aplikasi penggunaan programmable logic …repo.polinpdg.ac.id/1319/1/aldi_sarwanda_li-d3.pdf ·...
TRANSCRIPT
APLIKASI PENGGUNAAN PROGRAMMABLE LOGIC
CONTROLLER (PLC) OMRON PADA ALAT
PENGISIAN BOTOL AIR MINERAL
LAPORAN TUGAS AKHIR
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya
dari Politeknik Negeri Padang
ALDI SARWANDA
BP. 1401031029
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI PADANG
2017
APLIKASI PENGGUNAAN PROGRAMMABLE LOGIC
CONTROLLER (PLC) OMRON PADA ALAT
PENGISIAN BOTOL AIR MINERAL
TUGAS AKHIR
Oleh:
ALDI SARWANDA
BP. 1401031029
Telah Disetujui Oleh:
Pembimbing I
Dasrul Yunus, ST., M. Kom
NIP: 19611221 198803 1 001
Pembimbing II
Fibriyanti,SST.,MT
NIP: 19760211 200501 2 004
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas akhir yang berjudul Aplikasi Penggunaan Programmable Logic Controller
(PLC) Omron pada Alat Pengisian Botol Air Mineral telah disidangkan atau
dipertanggung jawabkan didepan tim penguji sebagai berikut pada hari Rabu 11
Oktober 2017 di Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik
Negeri Padang.
No Nama Jabatan Tanda Tangan
1
Ir. Dedi Erawadi,M.Kom
Nip. 19640901 199601 1 001
Ketua
2
Junaidi Asrul,SST.,MT
Nip. 19810625 201404 1 002
Sekretaris
3
H. Efendi Muchtar,ST.,MT
Nip. 19600825 198903 1 002
Anggota
4
Dasrul Yunus,ST.,M.Kom
Nip. 19611221 198803 1 001
Anggota
Mengetahui:
Ketua Jurusan
Dr. H Afrizal Yuhanef, ST.,M.Kom
NIP: 19640429 199003 1 001
Ketua Program Studi
Herisajani, ST.,M.Kom
NIP: 19660130 199003 1 001
Alhamdulillah……………
Ya Allah berikanlah aku ilmu untuk tetap mensyukuri nikmatmu
Yang telah engkau anugerahkan kepadaku
Dan kepada kedua ibu bapakku
Dan untuk mengerjakan amal shaleh yang engkau ridho
Dan masukanlah aku dengan rahmatmu ke dalam
Golongan hamba-hamba-Mu yang shaleh
(Qs. An-Nahl : 19)
Ya Allah…….
Detik ini ku bersujud syukur
Atas berkah Mu……
Setitik kebahagiaan telah kunikmati
Sekeping cita-cita telah kuraih
Namun……..
Bukan sampai disini perjalananku
Masih ada detik-detik esok
Yang harus kuperjuangkan
Terimalah........
Setitik karyaku ini sebagai baktiku
Atas segala pengorbanan yang telah kucurahkan kepada-Mu
Dengan segala rasa syukur ku bersujud di hadapan-Mu
Setitik kebahagiaan telah kunikmati
Sekeping cita-cita telah kuraih
Secercah harapan telah kugenggam
Sepenggal asa telah kugapai
Hari ini.........
Seiring rasa syukur kepada-Mu ya Allah
Dari lubuk hati yang paling dalam
Ku persembahkan setetes keberhasilan ini
Kepada Ibu dan Ayah “ Yarni dan Syafrisal “
Yang telah melahirkan, membesarkan serta mendidik dan membimbing Saya
Hingga Saya menjadi orang yang berguna
Dan yang memberikan semangat dan kasih sayang kepada Saya
Hingga Saya menjadi manusia yang tau sedikit tentang kehidupan ini
Dalam curahan kasih sayangmu telah kuraih sepenggal cita
Dan berjuta rasa yang pernah ada
Ya Allah rangkullah beliau dalam rahmat dan karunia-Mu
Dan berikanlah kesehatan selalu baik jasmani maupun rohani
Insyallah Anakmu ini akan mewujudkan impian kalian
AMIN......doa kalian selalu menyertai Anakmu ini
Thanks to my family...........
Terima kasih kepada my sister : Neni Yarnita dan Yola Febri Yani
Kepada my brother : Dadang Julianto (Adik pancime’eh)
Kepada my family (Sijunjung) : Mak Ujang (yang alah manelpon taruih mananyoan
perkembangang TA), pak etek, etek, inyiak, pak uwo, mak wo,adiak-
adiak,ponakan(yang telah mendukung secara moril maupun materil)
Kepada my family (solok) : Pak arlis (yang telah banyak meberikan dukungan moril maupun
materil), Ibu Erni Saswita (terimakasih telah memberikan semangat yang luar biasa
selama ini bu..), Kak Eza Anggita (terimakasih atas saran dan masukannya selama
ini kak), Bang Dede Bahri Purna (terimaksih pokoknya bg.. hehehe), Mikeyla Deza
Miesa (Ponakan yang selalu bikin kangen..:*)
Terimakasih buat keluargaku yang disijunjung maupun disolok tanpa kalian aku tidak apa-
apanya.
Usaha yang kulakukan ini takkan berjalan dengan maksimal tanpa nasehat dan moril dari
keluarga besarKu
Kuyakin suatu saat nanti, lelah bibir kalian semua mendidik saya akan terbalas dengan
kebahagiaan yang membuat kalian senang dan tak secuil penyesalan terlintas
difikiran kalian semua
Thanks to the meaning people behind My A.Md............
Thanks full to dosen pembimbing Bpk Dasrul Yunus, ST.,M.Kom & Ibu Fibriyanti, SST.,MT
yang selalu sabar menuntun dan memberi pengarahan dalam menyelesaikan TA ini dan juga
all my lectures, thanks atas semua bantuan Bapak
Thanks full to Kanduang Family
Taragak ngumpua kayak dulu baliak, galak samo-samo, susah samo susah dek saking
susahnyo namuah sampai managih, sanang samo sanang dek saking sanangnyo sampai lupo
jo wakatu, taragak danga carito dari kalian yang selalu k anai berang kalau lah pulang
talambek, yang kanai diaman dek apa samo ama nyo pas alah tibo dirumah hahaha
Makasih banyak keluarga ko : Bg Rizal Wirawan (abg alah kayak abg kanduang wak mah bg,
abg kawan ngetrip bareng ka solok, sijunjung, lah sampai lo ka dharmasraya, abg hebat lah
pokoknyo, sampai keluarga wak acok manayoan bg), Muhammad Randa (keceknyo inyo, nyo
tu adiak wak tpi umuanyo gadang pado awak,makasiah nda lah jadi keluarga bg, meskipun
randa ko nyinyia tapi acok ma agiah masukan dan saran yang berguna untuk awak), Andre
Miranti Putri (Komdis yang paling ditakuti, yang selalu memberi solusi disaat ado masalah,
urang nan ndk terlalu mamikian persoalan yang kurang penting, makasih lah bersedia
direpotkan dek bg salamoko yo ndre..), Rahma Yunita (adiak nan surang ko aniang-aniang
mengherankan, nyo aniang tapi aka nyo banyak, sakali mangecek tapi keceknyo tu
berbobot,terbaiklah pokoknyo ama ko..haha) bersyukur bana rasonyo punyo keluarga kayak
kalian.
Thanks to :
Bg Danu (yang alh mengenalkan awak samo politeknik), Bg rinal (yang alah maizinan awak
tingga dirumah bg waktu wak baru partamo dipadang), Bg surya (abg yang ma ajak ntuak
dakek taruih), Bg yanda,,makasih abg-abg kasadonyo, wak do’an abg sukses dimanopun abg
barado kini.
Thanks jga kepada kwand2 kos amak .............
Ridho (makasih do, lah acok minjaman motor salamo wak ndak baok motor dipadang do,
acok-acok baok pisang ka padang do, masih acok dpek panggilan alam lai
do?hahahaha),ahmad syauki (kawan nan acok ma ajak pai ka lontong malam, lai ado jadwal
live lai kyai?, sorry kyai aa,lah acok tapakai motor kyai dek wak), Ikhsan (kancang bana
pergerakan ikhsan mah, urang alun manga” lai ikhsan lah daftar wisuda se, parang lai
san?wkwk), jaya (kawan sapalalok an nan puitis, nan acok bacarito mistis, nan indak” kecek
ee tapi alat ee salasai juo dek nyo, dubalang rang payakumbuah ko haha), gilang( lah bara
lamo mambujang lang? haha, gilang sang penyelamat bagi kwan” nan alun siap TA nyo lai,
tiada hari tanpa main futsal), BRO Ronal ( mokasih becaknyo bro, jan balap” jo baok becak
bro, ta lantak urang beko bro, makasih saran dan masukannyo salamoko bro).
Special Thanks to Partner TA
Arief Fadillah Rifa’i Amd ( makasih ntuak karajosamonyo salamo ko rif, mohon maaf kalau
ado wak salisiah salamoko rif, salut wak caliak semangat ang rif, gigih, tekun, pantang
menyerah, sampaian tarimokasih samo om des ciek yo rif)
Terimaksih kepada teman-teman listrik angkatan 14 khususnya kelas A, umumnya kepada
listrik angkatan 14 kelas A,B,C dan D yang namanya tidak dapat saya sebutkan satu per satu,
makasih untuk saran dan masukan yang kalian berikan, saran yang kalian berikan sangat
berpengaruh untuk kemajuan tugas akhir yang saya buat.
No. Alumni Universitas ALDI SARWANDA No. Alumni Fakultas
BIODATA
a). Tempat/Tanggal Lahir : Sungai Batuang / 17 Agustus 1996 b). Nama Orang Tua: Syafrisal dan Yarni. Fakultas : Politeknik d). Jurusan/Program Studi : Elektro/Teknik Listrik e).No.BP : 1401031029 f). Tgl. Lulus : 11 Oktober 2017 g). Predikat Lulus :
Sangat memuaskan h). IPK : 3,61 i). Lama Studi : 3 Tahun 1 Bulan j). Alamat Orang Tua :Jorong Banjar Pematang, Nagari Sungai Batuang, Kecamatan Kamang Baru, Kabupaten Sijunjung.
APLIKASI PENGGUNAAN PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER
(PLC) OMRON PADA ALAT PENGISIAN BOTOL AIR MINERAL Tugas Akhir DIII Oleh : ALDI SARWANDA
Pembimbing 1. Dasrul Yunus ST., M.Kom Pembimbing 2 . Fibriyanti SST.,MT
ABSTRAK
Sistem pengontrolan di industri saat ini semakin canggih. Dimana terdapat banyak
pengontrolan alat yang dilakukan secara otomatis. Seperti industri pabrik Air Mineral dengan
menggunakan sistem pengontrolan berbasis PLC dimana dalam penggunaannya lebih effisien
dan praktis. PLC dapat mengontrol alat pengisian botol air mineral dengan memanfaatkan input
output I/O. Input pada PLC berupa push button dan sensor tranduser, sedangkan pada output
PLC berupa motor penggerak conveyor, katup selenoid, lampu tanda.
.
Kata Kunci : plc, push button, sensor Proximity, motor, conveyor, lampu tanda Tugas Akhir ini telah dipertahankan di depan sidang penguji dan dinyatakan lulus pada tanggal 11 Oktober
2017. Abstrak telah disetujui oleh penguji. Penguji :
Tanda Tangan 1 2 3 4
Nama Terang Ir. Dedi
Erawadi,M.Kom Junaidi Asrul,SST., MT Efendi Muchtar,ST.,MT
Dasrul
Yunus,ST.,M.Kom
Mengetahui :
Ketua Jurusan Elektro : Dr. H. Afrizal Yuhanef ST., M.Kom
NIP. 19640429 199003 1 001 Tanda Tangan
Alumnus telah mendaftar ke Fakultas/Universitas dan mendapat Nomor Alumnus :
Petugas Fakultas/Universitas
Nomor Alumni Fakultas :
Nama Tanda Tangan
Nomor Alumni Universitas :
Nama Tanda Tangan
i
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji syukur diucapkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat
menyelesaikan tugas akhir ini tepat pada waktunya.
Tugas Akhir yang berjudul Aplikasi Penggunaan Programmable Logic
Controller (PLC) Omron pada Alat Pengisian Botol Air Mineral, ini penulis buat
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana muda ahli madya dari
Politeknik Negeri Padang khususnya Jurusan Teknik Elektro Program Studi
Teknik Listrik.
Ucapan terima kasih dengan setulus hati penulis haturkan kepada:
1. Kedua orang tua dan saudara, yang telah banyak memberikan bantuan beserta
dorongan moril, spiritual dan materil kepada penulis.
2. Direktur Politeknik Negeri Padang, Bapak Aidil Zamri, ST., MT.
3. Ketua Jurusan Teknik Elektro, Bapak Afrizal Yuhanef, ST,M.Kom.
4. Ketua Program Studi Teknik Listrik, Bapak Herisajani, ST., M.Kom.
5. Pembimbing I dan Pembimbing II Bapak Dasrul Yunus,ST.,M.Kom dan Ibu
Fibriyanti,SST.,MT
6. Selanjutnya, semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah
banyak membantu selama proses penelitian dan penulisan tugas akhir ini.
ii
Dengan segala kerendahan hati, penulis berharap agar laporan tugas akhir
ini dapat bermanfaat bagi seluruh pembaca, terutama bagi pembaca yang
mempunyai bidang keahlian yang sama dengan penulis. Amin ya rabbal’alamin.
