BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Traffic Light Traffic light adalah lampu yang digunakan untuk mengatur kelancaran lalulintas disuatu persimpangan jalan dengan cara member kesempatan pengguna jalan dari masing-masing arah untuk berjalan secara bergantian. (http://etd.eprints.ums.ac.id, 2009)
2.2 Programmable Logic Control ( PLC ) (Balza.2007) PLC atau diterjemahkan sebagai kontroler yang dapat
diprogram (Programmable Logic Controller), adalah sebuah komputer khusus yang banyak digunakan untuk otomasi proses produksi di industri. Tidak seperti komputer biasa, PLC telah didesain sebagai alat control yang memiliki banyak jalur input dan output, dengan dilengkapi ketahanan untuk kondisi lingkungan yang buruk (debu, lembab, panas, dingin dan lain-lain).
2.3 Perbandingan PLC Dengan Jenis Kontroler Lainnya 2.3.1 PLC dengan Control Relay Perancangan PLC pada awalnya dimaksudkan untuk menggantikan kontrol relay yang tidak fleksibel. Beberapa keuntungan penggunaan PLC relatif terhadap control relay untuk pengontrolan mesin atau proses diantaranya adalah: bersifat software, artinya fungsi kontrol dapat secara mudah diubah dengan mengganti program dengan software. 3 hal keuntungan penggunaan PLC relatif terhadap control relay untuk proses sebagai berikut :
a. Implementasi proyek cepat b. Pengabelan relatif sederhana dan rapi c. Monitoring proses terintegrasi.
2.3.2 PLC dengan Sistem Konvensional Dalam sistem pembuatan sistem monitoring lebih khusus lagi dengan menggunakan PLC, memiliki perbedaan dalam sustu sistem konvensional seperti berikut: 1) Relatif mudah untuk melakukan perubahan pada strategi control yang akan diterapkan, karena logika kontrol yang digunakan diwujudkan dalam bentuk perangkat lunak. 2) Jumlah relay yang diperlukan dapat dikurangi hingga tinggal seperlimanya saja. 3) Lebih mudah untuk menginstalasinya karena pengkabelannya lebih sederhana. 4) Lebih mudah untuk menemukan kesalahan dan kerusakan karena PLC memiliki fasilitas self-diagnosis. 5) Secara umum biaya yang diperlukan lebih kecil, baik dari segi biaya pengadaan maupun pemeliharaan. 6) Tahan bekerja terus-menerus dalam lingkungan kerja yang umum dijumpai dipabrik-pabrik, misalnya temperatur tinggi, tekanan tinggi, kelembaban tinggi, atau beracun.
2.3.3 PLC dengan Mikrocontroller (Iwan, 2005)
Mikrocontroller pada dasarnya adalah sebuah komputer
yang dirancang untuk melakukan tugas-tugas control. Secara fungsional, PLC dan Mikrocontroller ini hamper sama, tetapi secara teknis pengontrolan mesin atau plant dengan Mikrocontroller relatif lebih sulit. Hal ini terkait dengan perangkat keras dan perangkat lunak dari Mikrocontroller tersebut. dalam hal ini, pengontrolan mesin atau plant dengan Mikrocontroller memerlukan perancangan pengondisi sinyal tambahan pada port input/output-nya, dan umumnya pemograman Mikrocontroller ini dilakukan dengan menggunakan bahasa assembler yang relatif sulit dipelajari.
2.3.4 PLC dengan Personal Komputer (Iwan, 2005) Dengan perangkat antarmuka tambahan misalnya PPI 8255, sebuah PC dapat digunakan untuk mengendalikan peralatan luar, tetapi filosofi perancangan PC tidak dimaksudkan untuk digunakan sebagai perangkat pengontrolan, melainkan pengolahan data ( misalnya PC tidak dirancang untuk ditempatkan pada lokasi dengan getaran ekstrim yang umu dijumpai di pabrik). (Iwan, 2005) Dalam sistem kontrol ini, sebuah PC selain dapat digunakan sebagai perangkat pemograman, PLC juga umum digunakan untuk monitoring dan menjadi perangkat komunikasi antar PLC dengan komputer utama, misalnya pada sistem kontrol skala besar. Dengan kata lain, saat ini dapat dikatakan bahwa komputer merupakan mitra tak terpisahkan dalam penggunaan PLC.
