PENGENDALIAN MOTOR AC STAR DELTA JARAK …eprints.ums.ac.id/71929/3/PUBLIKASI ILMIAH TA...
Transcript of PENGENDALIAN MOTOR AC STAR DELTA JARAK …eprints.ums.ac.id/71929/3/PUBLIKASI ILMIAH TA...
PENGENDALIAN MOTOR AC STAR DELTA JARAK JAUH MELALUI
JARINGAN KOMPUTER
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I
pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Oleh :
RIDHO SURYA KUSUMA
D400150096
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2019
1
PENGENDALIAN MOTOR AC STAR DELTA JARAK JAUH MELALUI JARINGAN
KOMPUTER
Abstrak
Perkembangan teknologi pada trend industry 4.O yaitu sistem komputerisasi untuk seluruh peralatan
pada suatu industri, salah satunya adalah motor dc yang telah berhasil dikendalikan dengan jaringan
komputer. Sedangkan pada daya tinggi motor sinkron 3 fasa masih cenderung menggunakan tombol
manual atau Programmable Logic Controller (PLC) yang hanya dapat dijangkau dengan jarak
tertentu. Oleh karena itu dalam penelitian ini menggunakan metode eksperimental dengan membuat
website server dan alat kendali motor Alternating Current (AC) star delta berbasis jaringan
komputer, untuk mewujudkan sistem kendali jarak jauh tanpa terbatas jarak. Alat ini menggunakan
controller wemos D1 dan teknologi ESP8266 yang terintegrasi dengan jaringan WiFi. Selanjutnya
pengujian koneksi alat kendali dan impementasi alat terhadap rangkaian star delta yang terhubung
dengan motor sinkron 0.3kW, sehingga dapat diperoleh kecepatan terkoneksi maksimal pada jarak
16 meter ketika indoor, 20 meter ketika outdoor, terkoneksi kembali setelah diskoneksi dengan
waktu tercepat sekitar 2,58 s dan perbedaan delay antara kendali manual dan jaringan komputer
dengan hasil sebesar 8%. Berdasarkan uraian diatas, eksperimen ini berinovasi pada proses startup
motor yang dikendalikan melalui jaringan komputer atau internet, untuk mencapai sistem yang
efektif dan tanpa terbatas jarak.
Kata kunci: Wemos D1, Motor sinkron, ESP8266, Jaringan Komputer.
Abstract
Technology development in the industry trend 4.O is a computerized system for all equipment in an
industry, one of which is a dc motor that has been successfully controlled with a computer network.
While at high power 3 phase synchronous motors still tend to use manual buttons or Programmable
Logic Controller (PLC) which can only be reached at a certain distance. Therefore in this study
using the experimental method by creating a website server and motor controller Alternating Current
(AC) star delta based computer network, to realize the remote control system without limited
distance. This tool uses a Wemos D1 controller and ESP8266 technology that is integrated with a
WiFi network. Furthermore, the connection test of the device control and implementation of the
device to the delta star circuit is connected to a 0.3kW synchronous motor, so that the maximum
speed can be obtained at a distance of 16 meters when indoor, 20 meters when outdoor, connected
again after disconnect with the fastest time of around 2.58 s and the difference in delay between
manual control and computer networks with a result of 8%. Based on the description above, this
experiment innovates on AC motor startup processes that are controlled through computer networks
or the internet, to achieve an effective system and without limited distances.
Key word: Wemos D1, Synchronous motors, ESP8266, Computer Network
2
1. PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi otomasi industri dewasa ini mengacu pada trend industry 4.O yang
memanfaatkan teknologi jaringan komputer untuk mengoptimalisasi sistem kendali dalam industri.
industry 4.O menerapkan sistem kendali berdasarkan teknik interkoneksi internet dengan
produktivitas yang tinggi melalui jaringan ethernet atau WiFi (Hadipour, Derakhshandeh, Shiran, &
Rezaei, 2018).
