PEMBUATAN PROGRAM PENGATUR FESTO SORTING STATION DAN ANALISA DINAMIK PADA MODULAR AUTOMATION PRODUCTION SYSTEM (MAPS)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PEMBUATAN PROGRAM PENGATUR FESTO SORTING STATION DAN ANALISA DINAMIK PADA MODULAR AUTOMATION PRODUCTION SYSTEM (MAPS)

SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Oleh : HENRY ENDARYOKO NIM. I 0403032

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2011 commit to user

i


digilib.uns.ac.id

SURAT PENUGASAN

commit to user

ii


digilib.uns.ac.id

PEMBUATAN PROGRAM PENGATUR FESTO SORTING STATION DAN ANALISIS DINAMIK PADA MODULAR AUTOMATION PRODUCTION SYSTEM (MAPS) Disusun oleh :

Henry Endaryoko NIM : I 0403032 Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

Purwadi Joko Widodo, ST.,M.Kom NIP. 197301261997021001

Didik Djoko Susilo, ST.,MT NIP. 197203131997021001

Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari Jumat tanggal 31 Oktober 2008 1. Heru Sukanto, ST. MT. NIP. 197207311997021001

………………………..

2. Ir. Wijang Wisnu Raharjo, MT. NIP. 196810041999031002

………………………...

3. Eko Prasetya B., ST. MT. NIP. 197109261999031002

…………………………

Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Mesin

Koordinator Tugas Akhir

Dody Ariawan., S.T., M.T. NIP. 19730804 199903 1 003

Wahyu Purwo Raharjo., S.T., M.T. NIP. 19720229 200012 1 001

commit to user

iii


digilib.uns.ac.id

MOTTO

“Sesungguhnya keadaan-Nya apabila Dia menghendaki sesuatu hanyalah berkata kepadanya: "Jadilah!" maka terjadilah ia.” (Q.S. Yassiin : 82.) “Cukuplah Allah menjadi Penolong kami dan Allah adalah sebaik-baik Pelindung.” (QS. Ali 'Imran: 173) “Meskipun aku tak tahu, aku akan memulai dan melakukannya. Karena dalam melakukan itulah aku akan dibuat tahu. Meskipun aku takut, aku akan tetap maju menghadapinya. Karena semua orang yang berani adalah orang yang juga ketakutan, tapi tegas memberanikan diri. Meskipun apa pun, aku bersama Tuhan”. (Mario Teguh) “Bunuhlah setiap waktu kosong dengan 'pisau' kesibukan! Dengan cara itu, dokter-dokter dunia akan berani menjamin bahwa Anda telah mencapai 50% dari kebahagiaan. Lihatlah para petani, nelayan, dan para kuli bangunan! Mereka dengan ceria mendendangkan lagu-lagu seperti burung-burung di alam bebas. Mereka tidak seperti Anda yang tidur diatas ranjang empuk, tetapi selalu gelisah dan menyeka air mata kesedihan.” (La-Tahzan : 15)

commit to user

iv


digilib.uns.ac.id

PERSEMBAHAN

Semua jerih payah ini aku persembahkan untuk :

Berkah dan ampunan… Kasih sayang dan doa… Ilmu dan bimbingan… Pengertian dan kesabaran … Uluran tangan dan dukungan… Kepercayaan dan kesetiaan… Serta keikhlasan…

…Allah SWT …Bapak dan Ibu …Guru dan Dosen – dosenku …Keluargaku …Sahabat - sahabatku …Kekasihku … diriku.

commit to user

v


digilib.uns.ac.id

ABSTRAK

Perancangan dan penelitian ini bertujuan untuk membuat program pengatur kerja pada MAPS sorting station, dan untuk memperoleh variabel dinamik dari sistem konveyor dan silinder pneumatiknya untuk menjadi acuan tingkat keamanan. Sorting station ini memiliki fungsi khusus yaitu untuk memisahkan benda kerja baik berdasarkan jenis material plastik warna putih dan alumunium. Pemrograman menggunakan software Simatic Manager V5.3 untuk PLC Siemens S7-300 dengan CPU 314IFM. Analisis dinamik dilakukan untuk memperoleh kemampuan mekanis dari sorting station ini. Perhitungan gaya dilakukan pada konveyor dan sistem pneumatik. Hasil perhitungan konveyor dari sorting station ini didapatkan kemampuan maksimum beban yang dapat diangkut sebesar 2485 gram. Sedang silinder pneumatic mampu untuk mendorong beban maksimum sebesar 141,3 N. Kata kunci : MAPS, Sorting Station, PLC Siemens S7-300, CPU 314IFM, Analisis Dinamik

commit to user

vi


digilib.uns.ac.id

ABSTRACT

This design and research scheme aim to make a sorting program work at station sorting, and to get dynamic variable of konveyor's system and pneumatic cylinder to become a safety starting point. The Sorting Station have special function that is to detect object work good to material type. .The programming use Simatic Manager v5.3 to active PLC Siemens S7-300 with CPU 314IFM. The dynamic analysis is done for getting mechanical ability from the sorting station. The force calculation is done on conveyor and pneumatic system. The conveyor can handle a workpiece with maximum 2485 gram weight, and the pneumatic cylinder is able to push up maximum charges as big as 141,3 N. Keyword : MAPS, Sorting Station, PLC Siemens S7-300,CPU 314IFM, Dinamic Analisys.

commit to user

vii


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR

Pertama dan yang utama penulis panjatkan puji syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas limpahan rahmat dan hidayahNya sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan, sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik. Tugas Akhir kami yang berjudul “Pembuatan Program Pengatur Festo Sorting Station dan Analisis Dinamik Pada Modular Automation Production System (MAPS)”. Pengerjaan Tugas Akhir ini telah melalui proses yang panjang dengan segala pikiran dan tenaga secara maksimal kami lakukan hingga laporan Tugas Akhir ini dapat tersusun dengan baik. Untuk itu kami mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Dody Ariawan, ST., MT. selaku ketua Jurusan Teknik Mesin yang selalu tegas dan konsisten dengan peraturan dan kebijakan jurusan. 2. Bapak Purwadi Joko Widodo ST., M.Kom. selaku pembimbing I Tugas Akhir yang dengan sabar dan selalu memotivasi penyelesaian Tugas Akhir serta bimbingannya. 3. Bapak Didik Djoko Susilo, ST., MT. selaku pembimbing II Tugas Akhir yang selalu membimbing, mengarahkan dan memberikan ide-ide yang sangat bermanfaat. 4. Bapak Eko Prasetyo B, ST., MT. selaku pembimbing akademis, atas bimbingannya selama kuliah di Jurusan Teknik Mesin UNS. 5. Bapak Wahyu Purwa R, ST., MT. selaku koordinator Tugas Akhir yang memberikan kelancaran administrasi penyelenggaraan seminar. 6. Bapak Agus Sujono ST., MT. selaku ketua Lab. Otomasi Produksi dan Robotika yang memberikan fasilitas yang lengkap dan penuh toleransi peminjaman laboratorium. 7. Laboran dan asisten lab (Ibu Elisa) yang telah banyak membantu dalam kelancaran penyelesaian Tugas Akhir ini. 8. Kedua orang tuaku Bapak/Ibu Mulyono yang selalu mendoakan dan membimbing aku serta adikku yang tercinta. commit to user

viii


digilib.uns.ac.id

9. Djoko Prasetio, DAN Huda dan Bambang Wahyu Nugrahanto sebagai teman seperjuangan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. 10. Teman-teman angkatan 2003 yang telah memberi warna semasa kuliah. 11. Chatia Hastasari yang selalu memberikan dukungan doa dan semangat tak henti-henti hingga selesainya Tugas Akhir ini. 12. Semua pihak yang telah membantu pengerjaan Tugas Akhir ini, yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu. Kami menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih belum sempurna, oleh karena itu kami berharap saran dan kritik yang sifatnya membangun dari semua pihak guna menjadikan laporan ini lebih baik dan dapat bermanfaat bagi kami dan pembaca.

