BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Programmable Logic Control (PLC) PLC (Programmable Logic Controller) diperkenalkan pertama kali pada tahun 1969 oleh Richard E. Morley yang merupakan pendiri Modicon Corporation. Menurut National Electrical Manufacturing Assosiation (NEMA) PLC didefinisikan sebagai suatu perangkat elektronik digital dengan memori yang dapat diprogram untuk menyimpan instruksi-instruksi yang menjalankan fungsi-fungsi spesifik seperti: logika, sekuen, timing, counting, dan aritmatika untuk mengontrol suatu mesin industri atau proses industri sesuai dengan yang diinginkan. PLC mampu mengerjakan suatu proses terus menerus sesuai variabel masukan dan memberikan keputusan sesuai keinginan pemrograman sehingga nilai keluaran tetap terkontrol. PLC merupakan “komputer khusus” untuk aplikasi dalam industri, untuk memonitor proses, dan untuk menggantikan hard wiring control dan memiliki bahasa pemrograman sendiri. Akan tetapi PLC tidak sama akan personal computer karena PLC dirancang untuk instalasi dan perawatan oleh teknisi dan ahli listrik di industri yang tidak harus mempunyai skill elektronika yang tinggi dan memberikan fleksibilitas kontrol berdasarkan eksekusi instruksi logika. Karena itulah PLC semakin hari semakin berkembang baik dari segi jumlah input dan output, jumlah memory yang tersedia, kecepatan, komunikasi antar PLC dan cara atau teknik pemrograman. Hampir segala macam proses produksi di bidang industri dapat diotomasi dengan menggunakan PLC. Kecepatan dan akurasi dari operasi bisa meningkat jauh lebih baik menggunakan sistem kontrol ini. Keunggulan dari PLC adalah kemampuannya untuk mengubah dan meniru proses operasi di saat yang bersamaan dengan komunikasi dan pengumpulan informasi-informasi vital. Operasi pada PLC terdiri dari empat bagian penting: 1. pengamatan nilai input 2. menjalankan program 3. memberikan nilai output 4. pengendalian 4
Dari kelebihan diatas PLC juga memiliki kekurangan antara lain yang sering disoroti adalah bahwa untuk memrogram suatu PLC dibutuhkan seseorang yang ahli dan sangat mengerti dengan apa yang dibutuhkan pabrik dan mengerti tentang keamanan atau safety yang harus dipenuhi. Sementara itu orang yang terlatih seperti itu cukup jarang dan pada pemrogramannya harus dilakukan langsung ke tempat dimana server yang terhubung ke PLC berada, sementara itu tidak jarang letak main computer itu di tempat-tempat yang berbahaya. Oleh karena itu diperlukan suatu perangkat yang mampu mengamati, meng-edit serta menjalankan program dari jarak jauh. ABB Master Piece 200 adalah sistem pemrograman untuk kontrol dan supervisi dari suatu proses dan perlengkapan di dunia industri. Total input dan output yang dapat dimasukan dalam sistem dalam ABB master piece 200 sebanyak 4600 yang terhubung lokal atau remote I/O. Sinyal digital dan analog pada sistem ini bisa dipakai untuk perhitungan pulse atau untuk positioning. Sistem ini juga bisa beroperasi sebagai logik, pemroses data, sequences dan kontrol feedback. Master piece diprogram dengan menggunakan bahasa pemrograman ABB MasterPiece Language AMPL.
Gambar 2.1 Sistem PLC ABB Masterpiece 200 5
2.1.1 Konstruksi Secara umum hardware PLC terbagi menjadi beberapa bagian diantaranya: 1. Power Supply (PS) 2. Central Processing Unit (CPU) 3. Digital Input dan Analog Input Module 4. Digital Output dan Analog Output Module 5. Communication Module (Remote I/O) 2.1.1.1 Power Supply (PS) Modul ini mengubah tegangan 110/220 VAC menjadi 24 VDC atau 5V DC. Modul ini juga memberikan tegangan 5VDC untuk CPU agar bisa beroperasi dan 120 VAC sampai 240 VAC untuk modul input dan output eksternal. Pada ABB MP200 pun design power supply nya sudah dirancang untuk tegangan 220 V AC 1 fasa, dengan frekuensi 50/60 Hz. Ada 4 jenis power supply untuk master piece 200 ini diantaranya :
DSSA 160 Power supply ini digunakan untuk AC/DC convertion dengan kapasitas maksimal 10 A.
DSSA 165 Power supply ini digunakan untuk AC/DC convertion dengan kapasitas maksimal 25 A.
DSSA 175 Power supply ini digunakan untuk AC/DC convertion dengan kapasitas maksimal 5 A.
DSSA 150A Power supply ini digunakan untuk DC/DC convertion dengan kapasitas maksimal 20 A.
2.1.1.2 Central Processing Unit (CPU) CPU
merupakan
kelengkapan
utama
dari
PLC
yang
menggabungkan mikro-prosesor dengan terminal-terminal input atau output. Modul ini merupakan otak dari sebuah PLC yang terpasang pada solt paling kiri.
