LAPORAN TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN PENGONTROLAN DAN PEMONITORAN LAMPU PENERANGAN, AIR CONDITIONER DAN PROYEKTOR RUANG LAB EK DAYA MENGGUNAKAN TOUCHSCREEN BERBASIS PLC
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat untuk Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3
Oleh:
ABDIMAS PASA
ELLYZA MANURUNG
NIM : 1005 032 101
NIM : 1005 031 011
FERNANDO DEPARI
JONES P SIMANUNGKALIT
NIM : 1005 031 013
NIM : 1005 031 022
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2013
ABSTRAK Rancang Bangun Pengontrolan dan Pemonitoran Sistem Penerangan, Air Conditioner dan Proyektor Ruang Lab EK DAYA Menggunakan Touchscreen Berbasis PLC. Pada zaman sekarang ini, penggunaan energi listrik sudah menjadi kebutuhan utama pada rumah tinggal, perkantoran, gedung sekolah dan perkuliahan , industri dan lain-lain. penggunaan energi listrik ini secara berlebihan, memaksa pemasok listrik terbesar di Indonesia (PLN) harus menemukan sumber daya yang baru. Semakin banyak sumber daya yang ditemukan untuk menghasilkan energi listrik, maka keseimbangan lingkungan akan semakin tidak seimbang. Untuk itu, pengguna energi listrik di Indonesia diharapkan dapat mengurangi penggunaan listriknya, sehingga sumber daya yang ada di lingkungan tidak digali secara besar-besaran agar keseimbangan lingkungan tidak terganggu. Sebagai salah satu cara untuk mengurangi penggunaan listrik pada setiap bangunan, maka diperlukan suatu sistem yang dapat mengurangi penggunaan listrik pada bangunan tersebut. Di dalam hal pemanfaatan sistem yang dapat mengurangi penggunaan listrik pada bangunan, kita dapat menggunakan beberapa komponen yang dapat membantu dalam usaha efesiensi dan efektifitas energi listrik. Salah satu komponen yang dapat membantu mengefesiensikan dan mengefektifitaskan energi listrik adalah dengan menggunakan sebuah controller terpusat yaitu PLC. Tujuan yang ingin dicapai adalah bagaimana merancang suatu sistem dimana dalam penggunaan energi listrik lebih efisien dan efektif dimana disertai dengan pemonitoran melalui touchscreen untuk mengendalikan lampu penerangan, AC, Proyektor pada ruangan perkuliahan khususnya pada ruang Lab EK Daya Politeknik Negeri Medan. Hasil dari pembahasan adalah penggunaan PLC LS XGB XBCE sebagai controller dan Touchscreen sebagai pemonitoran sistem. Beban Lampu penerangan, AC, dan Proyektor tersebut dikendalikan oleh PLC LS XGB yang telah diprogram. Pada sistem ini dirancang pengoperasian secara Otomatis dan manual. Dimana apabila sistem dioperasikan pada sistem otomatis, dikehendaki apabila ada orang yang berada pada ruangan, Lampu Penerangan dan AC dapat menyala secara otomatis. Begitu juga sebaliknya, apabila tidak ada orang dalam ruangan setelah waktu tunda penyalaan dikehendaki agar Lampu Penerangan dan AC tersebut dapat mati secara otomatis. Pada sistem Manual digunakan touchscreen sebagai pengganti saklar pada ruangan sehingga kita dapat menyalakan lampu, AC dan proyektor ketika kita mengkehendaki. Maka dirancanglah sistem pengontrolan lampu, AC dan proyektor menggunakan sensor PIR dengan pengontrol PLC dan touchscreen sebagai pemonitor dimana kami melalui tahap pembuatan blok diagram sistem, pengujian komponen sistem, pembuatan program pada PLC dan touchscreen dan pengujian sistem yang telah diprogram pada PLC. Setelah melakukan pengujian terhadap sistem yang telah diprogram dan sesuai dengan apa yang dikehendaki, maka alat tersebut dapat dipasangkan pada ruang Lab EK Daya sebagai tahap akhir pengerjaan. Kata kunci : PLC , Touchscreen , Sensor PIR
iii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan rahmatNya yang sangat sempurna baik itu kesehatan dan kesempatan sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik . Tugas akhir ini disusun guna memenuhi salah satu persyaratan menyelesaikan pendidikan program diploma 3 di Politeknik Negeri Medan. Adapun laporan tugas akhir yang penulis buat ini berjudul: '' Rancang Bangun Pengontrolan Dan Pemonitoran Lampu Penerangan , Air Conditioner ( AC ) dan Proyektor Ruang Lab EK Daya Menggunakan Touchscreen Berbasis PLC ''. Penulisan laporan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat menyelesaikan mata kuliah Pada semester VI Diploma 3 jurusan Teknik Elektro program Studi Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. Dalam menyelesaikan penulisan Laporan Tugas Akhir ini, penulis banyak mengalami hambatan dan tantangan, namun berkat Dosen Pembimbing dan bantuan dari berbagai pihak yang selalu mendukung secara materil, semangat, serta masukan yang berguna maka laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan. Oleh sebab itu dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada pihak – pihak yang telah membantu dalam penulisan Tugas Akhir ini yaitu: 1. Bapak M. Syahruddin, S.T, M.T, selaku Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Ibu Ir.Rina Anugrahwaty MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan; 3. Bapak Suparmono, S.T, M.T, selaku Kepala Program Studi Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan; 4.