2.4 Mikrocontroller PIC16F877 (Dian.2009)
Mikrocontroller
PIC16F877
merupakan
salah
satu
Mikrocontroller dari keluarga PICmicro yang popular digunakan sekarang ini, mulai dari pemula hingga para profesional. Hal tersebut karena PIC16F877 sangat praktis dan menggunakan teknologi FLASH memori sehingga dapat di programhapus hingga seribu kali.
Gambar 2.1 Pin Mikrocontroller PIC16F877 ( Sumber : Microchip PIC16F877 datasheet )
(Thomas. 2005) Macam-macam bahasa program yang ditetapkan oleh (International Electronic Comminssion) IEC61131-3 adalah sebagai berikut : 1.) Ladder Diagram ( Diagram Tangga ) Lader diagram adalah bahasa pemrograman yang dibuat dari persamaan fungsi logika dan fungsi-fungsi lain berupa pemrosesan data atau fungsi waktu dan pencacahan.Ladder diagram terdiri dari susunan kontakkontak dalam satu group perintah secara horizontal dari kiri ke kanan, dan terdiri dari banyak group perintah secara verikal. 2.) Function Blok Diagram Function Blok Diagram adalah suatu fungsi-fungsi logika yang disederhanakan dalam gambar blok dan dapat dihubungkan dalam suatu fungsi atau digabungkan dengan fungsi blok lain. 3.) Statement List ( STL ) Statement List adalah bahasa program jenis tingkat rendah mirip dengan bahasa Assembly. Instruksi yang dibuat berupa susunan sederhana menuju ke operator yang berupa alamat atau register. 4.) Structured Text ( teks terstruktur ) Teks terstruktur merupakan bahasa tingkat tinggi yang dapat memproses system logikaataupun alogaritma dan memungkinkan pemrosesan system lain. Perintah umumnyamenggunakan IF…THEN…ELSE, WHILE…DO, REPEAT…UNTIL dll. 5.) Squential Function Chart Squential Function Chart merupakan bahasa program yang dibuat dan disimpan dalam chart. Bagian-bagian chart memiliki fungsi urutan langkah, transisi dan percabangan. Tiap step memilki status proses dan bisa terdiri dari struktur yang berurutan.
2.5 Ladder Diagram (Balza.2007) Ladder Diagram menggambarkan program dalam bentuk grafik. Diagram ini dikembangkan dari kontak-kontak relay yang terstruktur yang menggambarkan aliran arus listrik. Dalam Ladder Diagram terdapat dua buah
garis vertikal dimana garis vertikal sebelah kiri dihubungkan dengan sumber tegangan positif catu daya dan garis sebelah kanan dihubungkan dengan sumber tegangan negatif catu daya. Ada tiga buah lambang dasar pada Ladder Diagram yang harus diperhatikan, tiga lambang tersebut ditunjukkan pada Gambar dibawah ini :
II
Gambar kontak untuk Normally Open
и
Gambar kontak untuk Normally Close
()
Gambar Coil
Gambar 2.2 Lambang Dasar pada Ladder Diagram
Kontak Normally Open akan tertutup apabila bernilai "1" sehingga arus akan mengalir atau aktif, sedangkan Normally Close akan aktif jika bernilai "0". Beberapa operasi dasar dalam pemprograman PLC yaitu:
2.5.1 Operasi AND Seperti pada teori rangkaian logika maka operasi AND ini menyatakan bahwa keluaran akan berlogika "1" jika semua masukan bernilai "1". Namun jika salah satu dari masukannya bernilai "0" (low) maka keluarannya pasti akan bernilai "0". 11
12
Q1
II II
()
Gambar 2.3 Operasi AND
2.5.2 Operasi OR Pada operasi OR jika salah satu masukan bernilai "1" maka keluarannya akan bernilai "1"
11
II 12 II
Q1
()
Gambar 2.4 Operasi OR
2.5.3 Operasi Set dan Reset Operasi ini prinsipnya sama dengan flip-flop , namun pada PLC kita menjumpai dua jenis operasi Set dan Reset yaitu Set dominan dan Reset Dominan. Pada Set dominan, maka jika Set bernilai "1" maka keluarannya akan bernilai "1" walaupun pada Reset diberikan nilai "1", begitu pula sebaliknya jika Reset dominan, maka masukkan pada Reset yang dominan terhadap keluarannya
2.5.4 Operasi Timer Dalam operasi timer ada dua bentuk operasi yaitu delayed-on dan delayedoff. Pada operasi delayed-on keluaran yang kita inginkan akan bernilai "1" (ON) setelah selang waktu yang kita inginkan. Sebaliknya delayed-off, keluaran akan bernilai "0" (OFF) setelah selang waktu yang kita inginkan.
