7

BAB II

KERANGKA TEORITIK DAN KERANGKA BERFIKIR

Untuk memahami alat yang telah dibuat, sekaligus untuk lebih mendalami

apa yang akan dibahas lebih lanjut, maka pada bab ini penulis akan menjelaskan

kerangka teoritik seta kerangka berpikir mengenai “Rancang Bangun Prototipe

Pemindahan Bahan Bakar untuk Genset pada Crane Peti Kemas Menggunakan

PLC berbasis SCADA”

2.1. Kerangka Teori

2.1.1. Container Crane

Container crane adalah peralatan bongkar muat yang berfungsi untuk

membongkar atau memuat peti kemas atau disebut juga container dari kapal ke

dermaga / daratan.

Gambar 2.1. Container Crane Sumber : http://kapal-pelaut-surveyor.blogspot.com/2011/11/ship-maintenance-management.html

Pada gambar 1 terlihat 2 buah container crane yang akan membongkar

muatan kapal. Dari gambar terlihat sebuah container crane yang sudah siap

beroperasi serta container crane yang sedang menurunkan lengan boom - nya.

8

Untuk menggerakkan spreader saat memindahkan peti kemas, container crane

menggunakan motor DC. Motor DC dipilih karena pengaturan motor DC relatif

mudah dan memiliki torsi yang besar jika dibandingkan dengan motor AC.

Pengaturan motor DC dilakukan dengan mengatur tegangan pada kumparan

jangkar maupun kumparan medan. Pengaturan tegangan ini menggunakan

converter yang berupa penyearah 3 Ф terkontrol penuh sehingga putaran motor

dapat diatur sesuai keperluan.

Sumber tenaga listrik container crane terdiri dari dua jenis yaitu sumber

dari dermaga atau jaringan utama PLN dan yang kedua adalah sumber dari genset

sebagai sumber tenaga cadangan saat sumber utama padam atau mengalami

gangguan. Supaya container crane dapat bekerja saat sumber dari PLN mengalami

gangguan maka dipasang genset dengan tegangan 3,3 kV yang letaknya di

power house. Genset i ni dihubungkan dengan transfor mator 3,3 kV yang sama

dengan transfor mator yang ter hubung dengan sumber PLN.

2.1.1.1. Generator Set pada Crane Peti Kemas

Generator-set atau yang sering biasa disebut gen-set adalah suatu alat yang

dapat mengubah energy mekanik menjadi energi listrik. Genset atau system

generator penyaluran adalah suatu generator lisrik yang terdiri dari panel dan

berenergi solar dapat digunakan sebagai sistem cadangan listrik. Genset merupakan

pembangkit tenaga listrik dengan penggerak mula menggunakan mesin diesel.

Mesin diesel ter masuk mesin dengan pembakaran dalam atau disebut dengan motor

bakar. Genset menggunakan bahan bakar untuk bekerja.

Pada crane peti kemas letak genset diletakkan pada power house yang

letaknya berada di atas maka pengisian bahan bakar yang akan digunakan di

9

tampung di tangki bawah kemudian pindahkan menggunakan pompa ke tangki

genset yang berada di power house secara konvensional. Semakin besar tangki

penampungan semakin besar pula kapasitas bahan bakar yang ditampung.

Ketika mengisi bahan bakar generator, terdiri atas dua buah tangki bahan

bakar. Pastikan untuk meninggalkan ruang ekstra untuk bahan bakar, ketika

mengisi bahan bakar generator, pastikan untuk mengisi tangki di tanah kosong,

menjaganya agar tetap jauh dari panas, percikan dan nyala api terbuka. Tidak boleh

langsung mengisi bahan bakar di tangki genset ketika genset tidak segera dipakai.

Harus ada proses pemindahan bahan bakar dari tangki bawah ke tangki atas dengan

menggunakan pompa. Selama proses pengisian bahan bakar, mengamati langkah-

langkah keamanan standar.

2.1.2. Sejarah PLC (Programmable Logic Controller)

Sebelum PLC diciptakan, sistem kontrol yang digunakan untuk membantu

kegiatan produksi di industri-industri pada masa itu masih berbasis relay logic.

Sistem berbasis relay logic menggunakan relay untuk melakukan kegiatan

pengendalian sistem. Namun, penggunaan relay ini tidak memuaskan karena

kurang kurang fleksibel terhadap perubahan dalam sistem. Apabila suatu pabrik

ingin meningkatkan kapasitas produksinya, maka sistem kontrol yang

mengendalikan kegiatan produksi di pabrik juga harus dirubah.

Dalam sistem kendali berbasis relay logic, perubahan tersebut

membutuhkan biaya yang besar dan sangat melelahkan. Selain itu, sistem berbasis

relay logic juga menyita ruang yang banyak dan biaya pemeliharaannya juga sangat

besar.

10

General Motors Corporation1 yang pertama kali menspesifikasikan

kriteria-kriteria untuk Programmable Logic Controller (PLC) yang pertama pada

tahun 1968. Tujuan mereka saat itu adalah untuk menggantikan sistem kontrol

berbasis relay yang mereka gunakan karena tidak fleksibel dan memakan biaya

yang sangat besar.

Untuk itu, mereka mengumumkan untuk menerima proposal yang sanggup

untuk menggantikan sistem kontrol relay mereka dengan suatu perangkat elektronik

yang handal dengan spesifikasi-spesifikasi sebagai berikut :

1. Sistem kontrol yang baru tersebut harus mempunyai harga yang bersaing

dengan sisem kontrol berbasis relay yang digunakan saat itu.

2. Sistem tersebut harus tahan terhadap kondisi lingkungan industri yang berat.

3. Antarmuka input dan output harus mudah untuk diganti-ganti.

4. Kontroler harus didesain dalam bentuk modul-modul sehingga bagian-

bagian tertentu dapat dilepas sewaktu-waktu untuk penggantian atau

perbaikan.

5. Sistem kontrol mempunyai kemampuan untuk mengumpulkan data dan

mengirimkannya ke central system.

6. Sistem kontrol tersebut harus dapat digunakan lagi untuk kondisi yang

berbeda.

7. Metode untuk memprogram kontroler harus sederhana sehingga mudah

dipahami oleh karyawan pabrik.

1 Iebhe. “Sekilas Sejarah PLC”, Referensi Teknologi dan Elektronika Indonesia. Diakses dari

http://ndoware.com/sekilassejarahplc.html. pada tanggal 14 Desember 2014 pukul 10.05

11

Proposal yang menang dan memenuhi spesifikasi yang diinginkan oleh

Hydamatic Division adalah proposal yang dimenangkan oleh Bedford Associates.

Dick Morley salah satu anggota tim dari Bedford Associates yang memenangkan

proposal tersebut dianggap sebagai “bapak” dari PLC. PLC pertama yang

diciptakan oleh Bedford Associates tersebut memenuhi semua kriteria yang

diinginkan oleh Hydramatic Division.

Dalam waktu singkat penggunaan PLC mulai menyebar ke industri-industri

lain. Pada tahun 1971, PLC mulai digunakan untuk menggantikan relay pada

industri-industri.

2.1.2.1. Pengenalan PLC (Programmable Logic Controller)

Progammable Logic Controller menurut National Electrical Manufacturers

Assosiation (NEMA)2 adalah sebuah perangkat elektronika digital yang

menggunakan memori yang dapat diprogram dan di reprogram sebagai

penyimpanan internal dan menyediakan instruksi-instruksi untuk menjalankan

fungsi-fungsi yang spesifik seperti Logic, Sequence, Timing, Counting, dan

Aritmatic. Pengontrolan logika terprogram dapat dilihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.2 Sebuah Pengontrol Logika Terprogramkan

2 Syufrijal, Konsep Aplikasi dan Komunikasi Jaringan PLC, Universitas Negeri Jakarta, Jakarta,

2012, hlm. 3.

12

Definisi Programmable Logic Controller (PLC) menurut Capiel (1982)

adalah sistem elektronik yang beroperasi secara digital dan didisain untuk

pemakaian di lingkungan industri, dimana sistem ini mennggunakan memori yang

dapat diprogram untuk penyimpanan secara internal instruksi-instruksi yang

mengimplementasikan fungsi-fungsi spesifik seperti logika, urutan, perwaktuan,

pencacahan dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau proses melalui

modul-modul I/O digital maupun analog.