6
Modul
ini
bekerja
dengan
cara
membaca
status
dari
inputan,mengolah dan melaksanakan tindakan pengontrolan sesuai dengan program yang telah tersimpan dalam memori ,kemudian mengkomunikasikan keputusan-keputusan yang diambil sebagai sinyalsinyal kontrol untuk status dari outputan. Program kontrol yang telah tertulis dengan menggunakan peralatan pemrograman (programing device) tadi disimpan dalam sebuah memori dan dilaksanan oleh CPU. Pada PLC ABB MP200 ada 2 jenis CPU berdasarkan memory yang dipakai yaitu :
DSPC 172
DSPC 172H
Kedua CPU tersebut dibangun dari 2 circuit board yaitu 1 board yang dilengkapi dengan mikroprosesor dan board yang lain adalah memory. DSPC 172 dilengkapi dengan PROM dan statik RWM sedangkan DSPC 172H hanya dilengkapi dengan PROM. Kedua CPU ini dibangun oleh mikroprosesor 32 bit Motorola MC 68020. Mikroprosesor ini berkomunikasi dengan Memory Board DSMB 175/176 melalui memory expansion bus.
Gambar 2.2 CPU DSPC 172 2.1.1.3 Digital Input dan Analog Input Module Modul Input berfungsi sabagai antar muka yang menghubungkan sistem dengan perangkat Luar (external). Modul ini menerima sinyal masukan berupa sinyal dikrit, digital maupun analog yang berasal dari 7
perangkat luar yang berfungsi sebagai input, kemudian diteruskan ke CPU untuk diolah sehingga menghasilkan sinyal output. Kita dapat menggunakan tegangan 24 VAC, 100VAC, 5VDC, 12VDC atau 24VDC sebagai sinyal masukan. Pada PLC ABB MP200 ada berbagai tipe DI dan AI Module. Untuk DI diantaranya ialah sebagai berikut :
DSDI 110A DI board ini mempunyai 32 channels dengan tegangan 24 V DC dan dihubungkan dengan kabel DSTK150 dan DSTK 165.
DSDI 115 DI board ini mempunyai 32 channels dengan tegangan 24V DC, 110V DC, 120 V AC atau 230 V AC dan dihubungkan dengan kabel DSTK150 dan DSTK 165.
DSDI 120A DI board ini mempunyai 32 channels dengan tegangan 48 V DC dan dihubungkan dengan kabel DSTK 150. Untuk tipe AI untuk MP200 diantaranya ialah :
DSAI 110 AI board ini mempunyai 32 channels dan dihubungkan dengan kabel DSTK 150.
DSAI 130 AI board ini mempunyai 16 channels dan dihubungkan dengan kabel DSTK 150.
DSAI 151 AI board
ini
mempunyai
14
channels
untuk
Pt100,dan
dihubungkan dengan kabel DSTK 160. 2.1.1.4 Digital Output dan Analog Output Module Modul output ini juga berfungsi sebagai antar muka yang menghubungkan sistem dengan perangkat luar (External). Modul ini meneruskan hasil program dari CPU yang berupa sinyal output ke perangkat yang berfungsi sebagai outputan.
8
Pada PLC ABB MP200 ada berbagai tipe DO dan AO Module. Untuk DO diantaranya ialah sebagai berikut :
DSDO 110 DO board ini mempunyai 32 channels dengan tegangan 24-220 V DC/AC, output relay, max 3 A dan dihubungkan dengan kabel DSTK 165.
DSDO 115 DO board ini mempunyai 32 channels dengan tegangan 24V DC, proteksi
hubung singkat, output transistor, max 150mA dan
dihubungkan dengan kabel DSTK150.
DSDO120A DO board ini mempunyai 16 channels dengan tegangan 24/48 V DC ,output transistor,max 1 A dan dihubungkan dengan kabel DSTK 110 Untuk tipe AO untuk MP200 diantaranya ialah :
DSAO 110 AO board ini mempunyai 4 channels,, 0 s/d 10V atau 0 s/d 20 mA, 0 s/d 10 mA dan dihubungkan dengan kabel DSTK 153.
DSAO 120 AO board ini mempunyai 8 channels, 0 s/d 10V atau 0 s/d 20 mA dan dihubungkan dengan kabel DSTK 153.
DSAO 130 AI board ini mempunyai 16 channels, 0 s/d 10V atau 0 s/d 20 mA, 0 s/d 10 mA dan dihubungkan dengan kabel DSTK 150.
2.1.1.5 Communication Module Pada PLC ABB masterpiece 200 ini terdapat beberapa module komunikasi dengan fungsi yang berbeda untuk tiap-tiap modul. Untuk komunikasi antar board dalam satu cabinet PLC ABB master piece digunakan tipe komunikasi board DSCS 131, untuk penggunaan aplikasi printer, EXCOM dan MV320 digunakan tipe komunikasi board DSCA 114 dan untuk komunikasi antar PLC yang berbeda cabinet
9
menggunakan kabel master bus 300 dengan tipe komunikasi board DSCS 140.