2.6 Software LD Mikro LD Mikro adalah sebuah software IDE yang membuat kode program untuk beberapa jenis Mikrocontroller. Program editor pada LDmicro berbentuk diagram tangga. Disamping itu, kelebihan LD Mikro adalah software ini gratis. Tampilan LD Mikro sangat sederhana dan terdiri atas 2 buah jendela. Jendela pertama dengan back ground hitam merupakan tempat untuk pembuatan program logika tangga.
Sedangkan jendela kedua dengan back ground putih merupakan tempat untuk melihat dan mengatur status variabel yang digunakan. Juga untuk menentukan kaki Mikrocontroller mana yang dijadikan input atau output program.
Gambar 2.5 Tampilan Ladder Diagram
2.7 Software PICPgm (Dian.2009) PICPgm adalah sebuah PC-Software untuk Mikrocontroller PIC program menggunakan hardware programmer eksternal terhubung ke PC. Hal ini memungkinkan untuk: a. Program file HEX ke PIC Mikrocontroller b. Baca isi Mikrocontroller PIC dan simpan ke file HEX c. Menghapus Mikrocontroller PIC d. Periksa apakah Mikrocontroller PIC kosong, yaitu tidak diprogram (Periksa Blank) Pengembangan
Perangkat
Lunak
PICPgm
Programmer
adalah
Freeware. Ini tersedia dengan Graphical User Interface (GUI) dan Command Line Interface. Untuk menggunakan PICPgm, Anda memerlukan lingkungan berikut: a. PC yang menjalankan Windows atau Linux. b. PIC programmer c. Paralel port (LPT), port serial (COM) atau USB port (hanya didukung programmer USB sejauh ini PICPgm USB programmer). Sistem operasi yang didukung: a. Windows 98/ME/2k/XP/Vista.
b. Window XP x64 x64/Vista c. Linux (versi baris perintah dari PICPgm saja).
Gambar 2.6 Tampilan Sofware PICPgm
2.8 Komponen-komponen Komponen pasif adalah komponen yang dalam pengoperasiannya tidak memerlukan sumber tegangan atau sumber arus sendiri. Komponen Aktif adalah komponen elektronika yang dalam pengoperasiannya memerlukan sumber arus atau sumber tegangan sendiri. (Sugiri.2004)
2.8.1 Resistor Resistor atau yang biasa disebut tahanan atau hambatan, adalah komponen elektronik yan memberikan hambatan terhadap perpindahan elektron (muatan negatif). Resistor di temukan oleh George Ohm (1787-1854), satuan dari resistor adalah Ohm. Kemampuan resistor untuk menghambat disebut juga resistansi atau hambatan listrik. Besarnya diekspresikan dalam satuan ohm. Suatu resistor dikatakan memiliki hambatan satu ohm apabila resistor tersebut menjembatani beda tahanan sebesar satu volt dan arus listrik yang timbul akibat tegangan tersebut adalah sebesar arus ampere. Pembacaan nilai resistor bisa dilihat
pada warna cincin
yang
melingkupinya, biasanya 4 cincin, 5 cincin, dan 6 cincin. Semakin banyak cincin, semakin akurat nilai tahanannya. (Petruzella,2007)
Gambar 2.7 Pembacaan nilai resistor ( Sumber : www.elektromedis.blogspot.com )
