1

PERANCANGAN REMOTE TERMINAL UNIT (RTU) PADA

SIMULATOR PLANT TURBIN DAN GENERATOR UNTUK

PENGENDALIAN FREKUENSI MENGGUNAKAN KONTROLER PID

Mahsun Abdi – 2209106105

Jurusan Teknik Elektro-FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Keputih-Sukolilo, Surabaya-60111

ABSTRAK

Seorang operator dapat memantau dan mengontrol dari

pusat kontrol karena di dekat plant harus terpasang suatu unit control. Alat ini harus dapat dapat melaksanakan fungsi,

sebagai pengolah sinyal, kontrol plant, dan sebagai pengukur

yaitu Remote Terminal Unit (RTU). RTU mengirimkan data ke

master station berdasarkan hasil pembacaan sensor sensor

pada plant. RTU ini berupa peralatan kontrol elektronik yang

menghubungkan objek real plant melalui sebuah Human Machine Interface (HMI). Implementasi Human Machine Interface bertujuan untuk monitoring dan controlling.

Komunikasi antara HMI dan RTU menggunakan komunikasi

ethernet, sedangkan antara RTU dengan simulator plant menggunakan komunikasi serial. Plant yang akan diteliti

adalah pengaturan frekuensi untuk turbin dan generator. Perubahan beban di dalam suatu pembangkit listrik akan

mempengaruhi kecepatan putaran dan frekuensi turbin. Saat

beban berubah semakin besar, turbin akan berputar semakin

berat karena adanya torsi beban. Oleh karena itu kopel

penggerak turbin harus ditambah dengan mengatur bukaan

control valve lebih besar agar steam flow sesuai, sehingga dapat

mengembalikan kecepatan turbin sesuai set point. Pengaturan

bukaan control valve dengan kontroler PID tujuan agar respon

yang diinginkan yaitu, rise time = 5,41 detik, settling time = 7,38 detik dan eror steady state (%𝒆) = 0, serta tidak memiliki

overshoot.

I. PENDAHULUAN

Pada penelitian ini, RTU yang dirancang berfungsi untuk menghubungkan suatu sistem kontrol berupa HMI dan virtual plant dimana komunikasi dari HMI ke RTU menggunakan komunikasi ethernet. Sedangkan antara virtual plant dan RTU menggunakan serial. Penggunaan media komunikasi jaringan ethernet sangat memungkinkan untuk melakukan fungsi kontrol jarak jauh.

Selain itu sebuah HMI yang berfungsi untuk monitoring dirancang dari wonderware untuk melihat keseluruhan proses kerja dari plant. Sehingga dengan HMI dan RTU ini akan mempermudah operator untuk melihat kondisi dan mengatur plant. Plant yang digunakan adalah sebuah simulator turbin dan generator. Penyesuaian frekuensi terhadap perubahan beban dilakukan dengan mengatur besarnya bukaan control valve menggunakan kontroler PID.

II. TEORI PENUNJANG

Secara umum ada lima komponen utama yang membangun sistem kontrol jarak jauh baik itu berupa

Distributed Control System (DCS) atau Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA), yaitu:

1. master station 2. RTU (Remote Terminal Unit) 3. instruments di lapangan 4. link komunikasi, dan 5. perangkat lunak

Namun pada penelitian ini akan difokuskan untuk membahas tentang RTU (Remote Terminal Unit) dengan sistem kontrol oleh sebuah Human Machine Interface (HMI) yang dibuat dengan aplikasi Wonderware. 2.1 Remote Terminal Unit (RTU)[9]

Remote Terminal Unit (RTU) salah satu bagian dari sistem kontrol jarak jauh yang ditempatkan dekat objek yang dikontrol. RTU mengirimkan data hasil pembacaan sensor sensor pada plant ke master station. RTU ini berupa peralatan kontrol elektronik yang menghubungkan objek dalam dunia fisik dengan sebuah Distributed Control System (DCS) atau sebuah SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) dengan mengirimkan data ke sistem atau sebaliknya menerima data dari sistem.