Padang, 15 September 2017
Aldi Sarwanda
iii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ............................................................................. i
DAFTAR ISI ............................................................................................ iii
DAFTAR TABEL .................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................... vii
BAB I PENDAHULUAN ......................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ......................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................... 2
1.3 Tujuan ...................................................................................... 2
1.4 Batasan Masalah....................................................................... 3
1.5 Sistematika Penulisan............................................................... 3
BAB II LANDASAN TEORI ................................................................... 4
2.1 Limit Switch ........................................................................... 4
2.1.1 Pengertian Limit Switch ...................................... 4
2.1.2 Prinsip kerja Limit switch ................................... 6
2.2 Push Button ............................................................................ 7
2.2.1 Pengertian Push Button ....................................... 7
2.2.2 Prinsip kerja push Button .................................... 7
2.3 Selenoid Valve ....................................................................... 9
2.3.1 Pengertian Selenoid Valve .................................. 9
2.3.2 Prinsip Kerja Selenoid Valve ............................ 10
iv
2.4 Motor DC ............................................................................. 11
2.4.1 Pengertian Motor DC ........................................ 11
2.4.2 Prinsip kerja Motor DC ..................................... 12
2.5 Programmable Logic Controller .......................................... 14
2.5.1 Keuntungan PLC ............................................... 15
2.5.2 Diagram Blok PLC ............................................ 17
2.5.3 Dasar-dasar Pemograman PLC ......................... 22
2.5.4 Programming Console ....................................... 29
2.6 Belt Conveyor ...................................................................... 33
2.7 Jenis Fluida dan Karakteristiknya ........................................ 34
2.8 Power Supply Switching ...................................................... 36
2.8.1 Input filter Switching Power ............................ 36
2.8.2 Output filter switching power supply ............... 37
2.8.3 Prinsip kerja switching regulator ...................... 38
2.9 Sensor Fotoelektrik .............................................................. 40
2.10 Relay ................................................................................. 45
BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT...................... 49
3.1 Langkah-langkah perencanaan dan perancangan ............... 49
3.2 Perancangan Mekanik ........................................................ 49
3.3 Perancangan Sistem Kontrol .............................................. 51
3.3.1 Prinsip kerja alat ....................................................... 52
3.3.2 Perancanga timming chart ........................................ 56
3.3.3 Perancangan ladder diagram dan kode mnemonic .. 57
3.4 Perancangan Sistem ........................................................... 61
v
3.4.1 Komponen yang digunakan....................................... 61
3.4.2 Input dan Output pada rangkaian PLC ...................... 62
3.4.3 Rangkaian Catu Daya ................................................. 63
3.4.4 Rangkaian Sensor Fotoelektrik ................................... 64
3.4.5 Rangkaian Pengawatan .............................................. 66
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ................................................. 69
4.1 Umum .................................................................................. 69
4.2 Pengujian Rangkaian alat .................................................... 69
4.3 Prosedur Pengujian.............................................................. 70
4.4 Pengujian alat ...................................................................... 70
4.5 Pengujian Motor DC ........................................................... 71
4.6 Pengujian Sensor Fotoelektrik ............................................ 74
4.7 Pengujian Selenoid ............................................................. 75
4.8 Pengujian belt conveyor ..................................................... 76
4.8.1 Analisa ....................................................................... 78
4.9 Data keseluruhan ................................................................ 80
BAB V PENUTUP ................................................................................. 83
5.1 Kesimpulan ......................................................................... 83
5.2 Saran .................................................................................... 84
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Simbol dan bentuk Limit Switch ............................................. 6
Gambar 2.2 Konstruksi dan simbol Limit Switch........................................ 6
Gambar 2.3 Bentuk Push Button ................................................................. 7
Gambar 2.4 Prinsip kerja Push Button ........................................................ 8
Gambar 2.5 Bentuk Valve Selenoid ............................................................ 9
Gambar 2.6 Prinsip Kerja Selenoid Valve ................................................... 10
Gambar 2.7 Bentuk fisik Motor DC ........................................................... 11
Gambar 2.8 Konstruksi dari Motor DC ...................................................... 11
Gambar 2.9 Aturan Tangan Kiri untuk Prinsip Kerja Motor DC .............. 12
Gambar 2.10 Diagram Blok PLC ............................................................... 17
Gambar 2.11 Bentuk Fisik dari PLC Omron CPM2A ............................... 19
Gambar 2.12 Contoh Ladder Diagram ..................................................... 23
Gambar 2.13 Simbol LD dan LD NOT ....................................................... 24
Gambar 2.14 Simbol AND dan AND NOT ................................................ 25
Gambar 2.15 Simbol OR dan OR NOT ...................................................... 25
Gambar 2.16 Simbol OUT ......................................................................... 26
Gambar 2.17 Simbol AND LD ................................................................... 26
Gambar 2.18 Simbol OR LD ...................................................................... 27
Gambar 2.19 Simbol Timer dan Counter ................................................... 28
Gambar 2.20 Programming Console ......................................................... 30
Gambar 2.21 Mode Operasi PLC ............................................................... 32
Gambar 2.22 Belt Conveyor ....................................................................... 33
Gambar 2.23 Jenis Aliran Fluida ............................................................... 35
Gambar 2.24 Power supply switching ........................................................ 37
viii
Gambar 2.25 Rangkaian power supply ...................................................... 39
Gambar 2.26 Skema aliran arus pada power supply switching .................. 41
Gambar 2.27 Jenis sensor fotoelektrik ....................................................... 44
Gambar 2.28 Bentuk Sensor Fotoelektrik .................................................. 44
Gambar 2.29 Bentuk dari fisik relay .......................................................... 45
Gambar 2.30 Bentuk Simbol dari Relay Mekanik ..................................... 46
Gambar 2.31 Struktur dari Relay Mekanik ................................................ 46
Gambar 3.1 Rancangan Konstruksi Alat Pengisian Botol Air Minum ...... 50
Gambar 3.2 Blok diagram alat pengisian botol air mineral ....................... 53
Gambar 3.3 Flow chart alat pengisian botol air mineral ............................ 54
Gambar 3.4 Timing chart pengisian botol air mineral ............................... 56
Gambar 3.5 Mnemonic code ...................................................................... 58
Gambar 3.6 Input dan Output PLC ............................................................ 62
Gambar 3.7 Rangkaian Catu Daya 5 V DC dan 12 V DC ........................ 63
Gambar 3.8 Cara kerja sensor fotoelektrik ................................................ 64
Gambar 3.9 Rangkaian sensor fotoelektrik ................................................ 65
Gambar 3.10 Rangkaian pengawatan PLC ............................................... 67
Gambar 3.11 Rangkaian Daya Membalik Putaran pada 3 Motor DC ........ 67
Gambar 4.1 Rangkaian motor DC .............................................................. 74
Gambar 4.2 Rangkaian Sensor Fotoelektrik .............................................. 74
Gambar 4.3 Rangkaian Selenoid ................................................................ 76
Gambar 4.4 Kondisi sensor saat tidak mendeteksi target .......................... 79
Gambar 4.5 Kondisi sensor saat mendeteksi target ................................... 80
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Port Input atau Output beberapa type PLC CPM 2A ................. 20
Tabel 2.2 Contoh Kode Mnemonic ............................................................ 29
Tabel 3.1 Identifikasi alamat input ............................................................. 60
Tabel 3.2 Identifikasi alamat output ........................................................... 60
Tabel 3.3 Daftar komponen yang digunakan ............................................. 61
Tabel 4.1 Data pengujian motor penggerak Belt conveyor ........................ 72
Tabel 4.2 Data pengujian pada motor penggerak plat besi ........................ 72
Tabel 4.3 Data pengujian pada motor penggerak motor pengunci ............ 73
Tabel 4.4 Data pengujian pada motor penguncian tutup botol .................. 73
Tabel 4.5 Data pengujian sensor fotoelektrik ............................................ 75
Tabel 4.6 Data pengujian katup selenoid ................................................... 76
Tabel 4.7 Data pengujian belt conveyor ..................................................... 77
Tabel 4.8 Data pengisian pada botol .......................................................... 81
Tabel 4.9 Data penguncian tutup botol ...................................................... 81
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan dunia teknologi saat ini telah berkembang dengan
sedemikian pesat dan merambah ke berbagai sisi kehidupan manusia. Dalam
dunia industri, teknologi yang handal mempunyai peran penting dalam membantu
memaksimalkan kuantitas dan kualitas hasil produksi. Namun nyatanya dalam
proses produksi banyak industri mengalami permasalahan diantaranya adalah
sistemnya yang masih manual yang membutuhksn operator sehingga biaya
produksinya menjadi tinggi. Oleh sebab itu diperlukan suatu sistem yang mampu
mengatasi permasalahan tersebut. Banyak industri berlomba-lomba untuk
membuat suatu sistem produksi yang efektif dan efisien serta ekonomis. Dalam
implementasinya sistem produksi dilengkapi dengan sistem kontrol yang
didukung dengan berbagai sensor, alat-alat indikator dan alat-alat pemprosesan
informasi digital.
Sistem pengisian botol air mineral yang merupakan salah satu bagian akhir
dari proses produksi yang akan didesain untuk mengatasi berbagai permasalahan
yang ada, dalam pengisian botol air mineral ini disesuaikan berdasarkan ukuran
botol yang akan kita gunakan, sehingga menjadi lebi efektif dan efisien. Proses
otomasi pengisian botol air tersebut dilakukan dengan menggunakan Fotoelektrik
yang dikendalikan oleh programmable logic controller (PLC). Sensor Fotoelektrik
sebagai sensor pendeteksi botol yang akan diisi. PLC adalah salah satu alat
pengendali otomatis yang sekarang banyak digunakan dilangan industri, dan PLC
2
bekerja secara digital memiliki memori yang dapat diprogram untuk melakukan
fungsi-fungsi khusus seperti logika, kerja berurutan (squencing), perwaktuan
(timing), pencacahan (counting) dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin
atau proses melalui modul-modul I/O digital maupun analog, sehingga PLC dapat
dimanfaatkan sebagai alat pengendali yang dapat dirancang secara otomatis dan
fleksibel, sehingga dirancang dan dibuat alat pengisian botol air mineral otomatis
berbasis Programmable Logic Controller (PLC).
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan diatas, maka dapat
dirumuskan permasalahan tugas akhir ini sebagai berikut :
1. Bagaimana merancang dan membuat alat pengisian botol air mineral
berbasis Programmable Logic Controller (PLC).
2. Bagaimana mengimplementasikan PLC pada alat pengisian botol air
mineral yang berfungsi sebagai pengontrol otomatis.
1.3 Tujuan
Tujuan dari pembuatan alat ini adalah untuk :
a. Dapat merancang dan membuat alat pengisian botol air mineral
otomatis berbasis Programmable Logic Controller (PLC).
b. Dapat merancang kerja sensor terhadap proses pengisian botol air
mineral
c. Dapat mengoperasikan kerja sensor sebagai input dari Programmable
Logic Controller (PLC)
3
1.4 Batasan Masalah
Perancangan alat pengisian botol air mineral dalam tugas akhir ini menitik
beratkan dan menunjukkan prinsip dasar dan mekanisme kerja serta logika
pemograman peralatan, oleh karena itu dalam peranacangan alat ini dibatasi oleh
hal-hal yang berkaitan dengan sistem pengisian botol air mineral sebagai berikut :
a. Menggunakan PLC Omron CPM1A, sebagai alat pengontrolan pada alat
pengisian botol air mineral.
b. Menggunakan motor DC 12 volt sebagai penggerak belt conveyor
sebanyak 1 buah, sebagai penggerak tempat botol mineral sebanyak 1
buah dan sebagai penggerak alat penguncian tutup botol sebanyak 1 buah
serta 1 buah motor pembalik putaran saat proses penguncian.
c. Alat ini hanya dapat digunakan untuk dua kategori yang diinputkan
melalui PLC, yaitu proses pengisian botol air mineral dan proses
penguncian tutup botol mineral.
d. Botol yang dapat digunakan hanya satu jenis botol begitupun dengan
ukuran tinggi botolnya, karena penulis membuat instrumen atau alat
khusus untuk satu jenis botol.
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan sebagai berikut :
1. Bagian pendahuluan tugas akhir yang berisikan halaman judul, halaman
pengesahan, absrak dan persembahan, kata pengantar daftar isi, daftar
gambar dan daftar tabel.
2. Bagian isi Tugas Akhir yang terdiri atas lima bab, yaitu :
4
BAB I : Pendahuluan
Dalam bab ini berisikan tentang :
Latar Belakang, Perumusan Masalah, Tujuan, Batasan Masalah, dan
Sistematika Penulisan.
BAB II : Landasan Teori
Dalam bab ini berisikan tentang :
PLC, Motor DC, Limit Switch, dan Push Button.
BAB III : Perancangan dan Pembuatan
Dalam bab ini berisikan tentang :
Perencanaan dan proses pembutan alat, serta mendeskripsikan alat.
BAB IV : Pengujian dan Analisa
Dalam bab ini berisikan tentang :
Melakukan pengamatan dan pengujian terhadap alat.
BAB V : Penutup
Dalam bab ini berisikan tentang :
Kesimpulan dan saran dari pembuatan alat.
5
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Limit Switch (Sakelar Pembatas)
2.1.1 Pengertian Limit Switch
Limit switch merupakan jenis saklar yang dilengkapi dengan katup yang
berfungsi menggantikan tombol. Prinsip kerja limit switch sama seperti saklar
Push ON yaitu hanya akan menghubung pada saat katupnya ditekan pada batas
penekanan tertentu yang telah ditentukan dan akan memutus saat saat katup tidak
ditekan. Limit switch termasuk dalam kategori sensor mekanis yaitu sensor yang
akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi perubahan mekanik pada sensor
tersebut. Penerapan dari limit switch adalah sebagai sensor posisi suatu benda
(objek) yang bergerak.
Namun sistem kerja limit switch berbeda dengan saklar pada umumnya,
jika pada saklar umumnya sistem kerjanya akan diatur/ dikontrol secara manual
oleh manusia (baik diputar atau ditekan). Sedangkan limit switch dibuat dengan
sistem kerja yang berbeda, limit switch dibuat dengan sistem kerja yang dikontrol
oleh dorongan atau tekanan (kontak fisik) dari gerakan suatu objek pada aktuator,
sistem kerja ini bertujuan untuk membatasi gerakan ataupun mengendalikan suatu
objek/mesin tersebut, dengan cara memutuskan atau menghubungkan aliran listrik
yang melalui terminal kontaknya.[1] Simbol limit switch ditunjukan pada gambar
2.1.
6
Gambar 2.1 Simbol dan Bentuk Limit Switch
2.1.2 Prinsip Kerja Limit Switch
Prinsip kerja limit switch diaktifkan dengan penekanan pada tombolnya
pada batas/daerah yang telah ditentukan sebelumnya sehingga terjadi pemutusan
atau penghubungan rangkaian dari rangkaian tersebut. Limit switch memiliki 2
kontak yaitu NO (Normally Open) dan kontak NC (Normally Close) dimana salah
satu kontak akan aktif jika tombolnya tertekan.[1] Konstruksi dan simbol limit
switch dapat dilihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.2 Konstruksi dan Simbol Limit Switch
Limit switch umumnya digunakan untuk :
Memutuskan dan menghubungkan rangkaian menggunakan objek atau
benda lain.
Menghidupkan daya yang besar, dengan sarana yang kecil.
7
Sebagai sensor posisi atau kondisi suatu objek.
2.2 Push Button
2.2.1 Pengertian Push Button
Push Button adalah saklar tekan yang berfungsi sebagai pemutus atau
penyambung arus listrik dari sumber arus ke beban listrik. Suatu sistem saklar
tekan push button terdiri dari saklar tekan start, stop reset dan saklar tekan untuk
emergency. Push button memiliki kontak NC (normally close) dan NO (normally
open).[2] Bentuk fisik push button dapat dilihat pada gambar 2.3.