Surakarta, April 2011

Penulis

commit to user

ix


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL............................................................................... HALAMAN PENGESAHAN................................................................. MOTTO .................................................................................................. PERSEMBAHAN ................................................................................... ABSTRAK .............................................................................................. KATA PENGANTAR ............................................................................ DAFTAR ISI ........................................................................................... DAFTAR GAMBAR .............................................................................. DAFTAR TABEL ................................................................................... BAB I PENDAHULUAN ....................................................................... 1.1. Latar Belakang Masalah .................................................. 1.2. Perumusan Masalah ......................................................... 1.3. Batasan Masaalah ............................................................ 1.4. Tujuan dan Manfaat......................................................... 1.5. Sistematika Penulisan ...................................................... BAB II DASAR TEORI ........................................................................ 2.1. Tinjauan Pustaka ............................................................. 2.2. Tinjauan Sorting Station ................................................. 2.3. Sensor Optik .................................................................... 2.4. Silinder Pneumatik Gerak Ganda .................................... 2.5. Motor Servo .... .............................................................. 2.6. Solenoid Valve ................................................................ 2.7. Programmable Logic Controller (PLC) ........................... 2.7.1 PLC Siemens S7-300.............................................. 2.7.2 CPU 314 IFM ........................................................ 2.8. Tinjauan Pemrograman PLC ........................................... 2.8.1 Bahasa Pemrograman PLC............................. 2.9. Metode Data Flow Oriented ........................................... 2.10. Analisis Dinamik ............................................................. 2.10.1 Konveyor .............................................................. 2.10.2 Silinder Pneumatik ..............................................

i iii iv v vi viii x xii xiii 1 1 2 2 3 3 5 5 6 8 10 11 12 12 13 14 15 15 18 22 22 26

BAB III PELAKSANAAN PERANCANGAN DAN PENELITIAN

30

3.1. Alat Yang Digunakan ...................................................... 3.2. Software Perancangan ..................................................... 3.3. Metode Perancangan dan Penelitian................................ 3.3.1 Studi Literatur ................................................ 3.3.2 Disain dan Implementasi Software ................ 3.3.3 Pengujian Sistem ............................................ 3.3.4 Analisa dan Pengambilan Kesimpulan ........... 3.3.5 Penulisan Laporan .......................................... commit to user

x

30 30 30 30 31 31 33 33


digilib.uns.ac.id

BAB IV DATA DAN ANALISA ........................................................... 4.1. Perancangan Program Festo Sorting Station ................... 4.1.1 Pembuatan Algoritma Pemrograman ............. 4.1.2 Pembuatan Diagram Alir Proses Kerja Sorting Station ............................................... 4.1.3 Pembuatan Data Flow Diagram ..................... 4.1.4 Penulisan Program Sorting Station ................ 4.1.5 Software PLC Simatic Manager Step 7 Basis V5.3 ........................................... 4.2 Analisis Dinamik .............................................................

35 35 35

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.................................................. 5.1. Kesimpulan ...................................................................... 5.2. Saran ................................................................................ DAFTAR PUSTAKA ............................................................................. LAMPIRAN ............................................................................................

79 79 79 81 xiii

commit to user

xi

37 40 44 61 68


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Skema MAPS ...................................................................... Gambar 2.2 Skema Sorting Station ......................................................... Gambar 2.3 Skema Difuse Reflection Sensor ......................................... Gambar 2.4 Skema Retroreflective Sensor ............................................. Gambar 2.5 Skema Through Beam Sensor ............................................ Gambar 2.6 Gambar Optical Proximity Switch ...................................... Gambar 2.7 Gambar Konstruksi Silinder Gerak Ganda ......................... Gambar 2.8 Gambar Motor Servo........................................................... Gambar 2.9 Skema Unit PLC CPU 314IFM........................................... Gambar 2.10 Skema Ladder Diagram .................................................... Gambar 2.11 Skema Function Block Diagram ....................................... Gambar 2.12 Skema Structured Text ...................................................... Gambar 2.13 Skema Instruction List ...................................................... Gambar 2.14 Skema Sequential Function............................................... Gambar 2.15 Komponen Data Flow Diagram ....................................... Gambar 2.16 Data Flow Diagram .......................................................... Gambar 2.17 Gambar Letak tight side and slack side ............................ Gambar 2.18 Gambar Sudut kontak antar sabuk .................................... Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan dan Penelitian .......................... Gambar 3.6 Diagram Alir Perancangan dan Penelitian .......................... Gambar 4.1 Diagram Alir Pemrograman ............................................... Gambar 4.2 Diagram Alir Siklus Posisi Normal..................................... Gambar 4.3 Diagram Alir Siklus Total ................................................... Gambar 4.4 Diagram Konteks Sorting Station ....................................... Gambar 4.5 Diagram Level 0 Sorting Station......................................... Gambar 4.6 Diagram Level 1 Posisi Normal .......................................... Gambar 4.7 Diagram Level 1 Posisi Kerja ............................................. Gambar 4.8 Ikon Simatic Manager ......................................................... Gambar 4.9 Fungsi ”New” pada Simatic Manager ................................ Gambar 4.10 Penamaan Program Pada Kolom ”New Project” ............. Gambar 4.11 Kolom ”Insert New Object” ............................................. Gambar 4.12 Kolom Konfigurasi Hardware ........................................... Gambar 4.13 Kolom Pengalamatan Input/Output................................... Gambar 4.14 Kolom Penulisan Program ................................................ Gambar 4.15 Fungsi ”Download” Pada Kolom ”PLC” ........................ Gambar 4.16 Kolom ”Online View” ...................................................... Gambar 4.17 Konsol MPI PC Adapter ...................................................

commit to user

xii

6 7 8 8 8 10 10 12 15 16 16 16 17 17 19 19 22 22 34 40 36 37 39 40 47 49 50 61 62 62 63 64 64 65 66 66 67


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Simbol-simbol dan nama komponen silinder gerak ganda ..... Tabel 4.1 Alamat komunikasi input/output............................................. Tabel 4.2 Alamat input/output analog dan digital .................................. Tabel 4.3 Daftar hasil perhitungan kekuatan silinder pneumatik ........... Tabel 4.4 Hasil perhitungan daya motor pada konveyor ........................ Tabel 4.5 Hasil perhitungan total beban yang dapat diangkut konveyor.

commit to user

xiii

11 44 45 72 77 78


digilib.uns.ac.id

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Seiring perkembangan teknologi, banyak diciptakan mesin yang pengendaliannya

lebih

kompleks.

Sehingga

bila

dijalankan

hanya

mengandalkan tenaga manusia akan sangat banyak membutuhkan tenaga operator. Prinsip ekonomi menuntut untuk menjalankan proses produksi berjalan seefisien mungkin untuk mendapatkan hasil yang maksimal. Penerapan sistem kontrol otomatis pada alat – alat industri sangat membantu mempermudah dalam mengontrol dan mengatur sehingga proses produksi dapat berjalan lebih efisien. Pemilihan suatu mesin dengan sistem kontrol otomatis harus dengan perencanaan yang matang. Instrument yang dipasang pada mesin tersebut disesuaikan dengan kebutuhan agar mesin dapat berjalan secara yang diharapkan. PLC (Programmable Logic Controller) merupakan sistem kontrol berbasis komputer, yaitu sebuah komputer mini yang dapat diprogram untuk mengolah input dan mengeluarkannya melalui terminal output sesuai yang diharapkan. Dengan PLC, perubahan sistem dilakukan hanya dengan mengubah program yang ada di dalamnya. Program dibuat dan dimasukkan oleh operator melalui unit input berupa console atau PC (Personal Computer). PLC dapat dibayangkan sebagai sebuah kotak yang di dalamnya terdapat ratusan atau ribuan relay, counter, timer dan lokasi penyimpan data. Relay, timer dan counter tersebut tidak ada secara fisik, melainkan berupa rangkaian semikonduktor yang sedemikian rupa sehingga dapat diprogram dan difungsikan sebagai relay, timer maupun counter ( Nurgiyatna 2005 ). Pada MAPS (Modular Automation Production Sistem) digunakan PLC untuk mengatur kerja antara sensor dan aktuator. PLC ini berfungsi sebagai otak yang membagi kerja dari aktuator berdasarkan batasan-batasan sensor yang digunakan. MAPS sendiri merupakan rangkaian dari berbagai macam commit to user komponen yang disusun sedemikian rupa untuk memenuhi pekerjaan yang 1