2.8.2 Kapasitor Kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang berfungsi untuk menyimpan arus listrik dalam bentuk muatan. Sebuah kapasitor pada dasarnya terbuat dari dua buah lempengan logam yang saling sejajar satu sama lain dan diantara kedua logam tersebut terdapat bahan isolator yang sering disebut dielektrik. Bahan dielektrik tersebut dapat mempengaruhi nilai dari kapasitansi kapasitor tersebut. Adapun bahan dielektrik yang paling sering dipakai adalah keramik, kertas, udara, metal film dll. Suatu kapasitor mempunyai satuan yaitu Farad, yang menemukan adalah Michael Faraday(1791-1867) Satuan satuan yang sering dipakai untuk kapasitor adalah : 1 Farad = 1.000.000 µF (mikro Farad), 1 µFarad = 1.000 nF (nano Farad), 1 nFarad = 1.000 pF (piko Farad). Sifat dasar sebuah kapasitor adalah dapat menyimpan muatan listrik, dan kapasitor juga mempunyai sifat tidak dapat dilalui arus DC (direct Current) dan dapat dilalui arus AC (alternating current) dan juga dapat berfungsi sebagai impedansi (resistansi yang nilainya tergantung dari frekuensi yang diberikan). (Petruzella,2007)
Gambar 2.8 Macam-macam Kapasitor ( Sumber : www.elektronika-dasar.com )
2.8.3 Dioda (Sugiri.2004) Dioda adalah sambungan bahan p-n yang berfungsi sebagai penyearah. Dioda terbuat dari bahan semikonduktor yang saling dipertemukan. Bahan tipe-p menjadi sisi anode sedangkan bahan tipe-n menjadi katode. Bergantung pada polaritas tegangan yan diberikan kepadanya, dioda bisa berlaku sebagai sebuah saklar tertutup (apabila bagian anoda mendapat tegangan positif, sedangkan katodenya mendapat tegangan negatif) dan berlaku sebagai saklar terbuka (apabila bagian anode mendapatkan tegangan negatif sedangkan katode mendapatkan positif). Kondisi tersebut terjadi hanya pada dioda ideal-konseptual. Pada dioda faktual (rill), perlu tegangan lebih besar dari 0.7 Volt (untuk dioda yang terbuat dari silikon) pada anode terdapat katode agar dioda dapat menghantarkan arus listrik. Tengangan sebesar 0,7 volt disebut sebagai tegangan halang (barrier voltage). Dioda yang terbuat dari bahan geranium memiliki tegangan halang kira-kira 0,3 Volt.
Gambar 2.9 Macam-macam Dioda ( Sumber : www.id.wikipedia.org )
2.8.4 Transistor Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya. (Petruzella,2007)
Gambar 2.10 Transistor ( Sumber : www.id.wikipedia.org )
2.8.5 Saklar (Sugiri.2004) Saklar adalah sebuah perangkat yang digunakan
untuk memutuskan atau menghubungkan jaringan listrik. Saklar pada dasarnya merupakan alat penyambung atau pemutus aliran listrik.
(Sugiri.2004) Secara umum saklar terdiri dari dua bilah logam yang
menempel pada suatu rangkaian, dan bisa terhubung atau terpisah sesuai dengan keadaan sambungan (ON) atau putus (OFF) dalam rangkaian itu. Material kontak sambungan umumnya dipilih agar tahan terhadap korosi. Pada dasarnya tombol bisa diaplikasikan untuk sensor mekanik, karena bisa dijadikan sebagai pedoman pada Mikrocontroller untuk pengaturan alat dalam pengontrolan.
