## Prototype Sistem Monitoring dan Pengontrolan Level Tangki Air Berbasis SCADA
Irvawansyah 1 , Abdul Azis Rahmansyah 2
1,2 Program Studi Teknik Listrik, Politeknik Bosowa
1,2 Jln. Kapasa Raya, No. 23, KIMA-Makassar 90245, Indonesia E-mail : irvawansyah@politeknikbosowa.ac.id 1 , azis@politeknikbosowa.ac.id 2

## Abstrak
Sistem  monitoring  dan  kontrol  level  air  merupakan  salah  satu  contoh  otomasi  industri  sederhana. Monitoring dan pengontrolan level air berbasis SCADA dapat memudahkan untuk melakukan proses pengamatan dan pengontrolan secara real time. Penelitian ini bertujuan untuk mendesain suatu sistem pengontrolan  level    air  dengan  menggunakan  sensor  ultrasonik  dan  dilengkapi  dengan  tampilan interface pada laptop. Penelitian ini merupakan penelitian R&D yang dimulai dari tahapan identifikasi masalah, perancangan dan pengujian. Hasil pengujian menunjukkan performa yang baik sesuai dengan yang diinginkan, Di mana pompa air dapat dinyalakan apabila ketinggian air pada tandon mencapai 10 cm dan akan dihentikan secara otomatis apabila ketinggian level air dalam tandon mencapai 70 cm. Monitoring dan pengontrolan level air dapat dilakukan secara real time pada interface laptop. sehingga sistem ini dapat dijadikan sebagai alternatif media pembelajaran SCADA.
Kata Kunci: Sistem kontrol, Monitoring level air, SCADA, Media Pembelajaran

## Abstract
The monitoring and water level controlling system is one sample of the simple industrial automation. Monitoring    and  controlling  SCADA  based  water  level  can  make  it  easier  to  do  observation  and controlling real time. This research have to design system water level control using ultrasonic sensors and equipped with display interface on laptop. This research is an R&D research that starts from the phase of  problem identification,  desing, and  testing. Test results show good performance in accordance with the desired, where the water pump can be turned on when the water level at the reservoir reaches 10  cm  and  will  be  stopped  automatically  if  the  water  level  in  tank  reaches  70  cm.  Monitoring  and controlling water level can be done in real time on the laptop interface. So this system can be used as an alternative SCADA learning Media.
Keywords: controlling system, water level monitoring, SCADA, learning Media