2 digilib.uns.ac.id


diinginkan. MAPS ini dapat berupa rangkaian feeder, handling, control, sorting dan lain sebagainya. Masing-masing komponen dipilih dan disusun sesuai dengan pekerjaan yang dikehendaki sehingga diperoleh efisiensi yang baik pada sebuah proses produksi. MAPS ini juga dapat digunakan sebagai sarana pembelajaran atau simulasi pabrik yang sudah ada. Salah satu station yang terdapat pada sistem MAPS untuk penelitian ini yaitu Sorting Station, merupakan mesin pemisah ( sorting ) benda kerja sesuai dengan jenis materialnya. Dalam hal ini benda kerja yang dipisahkan berdasar material plastik dan logam aluminium. Sistem mekaniknya berupa konveyor sabuk sebagai penghantar benda kerja, dan silinder pneumatik sebagai aktuator pemisah benda kerja. Alat ini menarik untuk dipelajari lebih dalam karena merupakan penggabungan sistem mekanik yang terkontrol otomatis oleh PLC. Oleh karena itu perlu adanya kajian dalam “Pembuatan program untuk Sorting Station dan analisis dinamik pada sistem Modular Automation Production Sistem (MAPS)” tersebut agar sistem mampu bekerja sesuai yang diharapkan. 1.2 Perumusan Masalah 1. Bagaimana merancang dan membuat program untuk menjalankan sistem sorting station pada MAPS ? 2. Bagaimana analisa dinamik sistem sorting station supaya diketahui kemampuan mekaniknya ?

1.3 Batasan Masalah Pada perancangan dan penelitian ini masalah dibatasi sebagai berikut : 1. Pembuatan program pada sorting station. 2. Analisa dinamika pada komponen utama sorting station yaitu silinder pneumatik dan konveyor. 3. Pengontrol sistem menggunakan PLC Siemens Tipe S7-300 dengan software PLC : Simatic Manager Step 7 Basis V5.3. 4. Benda kerja berupa silinder plastik warna putih dan aluminium. commit to user

3 digilib.uns.ac.id


1.4 Tujuan dan Manfaat Adapun tujuan dari perancangan ini diantara ialah : 1. Merancang program untuk pengaturan sorting station pada MAPS untuk mendapatkan langkah kerja yang sesuai dengan komponen yang tersedia, 2. Memperoleh variabel dinamik dari sistem mekanik sorting station pada MAPS untuk menjadi acuan tingkat keamanan dengan benda kerja silinder plastik dan aluminium. Dari hasil perancangan dan penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut : 1. Mampu memperkenalkan sistem otomasi produksi kepada mahasiswa teknik mesin dan mampu menguasainya untuk kemajuan teknik produksi. 2. Mampu memberikan pengetahuan mengenai MAPS baik dalam bentuk teknologi maupun pemrogramannya supaya dapat digunakan untuk pembelajaran lebih lanjut mengenai sistem otomasi produksi.

1.5 Sistematika Penulisan Agar penelitian dapat mencapai tujuan dan terarah dengan baik, maka disusun dengan sistematika penulisan sebagai berikut : BAB I :

Pendahuluan, menjelaskan tentang latar belakang masalah, tujuan dan manfaat penelitian, perumusan masalah, batasan masalah serta sistematika penulisan.

BAB II : Dasar teori, berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan sistem mekanik dan sistem sensor pada MAPS Festo

sorting station

serta mengenai metode perancangan program dan software aplikasi untuk pemrograman PLC. BAB III :

Metodologi perancangan dan penelitian, menjelaskan peralatan yang digunakan, tempat dan pelaksanaan, langkah-langkah perancangan dan pengambilan data. commit to user

4 digilib.uns.ac.id


BAB IV:

Data

dan

Analisa,

menjelaskan

data

hasil

perancangan,

perhitungan data hasil pengujian serta analisa hasil dari perhitungan. BAB V :

Penutup, berisi tentang kesimpulan dan saran.

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB II DASAR TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Programmable Logic Controller (PLC) adalah sebuah alat yang digunakan untuk menggantikan rangkaian sederetan relai yang dijumpai pada sistem kontrol proses konvensional. PLC bekerja dengan cara mengamati masukan melalui sensor-sensor terkait, kemudian melakukan proses dan melakukan tindakan sesuai yang dibutuhkan, yang berupa menghidupkan atau mematikan keluarannya. Penggunaan PLC memberikan berbagai kemudahan bagi industri manufaktur dalam melakukan kendali pada proses otomasi, mengurangi biaya produksi serta meningkatkan jumlah dan kualitas produk (Maria 2004). Perkembangan PLC sekarang ini meningkat pesat terutama pada bidang proses permesinan, rekayasa industri, sistem kontrol otomasi dan bidang lainnya. Berbagai penelitian telah dilakukan untuk menggabungkan PLC dengan berbagai aplikasi lain. Reec Rodolfo Mourwel (2008), menggabungkan aplikasi PLC dengan Supervisory Control and Data Acuition (SCADA) untuk mengontrol dan mengawasi proses pemisahan benda kerja berdasar jenis materialnya pada suatu sistem conveyor belt. Riza Sulaiman, dkk (2009), membuat perancangan sistem miniatur pembotolan berbasis PLC ( Programmable Logic Controller ) pada MAPS (Modular Automation Production System). Mereka merancang pemrograman PLC untuk pemasangan tutup botol. PLC digunakan untuk menjalankan sistem supaya bekerja secara otomatis dan digunakan untuk aplikasi sistem yang berulang pada pemasangan tutup botol pada sistem MAPS. MAPS yang digunakan dalam perancangan ini terdiri dari 4 buah station, yaitu Double Feeder Station, Handling Device Station, Control Station, dan Sorting Station. Dari proses awal, yaitu Double Feeder, benda kerja akan diumpan ke proses selanjutnya. Handling Device akan memindahkan benda kerja tersebut commit to user ke Control Station. Station ini akan mendeteksi jenis material dan warna dari

5

6 digilib.uns.ac.id


benda kerja, sehingga Handling Device akan kembali memindahkan benda kerja ke Sorting Station untuk disortir berdasar kelompok jenis material.

Gambar 2.1 Layout MAPS (Modular Modular Automation Production System) System 2.2 Tinjauan Sorting Station Sorting Station adalah salah satu sistem pada proses produksi yang berfungsi untuk men-sortir sortir produk menurut jenisnya. Input dari Sorting Station adalah berupa perintah tah keluaran dari proses sebelumnya, yaitu Control Station, Station dimana pada proses tersebut dap dapat diketahui kelompok warna ( warna gelap atau terang ) dan jenis material ( logam atau non logam ) dari produk yang dihasilkan. Sehingga setelah ditentukan jenisnya, maka pada proses pen pen-sortiran sortiran produk tersebut dikelompokkan pada jalur – jalur tersendiri agar jenis satu dengan yang lain tidak bercampur.

commit to user

7 digilib.uns.ac.id


Gambar 2.2 Sorting Station Sorting Station yang terdapat pada sistem manufaktur ini merupakan gabungan antara sistem conveying, electrical drive (motor DC), ), sensor optik, dan silinder pneumatik double-acting yang dikontrol melalui PLC SIEMENS 314-IFM. Sistem conveying menggunakan Single Track Conveyor yang digerakkan menggunakan motor DC 12 Volt. Sensor optik yang terpasang pada bagian ujung konveyor berfungsi untuk mendeteksi keberadaan meterial. Silinder

pneumatik

sebagai

aktuator

pen-sortir, sortir,

dieksekusi

menggunakan dua metode kontrol pemrograman, yai yaitu : a. Time-Controlled Controlled Setelah peletakkan benda kerja pada belt conveyor,, silinder dipicu (digerakkan outstroke outstroke) pada perhitungan waktu tertentu. Masalah yang muncul pada metode ini, kecepatan motor harus konstan.

commit to user

8 digilib.uns.ac.id


b. Position Controlled Posisi silinder 1 dan 2 diatur oleh sistem posisi transducing optik. Keuntungannya adalah, kecepatan motor tidak berpengaruh ada proses pengendalian silinder (Festo Handbook, 2006). 2.3 Sensor optik (Optical Optical Proximity Switch Switch) Sebuah sensor optik terdiri dari sumber cahaya (emitter) dan sebuah sensor yang berfungsi untuk mendeteksi cahaya (receiver) tersebut. Sumber cahaya memancarakan sinar dengan frekuensi tertentu dimana sinar tersebut da dapat diterima dengan baik oleh sensor dan tidak terganggu ddengan engan cahaya dari luar. Kebanyakan sensor optik menggunakan sinar infra merah. Agar sensor dari infra merah ini tidak saling mengganggu biasanya sumber cahaya memancarkan sinar infra merah dengan berbagai frekuensi yang berbeda. Terdapat tiga tipe dari optik sensor, yaitu : 1. Difuse Reflection Sensor

Gambar 2.3 Difuse Reflection Sensor Didalam sensor ini sudah terintegrasi pemancar dan penerimanya. Sinar yang terpancar akan dipantulkan oleh benda kerja. Jarak sensing sensor jenis ini relatif paling pendek diantara 2 jenis sensor yang lain, berkisar 10 cm sampai 50 cm ( adjustable dan dibagi beberapa tipe). 2. Reflection with reflector ( retroreflective ) Sensor retrorefletif menggunakan media pemantul ( pasif ) / mata kucing

commit Sinar to useryang dipantulkan ini mempunyai untuk membalikan sinar dari sensor.