Berdasarkan namanya konsep PLC3 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, menunjukkan kemampuan dalam memproses input secara aritmatik

dan logic, yakni melakukan operasi membandingkan, menjumlahkan,

mengalikan, membagi, mengurangi, negasi, AND, OR, dan lain sebagainya.

3. Controller, menunjukan kemampuan dalam mengontrol dan mengatur

proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan.

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

dibidang pengoperasian komputer secara khusus. PLC ini memiliki bahasa

pemograman 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

3 William Bolton, Programmable Logic Controller (PLC), Erlangga, 2004, hlm. 3.

13

dan tergantung dari keadaan pada suatu waktu tertentu yang kemudian akan

menyalakan atau mematikan output-output. PLC juga dapat diharapkan untuk

pengendalian sistem yang memilki output banyak.

2.1.2.2. Prinsip Kerja PLC (Programmable Logic Controller)

Pada dasarnya PLC akan bekerja dengan menerima data atau signal dari

peralatan input. Input yang diberikan oleh PLC tersebut disimpan dalam memori,

kemudian diproses oleh PLC berdasarkan instruksi logika yang telah diprogram

sebelumnya.

Dalam merancang suatu sistem kendali dibutuhkan pendekatan-pendekatan

sistematis dengan prosedur sebagai berikut :

a. Rancangan Sistem Kendali

Dalam tahapan ini si perancang harus menentukan terlebih dahulu sistem apa

yang akan dikendalikan dan proses bagaimana yang akan ditempuh. Sistem

yang dikendalikan dapat berupa peralatan mesin ataupun proses yang

terintegrasi yang sering secara umum disebut dengan controlled system.

b. Penentuan I/O

Pada tahap ini semua piranti masukan dan keluaran eksternal yang akan

dihubungkan PLC harus ditentukan. Piranti masukan dapat berupa saklar,

sensor, valve dan lain-lain sedangkan piranti keluaran dapat berupa solenoid

katup elektromagnetik dan lain-lain.

c. Perancangan Program (Program Design)

Setelah ditentukan input dan output maka dilanjutkan dengan proses

merancang program dalam bentuk ladder diagram dengan mengikuti aturan

dan urutan operasi sistem kendali.

14

d. Pemrograman (Programming)

e. Menjalankan Sistem (Run The System)

Pada tahapan ini perlu dideteksi adanya kesalahan-kesalahan satu persatu

(debug), dan menguji secara cermat sampai kita memastikan bahwa sistem

aman untuk dijalankan. 4

Gambar 2.3. Prinsip Kerja PLC Sumber : http://selectautomation.blogspot.com/2009/11/plc-basic-block-diagram_26.html

Gambar 2.3. diatas adalah contoh diagram blok dari input dan output PLC.

Hasil dari prosesnya adalah output, output inilah yang dipakai untuk mengontrol

peralatan. Kerja dari PLC sepenuhnya tergantung dari program yang terdapat

dalam memori ini.

2.1.2.3. Bagian – Bagian PLC (Programmable Logic Controller)

Bagian PLC pada prinsipnya tidak jauh berbeda dari perangkat keras

(hardware) yang dimiliki oleh computer, yaitu terdiri dari CPU (Central

4 Juni Ardi, “PLC (Programmable Logic Controller),” Juare97’s,

http://juare97.wordpress.com/2007/10/20/plc-programmable-logic-controller, diakses tanggal : 22

Desember 2014.

15

Processing Unit), model input & model output, memori PLC, catu daya, peralatan

input, dan peralatan output.5

a. CPU PLC

PLC terdiri atas CPU (Central Processing Unit), memori, modul, interface

input dan output program kendali disimpan dalam memori program

pengendalian PLC, sehingga saat sinyal input dari input hidup maka timbul

respon yang sesuai. Respon yang sesuai umumnya menghidupkan sinyal

output pada peralatan output. CPU adalah microprocessor yang

mengkoordinasikan kerja sistem PLC. Microprocessor mengesekusi

program, memproses sinyal input/output, dan berkomunikasi dengan

peralatan luar. Tugas dari CPU dalam PLC adalah mengontrol dan

mensupervisi semua operasi PLC, sebuah komunikasi internal atau bus

system membawa informasi dari dan ke CPU, I/O dan memori. CPU

dihubungkan ke memori dan I/O oleh tiga macam bus, yaitu:

1. Control Bus

Fungsi dari control bus adalah mengijinkan CPU mengontrol kapan

harus menerima atau mengirimkan informasi dari salah satu, yaitu I/O

atau memori

2. Address Bus

Fungsi dari Address Bus mengijinkan CPU untuk menetapkan alamat

untuk membuka komunikasi pada daerah tertentu yang ada di memori

atau I/O.

3. Data Bus

5 Syufrizal, op. cit., hlm. 6.

16

Fungsi dari Data Bus adalah mengijinkan CPU, memori dan I/O untuk

saling tukar menukar informasi (data). Jumlah garis pararel dalam

address bus ditentukan oleh besarnya lokasi memori yang dapat

dialamatkan, sedangkan ukuran dari data bus menentukan besarnya

jumlah bit informasi yang dapat dilewatkan antara CPU, memori dan I/O.

4. Memori PLC

Memori adalah bagian yang menyimpan sistem operasi dan data

pemakai. Sistem operasi sesungguhnya software sistem yang

mengkoordinasikan PLC yang memiliki fungsi – fungsi khusus. Tidak

seperti microcontroller yang hanya mendefinisikan sebagian dari fungsi-

fungsi memorinya, pada PLC semua bagian memori didefinisikan

fungsinya secara khusus. Selain itu, didalam PLC semua lokasi memori

dapat lebih diamati per-bit atau dengan kata lain dapat diakses per-bit.

Misalnya, 102.2=0 artinya lokasi memori 102 bit-2 diisi 0. Interface

adalah modul rangkaian yang digunakan untuk menyesuaikan sinyal

pada peralatan luar. Interface inputnya menyesuaikan sinyal dari PLC

dengan sinyal untuk mengendalikan peralatan output. Memori adalah

bagian penting dalam PLC, deretan instruksi atau program dan data

disimpan dalam sistem memory. Dua pertimbangan pokok yang

melandasi pemakaian memori untuk menyimpan program terapan adalah

kemampuan menyimpan program (secara permanen atau tidak) dan

fasilitas untuk perubahan. Dalam uraian berikut ini, terdapat dua jenis

17

memori yaitu ROM (Read Only Memory) dan RAM (Random Access

Memory).6

5. ROM (Read Only Memory)

ROM dirancang untuk menyimpan secara permanen suatu program yang

sudah pasti. Dalam kondisi biasa, program ini tidak dapat diubah sesuai

namanya hanya bisa dibaca saja. ROM umumnya sangat kebal terhadap

noise listrik maupun kehilangan catu daya listik. Sebagai memori untuk

aplikasi ROM kurang tepat, namun bila memerlukan sejumlah data yang

tepat dan pasti, data ini dapat disimpan didalam ROM untuk menghemat

waktu dan biaya. Pemrograman ROM dilakukan di pabrik pembuat

ROM. Jenis ROM yaitu PROM (Programmable Read Only Memory),

EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), EAROM

(Electrically Alterable Read Only Memory), dan EEPROM (Electrically

Erasable Programmable Read Only Memory).

6. RAM (Random Access Memory)

RAM dikenal pula sebagai Read/Write Memory, dirancang agar

informasi data dapat dimasukan ke dalam memori dan dapat dipanggil

kembali setiap saat. Jenis RAM ada dua, yaitu Volatile Random Access

Memory dan Non Volatile Random Access Memory. Dimana Volatile

Random Access Memory isinya akan hilang apabila arus listrik diputus,

oleh karena itu diperlukan battery pendukung untuk mempertahankan isi

memori selama arus listrik dari catu daya tidak bekerja. Dan Non Volatile

Random Access Memory bila catu daya dilepas dari kontroler, data

6 Ibid., hlm. 7.

18

didalam RAM akan hilang, tetapi data tersebut akan terisi kembali oleh

proses Recall, yaitu data didalam EEPROM masuk ke RAM.

