## 
Abstrak—  Seiring  dengan  berkembangnya  otomasi  industri muncul  kebutuhan  untuk  mengembangkan  modul  praktikum SCADA  bagi  mahasiswa  program  studi  instrumentasi  di Politeknik Negeri Batam. Salah satu dari  modul tersebut adalah CE101  Pressure  Measurement  and  Control  Plant  dengan pengembangan berupa penambahan sistem akuisisi data berbasis PLC CP1H, tampilan antarmuka menggunakan aplikasi SCADA Indusoft  Web  Studio  dan  penggunaan  OPC  untuk  sistem komunikasi.  Hasil  pengujian  sistem  akuisisi  data,  hasil pengukuran menunjukkan nilai persamaan sensor kapasitansi: Y =  1.24X  –  0.33  dan  ektensimetrik:  Y  =  0.79X  –  0.51  untuk pengukuran  tegangan  berdasarkan  nilai  tekanan.  Penelitian  ini juga menghasilkan tampilan antar muka SCADA di indusoft web studio  yang  dapat  menampilkan  nilai  sensor  dalam  satuan  bar. Walaupun  demikian  error  yang  diperoleh  masih  cukup  besar berkisar antara 11% sampai dengan 12.89%.
Kata Kunci: PLC CP1H, SCADA, Sensor tekanan
Abstract –With the growth of industrial automation, there is a need  to  develop  SCADA  practicum  module  for  instrumentation department  students  in  Batam  State  Polytechnic.  One  of  those modules is CE101 Pressure Measurement and Control Plant which will  be  improved  by  adding  PLC  CP1H,  GUI  interface  using SCADA,  and  OPC  for  communication  between  device.    The  test gives regression equation for capacitance  sensor: Y = 1.24X-0.33 while for extensimetric sensor  the equation  is: Y = 0.79X  – 0.51. On  these  equations,  pressure  variable  is  symbolized  as  Y  while sensor voltage ouput symbolized as X. This research also produces a SCADA GUI that can display sensor value in bar unit based on the regression equation conversion value. However, there is also a downside that the value displayed still has and error between 11% - 12.89% compared to the referenced scale.
Keywords: PLC CP1H, Pressure sensor, SCADA

## I. P ENDAHULUAN
S ISTEM otomasi  menjadi  kunci  utama  dalam  meningkatkan efisiensi dan kontrol dalam berbagai proses industri. Salah satu elemen krusial dalam industri adalah pengukuran tekanan pada berbagai  macam  peralatan  di  dalam  pabrik.  Pengukuran tekanan  yang  akurat  dan real-time sangat  penting  untuk memastikan operasi yang aman dan efisien. Dalam konteks ini, Supervisory  Control  and  Data  Acquisition (SCADA)  dan Programmable  Logic  Controller (PLC)  memiliki  peran  yang penting.  SCADA  memungkinkan  pengawasan  dan  kontrol terpusat terhadap proses industri secara keseluruhan. Sementara PLC memberikan kontrol otomatis yang dapat diprogram untuk berbagai fungsi.
Dalam  rangka  memenuhi  kebutuhan  pendidikan  tinggi  di Politeknik  Negeri  Batam,  pengembangan  modul  akusisi  data Pressure  Measurement  and  Control  Plant menjadi  suatu inisiatif yang strategis. Modul ini diarahkan untuk mendukung pemahaman dan keterampilan mahasiswa dalam mengimplementasikan teknologi SCADA dan PLC pada tiruan sistem industri yang diminiaturisasi.
Pada penelitian ini data dari  dua buah  sensor tekanan  yang berbeda,  yaitu: capacitance dan extensimetric ,  diakuisisi menggunakan PLC. Pada tahap selanjutnya PLC mengirimkan data ke Omron OPC ( Open Platform Communications ) server. OPC  digunakan  untuk  perantara  komunikasi  antara  SCADA dan PLC. Data dari OPC selanjutnya dikirim  ke piranti lunak SCADA untuk ditampilkan ke pengguna.
Beberapa  penelitian  sudah  dilakukan  pada  topik  ini.  Pada penelitian pertama dilakukan akuisisi data sensor tekanan udara pada  kit  STEM  menggunakan  PLC  Omron  dan  SCADA  CX supervisor  [1].  Penelitian  kedua  adalah  akuisisi  data  sensor tekanan air pada pipa menggunakan SCADA Vijeo Citect dan Twido  PLC  [2].  Sementara  pada  penelitian  ketiga  sensor tekanan  digunakan  untuk  mengukura  tekanan  air  dan  udara yang kemudian dihubungkan ke ESP32. Data kemudian dikirim ke jaringan internet untuk ditampilkan pada website [3]. Pada