Gambar 2.3 Bentuk Push Button
2.2.2 Prinsip Kerja Push Button
Karena sistem kerjanya yang unlock dan langsung berhubungan dengan
operator, push button switch menjadi device paling utama yang biasa digunakan
untuk memulai dan mengakhiri kerja mesin di industri. Secanggih apapun sebuah
mesin bisa dipastikan sistem kerjanya tidak terlepas dari keberadaan sebuah saklar
seperti push button switch atau perangkat lain yang sejenis yang bekerja mengatur
8
pengkondisian On dan Off. Prinsip kerja push button dapat dilihat pada gambar
2.4.
Gambar 2.4 Prinsip Kerja Push Button
Berdasarkan fungsi kerjanya yang menghubungkan dan memutuskan, push button
switch mempunyai 2 tipe kontak yaitu NC (Normally Close) dan NO (Normally
Open).
NO (Normally Open), merupakan kontak terminal dimana kondisi
normalnya terbuka (aliran arus listrik tidak mengalir). Dan ketika tombol
saklar ditekan, kontak yang NO ini akan menjadi menutup (Close) dan
mengalirkan atau menghubungkan arus listrik. Kontak NO digunakan
sebagai penghubung atau menyalakan sistem circuit (Push Button ON).
NC (Normally Close), merupakan kontak terminal dimana kondisi
normalnya tertutup (mengalirkan arus litrik). Dan ketika tombol saklar
push button ditekan, kontak NC ini akan menjadi membuka (Open),
sehingga memutus aliran arus listrik. Kontak NC digunakan sebagai
pemutus atau mematikan sistem circuit (Push Button Off).[2]
9
2.3 Selenoid Valve
2.3.1 Pengertian Selenoid Valve
Solenoid valve merupakan katup yang dikendalikan dengan arus listrik
baik AC maupun DC melalui kumparan / selenoida. Solenoid valve ini merupakan
elemen kontrol yang paling sering digunakan dalam sistem fluida. Seperti pada
sistem pneumatik, sistem hidrolik ataupun pada sistem kontrol mesin yang
membutuhkan elemen kontrol otomatis. Contohnya pada sistem pneumatik,
solenoid valve bertugas untuk mengontrol saluran udara yang bertekanan menuju
aktuator pneumatik(cylinder). Atau pada sebuah tandon air yang membutuhkan
solenoid valve sebagai pengatur pengisian air, sehingga tandon tersebut tidak
sampai kosong. Dan berbagai contoh-contoh lainnya yang tidak mungkin saya
jelaskan satu persatu disini. Bentuk fisik selenoid dapat dilihat pada gambar 2.5.
Gambar 2.5 Bentuk Selenoid Valve
Banyak sekali jenis-jenis dari solenoid valve, karena solenoid valve ini di
desain sesuai dari kegunaannya. Mulai dari 2 saluran, 3 saluran, 4 saluran dan
sebagainya. Contohnya pada solenoid valve 2 saluran atau yang sering disebut
katup kontrol arah 2/2. Memiliki 2 jenis menurut cara kerjanya, yaitu NC dan NO.
Jadi fungsinya hanya menutup / membuka saluran karena hanya memiliki 1
10
lubang inlet dan 1 lubang outlet. Atau pada solenoid 3 saluran yang memiliki 1
lubang inlet , 1 lubang outlet ,dan 1 exhaust/pembuangan. Dimana lubang inlet
berfungsi sebagai masuknya fluida, lubang outlet berfungsi sebagai keluarnya
fluida dan exhaust berfungsi sebagai pembuangan fluida/cairan yang terjebak.
Dan selenoid 3 saluran ini biasanya digunakan atau diterapkan pada aktuator
pneumatik( cylinder kerja tunggal).[3]
2.3.2 Prinsip Kerja Selenoid Valve
Solenoid valve akan bekerja bila kumparan/coil mendapatkan tegangan
arus listrik yang sesuai dengan tegangan kerja(kebanyakan tegangan kerja
solenoid valve adalah 100/200VAC dan kebanyakan tegangan kerja pada
tegangan DC adalah 12/24VDC). Dan sebuah pin akan tertarik karena gaya
magnet yang dihasilkan dari kumparan selenoida tersebut. Dan saat pin tersebut
ditarik naik maka fluida akan mengalir dari ruang C menuju ke bagian D dengan
cepat. Sehingga tekanan di ruang C turun dan tekanan fluida yang masuk
mengangkat diafragma. Sehingga katup utama terbuka dan fluida mengalir
langsung dari A ke F. Untuk melihat penggunaan solenoid valve pada sistem
pneumatik.[3] Prinsip kerja selenoid dapat dilihat pada gambar 2.6.
Gambar 2.6 Prinsip Kerja Selenoid Valve
11
2.4 Motor DC
2.4.1 Pengertian Motor DC
Menurut Syahrul (2014:593), Motor bekerja berdasarkan prinsip induksi
magnetik. Sirkuit internal motor DC terdiri dari kumparan atau lilitan konduktor.
Setiap arus yang mengalir dibentuk menjadi sebuah loop sehingga ada bagian
konduktor yang berada didalam magnet pada saat yang sama, Konfigurasi
konduktor seperti ini akan menghasilkan distorsi pada medan magnet utama
menghasilkan gaya dorong pada masing - masing konduktor. Pada saat konduktor
ditempatkan pada rotor, gaya dorong yang timbul akan menyebabkan rotor
berputar searah jarum jam. Bentuk fisik motor DC dapat dilihat pada gambar 2.7
dan kontruksi dari motor DC dapat dilihat pada gambar 2.8.
Gambar 2.7 Bentuk fisik Motor DC
Gambar 2.8 Konstruksi dari Motor DC
12
Tipe atau jenis motor listrik sekarang sangat beragam, namun dari sekian
banyak tipe yang ada di pasaran, sejatinya motor listrik hanya memiliki 2
komponen utama, yaitu stator dan rotor. Stator adalah bagian motor listrik yang
diam dan rotor adalah bagian motor listrik yang bergerak (berputar).[4]
2.4.2 Prinsip Kerja Motor DC
Soepatah dan Soepono ( 1987 ), Motor DC berfungsi sebagai mengubah
tenaga listrik mekanis dimana gerak tersebut berupa putaran dari motor. Prinsip
dari motor arus searah adalah apabila sebuah kawat bearus diletakkan antara kutub
magnet ( U-S), maka pada kawat itu akan bekerja suatu gaya yang menggerakkan
kawat itu, arah gerakkan kawat akan dapat ditentukan dengan menggunakan
kaidah tangan kiri, yang berbunyi sebagai berikut “ apabila tangan kiri terbuka
diletakan diantara kutub U dan S, sehingga garis – garis gaya yang keluar dari
kutub utara menembus telapak tangan kiri dan arus di dalam kawat mengalir
searah dengan arah keempat jari, maka kawat itu akan mendapat gaya yang
arahnya sesuai dengan arah ibu jari “ . Prinsip kerja motor DC menurut kaedah
tangan kiri dapat dilihat pada gambar 2.9.[4]
Gambar 2.9 Aturan Tangan Kiri untuk Prinsip Kerja Motor DC
13
Besarnya gaya F = B . I . l . sinθ, karena arus jangkar (I) tegak lurus dengan arah
induksi magnetik (B) maka besar gaya yang dihasilkan oleh arus yang mengalir
pada konduktor jangkar yang ditempatkan dalam suatu medan magnet adalah :
F = B . I . l Newton………………………(2.1)
Dimana :
F = Gaya lorenz (Newton)
I = Arus yang mengalir pada konduktor jangkar (Ampere)
B = Kerapatan fluksi (Weber/m2)
l = Panjang konduktor jangkar (m)
Sedangkan torsi yang dihasilkan motor dapat ditentukan dengan:
T = F.r……………………………………………(2.2)
Bila torsi yang dihasilkan motor lebih besar dari pada torsi beban maka motor
akan berputar. Besarnya torsi beban dapat dituliskan dengan:
T = K . . I.a ……………………………………………(2.3)
K =
……………………………………………(2.4)
Dimana :
T = Torsi (N-m)
r = Jari-jari rotor (m)
K = Konstanta (bergantung pada ukuran fisik motor)
= Fluksi setiap kutub
Ia = Arus jangkar (A)
P = Jumlah kutub
14
z = Jumlah konduktor
a = Cabang pararel
2.5 Programmable Logic Controller (PLC)
Menurut Setiawan (2006) Programmable Logic Controller (PLC) adalah
suatu alat yang digunakan untuk menggantikan rangkaian sederetan relay
yang dijumpai pada sistem kontrol konvensional. PLC bekerja secara digital
memiliki memory yang dapat diprogram untuk melakukan fungsi – fungsi
khusus seperti logika, kerja berurutan (squencing), perwaktuan (timming),
pencacahan (counting) dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau
proses melalui modul-modul I/O digital maupun analog.[5]
Berdasarkan namanya, konsep PLC adalah sebagai berikut :
1. Programmable
Menunjukkan kemampuan dalam hal memori untuk menyimpan program
yang telah dibuat yang dengan mudah diubah - ubah fungsi atau
kegunaannya.
2. Logic
Menujukan kemampuan dalam memproses input secara aritmatik dan
logic, yakni dengan melakukan operasi membandingkan, menjumlahkan,
mengkalikan, membagikan, mengurangi, nagasi, AND, OR dan
sebagainya.
3. Controller
Menunjukkan kemampuan dalam mengontrol dan mengatur proses
sehingga menghasilkan output yang diinginkan.
15
PLC ini dirancang untuk menggantikan suatu rangkaian relay sequensial
dalam suatu sistem kontrol. Selain dapat diprogram, alat ini juga dapat
dikendalikan, dan dioperasikan oleh orang yang tidak memiliki pengetahuan
di bidang pengoperasian komputer secara khusus. PLC ini memiliki bahasa
pemrograman yang mudah dipahami dan dapat dioperasikan bila program yang
telah dibuat dengan menggunakan software yang sesuai dengan jenis PLC yang
digunakan sudah dimasukkan.
Alat ini bekerja berdasarkan input - input yang ada dan tergantung dari
keadaan pada suatu waktu tertentu yang kemudian akan meng-ON atau meng-
OFF kan output - output. 1 menunjukkan bahwa keadaan yang diharapkan
terpenuhi sedangkan 0 berarti keadaan yang diharapkan tidak terpenuhi. PLC
juga dapat diterapkan untuk pengendalian sistem yang memiliki output
banyak.
2.5.1 Keuntungan PLC
Menurut Suhendar (2005), sebagai salah satu alat kontrol yang dapat
diprogram, PLC memiliki banyak kelebihan dibandingkan dengan alat kontrol
konvensional. Perbedaan dan kelebihan PLC dibandingkan dengan sistem
konvensional, terletak pada hal berikut ini :
A. Sistem PLC Mempunyai Sifat :
1. Sistem wiringnya relatif sedikit.
2. Sparepartnya mudah didapat.
3. Sistem maintenance lebih mudah dan sederhana.
4. Pelacakan sistem, kesalahan sistem lebih sederhana.
16
5. Hanya memerlukan daya yang rendah.
6. Dokumentasi gambar sistem lebih sederhana dan mudah dimengerti.
7. Sistem dapat dimodifikasi secara lebih mudah dan sederhana.
B. Panel Kontrol Sistem Konvensional
1. Sistem wiringnya lebih kompleks
2. Sparepartnya sulit didapat.
3. Sistem maintenance membutuhkan waktu lebih lama.
4. Pelacakan kesalahan sistem yang terjadi sangat kompleks.
5. Daya yang dibutuhkan relatif besar.
6. Dokumentasi gambar relatif lebih banyak.
7. Modifikasi sistem membutuhkan waktu yang banyak.
Disamping mempunyai perbedaan dengan sistem kontrol konvensional,secara
spesifik PLC memiliki bebrapa kelebihan, diantaranya :
1. Fleksibel dalam penggunaan
Satu buah PLC dapat melayani lebih dari satu buah mesin atau output yang
harus dikendalikan.
2. Sistem deteksi dan koreksi lebih mudah
Kesalahan dalam menginput program ke dalam PLC sebagai sebuah sistem
kontrol dapat dengan mudah dan cepat dikoreksi untuk diprogram ulang dan
dikoreksi dengan mudah melalui ladder diagramnya.
3. Harga relatif lebih murah
Karena sifat PLC yang dapat dihubungkan dengan banyak peralatan input dan
output untuk berbagai macam tujuan pengendalian maka PLC lebih murah
17
harganya jika dibandingkan dengan alat kontrol konvensional. Hal ini terutama
jika dibutuhkan pengembangan dalam suatu sistem pengendalian di industri.
4. Proses pengamatan secara visual
Program yang telah diinput melalui PLC dapat memonitoring melalui layar
monitor pada saat PLC sedang dioperasikan sehingga dapat dilakukan
perubahan atau pengembangan program secara cepat dan sederhana.
5. Kecepatan dalam operasi
PLC dapat megaktifkan beberapa fungsi logika hanya dalam waktu beberapa
milidetik sehingga dapat bekerja atau beroperasi dengan lebih cepat.
6. Implementasikan proyek lebih cepat, lebih sederhana dan mudah dalam
penggunaan serta mudah dalam melakukan modifikasi tanpa harus menambah
biaya.
7. Dokumentasi lebih mudah
Program yang telah diinput melalui PLC dengan mudah dapat disimpan dan
dicetak jika dibutuhkan dengan pencarian yang lebih cepat.
2.5.2 Diagram Blok PLC
Gambar 2.10 Diagram Blok PLC
Peralatan Penunjang
Peralatan
Input
Peralatan
Output CPU
Memori
18
Dari gambar 2.10 terlihat bahwa komponen sistem kendali PLC terdiri atas
PLC, peralatan input, peralatan output, peralatan penunjang, dan memori.
Penjelasan masing - masing komponen sebagai berikut:
1. PLC
PLC terdiri atas CPU (Central Processing Unit), memori, program kendali
disimpan dalam memori program. Program mengendalikan PLC sehingga saat
sinyal input dari peralatan input ON, timbul respon yang sesuai. Respon ini
umumnya meng-ON-kan sinyal output pada peralatan output.
CPU adalah mikroprosesor yang mengkordinasikan kerja sistem PLC. Ia
mengeksekusi program, memproses sinyal input / output, dan
mengkomunikasikan dengan peralatan luar.
Memori adalah daerah yang menyimpan sistem operasi dan data pemakai.
Sistem operasi sesungguhnya software sistem yang mengkordinasikan PLC.
Program kendali disimpan dalam memori pemakai.
Ada dua jenis memori yaitu: ROM (Read Only Memory) dan RAM (Random
Access Memory). ROM adalah memori yang hanya dapat diprogram sekali.