7. Modul Input dan Modul Output (Modul I/O)

Modul I/O merupakan suatu peralatan pada PLC yang berfungsi sebagai

penghubung antara CPU PLC dengan peralatan input dan output yang

berasal dari luar PLC. Untuk PLC tipe compact, modul I/O terpasang

permanen dan menyatu dengan CPU dan catudaya PLC. Sedangkan

untuk PLC tipe modular, modul I/O terpisah dengan CPU PLC sehingga

lebih fleksibel untuk dilepas. Dan dipasang kembali. Terdapat dua jenis

modul input dan output, yaitu analog dan digital, karena keduanya

menentukan sinyal yang diterima atau dihasilkan oleh peralatan.

Peralatan input dan output digital menghasilkan sinyal 0 dan 1,

sedangkan peralatan input analog menghasilkan sinyal range tertentu

(misal : 4-20 mA, 0-10V). Demikian juga peralatan output digital

diaktifkan oleh sinyal 0 dan 1, sedangkan peralatan output analog dapat

diaktifkan oleh sinyal dengan range tertentu.

CPUInput

i

LED Photo Transistor Gambar 2.4. Rangkaian Modul Input PLC

Sumber : Syufrijal, Konsep, Aplikasi dan Komunikasi Jaringan PLC, (Universitas Negeri

Jakarta : 2012)

19

Dari gambar 2.4. di atas dapat dilihat bahwa modul input tersebut

berfungsi untuk mengkonversi atau mengubah sinyal-sinyal masukan

dari peralatan input luar PLC sesuai dengan tegangan kerja CPU PLC.

Hal tersebut dilakukan dengan menggunakan rrangkaian opto-isolator.

Peralatan input akan memberikan sinyal untuk menghidupkan LED,

akibatnya photo transistor akan menerima cahaya dan menghantarkan

arus dan CPU akan merespon hal tersebut.

OutputCPU

i

LED Photo Transistor Gambar 2.5. Rangkaian Modul Output PLC

Sumber : Syufrijal, Konsep, Aplikasi dan Komunikasi Jaringan PLC, (Universitas Negeri

Jakarta : 2012)

Berbeda dengan modul input, dari gambar 2.5. Dapat dilihat bahwa

sekarang yang memberikan sinyal untuk menghidupkan LED (Light

Emitting Diode) adalah menjadi tugas CPU PLC, akibatnya photo

transistor akan menerima cahaya dan menghantarkan arus dan peralatan

output akan merespon hal tersebut.

8. Catu Daya PLC

20

PLC merupakan peralatan digital, dan setiap peralatan digital

membutuhkan catu daya. Catu daya listrik digunakan untuk memberikan

pasokan catu daya ke seluruh bagian PLC (termasuk CPU, memori, dan

lain-lain). Catudaya listrik akan digunakan untuk memberikan pasokan

catu daya ke seluruh bagian PLC. PLC bekerja pada catu daya 24 VDC

atau 220 VAC. PLC tipe modular membutuhkan catu daya dari luar,

sedangkan pada PLC tipe compact catu daya tersedia pada unit.

9. Peralatan Input

Peralatan input adalah yang memberikan sinyal kepada PLC dan

selanjutnya PLC memproses sinyal tersebut untuk mengendalikan

peralatan output. Peralatan input antara lain:

10. Peralatan Input Digital

Switch adalah contoh dari input jenis ini. Toggle switch adalah jenis

switch yang memberikan logika 0 dan 1 secara permanen. Sensor adalah

alat yang bersifat analog dan digital, salah satu sensor yang bersifat

digital adalah limit switch. Umumnya alat ini digunakan untuk

mengetahui ada atau tidaknya suatu objek di lokasi tertentu. Limit switch

akan aktif jika mendapatkan sentuhan atau tekanan dari suatu benda fisik.

Senis lain dari sensor yang bersifat digital adalah photo sensor, adalah

sensor yang mengetahui ada atau tidaknya suatu objek di lokasi tertentu.

Umumnya photo sensor terdiri dari sumber cahaya dan pendeteksian

cahaya. Contoh lain dari sensor digital adalah berbagai jenis saklar, misal

tombol, saklar batas, saklar level, saklar tekan, saklar proximity.

11. Peralatan Input Analog

21

Salah satu peralatan input yang bersifat analog adalah Light Dependent

Resistor (LDR) yang berfungsi mengetahui intensitas cahaya. Resistansi

LDR akan berubah-ubah seiring perubahan intensitas cahaya yang

diterimanya. Contoh sensor lain adalah potensiometer. Contoh sensor

analog misal, sensor cahaya, sensor air, sensor suhu dan lain-lain.7

12. Peralatan Output

Sistem otomasi tidak lengkap tanpa ada peralatan output yang

dikendalikan. Peralatan output misalnya:

13. Peralatan Output Digital

Contoh dari peralatan output digital adalah solenoid yang berfungsi

untuk mengubah sinyal listrik menjadi gerakan mekanik linear. Adapun

relay yang termasuk dalam jenis output digital, relay berfungsi untuk

mengubah sinyal listrik menjadi gerakan kontak (perubahan logika 0 atau

1). Adapun motor AC dan DC bekerja sebagai output digital bila sesuai

dengan tegangan kerjanya. Contoh lainnya ada lampu dan buzzer.

14. Peralatan Output Analog

Motor adalah salah satu peralatan yang dapat berlaku sebagai input

analog, jika kecepatannya diatur secara analog. 8

15. Peralatan Penunjang

Peralatan penunjang adalah peralatan yang digunakan dalam sistem

kendali PLC, tetapi bukan merupakan bagian dari sistem secara nyata.

Maksudnya, peralatan penunjang digunakan untuk keperluan tertentu

7 Ibid., hlm 3-6. 8 Ibid., hlm. 6-8

22

yang tidak terkait dengan aktifitas pengendalian. Peralatan penunjang itu,

antara lain :

a) Berbagai jenis alat pemrograman, yaitu computer, software ladder,

console programming, programmable terminal, dan sebagainya.

b) Berbagai software ladder, yaitu SSS, LSS Syswin dan CX

Programmer

c) Berbagai jenis memori luar (external memory), yaitu disket, CD

ROM, flash disk.

d) Berbagai alat pencetak dalam sistem komputer, misalnya printer dan

Plotter.

2.1.3. Software CX Programmer

CX Programmer adalah sebuah software / perangkat lunak yang

berfungsikan untuk memprogram suatu ladder / diagram PLC yang bermerk

OMRON dan dapat dilihat pada gambar 2.6.

Gambar 2.6. CX-Programmer

Salah satu metode pemograman PLC yang sangat umum digunakan adalah

yang didasarkan pada penggunaan diagram – diagram tangga. Menuliskan sebuah

23

program, dengan demikian, menjadi sama halnya dengan menggambarkan sebuah

rangkaian pensaklaran. Diagram – diagram tangga terdiri dari dua garis vertical

yang merepresentasikan rel – rel daya. Komponen – komponen rangkaian

disambungkan sebagai garis – garis horizontal, yaitu anak – anak tangga di antara

garis – garis vertical ini.

Langkah – langkah memulai CX-Programmer Version 9.2

1. Buka software CX-Programmer yang ada di computer.

a) Membuka Projek Baru

Dengan meng-klik [New] pada toolbar di CX-Programmer, seperti pada

gambar 2.7.

Gambar 2.7. Tombol [New] pada Toolbar

Maka akan muncul seperti gambar 2.8. Kemudian klik tombol settings

untuk menampilkan layar [Device Type Settings].

24

.

Gambar 2.8. Change PLC

Kemudian klik tombol OK. Maka akan muncul main window seperti

pada gambar 2.9.

Gambar 2.9. Main Window Software CX-Programmer

25

Fungsi masing-masing menu pada gambar 2.9. dijelaskan pada tabel 2.1

Tabel 2.1. Fungsi Main Window Software CX Programmer

Nama Fungsi

Title Bar Memperlihatkan nama file yang telah di

save pada CX-Programmer

Menus Untuk memilih item menu

Toolbars Untuk memilih fungsi yang akan

digunakan. Pilih [View] [Toolbars],

untuk memperlihatkan toolbars.

