makalah seminar kerja praktek perancangan aplikasi plc...

Achmad Ulul Azmy - L2F009091 Halaman 1

Makalah Seminar Kerja Praktek

PERANCANGAN APLIKASI PLC OMRON SYSMAC CPM1A

PADA MODUL PINTU GARASI OTOMATIS DI LABORATORIUM

TEKNIK KONTROL OTOMATIK TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS

DIPONEGORO Achmad Ulul Azmy (L2F009091)

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang

Jln. Prof. Soedharto, Tembalang, Semarang, Jawa Tengah, Indonesia

e-mail: [email protected]

Abstrak

PLC (Programmable Logic

Controller) atau pengendali logika yang dapat

diprogram dengan berbagai kelebihan dan

kemudahan dalam pemakaiannya merupakan

salah satu solusi untuk melakukan otomatisasi

suatu sistem. Pada pelaksanaan kerja praktik

ini, sesuai kebutuhan pembelajaran praktikum

pada Laboratorium Teknik Kontrol Otomatik

yang tidak hanya mempelajari tentang

software, namun juga hardware, makakerja

praktik ini telah disesuaikan sebagai bahan

pembelajaran. Sehingga dirancanglah sebuah

modul pintu garasi otomatis yang dikontrol

menggunakan PLC tipe OMRON SYSMAC

CPM1A.

Usaha pengontrolan modul

praktikum pintu garasi otomatis menggunakan

PLC dilakukan sebagai bentuk penerapan ilmu

dalam bangku perkuliahan sekaligus metode

pembalajaran mahasiswa, yakni metode FSM

(Finite State Machine)dan metode trial-error.

CX-Programmer digunakan untuk

memprogram PLC. Dengan Daigram Ladder

sebagai bahasas pemrogramannya.

Kerja praktik ini sesuai dengan

kebutuhan yang telah diuraikan diawal

beserta usaha mewujudkannya telah

menghasilkan modul pintu garasi otomatis

beserta pengontrolannya dengan algoritma

yang disajikan dalam artikel ini.

Kata kunci: otomatisasi pintu garasi, ladder

diagram, PLC

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi yang

begitu pesat sangat berpengaruh pada

kemajuan di bidang industri otomatisasi.

Saat ini banyak industri-industri yang

beralih pada mesin-mesin otomatis

daripada menggunakan cara-cara

konvensional. Dengan adanya alat-alat

otomatis tersebut pekerjaan industri akan

semakin mudah, presisi, efektif dan

efisien.

Dengan adanya sistem otomatisasi

pintu garasi dengan menggunakan PLC

Omron Sysmac CPM1A, diharapkan akan

menghasilkan suatu alat yang mampu

membantu pekerjaan manusia dalam

kehidupan sehari-hari denganteknologi

yang handal, sehingga dalam hal ini,

proses membuka dan menutup pintu garai

menjadi lebih mudah, efektif dan efisien.

1.2 Maksud dan Tujuan

Tujuan dari Kerja Praktek ini adalah

untuk memperkenalkan PLC sebagai salah

satu pendukung otomatisasi industri dasar

pemrograman PLC dan aplikasi PLC

khususnya seri Omron Sysmac CPM1A

yang diterapkan pada otomatisasi sistem

pintu garasi.

mailto:[email protected]


1.3 Pembatasan Masalah

Materi kerja praktek ini dibatasi

pada pengolahan PLC OMRON

SYSMAC CPM1A dari sisi perangkat

kerasnya dan pemrograman dasar bahan

ladder untuk mendukung kerja PLC dalam

aplikasinya untuk pintu garasi. Fungsi-

fungsi tambahan di luar fungsi dasar pada

pemrograman dan aplikasi-aplikasi PLC

selain aplikasi dasar tidak diulas pada

laporan kerja praktek ini.