## Desain Sistem Akuisisi Data Sensor Tekanan pada Kit Pressure Plant Menggunakan OPC, SCADA dan PLC CP1H
Aditya Gautama 1* , Ardian Budi K.A 1 , Rahmi Mahdaliza 1 , M. Syafei G 1 , Fitriyanti Nakul 1 , dan Yolanda M. P 1
1 Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Batam, Batam, Indonesia
* Email: adityagautama@polibatam.ac.id
penelitian  keempat  sistem  SCADA  didesain  menggunakan arduino mega sebagai RTU sementara Raspberri Pi digunakan sebagai  MTU.  Sistem  ini  digunakan  untuk  mengontrol  dan mengamati  sistem  penjernihan  air  menggunakan  metode reverse osmosis [4]. Pada penelitian berikutnya sistem SCADA digunakan  untuk  mengamati  data  tension  infiltrometer  yang melakukan  karakterisasi  tanah  terhadap  aliran  air.    Sistem SCADA ini disusun menggunakan arduino uno dan matlab app [5]. Pada penelitian ke enam dan ketujuh digunakan PLC CP1H untuk akuisisi data dan mikrokontroler untuk kendali PID. Pada penelitian ini digunakan sensor sensor tekanan SKU114991178 dan sensor suhu PT 100 yang dimonitoring menggunakan HM [6],  [7].  Untuk  penelitian  ke  delapan  dan  sembilan  sistem SCADA  digunakan  dalam  pengamatan  dan  kendali  tekanan udara  dengan  menggunakan  miniatur  sistem  kendali  tekanan udara  yang  dilengkapi  sensor  tekanan  dan    pengendali  PLC Omron  [8],  [9].  Semennatara  pada  penelitian  ke  sepuluh SCADA  diterapkan  dengan  perangkat  kendali  PLC  untuk sistem kendali dan pengamatan aliran dan tekanan uap didalam pipa [10].
Perbedaan penelitian ini dengan penelitian terdahulu adalah digunakannya OPC sebagai perantara antara Omron PLC CP1H dengan SCADA Indusoft Web Studio. OPC berisi driver dari PLC yang tidak dimiliki oleh SCADA Indusoft student version . Selain  itu  OPC  juga  dapat  digunakan  untuk  menghubungkan berbagai  merek  dan  jenis  PLC  ke  piranti  lunak  SCADA. Diagram  blok  aliran  data  dari  sistem  yang  digunakan  dapat dilihat pada Gambar. 1.
Gambar. 1. Diagram Blok Aliran Data

## II. M ETODE
Penelitian  ini  dilakukan  dalam  beberapa  tahap.  Tahap pertama adalah perancangan perangkat elektrikal. Tahap kedua adalah  perancangan  program  PLC.  Tahap  ketiga  adalah perancangan sistem OPC. Tahap ke empat adalah perancangan sistem  SCADA  indusoft.  Sementara  untuk  bagian  mekanikal tidak  dilakukan  desain  ulang  tetapi  cukup  menggunkan komponen yang sudah ada saat ini. Untuk komponen mekanikal yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat di Gambar 2.
Gambar. 2. Perangkat Keras
Dapat  dilihat  dari  Gambar  2  di  atas,  nomor  1  adalah Disturbance  Valve ,  nomor  2  adalah Check  Valve ,  nomor  3 adalah Manual  Valve ,  nomor  4  adalah Relief  Valve ,  nomor  5 adalah Reducer & Gate Valve , nomor 6 adalah Pressure Gauge , nomor  7  adalah  sensor Capacitance ,  nomor  8  adalah  sensor Extensimetric ,  nomor  9  adalah Input  Supply dari  kompresor. Kompresor digunakan untuk menyuplai udara ke dalam tangki melalui komponen nomor 9. Lalu tekanan di dalam tangki dapat dibaca melalui pressure gauge . Hasil pembacaan pada pressure gauge inilah  yang  dijadikan  acuan  pembanding  bagi  kedua sensor tekanan. Tekanan maksimum yang dapat dibaca adalah 10 bar, tetapi pada penelitian ini hanya digunakan sampai 5 bar. Selanjutnya setiap tahapan penelitian di atas akan dibahas lebih detail sebagai berikut.