9 digilib.uns.ac.id


polarisasi yang berbeda. Jarak sensing sensor ini relatif lebih jauh daripada jenis difuse.

Gambar 2.4 Retroreflective Sonsor 3. Through Beam Sensor through beam merupakan sepasang sensor yaitu terdiri dari emiter (pemancar) dan receiver (penerima). Kelebihan sensor jenis ini adalah mempunyai jarak sensing yang sangat jauh serta sudut sensing yang lebih sempit.

Gambar 2.5 Trough-beam Sensor Optical Proximity Switch yang terpasang pada sistem Sorting Station adalah jenis difuse.. Terlihat hanya sebuah sensor tanpa ada tambahan reflektor atau receiver yang terpisah dengan tranmiter.

commit to user Gambar 2.6 Optical Proximity Switch

10 digilib.uns.ac.id


2.4 Silinder Pneumatik Gerak Ganda Silinder pneumatik banyak digunakan sebagai penggerak linier karena harganya yang relatif murah, mudah dipasang, sederhana dan kontruksi yang kokoh serta mudah diperoleh dalam berbagai ukuran dan langkah kerja. (Festo KG, 1994) Konstruksi silinder kerja ganda adalah sama dengan silinder kerja tunggal, tetapi tidak mempunyai pegas pengembali. Silinder kerja ganda mempunyai dua saluran (saluran masukan dan saluran pembuangan). Silinder terdiri dari tabung silinder dan penutupnya, piston dengan seal, batang piston, bantalan, ring pengikis dan bagian penyambungan. Konstruksinya dapat dilihat pada gambar berikut ini :

Gambar 2.7 Konstruksi Silinder Gerak Ganda (full pneumatic, 2007) Keterangan : 1. Rumah silinder

5. Seal

2. Saluran masuk

6. Bearing

3. Saluran keluar

7. Piston

4. Batang piston Prinsip kerja dari silinder gerak ganda ini adalah dengan engan memberikan udara bertekanan pada satu sisi permukaan piston (arah maju) , sedangkan sisi yang lain (arah mundur) terbuka ke atmosfir, maka gaya diberikan pada sisi permukaan piston tersebut sehingga batang piston akan terdorong keluar sampai mencapai posisi maksimum dan berhenti. Gerakan silinder kembali masuk, diberikan oleh gaya pada sisi permukaan batang piston (arah mundur) dan sisi permukaan piston (arah ma maju) udaranya terbuka ke atmosfir.

commit to user



Tabel 2.1 Simbol-simbol dan nama komponen silinder gerak ganda (Full Pneumatic, 2007)

Silinder gerak ganda

Silinder gerak ganda dengan batang piston sisi ganda Silinder gerak ganda dengan bantalan udara tetap dalam satu arah Silinder gerak ganda dengan bantalan udara tunggal, dapat diatur pada satu Silinder gerak ganda dengan bantalan udara ganda, dapat diatur pada kedua sisi Silinder gerak ganda dengan bantalan udara ganda, dapat diatur pada kedua sisi dan piston bermagnet 2.5 Motor Servo Motor adalah merupakan bagian yang menjadi sumber tenaga untuk mengerakkan konveyor. Pemilihan jenis motor serta daya yang dihasilkan harus sesuai perhitungan yang benar untuk mendapatkan hasil yang maksimal dari operasi konveyor tersebut. Jenis – jenis motor bervariasi, kemampuannya dissuaikan dengan kebutuhan yang diperlikan. Jenis motor penggerak konveyor yang dipakai pada rangkaian system Sorting Station adalah motor Servo yang dilengkapi rotary encoder sehingga sistem dapat mengetahui kecepatan putar dari motor tersebut. Kecepatan putar motor dihitung berdasarkan jumlah putaran kipas – kipas encoder yang terjadi dalam satu menit atau RPM (Rotation Per Minute). commit to user



Gambar 2.8 Motor Servo yang dilengkapi encoder yang terpasang pada Sorting Station

2.6 Solenoid Valve Solenoid valve merupakan katup pneumatik elektrik yang bekerja menggunakan solenoid sebagai penggerak katupnya. Solenoid dipakai untuk mengaktifkan magnet yang berada didalam rangkaian katup. Solenoid merupakan peralatan yang digunakan untuk mengkonversikan dari ssinyal inyal elektrik atau arus listrik menjadi gerak linear mekanik. Solenoid dibuat dari kumparan dan inti besi yang dapat menghasilkan gaya magnet apabila dialiri arus listrik. Gaya magnet ini digunakan sebagai penggeser katup keluaran untuk mengatur udara yan yang akan dialirkan ke silinder pneumatik. Untuk katup solenoid ini dibagi atas dua jenis berdasarkan sumber arusnya yaitu katup solenoid AC dan DC. Untuk solenoid AC menggunakan sumber arus bolak bolak-balik balik sedangkan untuk solenoid DC menggunakan arus searah.

2.7 PLC (Programmable Programmable Logic Controller Controller) PLC (Programmable Programmable Logic Controller Controller) pada dasarnya adalah sebuah komputer yang khusus dirancang untuk mengontrol suatu proses atau mesin. Proses yang dikontrol ini dapat berupa regulasi variabel secara kontinu seperti pada sistem-sistem sistem servo, atau hanya melibatkan kontrol dua keadaan (on/off) saja, tetapi dilakukan secara berulang berulang-ulang ulang seperti umum dijumpai pada mesin pengeboran, sistem konveyor, dan lain sebagainya.

commit to user



Definisi PLC menurut Capiel (1982) adalah “Sistem elektronik yang beroperasi secara digital dan didisain untuk pemakaian di lingkungan industri, dimana sistem ini menggunakan memori yang dapat diprogram untuk penyimpanan secara internal instruksi-instruksi yang mengimplementasikan fungsi-fungsi spesifik seperti logika, urutan, perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau proses melalui modul-modul I/O digital maupun analog.” Prinsip kerja sebuah PLC adalah menerima sinyal masukan proses yang dikendalikan lalu melakukan serangkaian instruksi logika terhadap sinyal masukan tersebut sesuai dengan program yang tersimpan dalam memori lalu menghasilkan sinyal keluaran untuk mengendalikan aktuator atau peralatan lainnya. PLC ini dirancang untuk menggantikan suatu rangkaian relay sequensial dalam suatu sistem kontrol. Selain dapat diprogram, alat ini juga dapat dikendalikan, dan dioperasikan oleh orang yang tidak memiliki pengetahuan di bidang pengoperasian komputer secara khusus. PLC ini memiliki bahasa pemrograman yang mudah dipahami dan dapat dioperasikan bila program yang telah dibuat dengan menggunakan software yang sesuai dengan jenis PLC yang digunakan sudah dimasukkan. Alat ini bekerja berdasarkan input-input yang ada dan tergantung dari keadaan pada suatu waktu tertentu yang kemudian akan meng-ON atau mengOFF kan output-output. 1 menunjukkan bahwa keadaan yang diharapkan terpenuhi sedangkan 0 berarti keadaan yang diharapkan tidak terpenuhi. PLC juga dapat diterapkan untuk pengendalian sistem yang memiliki output banyak. 2.7.1 PLC Siemens S7-300 Siemens S7-300 merupakan produk yang didesain oleh perusahaan Siemens dan produk ini merupakan salah satu tipe dari berbagai jenis programmeble controller yang diproduksi oleh Siemens. Siemens S7-300 ini dibuat dengan tujuan untuk mendukung konsep produksi dan proses teknik commit to user



terutama otomasi produksi yang terintegrasi. Setiap jenis PLC memiliki CPU yang berbeda sesuai dengan kebutuhan akan tingkat pemrosesan data yang diinginkan. Setiap CPU memiliki berbagai karakteristik yang berbeda-beda. Dalam pemilihan CPU pada PLC harus disesuaikan dengan karakteristik dan kondisi kerja yang harus dilakukan. Masing-masing CPU memiliki keistimewaan tersendiri mulai dari jumlah memori hingga jenis data yang dapat diolah.