## I. PENDAHULUAN
Perkembangan  industri  dewasa  ini  terus  meningkat. Indonesia sebagai salah satu negara berkembang memiliki beberapa  industri  yang  terbagi  ke  dalam  industri  skala besar,  industri  skala  sedang,  dan  industri  dengan  skala kecil.  Perkembangan  ilmu  pengetahuan  dan  teknologi memberi  dampak  positif  terhadap  perkembangan  dunia industri.
Perkembangan industri yang dipicu oleh perkembangan  IPTEK  mengarahkan  ke  era  otomasi industri.  Otomasi  industri  memberikan  peluang  kepada dunia  industri  untuk  mengembangkan  hasil  produksi. Sehingga proses produksi bisa lebih praktis dan efisien.
Pembangunan  sebuah  industri  harus  dimulai  dari pembangunan  sumber daya  manusia (SDM).  SDM  yang terampil  dan  siap  bekerja  di  industri  perlu  dibina  sejak dini.  Proses  pembinaan  SDM  bisa  dilakukan  di  jenjang pendidikan kejuruan dan pusat-pusat pelatihan [1].
Pendidikan kejuruan  adalah pendidikan yang mempersiapkan  peserta  didik  ke  dunia  kerja.  Salah  satu perkembangan  dunia  industri  yang  perlu  di  perhatikan oleh  dunia  pendidikan  adalah  sistem  otomasi  industri. Sehingga peserta didik perlu dibekali dengan dasar-dasar sistem otomasi industri.
Salah satu contoh sistem otomasi adalah pengontrolan level  air  pada  tandon.  Sistem  ini  dapat  memberikan gambaran  untuk  mengontrol  dan  memantau  berapa variabel  seperti  level  air  pada  tandon,  volume  air  yang masuk ke dalam tandon, dan kondisi pompa air. Sehingga sistem  ini  bisa  memberikan  pemahaman  yang  sama tentang konsep dasar pada sistem otomasi industri.
Untuk  memudahkan  proses  pengenalan  otomasi industri  kepada  peserta  didik  diperlukan  sebuah  alat peraga  (media  pembelajaran)  yang  akan  menjembatani proses  transfer  ilmu.  Media  pembelajaran  memegang peranan  penting  untuk  menciptakan  proses  belajar
mengajar  yang  efektif.  Sehingga  proses  pembelajaran dapat menjadi lebih interaktif [2].
Beberapa  penelitian  sebelumnya  yang  berkaitan dengan penelitian ini yaitu: Microcontroller Bassed Water Level  Indicator  And  Controller .  Hasil  penelitian    ini menghasilkan  sebuah  sistem  pengontrolan  tangki  yang memanfaat mikrokontroller sebagai  unit  kontrolnya  dan sensor level air yang terbuat dari logam, sehingga sistem ini  hanya  bisa  mengontrol  level  air  dalam  dua  kondisi yaitu kondisi level air rendah untuk motor on dan kondisi tinggi untuk motor off [3].
Penelitian selanjutnya adalah Automatic Water Level Control  System. Hasil  penelitian  menghasilkan  sebuah sistem pengontrolan level air otomatis yang memanfaatkan  sensor  inframerah  yang  akan  memberi perintah  kepada mikrokontroller untuk  mengaktifkan pompa  air  jika  pembacaan  sensor  berada  di  level minimum dan akan menghentikan pompa jika pembacaan sensor  berada  di  level  maksimum.  Penelitian  ini  tidak membahas  secara  eksplisit  tentang Monitoring  level airnya [4].
Penelitian  selanjutnya  adalah Logical  Automatic Water  Control  System  For  Domestic  Application. Hasil penelitian ini didapatkan sebuah sistem pengontrolan level tangki  air  yang  memanfaatkan  gerbang  logika  sebagai indikator  untuk  menjalankan  dan  menghentikan  pompa air. Sehingga sistem ini tidak dapat dikontrol secara real time [5].
Berdasarkan uraian di atas, maka perlu dikembangkan sebuah sistem pengontrolan level tangki air yang bersifat lebih  fleksibel  serta  dapat  dikontrol  secara real  time. Sehingga  menjadi  media  pembelajaran  yang  mampu memberikan  pemahaman  tentang  kondisi  yang  sama dengan  otomasi  industri.  Oleh  karenanya,  hal  tersebut menarik  untuk  diteliti  dengan  judul  “Prototipe  Sistem Monitoring dan Pengontrolan Level Tangki Air Berbasis SCADA”.
Penelitian  ini  dirancang  menggunakan  sensor ultrasonik  sebagai  pendeteksi  level  air  di  dalam  tandon karena  kemudahan  pengolahan  datanya  serta  lebih ekonomis  dibandingkan  dengan  yang  lainnya.  Dari  sisi pembacaan  sensornya  juga  lebih  baik  karena  dapat memberikan informasi secara real Time . untuk pompa air digunakan  pompa  air  AC  karena  harganya  yang  lebih ekonomis.  Untuk mengolah data masukan dan keluarannya  digunakan  arduino  uno  yang  merupakan mikrokontroler  yang  sangat  populer  dewasa  ini.  Untuk pusat  kontrolnya  sendiri  digunakan  sebuah  sehingga Monitoring dan  pengontrolan  level  air  dapat  dilakukan secara real time.

## II. TINJAUAN PUSTAKA
Sistem  otomatisasi  dapat  memberikan  manfaat  yang lebih  dibandingkan  dengan  sistem  konvensional.  Sistem otomatis  ini  berkembang  seiring  dengan  perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini. Perkembangan  teknologi  ini  dapat  dimanfaatkan  untuk memudahkan dan meningkatkan sebuah sistem. Ciri khas dari  alat-alat  yang  otomatis  adalah  dibenamkannya
komponen-komponen elektronik yang akan menjalankan fungsi pengendalian dan pengontrolan [6].
Media pembelajaran merupakan sarana yang digunakan pendidik sebagai alat bantu untuk memudahkan  peserta  didik  menerima  materi  sehingga tujuan pembelajaran dapat tercapai [7]. Selain sebagai alat bantu  pembelajaran,  media  pembelajaran  juga  dapat menjadi  sebagai  sumber  belajar  yang  menarik.  Dengan adanya  media  pembelajaran  peserta  didik  dapat melakukan berbagai aktivitas belajar seperti; mengamati, melakukan dan mendemonstrasikan.
SCADA  merupakan  singkatan  dari Supervisory Control  And  Data  Acquisition.  Supervisory dapat diartikan  sebagai  pengawasan  atau monitoring , Control dapat diartikan sebagai pengendali, dan Acquisition data. Berdasarkan  penjelasan  tersebut  dapat  diartikan  bahwa SCADA  merupakan  sistem  pengawasan  pengontrolan akuisisi  data.  Untuk  memudahkan  penggunaan  SCADA dibutuhkan suatu tampilan interface yang berguna untuk memudahkan  pengguna  untuk monitoring suatu  sistem [8].