## A. Perancangan Perangkat Elektrikal
Dalam  perancangan  dan  elektrikal  terdapat  beberapa komponen  yang  digunakan  pada  sistem  ini.  Pada  bagian perangkat  sensor  tekanan  terdapat  2  buah  sensor  yaitu kapasitansi  dan ekstensimetrik. Sinyal output berupa tegangan 0  –  10  Vdc.  Pada  penelitian  ini  tekanan  yang  diukur  dibatasi hanya sampai 5 bar. Hal ini dilakukan untuk mencegah output sensor ekstensimetrik  melebihi dari 10 volt.  Oleh karena port analog pada  PLC  CP1H  maksimum  hanya  bisa  menerima tegangan 10 Vdc. Pada kedua sensor ini terdapat 4 buah kabel listrik.  Dua  buah  kabel  untuk  sumber  daya  bagi  sensor  yang menggunakan  sumber  tegangan  24  Vdc.  Dua  buah  kabel  lagi untuk menyalurkan data ke port analog PLC. Pada  bagian  PLC  CP1H  XA40DR-A  terdapat  4 port untuk sumber daya AC. Dua buah port untuk kabel L dan N serta dua buah port lagi untuk kabel ground . Sementara untuk kabel data ke PC digunakan kabel USB. Selain itu juga terdapat komponen penyearah  220Vac ke 24Vdc yang digunakan sebagai sumber daya  bagi  kedua  sensor.  Rangkain  elektrikal  ini  dapat  dilihat pada Gambar. 3.
Gambar. 3. Pengkabelan Sistem
Sensor tekanan pada kit pressure plant PLC CP1H PLC CP1H OPC Server SCADA Indusoft
Pada  Gambar  3  dapat  dilihat  sensor  kapasitansi  (PE1) terhubung  ke port  analog PLC  melalui  kabel  data  (warna kuning)  dan  ke  sumber  daya  DC  (kable  merah  dan  biru). Hal yang sama untuk sensor ekstensimetrik (PE2).

## B. Perancangan Program PLC
Akuisisi  data  sensor  tekanan  dilakukan  menggunakan  PLC CP1H  XA40DR-A.  Bahasa  pemograman  yang  digunakan adalah ladder  diagram pada  aplikasi  CX-Programmer. Tegangan  output  dari  sensor  tekanan  terhubung  ke setup AD atau built in Analog I/O, pada alamat 200 dan 201.  Data dari alamat  200  dan  201  ini  kemudian  dipindahkan  dengan  fungsi MOV ke memory D1 dan D2. Pengaturan built-in Analog  I/O  pada  aplikasi CX- Programmer berupa  pengaturan  tegangan  input  0-10  Vdc sesuai  dengan  spesifikasi  masing-masing  sensor  tekanan. Resolusi nilai yang digunakan adalah 6000 (desimal). Program ladder diagram dapat dilihat pada Gambar 4. Sementara setup port AD/DA dapat dilihat pada Gambar 5. Setelah semua setup dan ladder selesai dibuat, dilakukan tes apakah ada error . Jika tidak ada maka program di compile dan di  transfer  ke  memory  PLC.  Selanjutnya  di  tes  apakah  data sensor sudah bisa terbaca di memory D1 dan D2. Setelah semua data  sensor  bisa  dibaca  maka  program CX  Programmer di matikan agar tidak mengganggu komunikasi dengan OPC.
Gambar. 4. Ladder Diagram
Gambar. 5. Setup Port AD/DA