Section Untuk membagi suatu program dalam

beberapa block

Project Workspace

Project Tree

Mengontrol program dan data. Dapat

digunakan untuk meng-copy data dengan

Drag and Drop di antara project yang

berbeda atau dalam satu project.

Ladder Window Layar untuk menulis dan mengedit

diagram ladder

Output Window Menunjukkan error check

Menunjukkan hasil pencarian

contacts/coils di list form

Menunjukkan error details ketika terjadi

kesalahan dalam suatu file project.

Status Bar Menunjukkan informasi seperti nama

PLC, online/offline, lokasi cell yang aktif.

Information Window Layar small window untuk menunjukkan

basic shortcut keys yang digunakan di

CX-Programmer. Munculkan pilih

[View] -> [Information Window].

Symbol Bar Menunjukkan nama, alamat atau nilai,

dan penjelasan dari simbol yang dipilih

kursor.

26

b) Membuat Program

Untuk membuat program dengan diagram ladder, dapat meng-klik

simbol kontak, koil, garis atau fungsi seperti yang diinginkan yang

terdapat pada toolbars seperti gambar 2.10.

Gambar 2.10. Simbol Kontak, Koil, Garis atau Fungsi pada PLC

Tool-tool dasar yang digunakan dalam pembuatan program ladder PLC:

1. Kontak input NO (Normally Open). (Lihat gambar 2.11)

Gambar 2.11. Kontak NO (Normally Open)

2. Kontak input NC (Normally Closed). (Lihat gambar 2.12)

Gambar 2.12. Kontak NC (Normally Closed)

3. Perangkat output koil (coil). (Lihat gambar 2.13)

Gambar 2.13. Koil (Coil)

Input – input direpresentasikan oleh hanya dua simbol, yaitu untuk kontak

yang secara normal terbuka dan untuk kontak yang secara normal tertutup. Hal ini

berlaku untuk perangkat input apa pun yang tersambung ke PLC. Proses yang

dilaksanakan oleh perangkat input adalah sama halnya dengan membuka atau

27

menutup sebuah saklar. Output – output direpresentasikan oleh hanya satu simbol,

terlepas dari apa pun perangkat output yang disambungkan ke PLC.

2.1.3.1. Fungsi – Fungsi Logika

Banyak situasi kontrol yang mengharuskan dilakukannya tindakan-tindakan

pengontrolan dilaksanakan ketika suatu kombinasi dari kondisi-kondisi tertentu

terpenuhi. Sehingga, untuk sebuah motor listrik terdapat suatu persyaratan yang

menggariskan bahwa motor harus dinyalakan ketika saklar-saklar limit telah

diaktifkan. Situasi semacam ini melibatkan fungsi logika agar sebuah output dapat

dihasilkan.

1. Instruksi AND

Gambar 2.14. memperlihatkan sebuah situasi dimana sebuah perangkat

output tidak akan menyala terkecuali jika kedua saklar normal terbuka

dalam keadaan tertutup. Saklar 000 dan 001 keduanya harus tertutup, yang

pada gilirannnya menghasilkan sebuah kombinasi logika AND. Instruksi

gabungan AND dapat dilihat pada gambar 2.14.

Gambar 2.14. Instruksi gabungan AND

2. Instruksi OR

Gambar 2.14. memperlihatkan sebuah situasi dimana sebuah perangkat

output akan menyala apabila saklar 002 dan 003, yang keduanya normal

terbuka berada dalam kondisi tertutup. Hal ini menggambarkan kombinasi

28

logika OR (ATAU), dimana input 002 atau input 003 keduanya harus hidup

untuk menghasilkan sebuah output. Instruksi OR dapat dilihat pada gambar

2.15.

Gambar 2.15. Instruksi gabungan OR

3. Instruksi NAND

Gambar 2.16. memperlihatkan sebuah situasi yang berlawanan dengan

situasi AND. Dimana saklar 000 dan 001 normal dalam keadaan tertutup

bila saklar 001 dan 002 terbuka maka tidak menghasilkan output. Intruksi

gabungan NAND dapat dilihat pada gambar 2.16.

Gambar 2.16. Instruksi gabungan NAND

4. Instruksi NOR

Gambar 2.17. memperlihatkan sebuah situasi yang berlawanan dengan

situasi OR. Apabila saklar 001 diberikan input 1 (tinggi) dan saklar 002

tidak diberikan input atau pun sebaliknya saklar 001 tidak diberikan input

dan saklar 002 diberikan input 1 (tinggi) makan tidak akan menghasilkan

output. Instruksi gabungan NOR dapat dilihat pada gambar 2.17.

Gambar 2.17. Instruksi gabungan NOR

29

5. Instruksi Latching

Seringkali terdapat situasi-situasi dimana output harus tetap berada dalam

keadaan hidup meskipun input telah terputus. Salah satu contoh sederhana

untuk situasi semacam ini adalah sebuah motor tetap harus bekerja hingga

saklar tombol berhenti ditekan. Istilah rangkaian latching (rangkaian

pengunci) dipergunakan untuk rangkaian-rangkaian yang melaksanakan

operasi semacam ini. Rangkaian semacam ini adalah rangkaian yang

mampu mempertahankan dirinya sendiri (self-maintaining), dalam artian

bahwa setelah dihidupkan, rangkaian akan memperthankan kondisi ini

hingga input lainnya diterima. Rangkaian instruksi latching dapat dilihat

padagambar 2.18.

Gambar 2.18. Rangkaian Latching

6. Instruksi Timer

Di dalam banyak aplikasi control, pengontrolan waktu adalah sesuatu yang

sangat dibutuhkan. Sebagai contoh, sebuah motor listrikmungkin harus

dikontrol untuk beroperasi selama interval waktu tertentu, atau mungkin

diaktifkan setelah berlalunya suatu periode waktu tertentu. Terdapat

beberapa bentuk timer yang dapat dijumpai pada PLC. Namun, bentuk timer

yang paling umum digunakan adalah timer on-delay dan timer off-delay.

Pada timer on-delay ini, output (10.00) akan hidup setelah suatu periode

waktu tunda yang telah ditetapkan. Instruksi timer-on delay dapat dilihat

30

pada gambar 2.19 dan diagram pulsa timer-on delay dapat dilihat pada

gambar 2.20.

Gambar 2.19. Instruksi timer on-delay

Gambar 2.20. Diagram pulsa timer on-delay

Pada timer off-delay, output (10.01) dalam keadaan hidup selama periode

waktu yang telah ditetapkan dan kemudian mati. Instruksi timer off-delay

dapat dilihat pada gambar 2.21. Diagram pulsa timer off-delay dapat dilihat

pada gambar 2.22.

Gambar 2.21. Instruksi timer off-delay

31

Gambar 2.22. Diagram pulsa timer off-delay

7. Instruksi Counter

Sebuah counter ditetapkan untuk menghitung suatu nilai (atau jumlah)

tertentu dan ketika pulsa-pulsa dengan jumlah ini telah diterima, counter

akan mengoperasikan kontak-kontaknya. Sehingga, apabila yang digunakan

kontak-kontak normal-terbuka, kontak-kontak tersebut akan menutup

sedangkan apabila kontak-kontak normal-tertutup, kontak-kontak tersebut

akan membuka. Terdapat dua tipe counter, kedua tipe ini adalah up-counter

(pencacah maju) dan down-counter (pencacah mundur). Gambar instruksi

counter sederhana dapat dilihat pada gambar 2.23.

Gambar 2.23. Instruksi counter sederhana

32

Kita dapat menggabungkan penggunaan counter pemecah maju dan counter

pencacah mundur. Situasi ini biasanya digunakan untuk mobil-mobil yang

yang memasuki dan keluar dari sebuah gedung parker bertingkat harus

dihitung. Akan dibangkitkan sebuah output (10.00) apabila jumlah barang /

mobil telah mencapai suatu nilai yang telah ditetapkan. Output yang

dihasilkan dapat berupa hidupnya lampu pemberitahuan yang menyatakan

“tidak ada tempat kosong”. Instruksi counter gabungan pencacah maju dan

mundur dapat dilihat pada gambar 2.24.