Pada umumnya RTU memiliki bagian bagian penyusun yang saling berintegrasi diantaranya adalah modul central processing unit (CPU) berupa mikrokontroler, modul komunikasi, modul pengolah sinyal analog dan digital serta modul power supply. Selain itu RTU memiliki beberapa fungsi utama diantaranya sebagai pengolah sinyal, kontrol plant, dan sebagai pengukur.

2.2 Plant Turbin Uap dan Generator

Turbin adalah penggerak mula yang merubah energi potensial menjadi energi mekanis pada poros turbin. Intinya bahwa turbin adalah mesin atau motor yang roda penggeraknya terdiri dari sudu sudu yang digerakkan oleh beberapa jenis fluida dimana dalam penelitian ini digerakkan oleh uap. Sedangkan generator adalah suatu peralatan yang berfungsi mengubah tenaga mekanis yang berupa daya putar poros Turbin menjadi tenaga listrik.

Prinsip kerja turbin generator ini adalah saat uap panas bertekanan mengalir melintasi sudu-sudu yang dipasangkan sejajar sepanjang poros rotor turbin sehingga rotor turbin berputar. Rotor turbin dan rotor generator dipasang seporos sehingga hasil dari putaran poros turbin memutar poros generator. Hasil dari putaran generator ini akan

2

menghasilkan energi listrik karena generator memiliki lilitan dalam masing-masing fasa yang terdistribusi pada masing-masing alur stator. Fluks medan rotor bergerak sesuai lilitan jangkar. Satu putaran rotor dalam satu detik menghasilkan satu siklus per detik atau 1 Hertz (Hz).

Perubahan beban akan mempengaruhi kecepatan putaran turbin. Semakin besar beban yang diinginkan, maka semakin banyak pula steam yang diperlukan. Mekanisme pengaturan dilakukan untuk menjaga agar putaran turbin uap terjaga konstan saat terjadi perubahan beban dengan cara mengatur bukaan control valve. Perubahan beban ini berpengaruh pada beberapa parameter termasuk perubahan frekuensi itu sendiri.

2.3 Komunikasi Ethernet

Protokol komunikasi ethernet dalam penelitian ini digunakan untuk komunikasi antara HMI dengan RTU. Dengan menggunakan access method yang disebut CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access / Coalision Detection), dimana sistem ini mengatur suatu komputer agar menunggu jalur kabel yang kosong sebelum mengirimkan suatu data melalui jaringan yang ada. Jika jalur sedang kosong maka komputer dapat mengirimkan data. Jika jalur sedang dipakai maka komputer akan menunggu dan mencoba lagi sewaktu jalur telah kosong.

Jaringan Ethernet menggunakan kabel twisted-pair, coaxial atau fiber-optic sebagai media transmisinya. Kapasitas maksimum transmisi Ethernet adalah 10 Mbps (10 megabit per detik = 10 juta bit per detik). Jenis lainnya yaitu Fast Ethernet bisa mengirim data dengan kecepatan 100 Mbps. Gigabit Ethernet bahkan bisa 1000 Mbps (1000 megabit per detik = 1 triliun bit per detik).

2.4 Wonderware

Wonderware InTouch merupakan salah satu software Human Machine Interface yang banyak digunakan di dunia industri. Wonderware InTouch memiliki beberapa fasilitas yang mendukung pembuatan HMI diantaranya adalah:

1. Wonderware Active factory 2. Wonderware InControl 3. Wonderware Information Software 4. Wonderware Historian

Aplikasi ini terdiri atas 3 komponen penyusun utama yaitu: 1. InTouch Application Manager 2. InTouch WindowMaker 3. InTouch WindowViewer Setiap objek dalam halaman kerja WindowMaker harus

memiliki identitas supaya dapat digunakan dalam pemrograman atau lebih dikenal inisialisasi objek. Objek disebut tag, dan nama objek disebut tagname. Semua tagname yang telah dibuat dalam suatu aplikasi dapat dilihat pada Tagname Dictionary. Setelah mengisi nama tag, user harus menentukan tipe dari tag.

2.5 KEPserverEx V4 dan Omniserver

Kepserver adalah salah satu server OPC yang menyediakan konektivitas langsung antara ratusan PLC

yang berbeda, perangkat, dan sistem, dan berbagai macam aplikasi klien OPC, termasuk HMI, SCADA, Sejarawan, MES, dan ERP.