## C. Perancangan Sistem OPC
Tahapan selanjutnya adalah mensetup OPC. Pada penelitian ini OPC yang digunakan adalah Omron OPC Server. Pada OPC dilakukan setup projek baru. Didalam projek tersebut tipe PLC dan alamat tempat data yang akan ditransfer di spesifikasikan. Pengaturan ini dapat dilihat pada Gambar. 6.
Gambar. 6. Pengaturan OPC server

## D. Perancangan SCADA indusoft
Pada SCADA indusoft terdapat beberapa tahapan pengaturan yang perlu dilakukan. Tahap pertama membuat screen tampilan antarmuka  yang  berupa  tampilan trend dan  nilai  dari  tekanan sensor.  Tahap  kedua  adalah  men-set  koneksi  OPC  DA  agar terhubung  dengan  OPC server dan  menghubungkan  variabel tag di  SCADA  dengan  variabel  di  OPC.  Tahapan  ini  dapat dilhat  pada  Gambar  7.  Tahap  ketiga  adalah  membuat coding vbscript  untuk  mengkonversi nilai resolusi PLC  menjadi nilai bar.  Untuk  melakukan  konversi  pertama-tama  nilai  resolusi dikonversi  menjadi  nilai  teganan.  Ini  dilakukan  dengan mengalikan  nilai  yang  diperoleh  dari  memori  D1  dan  D2 dengan 0.0017. Nilai 0.0017 merupakan hasil bagi antara 10V dengan  resolusi  6000.  Langkah  selanjutnya  adalah  membuat persamaan regresi untuk mengubah nilai tegangan menjadi nilai bar.

## Gambar. 7. Pengaturan OPC DA pada Indusoft
Untuk  menghasilkan  persamaan  regresi  maka  dilakukan pengambilan  data  tegangan  dan  tekanan  secara  manual.  Nilai tekanan  yang  masuk  ke  tangki  udara  diubah  secara  manual menggunakan valve. Pada nilai tekanan tertentu nilai tegangan output dari sensor diukur.
Hasil pengukuran ini dapat dilhat pada Tabel I dan II untuk masing-masing  sensor.  Pada  masing-masing  nilai  tekanan dilakukan  pengukuran  tegangan  sebanyak  5  kali  yang kemudian dirata-ratakan. Pada persamaan regresi nilai tegangan menjadi variabel x sementara nilai tekanan menjadi variabel y.
TABEL I
D ATA T EGANGAN L UARAN S ENSOR T EKANAN K APASITANSI T ERHADAP T EKANAN P RESSURE G AUGE Nilai tekanan (Bar) 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Pengukuran  tegangan ke 1 (Volt) 1 1.54 2.07 2.51 2.99 3.44 3.99 4.48 4.98 Pengukuran  tegangan ke 2 (Volt) 1.04 1.07 1.1 1.29 1.32 1.36 1.39 1.42 1.45 Pengukuran  tegangan ke 3 (Volt) 1.04 1.53 2.96 2.53 2.99 3.53 4 4.5 4.98 Pengukuran  tegangan ke 4 (volt) 1.01 1.53 2.06 2.52 2.99 3.48 3.99 4.53 4.96 Pengukuran  tegangan ke 5 (Volt) 1.01 1.49 1.99 2.48 2.99 3.47 4.01 4.47 4.97 Nilai tekanan (Bar) 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 TABEL II
D ATA T EGANGAN L UARAN S ENSOR T EKANAN E KSTENSIMETRIK TERHADAP T EKANAN P RESSURE G AUGE Nilai tekanan (Bar) 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Pengukuran  tegangan ke 1 (Volt) 2.03 2.91 3.57 4.39 5.16 5.98 6.72 7.56 8.36 Pengukuran  tegangan ke 2 (Volt) 2.03 2.02 2.02 2.01 2.01 2 2 1.99 1.99 Pengukuran  tegangan ke 3 (Volt) 2.03 2.91 3.51 4.39 5.16 5.97 6.67 7.62 8.39 Pengukuran  tegangan ke 4 (volt) 2.01 2.93 3.3 3.39 5.25 6.04 1.98 7.57 8.37 Pengukuran  tegangan ke 5 (Volt) 2 2.89 3.32 4.39 5.2 5.99 6.76 7.53 8.44
Data  regresi  ini  kemudian  diolah  menggunakan  microsoft excel  data  analysis  menggunakan  metode  kuadrat  terkecil. Sehingga dihasilkan persamaan sebagai berikut:
Sensor Kapasitansi      : 33 . 0 24 . 1   X Y (1) Sensor Ekstensimetrik   : 51 . 0 79 . 0   X Y (2)
Kedua  persamaan  ini  memiliki  nilai  R square =  0.96  untuk sensor  ekstensimetrik  dan  R square =  0.997  untuk  sensor kapasitansi. Hal ini menyatakan persamaan regresi sudah dapat dengan  baik  menjelaskan  data  yang  ada.  Persamaan  ini kemudian  akan  dimasukkan  ke  dalam coding vbscript  pada SCADA untuk mengubah nilai tegangan menjadi nilai tekanan dalam satuan bar.
Pada penulisan coding vbscrip terdapat 4 buah variabel yang akan digunakan yaitu Bareksten, Barkapasi, Eksten, dan Kapa. Variabel Eksten dan Kapa berisikan data dari PLC yang masih berbentuk  resolusi.  Sementara  variabel  Bareksten  dan Barkapasi berisikan nilai tekanan dalam satuan bar yang akan ditampilkan  pada  grafik  trend  SCADA.  Pengkodean  vbscript dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar. 8. Kode Vbscript untuk Konversi Nilai