II. DASAR TEORI

2.1 PLC (Programmable Logic

Control)

Berdasarkan pada standar yang

dikeluarkan oleh National Electrical

Manufacture Association (NEMA) ICS3-

1978 Part ICS3-304, PLC didefinisikan

sebagai berikut : “PLC adalah suatu

peralatan elektronik yang bekerja secara

digital, memiliki memori yang dapat

diprogram menyimpan perintah-perintah

untuk melakukan fungsi-fungsi khusus

seperti logic, sequening, timing, counting,

dan aritmatika untuk mengontrol berbagai

jenis mesin atau proses melalui analog

atau digital input/output modules”.

Gambar 2.1 Fungsi PLC

2.2 PLC OMRON SYSMAC

CPM1A

PLC OMRON SYSMAC CPM1A

adalah salah satu produk PLC dari Omron

yang terbaru. CPM1A merupakan PLC

tipe paket yang tersedia dengan 10, 20, 30,

40 buah I/O (input/output). Sistem input

outputnya berupa bit. Atau lebih dikenal

dengan PLC tipe relay karena hanya

membaca masukan dan menghasilkan

keluaran dengan logika 1 atau 0.

Gambar 2.2 PLC Omron Sysmac CPM1A

40I/O

2.2.1 Karakteristik CPM1A

PLC Omron CPM1A

merupakan salah satu seri dari PLC

Omron CPM1A. PLC ini memiliki 40

terminal yang terdiri dari 24 terminal

input dan 16 terminal output. Power

supply yang dipakai berupa tegangan

DC sehingga diperlukan sebuah trafo

dalam penggunaannya.

Gambar 2.3 Terminal I/O

2.2.2 Konfigurasi Internal Input

Output

Berikut ini adalah rangkaian

internal pada PLC Omron CPM1A:

1. Internal Input

PLC Omron CPM1A merupakan

jenis PLC yang kontaktor kontaktor input

internalnya digerakkan oleh transistor.


Gambar 2.4 Rangkaian Internal input

2. Internal Output

PLC Omron CPM1A-40CDT

merupakan jenis PLC CPM1A yang

kontaktor kontaktor output internalnya

digerakkan oleh transistor.

Gambar 2.5 Rangkaian Sinking Internal output

Gambar 2.6 Rangkaian Sourcing Internal

output

III. PERANCANGAN SISTEM

3.1 Perancangan Perangkat Keras

3.1.1 Sketsa Sistem Otomatisasi Pintu

Garasi

Gambar modul I/O sistem pintu

garasi dapat dilihat secara lengkap pada

lampiran 1.

3.1.2 Diagram Blok Rangkaian

Input/Output PLC

Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian Input

Output PLC

3.1.3 Penjelasan Tiap Blok

Berikut penjelasan tiap blok

berdasarkan gambar 3.2 :

Push Button Open berfungsi sebagai

tombol untuk menjalankan motor up

dan untuk memulai sistem.

LSA (Limit Switch Atas) berfungsi

untuk menandakan bahwa pintu garasi

sudah mencapai batas atas sekaligus

menghentikan gerakan motor up.

LSB (Limit Switch Bawah) berfungsi

untuk menandakan bahwa pintu garasi

sudah mencapai batas bawah sekaligus

menghentikan gerakan motor down.

Photodetector berfungsi untuk

mendeteksi ada atau tidaknya benda

yang sedang melewati pintu garasi,

selain itu Photodetector juga berfungsi

untuk mengaktifkan dan mereset timer

yang berfungsi menunda waktu untuk

menjalankan motor down serta

mengubah keadaan dari menutup pintu

ke membuka pintu.

Switch 1 (switch manual) berfungsi

untuk memilih mode otomatis atau

mode manual.

Switch 2 (switch buka) digunakan pada

mode manual, yang berfungsi untuk

menjalankan motor up atau motor


down sehingga dapat membuka atau

menutup pintu.

Motor down adalah keluaran dari

chanel output yang dihubungkan pada

sebuah relay rangkaian H-bridge yang

fungsinya untuk menjalankan motor

sehingga dapat menutup pintu garasi

otomatis.