## Sensor Ultrasonik
Sensor  ultrasonik  merupakan  alat  yang  berfungsi untuk  mengubah  besaran  bunyi  menjadi  besaran  listrik dan  sebaliknya.  Sensor ini bekerja  berdasarkan pantulan gelombang  suara  untuk  menafsirkan  jarak  sesuatu  objek (benda)  dengan  frekuensi  tertentu.  Sensor  ini  bekerja dengan memanfaatkan gelombang ultrasonik [9].
Salah  satu  jenis  sensor  ultrasonik  adalah  HC-SR04 seperti  yang  ditampilkan  pada  Gambar  1.  Sensor ultrasonik  inilah  yang  digunakan  pada  penelitian  ini. Prinsip  kerja  sensor  ini  adalah  dengan  memancarkan sinyal gelombang berfrekuensi di atas 20Khz. Sinyal yang dipancarkan  akan  merabat  sebagai  gelombang  bunyi dengan  kecepatan  sekitar  340  m/s  dan  akan  menumbuk benda  yang  ada  di  depannya  dan  sinyal  tersebut  akan dipantulkan  kembali  ke  sensor  untuk  menghitung  jarak bendanya. Sehingga untuk menghitung jarak benda dapat digunakan rumus persamaan berikut ini:
𝑠 = 340. 𝑡
2 (1)

## Arduino Uno
Arduino  Uno  adalah  sebuah board mikrokontroller yang berbasis pada mikrokontroller ATmega328 (Gambar 2).  Arduino  Uno  memiliki  14  buah pin yang  dapat difungsikan  sebagai input/output digital , sehingga  dapat dihubungkan dengan perangkat input seperti sensor untuk membaca kondisi dalam sesuatu radius tertentu, selain itu juga  dapat  dihubungkan  dengan  perangkat output lain seperti  motor  DC  dan  lampu  LED.  mikrokontroller  ini dapat beroperasi pada tegangan 5V yang dapat diaktifkan
Gambar 1 Sensor Ultrasonik [9]
melalui  kabel USB atau berasal  dari  tegangan  catu  daya eksternal seperti baterai [9].

## Modul Relay
Modul relay merupakan switch  magnetis .  Prinsip kerjanya  menggunakan  prinsip  elektromagnetik  untuk menggerakkan kontak saklar sehingga dengan arus yang kecil  ( low  power )  dapat  menghantarkan  listrik  yang bertegangan  lebih  tinggi.  Modul rela yang  digunakan pada  penelitian  ini  adalah  modul relay 5V  4 Channel . Modul relay ini digunakan karena alasan lebih ekonomis dan mudah dikoneksikan.

## Komponen Pendukung
Pompa air merupakan komponen yang akan dikontrol sistem  yang  akan  dibangun.  Pompa  air  yang  digunakan pada  penelitian  ini  adalah  pompa  air  AC  1  fasa  seperti pada  (Gambar  4a).  Untuk  penampungan  airnya digunakan  tandon  seperti  pada  (Gambar  4b)  dan  untuk pusat  pengontrolan  sistem  digunakan  sebuah  laptop seperti pada (Gambar 4c).

