Aplikasi Terdistribusi Berbasis Wonderware InTouch
Pada Sistem Keamanan Perumahan
Oleh :
2207 030 040
2207 030 041
2207 030 068
D3 Teknik Elektro
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
2010
Latar Belakang
Meningkatnya angka tingkat kejahatan pencurian khususnya di area kompleks perumahan menimbulkan banyak kerugian baik materiil maupun jiwa. Kondisi ini salah satunya diakibatkan karena sistem keamanan yang masih bersifat konvensional dan tidak terintegrasi. Hal ini terutama terjadi pada komplek perumahan kelas menengah ke bawah yang belum menganut konsep satu gerbang (one gate system). Pengamanan lebih sulit untuk dilakukan karena ada lebih dari 1 pintu akses kedalam maupun keluar perumahan.
Berangkat dari permasalahan tersebut, makalah ini membahas implementasi aplikasi terdistribusi pada sistem perumahan dengan berbasis Wonderware InTouch untuk mengawasi dan mengendalikan pintu gerbang. Pintu gerbang akan menutup setelah tombol emergency ditekan oleh penghuni rumah. Diharapkan waktu respon yang dibutuhkan cukup singkat sehingga pelaku kejahatan tidak dapat keluar dari tempat kejadian dengan cepat.
Proses implementasi dari sistem yang dibangun dilakukan pada plant miniature perumahan yang terdiri dari dua pintu gerbang dilokasi yang terpisah. Masing-masing pintu gerbang dikendalikan oleh PLC yang terhubung dengan jaringan LAN dan server. Software yang digunakan untuk membangun aplikasi terdistribusi adalah Wonderware inTouch 9.0 dan basis data dibangun dengan menggunakan Microsoft Access 2003.
SCADA
Sistem SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) ialah sistem yang dapat melakukan pengawasan, pengendalian dan akuisisi data terhadap sebuah plant.
Secara umum, SCADA terdiri dari bagian – bagian berikut :
1 Sensor dan aktuator (Field Devices)
2 Remote Terminal Unit / PLC
3 Sistem Komunikasi
4 Master Terminal Unit
Keempat komponen di atas dapat ditampilkan dalam gambar sebagai berikut:
Berikut ini penjelasan dari masing – masing bagian
1. Sensor dan aktuator (field device)
Bagian ini adalah plant di lapangan yang terdiri dari obyek yang memiliki berbagai sensor dan aktuator. Nilai sensor dan aktuator inilah yang umumnya diawasi dan dikendalikan supaya obyek/plant berjalan sesuai dengan keinginan pengguna.
2. PLC
PLC merupakan pengendali dari plant (fiekd device). Alat ini berperan sebagai “otak” dari sistem. Beberapa kelebihan PLC dibanding pengendali lain :
• Solusi yang ekonomis
• Serbaguna dan fleksibel
• Mudah dalam perancangan dan instalasi
• Lebih reliable
• Kontrol yang canggih
• Berukuran kecil secara fisik
• Troubleshooting dan diagnosa lebih mudah
3. Sistem Komunikasi
Sistem komunikasi diperlukan untuk menghubungkan antara field device, PLC, dan Master Terminal Unit. Berikut ini beberapa sistem komunikasi yang dipakai dalam sistem SCADA :
• RS 232
• Private Network (LAN/RS-485)
• Switched Telephone Network
• Leased lines
• Internet
• Wireless Communication systems :
ü Wireless LAN
ü GSM Network
ü Radio modems
4. MTU – SCADA Software
Master Terminal Unit umumnya ialah komputer yang memiliki SCADA software.
Fitur – fitur kunci yang harus ada pada suatu SCADA Software ialah :
• Human Machine Interface
Tampilan yang memudahkan manusia (operator) untuk memahami atau mengendalikan mesin (sistem, plant).
• Graphic Displays
Tampilan grafis, bukan hanya angka, untuk mempermudah pengamatan.
• Alarms
Alarm untuk memberi warning saat sistem dalam kondisi abnormal.
• Trends
Trend ialah grafik garis yang menggambarkan kondisi/status suatu device
• RTU / PLC Interface
Bagian program yang menghubungkan PLC dengan SCADA software.
• Scalability / Expandability
Program dapat diperluas tanpa mengganggu program lama yang sudah ada.
• Access to data
Program memiliki akses pada data tertentu yang diinginkan
• Database
Penyimpanan data ke dalam database
• Networking
Program ini dapat berjalan dalam suatu jaringan, baik pada LAN maupun internet
• Fault tolerance and redundancy
Program memiliki toleransi tertentu terhadap kesalahan yang terjadi. SCADA system juga harus bersifat redundant, dimana saat MTU utama down akan digantikan oleh MTU cadangan.