Penyimpanan program dalam ROM bersifat permanen, maka ia digunakan untuk
menyimpan sistem operasi. Ada sejenis ROM, yaitu EPROM (Erasable
Programmable Read Only Memory) yang isinya dapat dihapus dengan cara
menyinari menggunakan sinar ultraviolet dan kemudian diisi program ulang
menggunakan PROM Writer. Bentuk fisik PLC dapat dlihat pada gambar 2.11.
19
Gambar 2.11 Bentuk Fisik dari PLC Omron CPM1A
2. Peralatan Input dan Output
A. Peralatan Input
Peralatan input adalah yang memberikan sinyal kepada PLC dan selanjutnya
PLC memproses sinyal tersebut untuk mengendalikan peralatan output.
Peralatan input itu antara lain:
a) Berbagai jenis saklar, misalnya tombol, saklar togel, saklar batas, saklar level,
saklar tekan, saklar proximity.
b) Berbagai jenis sensor, misalnya sensor cahaya, sensor suhu, sensor level.
c) Rotary encoder.
B. Peralatan Output
Sistem otomasi tidak lengkap tanpa ada peralatan output yang dikendalikan.
Peralatan output itu misalnya:
20
a) Kontaktor
b) Motor listrik
c) Lampu
d) Buzzer
Tabel 2.1 Port Input atau Output beberapa type PLC CPM 1A
Number of
I/O points
Power
Supply
Inputs Outputs Model
20 I/O points
(12 inputs
and 8
outputs)
100 to 240
VAC
24
VDC Relay
CPM2A-
20CDR-A
24 VDC
24
VDC Relay
CPM2A-
20CDR-D
24
VDC
Sirking
Transister
CPM2A-20CDT-
D
24
VDC
Sourcing
Transister
CPM2A-
20CDT1-D
30 I/O points
(18 inputs
and 12
outputs)
100 to 240
VAC
24
VDC Relay
CPM2A-
30CDR-A
24 VDC
24
VDC Relay
CPM2A-
30CDR-D
24 Sirking CPM2A-30CDT-
21
VDC Transister D
24
VDC
Sourcing
Transister
CPM2A-
30CDT1-D
40 I/O points
(24 inputs
and 16
outputs)
100 to 240
VAC
24
VDC Relay
CPM2A-
40CDR-A
24 VDC
24
VDC Relay
CPM2A-
40CDR-D
24
VDC
Sirking
Transister
CPM2A-40CDT-
D
24
VDC
Sourcing
Transister
CPM2A-
40CDT1-D
60 I/O points
(36 inputs
and 24
outputs)
100 to 240
VAC
24
VDC Relay
CPM2A-
60CDR-A
24 VDC
24
VDC Relay
CPM2A-
60CDR-D
24
VDC
Sirking
Transister
CPM2A-60CDT-
D
24
VDC
Sourcing
Transister
CPM2A-
60CDT1-D
22
1. Peralatan Penunjang
Peralatan penunjang adalah peralatan yang digunakan dalam sistem kendali
PLC, tetapi bukan merupakan bagian dari sistem secara nyata. Maksudnya,
peralatan ini digunakan untuk keperluan tertentu yang tidak berkait dengan
aktifitas pegendalian.
Peralatan penunjang itu, antara lain :
a) Berbagai jenis alat pemrogram, yaitu komputer, software ladder, konsol
pemrogram, programmable terminal, dan sebagainya.
b) Berbagai software ladder, yaitu: SSS, LSS, Syswin, dan CX Programmer.
Berbagai jenis memori luar, yaitu: disket, CD , flash disk.
c) Berbagai alat pencetak dalam sistem komputer, misalnya printer, plotter.
2.5.3. Dasar – Dasar Pemograman PLC
Pemrograman PLC adalah memasukkan instruksi - instruksi dasar PLC yang telah
membentuk logika pengendalian suatu sistem kendali yang diinginkan. Bahasa
pemrograman biasanya telah disesuaikan dengan ketentuan dari pembuat PLC itu
sendiri. Dalam hal ini setiap pembuat PLC memberikan aturan-aturan tertentu
yang sudah disesuaikan dengan pemrograman CPU yang digunakan pada PLC
tersebut.
Program yang akan dimasukkan ke dalam PLC sebagai perintah adalah
menggunakan Diagram Tangga (Ladder Diagram). Diagram tangga tersebut
kemudian dibuat kedalam kode mnemonic jika program yang dilakukan dengan
menggunakan programming console. Setelah itu baru dapat dilakukan
pemograman dengan menggunakan programming console atau komputer.
23
A. Ladder Diagram
Ladder Diagram terdiri atas sebuah garis vertikal disebelah kiri yang disebut
bus bar, dengan garis bercabang sebelah kanan yang disebut rung. Sepanjang
garis intruksi, ditempatkan kontak – kontak yang mengendalikan atau
mengkondisikan intruksi lain di sebelah kanan. Kombinasi logika kontak – kontak
menentukan kapan dan bagaimana intruksi di sebelah kanan di eksekusi. Contoh
diagram ladder ditunjukkan pada gambar 2.12.
Gambar 2.12 Contoh Ladder Diagram
Terlihat dari gambar 2.12 bahwa garis instruksi dapat bercabang
kemudian menyatu kembali. Sepasang garis vertikal disebut kontak ( kondisi ).
Ada dua kontak, yaitu kontak NO ( Normally Open ) yang digambar tanpa
garis diagonal dan kontak NC ( Normally Closed ) yang digambar dengan
garis diagonal.
Semua instruksi ( perintah program ) merupakan instruksi dasar pada PLC.
Pada akhir program harus terdapat instruksi dasar END yang oleh PLC dianggap
sebagai batas akhir dari program. Instruksi tersebut tidak ditampilkan pada tombol
24
operasional programming console, akan tetapi berupa sebuah fungsi yaitu FUN
(01).
a) LD (Load) dan LD NOT (Load not)
Load adalah sambungan langsung dari line dengan logika pensakelarannya seperti
sakelar NO sedangkan LD NOT logika pensakelarannya adalah seperti sakelar
NC.
Instruksi ini LD NOT dibutuhkan jika urutan kerja pada suatu sistem kendali
hanya membutuhkan satu kondisi logic saja untuk mengeluarkan satu keluaran.
Simbol LD dan LDNOT dapat dilihat pada gambar 2.13.
Gambar 2.13 Simbol LD dan LD NOT
b) AND dan AND NOT
Apabila memasukkan logika AND maka harus ada rangkaian yang berada di
depannya, karena penyambungannya seri. Logika pensakelarannya AND seperti
sakelar NO dan AND NOT seperti sakelar NC. Instruksi tersebut dibutuhkan jika
urutan kerja pada suatu sistem kendali membutuhkan lebih dari satu kondisi logic
yang harus terpenuhi semuanya untuk memperoleh satu keluaran. Simbol AND
dan AND NOT dapat dilihat pada gambar 2.14.
25
.
Gambar 2.14 Simbol AND dan AND NOT
c) OR dan OR NOT
OR dan OR NOT dimasukkan seperti sakelar yang posisinya paralel
dengan rangkaian sebelumnya. Instruksi tersebut dibutuhkan jika sequence pada
suatu sistem kendali membutuhkan salah satu saja dari beberapa kondisi logic
yang terpasang paralel untuk mengeluarkan satu keluaran.
Logika OR logika pensakelarannya adalah seperti sakelar NO dan OR NOT logika
pensakelarannya seperti sakelar NC. Simbol OR dan OR NOT dapat dilihat pada
gambar 2.15.
Gambar 2.15 Simbol OR dan OR NOT
d) OUT
Out digunakan sebagai keluaran dari beberapa instruksi yang terpasang
sebelumnya yang telah membentuk suatu logika pengendalian tertentu. Logika
pengendalian dari instruksi OUT sesuai dengan pemahaman pengendalian sistem
PLC yang telah dibahas diatas dimana instruksi OUT ini sebagai koil relay yang
26
mempunyai kontak di luar perangkat lunak. Simbol OUT dapat dilihat pada
gambar 2.16.
Gambar 2.16 Simbol OUT
e) AND LD (AND Load)
Penyambungan AND LD terlihat pada gambar tersebut diatas, dimaksudkan
untuk mengeluarkan satu keluaran tertentu. Simbol AND LD dapat dilihat pada
gambar 2.17.
Gambar 2.17 Simbol AND LD
f) OR LD (OR Load)
Sistem penyambungannya seperti gambar 2.18 pada prisnsipnya sama
dengan AND NOT, dimana untuk memberikan keluaran sesuai dengan instruksi
yang telah terpasang pada gambar tersebut. Simmbol OR LD dapat dilihat pada
gambar 2.18.
27
Gambar 2.18 Simbol OR LD
g) TIMER (TIM) dan COUNTER (CNT)
Timer atau Counter pada PLC Omron CPM 1 berjumlah 128 buah yang bernomor
TC 000 sampai TC 127 (tergantung tipe PLC). Jika suatu nomor sudah dipakai
sebagai Timer atau Counter, maka nomor tersebut tidak boleh dipakai lagi sebagai
Timer ataupun Counter yang lain.
1) Nilai Timer atau Counter pada PLC bersifat countdown (menghitung mundur)
dari nilai awal yang ditetapkan oleh program. Setelah hitungan mundur
tersebut mencapai angka nol, maka kontak NO Timer atau Counter akan
bekerja.
2) Timer mempunyai batas antara 0000 sampai dengan 9999 dalam bentuk BCD
( Binary Code Decimal ) dan dalam orde sampai 100 ms. Counter mempunyai
orde angka BCD dan mempunyai batas antara 0000 sampai dengan 9999.
Simbol Timer dapat dilihat pada gambar 2.19.
28
Gambar 2.19 Simbol Timer dan Counter
B. Kode Mnemonic
Ladder diagram tidak dapat secara langsung dihubungkan atau dimasukan ke
dalam PLC, namun harus melalui programming console terlebih dahulu. Untuk
memberikan input (masukan pemograman) dari programming console ke PLC,
maka terlebih dahulu ladder diagram harus diubah menjadi dalam bentuk kode
mnemonic. Kode mnemonic menghasilkan informasi yang sama seperti ladder
diagram tetapi dalam bentuk yang dapat dicerna secara langsung oleh PLC. Kode
mnemonic berisi alamat, intuksi dan data.
Alamat merupakan lokasi – lokasi yang ada dalam memori CPU dimana
intruksi- intruksi dan data disimpan. Intruksi memberitahukan PLC apa yang akan
dikerjakan pada operasi data yang mengisi setiap intruksi. Sedangkan data
merupakan sesuatu yang akan diolah oleh CPU dengan intruksi program yang
telah diberikan.[6]
29
Tabel 2.2 Contoh Kode Mnemonic
Alamat Intruksi
00000 LD
00001 AND
00002 OR
00003 LD NOT
00004 AND NOT
00005 OR NOT
2.5.4 Programming Console
Menurut Suhendar (2005), sebelum kita memulai memprogram PLC,
sebaiknya kita mempelajari dan memahami terlebih dahulu operasi - operasi dasar
dan bagian - bagian keyboard serta setting awal dari programming console
tersebut. Dibawah ini dapat dilihat bagian – bagian dari programming console
(handheld) salah satu PLC merk omron. Bentuk console dapat dilihat pada
gambar 2.20.
30
Gambar 2.20 Programming Console
Berdasarkan gambar 2.20 dapat dijelaskan jenis dan fungsi dari masing –
masing bagian atau tombol (posisi) yang terdapat pada console, meliputi :
a. PROGRAM digunakan untuk membuat program atau memodifikasi program
atau memperbaiki yang sudah ditulis.
b. MONITOR digunakan untuk mengubah nilai settingan dari counter dan timer
yang dapat dilakukan pada saat PLC sedang dalam keadaan beroperasi
(running).
c. RUN digunakan untuk mengoperasikan program yang sudah ditulis tanpa
mengubah nilai setting sebagaimana dapat diubah pada posisi monitor.
d. FUN digunakan untuk memanggil fungsi yang diinginkan yang dilakukan
dengan cara menekan tombol ini, diikuti dengan menekan dua tombol (dua
digit) dengan nomor fungsi yang dikehendaki.
e. LD (Load) berfungsi sebagai tombol masukan (input) yang diinginkan sebagai
bagian awal dari ladder diagram.
f. AND berfungsi sebagai input yang diserikan dengan input sebelumnya.
31
g. OR berfungsi sebagai input yang diparalelkan dengan input sebelumnya.
h. OUT berfungsi sebagai output dari rangkaian ladder diagram yang dibuat.
i. TIM berfungsi sebagai input timer (pewaktu) yang dapat disetting dan
digunakan sebagai input atau output.
j. CNT berfungsi sebagai penghitung dan dapat digunakan sebagai input ataupun
output.
k. NOT dapat digunakan bersamaan dengan LD, AND atau OR dengan fungsi
sebagai kontak NC.
l. HR berfungsi untuk mendefenisikan holding relay.
m. TR berfungsi untuk mendefenisikan temporary relay.
n. SFT berfungsi untuk menampilkan operasi Shift Register.
o. SHIFT digunakan sebagai fungsi pengganti dari empat tombol dengan
kegunaan lebih dari satu, tertulis PLAY , RECORD, CHANEL dan CONTACT.
p. 0 – 9 digunakan sebagai input berupa angka desimal dan hexadesimal pada saat
pemogramman.
Sebelum mentransfer program, harus dilakukan langkah-langkah persiapan
sebagai berikut:
a. Merubah Mode Operasi
Saat consule pemrograman telah disambung, saklar modenya dapat digunakan
untuk merubah mode operasi PLC. Tampilan (<PROGRAM>,<MONITOR>, atau
<RUN>) akan muncul pada layar konsol pemrogram. Operasi tombol tidak
dapat dilakukan saat layar Konsol Pemrogram menampilkan mode operasi.
Tekan CLR untuk menghapus tampilan sehingga operasi kunci dapat dilakukan.
32
Jika konsol pemrogram tidak disambung, saat PLC di on kan ia akan berada pada
mode RUN secara otomatis. Mode operasi PLC dapat dilihat pada gambar 2.21.
Gambar 2.21 Mode Operasi PLC
Set saklar mode pada PROGRAM untuk memasukkan program ke dalam PLC.
b. Memasukkan Password
PLC mempunyai password untuk menjaga akses yang tidak disengaja
terhadap program. PLC selalu meminta Anda untuk memasukkan password
saat daya pertama disambung atau konsol pemrogram dipasang saat PLC
dalam mode operasi. Untuk memasukkan password, tekan tombol
CLR>MONTR>CLR.
c. Menulis Program
Menurut Suhendar (2005), ketika mulai menuliskan program pada PLC
melalui programming console, maka posisi kunci (selector switch), PLC harus
berada pada posisi mode <PROGRAM>. Kemudian tekan clear sampai tampil
0000 pada layar monitor [7].