Gambar 2.24. Instruksi counter gabungan pencacah maju dan mundur

2.1.4. PLC Omron CP1E

PLC pada dasarnya merupakan sebuah mikrokontroler (CPU PLC bisa

berupa mikrokontroler maupun mikroprosesor) yang dilengkapi dengan periferal

yang berupa masukan digital, keluaran digital atau relay. Perangkat lunak

programnya menggunakan apa yang dinamakan sebagai diagram tangga atau ladder

diagram.

Bentuk fisik dari PLC Omron CP1E ditunjukkan oleh gambar 2.25. di

halaman berikutnya.

33

Gambar 2.25. PLC Omron CP1E

Gambar 2.25. di atas merupakan PLC Omron CP1E Model Unit CPU untuk

PLC CP1E-20DR A Konfigurasi model angka satuan pada PLC CP1EE20DR-A

dapat dilihat di bawah ini:

C P 1 E –E 20 D R-A

Keterangan:

CP1E = Jenis PLC

E = Tipe unit (model dasar)

20 = Kapasitas Input/Output (20 I/O 12 Input, 8 Output)

D = Mempunyai tegangan input DC.

R = Tipe outputnya adalah relay.

A = Input Power supply (catu daya) AC 100- 240 volt.

2.1.5. SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)

34

Apakah sistem SCADA itu?9 SCADA (Supervisory Control And

Acquisition) dapat didefinisikan secara sederhana dari kepanjangan SCADA itu

sendiri:

S : Supervisory : Pengawasan

C : Control : Pengendalian

ADA : And Data Acquisition : Akuisisi data

Jadi, secara sederhana sistem SCADA ialah sistem yang dapat melakukan

pengawasan, pengendalian dan akuisisi data terhadap sebuah plant.

Dalam terminologi kontrol, supervisory control sering mengacu pada

kontrol yang tidak langsung, namun lebih pada fungsi koordinasi dan pengawasan.

Dengan kata lain, pengendali utama tetap dipegang oleh PLC (atau pengendali

lainnya) sedang control pada SCADA hanya bersifat koordinatif dan sekunder.

Definisi yang lebih formal diberikan oleh NIST (National Institute of

Standards and Technology) ialah:

“Sistem terdistribusi yang digunakan untuk mengendalikan asset-aset yang

tersebar secara geografis, sering terpisah ribuan kilometer persegi, di mana kontrol

dan akuisisi data terpusat sangat penting bagi operasi sistem.”

Menurut NIST, sistem SCADA banyak digunakan pada sistem terdistribusi

seperti: water distribution and wastewater collection systems, oil and gas pipelines,

electrical power grids, dan railway transportation systems. Dari definisi tersebut

nampak bahwa adanya “jarak yang jauh” merupakan alasan mendasar

9 Handy Wicaksono, SCADA Software dengan Wonderware InTouch, GRAHA ILMU, 2012, hlm.

5.

35

dibutuhkannya sistem SCADA yang dilengkapi dengan sistem komunikasi antar

peralatan yang memadai.

Telemetri biasanya10 dikaitkan dengan sistem SCADA (Supervisory

Control And Acquisition). Ini adalah teknik yang digunakan dalam transmisi dan

menerima informasi atau data melalui media. Informasi dapat berupa pengukuran,

seperti tegangan, kecepatan atau aliran. Data – data tersebut dikirimkan ke lokasi

lain melalui media seperti kabel, telepon, atau radio. Informasi dapat berasal dari

berbagai lokasi. Sebuah cara menangani tempat- tempat yang berbeda yang

tergabung dalam sistem. Sistem SCADA dapat dilihat pada gambar 2.26.

Gambar 2.26. Sistem SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)

Pada komunikasi serial yang digunakan pada PLC terdapat cara

berkomunikasi/bahasa komunikasi yang disebut protokol. Protokol merupakan

bahasa untuk saling berkomunikasi antar hardware pada kasus ini PLC. Untuk

komunikasi serial ada beberapa yang sering digunakan di industri, yaitu RS232,

RS485, dan RS422. RS adalah singkatan dari Recommended Standard. Ketiga jenis

10 Teguh Edi Sulistiyo, “Pengertian SCADA”, SULISTIYOCORPS, diakses dari

http://teguhpati.blogspot.com/2012/11/pengertian-scada-supervisory-control.html. Pada tanggal

21 Februari 2015 pukul 14.23.

36

RS tersebut berfungsi untuk mengubah data menjadi sinyal elektrik dan juga

sebaliknya mengubah sinyal elektrik menjadi data. Setiap standard komunikasi

serial masing-masing memiliki spesifikasi berbeda. Pada RS232 sinyal elektrik

diayunkan pada tegangan +/- 12 Volt, +/- 5 Volt, dan +/- 3 Volt, pengkabelan

memiliki minimal 3 kabel yaitu RX, TX, dan ground, panjang maksimum kabel

adalah 15 meter. Sedangkan pada RS485 tegangan yang digunakan adalah +/- 5

Volt dimana sinyal dikonversikan pada dua kabel + (A) dan kabel – (B). Pada

RS485 tidak menggunakan ground maka dari itu RS 485 dapat digunakan dengan

kabel hingga 1200 meter (1,2 Km) karena loss daya yang terjadi lebih kecil dan

tidak terlalu berpengaruh karena tetap dapat terkonversi sinyalnya.

2.1.6. Software Wonderware

Di dalam subsistem dari SCADA terdapat yang namanya HMI (Human

Machine Interface), yang dapat di definisikan sebuah alat/computer dengan

tampilan grafis yang berhubungan langsung dengan manusia. Jadi, HMI adalah

(Human Machine Interface) sebuah proses yang sedang terjadi secara aktual (Real

Time). Tampilan window Wonderware InTouch dapat dilihat pada gambar 2.27.

Gambar 2.27. Wonderware InTouch

37

Di dalam perancangan prototype transfer bahan bakar ini menggunakan

program tersebut untuk menampilkan secara aktual pada saat miniatur ini bekerja.

Langkah-langkah memulai program Wonderware:

1. Buka program Wonderware yang ada di komputer, seperti gambar berikut.

Gambar Tampilan awal Wonderware bisa dilihat pada gambar 2.28.

Gambar 2.28. Tampilan awal Wonderware

2. Pilih direktori untuk menyimpan file aplikasi. (Lihat pada gambar 2.29)

Gambar 2.29. Window Direktori Menyimpan File

38

3. Folder untuk menyimpan aplikasi. (Lihat pada gambar 2.30)

Gambar 2.30. Window Folder Menyimpan Aplikasi

4. Nama aplikasi yang akan di buat. (Lihat pada gambar 2.31)

Gambar 2.31. Window Buat Nama Aplikasi

5. Setelah klik “Finish” maka pada jendela inTouch – Aplication Manager

akan muncul aplikasi yang tadi dibuat. Klik dua kali untuk membuka

aplikasi tersebut. Gambar Tampilan File Wonderware bisa dilihat pada

gambar 2.32.

39

Gambar 2.32. Tampilan File Wonderware

6. Selanjutnya akan muncul jendela inTouch – Window Maker seperti di

bawah ini.

Gambar 2.33. Jendela inTouch – WindowMaker

7. Selanjutnya membuat window dulu. Pilih “new window” atau diklik

gambar kertas putih di pojok kiri atas, maka akan muncul dialog seperti

40

dibawah. Isikan nama window nya, biarkan kolom lain seperti seperti

defaultnya. Klik OK selanjutnya akan muncul window kosong. Tampilan

window properties dapat dilihat pada gambar 2.34.

Gambar 2.34. Tampilan Window Properties

8. Setelah klik “OK” maka muncul window kosong seperti gambar berikut.

Jendela window kosong dapat dilihat pada gambar 2.35.

Gambar 2.35. Jendela Window Kosong

41

9. Membuat jendela baru pada Wonderware

Gambar 2.36. Creating New Window

Membuat new window sampai mengatur ukuran window pada window

properties dapat dilakukan seperti gambar 2.36. di atas.