Gambar 2.3 Communication board DSCA 114 2.1.2 Instruksi Pemrograman Pada PLC ABB Master Piece 200 terdapat instruksi-instruksi program atau syntak yang berfungsi sebagai media pemrograman PLC tipe ini. Instruksi atau syntak yang sering kali digunakan dan penting untuk membentuk program pada PLC ABB master piece 200 ini adalah sebagai berikut :
DIMDB (Dimension Data Base) Data base awal yang akan dibuat sebagai inisialisasi PLC dan semua perangkatnya menggunakan perintah DIMDB. Ketika sistem masuk kedalam mode modifikasi maka nama dan nilai dari dimensioning detail akan muncul di bawah garis pada display ini.
Gambar 2.4 Diplay DIMDB
10
Pengguna dapat memasukan nilai secara langsung atau meninggalkan dengan catatan nilai yang ada pada variabel tersebut tidak berubah mengikuti nilai yang ada sebelumnya.
DIMPC (Dimension PC)
Gambar 2.5 Diplay DIMPC
CRDB (Create Data Base) Perintah CRDB berfungsi untuk membuat data base dari Digital dan Analog Input atau Digital dan Analog Output yang digunakan agar initialisasi tiap-tiap Input dan Output jelas. Perintah ini pun berguna untuk mengaktifkan input-input dan output-output yang terpasang pada PLC serta mengatur besaran nilai yang dihasilkan oleh input-input dan outputouput nya. Contoh perintah : CRDB DI1 Maka akan muncul display seperti yang ada di bawah ini.
Gambar 2.6 Diplay CRDB DI1
11
MDB (Modify Data Base) Data base element yang ada bisa di modifiikasi dengan perintah MDB. Jika perintah ini digunakan dengan sistem kontrol dalam kondisi Service, perubahan tersebut akan terimplementasi terminal ke terminal setelah di setujui.
> dan < Perintah > dan < pada PLC ini sama halnya seperti perintah lanjut / bergerak ke bawah (>) dan kembali / bergerak ke atas (<) untuk suatu single PC dari terminal ke terminal untuk merubah nilai atau hanya bersifat monitoring.
>> dan << Perintah >> dan << pada PLC ini ialah perintah untuk maju ke element selanjutnya (>>) atau kembali ke element sebelumnya (<<).
MW (Move Window) Move window adalah suatu perintah yang berfungsi untuk menggerakan display window ketika suatu element telah ditampilkan. Contoh perintah : MW 8 Maka dengan perintah tersebut display window akan bergerak turun 8 terminal pada suatu element yang telah tampil.
END Perintah ini ialah perintah mengakhiri sebuah modifikasi atau monitoring karena jika perintah ini digunakan maka display yang sebelumnya tampil akan menghilang dan tampil ke display dengan tanda # sebagai display awal atau tampilan awal window. Perintah END hampir sama dengan perintah CLOSE pada Windows.
Ctrl + B Semua aktivitas data base dapat dihentikan dengan menekan Ctrl+B pada waktu yang bersamaan.
Ctrl+B sama seperti pengguna melakukan
perintah emergency stop pada suatu peralatan.
12
GVD (Generate Value Dinamically) Perintah ini sama seperti perintah RESTORE, nilai akan ter update secara dinamik sesuai dengan kondisi nilai yang sesungguhnya. Nilai yang muncul akan berhenti ketika pengguna menggunakan perintah CTRL+B.
IS (Insert Statement) Dengan menggunakan perintah ini pengguna bisa memasukan program baru, memasukan statement element ke dalam program yang ada dimana element tersebut terletak di bawah element yang terakhir seperti gambar 2.7 dan dengan menggunakan perintah insert maka susunan halaman yang kosong dapat dilihat. Contoh perintah : IS PC2.1.3 Maka dengan memanggil perintah tersebut display yang akan muncul sebagai berikut.
Gambar 2.7 Susunan PC element PC2
C PC (Connecting PC) C PC ini berfungsi untuk menghubungkan antara terminal pada suatu PC element dengan terminal pada PC element lainnya ataupun berfungsi sebagai pemutus hubungan antara terminal pada suatu PC dengan terminal pada PC element lainnya dengan menggunakan tanda ( . ) pada terminal yang akan diputus hubungannya. Contoh perintah : C PC2.1:1
13
GEPCD (Generate PC Diagram) GEPCD adalah seuatu perintah yang digunakan utuk menampilkan sebuah single element dan nilai pada terminal-terminalnya. Perintah ini hanya sebagai monitoring dari sebuah single element atas nilai yang ada pada terminal-terminalnya. Contoh perintah : GEPCD D,PC1.2
DS (Delete Statement) Dengan menggunakan perintah ini maka pengguna dapat menghapus satu PC element atau semua PC element yang ada pada program yang tela dibuat. Contoh perintah : DS PC1.2 Dengan menggunakan perintah ini maka semua data input ataupun data base dari PC element ini akan terhapus.
