti Local/remote, indikasi Trip, Control Fail, juga terdapat dalam panel

Dosing ini. Semua inidikasi ini diumpankan ke relay internal program yaitu dari

205.00 sampai 205.06 termasuk didalamnya tombol Start Speed 1, Stop Speed 1,

Start Speed 2 dan Stop Speed 2.

69

Gambar 3.14 : Leader Diagram Kontrol Dosing pump 2

70

Sama halnya dengan Dosing 1, control dosing 2 terbagi menjadi 2 kontrol

running, yaitu Speed 1 dan Speed 2, dan juga Stop Speed 1 dan Stop Speed 2.

Disamping logic tersebut di atas, terdapat logic pengaturan waktu pengisian dan

pembuangan tanki Chlorin, yaitu :

1. Waktu pengisian tanki Chlorin

Waktu pengisian tanki Chlorin ini berhubungan dengan kapasitas motor

pompa Booster Pump 1 dan 2, dan kapasitas tanki Chlorin. Berikut adalah

perhitungan waktu isi automatis berdasarkan kapasitas Booster Pump dan

Tanki Chlorin pada PLTU Sebalang 2 x 100 MW.

Diketahui : kapasitas Booster Pump masing-masing = 40 m3 / h

Kapasitas tanki = 60 m3

Tinggi tangki = 3 m atau 300 cm

Dengan nilai actual ini, maka jika hanya 1 pompa yang running yaitu Booster

Pump 1 atau Booster Pump 2, maka lamanya waktu pengisian tanki dari

kondisi kosong sampai penuh adalah :

Waktu pengisian = Kapasitas Tanki / Kapasitas Pompa

= (60 m3 / 40 m3) h

= 1 ½ h atau = 90 menit.

Dalam simulasi ini satuan jam diganti dengan menit, dan satuan menit menjadi

detik, sehingga dalam pen-setingan waktu timer pada program adalah 90 detik

atau 1 ½ menit. Jika 2 pompa yang running, maka waktu pengisian dengan

pompa 1 dibagi 2 = 90 detik / 2

= 45 detik.

71

Waktu ini digunakan pada tampilan display Designer, yaitu dengan tinggi 300

cm mempunyai waktu pengisian 90 detik jika hanya 1 pompa yang running,

dan 45 detik jika kedua pompa Booster running. Untuk menampilkan jalannya

waktu pengisian, maka tinggi 300 cm ini dilakukan oleh counter 300, yang

berarti bahwa 1 counter memiliki nilai :

= 90 / 30 detik

= 3 detik atau 300 (timer 10 ms)

Sehingga timing on dan off-nya adalah 300 / 2 ms dan 150 (timer 10 ms).

Pada gambar logic control terlihat sebagai berikut :

Gambar 3.15 : Leader Diagram Kontrol Timer 1 Booster Pengisian Tanki Chlorin

Pada gambar di atas, terlihat bahwa seting timer untuk 1 Booster pump adalah 150

(timer 10ms) yang dikontrol oleh 201.10 dimana timer ini hanya berlaku jika

salah satu Booster pump yang running. Sedangkan jika kedua Booster Pump

72

running, maka seting timer adalah dibagi 2 dari timer 1 booster running, sehingga

nilai seting timernya adalah :

= 300 / 2 = 150

Dan untuk timing on dan timing off masing-masing adalah 75 (timer 10ms)

2. Waktu pembuangan tanki Chlorin

Waktu pembuangan ditentukan oleh Seed pada Dosing Pump, yaitu speed 1

dan speed 2, dan pada kondisi manual, dimungkinkan terjadi kedua Dosing

menyala, sehingga timing-nya dikalii 2.Adapun kapasitas masing-masing

pompa dosing adalah 50 m3 / h, pada kecepatan maksimal, dan dengan

mengetahui kapasitas tangki adalah 60 m3, maka lamanya waktu pembuangan

/ pengosongan tangki dari ketinggian maksimal 300 cm atau 30 dm sampai 0

yaitu :