10. Membuat objek pada Wonderware

Gambar 2.37. Creating New Object Wizard

42

Object wizard adalah simbol-simbol yang akan digunakan dalam membuat

animasi yang telah tersedia dari Wonderware tanpa harus membuat

gambarnya terlebih dahulu. Object wizard dapat terlihat pada gambar 2.37.

Proses yang akan ditampilkan dalam program wonderware ini yaitu berupa

monitoring pergerakan proses transfer pengisian bahan bakar dari tangki 1

ke tangki 2.

2.1.7. OPC server (KEPserverEX 5)

OPC server berfungsi11 sebagai driver dari peralatan (Modul Data

Acquisition, PLC, DCS, dll) sehingga dapat berkomunikasi dengan program lain

melalui OPC Client.

Perangkat lunak yang dibutuhkan yang pasti adalah Wonderware inTouch

dan KEPserverEX. Secara umum, komunikasi antara HMI dan KEPserver adalah

sebagai berikut. Gambaran komunikasi HMI dan KEPware dapat dilihat pada

gambar 2.38.

Gambar 2.38. Gambaran komunikasi HMI dan KEPware

11 Amar, “Tutorial Komunikasi Wonderware InTouch ke OPC server”, Electronics Notes, diakses

dari http://amarnotes.wordpress.com/2013/08/01/tutorial-komunikasi-wonderware-intouch-ke-

opc-server-kepware-kepserverex/. Pada tanggal 15 Maret 2015 pukul 20.08.

43

Contoh alur komunikasi PC lalu ke OPC dan SCADA dapat dilihat pada

gambar 2.38. di halaman 43. Berikut ini adalah langkah membuat OPC Server

menggunakan software KEPserverEX.

Membuat channel baru dengan cara klik “Click to add a Channel”. Akan

muncul jendela baru untuk membuat channer baru. Pertama beri nama channel

tersebut. Selanjutnya pada pilihan Device Driver, pilih Simulator jika melakukan

simulasi tanpa PLC. Kemudian Next sampai Finish seperti gambar 2.39. di bawah.

Gambar 2.39. Membuat Channel Baru

Membuat Device baru dengan mengklik “Click to add a Device”. Biarkan semua

pilihan pada nilai defaultnya, klik Next sampai Finish. Device ini yang menentukan

peralatan PLC apa yang akan dihubungkan ke kepware.

44

Gambar 2.40. Membuat Tag pada KEPserverEX

Setelah device dibuat, selanjutnya membuat Tag. Cara membuat Tag

ditunjukan pada gambar 2.40. di atas. Tag yang akan dibuat adalah Tag dengan data

Random. Yaitu setiap satu detik OPC server akan mengirimkan data secara acak

dari range yang telah ditentukan. Format nya adalah RANDOM (scan rate, min,

max).

Gambar 2.41. Simulasi pada OPC Client

Untuk menjalankan (Run) simulasi yang telah dibuat dengan cara mengklik

OPC Quick Client yang ada pada pojok kanan atas seperti gambar 2.41. di atas.

45

Setelah membuat device pada KEPserverEX, maka harus dilakukan pengaturan

pada wonderware, yaitu :

a. Membuat Tag untuk membaca data dari KEPserver.

Gambar 2.42. Memuat Text pada Window

Pertama tempatkan text pada jendela seperti gambar 2.42. di atas.

b. Klik double pada text tersebut sehingga akan muncul properties seperti

gambar 2.43.

Gambar 2.43. Wonderware Text Properties

Properties ini yang menentukan jenis animasi apa yang akan digunakan

oleh pengguna.

c. Check pada bagian Value Display Analog.

46

Gambar 2.44. Value Display Analog Window

Lalu klik tombol analog sehingga muncul jendela untuk mendefinisikan

nama Tag seperti di bawah. Pengguna dapat memilih tipa data analog atau

digital dari jenis data PLC tersebut seperti gambar 2.44.

d. Isikan nama Tag, sebagai contoh test. Lalu klok OK. Pada jendela

peringatan define Tag “test”? klik Yes/OK. Selanjutnya akan muncul

jendela Tagname Dictionary seperti gambar 2.45. Ubah Tag type nya

menjadi I/O Real.

Gambar 2.45. Tagname Dictionary

e. Klik Access Name pada bagian bawah. Lalu klik Add untuk menambah

Access Name untuk mengakses KEPserverEX V5.

47

Gambar 2.46. Access Name pada Tagname

Bagian terpenting dalam komunikasi dari kepware dan wonderware adalah

pada bagian access name dan item dari jendela seperti yang tertera pada

gambar 2.46.

f. Isikan Nama Access Name nya. Misal Nama = coba. Untuk Aplication

Name, karena menggunakan KEPserverEX V5, maka isikan

server_runtime. Pada bagian Topic Name, Isikan Nama Device kemudian

Nama Channel pada KEPserver yang akan dibaca datanya seperti gambar

2.47. di bawah. Kemudian OK, lalu Close.

Gambar 2.47. Memasukan Nama pada Access Name

48

g. Selanjutnya pada Item Name isikan dengan Tag pada KEPserver yang akan

dibaca datanya. Terakhir jalankan KEPserverEX dan Runtime aplikasi pada

Wonderware InTouch untuk melihat hasilnya seperti gambar 2.48.12

Gambar 2.48. Tag pada Item Name

2.1.8. Level Switch

Pada prinsipnya fungsi Level Switch adalah mempermudah dalam

mengontrol ketinggian level zat cair di dalam tangki secara automatis tanpa rasa

cemas kemungkinan terjadi over flow (meluap/tumpah dari tangki) dan tanpa rasa

cemas tangki kosong saat diperlukan. Gambar 2.49. di bawah ini adalah jenis level

switch yang akan digunakan pada pembuatan prototype.

Gambar 2.49. Level Swicth

12 Amar,” Tutorial Komunikasi Wonderware InTouch ke OPC server (KEPserverEX 5),”

Electronic Notes, diakses dari http://amarnotes.wordpress.com/2013/08/01/tutorial-komunikasi-

wonderware-intouch-ke-opc-server-kepware-kepserverex/, Pada tanggal : 3 Maret 2015 pukul

21.00 WIB

49

Cara kerja level switch sangat sederhana, bila ketinggian air di dalam tangki

berada di bawah sensor elektroda E2 pada sensor tangki dan sensor pipa mendeteksi

adanya ketersediaan air pada pipa supply maka pompa air akan bekerja secara

automatik guna mengisi air ke dalam tanki. Dan bila air yang dipompa telah

menyentuh sensor electroda E1 pada sensor tanki maka pompa akan berhenti secara

automatik pula.

Pada saat air di dalam tanki berada di bawah sensor electroda E2 (sensor

tangki) sementara sensor pipa tidak mendeteksi adanya ketersediaan air pada pipa

supply maka pompa air tidak akan bekerja sampai dengan sensor pipa benar benar

membaca adanya ketersediaan air supply dari pipa masuk (incoming pipe).

Begitu juga bila saat pompa bekerja tiba tiba supply air dari pipa masuk

(incoming pipe) terhenti maka pompa secara automatik akan berhenti, hingga

sensor pipa membaca ada ketersediaan air di dalam pipa baru kemudian pompa air

bekerja kembali. Dengan sistem ini maka pompa terpelihara dari kemungkinan

overheat, dan hanya bekerja bila ada air di dalam pipa masuk. Gambar 2.50.

merupakan koneksi bagian luar level switch.

Gambar 2.50. Koneksi Bagian Luar Level Swicth

2.1.9. Relay

Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang

digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan

50

lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus

listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid

sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan

hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka.

Gambar 2.51. Skema Relay Elektromekanis Sumber : Wicaksono, Handy, PLC Teori, Pemrograman, dan Aplikasinya dalam Otomasi Sistem,

(Graha Ilmu : 2009)

Seperti yang ditunjukan pada gambar 2.51. di atas. Relay terdiri dari coil dan

contact. Dimana coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedangkan

contact adalah sejenis sakelar yang menggerakannya tergantung dari ada atau

tidaknya arus pada coil. Secara umum, relay digunakan untuk memenuhi fungsi

sebagai berikut :13

1. Remote control, dimana relay dapat menyalakan atau mematikan alat dari

jarak jauh.

