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.