04_ramdan_gumelar_hal.115-126_

7/21/2019 04_Ramdan_Gumelar_hal.115-126_

1/12


2/12

116

RAMDAN GUMELAR DKK : SIMULATOR SISTEM PENCAMPUR WARNA OTOMATIS BERBASIS PLC

TERINTEGRASI HUMAN MACHINE INTERFACE

kontrol otomatis. Sebabnya jelas mengacu pada faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi danproduktivitas industri itu sendiri, misalnya faktor human error dan tingkat keunggulan yang ditawarkan

sistem kontrol tersebut. Salah satu sistem kontrol yang sangat luas penggunaannya ialah PLC dan HMI.Ada beberapa faktor yang menjadi pertimbangan dunia industri mengunakan PLC dan HMI diantaranyakemudahan dalam menganalisa gangguan pada proses produksi dan kemudahan dalam pengoprasiannya[1].

PLC pada dasarnya adalah sebuah komputer yang khusus dirancang untuk mengontrol suatu proses ataumesin. PLC secara bahasa berarti pengontrol logika yang dapat diprogram, tetapi pada kenyataannya, PLCsecara fungsional tidak lagi terbatas pada fungsi-fungsi logika saja. Sebuah PLC dewasa ini dapat

melakukan perhitungan-perhitungan aritmatika yang relatif kompleks, fungsi komunikasi, dokumentasidan lain sebagainya [2]. Seiring kebutuhan yang semakin meningkat akan kegunaan dari PLC dan HMI itu

sendiri, maka hal ini berpengaruh terhadap kebutuhan teknisi-teknisi yang berkompeten dibidangnya danmeningkatnya kebutuhan fasilitas pembelajaran terkait dengan sistem kontrol berbasis PLC dan HMI, olehkarena itu diperlukan dukungan untuk menanggapi kebutuhan-kebutuhan tersebut, salah satunya denganmerancang media latih yang ditujukan untuk pembelajaran.

PLC adalah kendali logika terprogram yang merupakan suatu piranti elektronik yang dirancang untukdapat beroprasi secara digital, dengan menggunakan memori sebagai media penyimpanan intruksi-instruksi internal untuk menjalankan fungsi-fungsi logika dan fungsi-fungsi lainnya, dengan cara

memprogram [3]. Sebelumnya penelitian terkait dengan PLC telah dikembangkan dengan konsep realmobile plant trainer dan bersifat modular, yaitu peralatan praktikum dasar otomasi industri yang betul-

betul nyata seperti sistem otomasi di industri dan memudahkan ketika berpindah-pindah tempat (bersifatmobile) dan bersifat modular yaitu dapat dibongkar pasang sesuai dengan pekerjaan otomasi yang akandilakukan. Perangkat modul-modul real plant yang dikemembangkan dirancang untuk meningkatkan

kemampuan aplikasi logika dasar dalam proses otomasi industri [4]. Mengenai sistem kendali berbasisPLC saat ini banyak peneliti mengemukakan bahwa minimnya pembelajaran terkait dengan PLC, dan

menjadi kendala yang ditinjau dari kebutuhan PLC sebagai sistem kendali yang sangat dibutuhkan oleh

industri dewasa ini sehingga sangat bagus untuk dipelajari [5]. Sistem kontrol pada semua rancang bangunmedia latih PLC memegang peran yang sangat penting dan merupakan salah satu basis sistem kontrol

perlu dikenalkan dan dipelajari pada penyiapan sumber daya manusia dan dengan penerapan metodepelatihan yang tepat [6].

Aplikasi PLC untuk pembelajaran bidang teknik elektro dapat dilakukan melalui beberapa tahap mulaidari proses mendesain proyek, penyelesaian masalah-masalah kontrol di industri dan berlatih

mengembangkan aplikasi-aplikasi sistem kontrol di industri [7]. Contoh aplikasi penggunaan PLC untukkontrol industri misalnya proses monitoring sistem kontrol motor induksi tiga fasa [8]. PLC juga mampu

mengkontrol alat-alat ukur seperti rheometer yaitu alat uji kekentalan bahan dasar pembuatan karet yangbiasa digunakan di industri-industri pembuat ban [9]. Kemudian pengaturan untuk pompa air dimana PLCdifungsikan untuk mengatur level kecepatan putaran motor pada pompa air sehingga tekanan air yang

dihasilkan dapat berubah-rubah [10]. Selain bidang teknik elektro, PLC juga banyak dipelajari danditerapakan dalam bidang pertanian, banyak contoh aplikasi penggunaan PLC dibidang pertanian seperti

pengontrolan mesin-mesin pengolah makanan, mesin pengering biji-bijian, kontraktor dan lain sebagainya[11].