MV (Modify Value) Instruksi ini berfungsi untuk memodifikasi atau membaca nilai dari suatu variabel pada program yang telah dibuat. Contoh perintah : MV PC1.2:1
GS (Get Source) Perintah ini menyebabkan suatu element dimana output yang terhubung dengan input akan muncul pada layar.
2.1.3 Instruksi Dasar Function Block Diagram 2.1.3.1 PC PROGRAM (PCPGM) PC program adalah level tertinggi dalam hierarki struktur program dalam instalasi MasterPiece 200 (MP200). PC program harus mempunyai satu atau lebih unit eksekusi seperti Control Module (CONTRM), sequence atau Master-Slave agar mempunyai fungsi yang berarti.
14
Gambar 2.8 Hierarki Header Program ABB MP200
Gambar 2.9 Simbol PCPGM
2.1.3.2 CONTROL MODULE (CONTRM) Control module merupakan unit eksekusi yang paling umum pada master piece 200. PC element yang ada pada program selalu mempunyai cycle time yang diatur dalam control module ini. Control module ini pun dapat melakukan eksekusi on atau off untuk semua PC element yang ada dibawahnya.
Gambar 2.10 Simbol CONTRM
2.1.3.3 FUNCTION MODULE (FUNCM) Function module mempunyai identitas tersendiri dalam hierarki program. Function module ini tidak mempunyai fungsi eksekusi. Level hierarki program function module ini sama dengan control module, slave module ataupun sequence module yang memproses eksekusi dari PC element pada program yang dibuat.
Gambar 2.11 Simbol Function Module
15
2.1.3.4 AND & AND NOT Instruksi ini digunakan untuk menghubungkan 2 buah kontak atau lebih secara seri. Instruksi And untuk menghubungkan kontak NO dan instruksi And Not untuk menghubungkan kontak NC. Ini sama halnya dengan konsep logika digital untuk gerbang And dan Nand (And Not). Untuk gerbang And, nilai output akan diberikan jika semua input berlogika 1 (ada masukan). Sedangkan untuk gerbang Nand adalah kebalikannya. Tabel kebenaran dari gerbang And dan Nand dapat dilihat pada tabel berikut, dengan 0 (nol) menyatakan tidak ada input atau masukan dan 1 menyatakan adanya input / masukan sinyal. Table 2.1 Tabel kebenaran gerbang And
Tabel 2.2 Tabel kebenaran gerbang Nand
Gambar 2.12 Simbol And
Gambar 2.13 Simbol And Not
2.1.3.5 OR & OR NOT Instruksi ini digunakan untuk menghubungkan 2 buah kontal atau lebih secara paralel. Instruksi Or untuk menghubungkan kontak NO dan instruksi Or Not untuk menghubungkan kontak NC. Ini sama hal nya
16
dengan konsep logika digital untuk gerbang Or dan Nor (Nor Or). Untuk gerbang Or nilai output akan diberikan jika salah satu dati inpur berlogika 1 (ada masukan). Sedangkan untuk gerbang Nor adalah kebalikannya. Tabel kebenaran Or dan Nor dapat dilihat pada tabel berikut, dengan Nol (0) menyatakan tidak ada input / masukan dan 1 menyatakan adanya input atau masukan sinyal. Table 2.3 Tabel kebenaran gerbang Or
Table 2.4 Tabel kebenaran gerbang Nor
Gambar 2.14 Simbol Or
Gambar 2.15 Simbol Or Not
2.1.3.6 AND OR PC element ini gabungan dari And dan Or sehingga fungsi dari PC element ini pun sama dengan fungsi dari And dan Or yang digabungkan terlihat dari tabel kebenaran dibawah ini.
17
Table 2.5 Tabel kebenaran gerbang And Or
Gambar 2.16 Simbol And Or
2.1.3.7 MOVE PC element ini biasanya berfungsi sebagai tempat berkumpulnya input-input yang berasal dari berbagai PC element dan dijadikan 1 tempat agar tidak membingungkan pengguna ketika mencari input atau output tersebut.
Gambar 2.17 Simbol Move
2.1.3.8 TIMER Instruksi ini termasuk dalam jenis instruksi untuk keluaran (Out). Secara umum, timer dipandang sebagaimana layaknya relay. Ketika kumparan / koilnya diberikan arus , maka kontaknya akan aktif (membuka atau menutup ) setelah waktu yang ditetapkan padanya (preset time) terpenuhi. Berdasarkan jenis penyalaanya timer ini dibedakan menjadi 2 jenis yaitu timer on delay dan off delay. Timer on delay memberikan waktu tunda pada saat panyalaan. Pada timer on delay ketika kumparan dialiri arus, kontak kontaknya tidak langsung aktif, kontaknya akan aktif setelah waktu yang ditetapkan padanya telah terpenuhi. Sedangkan pada
18
timer off delay ketika kumparannya dialiri arus, kontak-kontaknya timer akan langsung aktif dan akan mati setelah waktu yang ditetapkan padanya terpenuhi.