Sistem kendali menggunakan jaringan komputer ini telah merambah pada bidang robotika
(Shukor, 2017), peralatan kesehatan guna monitoring kesehatan manusia hingga industri (Adiputra,
Hadiyoso, & Hariyani, 2018). Dalam industrialisasi sektor pertanian, teknologi ini digunakan untuk
memanajemen data, mengotomatisasi proses, memprediksi situasi, dan meningkatkan banyak
aktivitas, bahkan secara real-time (Tzounis, Katsoulas, Bartzanas, & Kittas, 2017). Pengaplikasian
sistem kendali dan monitoring juga harus dilengkapi dengan database sebagai wadah penampung
dan media berbagi informasi.
Biasanya database dikelola oleh komputer server yang berfungsi untuk melayani client atau user
dengan interface website server, agar tidak saling tumpang tindih (Kim, Lee, & Jung, 2018), dengan
adanya peran server maka dapat membantu pengendalian motor-motor dalam industri.
Dalam kasus aplikasi daya rendah pengendalian dan monitoring motor DC melalui jaringan
komputer berbasis Wireless Network menggunakan protokol Zigbee (Reddy, & Sawan, 2014).
Protokol ini berfungsi untuk komunikasi data yang aman dan ekonomis di bidang industri. Dalam
kasus aplikasi daya tinggi pengendalian motor sinkron biasanya dikendalikan menggunakan metode
manual (Song, & Frede, 2018) atau melalui Programmable Logic Controller (PLC).
Berdasarkan uraian di atas dalam penelitian kali ini berusaha membuat eksperimen alat
pengendalian motor ac star delta jarak jauh melalui jaringan komputer. Alat ini mengadopsi
teknologi ESP8266, yaitu salah satu modul WiFi yang akan terintegrasi dengan mikrokontroller
Arduino selanjutnya disebut wemos D1R1, kemudian menyalakan motor sinkron 3 fasa melalui
jaringan internet pada interface sebuah website. Sehingga proses startup pada motor dapat
dikendalikan melalui internet tanpa terbatas jarak dan penggunaan kabel fisik.
Alat ini dapat Mempermudah saat startup motor tanpa terbatas oleh jarak. Hasil eksperimen ini
dapat menjadi referensi selanjutnya yang berkaitan dengan pengendalian motor AC.
3
2. METODE
2.1 Rancangan
Metode yang akan diterapkan pada penelitian kali ini adalah experimental. Kerangka kerja akan
dijelaskan pada gambar 1.
Gambar 1. Langkah-langkah experimental
Berdasarkan kerangka kerja diatas, tahapan-tahapan yang akan dilakukan dalam penelitian
ini, dimulai dari yang pertama analisis permasalahan pada motor AC daya tinggi lalu kedua
menentukan tujuan eksperimen, ketiga menentukan variabel bebas dan tetap, keempat menentukan
plan, kemudian kelima menjalankan eksperimen, keenam menganalisa data, ketujuh melihat validasi
tanggapan, dan selanjutnya kedelapan adalah mendokumentasikan temuan.
2.2 Arsitektur Sistem
Penelitian ini menggunakan arsitektur sistem client/server ditunjukkan pada gambar 2.
Gambar 2. Block diagram arsitektur sistem
Basis
data
LAN
Server
Client Motor AC
Rangkaian
kendali
tentukan
permasalahan identifikasi
tujuan variabel
rencana
(plan)
eksperimen
menjalankan
eksperimen
mengumpulkan &
menganalisis data
dari eksperimen
Validasi
tanggapan
dokumen
temuan
4
Pada basis data menggunakan database MySql dengan inputan 1 dan 0, bagian server
menggunakan interface website server untuk terhubung dengan rangkaian kendali. Eksperimen ini
menggunakan jaringan Local Area Network (LAN) sehingga client (user) dapat terhubung dan
mengakses sistem kendali. Berikut adalah block diagram sistem kendali yang digunakan.
Gambar 3. Block diagram sistem kendali open loop (Ogata, 2002)
Inputan pada block diagram adalah sumber listrik yang mengalir ke controller, yang terdiri dari
Wemos D1 dan rangkaian star delta dan terhubung ke motor AC 3 fasa berjenis motor sinkron
0,3kW. Outputnya dalah kecepatan motor listrik.