MATERIAL DAN METODE

Secara umum alat pencampur warna otomatis ini bekerja dengan cara mencampurkan dua warna yangberbeda dengan mengunakan mixer sebagai alat untuk mencampur warna. Agar alat ini bekerja secaraotomatis maka seluruh sistem yang ada pada alat pencampur warna diintegrasikan dengan perangkat


3/12

117

ISSN 14123762

http://jurnal.upi.edu/electrans

ELECTRANS, VOL.12, NO.2, SEPTEMBER 2013 , 115- 126

sistem kendali yaitu dengan PLC dan HMI. Langkah pertama yang dilakukan dalam perancangan adalahdesain dan identifikasi peralatan dan bahan yang digunakan. Berikut tabel daftar peralatan dan bahan yangdigunakan.

Tabel 1.Peralatan dan bahan yang digunakan dalam perakitan trainer

Nama Peralatan Spesifikasi

PLC CP1L 20 I/O

Personal Computer Acer Quadcore

Acrilyc 1 m, tebal 5 mm

Frame Stainless 3 m

Lampu Pilot 24 VDC

Soket Banana Merah, Hitam, Kuning

Push Button 5 buah

Togel Switch OnOff 8 buah

MCB 2 A

Volt Meter 1 buah

Tempat penelitian dilaksanakan di Laboratorium Elektronika Industri Jurusan Pendidikan Teknik ElektroFPTK UPI. Penelitian ini difokuskan pada proses desain, perakitan dan uji coba. Prosedur penelitian inidapat dijelaskan sebagai berikut : tahap perancangan dilakukan dengan melakukan proses desain trainer

menggunakan perangkat lunak komputer seperti microsoft visio, adobe photoshop dan perangkat lunak

sejenis lainnya, kemudian perakitan trainer dengan alat dan bahan sesuai perencanaan. Tahap perancanganprogram ladder diagram menggunakan perangkat lunak CX Programmer. Tahap perancangan HMImenggunakan perangkat lunak CX Designer, dan Pengujian kinerja alat meliputi pengujian koneksi PLCdengan trainer yang terintegrasi dengan sistem kontrol HMI.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Perancangan Trainer

Alat praktikum dasar otomasi industri yang dirancang berkonsep mobile, yaitu mudah dibawa sehingga

pengguna tidak mengalami kesulitan jika menginginkan mengadakan simulasi di depan kelas ataupun di

tempat yang lain. Secara lengkap gambaran desain kontruksi trainer tersebut terlihat pada Gambar 1.Kerangka trainer ini memiliki panjang 1300 mm , lebar 500 mm dan tinggi 1200 mm. Diatas meja terdapatframe yang memiliki dua tingkat, dimana tingkat pertama disediakan untuk slot plant utama dan slot plantsimulator.


4/12

118



CPU

MONITOR

TAMPAK

DEPAN

CPU

MONITOR

TAMPAK

BELAKANG

TAMPAK

SAMPING

KANAN

TAMPAK

SAMPING

KIRI

40Cm

60

Cm

140Cm

60

Cm50Cm

10Cm

33Cm

50

Cm2Cm

4Cm

2Cm

72

Cm4Cm

4Cm

1Cm

2Cm

1Cm

98Cm

Gambar 1. Desain meja dan desain frame trainer

Peralatan terbagi atas dua kelompok, yang pertama kelompok trainer utama yang terdiri dari plant PLC,

plant I/O dan plant catu daya, kemudian yang kedua kelompok plant simulator pencampur warna untukmelatih logika dan aplikasi otomasi industri.