2.7.2 CPU 314 IFM CPU 314 IFM merupakan salah satu komponen dari PLC Siemens S7-300. CPU ini memiliki keunggulan pada integrated function-nya. CPU ini memiliki modul permanen yang terdiri analog input, digital input dan juga digital output. CPU 314 IFM ini merupakan modul onboard yang telah dilengkapi dengan berbagai modul input-output yang terintegrasi sehingga tidak diperlukan tambahan modul untuk menjalankan perintah-perintah yang sederhana. CPU 314 IFM ini memiliki kelebihan pada fungsi terintegrasinya yang terdiri dari : §

Frequency Meter integrated function

§

Counter Integrated Function (1 up and 1 down counter)

§

Counter A/B integrated function (2 up and 2 down counters, A and B)

§

Integrated Positioning Function (open-loop positioning)

Pada CPU 314 IFM ini memiliki konfigurasi sebagai berikut : 1. Power Supply (PS 307 2A) 2. CPU 314 IFM dengan modul terintegrasi - DI 4x DC 24V : digital input - AI 4 / AO 1x 12 bit : analog input dan analog output - DI 16 / DO16x DC 24V : digital input 3. CP 342-5 (Profibus DP) : komunikasi PLC

commit to user



Gambar 2.9 Unit PLC CPU 314 IFM

2.8 Tinjauan Pemrograman PLC PLC tidak dapat bekerja sendiri tanpa adanya program yang mengatur langkah kerja didalamnya. Program yang dibuat ditujukan untuk mengatur kerja antara sensor dan aktuator. Program dirancang untuk memberikan perintah ke aktuator berdasarkan keadaan sensor ataupun juga berdasarkan perhitungan aritmatika. Langkah-langkah pemrograman yang benar sangat diperlukan supaya kerja dari aktuator tidak saling bentrok. Oleh karena itu diperlukan metode yang tepat untuk membuat maupun menyusun program untuk PLC.

2.8.1 Bahasa Pemrograman PLC Berikut adalah standard PLC Programming berdasarkan International Electrotechnical Commission’s ( IEC )-61131-3, yaitu : 1.

Ladder Diagram (LD) Penggambaran ladder diagram sesungguhnya berdasar digram rangkaian. Tiga element penting yang biasa disajikan : kontak normaly open, kontak normaly closed, dan hasil keluaran. commit to user



Gambar 2.10 Ladder Diagram (IEC, “IEC 61131-3, 3, 2nd Ed, 2003) 2. Function Block Diagram (FBD) Function Block Diagram biasa digunakan dalam proses industri. Didalamnya ditunjukkan letak fungsi, blok fungsi, dan program sebagai kesatuan blok grafik yang saling berkaitan, seperti dalam diagram sirkuit elektrik.

Gambar 2.11 Function Bl Block Diagram (IEC, “IEC 61131-3, 3, 2nd Ed, 2003) 3. Structure Text (ST) Untuk operator yang terbiasa dalam bahasa pemrograman computer (Ada, Pascal, atau “C”), akan menganggap structured text adalah bahasa pemrograman paling mudah dalam control logika. Structured ed text ideal untuk pemrograman yang membutuhkan perhitungan matematika yang komplek, algoritma atau pembuatan keputusan (decision-making)..

commit to user Gambar 2.12 Structure Text (IEC, “IEC 61131-3, 2nd Ed, 2003)



4. Instruction List ( IL ) The instruction list sesuai untuk menterjemahkan rangkaian logika, seperti AND, OR, dan lain – lain.

Gambar 2.13 Intruction List (IEC, “IEC 61131-3, 2nd Ed, 2003) 5. Sequenctial Function Chart (SFC) Metode grafis untuk pemrograman terstruktur yang banyak melibatkan langkah-langkah

rumit,

seperti

pada

bidang

robotika,

perakitan

kendaraaan, dan sebagainya.

Gambar 2.14 Sequenctial Function Chart (IEC, “IEC 61131-3, 3, 2nd Ed, 2003) 2.8.2 Simatic Manager Step 7 Basis V5.3 commit to user



Simatic manager merupakan program standar untuk pemrograman PLC Siemens. Melalui program ini kita dapat melakukan berbagai macam hal antara lain : 1. Menyeting dan menyusun proyek atau pekerjaan. 2. Konfigurasi dan menandai parameter ke hardware dan komunikasi. 3. Menyusun simbol. 4. Menyusun program untuk PLC. 5. Mendownload program ke PLC. 6. Mengetes sistem otomasi. 7. Mendeteksi kesalahan pada perangkat otomasi. Bahasa pemrograman yang digunakan pada simatic manager ini terdiri dari 3 bahasa pemrograman PLC sesuai standar IEC-61131-3. Bahasa pemrograman yang digunakan antara lain : 1. Ladder Diagram (LD) 2. Statement List (STL) 3. Function Block Diagram (FBD)

2.9 Metode Data Flow Oriented Metodologi data flow oriented secara umum didasarkan pada pemecahan sistem ke dalam modul-modul berdasarkan tipe elemen data dan tingkah laku logika modul tersebut dalam sistem. Dengan metodologi ini, sistem secara logika digambarkan dari arus data dan hubungan antar fungsinya di dalam modul-modul sistem. Untuk memperjelas penggunaan metode data flow oriented ini maka digunakan alat teknik yaitu Data Flow Diagram (DFD). DFD merupakan alat pengembangan sistem yang berorientasi pada alur data dengan konsep dekomposisi yang dapat digunakan untuk penggambaran analisa maupun rancangan sistem yang mudah dikomunikasikan oleh profesional sistem kepada pemakai maupun pembuat program.

commit to user



Komponen DFD menurut Yourdan dan DeMarco adalah sebagai berikut :

Terminator

Proses

Data Store

Alur data

Gambar 2.32 Komponen Data Flow Diagram (Roger S. Pressman, 1997)

1. Terminator / Entitas Luar (External Entity) / Batas Sistem (Boundary) Terminator adalah entitas di luar sistem yang berkomunikasi atau berhubungan langsung dengan sistem. Entitas luar ini dapat berupa sistem yang berada di lingkungan luar sistem yang akan memberikan input atau menerima output dari sistem. 2. Proses Komponen proses menggambarkan kegiatan atau kerja yang dilakukan dari suatu arus data yang masuk ke dalam proses (input) untuk menghasilkan arus data yang keluar dari proses (output). 3. Data Store / Simpanan Data Komponen ini digunakan untuk membuat model sekumpulan paket data. Simpanan data dapat berupa file atau database yang tersimpan dalam disket, harddisk atau bersifat manual seperti arsip / catatan manual, agenda / buku, kotak tepat data / file folder. Komponen simpanan data diberi nama dengan kata benda. 4. Alur Data / Data Flow Alur data digunakan untuk menerangkan perpindahan data atau paket data yang terjadi di antara proses, simpanan data dan terminator. Alur data dapat berupa kata, pesan, formulir atau dokumen, laporan, informasi, surat atau memo, dan sebagainya.

Terdapat 2 bentuk DFD, yaitu DFD fisik (physical data flow diagram = PDFD) dan DFD logika (logical data flow diagram = LDFD). DFD fisik lebih menekankan pada bagaimana proses sistem diterapkan sedangkan DFD logika lebih menekankan pada proses-proses apatoyang commit userterdapat pada sistem.