Tekan tombol pada programming console sesuai dengan urutan program
yang dibuat dengan ladder diagram atau kode mnemonic. Setiap kali memasukan
satu langkah input program maka akhiri dengan menekan tombol fungsi FUN (??)
33
untuk menggantikan tombol fungsi WRITE. Setelah semua input program ditulis
maka diakhiri dengan menekan tombol FUN (01) sebagai fungsi dari END.
d. Menghapus Memori
Lakukan selalu menghapus seluruh memori sebelum memasukkan program
ke dalam PLC.
Prosedur menghapus memori sebagai berikut:
a. Tekan CLR berulang - ulang untuk membawa ke alamat awal.
b. Tekan SET>NOT>RESET untuk memulai operasi.
c. Tekan tombol MONTR untuk menghapus memori.
2.6 Belt Conveyor
Belt Conveyor pada dasarnya merupakan peralatan yang cukup sederhana.
Alat tersebut terdiri dari sabuk yang tahan terhadap penganggkutan benda padat.
Sabuk yang digunakan pada belt conveyor ini dapat dibuat dari berbagai jenis
bahan. Misalnya dari karet, plastik, kulit mapun logam yang tergantung dari jenis
dan sifat bahan yang akan diangkut. Untuk mengangkut bahan – bahan yang
panas, sabuk yang digunakan terbuat dari logam yang tahan panas. Bentuk dari
belt conveyor dapat dilihat pada gambar 2.22.
Gambar 2.22 Belt Conveyor
34
2.7 Jenis Fluida dan Karakteristiknya
Fluida atau zat cair (termasuk uap air dan gas) dibedakan dari benda padat
karena kemampuannya untuk mengalir. Fluida lebih mudah mengalir karena
ikatan molekul dalam fluida jauh lebih kecil dari ikatan molekul dalam zat padat,
akibatnya fluida mempunyai hambatan yang relatif kecil pada perubahan bentuk
karena gesekan.
Zat padat mempertahankan suatu bentuk dan ukuran yang tetap, sekalipun
suatu gaya yang besar diberikan pada zat padat tersebut, zat padat tidak mudah
berubah bentuk maupun volumenya, sedangkan zat cair dan gas, zat cair tidak
mempertahankan bentuk yang tetap, zat cair mengikuti bentuk wadahnya dan
volumenya dapat diubah hanya jika diberikan padanya gaya yang sangat besar dan
gas tidak mempunyai bentuk dan maupun volume yang tetap, gas akan
berkembang mengisi seluruh wadah. Karena fase cair dan gas tidak
mempertahankan suatu bentuk yang tetap, keduanya mempunyai kemampuan
untuk mengalir. Dengan demikian kedua – duanya sering secara kolektif disebut
sebagai fluida.
Gerak fluida didalam suatu tabung aliran haruslah sejajar dengan dinding
tabung. Meskipun besar kecepatan fluida dapat berbeda dari suatu titik ke titik
lain didalam tabung. Hal yang berhubungan dengan jenis dan karakteristik aliran
fluida yang dimaksudkan disini adalah profil aliran dalam wadah tertutup (pipa
umumnya). Profil aliran dari fluida yang melalui pipa, akan dipengaruhi oleh gaya
momentum fluida yang membuat fluida bergerak di dalam pipa, gaya
35
viscous/gaya gesek yang menahan aliran pada dinding pipa dan fluidanya sendiri
(gesekan internal) dan juga dipengaruhi oleh belokan pipa, valve sebagainya.
Jenis aliran fluida terbagi dalam 2 bagian yaitu :
1. Aliran Turbulen
2. Aliran Laminer
Gambar 2.23 Jenis Aliran Fluida
Laminer berasal dari bahasa latin “thin plate” yang berarti plate tipis atau
aliran sangat halus. Pada aliran laminer, gaya viscous (gesek) yang relatif besar
mempengaruhi kecepatan aliran sehingga semakin mendekati dinding pipa,
semakin rendah kecepatannya. Secara teori, aliran ini berbentuk parabola dengan
bagian tengah mempunyai kecepatan paling tinggi pinggir mempunyai kecepatan
paling rendah akibat adanya gaya gesekan.
Pada aliran turbulen, gaya momentum aliran lebih besar dibandingkan
gaya gesekan dan pengaruh dari dinding pipa menjadi kecil. Karenanya aliran
turbulen memberikan profil kecepatan yang lebih seragam dibandingkan aliran
laminer, walaupun pada lapisan fluida dekat dinding pipa tetap laminer. Profil
36
kecepatan pada daerah transisi antara laminer dan turbulen dapat tidak stabil dan
sulit untuk diperkirakan karena aliran dapat menunjukkan sifat dari daerah aliran
laminer maupun turbulen atau osilasi antara keduanya. Pada beberapa tempat,
aliran turbulen dibutuhkan untuk pencampuran zat cair.
Jenis aliran fluida didalam pipa tergantung pada beberapa faktor, yaitu :
1. Kecepatan Fluida (V) didefinisikan besarnya debit aliran yang mengalir
persatuan luas.
V =
[m/detik]
2. Debit (Q) didefinisikan suatu kecepatan aliran fluida yang memberikan
banyaknya volume fluida didalam pipa.
Q = A x V [m3/detik]
Dimana;
V = kecepatan aliran (m)
Q = laju aliran (m3)
A = luas pipa (m2)
2.8 Power Supply Switching
Merupakan sebuah desain power supply dengan efisiensi daya yang baik.
Saat ini peralatan elektronika yang menggunakan adaptor semakin banyak dan
semakin beraneka ragam. Power supply dengan regulasi switching ini lebih
dikenal sebagai power supplai switching. Kelebihan power supplai switching
adalah efisiensi daya yang besar sampai sekitar 83% jika dibandingkan dengan
power supply dengan regulasi biasa yang menggunakan LM78xx.
37
Regulator switching pada dasarnya mempunyai frekuensi yang konstan
untuk men-switching transistor seri. Besarnya frekuensi switching tersebut harus
lebih besar dari 20KHz agar frekuensi switching tersebut tidak dapat didengar
oleh manusia. Frekuensi switching yang terlalu tinggi menyebabkan operasi
switching transistor tidak efisien dan juga dibutuhkan inti ferrit yang besar atau
yang mempunyai permeabilitas tinggi. Bentuk fisik power supply switching dapat
dilihat pada gambar 2.24.[8]
Gambar 2.24 Power supply switching
2.8.1 Filter Input dan Penyearah Input Switching Power Supply
Penyearah input dan filter input terdiri dari penyearah bridge (full wave
rectifier) dan sebuah filter kapasitor. Untuk meningkatkan efisiensi dari regulasi
maka resistor seri tidak digunakan. Perlu diperhatikan dalam memilih dioda
bridge yang digunakan karena terdapat arus „surge‟ yang besarnya sampai kira-
kira 12A. Arus „surge‟ merupakan arus pengisian kapasitor pada saat rangkaian
regulator ini dihidupkan pertama kali. Arus „surge‟ ini menjadi besar karena tidak
38
terdapat resistor seri. Rangkaian penyearah dan filter input ini akan menghasilkan
tegangan DC yang tidak teregulasi.
2.8.2 Output Filter Switching Power Supply
Rangkaian filter output tidak terlalu rumit. Rangkaian filter output hanya
terdiri dari induktor (L) dan kapasitor (C). Nilai induktor dan nilai kapasitor yang
digunakan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan :
Dimana :
vo = tegangan ripple yang diinginkan.
Vo = tegangan regulasi output.
Vin = tegangan DC tak teregulasi.
f = frekuensi switching.
Sebuah rangkaian regulator yang baik harus mempunyai tegangan ripple harus
sekecil mungkin. Tegangan ripple harus dalam level puluhan mV bahkan lebih
kecil.
Untuk nilai kapasitor yang digunakan biasanya menggunakan 2 kali nilai yang
didapatkan dari persamaan di atas karena Faktor disipasi dari kapasitor elektrolit
untuk frekuensi tinggi tidak terlalu baik Dapat juga digunakan kapasitor tantalum
dengan nilai sedikit di atas nilai yang dihasilkan oleh persamaan di atas. Selain itu
filter output juga berfungsi sebagai filter adanya tegangan spike yang ditimbulkan
oleh switching transistor (kondisi terburuk) agar tidak sampai ke perlatan
elektronik (beban).
39
Sehingga di dalam mendisain sebuah regulator switching diperlukan parameter-
parameter :
1. Tegangan input tak teregulasi
2. Tegangan output teregulasi yang diinginkan
3. Frekuensi kerja dari switching transistor
4. Arus output dari regulator switching
5. Tegangan ripple output teregulasi.
Selain bandwidth dari transistor switching, arus kolektor (Ic) dan tegangan
kolektor-emitor (VCE) juga perlu diperhatikan dalam proses disain regulator
switching ini. Arus kolektor (Ic) akan mempengaruhi besarnya arus output yang
dapat disupplai oleh regulator switching dalam kondisi normal. Sedangkan
tegangan kolektor-emitor (VCE) akan mempengarui tegangan input (tegangan DC
tak teregulasi) yang dapat diterima oleh transistor switching tersebut. Rangkaian
power supply switching dapat dilihat pada gambar 2.25.
Gambar 2.25 Rangkaian power supply
40
2.8.3 Prinsip Kerja Switching Regulator
Tingginya efisiensi dari regulator switching ini dipengaruhi oleh efisiensi
kerja dari switching transistor seri. Pada saat transistor switching „ON‟ maka
semua tegangan input akan dilewatkan filter LC. Pada saat transistor switching
„OFF‟ maka tegangan input tidak akan melewati transistor switching sehingga
tegangan yang masuk ke filter LC adalah nol.
Sehingga dengan duty cycle 50% maka transistor switching akan „ON‟
atau „OFF‟ dalam selang waktu yang sama dan tegangan rata-rata yang dihasilkan
dari kondisi ini dapat ditentukan dengan persamaan :
Dimana D = Duty Cycle dari transistor switching.
Perubahan dari duty cycle ini akan mempengaruhi besarnya tegangan
output teregulasi. Sehingga untuk mengkompensasi penurunan/ kenaikan
tegangan input tidak teregulasi dapat diatur dengan merubah duty cycle dari
transistor switching ini.
Kondisi „ON‟-„OFF‟ dari transistor switching ini terjadi berulang-ulang sehingga
dengan duty cycle yang tetap akan menghasilkan gelombang kotak yang periodik.
Skema aliran arus pada power supply switching dapat dilihat pada gambar 2.26.
41
Gambar 2.26 Skema aliran arus pada power supply switching
Pada saat switch tertutup maka IL akan mengalir dari Vin ke
beban. Karena terdapat perbedaan tegangan antara tegangan output dan tegangan
input maka IL akan naik. Pada saat switch terbuka maka energi yang tersimpan di
dalam induktor akan memaksa agar IL tetap mengalir ke beban, IL akan turun.
Arus rata-rata yang melewati induktor sama dengan arus beban. Karena
tegangan Vo dijaga konstan oleh kapasitor maka Io akan konstant. Ketika IL naik
di atas Io maka kapasitor akan diisi dan pada saat IL turun di bawah Io maka
kapasitor akan discharge.
Kondisi ini akan terus berulang sehingga akan menghasilkan suatu
gelombang yang periodik dan operasi kerja regulator dalam kondisi steady state.
Operasi dalam kondisi steady state ini akan menghasilkan :
1. Tegangan rata-rata pada induktor akan = 0 sampai Vo.
2. Arus DC yang mengalir dari induktor akan sama dengan arus yang
mengalir ke beban. Akan muncul tegangan ripple yang kecil.
3. Tegangan DC pada kapasitor sama dengan tegangan beban dengan
tegangan ripple yang kecil.
42
Perubahan pada arus beban (Io) sangat sukar dikompensasi dan respon
transien dari beban pada umumnya tidak baik. Jadi perubahan pada arus beban
akan menyebabkan perubahan duty cycle sementara. Ada beberapa kasus yang
terjadi jika arus beban berubah :
1. Duty cycle akan naik sampai maksimal (100%) sehingga transistor
switching akan selalu „ON”.
2. Induktor memerlukan beberapa waktu untuk menaikan level tegangan DC
yang baru. Kondisi ini diperngaruhi oleh permeabilitas dari inti ferrit yang
digunakan.
3. Duty cycle kembali pada nilai semula.
2.9 Sensor Fotoelektrik
Sensor ini menggunakan elemen peka cahaya untuk mendeteksi benda-
benda dan terdiri dari transmitter/emitor (sumber cahaya) dan penerima
(receiver). Terdapat empat jenis sensor fotoelektrik yang tersedia :
Pemantulan Langsung (Direct Reflection). Transmitter dan receiver
ditempatkan bersama-sama dan menggunakan cahaya yang dipantulkan langsung
dari objek untuk melakukan deteksi. Pemilihan photosensor jenis ini harus
mempertimbangkan warna dan melakukan deteksi. Pemilihan photosensor jenis
ini harus mempertimbangkan warna dan tipe permukaan objek (kasar, licin,
buram, terang). Dengan permukaan buram, jarak sensing akan dipengaruhi oleh
warna objek. Warna-warna terang berpengarh terhadap jarak sensing maksimum
dan warna gelap berpengaruh terhadap jarak sensing minimum. Jika permukaan
obyek mengkilap, efek permukaan yang lebih penting daripada warna. Pada data
43
tehnik (katalog), jarak sensing yang tertera merupakan uji dengan menggunakan
kertas putih (matte).
Pemantulan dengan reflektor (Reflection with Reflector). Transmitter dan
receiver ditempatkan bersama-sama dan membutuhkan reflektor. Obyek
terdeteksi karenan memotong cahaya antara sensor dan reflektor sehingga
receiver tidak menerima cahaya. Sensor ini memungkinkan jarak sensing lebih
jauh. Dengan adanya reflector sinar yang dipancarkan akan dipantulkan
sepenuhnya ke receiver.
Pemantulan terpolarisasi dengan reflektor (Polarized Reflection with
Reflector). Mirip dengan Pemantulan dengan reflektor, sensor fotoelektrik ini
menggunakan perangkat anti-refleks. Jadi reflector tidak mengkilap. Sensor ini
mendasarkan fungsi pada sebuah pita cahaya terpolarisasi, memberikan
keuntungan dan deteksi akurat bahkan ketika permukaan obyek sangat mengkilap.
Data teknik tidak ada karena sangat dipengaruhi oleh pemantulan acak (benda apa
saja).
Through Beam. Transmitter dan Receiver ditempatkan secara terpisah dan
deteksi obyek terjadi ketika memotong sinar antara transmitter dan receiver
sehingga receiver kehilangan cahaya sesaat. Sensor fotoelektrik ini memiliki jarak
sensing terpanjang. Jenis sensor fotoelektrik dapat dilihat pada gambar 2.27.