Sedangkan omniserver adalah program yang dapat mengkonfigurasi untuk berkomunikasi dengan berbagai perangkat yang belum memiliki driver agar bisa menuliskan data. Omniserver dapat dikonfigurasi untuk berkomunikasi dengan hampir semua perangkat satu atau beberapa perangkat. Hal ini dilakukan melalui serangkaian kotak dialog yang memandu melalui pembangunan deskripsi dari aliran data yang digunakan untuk berkomunikasi dengan perangkat.

2.6 Dasar Kontroler PID

Kontroler PID merupakan kontroler yang berfungsi mengubah sinyal kesalahan (error) menjadi sinyal kontrol. Kontroler ini tersusun dari kontroler proporsional ditambah integral ditambah derivative (PID) yang merupakan salah satu mekanisme umpan balik yang banyak digunakan dalam sistem pengaturan industri. Sebuah kontroler PID menghitung nilai kesalahan sebagai perbedaan antara keluaran terukur dengan masukan yang diinginkan.

Hubungan sinyal kesalahan dan sinyal kontrol pada kontroler tipe-PID standar dapat dinyatakan dengan Persamaan (2.2).

𝑢 𝑡 = 𝐾𝑝 𝑒 𝑡 + 1

𝑇𝑖 𝑒 𝑡

𝑡

0+ 𝑇𝑑

𝑑 𝑒

𝑑 𝑡 (2.1)

Atau dalam bentuk fungsi alih,

)11()()( s

sK

sEsU

DI

p

(2.2)

Atau

sssK

sEsU

I

IDIp

)1()()( 2 (2.3)

III. PERANCANGAN SISTEM Perancangan RTU dalam proyek akhir ini merupakan

salah satu bagian dari peralatan kontrol dimana salah satu fungsinya menghubungkan suatu sistem kontrol berupa HMI dan virtual plant dimana komunikasi dari HMI ke RTU menggunakan komunikasi Ethernet. Sedangkan antara virtual plant dan RTU menggunakan serial.

Penggunaan media komunikasi jaringan Ethernet sangat memungkinkan untuk melakukan fungsi kontrol jarak jauh. Selain itu sebuah HMI yang berfungsi untuk monitoring dirancang dari wonderware untuk melihat keseluruhan proses kerja dari plant. Sehingga dengan HMI dan RTU ini akan mempermudah operator untuk melihat kondisi dan mengontrol plant.

3.1 Arsitektur Remote Terminal Unit

Tahap awal perancangan sistem adalah pembuatan RTU dimana hardware ini memiliki beberapa komponen penyusun sesuai dengan arsitektur Remote Terminal Unit yang di rancang terdiri atas beberapa komponen utama:

1. Minimum Sistem ATmega 128 2. Modul serial RS 232 (IC Max 232)

3

3. Modul serial to Ethernet (WIZ110SR) 4. Modul DAC (IC DAC0808N) 5. Power supply 6.

3.2 Perancangan HMI Dengan Wonderware

Untuk memulai mendesain di dalam wonderware terutama berkaitan dengan tugas akhir ini, tahap pertama yang harus diperhatikan adalah membuat direktori turbin generator di dalam InTouch Application Manager. Lalu merancang desain turbin generator sesuai pada siklus air aliran air dan uap pada boiler di InTouch WindowMaker. Symbol factory yang dipakai pada proses desain disini antara lain:

Hasil perancangan HMI ini pada gambar 3.

Gambar 1. Hasil rancangan HMI turbi generator pada InTouch

Wonderware 3.3 Pemodelan Virtual Plant Turbin Generator

Obyek yang akan diteliti dalam proyek akhir ini adalah turbin generator untuk pengaturan frekuensi turbin. Frekuensi turbin sebesar 50 Hz dengan jumlah kutub turbin sebanyak 2 kutub yang sebanding dengan kecepatan turbin sekitar 3000 RPM. 𝑓 =

𝑝

2𝑥

𝑛

60 (1)

