Eksergi Jurnal Teknik Energi Vol 8 No. 1 Januari 2012; 25- 29

25

ALAT PENGONTROL TEKANAN MENGGUNAKAN

PLC TIPE CPM 1A 10 I/O

Margana

Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang Jl. Prof. Soedarto, Tembalang, Semarang

ABSTRAK

Kemajuan teknologi telah mengarah pada automasi industri. Tujuan pengendalian adalah mendapatkan

hasil kerja sistem seperti yang diharapkan, dengan meminimalkan atau bahkan menghilangkan error .

Kontroler adalah suatu mekanisme yang berfungsi untuk mengatur kinerja suatu sistem agar sistem

tersebut berjalan atau bekerja sebagaimana fungsinya sehingga tujuan dapat tercapai sesuai yang diharapkan, sebagai contoh adalaht katup pengaman pada boiler. Salah satu jenis kontroller yang dapat

diaplikasikan untuk mengontrol bukaan safety valve boiler adalah kontroller on-off yang dapat

diprogram menggunakan PLC (Programmable Logic Control) merek OMRON tipe CPM 1A 10 I/O.

Safety valve dapat disetting pada tekanan 0,6-0,9 bar menggunakan potensiometer 1KΩ. Alat ini

menggunakan motor DC sebagai media penerjemah sinyal elektrik dari kontroller menjadi suatu gerakan

mekanis untuk membuka katup jika tekanan lebih dan akan menutup kembali setelah tekanan turun pada

level aman. Dari hasil pengujian diperoleh waktu rata-rata tercepat untuk pembuangan uap hingga

mencapai setting aman adalah pada tekanan 0,6 bar dengan putaran motor selama 45 detik yaitu selama

3 detik sedangkan waktu rata-rata terlama adalah 158,33 detik pada tekanan setting 0,9 bar dan putaran

motor 50 detik.

Kata kunci : Kontroller, Tekanan, PLC, Katup

1. PENDAHULUAN

Perkembangan sistem kendali dalam

dunia industri semakin mengarah pada

automasi industri. Tujuan dari automasi

industri sendiri tidak hanya untuk

meningkatkan produktivitas dan mengurangi

biaya, tetapi juga pada kualitas produksi dan

fleksibilitas. Dengan kemajuan teknologi

yang berkembang dengan cepat di segala

bidang, dapat diciptakan peralatan

elektronika yang memiliki kecepatan tinggi,

berdimensi kecil, dan memiliki keandalan

yang tinggi.

Tujuan pengendalian adalah

mendapatkan hasil kerja sistem seperti yang

diharapkan, dengan meminimalkan atau

bahkan menghilangkan error. Ada beberapa

metode konvensional yang digunakan dalam

proses pengendalian, salah satunya adalah

kontroller On-Off. Pada kontroller on-off,

aktuator hanya mempunyai dua keadaan

tetap, yang dalam beberapa hal benar-benar

merupakan posisi “on” dan “off. Respon

sistem yang dihasilkan kontroller on-off

lambat tetapi bisa menjamin kestabilan

sistem. Kontroller on-off ini relatif murah

dan sederhana, oleh karena itu kontroller ini

banyak digunakan dalam industri maupun di

rumah-rumah.

Sistem kontrol tekanan yang terdapat

pada pembangkit tenaga biasanya digunakan

untuk mengontrol tekanan pada sistem

tersebut. Hal ini dimaksudkan untuk

mengoptimalkan kerja dari sistem dan untuk

melindungi komponen pembangkit

bertekanan lebih sehingga dapat terhindar

dari kerusakan yang fatal. Pada sistem

pembangkit tenaga uap, khususnya pada

mesin pembangkit uap (boiler) terdapat

berbagai bagian yang menggunakan sistem

kontrol otomatis, antara lain safety valve.

Pada boiler, safety valve biasanya dibuat

bertingkat untuk mengantisipasi bila salah

satu safety valve tidak bekerja. Pembuatan

safety valve bertingkat biasanya berdasarkan

nilai tekanan yang berbeda untuk tiap safety

valve. Untuk mengontrol mekanisme bukaan

safety valve perlu dibuat sebuah kontroller.

Kontroller konvensional yang digunakan

dapat berupa kontroller On-off . Ketika

tekanan di dalam boiler melebihi tekanan

aman maka kontroller akan bekerja untuk

membuka katup sehingga uap akan keluar

dan tekanan boiler turun. Saat mencapai nilai

Alat Pengontrol Tekanan Menggunakan Plc Tipe Cpm 1a 10 I/O (Margana)

26

tekanan aman maka, katup akan menutup

kembali. Apabila safety valve tersebut tidak

bekerja atau rusak maka fungsinya dapat

langsung digantikan oleh safety valve pada

tingkat selanjutnya sehingga tekanan di

boiler masih dapat diatur pada nilai tekanan

yang aman. Dengan menggunakan kontroller

on-off pada safety valve boiler, maka kerja

sistem diharapkan menjadi lebih baik dan

aman dari tekanan berlebih.