1. DFD Fisik (physical data flow diagram = PDFD) DFD fisik lebih tepat digunakan untuk menggambarkan sistem yang sudah ada (sistem lama). Pendekatan DFD fisik adalah bagaimana proses-proses sistem diterapkan (dengan cara apa, oleh siapa, dan di mana), termasuk proses-proses manual. Dengan DFD fisik, bagaimana proses sistem berjalan dapat lebih digambarkan dan dikomunikasikan kepada pemakai sistem sehingga analis sistem dapat memperoleh gambaran yang jelas bagaimana sistem tersebut bekerja.

2. DFD Logika (logical data flow diagram = LDFD) DFD logika lebih tepat digunakan untuk menggambarkan sistem yang akan diusulkan (sistem baru). DFD logika menekankan hanya pada logika dari kebutuhan-kebutuhan sistem, yaitu proses-proses apa secara logika yang dibutuhkan oleh sistem. Karena sistem yang diusulkan belum tentu diterima dan biasanya terdiri dari beberapa alternatif, maka penggambaran

secara logika

terlebih dahulu tanpa melihat penerapannya secara fisik akan lebih mengena dan menghemat waktu. Untuk sistem komputerisasi, penggambaran DFD logika hanya akan menunjukkan kebutuhan proses sistem, dan umumnya yang digambarkan hanya proses-proses secara komputer saja.

Langkah untuk membuat pemrograman dengan cara metode aliran data (Data Flow Diagram) yaitu melalui beberapa proses. Kita ingat bahwa suatu peristiwa atau item kendali diterapkan sebagai nilai Boolean (misalkan : true atau False, on atau off, 1 atau 0) atau suatu daftar kondisi terpisah untuk menentukan suatu kejadian tertentu. Langkah–langkah yang harus dilakukan

untuk itu

diantaranya ialah : - Mendata semua sensor yang dibaca oleh perangkat lunak - Mendata semua kondisi- kondisi interupsi - Mendata semua tombol yang digerakkan oleh suatu operator - Memanggil kembali kerja suatu benda untuk dipastikan bahwa telah diberlakukan bagi pemrosesan naratif, tinjau ulang semua item kendali yang mungkin sebagai masukan commit to user



- Menguraikan perilaku sistem dengan mengidentifikasi status, mengidentifikasi bagaimana status masing masing-masing masing dicapai dan menggambarkan transisi antar status - Memusatkan pada kemungkinan penghilangan suatu kesalahan umum didalam menetapkan kendali (misalkan jalan/cara

untuk

mendapatkan

status

adakah lain

tersebut)

S.Pressman;1997 S.Pressman;1997)

Gambar 2.33 Data Flow Diagram (Roger S. Pressman, 1997)

commit to user

((Roger



2.10 Analisis Dinamik

2.10.1 Konveyor Tarikan efektif merupakan besar gaya yang dibutuhkan puli untuk menggerakkan benda kerja dan sabuk. Tarikan efektif pada puli penggerak ataupun puli pengikut adalah selisih dari gaya tarik yang bekerja pada puli tersebut (tight side dengan slack side). Pada gambar 2.1, bagian A adalah puli penggerak dan B adalah puli pengikut.

Gambar 2.1. Letak tight side dan slack side Fef = Fts - Fss

(2.1) (Khurmi, 2002)

Tarikan efektif pada sabuk juga dapat dihitung dengan rumus:

Fef = ms - sl .g ( mB1 + mB 2 + ms )

(2.2)

dimana: Fef = Tarikan efektif sabuk pada puli penggerak (N) Fts = tegangan sabuk pada tight side (N) Fss = tegangan sabuk pada slack side (N)

m s - sl = koefisien gesek sabuk dengan permukaan luncur (slider) g = gaya gravitasi bumi (9,8 m/s2) ms = massa sabuk (kg) mB1 = massa pembebanan pada bagian atas konveyor (kg) mB2 = massa pembebanan pada bagian bawah konveyor (kg) (Siegling Belting)

commit to user



a.

Perbandingan gaya tarik pada sabuk Tegangan sabuk dikirimkan dari puli penggerak ke puli pengikut. Gaya tarik sabuk pada bagian penggerak (driver pulley) biasanya lebih besar dari pada bagian pengikut (driven pulley). Perbandingan nilai kedua bagian gaya tarik tersebut dapat ditentukan dengan rumus:

æF 2,3log ç ts è Fss

ö ÷ = ms - p .q ø

(2.3)

dimana: Fts = gaya tarik sabuk pada tight side (N) Fss = gaya tarik sabuk pada slack side (N)

m s - p = koefisien gesek antara sabuk dengan puli

q = sudut kontak antara sabuk dengan puli (rad)

Gambar 2.2. Sudut kontak antar sabuk

b. Daya pada sabuk Daya yang dibutuhkan oleh sabuk untuk melakukan proses pengangkutan, yaitu perkalian antara selisih gaya tarik efektif tight side dan slack side dengan kecepatan sabuk.

Ps = ( Fts - Fss ) . vs

(2.4)

dimana: Ps

= Daya yang dihasilkan sabuk (Watt)

Fts = gaya tarik sabuk pada tight side (N) Fss = gaya tarik sabuk pada slack side (N) commit to user

(Khurmi, 2002)



c. Torsi Faktor utama untuk mendisain puli adalah torsi yang diterima puli akibat tegangan sabuk. Torsi adalah putaran atau pemuntiran dari suatu gaya terhadap puli. Pada suatu puli dengan jari-jari r meter dan bekerja gaya F, maka akan timbul torsi. Secara umum torsi dapat diketahui dengan rumus:

T = F .r

(2.5)

Pada kasus penggerak sabuk, torsi dapat dihitung dengan:

Tp = ( Fts - Fss ) rp

(2.6)

dimana: Tp = Torsi pada puli (Nm) Fts = tegangan sabuk pada tight side (N) Fss = tegangan sabuk pada slack side (N) rp = jari-jari puli (m) d. Daya puli P=

2 . p . N p . Tp 60

(2.7)

dimana: P = Daya transmisi (Watt) Np = kecepatan putar puli (rpm) Tp = Torsi (Nm)

(Khurmi, 2002)

e. Pengalihan torsi Pengalihan torsi dapat dinyatakan dengan: T0 . N 0 = Tt . Nt

dimana: T0= Torsi masukan dari motor (Nm) Tt= Torsi keluaran (Nm) Nt = putaran roda gigi terakhir (rpm) N0 = putaran roda gigi penggerak awal (rpm) commit to user

(2.8)



Karena rasio roda gigi adalah perbandingan antara kecepatan putar masukan dengan kecepatan putar keluaran, maka: T0 = rasio roda gigi . Tt

(2.9)

dimana: T0= Torsi masukan dari motor (Nm) Tt= Torsi keluaran (Nm) (ocw.gunadarma.ac.id) f. Motor penggerak Motor dc adalah mesin yang berfungsi mengubah tenaga listrik dc menjadi tenaga mekanik dengan tenaga gerak berupa putaran dari rotor. Mencari kecepatan sudut:

w=

2. p . N g 60

(2.10)

dimana : ω = kecepatan sudut (rad/s) Ng = putaran roda gigi (rpm) Sehingga kecepatan linearnya adalah: v = ω . rg

(2.11)

dimana : v = kecepatan linear (m/s) rg = jari-jari roda gigi (m) Daya yang diperlukan untuk menggerakkan roda gigi adalah sebesar: P = Fg . v

(2.12)

Daya motor dapat dicari dengan persamaan: P=VxI dimana : Fg = gaya yang bekerja pada roda gigi (N) P = daya (Watt) V = tegangan (Volt) I = arus (Amphere) commit to user

(2.13)



2.10.2. Silinder Pneumatik Studi mengenai gerak dan konsep-konsep gaya yang berhubungan, membentuk satu bidang yang disebut mekanika. Mekanika biasanya dibagi dua bagian: kinematik yang merupakan penjelasan mengenai benda bergerak dan dinamika yang mengalami masalah gaya dan menjelaskan mengapa benda begerak sedemikian rupa. a. Gaya Gaya merupakan semacam dorongan atau tarikan terhadap sebuah benda. Gaya tidak selalu menyebabkan benda bergerak. Sebuah gaya memiliki arah dan besar, sehingga merupakan sebuah vektor. Secara umum gaya dirumuskan: F=m.a