Bapak Drs. Robert Samosir, M.T, selaku Kepala Lab ELDA dan pembimbing penulis yang telah banyak membimbing di dalam menyelesaikan Tugas akhir ini. Kasih Allah selalu menyertai beliau dan sekeluarga;
iv
5. Bapak Ir. Ashuri Arie Widianto, M.T, selaku Dosen Wali kelas EL-6A yang telah banyak memberikan nasehat dan arahan-arahan bagi kami; 6. Bapak Sutan Pardede, M.T , Kepala Bengkel Program Studi Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan; 7. Teristimewa buat keluarga yang sangat disayangi, kedua orang tua, kakak, adik dan seluruh keluarga yang selalu membantu dan memberikan dukungan moral dan rohani 8. Teman-teman seperjuangan di Program Studi Teknik Elektro terutama kelas EL-6A 9. Sahabat-sahabat penulis yang selalu memberikan motivasi dan dorongan serta dukungan yang namanya tak dapat dituliskan satu persatu. Penulis menyadari akan kekurangan dari laporan dan Proyek Tugas akhir ini yang belum sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang dapat membangun dan menyempurnakan. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian laporan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya.
Medan, 30 Agustus 2013
Hormat kami,
Penulis
v
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN .................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii ABSTRAK ............................................................................................................. iii KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv DAFTAR ISI .......................................................................................................... vi DAFTAR TABEL .................................................................................................. ix DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. x DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xiii BAB 1 ..................................................................................................................... 1 PENDAHULUAN .................................................................................................. 1 1.1
Latar Belakang Pemilihan Judul .............................................................. 1
1.2
Rumusan Masalah .................................................................................... 2
1.3
Tujuan....................................................................................................... 2
1.4
Manfaat ..................................................................................................... 3
1.5
Batasan Masalah ....................................................................................... 3
1.6
Sistematika Penulisan ............................................................................... 4
BAB 2 ..................................................................................................................... 6 LANDASAN TEORI .............................................................................................. 6 2.1
Otomatisasi ............................................................................................... 6
2.2
Otomatisasi Gedung ................................................................................. 6
2.2.1
Komponen-komponen dalam otomatisasi gedung ............................ 6
2.3
Sistem Kendali ......................................................................................... 8
2.4
Sistem Kendali On-Off............................................................................. 8
2.5
PLC ( Programmable Logic Controller ).................................................. 8
2.5.1
Pembacaan Bahasa Pemograman PLC ............................................. 9
2.5.2
Keuntungan Penggunaan PLC ........................................................ 11
2.5.3
Hardware ......................................................................................... 11
2.6
LS XGB Series XBCE ........................................................................... 13
2.6.1
Poin-poin Dasar Unit ...................................................................... 13
2.6.2
Fitur-fitur dalam PLC XGB XBCE ................................................ 15
2.6.3
Spesifikasi dari PLC XGB XBCE .................................................. 15
vi
2.6.4 2.7
Cara Memprogram PLC XGB XBCE DR 10 E .............................. 18
Touch Screen .......................................................................................... 30
2.7.1
Komponen-komponen..................................................................... 31
2.7.2