2.3 Perancangan Perangkat Keras
Rancangan alat kendali dapat dilihat pada gambar 4 kemudian, komponen utama penyusun yang
digunakan untuk membuat alat pengendalian ini terdiri dari wemos D1 (ESP8266) dan module
relay. Sedangkan untuk alat yang sudah jadi data dilihat pada gambar 5.
Gambar 4. Rancangan alat pengendali motor AC
Input Output
Plan
Motor
Controller
Wemos D1
5
Gambar 5. Tampilan awal Gambar 6. Tampilan akhir
2.4 Perancangan Perangkat Lunak
Berikut adalah flowchart prinsip kerja keseluruhan.
Gambar 7.Flowchart prinsip keja hardware Gambar 8.Flowchart prinsip kerja software
Mulai
On = 0 / Off = 1
Waktu timer
Kondisi On ?
Awal Motor Star kemudian
sesuai timer beganti
Menjadi Delta
Selesai
Ya
Tidak
Keceptan Putar RPM
Mulai
On = 0 / Off =1
Menyimpan “0”
Ke database
Apakah
On?
Menyimpan “1”
Ke database
Relay On,
Motor startup
Relay Off,
Motor stop
selesaii
Ya Tidak
6
Pada gambar 7 flowchart menjelaskan bahwa alat ini bekerja berdasarkan inputan 2 yang
diberikan, pertama inputan tombol ketika inputan bernilai 0 maka kondisi akan menyala begitu pula
sebaliknya, kedua inputan timer yang diputar pada rangkaian untuk waktu pergantian star delta.
Pada gambar 8 menjelaskan bahwa perangkat lunak ini berkerja berdasarkan inputan 1 dan 0, ketika
kondisi “0” maka akan berlogika on dan apabila kondisi “1” maka akab berlogika off. Inputan
tersebut akan disimpan kedalam database, lalu kemudian controller akan mengeksekusi sesuai
inputan terakhir, apakah relay on atau off. Berikut adalah tampilan tabel yang berada di dalam
database pada tabel 1.
Tabel 1. Data input dalam database
Id Data Deskripsi
1 1 Tombol satu adalah tombol logika 1 ketika on dan 0 ketika off
2 0 Tombol dua adalah tombol logika 0 ketika on dan 1 ketika off
3 1 Tombol tiga adalah tombol logika 1 ketika on dan 0 ketika off
4 0 Tombol empat adalah tombol logika 0 ketika on dan 1 ketika off
Tabel ini digunakan oleh website server untuk menampung data yang dimasukkan oleh
client(user), kemudian alat akan mengecheck data inputan secara berkala dan mengeksekusi
perintah. Berikut adalah tampilan dari perangakat lunak eksperimen ini pada gambar 9.
Gambar 9. Interface website server
7
Pengendalian pada alat ini memanfaatkan interface dari website server yang terhubung dengan
jaringan LAN, sehingga dapat mengakses kendali dari jarak yang cukup jauh, di bawah ini adalah
tampilan dari website kendali. Tampilan ini dibuat menggunakan bahasa pemrograman PHP,
HTML, dan JavaScript.
2.5 Konfigurasi Jaringan
Berdasarkan arsitektur sistem, implementasi alat ini menggunakan jaringan wireless atau
nirkabel. controller deprogram sedemikian rupa agar dapat terhubung ke jaringan WiFi melalui
hotspot. kemudian, alat akan berkomunikasi dengan router dan memperoleh ip address sehingga
memungkinkan client atau user mengakses website server.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Pengujian Rangkaian Motor AC Star Delta
Gambar 10. Rangkaian Star delta
Pada tahap ini dilakukan pengujian rangkaian star delta motor sinkron 0.3kW secara manual untuk
mencoba apakah rangkaian sudah benar dan bekerja dengan baik.
8
3.2 Pengujian Alat Kendali Berbasis Jaringan Komputer
Gambar 11. Rangkaian Star delta dengan alat berbasis jaringan komputer
Dalam tahap ini pengujian dilakukan dengan mengimplementasikan alat kendali dengan rangkaian
star delta. Kemudian menghubungkan alat ke jaringan WiFi Local Area Network (LAN). Wemos
D1 berperan sebagai client yang berfungsi menerima perintah dari website server.