Meskipun telah ada model aplikasi sistem

kontrol pada safety valve boiler, yang

berfungsi untuk menjaga tekanan di dalam

boiler agar tidak melebihi tekanan aman,

tetapi masih menggunakan sistem kontrol

konvensional. Terdapat alternatif pengontrol

lain yang umumnya digunakan yakni

Programmable Logic Control (PLC). PLC

mempunyai keunggulan untuk menggantikan

kontrol relay yang tidak fleksibel.

Keuntungan penggunaan PLC relatif

terhadap kontrol untuk pengontrol mesin atau

proses lain diantaranya adalah bersifat

software, artinya fungsi kontrol dapat diubah

dengan mengganti program PLC.

2. METODE

Diagram Alir dan Diagram Blok

Gambar 1 Diagram alir

Gambar 2. Diagram Blok Alat Pengontrol

Tekanan Dengan Pemrograman PLC

Gambar 3 Instalasi Boiler

Keterangan : 1. Boiler 2. Kotak Panel Kontrol

3. Sensor Tekanan 4. Heater Elektrik 5. Motor DC (M) 6. Power Suplai Sensor5VDC

(PS3)

7. Manometer 8. Globe Valve (K2)

9. Katup Pembuangan Uap (K4)

10. Gate Valve (K3)

Pemrograman PLC

Sebelum melakukan pemilihan kontroler

terlebih dahulu kita harus mengetahui prinsip

kerja sistem kontrol yang akan diterapkan

pada plant. Prinsip kerja kontrol ini adalah

kontroller on-off . Fungsi kontrol on-off pada

plant yang akan digunakan adalah untuk

membuka dan menutup safety valve

berdasarkan tekanan dalam plant yang

terbaca oleh sensor tekanan yang akan

mengirimkan sinyal masukkan berupa

tegangan DC untuk dikirim ke kontroler.

Dimana ketika tekanan di dalam boiler

melebihi tekanan aman maka tegangan input

akan melebihi tegangan setting sehingga

Eksergi Jurnal Teknik Energi Vol 8 No. 1 Januari 2012; 25- 29

27

kontroler akan bekerja untuk membuka katup

sehingga uap berlebih akan keluar dan

tekanan boiler turun. Saat mencapai nilai di

bawah tekanan aman, maka katup akan

menutup kembali. Safety valve ini biasanya

dibuat bertingkat untuk mengantisipasi bila

salah satu safety valve tidak bekerja atau

rusak.

Berdasarkan prinsip kerja kontroler yang

akan dibuat, kita dapat menggunakan

kontroler berupa kombinasi relai atau

menggunakan Programmable Logic Control

(PLC).

Jenis PLC yang digunakan untuk alat

pengontrol ini adalah mini PLC 10 I/O

dengan input DC sesuai dengan jenis

tegangan keluaran dari sensor. Kontroler ini

akan digunakan untuk mengontrol 6 input

dan 4 output sesuai dengan I/O yang tersedia

pada PLC. Input yang dikontrol terdiri dari 1

NO, 2 NC, dan 3 sinyal tegangan dari

keluaran sensor tekanan. Output yang

dikontrol terdiri dari 2 lampu tanda dan 2

relai untuk mengaktifkan motor DC dengan

arah putaran yang berbeda.

Gambar 4 Diagram Ladder

Gambar 5 Rangkaian masukan PLC

Gambar 6 Instalasi Pada PLC

Gambar 7 Instalasi Pengujian

Keterangan :

P = Tekanan di dalam ketel (Kg/Cm2=Bar)

V5 = Tegangan output sensor (Volt)

M = Motor DC

Penentuan setting tekanan

Untuk menentukan setting tekanan aman

pada boiler, dapat dilakukan dengan

menggunakan potensiometer. Tekanan yang

telah dikonversikan menjadi tegangan oleh

sensor-tranduser kemudian dihubungkan

dengan kaki berubah dari potensiometer

Alat Pengontrol Tekanan Menggunakan Plc Tipe Cpm 1a 10 I/O (Margana)

28

untuk membatasi arus yang akan

mengaktifkan kaki basis dari transistor.

Setelah transistor aktif maka relai akan aktif

dan memberikan input “on” ke alamat input

PLC yang sesuai dengan transistor yang

aktif.

