Makalah Kerja Praktek
PENGENDALIAN TEMPERATURE PADA SISTEM HEATING VENTILATION AIR CONDITIONING (HVAC) MENGGUNAKAN PLC OMRON CP1E PADA RUANG GRINDING PT NSK BEARINGS MANUFACTURING INDONESIA Rizqi Prayogo Pangestu (21060110120054)[1] Sumardi ST,MT[2] (196811111994121001) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro
Abstrak Sistem control telah menjadi bagian yang penting di dunia industry,salah satunya merupakan industri HVAC system. pengendalian pada sistem atau unit agar dapat beroperasi sesuai yang diinginkan telah menciptakan berkembangnya sistem control secara pesat. Salah satunya adalah Programmable Logic Controller,atau biasa dikenal PLC. Dimana kita dapat melakukan system kontrol dengan menggunakan bahasa pemrograman ladder diagram yang didapatkan dari logika, membuat pengontrolan menggunakan PLC semakin terasa lebih mudah. HVAC system merupakan salah satu ilmu yang berasal dari subdisiplin thermodinamika,mekanika fluida,perpindahan panas dan teknik refrigasi. HVAC kini telah diterapkan pada Automatic system untuk menghindari error akibat beberapa faktor. Pada sistem HVAC, Air Conditioning merupakan bagian dari teknik regrigasi. Air conditioning berfungsi melepaskan panas,medianya berupa steam,air,udara. Dari hasil kerja praktik ini dapat diketahui bahwa Air Conditioning yang ada pada sistem HVAC di PT NSK Bearing Manufacturing Indonesia dapat di dikendalikan menggunakan perangkat PLC (Programmable Logic Controller). Akan tetapi, pada laporan ini hanya membahas pengaturan suhu yang terdapat di air conditoning pada HVAC system terhadap ruang grinding. Adapun untuk PLC yang digunakan adalah PLC jenis OMRON CP1E-E20DR-A. Dengan adanya sistem otomasi tersebut, selain mampu menjaga kualitas udara terhadap ruang grinding, juga mampu meningkatkan tingkat keyamanan terhadap karyawan di ruang grinding. Kata kunci : Sistem kontrol, HVAC system, PLC.
I. 1.1
PENDAHULUAN Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari, kita tak pernah lepas dari pemanasan, pendinginan, kelembaban, sirkulasi dan pengkondisian udara atau sering di sebut sistem HVAC seperti penggunaan ducting, air conditioning, compressor, pompa menggunakan udara. Udara merupakan media penting yang banyak digunakan dalam industri kecil, menengah, maupun industri besar untuk memenuhi kebutuhan manusia dan insdustri yang semakin meningkat. Salah satu bidang dalam system HVAC yaitu air conditioning yang mempelajari tentang pengkondisian udara pada suatu ruangan atau bangunan. Pada pengkondisian udara dapat dilakukan pengendalian temperature agar dapat memberikan kenyamanan pada ruangan tersebut. PLC adalah salah satu media yang dapat melakukan pengendalian pada sistem industry. PLC memiliki berbagai macam jenis yang digunakan pada industry,salah satunya adalah PLC Omron CP1E.
Pada paper ini di PLC yang digunakan adalah PLC Omron CP1E, yang mana digunakan pada sistem air conditioning yang mana bagian dari system HVAC untuk mengendalikan temperatur pada ruang grinding PT NSK Bearings Manufactur Indonesia melalui pengaturan running hour pada compressor AC outdoor unit. 1.2 Pembatasan Masalah Dalam melakukan penyusunan laporan ini, agar pembahasan menjadi terarah dan tidak meluas maka penulis membatasi permasalahan yang dibahas. Adapun pembatasan masalahnya yaitu laporan ini hanya membahas kontrol temperatur pada system air conditioning pada ruang grinding PT NSK Bearings Manufacturing Indonesia menggunakan PLC Omron CP1E. II. Dasar Teori 2.1 Programmable Logic Controller (PLC) Berdasarkan standar National Electrical Manufacture Association (NEMA) ICS3-1978 Part ICS3-304, 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”.
sinyal dari peralatan input luar (external input device) dari sistem yang dikontrol seperti yang diperlihatkan pada gambar 2.3.