Plant PLC disesuaikan dengan jenis PLC yang digunakan, pada desain awal plant ini menggunakan PLCOmron dengan tipe CP1L yang memiliki 12 terminal input dan 8 terminal output. PLC CP1L ini cukupsederhana dan sangat cocok untuk dijadikan perangkat latih sederhana untuk pembelajaran otomasiindustri. Plant catu daya terdiri dari Mini Circuit Braker (MCB), power indikator dan instrument penunjuk

tegangan, tegangan kerja yang digunakan sebesar 220 Volt. Plant I/O dibuat sesuai dengan jumlah I/OPLC yang digunakan. Trainer ini sengaja dirancang untuk mempermudah menghubungkan PLC dengantrainer simulator. Pengguna tinggal menggunakan konektor untuk menghubungkan terminal-terminal

input ataupun output dari trainer simulator yang digunakan.

VOLTMETER

MCB

POWER INDIKATOR

1 2 3

4 5 6

7 8 9

10 11

INPUT OUTPUT

12

1 2 3

4 5 6

7 8

SWITCH

1 2

3 4

5 6

7 8

9

10

11

12

COM

PLC OMRON CP1L

POWER INDIKATOR

PUSH BUTTON

Gambar 2. Plant PLC, Plant I/O, Plant Catu Daya

Plant simulator dirancang untuk melatih kemampuan membangun logika dasar dalam pemograman PLC.Salah satu plant simulator yang mendukung dalam tujuan tersebut adalah trainer simulator proses

pencampuran warna. Pada simulator ini dapat melatih kemampuan logika dasar sampai aplikasi timer dancounter. Gambar 3 menunjukan desain plant simulator yang telah dibuat serta deskripsi kerja simulator

pencampur warna.


5/12

119

ISSN 14123762



Gambar 3. Desain plant simulator pencampur warana

Deskripsi kerja plant simulator pencampur warna :

1) Ketika tombol START ditekan, maka secara otomatis VALVE 1 akan menyala danmengeluarkan cat warna yang ditampung dalam tangki. Selama VALVE 1 menyala maka

volume warna pada tangki pencampur akan bertambah dan akan mencapai batas SENSOR 1 danSENSOR 2.

2)

Ketika cat warna telah mencapai SENSOR 2, maka VALVE 1 yang tadinya membuka akankembali tertutup dan dalam waktu yang bersamaan VALVE 2 akan membuka dan mengisitangki pencampur dengan cat warna lain. Hal ini tentunya akan meningkatkan volume warna

dalam tangki sehingga cat bertambah dan akan menyentuh SENSOR 3.3) Pada saat SENSOR 3 menyala artinya tangki dalam keadaan penuh dan VALVE 2 akan

menutup. Lalu secara otomatis MIXER pada tangki menyala dan melakukan prosespencampuran dalam durasi waktu tertentu.

4) Setelah MIXER berhenti, VALVE 3 akan membuka secara otomatis dan cat yang telah

tercampur dikeluarkan dan nantinya tangki akan kembali kosong.5) Ketika tangki pencampur dalam kondisi kosong maka VALVE 3 akan mati kemudian proses

kembali berjalan, dimana VALVE 1 akan menyala kembali dan sampai seterusnya.6)

Proses akan terus berjalan selama tombol STOP tidak ditekan.

Setiap komponen yang terdapat pada plant simulator terbagi menjadi dua bagian, pertama komponen inputdan kedua komponen output. Setiap komponen menggunakan pengalamatan yang digunakan ladder

diagram pada memori PLC.

Tabel 2.Pengalamatan I/O plant simulator

INPUT PENGALAMATAN OUTPUT PENGALAMATAN

START 000.00 Mixer :

- M 1- M 2

100.03100.04

STOP 000.01

SENSOR 1 000.02 VALVE 1 100.00

SENSOR 2 000.03 VALVE 2 100.01

SENSOR 3 000.04 VALVE 3 100.02


6/12

120



Pengalamatan yang digunakan berpengaruh terhadap pengawatan pada trainer PLC terutama pada plantsimulator pencampur warna. Berikut pada gambar 4 menunjukan pengawatan dalam rancangan trainer

PLC.

Gambar 4. Pengawatan trainer PLC

Rancangan Ladder Diagram

Ladder diagram atau diagram satu garis adalah satu cara untuk menggambarkan proses kontrol. Diagramini merepresentasikan interkoneksi antara perangkat input dan perangkat output sistem kontrol. Pada

gambar 5 terdapat simbol-simbol kontak yang diberikan pengalamatan input seperti START, STOP danSENSOR. Dalam kondisi On kontak-kontak tersebut akan memberikan instruksi pada coil yang diberi

pengalamatan output seperti VALVE dan MIXER. Pada program ladder juga terdapat work areadengansimbol kontak-kontak yang diberikan pengalamatan 16.00 sampai dengan 16.08. Work area berfungsiuntuk mengendalikan setiap instruksi input yang diinginkan terhadap output. Kemudian pada program

ladder diagram sistem pencampur warna terdapat Timer dan Counter untuk mengendalikan MIXERberoprasi secara otomatis.