Gambar 12. website server
Gambar 12 adalah tahapan memberi perintah atau inputan dari website server ke Wemos D1 untuk
menyalakan dan memutus rangkaian dari sumber.
9
3.3 Pengujian Koneksi Alat Kendali Berbasis Jaringan Komputer
Pengujian pada tahap ini dilakukan untuk mengetahui kemampuan koneksi alat dengan hotspot
portable sebagai router pada jaringan LAN. Pengujian alat dilakukan berdasarkan 3 kondisi yang
berbeda yaitu indoor, outdoor, dan diskoneksi. Masing-masing kondisi memiliki tingkat hambatan
yang berbeda. Indoor dengan hambatan dinding, pintu, dan perabotan. Outdoor dengan hambatan
cuaca, pepohonan, dan sebagainya. Diskoneksi dengan hambatan pemutusan jaringan hotspot
selama beberapa waktu. Kemudian parameter koneksi dibagi 4 level yaitu bagus, cukup bagus,
buruk, dan hilang. Bagus dengan kecepatan interkoneksi 2-10 s, cukup bagus dengan kecepatan
interkoneksi 11-20 s, buruk dengan kecepatan interkoneksi 21-30 s, dan hilang dengan kecepatan
interkoneksi >30 s.
1) Hasil indoor
Tabel 2. Data koneksi alat ketika indoor
No. Jarak Hotspot dengan Alat Keterangan Level
1. 2 meter Terkoneksi Bagus
2. 8 meter Terkoneksi Bagus
3. 10 meter Terkoneksi Bagus
4. 16 meter Terkoneksi Cukup bagus
5. 20 meter Terkoneksi Buruk
6. >20 meter Tidak terkoneksi Hilang
Tabel 2 disimpulkan bahwa alat dapat terkoneksi maksimal pada jarak 16
meter ketika indoor.
2) Hasil outdoor
Tabel 3. Data koneksi alat ketika outdoor
No. Jarak Hotspot dengan Alat Keterangan Level
1. 2 meter Terkoneksi Bagus
2. 8 meter Terkoneksi Bagus
3. 10 meter Terkoneksi Bagus
4. 16 meter Terkoneksi Bagus
5. 20 meter Terkoneksi Cukup bagus
6. 25 meter Terkoneksi Buruk
7. 30 meter Tidak terkoneksi Hilang
10
Tabel 3 disimpulkan bahwa alat dapat terkoneksi maksimal pada jarak 20
meter ketika outdoor.
3) Hasil diskoneksi
Tabel 4. Data kecepatan koneksi alat setelah diskoneksi
No. Delay diskoneksi (m) Delay terkoneksi kembali (s)
1. 1 m 5,1 s
2. 3 m 8,2 s
3. 9 m 2,58 s
4. 18 m 6,09 s
Tabel 4 disimpulkan bahwa alat dapat terkoneksi kembali dengan waktu
tercepat sekitar 2,58 s. hal ini dikarenakan alat memiliki fitur pengecekan koneksi
setiap 1 s.
3.4 Hasil Data Perbandingan Delay
Berikut hasil perbandingan delay antara kendali jaringan komputer dan manual yang diperoleh
sebanyak 5 kali percobaan.
Tabel 5. Hasil perbandingan antara kendali jaringan komputer dan manual
No Delay Jaringan Komputer (s) Delay Manual (s) Selisih Delay (s)
1 1,47 s 1,31 s 0,16 s
2 1,49 s 1,38 s 0,11 s
3 1,45 s 1,35 s 0,1 s
4 1,43 s 1,32 s 0,11 s
5 1,47 s 1,3 s 0,17 s
Berdasarkan nilai selisih pada tabel 5, menunjukkan perbedaan delay yang mana jika
dikalkulasikan maka perbedaan delay sebesar 8%. Meskipun perbandingan tidak terlalu jauh maka
alat ini berpeluang digunakan dalam pengendalian motor AC skala industri.
4. PENUTUP
Pengujian pertama rangkaian star delta yang terhubung pada motor dapat bekerja dengan baik.