(2.14)

dimana: F = gaya (N) m = massa (kg) a = percepatan (m/s2) (Giancoli, 1998) Pada sistem pneumatik, saat fluida mengalir melalui saluran outstroke akan menimbulkan gaya dorong sehingga piston bergerak maju, piston akan bergerak ke belakang bila fluida mengalir melalui saluran instroke. Dalam perhitungan gaya dorong ini dapat ditentukan dengan dua cara yaitu gaya dorong teoritis dan gaya dorong efektif.

b. Gaya piston teoritis Gaya teoritis ini besarnya dapat diketahui dari luas area penampang piston dan tekanan operasi, sehingga dapat dicari dengan rumus sebagai berikut: Ft = A . P dimana: Ft = gaya teoritis (N) P = tekanan kerja (Pa) 2 A = luas penampang piston (m ) commit to user

(2.15)



c. Gaya piston efektif (aktual) Gaya aktual adalah gaya dorong piston sesungguhnya yang digunakan untuk melakukan kerja. Harga dari gaya aktual akan selalu lebih rendah dari gaya teoritis, disebabkan oleh adanya gaya gesek antara piston dengan dinding tabung. Gaya tarik ke dalam (instroke) harganya lebih kecil dari langkah maju (outstroke) ini disebabkan adanya pengurangan luas efektif piston oleh luas penampang batang piston. Gaya efektif sama dengan gaya teoritis dikurangi gaya piston yang digunakan untuk melawan gaya gesek dari gaya efektif. Gaya gesek dianggap sebesar 10%. Untuk silinder gerak ganda gaya efektif dapat dihitung : o langkah maju Fmaju = A . P – Rr = (π/4 . D2) . P – Rr

(2.16)

o langkah mundur Fmundur= A’. P – Rr = {π/4 . (D2 – d2)}. P – Rr

(2.17)

dimana: Fmaju

= gaya aktual pada langkah maju (N)

Fmundur

= gaya aktual pada langkah mundur (N)

A

= luas penampang silinder dengan batang torak (m2)

A’

= luas penampang silinder tanpa batang torak (m2)

P

= tekanan kerja (Pa)

D

= diameter piston (m)

d

= diameter batang piston (m)

Rr

= gaya gesek (10%) (Sugihartono, 1985)

commit to user



d. Gaya gesekan Gaya gesekan antara dua permukaan yang saling diam satu terhadap yang lain disebut gaya gesekan statik (static friction). Gaya gesekan statik yang maksimum sama dengan gaya terkecil yang dibutuhkan agar benda mulai bergerak. Fs = µs . FN dimana:

(2.18)

Fs = gaya gesek statik µs = koefisien gesek statik FN = gaya normal (Halliday, 1978)

e. Berat dan Massa Makin besar massa yang dimiliki sebuah benda, makin sulit merubah keadaan geraknya. Perbedaan antara massa dan berat, massa adalah sifat dari benda itu sendiri. Sedangkan berat adalah gaya, gaya gravitasi yang bekerja pada sebuah benda. Fg = m . g dimana:

(2.19)

Fg = gaya berat (N) m = massa benda (kg) g = gaya gravitasi (m/s2)

f. Usaha Usaha dideskripsikan sebagai apa yang dihasilkan oleh gaya ketika ia bekerja pada benda sementara benda tersebut bergerak dalam jarak tertentu. Dalam bentuk persamaan dapat dituliskan: W=F.s dimana:

W = usaha (Nm,Joule) F = Gaya (N) s = perpindahan (m)

commit to user

(2.20)



g. Daya Daya adalah cepatnya usaha yang dilakukan. Dalam hal ini kecepatan harus diartikan komponen kecepatan benda dalam arah gaya yang bekerja padanya. P =

usaha yang dilakukan gaya =F.v waktu yang diperlukan untuk usaha

(2.21)

dimana: P = daya rata-rata (watt) (Giancoli, 1998)

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB III PELAKSANAAN PERANCANGAN DAN PENELITIAN

3.1 Alat Yang Digunakan 1. Alat yang digunakan berupa MAPS sorting station produksi Festo berbasis PLC Siemens S7-300 yang terdiri dari : ·

PLC Siemens Simatic S7-300 CPU 314 IFM,CP 342-5,

·

AS-I CP 342-2 dilengkapi katup solenoid.

·

Motor servo 12 VDC dilengkapi encoder.

·

System konveyor sabuk.

·

2 buah silinder ganda pneumatik.

·

Optical proximity switch.

2. Kompresor torak dengan tekanan + 5 Bar 3. Benda kerja berupa silinder plastik putih dan aluminium. 4. Timbangan digital : - Tipe AND EK-1200i - Electronic Refrigerant Scale tipe 9010A range beban 0,000 - 55,000 kg. 5. Jangka sorong 6. 1 unit Komputer dengan prosesor Pentium 4

3.2 Software Perancangan 1. Simatic Manager Step 7 Basis V5.3 2. S7-PLCSIM Simulating Modules 3. Software perhitungan pneumatik yaitu Pro Pneu.

3.3 Metode Perancangan dan Penelitian 3.3.1 Studi Literatur Studi literatur ini dipakai sebagai acuan atau dasar teori dalam pengerjaan tugas akhir ini. Dasar teori didapatkan dari sumber-sumber literatur yang dapat berupa buku, jurnal, tugas akhir, dan artikel dari internet. Beberapa hal yang dipelajari sebagai dasar teori dalam studi literatur antara lain :

commit to user

30



-

Studi mengenai PLC Siemens Simatic S7-300 tipe CPU 314 IFM.

-

Studi mengenai software pemrograman PLC yaitu Simatic Manager Step 7 Basis V5.3.

-

Studi mengenai analisa kinematik dan dinamik.

-

Studi mengenai metode perancangan program yaitu metode data flow oriented dengan alat teknik data flow diagram.

-

Studi mengenai analisa kinematik dan dinamik. Dari beberapa literatur yang didapatkan akan digunakan sebagai dasar

dan metode dalam perancangan dan penelitian ini. Sehingga akan diperoleh arah yang tepat untuk mendapatkan hasil sesuai dengan tujuan dan manfaat yang diharapkan dalam tugas akhir ini.

3.3.2 Disain dan Implementasi Software Pada tahapan ini lebih mengarah pada perancangan program untuk MAPS Festo sorting station. Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam tahap disain dan implementasi software ini antara lain : -

Menyusun konsep perancangan program berdasarkan langkah kerja yang diinginkan.

-

Menyusun rencana algoritma program dan bagan alir program.

-

Perancangan bahasa program menggunakan Ladder Diagram.

-

Menjalankan program dengan tools software PLC yaitu Simatic Manager Step7 Basis V5.3 dengan terkoneksi pada hardware PLC.

-

Memperbaiki

kesalahan

dalam

pemrograman

apabila

ditemukan

kesalahan baik yang berupa kesalahan penulisan program maupun kesalahan algoritma. Apabila ditemukan masalah maka program akan ditinjau kembali dari awal.

3.3.3 Pengujian Sistem Tahapan pengujian sistem ini dilakukan setelah diperoleh hasil pemrograman yang benar. Apabila dalam pemrograman masih ditemukan beberapa kesalahan maka pengujian ini tidak akan dapat menghasilkan data commit to user



yang akurat dalam penelitiannya. Adapun tahapan dalam pelaksanaan pengujian sistem ini antara lain : -

Tahap pertama yaitu pengujian sistem pada bagian perangkat lunak atau pemrogramannya. Pengujian ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah hasil pemrograman dapat berjalan sesuai langkah kerja yang telah direncanakan. Pada pengujian ini dilakukan dengan mencocokkan antara program yang telah dibuat dengan keadaan nyata pada MAPS Festo sorting station. Pengujian dilakukan dengan cara memonitor setiap langkah kerja yang terjadi pada sorting station yang kemudian dicocokkan dengan program yang telah dibuat. Pada monitor PC akan tampak urutan sensor dan aktuator pada saat PLC aktif sehingga dapat diketahui apabila ada kesalahan dalam penempatan sensor maupun aktuator pada program.