7/12

121

ISSN 14123762



Gambar 5. Rancangan program ladder diagram dengan aplikasi komputer CX Programmer

Perancangan HMI

Dalam merancang HMI untuk sistem otomasi pencampur warna, tahap pertama yang dikerjakan adalah

mendesain yaitu membuat tampilan berupa gambar atau simbol-simbol umum yang mudah dimengertioleh teknisi, tampilan HMI yang seperti ini ditujukan untuk kemudahan operator memahami dan mampumengoprasikannya dengan mudah. Desain tampilan HMI yang dibuat terdapat tiga tangki, dua pompa,

satu mixer dan objek-objek indikator lainnya.


8/12

122



Gambar 6. Desain human machine interface dengan aplikasi komputer Cx designer

Setelah desain tampilan HMI dibuat tahap selanjutnya adalah pengalamatan pada setiap objek.Pengalamatan berfungsi untuk mengintegrasikan sistem ketika dijalankan antara PLC dengan HMI padaCx Designer. Pengalamatan ini dilakukan dengan menyesuaikan address word pada program PLC dengan

objek yang dibuat pada HMI. Seperti contoh pengalamatan pada objek POMPA 1 pada HMImenggunakan pengalamatan 100.00 yang menyesuaikan pengalamatan pada program ladder diagram.

Pengujian Trainer

Hasil penelitian diperoleh dari pengujian setiap kondisi dari proses pencampuran warna. Pengujian

dilakukan sesuai prosedur penggunaan trainer.

Kondisi 1 (K1) :Instruksi tombol START

Ketika tombol START pada trainer simulator ditekan maka lampu indikator VALVE 1 menyala, dalam

waktu yang sama objek POMPA 1 pada HMI menyala.

Gambar 7.Pengujian dalam kondisi 1

Kondisi 2 (K2) :Instruksi tombol SENSOR 1


9/12

123

ISSN 14123762



Tombol SENSOR 1 adalah untuk memberikan instruksi pada objek level meter pada HMI. Ketika tombolSENSOR 1 ditekan maka objek level meter akan menunjukan pada operator bahwa volume warna dalamtangki telah mencapai batas sensor tersebut.



Ketika tombol SENSOR 2 ditekan instruksi yang dijalankan adalah lampu indikator VALVE 2 padatrainer simulator menyala dan lampu indikator VALVE 1 mati. Pada objek HMI POMPA 2 akan menyala

dan POMPA 1 mati.



Ketika tombol SENSOR 3 ditekan instruksi yang dijalankan adalah lampu indikator VALVE 2 & VALVE

1 mati kemudian lampu indikator MIXER (M1 & M2) menyala secara bergantian. Pada objek HMI mixerbekerja bolak-balik atau forward-riverse.


10/12

124




Kondisi 5 (K5) :Pendistribusian warna tercampur

Pada kondisi ini lampu indikator VALVE 3 dan objek VALVE pada HMI akan menyala secara otomatisketika MIXER berhenti beroprasi. Instruksi ini dijalankan otomatis oleh pemograman ladder diagram pada

memori PLC dengan TIMER dan COUNTER.


Kondisi 6 (K6) :Instruksi tombol STOP

Pada trainer terdapat tombol STOP yang difungsikan untuk mematikan proses pencampuran warna.Tombol ini dapat bekerja dalam kondisi apapun, artinya apabila sistem dijalankan kembali program pada

plc akan kembali aktif dan melanjutkan proses pencampuran warna yang sedang berlangsung. Samahalnya pada HMI intruksi STOP ini berpengaruh pada semua objek yang ada.


11/12

125

ISSN 14123762




Tabel 3.Data Hasil Pengujian Trainer Simulator

KondisiInput

Output

VALVE 1 VALVE 2MIXER VALVE

3Pb 1 Pb 2 Pb 3 Pb 4 Pb 5 M1 M2

K1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0

K2 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0

K3 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0

K4 0 1 1 1 0 0 0 TIM 1/0 #20 TIM 1/0 #20 CNT #5

K5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0

Keterangan :

Pb 1 = START, Pb 2 = SENSOR 1, Pb 3 = SENSOR 2, Pb 4 = SENSOR 3, Pb 5 = STOP, K 1-5 =Kondisi 1-5.

