PROPOSAL TUGAS AKHIR

MINIATUR PENGANGKUT SAMPAH OTOMATIS PADA KANAL BANJIR MENGGUNAKAN PLC

Disusun oleh :

Lukman Heru Andriawan (308531314851)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

APRIL 2011

A. LATAR BELAKANG

Banjir merupakan fenomena alam yang biasa terjadi di suatu kawasan yang

banyak dialiri oleh aliran sungai. Bencana banjir hampir setiap musim penghujan

melanda Indonesia. Bencana banjir dapat menimbulkan beberapa kerugian bagi manusia,

seperti rusaknya areal pemukiman penduduk, sulitnya mendapatkan air bersih, rusaknya

sarana dan prasarana penduduk, timbulnya berbagai macam penyakit, dan sebagainya.

Kejadian bencana banjir tersebut sangat dipengaruhi oleh faktor alam berupa curah hujan

yang diatas normal dan adanya pasang naik air laut. Disamping itu faktor ulah manusia

juga berperan penting seperti penggunaan lahan yang tidak tepat (pemukiman di daerah

bantaran sungai, di daerah resapan, penggundulan hutan, dan sebagainya), pembuangan

sampah ke dalam sungai, pembangunan pemukiman di daerah dataran banjir dan

sebagainya. 1

Salah satu penyebab terjadinya banjir adalah faktor sampah. Saat ini masih

banyak masyarakat yang kurang memiliki kesadaran akan kebersihan lingkungan. Sering

kali masyarakat membuang sampah ke sungai ataupun ke kanal yang. Hal tersebut

menimbulkan terjadinya penumpukan sampah di kanal banjir, sehingga dapat

menyebabkan aliran air menjadi tersumbat. Penyumbatan tersebut lama-kelamaan akan

menimbulkan banjir. Untuk mengatasinya dilakukan pengangkutan sampah dari sungai

secara langsung.

Pengangkutan sampah yang biasanya dilakukan adalah dengan cara manual, yaitu

dengan menggunakan sebuah perahu atau dengan menggunakan alat berat. Penggunaan

perahu untuk mengangkut sampah dari kanal banjir masih belum maksimal. Karena

volume sampah yang dapat di angkut oleh perahu tidak sepadan dengan jumlah sampah

yang ada di kanal. Sedangkan penggunaan alat berat dirasa tidak ekonomis. Karena untuk

membeli atau menyewa sebuah alat berat memerlukan biaya yang besar. Untuk

mengatasinya diperlukan sebuah alat yang dapat mengangkut sampah secara otomatis.

Selain itu juga dapat bekerja secara teratur dan dapat mengangkut sampah dengan volume

yang lebih banyak.

1 http://rapi-nusantara.net , diakses pada tanggal 2 April 2011

Berdasarkan latar belakang di atas, maka dalam tugas akhir ini akan dibuat sebuah

alat yang dapat mengangkut sampah dari kanal banjir secara otomatis dengan

menggunakan PLC. Kelebihan dari alat ini adalah dapat mengangkut sampah secara

otomatis dengan kapasitas pengangkutan yang lebih banyak. Setiap sampah yang

menumpuk pada saringan sampah akan di deteksi oleh sensor. Kemudian motor akan

bekerja untuk mengangkut saringan sampah ke atas dan meletakkannya ke sebuah

konveyor. Setelah itu konveyor akan membuang sampah ke tempat sampah.

B. RUMUSAN MASALAH

Berdasarkan uraian yang terdapat dalam latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan

masalah sebagai berikut :

1. Bagaimana merancang sebuah miniatur pengangkut sampah pada kanal banjir?

2. Bagaimana membuat miniatur pengangkutan sampah pada kanal banjir?

3. Bagaimana unjuk kerja miniatur pengangkut sampah pada kanal banjir?

C. TUJUAN

Adapun tujuan dalam pelaksanaan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Merancang sebuah miniatur pengangkut sampah pada kanal banjir.