Gambar 2.3 Bagian-bagian PLC Gambar 2.1 Fungsi PLC
Prinsip Dasar PLC Pada gambar 2.2 adalah skematik system PLC secara umum dan sederhana melalui contoh input yang berupa saklar dan output berupa lampu 2.1.1
Gambar 2.2 Sistem PLC [1]
Pada sistem PLC arus yang berasal dari sumber tegangan mengalir melalui S1 dan S2 menuju input module. Input module akan mengirim sinyal ke prosesor, tegangan dari switch terisolir dengan sinyal tegangan yang masuk ke prosesor, pengisolasian ini mutlak diperlukan kerena prosesor bekerja dengan tegangan dan arus rendah. Prosesor menerima sinyal dari input module pada saat switch tertutup, dan akan mengirimkan sinyal yang sama ke output module atas pengarahan dari program. Program berfungsi untuk mengarahkan sinyal dari input module yang tersambung dengan S1. Pada saat S2 tertutup, kejadian yang sama berlangsung akan tetapi kali ini sinyal output prosesor dikirimkan ke output module yang tersambung dengan L2. 2.1.2 Prinsip Kerja PLC Pada prinsipnya sebuah PLC melalui modul input bekerja menerima data-data berupa
Peralatan input luar tersebut antara lain berupa sakelar, tombol, sensor. Data-data masukan yang masih berupa sinyal analog akan diubah oleh modul input A/D (analog to digital input module) menjadi sinyal digital. Selanjutnya oleh prosesor sentral (CPU) yang ada di dalam PLC sinyal digital itu diolah sesuai dengan program yang telah dibuat dan disimpan di dalam ingatan (memory). Proses selanjutnya CPU akan mengambil keputusan dan memberikan perintah melalui modul output dalam bentuk sinyal digital. Kemudian oleh modul output D/A (digital to analog module) dari sistem yang dikontrol seperti antara lain berupa kontaktor, relay, solenoid, heater, alarm dimana nantinya dapat untuk mengoperasikan secara otomatis sistem proses kerja yang dikontrol tersebut. 2.2
PLC OmronCP1E PLC Omron CP1E dapat dijelaskan secara gambaran umum dan secara operasional. Gambaran umum yaitu berupa garis besar PLC CP1E dan operasional menjelaskan secara mode kerja dan struktur memori. 2.2.1 Gambaran Umum PLC Omron CP1E Tiap-tiap PLC pada dasarnya merupakansebuah mikrokontroler (CPU-nya PLC bisa berupa mikrokontroler maupun mikroprosesor) yang dilengkapi dengan periferal yang berupa masukan digital, keluaran digital atau relay. Perangkat lunak programnya menggunakan apa yang dinamakan sebagai diagram tangga atau ladder diagram. Bentuk fisik dari PLC Omron CP1E ditunjukkan oleh gambar 3.1.[3]
2.3
Gambar 2.4 PLC Omron CP1E Model Unit CPU untuk PLC CP1E-20DR A Konfigurasi model angka satuan pada PLC CP1EE20DR-A dapat dilihat di bawah ini : C P 1 E –E 20 D R-A Keterangan : CP1E = Jenis PLC E = Tipe unit (model dasar) 20 = Kapasitas Input/Output (20 I/O 12Input,8 Output) D = Mempunyai tegangan input DC. R = Tipe outputnya adalah relay. A = Input Power supply (catu daya) AC 100240 volt. 2.2.2 Operasional PLC Omron CP1E Unit PLC CP1E dapat bekerja dalam tiga mode. Ketiga mode tersebut di antaranya adalah mode program, mode monitor, dan mode RUN [1] yang masing masing memiliki fungsi sebagai berikut ini: 1. Mode Program Program atau diagram tangga tidak dapat bekerja dalam mode program ini. Mode ini digunakan untuk melakukan beberapa operasi dalam persiapan eksekusi program. 2. Mode Monitor Program atau diagram tangga berjalan dalam mode monitor ini dan beberapa operasi dapat dilakukan melalui sebuah piranti pemrograman. Secara umum, mode monitor digunakan untuk melakukan lacak kesalahan (debug atau troubleshoting), operasi pengujian dan melakukan penyesuaian. 3. Mode RUN Program atau diagram tangga dijalankan dengan kecepatan normal pada mode run ini. Operasioperasi seperti pengeditan online, memaksa set atau reset bit-bit I/O dan mengubah nilai-nilai tidak dapat dilakukan dalam mode ini, tetapi status dari bit I/O dapat diawasi.