Jika ada perubahan pada beban maka control valve yang akan menyesuaikan bukaannya sehingga terjadi perubahan debit uap panas bertekanan. Perubahan ini akan mempengaruhi putaran turbin bertambah atau berkurang agar dapat menyesuaikan kecepatan turbin sehingga menghasilkan frekuensi sesuai set point. Dalam memodelkan turbin dan generator pada gambar 2 disesuaikan dengan yang ada di PT Indonesia Power dimana jenis turbin adalah turbin tunggal non reheating, selain control valve yang akan mengatur laju uap, terdapat pula

Gambar 2. Blok diagram perancangan plant turbin generator

manual valve yang akan difungsikan pada saat starting awal turbin saja. Sedangkan untuk pemodelannya pada matlab disajikan pada gambar 3. 3.4 Perancangan kontroler

Langkah awal perancangan kontroler ini adalah dengan running simulasi plant menggunakan software matlab. Set point frekuensi yang diberikan sebesar 50 Hz dan set point tegangan referensi sebesar 13,8 KV.

Gambar 3. Pemodelan untuk turbin uap

Gambar 4. Respon open loop turbin generator Hasil respon open loop pemodelan turbin generator ini diperoleh respon berupa orde 1 yang ditampilakan pada gambar 4.

Dari respon open loop frekuensi yang dihasilkan sistem diperoleh spesifikasi respon transient sebagai berikut:

Xss = 50 Yss = 50 K = 1 Y(τ) = 0,632 . 50 = 31,6 Time Constant (τ) = 3,6 detik Rise Time (Tr) = τ Ln9 = 7,91 detik Settling Time (Ts) = Ts(±5%) = 3τ = 10,8 detik Delay Time (Td) = τ Ln2 = 2,5 detik

Sedangkan untuk respon Steady State yang diukur melalui %error posisi keadaan tunak:

%𝑒 = 𝑋𝑆𝑆− 𝑌𝑆𝑆

𝑋𝑆𝑆 𝑥 100%

%𝑒 = 50 − 50

50 𝑥 100% = 0

Dari respon open loop plant tersebut maka dirancanglah parameter kontroler PI dari hasil tunning sebesar:

Kp = 2 τi = 0,39 detik

untuk perancangan kontroler PI dapat digambarkan pada diagram blok sebagai berikut:

1. Pipa

2. Valve

3. Tangki 4. Push botton

5. Real-time Trend

6. Text box

7. Slider 8. Heater 9. Pump

4

Gambar 5. Perancangan Kontroler PI 3.5 Perancangan Komunikasi data

Semua data yang ada pada sistem ini dikumpulkan dan dikomunikasikan melalui 2 jenis komunikasi antara lain komunikasi serial dan komunikasi data dengan bantuan OPC. Komunikasi dengan OPC merupakan protokol tersendiri dengan bantuan software KepserverEx. Untuk mempermudah komunikasi antara Wonderware InTouch 10.1 dengan hardware maka perlu ditambahkan software Omniserver karena konfigurasinya lebih mudah dari pada dengan fasilitas dalam OPC KepserverEx sendiri.

Gambar 6. Skema komunikasi data sistem keseluruhan

IV. HASIL PERANCANGAN DAN PENGUJIAN

Pada pembahasan sebelumnya telah dijelaskan respon open loop plant dimana hasil respon sistem mirip orde 1. Karena itu dirancang sebuah kontroler PI dengan parameter KP dan τi dari hasil tunning. Metode tunning dilakukan karena kerumitan sistem sehingga sulit untuk dilakukan perhitungan secara analitik.

4.1 Implementasi dan Analisa Plant saat Open Loop

Dari data hasil respon open loop pada pembahasan sebelumnya menunjukkan bahwa hasil respon dari analisa open loop mirip orde satu seperti pada gambar 6. Dengan spesifikasi respon transient untuk kecepatan respon ( 𝜏) sebesar 3,6 s akan menghasilkan settling time sebesar 10,8 s. sedangkan pada respon Steady State yang diukur melalui %error posisi keadaan tunak adalah nol atau tidak ada eror untuk hasil simulasi matlab.

Sedangkan untuk untuk torsi beban, pemodelannya dapat disimulasikan di matlab pada gambar 7.

Gambar 7 Blok pemodelan torsi beban Torsi beban dihasilkan dari persamaan 2.