Gambar 2.18 Simbol Timer 2.1.3.9 COMP-R PC element ini berfungsi sebagai media pembanding dari variabelvariabel input yang ada. Output yang dihasilkan pun tergantung dari nilai input yang ada.
Gambar 2.19 Simbol Comparator
2.1.3.10 TRIGGER Output PC element ini bernilai 1 jika ada impulse input bernilai 1 meskipun input tersebut hanya seketika.
Gambar 2.20 Simbol Trigger 2.2. Peralatan Penunjang 2.2.1. Peralatan Input 2.2.1.1 Push Button Tombol tekan atau push button adalah jenis sakelar yang tidak memiliki pengunci, sakelar tersebut mempunyai dua buah kontak, yaitu kontak ON dan OFF .Kontak ON akan terhubung hanya pada saat selama tombol ini ditekan dan kontak OFF akan lepas hanya pada saat selama tombol ini ditekan.
19
Fungsi dari tombol tekan atau push button dalam rangkaian adalah untuk mengaktifkan dan menonaktifkan kontaktor magnetik sebagai interlock yang diambil dari kontak bantu kontaktor magnetik.
Gambar 2.21 Tombol Tekan (Push Button) Prinsip kerja Push Button adalah apabila dalam keadaan normal tidak ditekan maka kontaktidak berubah,apabila ditekan maka kontak NC akan berfungsi sebagai stop (memberhentikan) dan kontak NO akan berfungsi sebagai start (menjalankan) biasanya digunakan pada sistem pengontrolan motor – motor induksi untuk menjalankan mematikan motor pada industri – industri. 2.2.1.2 Selector Switch alat ini di gunakan untuk memilih,banyak sekali type selector switch, tapi biasanya hanya dua type yang sering di gunakan, yaitu 2 posisi, (ON-OFF/Start-Stop/0-1, dll) dan 3 posisi (ON-OFF-ON/AutoOff-Manual,dll)
gambar 2.22 Selector switch Dengan selector switch, kondisi peralatan dapat langsung di ketahui dari penunjukan tangkai selector switch, dengan selector switch, rangkaian ON-OFF lebih sederhana, karena selector switch tidak seperti tombol tekan yang hanya kontak sementara.
20
Gambar 2.23 Selector switch 2 posisi Jika kontrol yang kita buat menggunakan 2 mode (auto dan manual) atau 3 mode (auto, off dan manual), selector switch bisa kita gunakan. 2.2.1.3 Emergency Button Emergency button berfungsi untuk me-reset kembali atau mematikan buzzer yang dipasang pada suatu panel, jika sistem dalam panel mengalami gangguan yang ditandai dengan berbunyinya buzzer tersebut. Saklar ini juga untuk mematikan sistem secara darurat. 2.2.1.4 Level Sensor Secara bahasa Level Switch atau Level Sensor berarti : level artinya ketinggian, sedangkan Switch artinya saklar, jadi secara keseluruhan berarti saklar otomatis yang digunakan untuk mendeteksi ketinggian, contohnya digunakan untuk mendeteksi suatu volume benda cair yang terdapat pada suatu tabung atau tangki penampungan seperti tangki air, tangki minyak dll. Sensor dari level switch berada dibagian depan ( besi panjang yang dipisahkan oleh benda berwarna putih ) berfungsi untuk mendeteksi benda cair, kemudian kontrolnya ada di bagian belakang berbentuk bulat, didalamnya terdapat rangkaian elektronik, yang betugas sebagai pengontrol kerja level switch, selain itu juga sebagai terminal untuk dihubungkan ke perangkat listrik lainnya, selain itu level switch mempunyai tegangan kerja antara 100 - 200 Vac dan mempunyai beban kerja sekitar 5 Ampere. Sesuai dengan namanya, bahwa level sensor adalah alat yang mendeteksi ketinggian atau level dari suatu volume benda cair pada suatu tabung atau tangki, kita ambil contoh, misalkan level sensor dipasang pada tangki air untuk mendeteksi jumlah atau volume air yang 21
masuk kedalam tangki, kemudian alat ini dihubungkan dengan mesin pompa air, pada saat volume air didalam tabung sudah mencapai level tertentu ( high misalkan ) dan terdeteksi oleh sensor, maka sensor level akan bekerja sebab bagian depan dari level switch terendam oleh air, ketika itu pula level switch akan memerintahkan mesin pompa air untuk berhenti berputar, dalam artian level switch akan memutuskan aliran arus yang ke mesin pompa air. mesin pompa air akan bekerja kembali manakala volume air yang ada didalam tangki berkurang akibat pemakaian, dan terdeteksi oleh sensor level yang dipasang dibagian bawah tangki ( low ) pada saat itu pula sensor akan memerintahkan mesin pompa air untuk bekerja atau berputar agar mengisi tangki, demikian seterusnya. 2.2.2. Peralatan Output 2.2.2.1 Relay Relay
adalah
suatu
peranti
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 (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 perangakat pengendali yang mempunyai arus kecil. Dengan demikian relay dapat berfungsi sebagai pengaman. Ada beberapa jenis relay berdasarkan cara kerjanya yaitu: 1. Normaly On : Kondisi awal kontaktor tertutup (On) dan akan terbuka (Off) jika relay diaktifkan dengan cara memberi arus yang sesuai pada kumparan (coil) relay. Istilah lain kondisi ini adalah Normaly Close (NC). 2. Normaly Off : Kondisi awal kontaktor terbuka (Off) dan akan tertutup jika relay diaktifkan dengan cara memberi arus yang sesuai
22
pada kumparan (coil) relay. Istilah lain kondisi ini adalah Normaly Open (NO). 3. Change-Over (CO) atau Double-Throw (DT) : Relay jenis ini memiliki dua pasang terminal dengan dua kondisi yaitu Normaly Open (NO) dan Normaly Close (NC).