44
Gambar 2.27 Jenis sensor fotoelektrik
Tipe keluaran sensor fotoelektrik terbagi menjadi dua yaitu: Light ON –
Receiver menerima sinar maka output/keluaran ON, ketika sinar terpotong oleh
obyek maka output/keluaran OFF. Tipe kedua adalah Dark ON - Receiver
menerima sinar maka output/keluaran OFF, ketika sinar terpotong oleh obyek
maka output/keluaran ON.
Salah satu tipe sensor fotoelektrik adalah Omron E3F3-R61 seperti yang
diperlihatkan pada Gambar 2.28. Sumber tegangan yang diperlukan 12-24 VDC
±10% dengan jarak jangkauan hingga 3 meter.[9]
Gambar 2.28 Bentuk Sensor Fotoelektrik
45
Sensor E3F3-R61 merupakan sensor fotoelektrik yang menggunakan pemantul
(reflector) dan bekerja dengan mode operasi Dark ON. Sensor memiliki tiga buah
kabel, hitam (BLACK), biru (BLUE) dan coklat (BROWN).
2.10 Relay
Relay adalah saklar mekanik yang dikendalikan atau dikontrol secara
elektronik (elektro magnetik). Saklar pada relay akan terjadi perubahan posisi
OFF ke ON pada saat diberikan energi elektro magnetik pada armature relay
tersebut. Relay pada dasarnya terdiri dari 2 bagian utama yaitu saklar mekanik dan
sistem pembangkit elektromagnetik (inductor inti besi). Saklar atau kontaktor
relay dikendalikan menggunakan tegangan listrik yang diberikan ke indicator
pembangkit magnet untuk menarik armatur tuas saklar atau kontaktor relay. Relay
yang ada dipasaran terdapat bagian bentuk dan ukurana dengan tegangan kerja
dan jumlah saklar yang berfariasi, berikut adalah salah satu bentuk relay yang ada
di pasaran. Bentuk fisik relay dapat dilihat pada gambar 2.29 dan simbol mekanik
relay dapat dilihat pada gambar 2.30.
Gambar 2.29 Bentuk dari fisik relay
46
Gambar 2.30 Bentuk Simbol dari Relay Mekanik
Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :
Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu
berada di posisi CLOSE (tertutup).
Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu
berada di posisi OPEN (terbuka).
Struktur dari relay mekanik dapat dilihat pada gambar 2.31.
Gambar 2.31 Struktur dari Relay Mekanik
47
Berdasarkan gambar diatas, sebuah besi (Iron Core) yang dililit oleh
sebuah kumparan coil yang berfungsi untuk mengendalikan besi tersebut. Apabila
Kumparan coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnet yang
kemudian menarik armature untuk berpindah dari posisi sebelumnya (NC) ke
posisi baru (NO) sehingga menjadi saklar yang dapat menghantarkan arus listrik
di posisi barunya (NO). Posisi dimana armature tersebut berada sebelumnya (NC)
akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik,
armature akan kembali lagi ke posisi awal (NC). Coil yang digunakan oleh relay
untuk menarik contact poin ke posisi close pada umumnya hanya membutuhkan
arus listrik yang relatif kecil.[10]
48
BAB III
PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT
Perancangan merupakan langkah awal yang dikerjakan setelah mengetahui
suatu permasalahan dan mencari penyelesaiannya sesuai dengan batasannya dan
spesifikasi yang diinginkan. Tujuan dari perancangan alat ini adalah untuk
menghasilkan suatu alat yang nantinya diharapkan dapat membantu instansi,
perusahaan, maupun dunia industri tanpa mengabaikan faktor yang
mempengaruhinya, seperti :
1. Faktor Teknis
Faktor ini merupakan faktor yang sangat mendasar yang menjadi tolak ukur
pembuat rancangan suatu produk karena hubungan dengan faktor teknis untuk
tujuan yang khusus.
2. Faktor Ergonomis
Faktor ini menitik beratkan pada hubungan manusia sebagai operator dengan
produk yang dihasilkan dengan tujuan manusia sebagai subjek dapat dengan
mudah mengoperasikan alat yang dirancang.
3. Faktor Estetika
Faktor ini menekankan pada kebutuhan manusia dengan rasa seni dan
keindahan dalam merancang suatu alat.
49
3.1 Langkah – Langkah Perencanaan dan Perancangan
Dalam pembuatan suatu alat dari awal hingga akhir sampai terbentuknya
alat yang sudah jadi harus melalui tahap – tahap supaya pekerjaan lebih efisisen
dan siap tepat waktu. Disini tahap – tahap tersebut dipisahkan menjadi dua bagian
yaitu:
1. Bagian Kelistrikan
Pada bagian kelistrikan ini meliputi semua tahap pekerjaan yang
berhubungan langsung dengan rangkaian kelistrikan, misalnya rangkaian
power supply, rangkaian sensor infrared, rangkaian kontrol dan daya pada
PLC .
2. Bagian Mekanik
Pada bagian mekanik ini meliputi semua pekerjaan yang berhubungan
dengan pembuatan kontruksi alat. Pembuatan kontruksi ini harus sesuai
dengan ukuran alat yang dipasang sehingga penempatan alat dan
komponen tepat pada tempatnya.
3.2 Perancangan Mekanik
Untuk perancangan kontruksi alat pengisian botol air minum mineral
berbasis PLC ini, kerangkanya yang terbuat dari besi siku bahan baja ringan
dengan ketebalan 1 mm, dengan ukuran kerangka konveyor sebagai berikut :
Panjang = 100 cm
Lebar = 15 cm
Tinggi = 80 cm
50
Gambar 3.1 Rancangan Konstruksi Alat Pengisian Botol Air Minum
Keterangan :
1. Motor 1 DC Wipper 12 Vdc (Penggerak conveyor)
2. Belt Conveyor
3. Tempat penampungan air
4. Valve solenoid
5. Sensor limit switch
6. Tempat tutup botol
7. Motor 2 DC Wipper 12 Vdc (Penggerak Botol ke proses pegemasan)
8. Motor 2 DC Wipper 12 Vdc (Penutup Botol)
1
2
3
4
5
6
7
8
51
Dibagian bawah rangkaian konstruksi alat terdapat sebuah motor yang
berfungsi untuk menggerakan belt conveyor, dibagian samping dari konstruksi
terdapat sensor limit switch yang apabila tersentuh oleh botol maka motor
penggerak belt conveyor akan berhenti berputar.
Di bagian ujung belt conveyor terdapat sebuah wadah untuk pemasangan
tutup botol dimana terdapat dua buah motor, motor pertama untuk menggerakkan
lempengan bulat dan motor yang kedua digunakan untuk memutar alat
penguncian tutup botol.
Tepat dibagian atas belt conveyor terdapat sebuah wadah penampung air,
yang mana air ini nantinya akan digunakan untuk mengisi masing-masing botol
air mineral yang akan berjalan diatas belt conveyor.
3.3 Perancangan Sistem Kontrol
Dalam perancangan pengontrolan alat ini, ada beberapa langkah yang akan
dilakukan, yaitu sebagai berikut :
1. Membuat prinsip kerja alat yang dikontrol.
2. Membuat timming chart dari prinsip kerja alat yang diinginkan.
3. Merancang rangkaian kontrol berdasarkan timming chart yang telah
dirancang.
4. Mengubah rangkaian kontrol tersebut kedalam bentuk ladder diagram dan
kedalam bentuk kode mnemonic untuk dimasukkan ke dalam program
PLC.
5. Merancang rangkaian input dan output PLC.
52
3.3.1 Prinsip Kerja Alat
Prinsip kerja dari alat pengisian botol air mineral berbasis PLC ini adalah
saat botol air mineral yang masih dalam keadaan kosong didirikan diatas belt
conveyor yang bergerak mendekati kran tempat pengisian air botol mineral
tersebut, tepat diujung kran berada, dipasang sebuah sensor limit switch yang
apabila sensor ini disentuh oleh botol maka akan memberikan masukan atau input
pada PLC, sehingga motor penggerak belt conveyor akan mati dan belt conveyor
akan berhenti, dan air akan mengalir melalui kran.
Selang beberapa waktu botol terisi penuh kemudian katup selenoid akan
menutup dan akan memberikan masukan pada PLC, sehingga motor penggerak
Belt Conveyor kembali nyala dan belt conveyor kembali bergerak dan menggeser
posisi botol yang telah terisi air menuju lingkaran plat besi. Setelah botol berdiri
pada plat besi, limit switch disana akan tersentuh oleh botol dan kemudian akan
memberikan masukan pada PLC dan akan membuat motor penggerak atau
pemutar plat besi bekerja dan plat besi akan berputar, dengan putaran plat besi ini
akan membuat posisi botol berpindah ke tempat penutupan dan penguncian tutup
botol. Saat botol telah berada pada posisi penguncian tutup botol tersebut maka
botol akan menyentuh limit switch yang terpasang disana dan kemudian akan
memberikan masukan pada PLC sehingga membuat motor penggerak plat besi
berhenti dan plat besi juga akan berhenti berputar dengan bersamaan PLC juga
mendapatkan inputan untuk membuat motor penguncian tutup botol bekerja
sehingga alat pengucian tutup botol akan berputar.
53
Selang beberapa waktu setelah tutup botol terkunci rapat, maka akan
memberikan masukan pada PLC kemudian motor untuk penguncian tutup botol
akan berhenti berputar dan secara bersamaan motor untuk penggerak plat besi
bekerja kembali dan plat besi akan berputar untuk memindahkan posisi botol yang
sudah terkunci rapat, dengan demikian maka proses pengisian dan penguncian
tutup botol air mineral sudah dinyatakan selesai.
Dari prinsip kerja diatas maka dapat dibuat sebuah diagram balok dari alat
ini, yang mana terdapat 3 hal utama yaitu input, proses dan output.
PLC
Masukan KeluaranProses
· Push Button
· Limit Switch
· Sensor Fotoelektrik
· Motor Wipper
· Katup Selenoid
Gambar 3.2 Blok diagram alat pengisian botol air mineral
54
Dari penjelasan prinsip kerja alat pengisian botol air mineral ini, dapat
dibuat sebuah flowchart yang akan menggambarkan skematik dari tahap – tahap
yang akan dikerjakan, sebegai berikut :
Posisi awal botol mineral diatas belt conveyor
Motor belt conveyor bekerja dan botol mineral berpindah
Sensor proximity terhalang oleh botol
mineral,conveyor berhenti dan
selenoid bekerja
Apakah Proses I/O pada PLC bekerja?
Motor Plat besi bekerja ketika botol telah terisi penuh,botol berpindah
Botol menyentuh limit switch,motor pengunci dan
motor penurun bekerja
Waktu penguncian habis, motor penguncian berhenti,
motor pemutar plat besi bekerja
Posisi botol yang sudah tertutup
berpindah keluar dari plat besi
Selesai
Mulai
Apakah Proses I/O pada PLC bekerja?
Selenoid bekerja mengisi botol air
mineral
Perbaikan Motor pengunci bekerja untuk
mengunci tutup botol
Perbaikan
A
A B
B
YA
YA
TIDAK
TIDAK
Gambar 3.3 Flow chart alat pengisian botol air mineral
55
Dari flow chart diatas maka dapat dijelaskan bahwa pada saat memulai
pengoperasian alat pengisian botol air mineral yang berada diatas belt conveyor
yang sedang berjalan sebagai proses masukan, dimana botol mineral dan belt
conveyor berjalan menuju infrared, sehingga ketika botol mineral menghalangi
cahaya infrared, maka akan memberikan input sebagai masukan ke PLC dan
output untuk menghidupkan selenoid yang akan mengisi botol air mineral, jika
selenoid tidak beroperasi maka ada kesalahan pada pemograman PLC ataupun
rangkaian kontrol pada PLC.
Selenoid akan hidup sampai settingan waktu yang ditentukan habis,
setelah settingan waktu habis maka program pada PLC memberikan perintah
untuk mematikan selenoid sekaligus untuk menghidupkan motor wipper yang
kedua yang berfungsi untuk memutar plat besi untuk membawa botol menuju ke
sensor limmit switch, jika botol telah menyentuh limit switch, maka akan
memberikan input sebagai masukan ke PLC dan output untuk menghidupkan
motor yang berfungsi untuk menurunkan motor pengunci, disaat motor penurun
ini bekerja motor pengunci juga berputar, jika motor penurun dan pengunci tidak
beroperasi maka ada kesalahan pada program ataupun rangkaian kontrol PLC.
Motor penguncian akan terus berputar sampai settingan waktu yang
ditentukan habis, setelah settingan waktu habis program PLC akan memberikan
perintah untuk menghentikan motor penguncian tutup botol sekaligus
meghidupkan motor pemutar plat besi, kemudian botol akan dikeliuarkan melalui
putaran plat besi, maka dengan demikian proses pengisian botol air mineral
dinyatakan selesai.
56
3.3.2 Perancangan Timming Chart
Untuk menentukan apa saja komponen yang akan digunakan pada saat
merancang rangkaian yang berdasarkan diagram blok atau flowchart prinsip kerja
diatas, haruslah diketahui timming chartnya terlebih dahulu, agar kita mudah
membuat rangkaian kontrol yang sesuai kebutuhan. Adapun bentuk timming chart
untuk alat pengisian botol air mineral adalah sebagai berikut:
PB ON
LAMPU
TANDA ON
PB OFF
CONVEYOR
INFRARED
SELENOID30 dtk
MOTOR 2
LIMIT SWITCH
MOTOR 3 35 dtk
30 dtk
35 dtk
Delay Delay
Gambar 3.4 Timing chart pengisian botol air mineral
57
3.3.3 Perancangan Ladder Diagram dan Kode Mnemonic
A. Perancangan Ladder Diagram
Pembuatan ladder diagram dapat dilakukan setelah mengetahui rangkaian
konvensional dari sistem yang akan dikontrol. Adapun hubungan kontak – kontak
pada ladder diagram yang terdapat pada CPU PLC terhubung secara elektronik.
Sehingga tidak memerlukan kontak – kontak seperti yang ada pada rangkaian
konvensional.
Dalam perancangan rangkaian konvensional suatu plant yang akan
dikontrol dengan PLC diusahakan menggunakan memori pada PLC seminimal
mungkin. Perancangan ladder diagram untuk alat ini menggunakan software CX-
programmer versi 9.0. Dengan membuat perancangan ladder pada software ini,
ladder dapat diujikan langsung apakah sudah benar atau salah dan ladder dapat
dirubah sesuai dengan keinginan. Untuk melihat perancangan ladder diagram dari
alat ini dapat dilihat pada lampiran ladder diagram.
B. Perancangan Kode mnemonic
Kode mnemonic dari sebuah program PLC dapat diketahui setelah
pembuatan ladder diagram selesai. Kode mnemonic ini merupakan nama – nama
yang diberikan untuk setiap fungsi dan kontak elektronik yang terdapat dalam
ladder diagram.