1. 1 pompa Dosing running dengan full Speed

Timing pengosongan adalah = 1.2 detik x 30 = 36 detik

Sehingga dalam counter 30 an, 1 counternya bernilai 1.2 detik, dibagi

dalam 2 waktu timing yaitu timing on seleme 0.6 detik, dan timing off

selama 0.6 detik. Timer yang digunakan adalah timer per 10ms, sehingga

setingan waktu pada timer ini adalah 60. Berikut adalah gambar logic

control waktu pengosongan tanki chlorine :

73

Gambar 3.15 : Leader Diagram Kontrol Speed 1 Pengosongan Tanki Chlorin

2. Untuk waktu pembuangan chlorine minimal adalah

Dalam counter 30 an, 1 counternya bernilai 4.8 detik, dibagi dalam 2

waktu timing yaitu timing on selama 0.24 detik, dan timing off selama

0.24 detik. Timer yang digunakan adalah timer per 10ms, sehingga

setingan waktu pada timer ini adalah 240.

Berikut adalah tampilan Cx One Designer keseluruhan proses Chlorination :

Gambar 3.16 : tampilan Cx One System Chlorination System

74

Pada gambar utama Cx One Designer terdapat 2 buah Booster Pump, yang masing

pompa memiliki tampilan indikasi : Remote, Trip, dan Control Fail sesuai dengan

fasilitas yang terdapat pada panel motor :

Gambar 3.17 : Mimik indikasi kondisi untuk masing-masing panel Booster Pump 1 dan 2

Pada gambar di atas, kotak polos menyatakan jenis switch pada panel sebagai

kontak NO (Normally Open), sedangkan kotak centang, menyatakan kontak NC.

Selain tampilan mimic kondisi panel, masing-masing Booster pump juga memiliki

mimic tombol start/stop untuk menjalankan pompa secara manual, berikut gambar

mimiknya :

Gambar 3.18 : Mimik tombol Booster Pump 1 dan 2

Sedangkan untuk Rectifier 1 dan 2, masing-masing terdapat fasilitas indiasi

sebagai berikut :

75

Gambar 3.19 : Mimik indikasi Rectifier 1 dan 2

Indikasi-indikasi ini sesuai dengan fasilitas yang terdapat pada panel Rectifier 1

dan 2. Selain itu, terdapat pula mimic tombol start / stop speed 1 dan 2 untuk tiap

rectifier. Berikut gambar mimiknya :

Gambar 3.20 : Mimik tombol Rectifier 1 dan 2

Masing-masing rectifier memiliki 2 tombol control running dan 2 tombol control

stop. Jika tombol run 1 ditekan, maka rectifier akan bekerja dengan kekuatan arus

speed 1, dan jika tombol run 2 ditekan, maka rectifier bekerja dengan kecepatan

arus speed 2. Pada masing pompa Dosing, juga terdapat indikasi-indikasi sebagai

berikut :

Gambar 3.21 : Mimik indikasi Dosing 1 dan 2

76

Dan fasilitas mimic tombol sebagai berikut :

Gambar 3.22 : Mimik tombol Dosing 1 dan 2

Pada pompa Dosing, memiliki 2 nilai Speed atau kapasitas, yaitu kapasitas Speed

maksimal yaitu 50 m3 /h, dan kapasitas minimal yaittu 50 m3 / h / 4 = 12,5 m3/h,

Selain fasilitas mimik di atas, pada tampilan Chlorination, terdapat pula mimic

toggle untuk mensimulasikan kondisi-kondisi yang terjadi, seperti terlihat pada

gambar di bawah ini :

Gambar 3.23 : Mimik toggle Chlorination System

77

Pada gambar mimic toggle switch di atas, terdapat semua fasilitas input yang

dimiliki oleh masing-masing panel motor, rectifier, dan juga sensor DP (Pressure

Switch), hal ini bertujuan mempermudah proses simulasi, sehingga tidak perlu

mentoggle kontaktor input pada logic leader diagramnya.

E. Jadwal Penelitian

Jadwal rencana kegiatan penelitian.

No. Aktivitas

Juni Juli Agustus Januari Maret September

2012 2012 2012 2013 2013 2013

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1 Studi Literatur

2

Pengumpulan

data program

simulasi

3

Seminar

Proposal

4

Pembuatan

program

simulasi

5

Pegujian

program

simulasi

6

Penulisan

laporan

7 Seminar hasil

8 Perbaikan

9

Seminar

Komprehensif

Tabel 3.6. Jadwal Penelitian