## III. H ASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah  semua  pengaturan  pada  SCADA  indusoft  selesai maka dapat dilakukan validasi terhadap nilai yang ditampilkan di SCADA dibandingkan dengan  nilai  yang ditampilkan pada pressure gauge . Nilai pada pressure gauge digunakan sebagai referensi.
Hasil program SCADA yang dijalankan dan membaca nilai dari  sensor  tekanan  kapasitansi  dapat  dilihat  pada  Gambar  9. Nilai yang muncul pada program tersebut dibandingkan dengan nilai  yang tertera pada pressure gauge pada  Gambar 10. Dari hasil perbandingan inilah dihitung nilai error sistem.

## Gambar. 9. Tampilan Nilai Tekanan pada SCADA
Dapat dilihat pada Tabel  III bahwa error dari sistem berkisar antara 11- 12.89 persen. Salah satu faktor yang mempengaruhi nilai error ini  adalah  jumlah  data  yang  digunakan  dalam menyusun  persamaan  regresi.  Semakin  banyak  jumlah  data yang  digunakan  maka  nilai  koefisien  regresi  akan  semakin akurat.  Seperti  yang  dapat  dilihat  pada  Tabel  III  selisih error dalam kisaran 0.29 sampai 0.35 sehingga akurasi pada estimasi koefisien regresi menjadi sangat penting.
Gambar. 10. Hasil Pembacaan Pressure Gauge
TABLE III
P ERHITUNGAN E RROR PADA S ISTEM Tampilan SCADA Nilai tekanan  Pressure gauge (bar) % error Sensor kapasitansi (bar) Sensor  Ektensimetrik (bar) Sensor kapasitansi Sensor ekstensimetrik 3.13 3.15 2.8 11.79 12.50 2.7 2.7 2.4 12.50 12.50 2.54 2.53 2.25 12.89 12.44

## IV. K ESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  dari  pengujian  sistem  dan  alat  dapat disimpulkan bahwa sistem akuisisi data  sudah berjalan sesuai dengan  fungsinya  dan  dapat  menampilkan  data  sensor  ke SCADA.  Piranti  lunak  OPC  dapat  digunakan  untuk  perantara pengiriman data antara PLC dengan SCADA. Kekurangan dari sistem  ini  adalah  nilai error yang  masih  di  atas  10%.  Hal  ini dapat  diatasi  dengan  menambah  jumlah  data  yang  digunakan untuk menyusun persamaan regresi yang lebih akurat.