• Client/Server distributed processing
Pemrosesan data bersifat distributed, dimana Server maupun Client memiliki bagian pemrosesan tersendiri
Dalam sistem SCADA yang cukup kompleks, sangat mungkin terbentuk suatu jaringan PLC, ataupun jaringan PC yang berfungsi untuk mengawasi proses secara bersama – sama seperti gambar yang diajukan oleh Wondware InTouch di bawah. Pada penelitian ini akan lebih difokuskan penggunaan multiple HMI pada suatu sistem.
WONDERWARE IN TOUCH
Aplikasi SCADA yang digunakan dalam penyusunan sistem ini adalah Wonderware InTouch, perangkat lunak untuk membangun human-machine interface (HMI) applications untuk sistem operasi Microsoft Windows 2000 dan Windows XP. InTouch merupakan komponen dari Wonderware Factory Suite dan telah digunakan secara luas dalam berbagai aplikasi termasuk food processing, semiconductors, oil and gas, automotive, chemical, pharmaceutical, pulp and paper, transportation dan utilities.
InTouch terdiri dari tiga komponen utama, yaitu :
1. InTouch Application Manager, WindowMaker dan WindowViewer. InTouch Application Manager berfungsi untuk mengorganisasi aplikasi yang dibuat. Komponen ini juga berfungsi untuk mengkonfigurasi WindowViewer sebagai NT service, mengkonfigurasi Network Application Development (NAD) untuk client-based dan server-based architectures, mengkonfigurasi Dynamic Resolution Conversion (DRC) dan/atau mendistribusi alarm. Lebih lanjut, DBDump dan DBLoad database utilities juga dijalankan dari Application Manager ini.
2. Komponen berikutnya, WindowMaker, adalah development environment. Dalam hal ini object-oriented graphics digunakan untuk menciptakan animasi serta touch-sensitive display windows. Tampilan windows ini dapat dihubungkan dengan I/O system dari perangkat industri dan aplikasi berbasis Microsoft Windows lainnya.
3. Komponen ketiga, WindowViewer, merupakan runtime environment yang digunakan untuk menampilkan grafik windows yang telah dibuat di WindowMaker. WindowViewer mengoperasikan InTouch QuickScripts, menampilkan historical data logging dan reporting, memproses alarm logging dan reporting dan dapat berfungsi sebagai client dan server untuk DDE ataupun SuiteLink communication protocols.
InTouch merupakan suatu paket yang dapat dikonfigurasi dengan berbagai cara, tergantung pada kebutuhan aplikasinya. Variasi arsitektur yang dapat dilakukan pada oleh InTouch adalah : stand-alone application, client-based architecture, server-based architecture dan network application development. Dalam penyusunan sistem ini, arsitektur jaringan yang diterapkan adalah network application development.
Network Application Development atau NAD adalah suatu arsitektur yang mengkombinasikan Client-based arsitektur dan server-based arsitektur. NAD melakukan notifikasi secara automatis apabila aplikasi berubah dan secara otomatis mendistribusikan aplikasi yang baru ke tiap View node.
Di dalam NAD arsitektur, seperti diperlihatkan pada gambar di bawah ini, mastercopy dari aplikasi tersusun di dalam central network location. Tiap View node me-load network application tersebut seperti pada server-based arsitektur. Tetapi bukannya menjalankan aplikasi dari server, aplikasi tersebut di-copy dan kemudian dijalankan dari user defined location. Hal ini sama seperti keuntungan dari client-based redundancy atau sistem backup (tidak ketergantungan terhadap server).
Keuntungan dari penggunaan arsitektur ini adalah :
1. Hanya satu aplikasi yang di-maintain.
2. View nodes secara otomatis diperingatkan ketika terjadi perubahan pada aplikasi.
3. Tiap View node melakukan action apabila application update.
4. Tidak ada pembatasan dalam membangun aplikasi.
Di sisi lain, arsitektur ini juga memiliki beberapa kelemahan, antara lain :
1. Ketika mendistribusikan aplikasi yang cukup besar dan kompleks sampai melibatkan beberapa node, perlambatan system response akan terjadi karena update sedang berlangsung.