Dalam menyususn kode mnemonic harus disesuaikan dengan sistem
pembcaan dari PLC, yaitu dari arah kiri menuju kanan. Apabila terdapat
percabangan ke bawah maka penyusunan kode mnemonic dilakukan kebawah
dulu baru selanjutnya ke arah kanan. Sehingga tidak terjadi kesalahan dalam
pemogramannya. Kode mnemonic juga dapat dilihat dengan menggunakan CX-
58
Programmer dengan memilih menu – view - mnemonic, maka kode mnemonic
akan ditampilkan pada layar. Seperti pada gambar berikut ini :
59
Gambar 3.5 Mnemonic code
C. Identifikasi Alamat I/O pada PLC
Untuk melakukan pemograman pada PLC terlebih dahulu harus
mengetahui masukan dan keluaran yang akan dikontrol oleh suatu PLC. Setelah
mengetahui prinsip kerja dari Alat Pemisah Balok Kayu berbasis PLC ini, dapat
diidentifikasi alat input dan output pada PLC.
60
Tabel 3.1 Tabel identifikasi alamat input
No Alamat Input Peralatan
1 0.00 ON
2 0.01 OFF
3 0.02 Proximity
4 0.03 Limit Switch
Tabel 3.2 Tabel identifikasi alamat output
No Alamat Output Peralatan
1 10.00 Lampu ON
2 10.01 Lampu OFF
3 10.12 Motor Belt Conveyor
4 10.13 Selenoid
5 10.14 Motor Pemutar Plat Besi
6 10.15 Motor Penguncian Tutup Botol
7 10.16 Motor Pendorong
61
3.4 Perancangan Sistem
3.4.1 Komponen yang digunakan
Tabel 3.3 Tabel daftar komponen yang digunakan
Komponen Cara Kerja Jumlah
Push Button Tombol penghubung dan Pemutus 2 Buah
Lampu Indikator Sebagai Indikator 2 Buah
PLC Omron CPM1A Sebagai alat sistem pengontrolan 1 Buah
MCB 2 Ampere Sebagai alat proteksi rangkaian 1 Buah
Power Supply
Switching
Sebagai alat penurun tegangan 1 Buah
Relay Alat pengaman motor dan katup solenoid 4 Buah
Kabel NYAF 1,5 mm² Penghubung rangkaian 15
Meter
Motor wipper 12 V DC Alat penggerak Belt Conveyor 1 Buah
Limit Switch Saklar penghubung dan pemutus motor DC 1 Buah
Motor wipper 12 V DC Alat penggerak plat besi 1 Buah
Photodioda Sebagai Transmiter 1 Buah
Motor wipper 12 V DC Alat penguncian tutup botol 1 Buah
Bearing Sebagai mempermudah putaran conveyor 2 Buah
Besi siku Sebagai kerangka belt conveyor 6 Meter
Karpet Belt Sebagai pembawa botol mineral 2 Meter
Solenoid Untuk mengatur kran air 1 Buah
Motor wipper 12 V DC Untuk Menurunkan motor pengunci 1 Buah
62
3.4.2 Input dan Output pada rangkaian PLC
Pada perancangan alat Pengisian botol air mineral ini menggunakan jenis
PLC Omron CPM1A dengan 20CDR, sehingga untuk input yang tersedia
sebanyak 12 buah dan output sebanyak 8 buah. Dalam perancangan sistem
rangkaian PLC, pada bagian input digunakan sebanyak 4 buah, diantaranya Pb 1
sebagai tombol ON, Pb 2 sebagai tombol OFF, Sensor infrared, dan Limit switch.
Dan untuk bagian outputnya digunakan sebanyak 4 buah, diantaranya
untuk motr 1, motor 2, motor 3 motor 4 dan solenoid. Input dan output rangkaian
PLC untuk mengisi botol mineral, dapat dilihat pada gambar berikut :
01
L1 L2/N
GND
COM 00 01 03 05 07
+ 00 02 03 04 05
COM COM COM-
02 04 06
PLC OMRON
CPM 1 A
S
22
0
M M M12
V D
C +
- M
Gambar 3.6 Input dan Output PLC
63
3.4.3 Rangkaian Catu Daya
Rangkaian catu daya ini merupakan sumber tegangan untuk setiap blok
rangkaian yang dibuat. Tujuan pembuatan catu daya ini pada dasarnya adalah
untuk menghasilkan tegangan keluaran + 5 V dan + 12 V. Keluaran catu daya + 5
V DC digunakan untuk sensor infrared . Tegangan + 12 V digunakan untuk relay.
Untuk memperoleh tegangan DC yang konstan digunakan IC regulator LM 7805
agar keluaran sebesar + 5 V. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar
dibawah ini.
Gambar 3.7 Rangkaian Catu Daya 5 V DC dan 12 V DC.
Penyearah yang digunakan adalah dioda sebagai penyearah gelombang penuh
yang merubah bentuk gelombang AC menjadi gelombang DC. Dioda yang
digunakan adalah dioda yang kemampuan arus 35A. Output dioda ini telah
64
menjadi gelombang searah tetapi bentuk gelombang tersebut masih dalam
keadaan cacat (tidak murni). Filter yang digunakan adalah kapasitor elektrolit.
Kapasitor ini berfungsi untuk menyaring (mem-filter) output dari dioda jembatan
sehingga output filtermenghasilkan bentuk gelombang searah yang rata (tidak
cacat). Kapasitor ini bernilai 2200uF/25V.
3.4.4 Rangkaian Sensor Fotoelektrik
Sensor fotoelektrik dibagi menjadi tiga formasi yaitu :
Oppsed sensing, yaitu transmitter dan receiver dirangkai sejajar
tanpa harus adanya reflektor dan benda kerja yang bergerak
melalui transmitter dan receiver.
Retroreflecting sensing, yaitu cahaya dari transmitter dipantulkan
dengan menggunakan reflektor, kemudian diterima oleh receiver
yang letaknya disusun membentuk sudut dengan reflektor dan
objek yang bergerak melelui cahaya antar reflektor dengan
transmitter dan receiver.
Diffuce sensing, yaitu cara kerjanya mirip dengan retroflecting
sensing, tetapi yang bekerja sebagai reflektor adalah objek itu
sendiri.
Gambar 3.8 Cara kerja sensor fotoelektrik
65
Sensor fotoelektrik adalah sensor yang bekerja dengan prinsip seperti
transistor sebagai saklar. Energi cahaya akan diubah menjadi suatu sinyal listrik.
Adanya suatu reflektor yang berfugsi untuk memantulkan cahaya yang
dipancarkan oleh fotoelektrik.
Karaktersitik yang dimiliki adalah sebagai berikut :
a. Beroperasi pada catu daya 12 volt – 24 volt DC
b. Arus yang dikonsumsi maksimal 20 miliampere
c. Sumber cahaya yang digunakan adalah LED merah
d. Memiliki penguat sendiri (diatur dengan potensiometer)
e. Jarak pendeteksian 10 – 100 mm
f. Waktu respon yang dimiliki 1 milidetik On dan 1 milidetik Off
g. Tegangan ripple harus kurang 10% dari tegangan sumber.
LED didalam rangkaian ini berfungsi sebagai indikator apakah sensor dalam
keadaan aktif atau tidak. Rangkaian sensor ini dicatu dengan 15 volt. Sensor ini
akan memberikan logika “1” (tegangan 0 volt dc) saat aktif dan memberikan
logika “0” (tegangan 15 volt dc) saat tidak aktif.
Gambar 3.9 Rangkaian sensor fotoelektrik
66
Untuk mengaktifkan sensor fotoelektrik dapat dipilih mode kerja sebagai berikut :
1. Dark ON
Saat tegangan keluaran sensor berlogika tinggi (24Vdc) pada kondisi
normalnya dan apabila ada benda yang menghalangi akan
mengaktifkan transistor (terhubung ke ground) sehingga tegangan
keluaran sensor akan berubah menjadi logika tinggi (24Vdc).
2. Light ON
Saaat tegangan keluaran sensor berlogika rendah (0 Vdc) pada kondisi
normalnya dan apabila ada benda yang menghalangi akan
mengaktifkan transistor (terhubung ke Vcc) sehingga tegangan
keluaran sensor akan berubah menjadi logika rendah (0 Vdc).
3.4.5 Rangkaian Pengawatan
Sistem pengawatan pada modul Input/Ouput PLC hendaknya berurutan
sehingga akan memudahkan pada saat melakukan identifikasi jika terjadi
kesalahan. Penginstalasian rangkaian kontrol pada Input/Ouput PLC dapat dilihat
pada gambar berikut :
67
Gambar 3.10 Rangkaian pengawatan PLC
12 V
DC
0 V
DC
R1 R2
R1 R2
M4
Gambar 3.11 Rangkaian Daya Membalik Putaran pada 3 Motor DC
68
Pada output PLC akan dihubungkan dengan A1 dari masing- masing relay
rangkaian daya motor, sehingga motor akan melakukan perintah berdasarkan relay
mana yang akan diaktifkan oleh PLC.
Pada saat M1 akan berputar ke kanan atau putar maju maka NO R1 di
aktifkan oleh output PLC dan mengalir ke NC R2, sehingga motor akan berputar
kekanan atau putar maju. Dan sebaliknya untuk berputar ke kiri atau putar mundur
maka, NO R2 diaktifkan oleh output PLC dan mengalir ke NC R1, sehingga
motor akan berputar ke kiri atau putar mundur.
69
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 Umum
Pada bab ini akan dibahas tentang pengujian dan analisa alat yang telah
dibuat, pengujian merupakan langkah awal untuk melakukan analisa supaya
menghindari hal-hal yang tidak diinginkan sebaiknya dilakukan pada
rangkaian,komponen,apabila ada kerusakan dalam suatu rangkaian maka kita
dapat langsung menganti atau menseting komponen tersebut. Tanpa harus
mengecek keseluruhan sistem control tersebut satu-persatu.hal ini untuk
mempercepat langkah kerja dalam melakukan analisa rangkaian, serta untuk
meminimalkan kejadian tersebut sebaiknya dilakukan secara bertahap.
Metode yang digunakan dalam pengujian ini adalah dengan melakukan
pengamatan langsung pada masing-masing rangkaian pendukung pada saat
pengujian dan mengamati pembacaan pada alat ukur, serta respon yang
ditunjujkan pada perubahan alat.setelah dilakukan pengecekan pada alat maka
dengan itu dapat diambil analisa rangkaian yang lebih baik.
4.2 Pengujian Rangkaian Alat
Setelah pembuatan alat selesai,selanjutnya yang perlu dilakukan adalah
pengujian alat,hal ini bertujuan untuk:
1.Mengetahui apakah rangkaian yang dibuat dapat bekerja sesuai dengan yang
dilakukan
2.Untuk mengetahui apakah sistem sudah bisa bekerja secara utuh dan
menyeluruh.
70
3.Untuk memberikan kesimpulan mengenai alat yang dibuat.
4.3 Prosedur Pengujian
Pengujian dan pengambilan data dikerjakan melalui tahap-tahap sebagai berikut:
1.Seluruh peralatan disiapkan dan periksa apakah layak untuk di operasikan.
2.Memasang alat sesuai dengan gambar rancangan.
3.Mengaktifkan saluran rangkaian.
4.Memberikan suplay tegangan kepada sensor infra red supaya bekerja.
5.Melakukan pencatatan data dari hasil pengujian.
6.Menonaktifkan semua peralatan setelah data didapatkan.
7.Melakukan analisa data dan kesimpulan terhadap hasil pengujian.
4.4 Pengujian Alat
Tahap-tahap mengenai pengujian alat pengisian botol air mineral
mengunakan sensor fotoelektrik, selenoid dan motor sebagai penggerak.
1.Pengujian tegangan Motor DC 12 Volt
2.Pengujian Katup Selenoid
3. Pengujian sensor Fotoelektrik
4.Pengujian Belt Coveyor
5. Pengujian Limit Switch
71
4.5 Pengujian Motor DC
Pada rangkaian motor ini menjelaskan bahwa motor yang kita gunakan
adalah motor DC dengan tipe penguat Shunt. Dimana motor dengan penguat shunt
ini memiliki kumparan medan (shunt) sebagai penguat yang terpasang paralel
dengan dinamo. Motor jenis ini memiliki kecepatan yang stabil sehingga motor ini
digunakan ketika membutuhkan kecepatan yang hampir sama sekali constant dari
saat tanpa beban maupun terdapat beban. Rangkaian motor DC dapat dilihat pada
gambar 4.1.
Gambar 4.1 Rangkaian motor DC
Pada alat pengisian botol air mineral ini kita menggunakan empat buah
motor DC 12 Volt, yang mana dari keempat motor DC ini mempunyai fungsinya
masing-masing :
a. Motor DC pertama, digunakan untuk penggerak belt conveyor
Data motor pada penggerak belt conveyor diambil dengan cara mengukur
nilai tegangan dan arus yang akan mengalir pada motor dengan mneggunakan
multimeter sebanyak empat kali percobaan. Data pengujian motor penggerak
dapat dilihat pada tabel 4.1.
72
Tabel 4.1 Data pengujian motor penggerak Belt conveyor
Percobaan Tegangan
(V DC)
Arus
(A)
1 12,3 0,9
2 12,5 1,0
3 12,1 1,1
4 12,6 1,3
b. Motor DC kedua, digunakan untuk penggerak plat besi
Data motor pada penggerak plat besi diambil dengan cara mengukur nilai
tegangan dan arus yang akan mengalir pada motor dengan menggunakan
multimeter sebanyak empat kali percobaan. Data pengujian pada motor penggerak
plat besi dapat dilihat pada tabel 4.2.
Tabel 4.2 Data pengujian pada motor penggerak plat besi
Percobaan Tegangan
(V DC)
Arus
(A)
1 12,5 1,6
2 12,1 1,3
3 12,3 1,4
4 12,4 1,5
c. Motor DC ketiga, digunakan untuk menurunkan motor pengunci dan juga
untuk menaikkan motor pengunci ke posisi semula
Data motor pada penggerak kedudukan motor pengunci diambil dengan cara
mengukur nilai tegangan dan arus yang akan mengalir pada motor dengan
73
menggunakan multimeter sebanyak empat kali percobaan. Data pengujian pada
motor penggerak motor pengunci dapat dilihat pada tabel 4.3
Tabel 4.3 Data pengujian pada motor penggerak motor pengunci
Percobaan Tegangan
(V DC)
Arus
(A)
1 13 1,7
2 12,5 1,1
3 13,3 1,4
4 12,4 1,0
d. Motor DC keempat, digunakan untuk penguncian tutup botol
Data motor pada penggerak kedudukan motor pengunci diambil dengan cara
mengukur nilai tegangan dan arus yang akan mengalir pada motor dengan
menggunakan multimeter sebanyak empat kali percobaan. Data pengujian pada
motor penguncian tutup botol dapat dilihat pada tabel 4.4.