Sistem HVAC HVAC dapat dilihat secara umum dengan penjelasan pengertian yang merupakan garis besar dari HVAC atau sudut pandang secara control yang berupa parameter HVAC. 2.3.1 Pengertian HVAC HVAC (heating, ventilation, dan air conditioning) adalah teknologi indoor dan outdoor yg berfungsi sebagai media untuk memberikan kenyamanan pada lingkungan. sistem HVAC adalah subdiscipline teknik mesin, berdasarkan prinsip-prinsip termodinamika, mekanika fluida, dan perpindahan panas. Tiga fungsi utama dari pemanasan, ventilasi, dan AC saling terkait, terutama dengan kebutuhan untuk memberikan suhu yang nyaman dan kualitas udara yang dapat diterima dalam ruangan di dalam instalasi yang tepat, operasi, dan biaya perawatan. 2.3.2 Parameter Control HVAC Sebuah lingkungan yang baik ditentukan dengan empat variabel: suhu, kelembaban, tekanan dan ventilasi. Suhu, Zona kenyamanan untuk suhu antara 68 ° F (20 ° C) dan 75 ° F(25 ° C). Suhu kurang dari 68 ° F (20 ° C) dapat menyebabkan beberapa orang merasa terlalu dingin. Suhu lebih besar dari 78 ° F (25 ° C) dapat menyebabkan beberapa orang merasa terlalu hangat Dan Tentu saja, nilai-nilai ini bervariasi antara orang, daerah dan Negara. Kelembaban, Zona kenyamanan untuk kelembaban antara 20% kelembaban relatif (RH) dan 60% RH. Kelembaban kurang dari 20% RH menyebabkan ruang untuk menjadi terlalu kering, yang memiliki efek buruk pada kesehatan, elektronik, dan banyak daerah lain. Kelembaban lebih besar dari 60% RH menyebabkan ruang untuk menjadi lembab dan meningkatkan kemungkinan masalah jamur. Tekanan, ruangan dan bangunan biasanya memiliki tekanan sedikit lebih positif untuk mengurangi infiltrasi udara luar. Hal ini membantu dalam menjaga bangunan tetap bersih. Ventilasi, ruangan biasanya memiliki beberapa perubahan udara per jam. Kualitas Udara dalam ruangan merupakan masalah penting. Pola distribusi ruang udara yang masuk harus membuat orang nyaman[9].
III.
Sistem A/C Ventilation Grinding Room 3.1 Sketsa A/C Ventilation Grinding Room Grinding room adalah ruangan di PT NSK Bearing Manufacturing Indonesia yang memilik peran pada tahap grinda atau penghalusan pada bearing yang di produksi.
Gambar 3.2 adalah sketsa sistem penyaluran udara pada ruang Grinding. Dapat dilihat bahwa secara normal, aliran udara dimulai dari box yang berwarna ungu, lalu masuk ke AC indoor melalui ducting yang digambarkan dengan warna kuning untuk di proses dan AC outdoor juga berjalan terus menerus selama ruang produksi digunakan dan udara tetap mengalir. Lalu setelah diproses pada AC, udara di alirkan kedalam ruang grinding melalui ducting dan di distribusikan melalui pipa pipa pada ruangan grinding tersebut. Untuk suhu yang diinginkan pada ruang grinding sesuai set point yaitu sebesar 15 . Jadi apabila suhu belum mencapai set point maka AC outdoor akan terus bekerja sampai di bawah suhu setpoint. 3.3
Gambar 3.1 Sketsa Hardware Grinding Room Gambar 3.1 adalah sketsa system pemasangan AC untuk ruangan Grinding pada PT NSK Bearing Manufacturing. Dari gambar 3.1 dapat dilihat secara garis besar jalur AC tersebut yang berupa empat AC outdoor yang sudah memiliki tanda, dan dua AC indoor dan Ducting sebagai penyalur udara. Hanya saja,pada skematik ini tidak ditunjukan secara visualisasi dan menyeluruh system HVAC tersebut karna tidak di bahas secara detail bagian yang lainnya.
Skema Aliran Udara AC Grinding Room Air conditioning memiliki fungsi pengkondisian udara pada ruangan yang mana nantinya akan memberikan kenyamanan pada ruangan tersebut. Pengkondisian udara tidak terlepas dari aliran udara itu sendiri,pada gambar 3.2 ditunjukkan skema aliran udara AC pada grinding room.
Pemrograman PLC pada Compressor AC Outdoor Unit Untuk menjalankan outdoor unit secara otomatis digunakan program PLC, pada PLC untuk outdoor unit ini digunakan PLC omron CP1E. Berikut adalah cuplikan diagram ladder yang digunakan pada AC outdoor unit.
3.2
Gambar 3.2 Skematik Aliran Udara AC Grinding Room
Gambar 3.3 Diagram Ladder Set Point
Pada gambar program 3.3 terlihat kondisi awal temperature control adalah normally open untuk outdoor unit temperatur tinggi. Lalu hal yang berikutnya dilakukan adalah setting low temperature dan set point yang digunakan dalam AC outdoor yang mana berfungsi menentukam running hour pada AC tersebut agar dapat berjalan secara otomatis. Pada system ini AC outdoor yang digunakan sebanyak empat unit. Lalu setelah itu di buat program untuk masing masing compressor, berikut adalah salah satu program untuk compressor.