## III. METODE
Rancangan Penelitian Rancangan  sistem Monitoring dan  kontrol  level  air berbasis SCADA ini menggunakan Arduino Uno sebagai
pengontrol. Terdapat 2 input pada sistem SCADA yaitu mode manual dan mode otomatis. Untuk medeteksi level air  yang  ada  di  dalam  tandon  air  digunakan  sensor ultrasonik.  Sehingga  pada  saat  sensor  ultrasonik membaca level air sudah mencapai batas yang ditentukan maka  arduino  memberi  perintah  kepada relay untuk menyalakan  dan  menghentikan  pompa  air.  Secara lengkap blok diagram sistem dapat dilihat pada Gambar .
Perancangan  pabrikasi  berupa  dudukan  pompa  air dengan dimensi 96 x 96 x 150 mm yang terbuat dari besi siku 40 x 40 mm. Untuk Perancangan software bertujuan untuk membuat perintah dalam arduino agar sistem dapat berjalan  sesuai  yang  diinginkan.  Bahasa  program  yang digunakan  adalah  bahasa  C  yang  dapat  didownload langsung  ke Board arduino  melalui  kabel  serial  USB. Program  inilah  yang  akan  menjadi  dasar  untuk pengontrolan sistem.
Gambar 2 Bord Arduino [10]
Gambar 3 modul relay 5V 4 Channel [11]
Gambar 4 (a) Pompa Air (b) Tandon Air
(c) Laptop

## Sumber dan Teknik Pengumpulan Data
Pengumpulan  data  dapat  dilakukan  dengan  metode eksperimen.  Untuk  menguji  keberhasilan  sistem  akan dilakukan pengujian dengan  mode manual dan otomatis untuk  sistem Monitoring dan  pengontrolan  level  tangki air. Untuk mode otomatis maka akan dilakukan simulasi dengan  mengkalibarasi  hasil  pengukuran  pada  sensor ultrasonik  dan  dibandingkan  dengan  hasil  pembacaan pada  LCD.  Untuk  proses Monitoring dapat  dilihat langsung pada interface laptop.
Analisis Data
Variabel  yang  akan  diuji  dan  dianalisis  dalam penelitian  ini  meliputi  kesesuaian  pembacaan  sensor ultrasonik untuk mendeteksi level air pada tandon. Hasil pembacaan  sensor  akan  dieksekusi  oleh  Arduino  untuk memberikan input  kepada relay untuk  menjalankan dan menghentikan  pompa  air.  Parameter  yang  akan  diukur meliputi ketinggian air (t) dan volume air pada tandon (v) dan waktu pengisian tandon (s).
Untuk  menghitung  volume  air  dapat  digunakan persamaan berikut ini:

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil Perancangan
Hasil  pabrikasi  sistem monitoring dan  pengontrolan level air ini memiliki dimensi rangka untuk tandon air 96 x  96  x  150  cm.  Untuk  tandon  memiliki  diameter  62  cm dengan  ketinggia  80  cm.  Untuk  lebih  jelasnya  dapat dilihat pada Gambar 7

## Program Kontrol Pompa Air Otomatis
Program ini berisi perintah untuk menjalankan pompa air  apabila  level  air  berada  pada  level  ketinggian  10  cm dan akan menghentikan pompa air apabila level air berada pada ketinggian 70 cm. Hasil pembacaan sensor ultrasonik dapat di lihat pada tampilan LCD dan dapat di Monitoring langsung secara real time pada tampilan interface laptop seperti  yang  terlihat  pada  Tabel  1 Error!  Reference source not found. dan untuk tampilan interfacenya dapat dilihat Gambar 8
Gambar 5 Blok diagram sistem 𝑣 =  𝜋 𝑥 𝑟 2 𝑥 𝑡 (2) Di mana v = volume (m 3 ) 𝜋 = 3,14
𝑟 = jari-jari (m) t = tinggi (m)
Gambar 5 Hasil pabrikasi perancangan sistem

## Program Kontrol Level Pompa Air Manual
Program ini berisi perintah untuk menjalankan pompa air  dengan  2  metode  yaitu:  penginputan  ketinggian  air yang  diinginkan  pada  tandon  dan  penginputan  volume (jumlah  liter)  yang  diinginkan.  Sensor  ultrasonik  akan mendeteksi  air  yang  ada  di  dalam  tandon  dan menjalankan  pompa  air  jika  nilai  yang  di  input  kurang dari  nilai  yang  dideteksi  dalam  tandon.  Jika  nilai  yang diinput  melebihi  nilai  yang  dideteksi  sensor  ultrasonik maka  pompa  air  akan  tetap  dalam  keadaan off .  Seperti yang terilahat pada Gambar 9