Tabel 4.4 Data pengujian pada motor penguncian tutup botol
Percobaan Tegangan
(V DC)
Arus
(A)
1 12,5 1,2
2 12,6 1,4
3 12,4 1
4 12,3 0,9
74
4.6 Pengujian Sensor Fotoelektrik
Pada rangkaian sensor Fotoelektrik ini menjelaskan bagaimana cara sensor
Fotoelektrik berkerja.
Sensor fotoelektrik adalah sensor yang bekerja dengan prinsip seperti
transistor sebagai saklar. Energi cahaya akan diubah menjadi suatu sinyal listrik.
LED didalam rangkaian ini berfungsi sebagai indikator apakah sensor dalam
keadaan aktif atau tidak. Rangkaian sensor ini dicatu dengan 15 volt. Sensor ini
akan memberikan logika “1” (tegangan 0 volt dc) saat aktif dan memberikan
logika “0” (tegangan 15 volt dc) saat tidak aktif. Pada alat pengisian botol air
mineral ini apabila ada botol yang terdeteksi oleh sensor fotoelektrik, maka sensor
akan memberikan inputan bernilai satu pada terminal input PLC, kemudian switch
antara kabel output yang berwarna hitam terhubung dengan netral (-) kabel yang
berwarna biru. Apabila saklar tersebut terhubung maka lampu penanda yang
terdapat dibagian belakang pada sensor fotoelektrik akan menyala dan lampu
indikator pada input PLC juga akan menyala sesuai dengan alamat yang kita
maksudkan, itu menandakan bahwa sensor fotoelektrik mendeteksi ada benda
yang melewatinya. Rangkaian sensor fotoelektrik dapat dilihat pada gambar 4.2.
Gambar 4.2 Rangkaian Sensor Fotoelektrik
75
Data sensor fotoelektrik diambil pada saat sensor fotoelektrik aktif, dimana
keadaan aktif adalah ketika switch antara output dan DC common terhubung
karena adanya benda yang terdeteksi dalam jarak yang sesuai dengan kemampuan
fotoelektrik mendeteksi. Pada sensor ini akan dilakukan pengukuran arus,
tegangan dan jarak sensor untuk dapat mendeteksi benda. Data pengujian sensor
fotoelektrik dapat dilihat pada tabel 4.5.
Tabel 4.5 Data pengujian sensor fotoelektrik
Penguk
uran
Kondisi aktif Kondisi tidak aktif Jarak
target
(cm)
Ket Tegangan
(V DC)
Arus
(A)
Tegangan
(V DC)
Arus
(A)
1 0 0 12 0,1 3 Terbaca
2 0 0 12 0,2 5 Terbaca
3 0 0 12 0,3 10 Terbaca
4 0 0 12 0,2 15 Tidak
terbaca
4.7 Pengujian Selenoid
Solenoid valve akan bekerja bila kumparan/coil mendapatkan tegangan
arus listrik yang sesuai dengan tegangan kerja(kebanyakan tegangan kerja
solenoid valve adalah 100/200VAC dan kebanyakan tegangan kerja pada
tegangan DC adalah 12/24VDC). Dan sebuah pin akan tertarik karena gaya
magnet yang dihasilkan dari kumparan selenoida tersebut. Dan saat pin tersebut
ditarik naik maka fluida akan mengalir dari ruang C menuju ke bagian D dengan
cepat. Sehingga tekanan di ruang C turun dan tekanan fluida yang masuk
mengangkat diafragma. Sehingga katup utama terbuka dan fluida mengalir
76
langsung dari A ke F. Untuk melihat penggunaan solenoid valve pada sistem
pneumatik. Rangkaian selenoid dapat dilihat pada gambar 4.3.
Gambar 4.3 Rangkaian Selenoid
Data selenoid diambil dengan cara mengukur tegangan dan arus yang
mengalir pada saat selenoid mendapatkan supply dari PLC. Selain mengukur
tegangan dan arus, pengambilan data lama waktu pengisian pada botol mineral
juga akan dilakukan. Data pengujian katup selenoid dapat dilihat pada tabel 4.6.
Tabel 4.6 Data pengujian katup selenoid
Percobaan Tegangan
(V DC)
Arus
(A)
Waktu pengisian
(t)
Keterangan
1 12,2 0,2 30 s Tidak terisi penuh
2 12,1 0,1 30 s Tidak terisi penuh
3 12,4 0,1 30 s Tidak terisi penuh
4 12,0 0,2 30 s Tidak terisi penuh
77
4.8 Pengujian Belt Conveyor
Data conveyor yang diambil yaitu dengan cara menghitung kecepatan
motor, dengan jarak (s) yang telah ditentukan yaitu mulai dari awal belt conveyor
sampai ke tempat pengisian botol mineral,yaitu sejauh 87cm (0,87m), kemudian
dihitung waktu tempuh yang dibutuhkan (t), maka akan didapatkan kecepatan
conveyor (v) dengan menggunakan persamaan :
⁄ ...................................(1)
Dimana :
v = Kecepatan conveyor (m/s)
s = Jarak tempuh botol (m)
t = Waktu tempuh botol (s)
data pengujian belt conveyor dapat dilihat pada tabel 4.7.
Tabel 4.7 Data pengujian belt conveyor
Percobaan Waktu tempuh
(s)
Kecepatan
(m/s)
1 26,3 0,03307
2 26,5 0,03283
3 26,4 0,03295
4 26,6 0,03270
5 26,4 0,03295
78
4.8.1 Analisa
Pengujian pertama yang dilakukan adalah pada motor DC yang digunakan
sebagai penggerak conveyor, plat besi, pengatur naik turun dan penguncian tutup
botol. Sumber dari motor DC tersebut adalah 12 volt DC yang dikontrol dari
output PLC. Motor penggerak conveyor di supply dari output 01 PLC, keluaran
dari outpur PLC terhubung ke relay pertama kemudian keluaran relay
dihubungkan ke motor untuk sebagai supply motor. Motor pemutar plat besi di
supply dari output 04 PLC, keluaran dari outpur PLC terhubung ke relay empat
kemudian keluaran relay dihubungkan ke motor untuk sebagai supply motor.
Motor penguncian tutup botol di supply dari output 05 PLC, keluaran dari outpur
PLC terhubung ke relay lima kemudian keluaran relay dihubungkan ke motor
untuk sebagai supply motor. Motor turun naik di supply dari output 06 dan 07
PLC, keluaran dari outpur PLC terhubung ke relay enam dan tujuh, untuk
keluaran relay 06 polaritas sama dengan polaritas pada motor sedangkan untuk
relay 07 polaritas keluarannya dibalik, ini bertujuan untuk membalik putaran
motor, supaya motor dapat bergerak naik dan turun.
Pengujian kedua adalah pada katup selenoid yang digunakan untuk proses
pengisian botol air mineral, sumber tegangan utuk mengoperasikan katup selenoid
ini adalah 12 volt DC. Selenoid akan bekerja apabila botol yang berjalan diatas
conveyor telah terdeteksi oleh sensor fotoelektrik, dengan demikian motor
penggerak conveyor akan berhenti kemudian memberikan perintah kepada PLC
untuk memberi supply pada selenoid, apabila selenoid telah mendapat supply
maka katup pada selenoid akan membuka, dengan terbukanya katup pada selenoid
maka air akan keluar melalui jalur outpur selenoid. Lamanya katup selenoid
79
terbuka disetting selama 30 detik, setelah waktu yang ditentukan telah habis maka
supply ke selenoid diputus dari PLC dengan demikian katup pada selenoid akan
kembali menutup, kemudian akan berlanjut pada proses selanjutnya. Pengisian
botol oleh selenoid dalam percobaaan alat ini tidak mencapai kondisi botol penuh,
karena penulis menggunakan selenoid dengan ukuran yang kecil.
Pengujian ketiga adalah pengujian rangakaian sensor fotoelektrik yang
menggunakan botol untuk pembacaan sensor tersebut. Sensor akan bekerja
apabila saat botol mineral terdeteksi oleh sensor tersebut. Pada saat botol
terdeteksi oeh sensor, maka sensor akan belrja memberikan perintah ke PLC
untuk mematikan motor conveyor dan mengidupkan selenoid untuk dilanjutkan ke
proses pengisian botol mineral.
Dari pengujian diatas dapat dianalisa bahwa, sensor akan bekerja apabila
botol mineral terdeteksi oleh sensor fotoelektrik.
a. Saat botol mineral tidak terdeteksi
Pada gambar ini menjelaskan bahwa belum ada botol mineral yang
dideteksi oleh sensor fotoelektrik, jadi sinar yang dipancarkan masih dapat
diterima oleh sensor tersebut melalui pantulan dari reflektor. Kondisi
sensor saat tidak mendeteksi target dapat dilihat pada gambar 4.4.
Gambar 4.4 Kondisi sensor saat tidak mendeteksi target
80
b. Saat botol mineral terdeteksi
Pada gambar ini menjelaskan bahwa ada botol mineral yang
melewati sensor fotoelektrik dalam jangkauan sensor tersebut. Dengan
demikian maka cahaya yang dipancarkan tidak dapat dipantulkan kembali
ke sensor karena pancaran cahaya sudah dihalangi oleh botol mineral.
Kemudian sensor akan memerintahkan conveyor untuk berhenti karena
pengisian air botol mineral akan dilakuakan. Kondisi sensor saat
mendeteksi target dapat dilihat pada gambar 4.5.
Gambar 4.5 Kondisi sensor saat mendeteksi target
4.9 Data keseluruhan
Data keseluruhan ini berupa data pada saat pengisian dan pada saat
penutupan botol pada instrumen atau alat yang penulis buat, pengambilan data
dilakukan selama proses berjalan. Pengujian dan pengambilan data dilakukan
sebanyak 4 kali dengan air yang tertampung akan diukur dengan menggunakan
menggunakan gelas ukur. Setelah melakukan pengujian didapatkan data sebagai
berikut :
81
Tabel 4.8 Data pengisian pada botol
Percobaan ke Waktu pengisian Volume yang tertampung
1 30 detik 250 ml
2 30 detik 250 ml
3 30 detik 250 ml
4 30 detik 250 ml
Kemudian dilakukan pengambilan data pada proses penutupan botol air
mineral, yang datanya sebagai berikut :
Tabel 4.9 Data penguncian tutup botol
Percobaan ke Waktu penutupan Hasil penutupan
1 10 detik Tertutup rapat
2 10 detik Tertutup rapat
3 10 detik Tertutup rapat
4 10 detik Tertutup longgar
Kondisi yang bagus, adalah kondisi dimana jatuhnya tutup botol tepat
pada ujung botol dan kemudian pada saat penguncian tutup botol berputar dalam
keadaan ditekan oleh salah satu motor yang beroperasi.
Pada data diatas dijelaskan bahwa alat sudah bekerja dengan cukup baik.
Namun kesalahan masih terjadi pada bagian mekanik yang masih kurang presisi,
dari beberapa percobaan masih ada botol yang tidak tertutup dengan rapat.
Percobaan diatas hanya terbatas pada botol 600 ml, akan berubah apabila diganti
dengan botol yang kapasitasnya lebih besar ataupun yang lebih kecil begitupun
82
dengan proses penutupannya tidak akan bisa dilakukan, dikarenakan instrumen
atau alat yang penulis buat khusus untuk botol dengan 600 ml.
83
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari tujuan dan pengujian yang telah dilakukan dapat diambil beberapa
kesimpulan sebagai berikut :
1. Sensor Fotoelektrik yang terpasang pada kerangka belt conveyor berfungsi
sebagai sensor pendeteksi berdasarkan saat botol air mineral menghalangi
sensor fotoelektrik tersebut, yang kemudian memberikan perintah untuk
mematikan conveyor dan sekaligus menghidupkan selenoid.
2. Limit switch 1 bekerja untuk mematikan motor pemutar plat besi,yang
kemudian juga langsung menghidupkan motor penguncian dan motor
turun dan naik.
3. Limit switch 2 bekerja untuk membatasi motor turun, apabila limit switch
tersentuh maka motor akan berhenti turun.
4. Limit switch 3 bekerja untuk membatasi motot naik, apabila limit switch
tersentuh maka motor akan berhenti naik.
5. Katup selenoid akan bekerja apabila sensor fotoelektrik mendeteksi adanya
botol yang mendekatinya, kemudian fungsi sensor fotoelektrik akan
memberikan input pada PLC yang akan memberikan perintah Selenoid
untuk hidup dan selenoid akan mati apabila waktu settingan pengisian
yang ditentukan telah dinyatakan habis.
84
5.2 Saran
Sesuai dengan pembahasan tugas akhir ini,dapat di ambil saran yaitu:
1. Secara mekanis, konstruksi alat masih kurang presisi, namun untuk
program sudah bagus dapat berjalan sesuai yang diinginkan. tetapi untuk
penyempurnaan pembuatan supaya lebih real dilakukan oleh para
ahlinya.
2. Pada belt conveyor lebih baik mengunakan belt yang dasar karet, supaya
tidak terjadi slip saat poros motor berputar.
.
DAFTAR PUSTAKA
[1] http://elektronika-dasar.web.id/limit-switch-dan-saklar-push-on/
[2] http://listrikduniaterang.blogspot.co.id/2016/05/pengertian-push-button-dan-
prinsip.html
[3] http://blog.unnes.ac.id/antosupri/pengertian-dan-prinsip-kerja-solenoid-valve
[4] Bambang Soepatah dan Soeparno, 1987. Mesin Listrik. Jakarta: Depdikbud,
Dikdirmenjur.
[5] Setiawan, Iwan 2006. Programmable Logic Control (PLC) dan Teknik
Perancangan Sistem Kontrol. Yogyakarta: CV Andi Offset.
[6] Tugas Akhir Rahmat Fajri, 2013. Rancang bangun Alat pemisah Balok kayu
Berbasis PLC, Padang: Politeknik Negeri Padang.
[7] Suhendar, 2005. Programmable Logic Control. Yogyakarta: Graha Ilmu.
[8] http://zonaelektro.net/switching-power-supply/
[9]http://dinus.ac.id/repository/docs/ajar/MODUL_2_SINKING_SOURCING_IN
PUT MODULE.pdf
[10] http://belajarelektronika.net/pengertian-fungsi-dan-cara-kerja-relay/
LAMPIRAN
Proses pemasangan instalasi panel kontrol
Alat pengisian botol air mineral tampak depan
Pemasangan selang dari galon ke katup selenoid
Proses pendeteksian botol oleh sensor fotoelektrik
Proses pengisian botol oleh selenoid
Proses penguncian tutup botol
LAMPIRAN
POLITEKNIK NEGERI PADANG