Pengujian kedua adalah alat kendali berbasis komputer terhadap rangkaian kendali, dengan
controller wemos D1 berhasil terhubung ke jaringan WiFi LAN dan website server sehingga dapat
digunakan oleh client (user), Pada hasil pengujian ketiga menunjukkan kemampuan koneksi alat
dengan hotspot portable sebagai router, berdasarkan 3 level yang berbeda yaitu alat dapat
11
terkoneksi maksimal pada jarak 16 meter ketika indoor, jarak 20 meter ketika outdoor, dan
terkoneksi kembali dengan waktu tercepat sekitar 2,58 s. Pengujian keempat menunjukkan. data
perbandingan delay antara sistem kendali manual dan jaringan komputer yang mencapai nilai
perbedaan sebesar 8%. Berdasarkan beberapa pengujian yang telah dilakukan, dapat ditarik
kesimpulan bahwa dalam implementasinya perlu memperhatikan kekuatan sinyal koneksi jaringan
dan lalu lintas data agar tidak terjadinya trip.
PERSANTUNAN
Atas terselesainya karya tulis ilmiah ini penulis memberikan ucapan terimakasih kepada pihak-pihak
yang telah membantu selama penelitian, pihak-pihak yang dimaksud sebagai berikut :
1) Penulis mengucapkan terimakasih kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah
serta anugerahnya, serta tidak lupa sholawat kepada Rasulullah Muhammad SAW sehingga
dalam pembuatan tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik dan lancar.
2) Keluarga, Bapak-Mama tercinta, adik Hafiz dan Rasya, yang telah memberikan banyak
dukungan dan motivasinya yang berupa do’a, materi dan dukungan semangat.
3) Alm. Rahmat Suparyanto selaku kakak laki-laki terhebat.
4) Bapak Heru Supriyono S.T, M.Sc, Ph.D selaku dosen pembimbing Tugas Akhir.
5) Bpk/ibu dosen Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta.
6) Sahabat yang berjasa membantu dalam pembuatan alat ini Mars Dwi Cahyo.
7) Teman-teman Dept. Kastrad BEM FT yaitu Yudi, Osa, Anggun, dan Cita.
8) Rekan yang selalu membantu dan menyemangati dalam penyelesaian tugas akhir Aming, mbah
arief, jundu pro, faisal micin dan teman-teman PUBG PLC.
9) Semua rekan, sahabat mahasiswa teknik elektro yang telah ikut serta dalam membantu dan
mendoakan pembuatan alat serta laporan ini.
DAFTAR PUSTAKA
Adiputra, R.,R., Hadiyoso, S., & Hariyani, Y., S. (2018). IJECE. Low cost and wearable SpO2
device for health monitoring. 8(2), 2088-8708.
Hadipour, M., Derakhshandeh, J.,F., Shiran, M., A., & Rezaei, R. (2018). Internet of things.
Automatic washing system of led street lighting via internet of things, 1(2), 74-80. 29 Oktober,
2018. https://doi.org/10.1016/j.iot.2018.08.006
12
Kim, Changsu, Kim, Hankil, Lee, Jongwon, & Jung, Hoekyung. (2018). IJECE. Web server-based
distributed machine socialization system. 8(2), 2088-8708.
Ogata, Katsuhiko. (2002). Modern Control Engireening (4th
ed.). Minnesota, Canada: University of
Minnesota.
Reddy, Mohini, & Sawan, Vidya. (2014). IJAIEM. Remote monitoring and control system for dc
motor using zigbee protocol. 3(4),2319-4847. 29 Oktober, 2018. https://www.ijaiem.org
Shukor, Shaker Abu. (2017). Smart wi-fi robot car with camera. Skripsi, Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Song, Yipeng, & Frede, Blaabjerg. (2018). Control of power electronic converters and systems:
Single-phase induction motor and ac drives. Aalborg, Denmark: Aalborg University.
Tzounis, A., Katsoulas, N., Bartzanas, T., & Kittas, C. (2017). Biosystems engineering. Internet of
things in agriculture, recent advances and future challenges. 164, 31-48. 29 Oktober, 2018.
https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2017.09.007