Motor up adalah keluaran dari chanel

output yang dihubungkan pada sebuah

relay rangkaian H-bridge yang

fungsinya untuk menjalankan motor

sehingga dapat membuka pintu garasi

otomatis.

3.2 Perancangan Perangkat Lunak

3.2.1 Desain Pemrograman dengan

PLC

Untuk desain Ladder diagram

pintu garasi otomatis menggunakan

pemrograman software CX-Programmer

9.0. dapat dilihat pada lampiran 2.

3.2.1.1 Kemungkinan Kondisi (State) Untuk cara kerja dari pintu garasi

otomatis dapat menggunakan pendekatan

kondisi (state) atau juga sering disebut

metode Finitie State Machine (FSM). Hal

ini dimaksudkan agar lebih mudah dalam

mendesain ladder diagram pada PLC

Kemungkinan kondisi (state) yang ada

untuk aplikasi pintu garasi otomatis adalah

sebagai berikut. Tabel 3.1 Kemungkinan State

Catatan : hidup bernilai 1 (satu), mati

bernilai 0 (nol)

Keterangan :

S0 : Kondisi pintu tertutup

S1 : Kondisi dimana pintu dalam

proses membuka

S2 : Kondisi dimana pintu dalam

proses menutup

S3 : Kondisi pintu terbuka

S4 : Kondisi menunda waktu on

MU : Relay motor up dimana arah

putaran motor sebagai pembuka pintu

MD : Relay motor down dimana arah

putaran motor sebagai penutup pintu

3.2.1.2 State Diagram

Setelah didapatkan kemungkinan

kondisi (state), yang diperlukan untuk

memudahkan dalam pembuatan program

adalah perancangan state diagram.

Dengan demikian, dapat dibuat state

diagram sebagai berikut.

Gambar 3.1 State Diagram Program

State S0, yang merepresentasikan

kondisi awal ketika sistem mati atau saat

hidup pertama kali atau bisa dikatakan

sebagai home position, dalam keadaan ini,

pintu dalam keadaan tertutup. Dari posisi

ini, sistem akan berpindah menuju ke

State S1.

State S0 akan berpindah ke state S1

apabila mendapat inputan PB yaitu ketika

push button ditekan pada mode otomatis

atau switch buka berada pada posisi ON

jika menggunakan mode manual. Pada

State S1 relay motor UP akan ON dan

motor akan membuka pintu garasi.


Kemudian dari State S1 akan

berpindah ke State S3 jika pintu telah

mendorong LSA. Pada State S3 ini, motor

akan kembali diam, namun pintu dalam

posisi terbuka.

Dari State S3 ini, mode manual

akan langsung menuju ke S2 jika Switch

buka berada pada posisi OFF. Akan tetapi

pada mode otomatis, State S3 akan

menuju ke State S4 jika diferential down

ON yang akan aktif jika sensor

photodetektor medeteksi perubahan logika

dari High ke low. State S4 akan

menjalankan perintah delay selama 5 detik

menggunakan timer TON0.

Ketika TON0 sudah menunda

waktu selama 5 detik atau Switch buka

berada pada posisi OFF, maka State S4

atau State S3 akan berpindah ke State S2.

Dimana pada keadaan ini relay motor

DOWN akan ON dan pintu garasi akan

menutup.

Jika pintu garasi sudah mendorong

LSB, State S2 akan berpindah menuju

State S0 kembali dan motor akan kembali

diam sehingga pintu dalam keadaan

tertutup atau jika sebelum pintu garasi

mendorong LSB, tetapi photodetektor

terhalang atau mendeteksi adanya benda,

maka State S2 akan langsung menuju ke

State S1. Dan sistem ini akan berulang

sevara terus-menerus sampai supply PLC

dimatikan.