𝑇𝐿 = 𝐾𝑇𝑔 𝐼𝐹 𝐼𝐴 (2) dimana 𝐼𝐹 adalah arus medan dan 𝐼𝐴 adalah arus jangkar yang nilainya berubah saat terjadi perubahan beban. Nilai 𝐼𝐴 berubah ubah seiring dengan perubahan beban

dikarenakan nilai parameter jangkar pada generator yang tetap. Sedangkan tegangan terminal dibatasi maksimal sampai dengan 13,8 KV. Dengan set point tegangan ditetapkan sebesar 13,8 KV akan menghasilkan daya terbangkitkan maksimal sebesar 43 MW. 4.2 Implementasi dan Analisa Plant saat Close Loop

Untuk pengujian plant saat close loop, dilakukan pemodelan dalam diagram blok sesuai pada gambar 8.

Gambar 8 Blok Diagram Close Loop Plant Turbin Generator

Untuk blok diagram turbin generator ini menghasilkan respon open loop mirip orde 1 maka perancangan kontrolernya adalah kontroler PI, dengan nilai parameter KP dan τi dari hasil tunning. Metode ini dilakukan karena nilai dari parameter PI dari hasil metode analitik belum bisa menghasilkan spesifikasi respon yang diinginkan yaitu mempercepat respon transient, zero offset, dan tidak memiliki overshoot . untuk itu dilakukan metode tunning dalam mencari parameter PI.

Metode tunning dilakukan karena sistem turbin generator ini memiliki persamaan matematis yang merupakan orde tinggi dan tidak mudah untuk dilakukan perhitungan parameter secara analitik. Untuk mendapatkan nilai tunning untuk parameter PI ini yang pertama di-set adalah nilai KP agar bisa mencapai steady state. Baru nilai τi di berikan untuk mempercepat respon transiennya. Dari hasil tunning parameter kontroler PI diperoleh nilai KP = 2 dan τi = 0,39 s. Hasil respon close loop ditunjukkan pada gambar 8.

Dari respon close loop frekuensi yang dihasilkan sistem diperoleh spesifikasi respon transient sebagai berikut:

Xss = 50 Yss = 50 K = 1 Y(τ) = 0,632 . 50 = 31,6 Time Constant (τ) = 2,6 detik Rise Time (Tr) = τ Ln9 = 5,713 detik Settling Time (Ts) = Ts(±5%) = 3τ = 7,8 detik Delay Time (Td) = τ Ln2 = 1,8 detik

Sedangkan untuk respon Steady State yang diukur melalui %error posisi keadaan tunak:

%𝑒 = 𝑋𝑆𝑆 − 𝑌𝑆𝑆

𝑋𝑆𝑆 𝑥 100%

Vaef

if

w Eaia

TM

Flow Steam

53,3 Kg/sKecepatan Generator

3000 RPM

Va

138000 V

2*pi/60

rpm to radian

2

per unit

multi

4.246

if

ia

Va

Day a

ia Va Pf (sqr3)

6.13

Zr

Input Flow

F LP

F HP

Turbin Reheater

0.267s+0.325

0.0001

Transfer exciter

0.528s+0.0502

1

Transfer armature

10s+3.4

1

Transfer Turbin Generator

if ia

TL

Torsi Lawan

Tegangan output

13800

Set point Vref

50

Set Point

Frekuensi

60

RPM1RPM

Product

60

Pressure

PI(s)

PI Controller

turbine generator

PI(s)

PI Controller

4.305e+007

P

43Mw

input pressure

in slider

out f low

% slider

Main Valve

10.43

Km

Frekuensi

2/120

F=nP/120

input pressureout f low

Valv e Position

Control Valve

Pressure to flow

100

% to %

74.08

% bukaan valve

Pressure out

main v alv e

Sinyal error 2 1 +

1

0,39 𝑠

Sinyal kontrol

5

%𝑒 = 50 − 50

50 𝑥 100% = 0

Gambar 9 Hasil Respon Close Loop Frekuensi Respon closed loop dengan kontroler PI yang telah dirancang, tetap menghasilkan sistem orde 1 dengan spesifikasi respon sesuai yang diinginkan yaitu dengan mempercepat respon transien sekitar 1 detik dari respon awal, eror steady state (%𝑒) = 0, dan tidak memiliki overshoot. Grafik pada gambar 9 tersebut merupakan output system dengan kontroler saat tidak ada beban. Saat terjadi perubahan beban untuk pengujian sistem closed loop akan ditampilkan pada gambar 10.