2. Penguatan daya, dimana relay dapat menguatkan arus atau tegangan.

3. Pengaturan logika kontrol suatu sistem.

Relay adalah suatu piranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk

menggerakan sejumlah kontaktor (saklar) yang tersusun. Kontaktor akan tertutup

(On) atau terbuka (Off) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan

13 Handy wicaksono, PLC Teori, Pemrograman, dan Aplikasinya dalam Otomasi Sistem, (Graha

Ilmu : 2009) hlm. 12.

51

(induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar dimana pergerakan

kontaktor (On/Off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik.

Sebagai komponen elektronika, relay mempunyai peran penting dalam sebuah

sistem rangkaian elektronika dan rangkaian listrik untuk menggerakan sebuah

perangkat yang memerlukan arus besar tanpa terhubung langsung dengan perangkat

pengendali yang mempunyai arus kecil. Contoh DC relay ditunjukan pada gambar

2.52. di bawah ini.

Gambar 2.52. Relay 24 VDC Sumber: http://www.omron.com/ecb/products/pry/

Penggunaan relay perlu memperhatikan tegangan pengontrolnya serta

kekuatan relay men-switch arus/tegangan. Biasanya ukurannya tertera pada body

relay. Misalnya relay 12 V DC/ 4 A 220V, artinya tegangan yang diperlukan

sebagai pengontrolnya adalah 12Volt DC dan mampu men-switch arus listrik

(maksimal) sebesar 4 ampere pada tegangan 220 Volt. Sebaiknya relay difungsikan

80% saja dari kemampuan maksimalnya agar aman, lebih rendah lagi lebih aman.14

14 Abdul Aziz, “Relay dan Kontaktor”AbajadunCom,

http://www.artikel.abajadun.com/2012/08/relay-dan-kontaktor.html, diakses tanggal : 9 Maret

2015.

52

Relay pengendali elektromekanis atau EMR (an electromecanical relay)

adalah sakelar magnetis. Relay ini menghubungkan rangkaian beban On atau Off

dengan pemberian energi elektromekanis, yang membuka atau menutup kontak

pada rangkaian. EMR mempunyai aplikasi yang bervariasi baik pada rangkaian

listrik maupun elektronis. Relay biasanya hanya memiliki satu kumparan, tetapi

relay biasanya memiliki beberapa kontak bergerak. Kontak yang bergerak

dipasangkan pada plunger. Kontak ditunjuk sebagai NO (normall open) dan NC

(normally close). Apabila kumparan diberi tenaga, terjadi medan elektromagnetis.

Aksi dari medan magnet menyebabkan plunger bergerak pada kumparan menutup

kontak NO dan membuka kontak NC.15 Struktur relay ditunjukan pada gambar

2.52. di halaman berikutnya.

Gambar 2.53. Struktur Relay Elektromekanis Sumber : Petruzella, Frank, Elektronik Industri, (Penerbit Andi : 1996)

Kondisi atau posisi-posisi kontak relay, yaitu :

a. Kontak NO (Normally Open)

Pada posisi NO, kontak relay berada pada keadaan terbuka dari hubungan

kontak dengan terminal kutub kontak. Jadi dapat dikatakan, pada posisi

15 Frank D. Petruzella, op. cit., hlm. 371-372.

53

kumparan tidak aktif (tidak bertegangan) kontak akan selalu terbuka, akan

tetapi jika kumparan dialiri tegangan maka kontak NO akan menutup dan

menjadi NC (normally close). Contoh kontak NO relay ditunjukan pada

gambar 2.54. di bawah.

NO

Gambar 2.54. Kontak Relay Normally Open

b. Kontak NC (Normally Close)

Pada posisi NC, kontak-kontak relay berlawanan keadaan dengan kondisi

kontak NO, pada keadaan normal (kumparan tidak dialiri arus listrik) posisi

kontak sudah dalam keadaan terhubung (kontak), namun ketika kumparan

aktif (dialiri arus listrik) maka posisi kontak akan berubah menjadi NO.

contoh rangkaian kontrol NC ditunjukan pada gambar 2.55.

NC

Gambar 2.55. Kontak Relay Normally Close

54

c. Kontak Tukar Sambung

Relay dengan karakteristik kontak seperti ini, mempunyai kontak tengah

yang normalnya tertutup tetapi melepaskan diri dari posisi ini (awal) dan

membuat kontak dengan yang lain bila kumparannya diberikan arus listrik.

Contoh kontrol relay yang dipakai pada alat peneliti ditunjukan pada

gambar 2.56.

Tukar

Sambung

Gambar 2.56. Kontak Relay Tukar Sambung

Keuntungan menggunakan relay adalah sebagai berikut :

a. Mudah menyesuaikan terhadap bermacam - macam tegangan operasi,

b. Tidak mudah terganggu dengan adanya perubahan temperature disekitrnya,

karena relay masih bisa bekerja pada temperature 223 K (-40ºC) sampai 353

K(80ºC),

c. Mempunyai tahanan yang cukup tinggi pada kondisi tidak kontak.16

Socket Relay adalah komponen yang berupa tempat colokan relay yang

dapat di pasang serta dilepas secara mudah. Contoh gambar socket relay bisa di

lihat pada gambar 2.57. di halaman berikutnya.

16 Mohamad farizal, Pengembangan Teknologi Lengan Robot Elektro Pnematic yang dikendalikan

secara otomatis dengan ATmega16 dan PC. (Jakarta : universitas Negeri Jakarta, 2013),p.12

55

Gambar 2.57. Socket Relay

2.1.10. Kontaktor

Kontaktor adalah komponen elektromekanik yang dapat berfungsi sebagai

penyambung dan pemutus rangkaian, yang dapat dikendalikan dari jarak jauh

pergerakan kontak-kontaknya terjadi karena adanya gaya elektromagnet, dimana

untuk pengendaliannya digunakan saklar push button (tombol tekan berpegas).

Alat ini terdiri dari sekumpulan penghubung (kontaktor) seperti pada

gambar 2.58. di halaman berikutnya yang bekerja secara serempak yang digerakkan

oleh gaya magnet yang diberikan pada sebuah lilitan. Kontak NO adalah suatu

kontak yang bekerja berdasarkan gaya magnet pada Magnetic Contactor dimana

kondisi awalnya terbuka (open). Sedangkan kontak NC adalah kontak yang bekerja

berdasarkan gaya magnet yang bekerja pada Magnetik Contactor dimana kondisi

awalnya terhubung langsung (close).

Pada sebuah kontaktor biasanya terdapat tiga atau empat buah kontak NO,

satu atau dua buah kontak NC dan sebuah kumparan / lilitan dimana ujung-

ujungnya adalah A1/a dan A2/b. Kumparan ini didalamnya terdapat inti besi, yang

bila diberi tegangan lewat A1 dan A2 (tegangan yang diberikan tegangan antar fasa,

yaitu 380 Volt), akan menimbulkan gaya magnet pada inti besi tersebut. Inti besi

yang termagnetisasi ini akan menggerakkan (menarik) kontak-kontak. Kontak -

56

kontak yang ditarik oleh magnet ini akan membuat magnetik kontaktor bekerja,

yang oleh karenanya kontak NO akan tertutup (tersambung) dan kontak NC akan

terbuka (tidak tersambung).