Dari diagram keadaan diatas maka

dapat dibentuk persamaan-persamaan

sebagai berikut:

Persamaan-persamaan transisi State:

TI = PO

T2 = S0.(SM.SB+ ̅̅ ̅̅ .PB)

T3 = S1.LSA

T4 = S2.PD

T5 = S3.SM. ̅̅̅̅

T6 = S2.LSB

T7 = S3. ̅̅ ̅̅ .DifdPD

T8 = S4.TON0

Persamaan-persamaan State:

S0 = (S0+T1+ T6. ̅̅̅̅ ). ̅̅̅̅

S1 = (S1+T2+T4. ̅̅̅̅ ). ̅̅̅̅

S2 = (S2+T5+T8). ̅̅̅̅ ). ̅̅̅̅

S3 = (S3+T3). ̅̅̅̅ . ̅̅̅̅

S4 = (S4+T7). ̅̅̅̅

Persamaan-persamaan output:

MU = S1

MD = S2

Selain itu, harus diingat bahwa

untuk keadaan State S4 merupakan

keadaan delay dimana TON0 mulai ter-

energize menghitung waktu 5 detik. Dan

diferensial down (DifdPD) merupakan

instruksi dari Photodetector yang akan

aktif apabila Photodetector mendeteksi

sinyal dari High ke low. Maka dapat

dituliskan persamaannya sebagai berikut:

TON0(5s) = S0

Difd PD = PD

IV. PENGUJIAN

4.1 State 0

Gambar 3.2 Pengujian plant pintu garasi pada

state 0

State S0 merupakan kondisi pintu

dalam keadaan tertutup. Kondisi input dan

outputnya dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 3.2 kondisi I/O state 0


4.2 State 1

Gambar 3.3 Pengujian plant traffic light pada

state 1

State S1 merupakan kondisi

menutup pintu, relay motor up dalam

keadaan ON.

Kondisi input dan outputnya dapat

dilihat pada tabel berikut: Tabel 3.3 kondisi I/O state 1

4.3 State 2

Gambar 3.4 Pengujian plant Pintu Garasi

Otomatis pada state 2

State S2 merupakan kondisi

menutup pintu, relay motor down dalam

keadaan ON.

Kondisi input dan outputnya dapat

dilihat pada tabel berikut:

Tabel 3.4 kondisi I/O state 2

4.4 State 3

Gambar 3.5 Pengujian plant Pintu Garasi

Otomatis pada state 3

State S3 merupakan kondisi pintu

dalam keadaan terbuka. Kondisi input dan


4.5 State 4

State S4 merupakan kondisi timer

sedang menunda waktu menutup pintu

selama 5 detik. Kondisi input dan



V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Dalam perancangan aplikasi PLC

OMRON SYSMAC CPM1A pada

sistem pintu garasi otomatis bertujuan

untuk memudahkan proses dalam

kegiatan sehari-hari dalam hal ini

adalah proses pintu garasi otomatis.

2. Apabila dibandingkan dengan

Mikrokontroller, maka PLC memiliki

tingkat kesulitan pemrograman yang

lebih kecil karena pada PLC cukup

dengan membuat Ladder Diagram

yang cenderung mudah dipahami dan

dianalisa tanpa harus membuat

coding yang kompleks.

5.2 Saran

Karena dalam perancangan modul

pintu garasi otomatis masih terdapat

banyak kekurangan dan untuk

mengembangkan alat ini dapat dilakukan

dengan meningkatkan atau menambah

fitur-fitur antara lain:

1. Pada aplikasi perancangan sistem

modul pintu garasi otomatis, dapat

menambahkan indikator untuk

pengamanan, misal dengan

menambahkan buzzer atau

menggunakan lampu indikator

saat pintu menutup.

2. Diagram ladder program dalam

laporan ini hanya salah satu proses

cara otomatisasi pintu garasi.

Masih terdapat berbagai macam

cara untuk penngembangan

otomatisasi sistem pintu garasi

otomatis.

3. Sensor dan aktuator yang masih

menggunakan sistem sederhana,

sehingga diperlukan sensor dan

aktuator yang lebih handal, dapat

diaplikasikan di dunia nyata dan

lebih canggih.