Gambar 10 menunjukkan bahwa perubahan beban hingga maksimum 43MW sesuai batasan daya di PT Indonesia Power masih dapat diatasi oleh kontroler PI yang telah dirancang. Beban mulai masuk ke dalam sistem setelah putaran turbin sudah stabil disekitar 3000 RPM dengan frekuensi 50 Hz. Saat beban penuh dimasukkan dalam sistem, dapat dianalisa bahwa frekuensi turun sekitar 0,017 Hz dan kontroler mampu mengembalikan ke frekuensi semula sebesar 50 Hz selama 160 detik.

Penurunan frekuensi ini dikarenakan saat terjadi penambahan beban, torsi beban juga membesar sehingga akan mempengaruhi frekuensi dan kecepatan turbin. Saat kecepatan turbin berkurang maka steam flow yang masuk ke dalam turbin harus diberikan lebih banyak dan sebaliknya jika kecepatan turbin naik agar frekuensi turbin sesuai set point. Karena itu untuk mengatur besar kecilnya steam flow maka dilakukan pengaturan control valve dengan menggunakan kontroler PI sesuai yang telah dirancang pada pembahasan sebelumnya.

Respon transien dapat dipercepat dengan memperbesar nilai dari τi di mana sebelumnya adalah 0,39 detik menjadi 0,48 detik. Hasilnya pengujian ini adalah adalah semakin cepat respon transien dan bertambahnya osilasi karena nilai τi yang terlalu besar. Untuk mengatasinya maka dilakukan pengujian dengan menambahkan kontroler PID pada sistem dengan metode tunning.

Gambar 10 Respon Frekuensi Saat Pembebanan

Langkah pertama adalah dengan menambahkan nilai parameter proposional dan dalam percobaan ini nilainya 25 untuk parameter P. Kontroler P ini berfungsi untuk menghasilkan keluaran yang sebanding dengan besarnya sinyal kesalahan sebagai perbedaan antara keluaran terukur dengan masukan yang diinginkan. Namun hasil respon sistem disini masih berosilasi. Untuk meredam osilasi ini maka ditambahkan parameter D yang ditambahkan bertahap hingga osilasi sistem dapat diredam. Pada pengujian ini nilai parameter derivative dari kontroler PID ini sebesar 7. Hasil dari respon sistem dengan kontroler PID tampak pada Gambar 11.

Gambar 11 Hasil Respon Frekuensi Turbin Generator dengan Kontroler PID Dari respon closed loop frekuensi yang dihasilkan sistem diperoleh spesifikasi respon transient sebagai berikut:

K = 1 Y(τ) = 31,6 Time Constant (τ) = 2,46 detik Rise Time (Tr) = τ Ln9 = 5,41 detik Settling Time (Ts) = Ts(±5%) = 3τ = 7,38 detik Delay Time (Td) = τ Ln2 = 1,7 detik

sedangkan untuk respon Steady State yang diukur melalui %error posisi keadaan tunak:

%𝑒 = 𝑋𝑆𝑆 − 𝑌𝑆𝑆

𝑋𝑆𝑆

𝑥 100%

%𝑒 = 50 − 50

50 𝑥 100% = 0

6

4.2 Komunikasi data

Ada beberapa komunikasi yang terjadi dalam sistem ini termasuk komunikasi serial maupun komunikasi OPC. Komunikasi serial dilakukan antara virtual plant dengan RTU. Sedangkan antara RTU dengan HMI dilakukan komunikasi OPC. Sebelum dilakukan integrasi antara HMI, RTU, dan virtual plant dilakukanlah beberapa tahap pengujian.

Pertama adalah pengujian komunikasi serial dengan cara menghubungkan port Rx/Tx dan ground (port untuk komunikasi serial) hardware dengan terminal pada komputer melalui modul serial IC max232. IC ini berfungsi untuk pengkondisian sinyal tegangan serial dengan tegangan TTL. Pengujian komunikasi serial ini dilakukan dengan cara memberikan program pada mikrokontroler untuk dapat mengirimkan data ke terminal.