TIM 1/0 #20 = Timer berlogika 1 (hidup) atau 0 (Off) dengan rentan waktu 20 micro second, CNT #5 =Counter atau penghitung input yang berlogika 1 sebanyak 5 kali maka output akan berlogika 1 (On).

Tabel 4.Data hasil pengujian HMI

Kondisi

Instruksi Input TrainerHMI

POMPA

1

POMPA

2

MIXER

VALVE

Level Meter

Pb

1

Pb

2

Pb

3

Pb

4

Pb

5FORWARD REVERSE Low Middle High

K1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

K2 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0

K3 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0

K4 0 1 1 1 0 0 0 TIM 1/0 #20 TIM 1/0 #20 CNT #5 0 0 1

K5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0


12/12

126



KESIMPULAN

PLC Omron CP1L dapat berkomunikasi dan mengendalikan trainer simulator dengan baik sesuai dengandeskripsi kerja alat yang telah direncanakan sebelumnya. Program ladder diagram yang tersimpan dalam

memori PLC menjadi kunci utama dalam mengendalikan proses pencampuran warna. Trainer simulatorpencampur warna ini tersusun dari beberapa komponen yang mendeskripsikan dari proses pencampuran

warna. Dengan pengalamatan input/ output yang sesuai dengan program ladder diagram yang tersimpanpada memori PLC maka trainer ini dapat bekerja dengan baik. Perancangan HMI disesuaikan dengantrainer simulator pencampur warna, setiap objek yang terdapat pada HMI menggunakan pengalamatanyang sama sehingga dalam kondisi beroprasi HMI berjalan dengan baik.

DAFTAR PUSTAKA

[1]

Rozan, Amran. Aplikasi PLC Merek Omron Sysmac CP1A pada Sistem Gerak Otomatis PintuGarasi Mobil.Jurnal Teknik SIMETRIKA. 4. (1). 296-302.

[2]

Syahid.(2013). Rancang Bangun Kendali Palang Parkir Mobil Menggunakan Smart Card BerbasisPLC.Jurnal JTET. 2. (1). 31-37.

[3] Syahreza, Saumi. (2010). Rancang Bangun Pengendali Otomatik Ketinggian Fluida dan TemperaturMenggunakan Programmable Logic Controller (PLC).Jurnal Rekayasa Elektrika. 9, (1), 36-42.

[4] Abdullah, Ade Gafar. (2013). Pengembangan Alat Praktikum Dasar Otomasi Industri

Modular.Proceeding SNIPS 2013. ITB Bandung.

[5] Andani. (2011). Sistem Kendali Servo Posisi dan Kecepatan Motor dengan Programmable Logic

Controller.Jurnal Ilmiah Foristek. 1. (2). 101-111.

[6] Sutomo, Artono Dwijo. (2007). Simulasi Sistem Kontrol Berbasis PLC : Pembelajaran BerbasisKasus pada Matakuliah Programmable Logic Control.Jurnal ISSN. 371-376.

[7]

Guo, Liping. (2009). Design Projects in a Programmable Logic Controller (PLC) Course inElectrical Engineering Technology. The Technology Interface Journal/ Fall. 10. (1).

[8] Birbir, Yasar. (2008). Design and Implementation of PLC-Based Monitoring Control System forThree-Phase Induction Motors Fed by PWM Inverter.International Journal of System Applications,

Engineering & Development. 1. (4). 128-135.

[9] Gaur, A.M, dkk. (2010). PLC Based Automatic Control of Rheometer. International Journal ofControl and Automation.3. (4). 11-20.

[10]Ali Akayleh. (2009). Water Pumping System with PLC and Frequency Control.Jordan Journal ofMechanical and Industrial Engineering. 3. (3). 216-221.

[11]Dickinson, Aaron. (2006). A Low-Cost Programmable Logic Control (PLC) Trainer for use in a

University Agricultural Electricity Course. Journal of Agricurture Technology, Management, andEducation. 21. 601-607.

04_ramdan_gumelar_hal.115-126_

Documents