Penggunaan ..................................................................................... 33
2.7.3
Keuntungan dan kerugian penggunaan ........................................... 34
2.8
XGT Panel Series ................................................................................... 36
2.8.1
Fitur-fitur XGT Panel Series ........................................................... 36
2.8.2
Interface dan organisasi system ...................................................... 38
2.8.3
Cara Memprogram TouchScreen XGT Panel Series ...................... 39
2.9
MCB ....................................................................................................... 47
2.9.1 2.10
Prinsip Kerja MCB: ........................................................................ 49 Relay 220 V ........................................................................................ 50
2.10.1 2.11
Prinsip Kerja Relay ......................................................................... 51 PIR ( Passive Infra Red ) .................................................................... 52
2.11.1
Cara kerja pembacaan sensor PIR ................................................... 54
2.11.2
Jarak pancar sensor PIR .................................................................. 54
2.12
Sumber Tegangan DC ( Adaptor ) ...................................................... 56
2.12.1
Bagian-bagian adaptor .................................................................... 56
2.13
Software XG5000 ............................................................................... 58
2.14
Software XP-Builder 1.24 .................................................................. 58
2.15
Kabel Port ATEN UC 232 .................................................................. 59
BAB 3 ................................................................................................................... 60 PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM ...................................................... 60 3.1
Konfigurasi Sistem ................................................................................. 60
3.2
Diagram Blok dan Cara Kerja ................................................................ 61
3.3
Komponen – Komponen Sistem ............................................................ 61
3.4
Cara Kerja Sistem................................................................................... 63
3.4.1
Metode Pengoperasian Secara Otomatis ......................................... 64
3.4.2
Metode Pengoperasian Secara Manual ........................................... 65
3.5
Spesifikasi Alat dan Bahan yang Digunakan pada Sistem ..................... 66
3.5.1
Alat yang digunakan ....................................................................... 66
3.5.2
Daftar Bahan ................................................................................... 67
3.6
Perancangan PLC LSIS XGB XBCE ..................................................... 68
3.6.1 Perancangan Perangkat Lunak & Pemograman PLC Menggunakan XG5000 69
vii
3.7 Perancangan Screen Pada XGT Panel (Touchscreen) Dengan Menggunakan XP.Builder 1.24......................................................................... 69 3.8
Perancangan dan penempatan komponen di ruangan Lab EK Daya ..... 70
3.9
Perancangan Panel .................................................................................. 75
3.10
Flowchart Sistem ....................................................................................... 78
BAB 4 ................................................................................................................... 79 ANALISA PEMOGRAMAN DAN CARA KERJA ALAT ................................ 79 4.1
Analisa Program PLC LSIS XGB XBCE .............................................. 79
4.2
Analisa cara kerja metode pengoperasian secara manual ..................... 82
4.3
Analisa cara kerja metode pengoperasian secara otomatis .................... 85
4.4
Analisa program touchscreen XGT Panel Series ................................... 88
4.5
Pengukuran berbagai komponen sistem ............................................... 101
4.5.1
Pengukuran MCB.......................................................................... 101
BAB 5 ................................................................................................................. 102 PENUTUP........................................................................................................... 102 5.1
KESIMPULAN .................................................................................... 102
5.2