Cara menentukan setting tekanan untuk

katup membuka adalah dengan metode trial-

error. Langkah awalnya menghubungkan

rangkaian input PLC dengan power suplai

yang bisa diatur nilai tegangannya sesuai

dengan range tegangan yang keluar dari

sensor. Kemudian mengatur nilai tegangan

power suplai yang mewakili tekanan sesuai

dengan data spesifikasi sensor (misalnya

0,68 volt yang mewakili 0,6 bar). Setelah itu,

memutar nilai potensiometer hingga relai

bekerja. Nilai tahanan potensiometer saat

relai mulai bekerja inilah yang menjadi

setting point tekanan.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Data Hasil Pengujian dan Analisa Pengujian

Tabel 1 Data Pengujian Rangkaian Masukkan PLC

Tekanan pada

Manome

ter P (P1)

Tegang an

Sensor

(V5)

Tahanan

(VR1)

(Ohm)

Tahanan

(VR2)

(Ohm)

Tahanan

(VR3)

(Ohm)

0,6 bar 0,68 v 10 10 10

0,7 bar 0,72 v 266 266 266

0,8 bar 0,76 v 515 515 515

0,9 bar 0,80 v 888 888 888

Tabel .2 Data Pengujian Rangkaian Catu

Daya Motor Dengan Multimeter Digital

Peng ukur

an

Vinput (V1)

Voutput tanpa

beban

(V2)

Voutput setelah

berbeban

(V3)

Putaran Motor

(n, rpm)

1 205 v 12,93 v 5,98 v 47,2

2 205 v 12,94 v 5,71 v 47,6

3 205 v 12,92 v 5,71 v 47,2

4 205 v 12,91 v 5,98 v 47,9

5 205 v 12,91 v 5,86 v 47,6

Gambar 8 Grafik Karakteristik Sensor

Gambar 9 Grafik Pengujian Waktu

Penurunan Tekanan Pada 0,8 bar

Gambar 10 Grafik Respon Sistem Untuk

Setting Tekanan 0,8 bar

Eksergi Jurnal Teknik Energi Vol 8 No. 1 Januari 2012; 25- 29

29

4. KESIMPULAN

Setelah melakukan pengujian pada alat

pengontrol tekanan dengan pemrograman

PLC, serta pengambilan data dan

pembahasannya maka dapat diambil

kesimpulan sebagai berikut :

a. Sensor mengkonversikan nilai tekanan

menjadi tegangan dengan penambahan

0,04 volt setiap kenaikan tekanan sebesar

0,1 bar.

Nilai tegangan hasil konversi tekanan oleh

sensor merupakan tegangan yang dibagi

menggunakan potensiometer untuk dapat

mengaktikan transistor dan relai yang

memberi masukkan ke PLC.

b. Bukaan katup pembuangan uap dapat

diatur oleh lama waktu putaran motor DC

yang dapat disetting nilainya dengan

menggunakan timer pada PLC.

c. Lama waktu putaran motor atau besarnya

bukaan katup mempengaruhi lama waktu

pembuangan uap hingga mencapai setting

aman.

d. Kontroler dapat bekerja dengan baik pada

setting tekanan 0,6 ;0,7 ;0,8 ;0,9 bar.

Waktu rata-rata tercepat untuk

pembuangan uap hingga mencapai setting

aman adalah pada tekanan 0,6 bar dengan

putaran motor selama 45 detik yaitu

selama 3 detik sedangkan waktu rata-rata

terlama adalah 158,33 detik pada tekanan

setting 0,9 bar dan putaran motor 50 detik.

Saran

Untuk meningkatkan daya guna dan

pengembangan lebih lanjut dari alat ini, ada

beberapa saran yang diharapkan dapat

digunakan sebagai petunjuk, antara lain

sebagai berikut :

a. Agar proses pendidihan air lebih cepat

akan lebih baik jika rangkaian listrik pada

electric heater dirubah berdasarkan

spesifikasi alat yang sebenarnya yaitu

2000W/3Ø, karena dalam pengujian yang

telah dilakukan hanya menggunakan

rangkaian listrik 1Ø sehingga daya yang

dikeluarkan kurang maksimal hanya

sekitar 1300W.

b. Nilai range setting tekanan dapat

diperbesar menggunakan potensiometer

dengan nilai yang lebih besar dari 1KΏ

yang digunakan pada alat ini atau dengan

menambahkan rangkaian pengurang pada

rangkaian masukkan dari sensor.

c. Agar jumlah alamat output lebih memadai

dapat menggunakan PLC yang memiliki

jumlah output lebih banyak.

Daftar Pustaka

___________1997. CPM1 Training

Manual. OMRON Indonesia Rep.

Office.

Kusumahadi W Danang, 2010. Pembuatan

Alat Pengontrol Tekanan Dengan

Pemrograman PLC , Politeknik

Negeri Semarang

Katsuhiko,Ogata.1997.Teknik Kontrol

Automatik. Jakarta:Erlangga.

Petruzella, Frank D. 1996. Elektronik

Industri. Yogyakarta: ANDI.

Setiawan, Iwan. 2006. Programmable Logic

Controller (PLC) Dan Teknik

Perancangan Sistem Kontrol.

Yogyakarta: ANDI.