Gambar 2.24 Simbol Relay SPST, SPDT, DPST dan DPDT 1. SPST (Single Pole Single Throw) : Relay ini memiliki empat terminal. Dua terminal kumparan (coil) dan dua terminal saklar (A dan B) yang dapat terhubung dan terputus. 2. SPDT (Single Pole Double Pole) : Relay ini memiliki lima terminal. Dua terminal kumparan (coil) dan tiga terminal saklar (A,B, dan C) yang dapat terhubung dan terputus dengan satu terminal pusat. Jika suatu saat terminal A terputus dengan terminal pusat (C) maka terminal lain (B) terhubung dengan terminal C, demikian juga sebaliknya. 3. DPST (Double Pole Single Throw) : Relay ini mempunyai enam terminal. Dua terminal kumparan (coil), dan empat terminal merupakan dua pasang saklar yang dapat terhubung dan terputus (A1 dan B1 - A2 dan B2). 4. DPDT (Double pole Double Throw) : Relay ini mempunyai delapan terminal. Dua terminal kumparan (coil), enam terminal merupakan dua set saklar yang dapat terputus dan terhubung (A1,B1,C1 dan A2, B2, C2)
23
Gambar 2.25 Relay
Gambar 2.26 Kontak Relay 2.2.2.2 Kontaktor Kontaktor adalah jenis saklar yang bekerja secara magnetik yaitu kontak bekerja apabila kumparan diberi energi. The National Manufacture Assosiation (NEMA) mendefinisikan kontaktor magnetik sebagai alat yang digerakan secara magnetis untuk menyambung dan membuka rangkaian daya listrik yang terdiri dari kontak NO (Normally Open) dan NC (Normally Close). Tidak seperti relay, kontaktor dirancang untuk menyambung dan membuka rangkaian daya listrik tanpa merusak. Beban-beban tersebut meliputi lampu, pemanas, transformator, kapasitor, dan motor listrik. Adapun peralatan elektromekanis jenis kontaktor magnet dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 2.27 Kontaktor Magnetik
24
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.
Gambar 2.28 Simbol Kontaktor dan Penomoran Tabel 2.6 Notasi Kontak Kontaktor
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. Untuk beberapa keperluan
25
digunakan juga kumparan arus ( bukan tegangan ), akan tetapi dari segi produksi lebih disukai kumparan tegangan karena besarnya tegangan umumnya sudah dinormalisasi dan tidak tergantung dari keperluan alat pemakai tertentu. Spesifikasi kontaktor magnet yang harus diperhatikan adalah kemampuan daya kontaktor ditulis dalam ukuran Watt / KW, yang disesuaikan dengan beban yang dipikul, kemampuan menghantarkan arus dari kontak – kontaknya, ditulis dalam satuan ampere, kemampuan tegangan dari kumparan magnet, apakah untuk tegangan 127 Volt atau 220 Volt, begitupun frekuensinya, kemampuan melindungi terhadap tegangan rendah, misalnya ditulis ± 20 % dari tegangan kerja. Dengan demikian dari segi keamanan dan kepraktisan, penggunaan kontaktor magnet jauh lebih baik dari pada saklar biasa. Keuntungan penggunaan kontaktor magnetis sebagai pengganti peralatan kontrol yang dioperasikan secara manual meliputi hal : 1. Pada penanganan arus besar atau tegangan tinggi, sulit untuk membangun alat manual yang cocok. Lebih dari itu, alat seperti itu besar dan sulit mengoperasikannya. Sebaliknya, akan relatif sederhana untuk membangun kontaktor magnetis yang akan menangani arus yang besar atau tegangan yang tinggi, dan alat manual harus mengontrol hanya kumparan dari kontaktor 2. Kontaktor memungkinkan operasi majemuk dilaksanakan dari satu operator (satu lokasi) dan di interlocked untuk mencegah kesalahan dan bahaya operasi. 3. Pengoperasian yang harus diulang beberapa kali dalam satu jam, dapat digunakan kontaktor untuk menghemat usaha. Operator secara sederhana harus menekan tombol dan kontaktor akan memulai urutan event yang benar secara otomatis. 4. Kontaktor dapat dikontrol secara otomatis dengan alat pilot atau sensor yang sangat peka.