Pada pengujian selanjutnya adalah untuk komunikasi OPC yang dilakukan dengan cara mengkomunikasikan antara HMI – RTU dan virtual plant – RTU. Pada bagian ini membutuhkan tambahan software OPC KEPserver dan Omniserver. Software tambahan Omniserver dipakai karena di dalam KEPserver belum memiliki driver atau toolbox untuk dapat berinteraksi dengan mikrokontroler langsung di dalam RTU. Selain itu konfigurasi protokol komunikasi di dalam Omniserver juga tidak serumit membuat konfigurasi protokol komunikasi di KEPserver.

Antara OPC KEPserver dan Omniserver keduanya harus saling berintegrasi untuk dapat melakukan pengiriman data dari HMI ke virtual plant. Cara yang pertama adalah dengan memasukkan tag name yang sama dengan Wonderware, selanjutnya integrasi antara OPC KEPserver dan Omniserver yaitu dengan cara membuat protokol komunikasi pada Omniserver dari alamat tag dari KEPserver. Setelah protocol yang akan digunakan telah dibuat dan masing masing tag name yang ada pada HMI telah didaftarkan dan protokol komunikasi sudah sesuai tag maka data siap ditransfer. Konfigurasi protokol komunikasi data saat Omniserver menerima data virtual plant melalui RTU adalah FF{FLOW}GG{FREK}HH{OMEGA}II {PALEP}JJ{POWER}KK{PRESS}LL{RPM}{$CR},sedangk-an data yang akan dikirim ke virtual plant formatnya AA{KP}BB{KI}CC{KD}DD{MAIN_PALEP}EE{SP_FREK}{$CR}. Di mana arti dari masing-masing tag sebagai berikut:

KP : Nilai KP

KI : Nilai τi

KD : Nilai τd

MAIN_PALEP : Bukaan manual vale SP_FREK : Set point frekuensi FLOW : Aliran uap FREK : frekuensi OMEGA : Kecepatan sudut PALEP : Bukaan control valve POWER : Daya keluaran PRESS : Tekanan uap RPM : Kecepatan turbin

V. PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan beberapa kali pengujian untuk beberapa komponen pendukung proyek akhir ini, dapat disimpulkan bahwa:

1. Komunikasi antara HMI dan plant dengan perantara RTU dapat dilakukan jika tag name antara HMI Wonderware Intouch telah terdaftar pada OPC dan protokol Omniserver, sedangkan toolbox pada Virtual Plant di Matlab juga harus sesuai dengan Address name OPC serta protokol Omniservernya juga.

2. 2. Hasil respon open loop system menghasilkan respon mirip orde 1 sehingga dirancanglah kontroler PI untuk mengendalikan control valve.

3. Respon closed loop dengan kontroler PI yang telah dirancang, dengan nilai KP = 2 dan τi = 0,39 detik tetap menghasilkan sistem orde 1 dengan spesifikasi respon transien sesuai yang diinginkan yaitu rise time = 5,713 detik, settling time = 7,8 detik, sedangkan spesifikasi respon transien menghasilkan eror steady state (%e) = 0, dan tidak memiliki overshoot.

4. Kontroler PI yang telah dirancang dapat mengatasi perubahan beban sesuai dengan batasan maksimal beban yang ada di lapangan yaitu maksimal 43 MW.

5. Penambahan parameter τi menyebabkan sistem memiliki respon lebih cepat namun akan berosilasi. Karena itu perlu ditambahkan parameter derivative pada kontroler PID untuk meredam osilasi. Kontroler PID ini memiliki nilai masing masing parameter KP=25, τi=0,48 detik dan τd=7 detik.

6. Kontroler PID hasil pengembangan kontroler PI juga menghasilkan sistem orde 1 dengan spesifikasi respon transien tidak jauh dari hasil respon kontroler PI yaitu rise time = 5,41 detik, settling time = 7,38 detik, sedangkan spesifikasi respon transien menghasilkan eror steady state (%e) = 0, dan tidak memiliki overshoot. juga dapat mengatasi perubahan beban.

7. Perbandingan hasil respon kontroler PI dan PID tidak memiliki perbedaan yang jauh, namun kontroler PID menghasilkan respon yang relatif lebih cepat 0,5 detik.