2. Membuat miniatur pengangkut sampah pada kanal banjir.

3. Menguji unjuk kerja miniatur pengangkut sampah pada kanal banjir.

D. MANFAAT

1. Bagi mahasiswa

a. Dapat menemukan cara yang efektif dalam hal mengangkut sampah terapung pada

kanal banjir.

b. Dapat mengetahui dan memahami bagaimana caranya mengkombinasikan

beberapa komponen sehingga menjadi miniatur alat pengangkut sampah otomatis.

c. Untuk manfaat yang lebih luas dari penulisan ini adalah dapat menambah

wawasan dan pengetahuan mahasiswa terutama dalam bidang kendali PLC.

2. Bagi masyarakat

Penggunaan alat pengangkut sampah ini diharapkan dapat mengurangi permasalahan

sampah yang sering menyumbat laju aliran air pada kanal banjir yang dapat menyebabkan

terjadinya banjir. Selain itu, alat ini diharapkan mampu mengurangi dampak pencemaran

lingkungan yang diakibatkan oleh penumpukan sampah di kanal banjir.

E. BATASAN MASALAH

Dalam pembuatan dan perancangan alat ini diberikan beberapa batasan masalah,

antara lain :

PLC yang digunakan adalah PLC Omron CJM-1A.

Motor yang digunakan adalah jenis motor DC.

Sampah yang diangkut adalah sampah yang mengapung di atas permukaan air.

Sampah yang diangkut jenisnya adalah sampah rumah tangga, seperti plastik, botol

minuman,dll.

F. METODOLOGI

Dalam pengerjaan Proyek Akhir ini diperlukan suatu metode untuk mendapatkan hasil

yang maksimal. Untuk itu penulis merencanakan suatu langkah-langkah yang dapat

memaksimalkan dalam pelaksanaan pengerjaan Tugas Akhir ini. Langkah-langkah tersebut

adalah sebagai berikut :

1. Studi Literatur

Dalam proses perancangan dan pengujian sistem, studi literatur digunakan untuk

mendapatkan parameter perancangan dan pengujian. Literatur didapatkan dari

makalah-makalah, buku manual, dan beberapa artikel di internet.

2. Perancangan Sistem

Pada tahap ini pekerjaan yang dilakukan adalah merancang sistem hardware, mekanik,

dan rankaian driver motor.

3. Pembuatan Sistem

Pada tahap ini pekerjaan yang dilakukan adalah membuat sistem hardware, mekanik,

dan rankaian driver motor sesuai dengan perancangan.

4. Pengujian Sistem

Pada tahap ini pekerjaan yang dilakukan adalah menghubungkan antara perangkat

keras dan perangkat lunak dan kemudian dilakukan pengujian alat untuk mengetahui

apakah tujuan yang diharapkan telah tercapai dan data yang diambil dapat dijadikan

bahan analisa.

G. DAFTAR ISTILAH

Miniatur : Salinan atau model yang lebih kecil dari ukuran yang sebenarnya.

Sampah : Suatu bahan yang sudah tidak terpakai atau terbuang dari sumber hasil

aktifitas manusia.

Otomatis : Sistem yang bekerja dengan sendirinya tanpa ada campur tangan manusia.

Kanal Banjir : Suatu saluran air yang mampu menampung volume air agar tidak

menyebabkan banjir.

H. KAJIAN PUSTAKA

1. Programmable Logic Controller

PLC merupakan bagian tak terpisahkan dari proses otomasi. Program kendali PLC terdiri

atas tiga unsur yaitu: alamat, instruksi, dan operand.

1. Alamat (address)

Nomor yang menunjukkan lokasi, instruksi, atau data dalam daerah memori. Instruksi

harus disusun secara berurutan dan menempatkannya dalam alamat yang tepat sehingga

seluruh instruksi dilaksanakan mulai dari alamat terendah hingga alamat tertinggi dalam

program.

2. Instruksi

Perintah yang harus dilaksanakan PLC. PLC hanya dapat melaksanakan instruksi yang

ditulis menggunakan ejaan yang sesuai. Oleh karena itu, pembuat program harus

memperhatikan tata cara penulisan instruksi.

3. Operand

Nilai berupa angka yang ditetapkan sebagai data yang digunakan untuk suatu instruksi.

Operand dapat dimasukkan sebagai konstanta yang menyatakan nilai angka nyata atau

merupakan alamat data dalam memori.

Persiapan Pemrograman

Untuk memprogram PLC, ada dua cara yang umum. Pemrograman menggunakan PC/

Laptop dan pemrograman console.

Gambar 2.3 Pemrograman menggunakan PC/Laptop(Sumber: Brian,L.A.,1997:Fig 1-5)

Gambar 2.4 Pemrograman menggunakan Console (Sumber: Brian,L.A.,1997:Fig 1-5)

1. Setting Awal

Programmable logic controller diset pada mode PROGRAM, MONITOR atau RUN.

Mode PROGRAM digunakan untuk mempersiapkan program atau membuat modifikasi atau

mengkoreksi untuk mengeluarkan program. Mode RUN digunakan saat eksekusi dari program

yang telah dimasukkan. Mode MONITOR digunakan ketika mengubah nilai setting dari timer

dan counter sementara PC beroperasi.

2. Password Input

Password adalah input pertama saat power aktif, atau setelah Programming Console

diinstal dengan PC yang siap beroperasi. Untuk memasukkan password, tekan tombol-tombol

dibawah ini.

Gambar 2.5 Pasword Input (Sumber: Brian,L.A.,1997:Fig 1-5)

3. Membersihkan memori

Penggunaan operasi CLEAR, untuk membersihkan semua bagian dari area IR, HR, AR,

DM dan TC. Dengan kata lain operasi CLEAR akan membersihkan semua area memori tersebut

yang telah menyediakan Unit Memory pada PC, yaitu Unit RAM atau Unit EEP-ROM dan

switch write-enable adalah ON. Jika switch write-enable OFF, atau Unit Memory adalah Unit

EP-ROM, program memori tidak bersih. Juga, channel DM 1000 sampai 1999 tidak akan bersih.

Sebelum mulai memprogram atau saat instal program baru, bersihkan semua area.

Gambar 2.6 Urutan Membersihkan Memori (Sumber: Brian,L.A.,1997:Fig 1-5)

2. Sensor

Sensor adalah piranti yang mentransform (mengubah) suatu nilai (isyarat/energi) fisik ke nilai

fisik yang lain, serta menghubungkan antara fisik nyata dan industri elektrik dan piranti

elektronika. Di dunia industry berguna untuk monitoring,controlling, dan proteksi. Sering juga

disebut dengan tranduser. Sensor umumnya dikategorikan menurut apa yang diukur dan sangat

berperan penting dalam proses pengendalian manufaktur modern.

Sensor Proximity (proximity sensors)

Merupakan sensor yang mendeteksi keberadaan dari suatu objek tanpa melakukan kontak

fisik. Sensor proximity adalah sensor untuk mendeteksi ada atau tidaknya suatu objek. Jenis

sensor proximity meliputi limit switch (saklar mekanik), ultrasonic proximity, proximity

(infra merah), kamera, dan sebagainya.

Saklar Mekanik

Saklar yang dioperasikan secara mekanik adalah saklar yang dikontrol oleh faktor-faktor

secara otomatis misalnya, tekanan, posisi, dan suhu. Saklar pembatas adalah alat pengendali

industri yang sangat umum. Saklar pembatas dirancang hanya untuk beroperasi apabila batas

yang sudah ditentukan sebelumnya sudah dicapai, dan saklar tersebut biasanya diaktifkan kontak

dengan obyek misalnya cam. Alat tersebut dapat menggantikan operator (manual) manusia.

(Sumber: Petruzella, 2001:151).

Gambar 2.20 Saklar Mekanik

(Sumber: Aripriharta, 2009)

Saklar digunakan untuk mengetahui posisi dari sebuah batasan yang berhubungan dengan

piston, silinder, rotor, pergerakan tempat mesin, dan lain-lain agar peralatan tersebut dapat

terkontrol secara otomatis. Saklar jenis ini disebut sebagai saklar pembatas (limit switch).

Beberapa macam tipe saklar pembatas dibuat dengan tujuan untuk memperoleh cara

penempatan saklar pembatas. Macam-macam dari tipe ini disesuaikan dengan pergerakan, suatu

ketelitian dan suatu kekuatan mekanis.

Saklar pembatas merupakan salah satu sensor yang memberikan dua kondisi yang akan

dihasilkan yaitu kondisi high dan low. Dalam saklar pembatas, diberikan pilihan saat pengesetan

awal, yaitu kondisi Normally Closed (saat kondisi normal kontak terhubung) atau Normally

Open (saat kondisi normal kontak terputus). Sensor akan memberikan sinyal pada saat kontak

tertekan.

Gambar 2.21 Limit Switch Gambar 2.22 Simbol Limit Switch

(Sumber: Aripriharta, 2009) (Sumber: Aripriharta, 2009)

3. Rele Elektromekanis

Rele elektromekanis (electromechanic relay = EMR) adalah saklar magnetis. Rele ini

menghubungkan rangkaian beban on atau off dengan pemberin energi elektromekanis, yang

membuka atau menutup kontak pada rangkaian. EMR mempunyai variasi yang luas baik pada

rangkaian listrik maupun elektronis. (Sumber: Petruzella, 2001: 370).

Prinsip kerja dari saklar elektromagnetis, apabila ada arus yang melewati kumparan

menyebabkan inti besi menjadi magnet, sehingga jangkar dari besi lunak akan tertarik. Jika gaya

magnet lebih besar dari gaya pegas yang melawannya, maka kontak akan berhubungan.

Gambar 2.25 Rele (Sumber : http://www.omron.com)

4. Motor DC

Prinsip kerja motor dc secara umum didasarkan pada prinsip bahwa jika sebuah konduktor

yang dialiri arus listrik diletakkan dalam medan magnit, maka tercipta gaya pada konduktor

tersebut yang cenderung membuat konduktor berotasi.

Gambar 2.9 Gaya Medan Magnet Pada Konduktor Yang Dialiri Arus Listrik (Sumber :

Http//id.wikipedia.org)

Pada Gambar 2.9 terlihat sebuah kumparan yang dialiri arus listrik diletakkan dalam

medan magnet tetap. Akibatnya tercipta gaya pada kumparan baik pada sisi A maupun pada sisi

B. Gaya ini akan berlangsung terus sampai konduktor meninggalkan medan magnet. Karena itu

untuk mendapatkan putaran yang terus menerus maka digunakan banyak konduktor, sehingga

jika sebuah konduktor meninggalkan medan magnet pada saat itu juga terdapat konduktor lain

yang memasuki medan magnet. Setelah kumparan berputar 180 derajat, maka arah arus listrik

pada sisi A dan B akan berubah arah. Untuk itu digunakan sebuah komutator yang berfungsi

untuk membalik arah arus dalam kumparan.

Prinsip kerja motor DC berdasarkan pada kaidah tangan kiri. Sepasang magnet permanen

utara-selatan menghasilkan garis medan magnet, kawat penghantar di atas telapak tangan kiri

ditembus garis medan magnet. Jika kawat dilairkan arus listrik DC sebesar I searah keempat jari

tangan, maka kawat mendapatkan gaya sebesar F searah ibu jari.

Gambar

Keterangan :

M1 : Motor 1 S1 : Sensor Proximity1

M2 : Motor 2 S2 : Sensor Proximity 2

M3 : Motor 3 S3 : Sensor Proximity 3

S4 : Sensor Proximity 4

Prinsip Kerja

1. Alat ini bekerja setiap 30 menit.

2. Motor 1 dan motor 2 menarik saringan sampah dari dasar kanal.

3. Pada saat menyentuh sensor 1, kedua motor akan berhenti dan akan menjalankan motor 3

untuk mengarahkan konveyor ke pinggir kanal.

4. Pada saat menyentuh Sensor 2 motor 3 akan berhenti dan akan menghidupkan motor 2

dengan arah yang berlawanan dari arah sebelumnya. Sehingga akan menurunkan saringan

M3L2

L4

M1 M2

L1

L3

hingga saringan tersebut miring dengan sudut 450. Motor tersebut akan bekerja selama 10

detik dan akan kembali ke posisi semula setelah 10 detik.

5. Sampah pun akan turun ke konveyor dan selanjutnya dibuang ke tempat sampah.

6. Setelah 10 detik, motor 1 dan motor 2 kembali bekerja dengan arah putaran yang

berlawanan dari sebelumnya,sehingga akan menurunkan saringan ke dasar kanal.

7. Pada saat menyentuh Sensor 3, motor 1 dan motor 2 akan berhenti dan akan

menghidupkan motor 3 untuk mengembalikan konveyor ke posisi semula.

8. Pada saat menyentuh Sensor 4, motor 3 akan berhenti.