Proses selanjutnya setelah di buat program running hour secara umum,maka di lanjutkan dengan program running hour secara spesifik yang menentukan batas high temperature dan low temperature dari masing masing compressor.
Gambar 3.4 Diagram Ladder Compressor
Pada gambar 3.4 adalah salah satu program ladder diagram pada compressor,pada compressor satu terlihat normally open pada high temperature yang mana bekerja di awal pada suhu yang tinggi.dilanjutkan dengan compressor dua,tiga dan empat dengan proses yang sama. Proses selanjutnya setelah dibuat program untuk masing masing compressor,dibuat program running hour yang berfungsi menentukan waktu kerja dari masing masing compressor agar mencapai set point yang diperlukan. Berikut adalah salah satu programnya: Dimana :
Gambar 3.5 Diagram Ladder Running Hour Compressor
Programnya sama seperti sebelumnya pada compressor,pada program running hour juga di buat pada masing masing compressor,yang berarti terdapat empat program running hour. Pada program di atas run time berjalan pada normally open ,setelah run time compressor satu dibuat maka di lanjutkan dengan compressor dua,tiga dan terakhir compressor empat. Setelah di buat program running hour secara umum,maka di lanjutkan dengan program running hour secara sepesifik yang menentukan batas high temperature dan low temperature dari masing masing compressor.
Gambar 3.6 Diagram Ladder Running Hour High and Low Temperature
Dari gambar program 3.6 terlihat bahwa kita dapat menentukan running hour dari masing masing masing compressor yang bekerja secara berbeda. Pada program di atas compressor satu berada pada range dua . dan program berjalan awal pada normally open, setelah compressor satu di lanjutkan dengan compressor dua,tiga, dan yang terakhir compressor empat. III. KESIMPULAN DAN SARAN 3.1 Kesimpulan Pada penulisan makalah ini, didapatkan kesimpulan sebagai berikut : 1. Dalam system HVAC terdapat empat system yaitu heating, ventilation, dan air conditioning. Air Conditioning pada ruang grinding sendiri pengolahannya melalui beberapa proses dari filtering sampai ke dalam ruang grinding menjadi udara yang diinginkan. 2. Parameter yang digunakan pada system HVAC pada plant air conditioning yaitu parameter suhu. Parameter suhu tersebut memiliki set point 15°C. 3. Pada proses pengontrolan suhu menggunakan PLC omron CP1E. PLC digunakan mengatur compressor pada AC outdoor untuk mengontrol running hour dari compressor agar suhu yang dialirkan AC ke grinding room sesuai yang diinginkan
3.2
Saran Untuk metode pengontrolan suhu melalui PLC pada diagram ladder alangkah baiknya menggunakan pendekatan FSM (Finite State Machine) agar lebih sistematis dan memudahkan dalam pembuatan program diagram laddernya.
Daftar Pustaka Esa, “APLIKASI REDUNDANT SYSTEM PADA PROTOTYPE SISTEM PENYALURAN TENAGA LISTRIK DENGAN GANGGUAN PADA GARDU INDUK PENAIK TEGANGAN DAN BAGIAN PEMBEBANAN MENGGUNAKAN PLC OMRON CPM1A-40CDT-DV1”, Semarang : Jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro, 2012 El Fahruddin, Riza, “SIMULASI APLIKASI ELEKTRO PNEUMATIK DAN PLC SEBAGAI KENDALI PINTU GESER”, Semarang : Program Studi Diploma III Teknik Mesin Universitas Diponegoro, 2012 Hariyadi, “NSK Project Grinding Room”, Fondation Outdoor Unit New PAC, 2012. Setiawan, Iwan, “Programmable Logic Control (PLC) dan Teknik Perancangan Sistem Kontrol”, Yogyakarta : ANDI, 2006. Suherman, Ade, “NSK Project Grinding Room”, View Panel CP PAC 1 New PAC, 2012. Suherman, Ade, “Taikisha NSK”,Outdoor Unit, 2012. Tumpal, Daniel,“PLC BASIC”, Indonesia : PT OMRON Electronics, 2011. -------“COMPANY PROFILE TAIKISHA”, TAIKISHA : PT Taikisha Indonesia Engineering, 2012. -------“HVAC CONTROLS INTRODUCTION”, United States of America : Invensys Building System, 2012.
[1] Apriaskar,
[2]
[3] [4]
[5] [6] [7] [8] [9]
BIODATA Rizqi Prayogo Pangestu, lahir di malang tanggal 12 februari 1993. Sekolah di SD Islam Banis Saleh 5, SMP Negeri 18 Bekasi, SMA Negeri 1 Bekasi. Sekarang menempuh studi di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang, Desember 2013 Mengetahui dan Menyetujui, Dosen Pembimbing
Sumardi ST, MT NIP. 132 125 670