26
5. Tegangan yang tinggi dapat diatasi oleh kontaktor dan menjauhkan seluruhnya dari operator, sehingga meningkatkan keselamatan / keamanan instalasi. 6. Dengan menggunakan kontaktor peralatan kontrol dapat dipasangkan pada titik-titik yang jauh. Satu-satunya ruang yang diperlukan dekat mesin adalah ruangan untuk tombol tekan. 7. Dengan kontaktor, kontrol otomatis dan semi otomatis mungkin dilakukan dengan peralatan seperti kontrol logika yang dapat diprogram seperti Programmable Logic Controller (PLC) 2.2.2.3 Lampu indikator Lampu indikator adalah suatu komponen sistem kendali yang digunakan untuk memberikan penandaan visual terhadap kondisi operasi sistem, bagian sistem , ataupun kontaktor. Komponen ini terdiri atas sebuah lampu kecil ( pijar/neon ) dengan rumahnya yang tutup atasnya terbuat dari bahan transparan dengan warna tertentu . Warnawarna lampu indikator ini dapat dipilih sesuai dengan standard kode warna yang berlaku. Lampu indikator umumnya disambungkan sedemikian rupa sehingga akan menyala jika kontaktor terkait sedang dalam kondisi operasi atau lampu-lampu indikator digunakan untuk memberi tanda bahwa motor telah siap untuk dijalankan dan motor telah beroperasi. Komponen ini dioperasikan melalui kontak bantu dari kontaktor yang dimonitor. Lampu indikator seringkali digunakan pula untuk indikator kondisi operasi sistem atau sub sistem yang lain seperti kondisi gangguan dan tujuan peringatan. Lampu-lampu indikator memiliki tegangan yang bermacam-macam antara lain : 6V, 12V, 24V, 48V, 110V, 220V, 380V.
Gambar 2.29 Simbol Lampu Indikator
27
2.2.2.4 Motor AC Motor merupakan suatu alat penggerak uang banyak digunakan di dunia industri. Motor mempunryai dua bagian penting yanitu bagian yang diam (Stator) dan bagian yang berputar (rotor). Prinsip kerjanya adalah adanya gaya lorentz yang disebabkan adanya medan induksi magnet. Apabila ada arus listrik yang melalui kumparan stator, maka akan timbul gaya lorentz yang akan menggerakan bagian rotor. Putaran motor AC dapat diatur dengan menggunakan inverter. 2.2.3. Peralatan Pengaman 2.2.3.1 Miniatur Circuits Breaker (MCB) Miniatur Circuits Breaker (MCB) merupakan suatu alat sistem proteksi yang dapat melindungi instalasi terhadap beban lebih dan hubung singkat, melindungi Proteksi ini dapat dilakukan MCB karena MCB mempunyai : Mekanik sistem yang berfungsi untuk membuka dan menutup looping circuit. Lembaran bimetal yang berfungsi untuk pengaman beban lebih. Magnetic trip unit yang berfungsi sebagai pengaman hubung singkat (short circuit). Berdasarkan konstruksinya MCB dilengkapi dengan komponen dwi logam yang digunakan untuk pengamanan arus beban lebih dan komponen elektromagnetik untuk pengamanan terhadap gangguan arus hubung singkat. Komponen thermis pada prinsipnya bekerja berdasarkan pemuaian dua jenis logam yang koefisien muai jenisnya berbeda. Kedua jenis logam tersebut di las jadi satu keping (bimetal) dan dilalui oleh arus beban , jika arus yang melalui bimetal tersebut melebihi nilai nominal yang diperkenankan maka bimetal tersebut akan melengkung
dan
menggerakan mekanisme penjatuh guna memutuskan aliran listrik. Komponen
magnetik
pada
prinsipnya
bekerja
dengan
memanfaatkan arus hubung singkat yang cukup besar untuk membangkitkan
induksi
28
elektromagnetis
guna
mengaktifkan
mekanisme penjatuh sehingga komponen sakelar mekanisnya akan memutuskan rangkaian. Semakin arus hubung singkat yang terjadi akan semakin cepat reaksi MCB dalam memutusakan rangkaian. Busur api yang terjadi akan terdorong masuk kedalam ruangan yang berisi ruangan plat-plat pemisah, sehingga busur api padam dengan cepat. MCB memiliki bagian-bagian penting yang menunjang fungsi MCB sebagai alat proteksi.