SARAN ................................................................................................ 102
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 103 LAMPIRAN ........................................................................................................ 104
viii
DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Poin-poin dasar unit ............................................................................. 14 Tabel 2. 2 Spesifikasi XGB XBCE ....................................................................... 15 Tabel 3 1 Daftar alat yang digunakan Tabel 3 2 Daftar bahan yang digunakan
66 67
Tabel 4. 1 Tabel I/O Tabel 4. 2 Tabel Mnemonic Mode Pengoperasian secara Manual dan Otomatis Tabel 4. 3 Tabel I/O Output Sistem Tabel 4. 4 Tabel Mnemonic Untuk Output Sistem Tabel 4. 5 Table I/O Kontrol Metode Manual Tabel 4. 6 Tabel Mnemonic Untuk Kontrol Metode Manual Tabel 4. 7 Table I/O Kontrol Metoda Otomatis Tabel 4. 8 Tabel Mnemonic Untuk Kontrol Metode Otomatis
80 80 81 82 83 84 86 86
ix
DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Konfigurasi komponen otomatisasi gedung ....................................... 7 Gambar 2. 2 Sistem Kendali On-Off ...................................................................... 8 Gambar 2. 3 Membaca Sebuah Program T ........................................................... 10 Gambar 2. 4 PLC LS XGB XBCE........................................................................ 13 Gambar 2. 5 Tampilan Awal software .................................................................. 18 Gambar 2. 6 Membuat New Project ..................................................................... 18 Gambar 2. 7 Menentukan Tipe PLC yang Digunakan .......................................... 19 Gambar 2. 8 Lembar Kerja awal utuk pembuatan Ladder .................................... 19 Gambar 2. 9 Beberapa Icon Toolbar untuk pembuatan ladder diagram ............... 20 Gambar 2. 10 membuat kontak NO dan pengalamatan kontak NO...................... 20 Gambar 2. 11 Tampilan kontak NO setelah ditentukan alamatnya ...................... 21 Gambar 2. 12 Cara Pembuatan Output pada Software ......................................... 21 Gambar 2. 13 Tampilan Setelah Diberikan Output............................................... 22 Gambar 2. 14 Tampilan Instruksi PLC ................................................................. 22 Gambar 2. 15 Tampilan Pembuatan Instruksi Timer dan cara penulisannya sesuai tipe PLC ................................................................................................................ 23 Gambar 2. 16 Tampilan Ladder Untuk Instruksi Timer ....................................... 23 Gambar 2. 17 Tampilan Instruksi END untuk Mengakhiri Program .................... 24 Gambar 2. 18 Contoh Tampilan Ladder Sederhana yang Siap Diupload ke PLC 24 Gambar 2. 19 Cara Mengkoneksi PC ke PLC ...................................................... 25 Gambar 2. 20 Tampilan Ketika PC dan PLC sudah Terkoneksi .......................... 25 Gambar 2. 21 Tampilan Program Untuk Diupload Ke PLC ................................. 25 Gambar 2. 22 Tampilan Jendela Write ................................................................. 26 Gambar 2. 23 Proses Pengiriman Program Ke PLC ............................................. 26 Gambar 2. 24 Tampilan Ketika Program berhasil diupload ................................. 27 Gambar 2. 25 Tampilan Untuk Menjalankan Program di PLC ............................ 27 Gambar 2. 26 Konfirmasi Run Mode ................................................................... 28 Gambar 2. 27 Tampilan Disconnect PLC ............................................................. 28 Gambar 2. 28 Tampilan untuk Pembelajaran Instruksi Lebih Lanjut ................... 29 Gambar 2. 29 Tampilan Touchscreen ................................................................... 30 Gambar 2. 30 XGT Panel Series XP 30 ................................................................ 36 Gambar 2. 31 Gambar Koneksi Touchscreen dengan PLC dan PC...................... 37 Gambar 2. 32 Tampilan Hubungan pada touchscreen .......................................... 38 Gambar 2. 33 Sistem 1 Unit PLC ke Satu XGT panel Series ............................... 39 Gambar 2. 34 Tampilan untuk memprogram XGT Panel Series .......................... 39 Gambar 2. 35 Tampilan untuk menentukan tipe touchscreen ............................... 40 Gambar 2. 36 Tampilan lembar kerja awal ........................................................... 40 Gambar 2. 