Sistem kendali industri biasanya identik dengan PLC dan perangkat lunak SCADA berlisensi mahal. Bagi UKM, institusi pendidikan, atau pengembang prototipe, biaya itu sering menjadi penghalang masuk ke era Industrial Internet of Things (IIoT). Hasil penelitian yang dilakukan oleh Dr. Ir. Fahmizal bersama tim, menunjukkan bahwa otomasi industri berbasis IIoT bisa dibangun dengan biaya sekitar seperlima dari sistem PLC konvensional.
Bagaimana Sistemnya Bekerja
Sistem diuji pada plant Armfield PCT-09, yaitu tangki air dengan pompa DC dan katup solenoid. Komponennya:
- Arduino Mega 2560 sebagai pengendali utama. Ia membaca sensor (potensiometer float, ultrasonik HC-SR04, dan suhu LM35), menjalankan algoritma PID, dan mengendalikan pompa serta katup.
- ESP32 sebagai gerbang komunikasi. Ia meneruskan data ke SCADA lewat protokol Modbus TCP/IP melalui Wi-Fi.
- Haiwell Cloud SCADA sebagai antarmuka operator. Dari sini operator bisa melihat level air secara real-time, mengubah setpoint, menyetel parameter PID, dan beralih ke mode manual lewat aplikasi seluler maupun browser.
Data historis tersimpan di cloud dan bisa diekspor ke CSV atau XLS untuk dianalisis di MATLAB.
Hasil Pengujian
Komunikasi andal. Dari 58 paket ping ke ESP32, tidak ada yang hilang (packet loss 0%) dengan latensi di bawah 1 ms. Waktu respons perintah dari HMI ke aktuator tercatat di bawah 0,5 detik, baik lewat jaringan lokal maupun cloud. Artinya, kendali jarak jauh terasa hampir setara dengan kendali di lokasi. Pada uji beban dengan tombol manual ditekan 2–3 kali per detik, aktuator tetap merespons langsung. Tampilan HMI hanya tertinggal sekitar 1–2 detik karena interval polling SCADA 1000 ms, dan ini tidak memengaruhi keandalan kendali.
Penyetelan PID. Parameter dicari dengan metode trial-and-error, karena aturan klasik seperti Ziegler–Nichols dinilai menghasilkan aksi agresif dan overshoot pada proses level air. Lima konfigurasi dibandingkan. Hasil terbaik diperoleh pada Kp = 120, Ki = 3, Kd = 5:
| Metrik | Hasil |
|---|---|
| Rise time | 162 detik |
| Settling time | 176 detik |
| Steady-state error | 0,89% |
Temuan penting lainnya:
- Menaikkan Kp dari 50 ke 120 mempercepat rise time dari 237 ke 162 detik.
- Aksi integral (Ki) menentukan presisi. Tanpa Ki yang cukup, level air sulit mencapai setpoint dengan tepat.
Biaya. Estimasi perangkat keras pengendali dalam makalah ini sekitar US$30, dibanding sekitar US$150 untuk PLC Omron CP1E lengkap dengan modul Ethernet. Platform SCADA-nya pun gratis atau berbiaya rendah, bukan lisensi berbayar.
Keterbatasan
Para peneliti mengakui sistem ini belum tentu skalabel untuk lingkungan industri besar. Komunikasi lewat cloud publik juga rentan secara keamanan siber. Langkah berikutnya adalah mengintegrasikan VPN atau TLS, mengeksplorasi strategi kendali yang lebih canggih, dan meningkatkan ketangguhan sistem.
Kaitannya dengan SDGs
| SDG | Peran | Kaitan dengan penelitian |
|---|---|---|
| SDG 9: Industri, Inovasi, dan Infrastruktur | Utama | Otomasi dan konektivitas IIoT terbukti bisa dijangkau pelaku industri kecil dan menengah. Ini sejalan dengan target SDG 9 tentang akses UKM pada teknologi dan peningkatan kapasitas inovasi. |
| SDG 6: Air Bersih dan Sanitasi | Pendukung | Pengendalian level air yang stabil adalah kebutuhan dasar pengolahan dan distribusi air. Sistem seperti ini dapat menjadi dasar pemantauan reservoir atau tandon air yang lebih efisien. Kontribusinya tidak langsung, karena yang diuji masih skala laboratorium. |
| SDG 4: Pendidikan Berkualitas | Pendukung | Arsitektur ini ditujukan juga sebagai acuan pembelajaran. Kampus dan sekolah vokasi dengan anggaran terbatas bisa memberi mahasiswa pengalaman nyata dengan SCADA, Modbus, dan PID tanpa investasi besar. |
| SDG 8: Pekerjaan Layak dan Pertumbuhan Ekonomi | Pendukung | Teknologi otomasi yang terjangkau membantu UKM meningkatkan produktivitas dan daya saing. |
Penutup
Penelitian ini menunjukkan keterjangkauan dan kinerja tidak harus saling meniadakan. Dengan Arduino, ESP32, dan SCADA berbasis cloud, sistem kendali yang bisa dipantau dari mana saja dapat dibangun dengan sumber daya terbatas.