Gambar 2.11 Simbol saklar On-Off
2.8.6 Relay (Petruzella,2007) Relay adalah komponen elektronika berupa saklar
elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan 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 2.12 Relay ( Sumber : www.meriwardana.blogspot.com )
Relay berisi kontak diam dan kontak bergerak. Kontak yang bergerak dipasangkan pada plunger. Kontak ditunjuk sebagai Normally Open ( NO ) dan Normally Close( NC ). Apabila kumparan diberi tegangan, maka akan terjadi
medan elektromagnetis. Aksi dari medan pada gilirannya menyebabkan plunger bergerak pada kumparan menutup kontak NO dan membuka kontak NC. Kontak NO akan membuka ketika tidak ada arus mengalir pada kumparan, tetapi tertutup secepatnya setelah kumparan menghantarkan arus atau diberi tegangan. Kontak NC akan tertutup apabila tidak diberi daya dan membuka ketika kumparan diberi daya.symbol relay NO dan NC dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Gambar 2.13 Simbol Relay NO dan NC
2.8.7 Trafo Transformator atau trafo adalah komponen yang digunakan untuk mentransfer sumber energi atau tenaga dari suatu rangkaian AC ke rangkaian lainnya. Perpindahan/transfer energi tersebut bisa menaikan atau menurunkan energi yang ditransfer, hal ini disesuaikan dengan kebutuhannya. Untuk menaikan tegangan dibutuhkan trafo step-up, sedangkan untuk menurunkan tegangan dibutuhkan trafo step-down. (Sugiri.2004)
Gambar 2.14 Simbol dan bentuk trafo ( Sumber : www.id.shvoong.com )
2.8.8 Kontaktor Kontaktor adalah jenis saklar yang bekerja secara magnetik yaitu kontak bekerja apabila kumparan diberi energi. Kontaktor sebagai alat yang digerakan
secara magnetis untuk menyambung dan membuka rangkaian daya listrik. Sebuah kontaktor terdiri dari koil, beberapa kontak Normally Open ( NO ) dan beberapa Normally Close ( NC ). Pada saat satu kontaktor normal, NO akan membuka dan pada saat kontaktor bekerja, NO akan menutup. Sedangkan kontak NC sebaliknya yaitu ketika dalam keadaan normal kontak NC akan menutup dan dalam keadaan bekerja kontak NC akan membuka. Koil adalah lilitan yang apabila diberi tegangan akan terjadi magnetisasi dan menarik kontak-kontaknya sehingga terjadi perubahan atau bekerja. Kontaktor yang dioperasikan secara elektromagnetis adalah salah satu mekanisme yang paling bermanfaat yang pernah dirancang untuk penutupan dan pembukaan rangkaian listrik Kontaktor termasuk jenis saklar motor yang digerakkan oleh magnet seperti yang telah dijelaskan di atas. Bila pada jepitan a dan b kumparan magnet diberi tegangan, maka magnet akan menarik jangkar sehingga kontak-kontak bergerak yang berhubungan dengan jangkar tersebut ikut tertarik. Tegangan yang harus dipasangkan dapat tegangan bolak balik ( AC ) maupun tegangan searah (DC), tergantung dari bagaimana magnet tersebut dirancangkan. (Petruzella,2007)
Gambar 2.15 Kontaktor ( Sumber : www.erlianas.blogspot.com )
2.8.9
MCB MCB ( Miature Circuit Breaker ) adalah suatu alat yang digunakan untuk
melindungi sistem intalasi pada rangkain pada peralatan dari beban arus yang melebihi kemampuannya. Biasanya arus yang mengalir pada suatu penghantar akan menimbulkan panas, baik pada penghantar maupun alat listriknya.
Gambar 2.16 MCB ( Sumber : www.sahabat-informasi.com )
Alat ini digunakan untuk : 1) mengamankan sitem intalasi listrik. (hantaran, perlengkapan listrik, dan peralatan lain yang menggunakan listrik.) 2) melindungi/membatasi arus lebih yang disebabkan oleh pemakain beban yang berlebihan dan akibat hubung singkat antara fasa dengan fasa dengan badan (body). 3) melindungi hubung singkat dengan badan mesin, alat atau perlengkapan lainnya. Pengaman listrik harus memutuskan rangkain yang diamankan kalau arusnya terlalu besar. MCB harus selalu dipasang pada setiap panel dengan urutan yang sesuai. Alat ini yang menghubungkan dan memutuskan sirkit tenaga listrik yang bertegangan dalam kondisi operasi normal dan mampu memutuskan arus beban arus hubung singkat. (Petruzella,2007)
2.9 Sistem Pengalihan Daya Sistem pengalihan daya otomatis adalah suatu sistem yang digunakan untuk mengalihkan sistem daya listrik dari PLN ke Aki ataupun sebaliknya. Prinsip dasarnya adalah apabila daya listrik PLN mengalami pemadaman akibat gangguan, maka dengan sendirinya sistem pengalih daya akan menghidupkan Aki secara otomatis. (eviandrianimosy.blogspot.com, 2010)