37 Contol Tampilan untuk bit switch dan alamatnya.......................... 41 Gambar 2. 38 Contoh Tampilan untuk membuat bit lamp dan alamatnya ........... 42 Gambar 2. 39 Contoh tampilan untuk membuat Multi Action switch .................. 42 Gambar 2. 40 Contoh tampilan untuk membuat Change Screen .......................... 43 Gambar 2. 41 Tampilan untuk mengkoneksikan touchscreen ke PC ................... 44 Gambar 2. 42 Tampilan jendela communication setting ...................................... 44 Gambar 2. 43 Tampilan untuk mendownload program dari PC ke touchscreen .. 45 Gambar 2. 44 Tampilan jendela untuk mendownload program dari PC ke touchscreen ........................................................................................................... 45 x
Gambar 2. 45 Tampilan pada saat proses download terjadi ................................. 46 Gambar 2. 46 Karakteristik MCB menurut kemampuan menahan arus ............... 48 Gambar 2. 47 Bagian Bagian dari MCB ............................................................... 50 Gambar 2. 48 Relay .............................................................................................. 51 Gambar 2. 49 Sensor PIR...................................................................................... 52 Gambar 2. 50 PIR ................................................................................................. 53 Gambar 2. 51 Terminal pada sensor PIR .............................................................. 53 Gambar 2. 52 Jarak Tangkap sensor PIR .............................................................. 55 Gambar 2. 53 Adaptor 24 Volt DC ....................................................................... 57 Gambar 2. 54 Tampilan awal software PLC XGB XBCE .................................... 58 Gambar 2. 55 Tampilan Awal Software XP Builder 1.24 .................................... 59 Gambar 2. 56 Kabel Port ATEN UC 232 ............................................................. 59 Gambar 3. 1 Konfigurasi Sistem 60 Gambar 3. 2 Diagram Blok Sistem 61 Gambar 3. 3 Pengawatan PLC XGB XBCE 68 Gambar 3. 4 Denah Lokasi Ruangan Lab EK DAYA 70 Gambar 3. 5 Denah Lokasi Penempatan Box Panel dan Touchscreen 71 Gambar 3. 6 Denah Lokasi Penempatan Lampu Penerangan di Ruangan Lab EK DAYA 72 Gambar 3. 7 Denah Lokasi Penempatan Sensor PIR di Ruangan Lab EK DAYA 73 Gambar 3. 8 Diagram Lokasi Penempatan Komponen Sistem di Ruang Lab EK DAYA 74 Gambar 3. 9 Tata Letak Penempatan Komponen Bagian Dalam Panel 76 Gambar 3. 10 Layout Pintu Panel 77 Gambar 3. 11 Flowchart sistem 78 Gambar 4. 1 Metode pengoperasian secara manual dan otomatis Gambar 4. 2 Output Sistem Gambar 4. 3 Diagram Ladder Kontrol Manual Gambar 4. 4 Diagram Ladder Kontrol Mode Otomatis Gambar 4. 5 Tampilan Awal dari Touchscreen Gambar 4. 6 Tampilan Pengoperasian Sistem Gambar 4. 7 Keadaan Lampu Indikator Ketika Tombol Mode Manual Ditekan Gambar 4. 8 alamat memori untuk tombol pengoperasian secara manual Gambar 4. 9 penulisan alamat pada touchscreen di diagram ladder Gambar 4. 10 Tampilan Mode Manual Gambar 4. 11 Tampilan Untuk Lampu Penerangan Gambar 4. 12 Tampilan Lampu Indikator Ketika Tombol ON Ditekan Gambar 4. 13 Alamat memori tombol lampu penerangan group 1 Gambar 4. 14 Alamat memori tombol lampu penerangan group 2 Gambar 4. 15 penulisan alamat memori tombol lampu penerangan group 1 & 2 pada touchscreen di diagram ladder Gambar 4. 16 Tampilan Untuk Air Conditioner ( AC ) Gambar 4. 17 Tampilan Untuk Air Conditioner ( AC ) ketika Tombol Ditekan Gambar 4. 18 Alamat memori tombol Air Conditioner
xi
80 81 83 86 88 89 89 90 90 91 91 92 93 93 94 94 95 95
Gambar 4. 19 penulisan alamat memori tombol Air Conditioner pada touchscreen di diagram ladder 96 Gambar 4. 20 Tampilan Untuk Proyektor 96 Gambar 4. 21 Tampilan Untuk Proyektor Ketika Tombol ON Ditekan 97 Gambar 4. 22 Alamat memori tombol Proyektor 97 Gambar 4. 23 penulisan alamat memori tombol proyektor pada touchscreen di diagram ladder 98 Gambar 4. 24 Tampilan Pengoperasian Sistem 98 Gambar 4. 25 Tampilan Ketika Tombol Metode Pengoperasian Secara Otomatis 99 Gambar 4. 26 alamat memori untuk tombol pengoperasian secara otomatis 99 Gambar 4. 27 alamat memori untuk tombol pengoperasian secara otomatis pada diagram ladder 100 Gambar 4. 28 Tampilan Menu Pengoperasian Lampu Penerangan, Air Conditioner ( AC ) dan Proyektor Pada Metode Pengoperasian Secara Otomatis 100
xii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Lampiran 1 Diagram Kontrol Lampiran 2 Katalog XGB XBCE Lampiran 3 Katalog XGT Panel Series ( Touchscreen) Lampiran 4 Belajar PLC XGB XBCE
xiii