DAFTAR PUSTAKA

[1] -------, “Buku Pedoman Teknik

Elektro 2009”, Semarang : Jurusan

Teknik Elektro Universitas

Diponegoro, 2009.

[2] Muttaqin, Ilham, “Perancangan

Aplikasi Plc Omron Sysmac CP1L

pada Sistem Otomasi Ice Compactor

untuk Pemadatan Ice Flag”,

Semarang : Jurusan Teknik Elektro

Universitas Diponegoro, 2012

[3] -------, Laboratorium TKO,

http://www.elektro.undip.ac.id

[4] -------, Lokasi Teknik Elektro

UNDIP, Semarang,

http://www.maps.google.com

[5] Setiawan, Iwan, “Programmable

Logic Control (PLC) dan Teknik

Perancangan Sistem Kontrol”,

Yogyakarta : ANDI, 2006.

[6] B3729-PLC TRAINER SYSTEM

INSTRUCTIONS MANUAL.pdf

[7] OMRON. 2005.CPM1A Operation

Manual.pdf

[8] Swamardika Alit, “Simulasi Kontrol

Lampu Lalu Lintas Sistem Detektor

Dengan Menggunakan Sistem PLC

Untuk Persimpangan Jalan

Waribang-WR. Supratman

Denpasar”, Teknologi Elektro Vol.4

No.2 Juli - Desember 2005.

[9] OMRON. 1997.CPM1A Series

Brochure.pdf

[10] -------, Limit Switch dan Saklar Push

On, http://elektronika-

dasar.web.id/komponen/

[11] -------, Rangkaian H-bridge,

http://www.google.com

[12] CX-Programmer User Manual

Version 3.1

[13] CX-Programmer Introduction Guide

R132-E1-04.pdf

[14] CX-One Introduction Guide R145-

E1-03.pdf


BIOGRAFI

Achmad Ulul Azmy –

L2F009091, dilahirkan di

Semarang, 17 Maret

1991. Jenjang edukasi

ditempuh dari SD Negeri

3 Pedurungan Kidul

Semarang, SMP Negeri

29 Semarang, SMA

Negeri 2 Semarang dan sekarang sedang

menempuh studi S1 di Jurusan Teknik

Elektro Fakultas Teknik Universitas

Diponegoro dengan peminatan konsentrasi

kontrol.

Semarang, 20 Juli 2013

Mengetahui dan mengesahkan,

Dosen Pembimbing

Dr. Aris Triwiyatno, ST. MT

NIP. 197509081999031002


Lampiran 1

Sketsa Sistem Otomatisasi Pintu Garasi Otomatis

Gambar 1 Sketsa Sistem Otomatisasi Pintu Garasi Otomatis

Gambar diatas merupakan gambar modul pintu garasi otomatis, dimana pada kerja

praktek disini menggunakan input PB Open, LSA, LSB, photodetector, switch 1 dan

switch 2. Sedangkan output yang digunakan adalah motor up dan motor down.

Berikut keterangan gambar :

I0 : PB open

I1 : LSA

I2 : LSB

I3 : Photodetector

I4 : Switch 1 (manual-otomatis switch)

I5 : Switch 2 (open-close switch)

O0 : Motor down

O1 : Motor up


Lampiran 2

Ladder Diagram Keseluruhan Sistem Pintu Garasi Otomatis

Metode FSM


Gambar 2 Ladder Diagram Aplikasi Pintu garasi otomatis secara keseluruhan


Metode Trial Error


Tabel 1 Alamat masukan dan keluaran sistem pintu garasi otomatis

Masukan Alamat

PB Open 0.00

LSA 0.01

LSB 0.02

Photodetector 0.03

Switch Manual 0.04

Switch Buka 0.05

Keluaran Alamat

Motor Down 10.00

Motor Up 10.01

Internal Relay Alamat

photodetector 200.01

Internal relay 200.02

timer T0000

makalah seminar kerja praktek perancangan aplikasi plc...

Documents