8. Pembuatan hardware RTU pada tugas akhir ini dapat diselesaikan namun dalam integrasinya dengan HMI maupun Virtual Plant belum diperoleh hasil maksimal dikarenakan belum sempurnanya software konfigurasi untuk dapat mentransfer data.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Sustika R., Oka M., “Pengembangan RTU

(Remote Terminal Unit) untuk Sistem Kontrol

7

Jarak Jauh berbasis IP”, INKOM, Vol. IV/No. 2, November 2010

[2] Widodo Budiharto,“Panduan Mikrokontroler AVR Atmega 16”. Elex Media Komputindo, Jakarta, 2008

[3] …..,ATmega128 Microcontroller Datasheet, Atmel, 2006

[4] Permana A.,"Boiler Plant Simulator dengan HMI Wonderware Intouch dan Proses Akuisisi Data Menggunakan Mikrokontroler“, Tugas Akhir,

Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS, Surabaya, 2011.

[5] Ma’ruf D., Ariyati V., "Aplikasi Automatic Boiler Control di PLTU Perak PT Indonesia Power“, Laporan Kerja Praktek, Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS, Surabaya, 2011.

[6] …..,Perak-Grati Generation Business Unit, Profil perusahaan PT Indonesia Power, Surabaya, 2008

[7] ….., Daily Log Book Turbine and Generator, Indonesia Power Sub Unit Perak, 2011

[8] …..,Pengaturan Frekuensi pada Sistem Tenaga Listrik,

http://scadaitb.wordpress.com/2009/11/19/pengaturan-frekuensi-pd-sistem-tenaga-listrik.htm, September 2011.

[9] …..,Bab II Teori Dasar Turbin dan Generator, Digilib Petra, Agustus 2011.

[10] Afandi M.I., “Pembuatan HMI SCADA Menggunakan Pemrograman Delphi dengan RTU Plc Siemens S7-400 Berbasis Jaringan Ethernet.”, Laporan Penelitian, Puslit KIM-LIPI, Tangerang 15314.

[11] Robin W., Kepware KEPServerEX v4.270.416, http://dunia engineering.wordpress.com/2009/02/18/kepware-kepserverex-v4-270-416/, Februari 2012.

[12] FredX, Komunikasi Antara HMI dan Mikrokontroller AVR ATMega8535 Via OPC Bagian 2(Over Network), http://fredx.web.ugm.ac.id/2009/12/komunikasi-hmimikrokontrolle r-via-opc-bagian-2-over-network, January 2012.

[13] Chapman, “ MATLAB Programming for

Engineers 4e.”, Thomson Learning , 2008.

[14] Ogata K,. “Modern Control Engineering 3rd Edition”.Upper Saddle River New Jersey:Prentice-Hall,. 1997

[15] Firmansyah R.,"Perancangan dan Implementasi Fuzzy Lookup Table Untuk Pengaturan Injeksi Bahan Bakar Saat Kecepatan Stasioner pada Mesin Spark Ignition“,Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS, Surabaya, 2011.

[16] …..., IC MAX 232 Datasheet, Texas Instrument, 2000

[17] …..., Serial to Ethernet WIZ110SR Datasheet, WizNet, 2010

[18] …..., DAC 0808N Datasheet, Texas Instrument, 2006

[19] Kundur, P., Balu, Neal J., Lauby, Mark G,.”Power System Stability and Control“, McGraw-Hill, New York, 1994

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Penulis merupakan 2 bersaudara yang dilahirkan di Gresik bulan Agustus 23 tahun yang lalu. Besar di kota pudak dan mulai meniti pendidikan wajib dari SD hingga lulus SMA tahun 2006 di kota ini pula. Lulusan SMA Negeri 1 Gresik ini akhirnya memutuskan untuk melanjutkan studi ke PENS ITS mengambil jurusan elektronika. Lulus

dari PENS ITS pada tahun 2009, penulis meneruskan studinya ke Teknik Elektro ITS program lintas jalur dan memilih Bidang Studi Teknik Sistem Pengaturan pada tahun 2009/2010. Pada tahun 2012, tepatnya pada tanggal 27 Januari, penulis telah mengikuti Sidang Tugas Akhir sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik.