APLIKASI PLC MEREK OMRON SYSMAC CPM1A PADA SISTEM GERAK OTOMATIS PINTU GARASI MOBIL *)
Amran Rozan*), Jhoni Indra**)
Staf Pengajar Teknik Mesin, Peliteknik Negeri Medan Staf Pengajar Departemen Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan
**)
Abstrak Perkembangan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi saat ini, menuntut adanya sistem kerja yang tepat (akurat). System control konvensional perlahan-lahan telah ditinggalkan dan diganti dengan sistem control otomatis. Dengan mengandalkan sebuah controller yang berperan untuk mengatur operasional dari sistem yang diperlukan. PLC (Programmable Logic Controller) merupakan salah satu jenis controller yang popular digunakan dewasa ini, terutama di dalam memudahkan kerja atau operasi Industri. Sasaran utama dari penelitian ini adalah bagaimana memanfaatkan atau mengaplikasikan Teknologi PLC merek OMRON untuk mengatur pergerakan pintu garasi mobil secara otomatis, sehingga memudahkan pemilik mobil memasukan kenderaannya kedalam garasi tanpa harus turun dari kenderaannya untuk membuka pintu garasi secara manual. Kata-kata kunci: Programmable logic controller, Gerak otomatis, Pintu garasi
1. Pendahuluan Perkembangan industri dewasa ini, khususnya dunia industri di negara kita berjalan amat pesat seiring dengan meluasnya jenis produk-produk industri, mulai dari apa yang digolongkan sebagai industri hulu sampai dengan industri hilir. Kompleksitas pengolahan bahan mentah menjadi bahan jadi yang berproses baik secara fisika maupun secara kimia, telah memacu manusia untuk selalu meningkatkan dan memperbaiki untuk kerja sistem yang mendukung proses tersebut, agar semakin produktif dan efisien. Salah satu yang menjadi perhatian utama hal ini adalah penggunaan sistem pengendalian proses industri. Dalam era industri modern, sistem kontrol, proses industri biasanya merujuk pada otomatisasi sistem kontrol yang digunakan. Sistem kontrol industri di mana peranan manusia masih amat dominan (misalnya dalam merespons besaranbesaran proses yang diukur oleh sistem kontrol tersebut dengan serangkaian langkah berupa pengaturan panel dan saklar-saklar yang relevan) telah banyak digeser dan digantikan oleh sistem kontrol otomatis. Sebabnya jelas mengacu pada faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi dan produktivitas industri itu sendiri, misalnya faktor human error dan tingkat keunggulan yang ditawarkan sistem control tersebut. Salah satu sistem kontrol yang sangat luas penggunaannya ialah Programmable Logic Controller (PLC). Penerapannya meliputi berbagai jenis industri mulai dari industri rokok, otomotif, kertas bahkan sampai pada industri tambang, misalnya pada pengendalian turbin gas dan unit
296
industri lanjutan hasil pertambangan. Kemudahan transisi dan sistem kontrol sebelumnya (misalnya dari sistem kontrol berbasis relay mekanis) dan kemudahan trouble-shooting dalam konfigurasi sistem merupakan dau faktor utama yang mendorong populernya PLC. PLC merupakan sistem yang dapat memanipulasi, mengeksekusi dan atau memonitor keadaan proses pada laju yang amat cepat, dengan dasar data yang bias di program dalam sistem berbasis mikro prosesor integral. PLC menerima masukan keluaran sinyal-sinyal listrik untuk mengendalikan suatu sistem, dengan demikian besaran-besaran fisika dan kimia yang dikendalikan, sebelum diolah oleh PLC, akan dirubah menjadi sinyal listrik analog maupun digital, yang merupakan data dasarnya. Karakter proses yang dikendalikan oleh PLC sendiri merupakan proses yang sifatnya bertahap, yakni proses itu berjalan urut untuk mencapai kondisi akhir yang diharapkan. Berdasarkan penjelasan teori dan keunggulan teknologi PLC serta berbagai aplikasi di industri, peneliti mencoba melalui penelitian ini menerapkan teknologi PLC merek OMRON seri SISMAC CPM!A sebagai penggerak otomatis pintu garasi mobil.
2. Piranti Penyusunan PLC PLC yang diproduksi oleh berbagai perusahaan sistem kontrol terkemuka saat ini biasanya mempunyai cirri-ciri sendiri yang menawarkan keunggulan sistemnya, baik dari segi aplikasi (perangkat tambahan maupun modul utama sistemnya meskipun demikian
Aplikasi PLC Merek Omron Sysmac CPM1A… (Amran Rozan/Jhoni Indra)
Gambar 1: Blok Diagram Modul PLC pada umum setiap PLC (sebagaimana computer pribadi ada yang cenderung mengalami standarisasi dan komptible satu sama lain). PLC pada umumnya mengandung empat bagian (piranti) berikut ini: 1. Modul Catu Daya 2. Modul CPU 3. Modul I/O 4. Modul Perangkat Lunak 2.1 Modul Catu Daya (Power Supply/PS) Power Supply tegangan DC ke berbagai modul PLC lainya selain modul tambahan dengan kemampuan arus total sekitar 20 A sampai 50 A, yang sama dengan battery lithium integral (yang digunakan sebagai memory backup). Seandainya PS ini gagal atau tegangan bolak balik masukannya turun dari nilai spesifiknya, isi memori akan tetap terjaga. PLC buatan Triconex USA, yakni Trisen TS3000 bahkan mempunyai dauble power supply yang berarti apabila satu PSnya gagal, PS kedua otomatis akan mengambil alih fungsi catu daya sistem 2.2 Modul CPU Modul CPU yang juga disebut juga modul controller atau prossor terdiri dari dua bagian: 1. Prosesor 2. Memori Mengoperasikan dan mengkomunikasikan modul-modul PLC melalui: 1. Prosesor berfungsi bus-bus serial atau paralel yang ada, mengeksekusi program kontrol 2. Memori berfungsi menyimpan informasi digital yang bisa diubah dan berbentuk tabel, register citra atau (Relay Ladder Logic) yang merupakan program pengendali proses
2.3 Modul Program Perangkat Lunak PLC mengenal berbagai macam perangkat lunak, termasuk State Language, SFC dan bahkan C. Yang paling populer digunakan RLL (Relay Ladder Locig). Semua bahasa pemograman tersebut dibuat berdasarkan proses sekuensial yang terjadi dalam plant (sistem yang dikendalikan). Semua instruksi dalam program akan diesekusi oleh modul CPU, dan penulisan program itu bisa dilakukan pada keadaan on line. Jadi PLC dapat bisa ditulisi program kontrol pada saat ia mengendalikan proses tanpa mengangu pengendalian yang sedang dilakukan.Eksekusi perangkat lunak tidak akan mempengaruhi operasi I/O yang tengah berlangsung. 2.4 Modul I/O Modul I/O merupakan modul masukan dan modul keluaran yang bertugas mengatur hubungan PLC dengan piranti eksternal atau priferal yang bisa berupa suatu komputer host, saklar-saklar, unit pengerak motor dan berbagai macam sumber sinyal yang terdapat dalam plant yaitu: 1. Modul Masukan (I) Modul masukan berfungsi untuk menerima sinyal dari unit pengindera priferal dan memberikan pengaturan sinyal, terminasi, isolasi, maupun indikator keadaan sinyal masukan. Sinyal – sinyal dari piranti periferal akan di-scan dan keadaannya akan dikomunikasikan melalui moduk antar muka dalam PLC 2. Modul Keluaran (O) Modul, keluaran mengaktivasi berbagai macam piranti seperti aktuator hidrolik, pneumatik, selenoid, starter motor dan tampilan status titiktitik priperal yang terhubung dalam sistem. Fungsi
Jurnal Teknik SIMETRIKA Vol. 4 No. 1 – April 2005: 295 – 300
297
modul keluaran lainnya mencakup conditioning terminasi dan juga pengisolasian sinyal-sinyal yang ada. Proses aktivasi itu tentu saja dilakukan dengan pengiriman sinyal-sinyal diskret dan analog yang relevan, berdasarkan watak PLC yang merupakan piranti digital.
operasi, ditulis dengan alat programming dan di transfer ke CPU PLC dan kemudian dilakukan uji program. 6. Menjalankan Sistem Pada tahap ini perlu dilakukan pengujian sistem secara keseluruhan. Untuk memastikan bahwa sistem dapat berjalan dangan aman.
3. Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam melaksanakan penelitian yang bersifat aplikasi rancangan model prototipe system gerak otomatis pintu garasi mobil dengan menggunakan PLC merek OMRON diperlukan pendekatan-pendekatan dan prosedur sebagai berikut: 1. Membuat blok diagram sistem gerak otomatis pintu garasi mobil dengan menggunakan PLC. 2. Rancangan prototipe sistem gerak otomatis pintu garasi mobil. Pada tahap ini terlebih dahulu menentukan sistem-sistem apa yang dikendalikan dan bagaimana prosesnya. 3. Menetukan terminal/perangkat Input dan Output (I/O). Semua perangkat masukan (Input) dan perangkat keluaran (Output) yang akan dihubungkan dengan PLC harus ditentukan. 4. Perancangan Program Setelah ditentukan pengalamatan (addressing) dari input maupun output, maka proses merancang program dalam ladder diagram dapat dibuat sesuai dengan urutan operasi. 5. Pemogram Tahap ini, program yang sudah dirancang dalam ladder diagram sesuai dengan urutan Sensor PIR
4. Hasil dan Pembahasan 1. Blok Diagram Sistem Gerak Otomatis Garasi Mobil dengan PLC 2. Diskripsi Kerja Sistem Sistem ini dirancang dengan mengharapkan kemudahan bagi pengguna di dalam memasukkan kendaraannya di dalam garasi mobil. Deskripsi kerja dari sistem ini adalah dengan menempatkan sebuah sensor infra merah/PIR (passive infra red) di depan atas garasi yang berfungsi untuk mendeteksi ada tidaknya mobil yang mendekati garasi. Kemudian sebuah photo sensor yang berfungsi untuk mendeteksi ada tidaknya mobil yang lewat. Sebuah saklar pembatas (limit switch) diletakkan dibagian atas garasi pada jarak tertentu yang berfungsi untuk menghentikan gerakan pintu garasi saat membuka tas. Sebuah saklar pembatas juga diletakkan pada bagian bawah garasi pada jarak tertentu yang berfungsi untuk menghentikan gerakan pintu garasi saat menutup. Dalam rancangan prototipe sistem gerak digunakan dua motor DC yang masing-masing berfungsi sebagai pembuka dan menutup pintu garasi mobil.
Drive
Motor
CPU PLC
Pintu Garasi Alarm
Gambar 2: Blok diagram sistem gerak otomatis garasi mobil dengan PLC
298
Aplikasi PLC Merek Omron Sysmac CPM1A… (Amran Rozan/Jhoni Indra)
Gambar 3: CPU PLC jenis OMRON SYSMAC CPM1A
Keterangan: 1. Power Supply Input Terminal 2. Functional Graunding Terminal 3. Terminal Input (12 point) 4. PC Status Indicator 5. Terminal Output (8 poin) 6. Output Indicator 7. Input Indicator 8. Peripheral Port
PIR sensor LS1
LS2
PG M1
M2 PS Gambar 4: Prototipe dari garasi mobil
Keterangan: : Motor DC Penggerak Pintu Garasi M1, M2 LS1, LS2 : Saklar Pembatas Gerakan Pintu garasi PIR : Pasive Infra Red PS : Photo Sensor PG : Pintu Garasi
Jurnal Teknik SIMETRIKA Vol. 4 No. 1 – April 2005: 295 – 300
299
3. Perancangan Flow Chart Pembuatan Flow Chart dari sistem gerak otomatis Pintu Garasi Mobil dengan menggunakan PLC sebagai berikut:
5. Penentuaan (Addressing)
Pengalamatan
6. Perancangan Program Perancangan program dari PLC merek OMRON menggunakan software dengan model relay ladder Logic atau disebut juga dengan Ladder Diagram. Untuk sistem gerak otomatis pintu garasi mobil, terlihat pada Gambar 5.
Untuk memudahkan di dalam pengalamatan atau addressing, maka perlu untuk penentuan Input dan Output melalui tabel (Tabel 1 dan Tabel 2). Mulai
Power On
Tidak masuk Menunggu Kenderaan
Masuk Pintu dibuka
Alarm
Kenderaan telah masuk
Pintu ditutup
Ya
Selesai
300
Aplikasi PLC Merek Omron Sysmac CPM1A… (Amran Rozan/Jhoni Indra)
No
Tabel 1: Pengalamatan (addressing) Input INPUT Alamat Input Fungsi
Komponen
1.
Saklar Power On
00000
2.
Saklar Infra Merah
00001
3.
Photo sensor
00002
Untuk menghidupkan atau mematikan sistem Untuk mendeteksi ada tidaknya kenderaan di depan garasi Untuk mendeteksi kenderaan yang masuk
4.
Limit Switch Up
00003
Untuk membuat pintu berhenti membuka
5.
Limit Switch Down
00004
Untuk membuat pintu berhenti menutup
Tabel 2: Pengalamatan (addressing) Output OUTPUT No 1.
Komponen Motor Down
Alamat Output 01000
Fungsi Untuk menggerakkan pintu garasi (menutup)
2.
Motor Up
01001
Untuk menggerakkan pintu garasi (membuka)
3.
Alarm
01002
Untuk memperingatkan pada saat pintu membuka atau menutup
00000
00001 01003 00003
01003
Power On
01001
Motor Up
01000
Motor Down
00002 01003 00004
01000
01000
01002
Alarm
01001
End (01)
Selesai
Gambar 5: Ladder diagram sistem gerak otomatis pintu garasi mobil
Jurnal Teknik SIMETRIKA Vol. 4 No. 1 – April 2005: 295 – 300
301
Keterangan dari Gambar 5, bahwa sebelum sesuatu dimulai. Terlebih dahulu diaktifkan (power on) hal ini ditandai dengan bekerjanya kontak X0 sehingga coil RO energized, sehingga semua kontak RO menutup (karena RO merupakan kontak Normally Open). Pada saat infra merah mendeteksi adanya mobil maka pada saat itu berarti kontak X1 bekerja (X1 merupakan kontak Normally Open), kontak RO bekerja, dan X3 yang juga merupakan kotak Normally Close mengakibatkan Y1 bekerja atau dengan kata lain motor membuka pintu garasi. Karena coil Y1 energized maka kontak Y1 closed, sehingga Y2 bekerja yakni bekerjanya alarm selama motor up bekerja membuka pintu garasi. Ketika pintu menyentuh saklar up, maka kontak (X3 merupakan kontak normally close), sehingga motor akan berhenti membuka pintu (ditandai dengan deenergized-nya coil Y1, karena rangkaian terputus). Bersamaan dengan itu kontak Y1 open kembali dan berhenti berbunyi. Ketika mobil masuk dan terdeteksi oleh photo sensor maka berdasarkan tabel 1. maka kontak X2 bekerja sehingga rangkaian dalam urutan ketiga ini mengakibatkan YO energized dalam arti bahwa motor down bekerja untuk menutup pintu garasi. Bakerjanya coil YO mengakibatkan tertutupnya kontak YO sehingga kembali Y2 bekerja yakni alarm kembali berbunyi sebagai tanda bahwa pintu garasi dalam proses menutup. Ketika pintu menyentuh saklar down, maka X4 bekerja atau membuka dan memutus rangkaian sehingga YO deenergized. Jadi motor berhenti menutup pintu garasi dan bersamaan dengan itu maka alarm berhenti berbunyi dengan terbukanya kembali kontak YO.
Daftar Pustaka C.Ray Asfahl, 1985.Robots and Manufacturing Automation, Second Editions Amarica Frank.O Fetruzella, 1989, Programmable Logic Controller. New York, Glence Book CQM1/CPM1 Programmable Logic Controller.Programming Manual Hubert Charles I, 1991, Electric Machines Theory, Operational, Applications, Ajustment and Control. Mac Millan Publishing Company. New York Malvino, Hanafi Gunawan 1999. Prinsip-Prinsip Electronika, Edisi Kedua Erlangga Jakarta.
7. Kasimpulan dan Saran Kesimpulan Berdasarkan hasil rancangan dan pengujian sistem garak otomatis pintu garasi mobil dengan PLC, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan: a. Bahwa PLC merek OMRON Sysmac CPM1A dapat digunakan sebagai alat kendali sistem gerak otomatis pintu garasi mobil. b. Dalam rancangan ini penggunaan piranti input dan output, yakni lima input dan tiga output. c. Membutuhkan sedikit alur diagram ladder dalam pemograman sistem gerak otomatis pintu garasi mobil. Saran Berdasarkan dari hasil rancangan dan pengujian sistem gerak otomatis pintu garasi mobil dengan mengunakan PLC merek OMRON Sysmac CPM1A, disarankan bahwa PLC merek OMRON Sysmac CPM1A memungkinkan dapat dikembangkan untuk berbagai aplikasi lanjutan.
302
Aplikasi PLC Merek Omron Sysmac CPM1A… (Amran Rozan/Jhoni Indra)