Gambar 2.58. Kontaktor Sumber : http://mandiri-raya-tangguh.indonetwork.co.id/

2.1.11. Motor Pompa

Pompa adalah suatu peralatan mekanik yang digerakkan oleh tenaga mesin

yang digunakan untuk memindahkan cairan dari suatu tempat ke tempat lain,

dimana cairan tersebut hanya mengalir apabila terdapat perbedaan tekanan. Pompa

juga dapat diartikan sebagai alat untuk emindahkan energy dari pemutar atau

penggerak ke cairan ke bejana yang bertekanan yang lebih tinggi. Selain

memindahkan cairan pompa juga berfungsi meningkatkan kecepatan, tekanan dan

ketinggian cairan. Pompa yang digunakan pada prototipe bias dilihat pada gambar

2. 59

Gambar 2.59. Pompa

57

2.1.12. Selektor

Selektor, alat ini di gunakan untuk memilih, banyak sekali tipe selektor, tapi

biasanya hanya dua tipe yang sering di gunakan, yaitu 2 posisi, (ON-OFF/Start-

Stop/0-1, dll) dan 3 posisi (ON-OFF-ON/Auto-Off-Manual,dll) seperti pada gambar

2.60 di bawah ini, kondisi peralatan dapat langsung di ketahui dari penunjukan

tangkai selektor, dengan selector switch, rangkaian ON-OFF lebih sederhana,

karena selektor tidak seperti tombol tekan yang hanya kontak sementara.

Gambar 2.60. Selector Swicth Sumber: http://mandiri-raya-tangguh.indonetwork.co.id/

2.1.13. Thermal Overload Relay

Thermal Over Load Relay (TOR) adalah suatu pengaman beban lebih

menurut PUIL 2000 bagian 5.5.4.1. Gambar 2.61. di bawah ini merupakan bentuk

dari TOR

Gambar 2.61. Thermal Overload Relay Sumber: http://sikasatmata.blogspot.com/2013/05/thermal-overload-relay-tor.html

58

Thermal Overload adalah alat pengaman rangkaian dari arus lebih yang

diakibatkan beban yang terlalu besar dengan jalan memutuskan rangkaian ketika

arus yang melebihi setting melewatinya. Thermal Overload berfungsi untuk

memproteksi rangkaian listrik dan komponen listik dari kerusakan karena

terjadinya beban lebih.

Thermal Overload ini bisa di pasangkan langsung dengan kontaktornya

maupun terpisah sehingga sanggat fleksibel untuk pemasangannya di dalam panel

pemilihan jenis thermal overlod di tentukan oleh ranting/setiing arus sesuia dengan

arus nominal rangkaian pada beban penuh dan keloas trip – nya. Untuk pemakaian

standar digunakan kelas trip 10 yaitu overload akan trip pada 7,2 x arus nominal

dalam waktu 4 detik.

Gambar 2.62. Pemuaian Bimetal Gambar: Dokumen Pribadi

Thermal overload yang bekerja dengan pemutus bimetal akan bekerja

sesuai dengan arus yang mengalir, arus yang mengalir akan menyebabkan panas,

semakin besar perubahan arus maka semakin tinggi kenaikan temperature yang

menyebabkan terjadinya pembengkokan, dan akan terjadi pemutusan arus,

sehingga rangkaian akan terputus seperti pada gambar 2.62 di atas.

Jenis pemutus bimetal ada jenis satu fasa dan ada jenis tiga fasa, tiap fasa

terdiri atas bimetal yang terpisah tetapi saling terhubung, berguna untuk

memutuskan semua phasa apabila terjadi kelebihan beban. Pemutus bimetal satu

59

fasa biasa digunakan untuk pengaman beban lebih pada rangkaian dengan daya

kecil.

2.1.14. Lampu Indikator

Lampu indikator seperti pada gambar 2.63. di bawah ini adalah sinyal

indikator berupa lampu/cahaya dengan warna tertentu pada sebuah sistem kontrol.

Misalnya suatu sistem sudah bekerja, sinyal bahaya, dan lain-lain. Indikator yang

berfungsi untuk memberitahukan/menandakan bahwa suatu sistem itu bekerja atau

terjadi gangguan. Lampu tanda/indikator mempunyai beberapa warna dan warna

pada lampu indikator itu mempunyai makna dan maksud tertentu yaitu lampu tanda

warna merah menandakan bahawa sistem/komponen dalam keadaan

terjadi gangguan atau berhenti. Lampu tanda warna hijau menandakan bahwa

sistem dalan keadaan siap kerja atau sedang bekerja.

Gambar 2.63. Lampu Indikator

2.1.15. Tombol Tekan (Push Button)

Secara mendasar semua saklar berfungsi untuk melakukan kontak nyala

atau padam (ON/OFF) dalam berbagai cara berbeda, tapi intinya tiap saklar

melakukan tugas sama, yaitu membuka dan menutup sirkuit. Beberapa saklar yang

melakukan kontak berbeda, dinamakan sesuai dengan bentuk, fungsi, dan cara

operasi.

60

Gambar 2.63. Push Button NO dan NC

Sebagai device penghubung atau pemutus, push button seperti gambar 2.63.

di atas hanya memiliki 2 kondisi, yaitu On dan Off (1 dan 0). Istilah On dan Off ini

menjadi sangat penting karena semua perangkat listrik yang memerlukan sumber

energi listrik pasti membutuhkan kondisi On dan Off.

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

pengkondisian On dan Off. Gambar 2.64. di bawah ini merupakan prinsip kerja dari

push button.

Gambar 2.64. Prinsip Kerja Push Button

Sumber : http://trikueni-desain-sistem.blogspot.com/2014/04/Pengertian-Push-Button.html

61

Berdasarkan fungsi kerjanya yang menghubungkan dan memutuskan, push

button switch mempunyai 2 tipe kontak yaitu NC (Normally Close) dan NO

(Normally Open).

1. 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).

2. 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).

2.2. Kerangka Berfikir

Pada pembuatan prototype transfer bahan bakar otomatis untuk generator set

(genset) pada container crane menggunakan PLC dengan monitoring SCADA,

selain mekanik prototype terdapat 3 (tiga) sistem utama dalam pembuatan prototype

yaitu input, proses, dan output.

Seperti terlihat pada gambar 2.65. Blok diagram input yang digunakan

sebagai masukan ke modul PLC adalah sistem start dan stop secara manual atau

otomatis yang berfungsi untuk menghidupkan dan mematikan sistem. Level switch

berfungsi untuk mendeteksi bahan bakar pada tangki apakah terisi penuh atau

kosong. Level switch akan memberikan sinyal agar motor pump bekerja atau mati

62

sesuai dengan kondisi tangki yang terisi penuh atau kosong, semua ini dikendalikan

melalui PLC.

Berikut gambar 2.65. diagram blok prototype transfer bahan bakar otomatis

untuk generator set (genset) pada container crane menggunakan PLC dengan

monitoring SCADA.

Gambar 2.65. Diagram Blok Prototype Transfer Bahan Bakar Otomatis untuk

Generator set (genset) pada Container Crane Menggunakan PLC

dengan Monitoring SCADA

Pada blok diagram proses menggunakan PLC OMRON CP1E yang

berfungsi sebagai proses data dari input dan dikeluarkan melalui modul output PLC

untuk menggerakan motor dan menghidupkan indikator.

Blok diagram output berfungsi sebagai keluaran yang dikendalikan oleh

PLC melalui modul output PLC berupa sistem penggerak motor berfungsi untuk

menggerakan motor pump dan mengaktifkan pilot lamp. Setelah peralatan input dan

INPUT

Tombol Darurat

Push Button Start

Push Button Stop

Selektor Manual

Selektor Otomatis

Level Swicth 1

Level Swicth 1

Level Swicth 2

PENGENDALI

PLC

OMRON CP1E

OUTPUT

Lampu Mode

otomatis

Lampu Mode

Manual

Lampu Pump

SCADA

OPC Kepware

63

peralatan output terhubung dengan PLC langkah berikutnya peralatan sudah siap

diprogram.

Kondisi otomatis dapat bekerja apabila selektor dalam posisi otomatis dan

level switch bekerja dan sistem akan berkerja secara otomatis yang telah diproses

oleh PLC.

Pada blok diagram SCADA berfungsi sebagai tampilan interface pada

prototype transfer bahan bakar ini. Interface yang ditampilkan berupa animasi dari

gerakan - gerakan prototype transfer bahan bakar otomatis. Gerakan-gerakan

animasi pada interface bekerja secara otomatis mengikuti proses-proses dari PLC

yang telah diprogram. OPC kepware yaitu OPC server berfungsi sebagai driver dari

sehingga dapat berkomunikasi dengan program lain melalui OPC Client, software

yang dimaksud adalah Wonderware inTouch dan KEPserverEX.