## V. PENUTUP

## Kesimpulan
Sistem  monitoring  dan  kontrol  level  air  ini  dapat dijadikan salah satu alternatif untuk media pembelajaran sistem  otomasi  industri  dengan  variabel  pengontrolan volume  air  dan  ketinggian  level  air.  sistem  ini memanfaatkan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi level air  di  dalam  tangki  dan  sebuah  interface  laptop  sebagai pusat  kontrolnya.  waktu  yang  dibutuhkan  untuk  proses pengisian ± 6,11 menit.
Untuk  penelitian  lebih  lanjut,  perlu  diperhatikan kondisi air di dalam tandon pada saat proses pengisian air. Pada  proses  ini  air  yang  masuk  ke  dalam  tandon bergelombang  dan  tidak  konstan  hal  ini  menyebabkan kurang maksimalnya pembacaan sensor ultrasonik. Selain itu,  seperti  yang  dibahas  sebelumnya  perlu  penelitian lanjut  untuk  penambahan  sebuah  sistem  proteksi  untuk pompa air.

## Saran
Untuk  penelitian  lebih  lanjut,  perlu  diperhatikan kondisi air di dalam tandon pada saat proses pengisian air. Pada  proses  ini  air  yang  masuk  ke  dalam  tandon bergelombang  dan  tidak  konstan  hal  ini  menyebabkan kurang maksimalnya pembacaan sensor ultrasonik. Selain itu,  seperti  yang  dibahas  sebelumnya  perlu  penelitian lanjut  untuk  penambahan  sebuah  sistem  proteksi  untuk pompa air.

## Ucapan Terima Kasih
Pada  kesempatan  ini  penulis  mengucapkan  terima kasih  kepada  Amiruddin  dan  Akbar  yang  telah  banyak membantu dalam proses penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Kementrian  Perindustrian  Republik  Indonesia, “Kemenperin  Bertekad  Pacu  Pertumbuhan Industri,”  January  2018.  [Online].  Available: http://www.kemenperin.go.id/artikel/15917/Keme nperin-Bertekad-Pacu-Pertumbuhan-Industri.
Tabel 1 Hasil pengujian mode otomatis
Gambar 6 Tampilan interface mode otomatis
Tabel 2 Hasil Pengujian mode manual

## Gambar 7 Tampilan interface mode manual
[2]   M.  Ali,  “Pengembangan  Media  Pembelajaran Interaktif  Mata  Kuliah  Medan  Elektromagnetik,” Jurnal Edukasi@Elektro Vol. 5, No. 1, pp. 11-18, 2009.
[3]   S.  Das,  S.  Dhar,  P.  B.  Deb  dan  P.  S.  Mujamdar, “Microcontroller Based Water Level Indicator and Controller,” Asian Journal of Applied Science and Technology  (AJAST), vol.  1,  no.  5,  pp.  181-182, 2017.
[4]   G.  Vetrivel,  S.  Suganya  dan  N.  Shalini, International Journal of Innovations & Advancement  in  Computer Science  (IJIACS), vol. 6, no. 9, p. Automatic Water Level Control System, 2017.
[5]   H.  Jamal,  “Logical  Automatic  Water  Control System For Domestic Applications,” International Journal  of  Advancements  in  Electronics  and Electrical Engineering– IJAEEE, vol. 6, no. 1, pp. 9-12, 2017`.
[6]   M.  Malluka  dan  I.  Surjati,  “Model  Sistem Otomatisasi Pengisian Ulang Air Minum,” Tesla, vol. 10, no. 2, pp. 97-102, Oktober 2008.
[7]   Irvawansyah,
“Pengembangan
Media Pembelajaran  Praktik  Pengedalian  Motor  DC Berbasis  Mikrokontroler,”  Universitas  Negeri Makassar, Makassar, 2015.
[8]   H. Wicaksono, SCADA Software dengan Wonderware Intouch, Yogyakarta: 2012, 2012.
[9]   A.  Kadir,  Buku  Pintar  Pemerograman  Arduino, Yogyakarta: MediaKom, 2015.
[10]  Elang  Sakti,  “Cara  Kerja  Sensor  Ultrasonik, Rangkaian,  &  Aplikasinya,”  Januari  2018. [Online]. Available: www.elangsakti.com/2015/05/sensor- ultrasonik.html?m=1.
[11]  Arduino,  Januari  2018.  [Online].  Available: https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoard.
[12]  Arduino, “Difference JD-Vcc and RVcc on Relay module,”  Januari  2018.  [Online].  Available: https://forum.arduino.cc/index.php?topic=499136.
0.