2. Fleksibilitas yang terbatas untuk perbedaan application yang sedang berjalan pada node yang berbeda.
3. Transfer application mungkin menjadi problem pada slow network atau yang menggunakan komunikasi serial.
DESAIN SISTEM
Sistem yang dibuat merupakan penerapan SCADA sistem Distributed Application pada Wonderware InTouch 9.0 yang mampu memonitor dan mengendalikan perangkatperangkat pada sebuah miniatur kompleks perumahan dengan menggunakan jaringan komputer dan PLC OMRON CPM1. Network Architecture yang digunakan adalah Network Application Development (NAD). Gambar berikut memperlihatkan blok diagram sistem yang dibangun.
Plant sistem keamanan pada miniatur kompleks perumahan ini mempunyai input output PLC yang meliputi switch push button pada setiap rumah, stepper motor, inductive proximity sensor sebagai sensor gate masuk dan gate keluar, buzzer sebagai alarm, dan LED yang digunakan sebagai representasi lampu jalan.
Koneksi komputer menuju PLC OMRON CPM1 menggunakan komunikasi serial. Namun karena RS 232 tidak dapat di-paralel ke beberapa device, maka digunakan RS 485 agar PC dapat terhubung ke beberapa device secara paralel. Oleh sebab itu, dibutuhkan suatu converter dari RS 232 ke RS 485 agar PC dapat berkomunikasi dengan beberapa device secara paralel.
Pada kondisi normal, gate dapat dibuka dan ditutup secara leluasa menggunakan Human Machine Interface (HMI) dari PC. Jika salah satu penghuni rumah menekan tombol emergency (tanda bahaya), maka alarm yang berada di pos keamanan berbunyi, kemudian gate pintu keluar dan masuk secara otomatis tertutup dan di layar computer akan menunjukkan rumah mana yang membutuhkan bantuan agar petugas keamanan dengan mudah memberikan pertolongan. Gate dapat dibuka melalui PC atau dengan saklar jika keadaan sudah terkendali. Lebih lanjut, saat malam hari lampu jalan dapat menyala otomatis ketika jam menunjukkan pukul 18.00 dan akan mati otomatis pada pukul 06.00.
Jaringan komputer yang digunakan adalah suatu jaringan server-client yang berskala Local Area Network (LAN) dengan menggunakan sebuah switch. Server ini sebagai penyedia layanan database, aplikasi, dan pengakses menuju PLC.
Semua aplikasi dan data-data yang dibutuhkan berada di dalam server, komputer client beroperasi dengan mengakses data-data tersebut beserta aplikasi. Untuk dapat beroperasi, pada komputer client diinstal program Wonderware InTouch 9.0 yang digunakan untuk menjalankan aplikasi tersebut.
Program yang digunakan untuk mengendalikan dan memonitori plant adalah Wonderware InTouch 9.0. Program ini tidak hanya untuk tampilan Human Machine Interface melainkan digunakan juga untuk penerapan SCADA menggunakan sistem Distributed Application. Dalam HMI Wonderware InTouch pada sistem SCADA, untuk menginisialisasi input dan output dari PLC digunakan suatu tagname. Tagname-tagname tersebut digunakan sebagai media yang mendukung untuk mengambil dan mengirim data dari dan ke PLC, membuat animasi grafis untuk menggambar proses yang terjadi, perhitungan dan media kontrol untuk mengendalikan PLC. Flowchart dari sistem untuk penggunaan sistem secara automatis menggunakan HMI diperlihatkan oleh gambar berikut.
DAFTAR PUSTAKA
A Beginner’s Guide to PLC OMRON. Singapore: OMRON, Agustus 1996. CQM1/CPM1 Programmable Controller Operation Manual. USA: OMRON, Revised Februari 1998.
Inoue, Seiichi. Stepper Motor controller. 2002. The Hobby of Electronic Circuit Engineering, 6 Januari 2008 http://www.interq.or.jp/japan/se-inoue/e_step.htm
Lao, Edison. Pembuatan Man Machine Interface Pada Jaringan PLC Omron CPM1 Untuk Sistem Keamanan Miniatur Kompleks Perumahan. Tugas Akhir S1 No.02010837/ELK/2007. Surabaya : Universitas Kristen Petra, 2007.
Maxim. +5-Powered, Multichannel RS-232 Driver/Receiver. 7 Oktober 2007
Maxim. Low-Power, Slew-Rate-Limited RS-485/RS-422 Transceivers. 7 Oktober
2007
Stouffer, Keith. Falco, Joe. Kent, Karen. Guide to Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) and Industrial Control Systems Security. Gaithersburg: National Institute of Standards and Technology, 2006. 82.pdf>
Wonderware® FactorySuite™ InTouch™ User’s Guide. USA : Invensys System Inc., Revised March 2004.