## R EFERENSI
[1]  M.  S.  Gozali,  A.  G.  Darmoyono,  H.  Wijanarko,  A.  D.  Futra,  K. Kamarudin, and C. A. B. L. Tobing, “Akuisisi Data Pressure Transmitter melalui CX Supervisor pada STEM Pressure Measurement and Control Plant,” Journal of Applied Electrical Engineering , vol. 7, no. 1, pp. 31– 36, Jun. 2023, doi: 10.30871/JAEE.V7I1.5397.
[2]  Yusman, Z. Zambi, and A. Finawan, “Implementation of Vijeo Citect in SCADA-Based Industrial Plant Level and Pressure Control,” Proceeding of International Conference on Multidisciplinary Research , vol. 6, no. 1, pp. 35–42, Jan. 2024, doi: 10.32672/PICMR.V6I1.750.
[3]  H. A.  A. Al-Asadi and A. A. J. Chlaihawi, “Remotely controlled  water channel  system  for  laboratory  education utilizing  internet  of  things and SCADA technologies,” Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer  Science ,  vol.  31,  no.  3,  pp.  1266–1273,  Sep.  2023,  doi: 10.11591/IJEECS.V31. I3.PP1266-1273.
[4]  S. U. Uddin, M. J. A. Baig, and M. T. Iqbal, “Design and Implementation of  an  Open-Source  SCADA  System  for  a  Community  Solar-Powered
Reverse Osmosis System,” Sensors 2022, Vol. 22, Page 9631 , vol. 22, no. 24, p. 9631, Dec. 2022, doi: 10.3390/S22249631.
[5]  D.  A.  Morales-Ortega,  V.  H.  Cambrón-Sandoval,  I.  Ruiz-González,  H. Luna-Soria, J. A. Hernández-Guerrero, and G. García-Guzmán, “Design of  a  Tension  Infiltrometer  with  Automated  Data  Collection  Using  a Supervisory Control and Data Acquisition System,” Sensors (Basel) , vol.
23, no. 23, Dec. 2023, doi: 10.3390/S23239489.
[6]  M. Khusniyah, E. Sulistio Budi, and H. K. Safitri, “Sistem Kendali PID Menggunakan  PLC  CP1H  dan  HMI  pada  Aplikasi  Miniplant  Tekanan Udara,” Jurnal Elektronika dan Otomasi Industri , vol. 8, no. 3, 2021, doi: 10.33795/elkolind. v8i3/266.
[7]  I.  N.  Agiska,  E.  Sulistio  Budi,  and  H.  K.  Safitri,  “Sistem  Kendali  PI Menggunakan  PLC  CP1H  dan  HMI  pada  Aplikasi  Miniplant  Pemanas Air,” Jurnal Elektronika dan Otomasi Industri , vol. 8, no. 3, 2021, doi: 10.33795/elkolind. v8i1.
[8]  H. Mahakim, M. Rifa’i, and D. Dewatama, “Perancangan Sistem SCADA Pada  Kontrol  Flow  dan  Pressure  Dengan  Metode  PID,” Jurnal Elektronika  dan  Otomasi  Industri ,  vol.  8,  no.  2,  2021,  doi: 10.33795/elkolind. v8i2.281.
[9]  R.  Listiana  and  A.  Febrianto,  “Analisis  Akuisisi  Data  pada  Sistem SCADA  Pengaturan  Tekanan  Udara,” Journal  of  Informatics  and Electronics Engineering , vol. 2, no. 1, pp. 1–5, Jun. 2022, Accessed: Jun. 11, 2024. [Online]. Available: https://ejournal.poltektedc.ac.id/index.php/jiee/article/view/602
[10]  F.  Akmal,  Afianiq  R.A.,  Dhia  S.M.,  A.  Anicetus  Damar,  W.  Danang, “Perancangan  Dan  Realisasi  Pengendalian  Kecepatan  Motor  Booster Pump Menggunakan Vsd Berbasis Plc-Hmi Terintegrasi Scada, Prosiding Senantias:  Seminar  Nasional  Hasil  Penelitian  dan  Pengabdian  kepada Masyarakat.”  Accessed:  Jun.  11,  2024.  [Online].  Available: https://openjournal.unpam.ac.id/index.php/Senan/article/view/32091