Gambar 2.30 Bagian – bagian MCB
Gambar 2.31 Bagian Dalam MCB 2.2.3.2 Fuse Di dalam rangkaian elektronik atau rangkaian listrik, sekering (fuse) berfungsi sebagai pengaman, yaitu ketika terjadi kelebihan arus listrik. Cara kerja fuse, jika dalam sebuah sistem rangkaian elektonik atau rangkaain listrik terjadi arus lebih maka sekering (fuse) akan putus sehingga arus listrik tidak lagi mengalir dalam sistem tersebut untuk mengamankan
komponen
lain.
Kelebihan
arus
tersebut
dapat
disebabkan karena adanya hubung singkat atau karena kelebihan beban output. Banyak terjadi kebakaran karena hubung singkat akibat sekering tidak berfungsi, rusak, atau bahkan karena tidak dipasang sama sekali.
29
Satuan fuse adalah mA (mili Ampere) dan A (Ampere). Fuse dengan nilai limit 500 mA akan putus ketika dialiri arus lebih dari 500 mA, demikian juga jika fuse 15 A akan putus jika dialiri arus lebih dari 15 A. Jika sebuah fuse tidak putus ketika dialiri arus lebih dari nilai yang tercantum (I Output > I Fuse Limit), fuse tersebut harus segera diganti karena kemungkinan rusak dan dapat membahayakan.
Gambar 2.32 Rangkaian dengan Fuse Perhatikan gambar disamping. R Beban akan berjalan normal (On) ketika saklar (S1) ditutup karena arus listrik akan mengalir dari sumber tegangan (V) menuju fuse dan R Beban. Jika saklar (S1) dibuka maka R Beban
akan
mati
karena
tidak
ada
arus
yang
mengalir.
Apabila suatu saat terjadi hubung singkat pada output atau R beban berlebih (lebih dari nilai arus limit fuse), maka fuse akan putus, akibatnya R Beban tidak akan bekerja (Off) dan sumber tegangan tidak akan rusak. Pada rangkain listrik R Beban tersebut dapat berupa lampu, televisi, radio, mesin cuci, setrika, dan perangkat lain yang menggunakan sumber tegangan AC. Sedangkan pada rangkain elektronika R Beban dapat berupa lampu neon kecil, LED, buzzer, speaker, motor DC, atau sebuah sistem elektronik lain yang merupakan output atau beban sumber tegangan DC.
30
Gambar 2.33 Simbol Sekering (Fuse)
Gambar 2. 34 Miniature Time Delay Fuse 2.2.3.3 Thermal Overload Relay (TOR) Relay thermis adalah relay yang bekerja menggunakan energi panas yang disebabkan oleh arus listrik. Lama pemutusan tergantung pada besar kecilnya arus yang melaluinya, makin besar arus makin cepat pula waktu pemutusannya. Pemutusan sakelar ini diatur secara thermis, misalnya dengan menggunakan elemen dwi logam. Dimana elemen ini bias dipanaskan secara langsung maupun tidak langsung. Pada pemanasan langsung, arus yang harus diputus dialirkan langsung melalui elemen dwi logam. Pada pemanasan tidak langsung, arus yang mengalir dialirkan melalui tahanan yang dililitkan pada elemen dwi logam, cara ini digunakan untuk arus-arus yang kecil. Relay ini dihubungkan dengan kontaktor pada kontak utama 2, 4, 6 sebelum ke beban (motor listrik). Gunanya untuk mengamankan motor listrik atau memberi perlindungan kepada motor listrik dari kerusakan akibat beban lebih Relay thermis memiliki satu kontak NO ( normally open ) dan satu kontak NC ( normally close ), dimana kontakan NC digunakan untuk menghentikan magnetic contactor jika arus telah melebihi arus
31
pengesetan pada timer dan motor akan berhenti. Sedangkan kontak NO ( normally open ) digunakan pada indikator motor beban lebihatau alat lain. Beberapa penyebab terjadinya beban lebih antara lain: 1. Terlalu besarnya beban mekanik dari motor listrik 2. Arus start yang terlalu besar atau motor listrik berhenti secara mendadak 3. Terjadinya hubung singkat 4. Terbukanya salah satu fasa dari motor listrik 3 fasa. Elemen-elemen dwi logam ini dipasang di dalam relay thermis, jika yang melalui relay ini melebihi yang ditentukan, elemen-elemen tersebut akan menjadi bengkok sehingga sakelarnya akan membuka. Membukanya sakelar tersebut menyebabkan NC pada relay thermis akan membuka dan menyebabkan magnetic contactor akan non aktif, dengan kemudian motor akan berhenti dan untuk menjalankan kembali motor tersebut haruslah mereset relay overload dan menekan lagi tombol push button start. Relay thermis ini dapat di set menurut nilai arus yang kita kehendaki selama itu masih dalam range yang dimiliki.
Gambar 2.35 Thermal Overload Relay (TOR)
32