-

Tahap kedua yaitu pengujian sistem pada bagian mekaniknya. Pengujian ini dilakukan dengan menganalisa kinematik dan dinamik pada sistem mekanik dari MAPS Festo sorting station. Dari pengujian ini diharapkan diperoleh kemampuan mekanik dari alat ini. Pengujian ini dilakukan apabila tahap pertama pengujian telah berhasil. Dalam pengujian ini dilakukan dalam beberapa langkah antara lain : a. Melakukan penimbangan pada setiap komponen yang akan diambil datanya. Penimbangan ini bertujuan untuk mendapatkan nilai beban yang diterima oleh konveyor. Data-data dari hasil penimbangan ini yang nantinya digunakan sebagai acuan dalam proses peritungan kekuatan. b. Melakukan pengujian koefisien gesek antara permukaan

plat

penopang konveyor dengan sabuk konveyor. Pengujian ini bertujuan dalam menentukan variable yang akan digunakan dalam peritungan beban pada konveyor. c. Mengukur setiap komponen menggunakan mistar ukur dan juga jangka sorong. d. Mencatat data yang diperoleh dari penimbangan dan pengukuran yang akan digunakan sebagai data analisa. commit to user



3.3.4 Analisa dan Pengambilan Kesimpulan Pada tahapan ini dilakukan pengolahan data yang diperoleh dari beberapa pengujian pada tahap sebelumnya. Data-data yang diperoleh kemudian diolah berdasarkan dasar teori yang telah didapatkan dari studi literatur. Setelah data diolah maka akan diperoleh hasil dari perhitungan dan analisa yang kemudian digunakan sebagai acuan didalam mengambil kesimpulan untuk tugas akhir ini.

3.3.5 Penulisan Laporan Pada tahap ini merupakan akhir dari metode perancangan dan penelitian untuk tugas akhir ini. Pada tahapan ini setiap data dan analisa dikumpulkan kemudian dipaparkan dalam bentuk tulisan supaya dapat dibaca dan dimengerti dengan mudah. Laporan ini berisikan mengenai pembuatan pemrograman dan hasil dari analisa kinematik dan dinamik dari MAPS Festo sorting station.

commit to user



Diagram alir metode perancangan dan penelitian ini dapat digambarkan sebagai berikut : Mulai Pernyataan masalah

Pengumpulan informasi

Pembuatan konsep perancangan program

Pembuatan algorithma dan bagan alir program

Menulis bahasa program

Menjalankan program

Program Benar ?

tidak

ya Analisa dinamik

Pengambilan kesimpulan dan penulisan laporan

Selesai Gambar 3.6 Diagram Alir Metode Perancangan dan Penelitian commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB IV DATA DAN ANALISA

4.1 Perancangan Program Festo Sorting Station Perancangan program untuk menjalankan proses pada sorting station menggunakan metode data flow oriented. Untuk mempermudah dalam pembuatan urutan program digunakan data flow diagram. Data flow diagram ini akan menggambarkan secara jelas langkah-langkah kerja yang akan dilakukan sehingga akan mempermudah dalam penyusunan program. 4.1.1 Pembuatan Algoritma pemrograman Sebelum memulai pemrograman, algoritma dari pemrograman harus dibuat terlebih dahulu. Algoritma ini diharapkan dapat membantu dalam menentukan langkah-langkah pemrograman dari awal siklus hingga akhir siklus. 1. Communication input dari control station aktif. 2. Benda kerja siap di ujung konveyor. 3. Sensor optik aktif. 4. If input putih = 1, optikal = 1 then identifikasi sebagai plastik putih. 5. If else input aluminium = 1,

optikal = 1 then identifikasi sebagai

aluminium. 6. If benda plastik putih = 1 then perintah menuju peluncur pertama and seting T1 7. If benda aluminium = 1 then perintah menuju peluncur kedua and seting T2. 8. If T1 = 1 then silinder 1 outstroke. 9. If T2 = 1 then silinder 2 outstroke.

commit to user

35



Dalam menentukan langkah pemrograman terlebih dahulu membuat alur atau diagram alir dari proses pemrogramannya. Adapun diagram alirnya sebagai berikut : Mulai

Input data proses

Addressing component

Pembuatan program dengan diagram ladder

Compile and check error

error

no error Simulasi program

Download ke CPU

Output data

Selesai

Gambar 4.1 Diagram Alir Pemrograman

commit to user



4.1.2 Pembuatan Diagram Alir Proses Kerja Sorting Station Sorting station ini berfungsi untuk mendeteksi material yang kemudian akan dipisahkan sesuai dengan rekomendasi yang diinginkan. Diagram alir dari sorting station adalah sebagai berikut : 1. Pengecekkan pada posisi normal Sebelum siklus dimulai terlebih dahulu sorting station harus dalam kondisi normal : ·

Kecepatan motor konveyor diseting pada level sedang.

·

Posisi batang piston silinder 1 dan 2 pada posisi instroke. Saklar ON

START = 1 Tidak Ya silinder instroke Ya

Posisi silinder instroke

Tidak

Ya Conveyor Belt dijalankan dengan program Time Controled

Conveyor Belt dijalankan dengan program Time Controled

Ya Sorting Station siap

Selesai Gambar 4.2 Diagram Alir Siklus Posisi Normal commit to user

Tidak



2. Siklus Total Siklus total didefinisikan sebagai berikut : -

Pada posisi normal – lampu richten menyala.

-

Tombol start ditekan dan kemudian lampu richten mati.

-

Switch manual atau auto diposisikan sesuai keinginan.

-

Switch manual – setiap pengukuran dilakukan dengan menekan tombol start.

-

Switch auto – setiap pengukuran dilakukan secara otomatis setelah sekali menekan tombol start.

Dari penjelasan di atas maka dapat digambarkan dalam diagram alir sebagai berikut : ` Mulai

Awal Siklus

Tekan START

Lampu Hijau Menyala

A

commit to user



A

Tidak

Start = 1 B 10 = 1 Ya

Konveyor siap

Jenis Benda Kerja

Dari Control Station

Comm_Input_alum. =1

Konveyor memindahkan benda kerja menuju silinder 1

Comm_Input_putih. =1

Konveyor memindahkan benda kerja menuju silinder 2

Konveyor mencapai Timming Value = 8,7 detik

Konveyor mencapai Timming Value = 5,7 detik

Ya Benda alumunium didorong ke peluncur 1

Auto

Dari Control Station

Ya Ke Double Feeder

Benda plastik putih didorong ke peluncur 2

Manu/Auto = 1

Manual Akhir Siklus

Selesai Gambar 4.3commit Diagram to Alir user Siklus Total

Ke Double Feeder



Pada sorting station ini juga terdapat kondisi marginal (kondisi tidak sesuai proses yang diinginkan) yang juga harus diikut sertakan dalam pemrograman. Kondisi ini berkaitan dengan keamanan pada sorting station saat bekerja. a. Mengaktuasikan tombol mushroom (emergency Stop-button) ·

Semua kerja akan berhenti.

·

Sumber arus akan terputus.

b. Peringatan kondisi berbahaya ·

Lampu putih flashing yaitu adanya benda asing yang menghalangi sensor optik.

c. Kondisi setelah tombol mushroom kembali non-aktif : ·

Benda kerja tidak pada kondisi normal.

·

Lampu hijau mati.

·

Modul tidak dalam kondisi siap kerja.

·

Menekan tombol start

·

Sabuk konveyor bergerak maju sesuai waktu pengaturan.

·

Menekan tombol start lagi.

·

Modul siap sesuai urutan program.

4.1.3 Pembuatan Data Flow Diagram Pembuatan program dengan metode data flow oriented ini diawali dengan pembuatan diagram konteks. Diagram konteks merupakan gambaran sederhana mengenai hubungan antara entitas luar, baik yang berupa input maupun output yang mempengaruhi suatu proses secara menyeluruh. Diagram konteks untuk sorting station dapat digambarkan sebagai berikut : Panel kontrol

sensor Control Station

Display kontrol Proses pemisahan benda kerja

Double Feeder Station Peluncur benda kerja aluminium dan plastik putih

commitKonteks to user Sorting Station Gambar 4.4 Diagram



Dari diagram konteks tersebut masih dapat dijabarkan lagi ke dalam bentuk diagram yang lebih kompleks. Diagram ini disebut data flow diagram level 0. Pada diagram level 0 ini menerangkan mengenai langkah-langkah kerja yang terdapat pada bagian proses. Diagram level 0 ini menerangkan secara lebih detail langkah-langkah

dan hubungan antara entitas luar dengan proses daripada

diagram konteks. Untuk diagram level 0 dari diagram konteks sorting station dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 4.5 Diagram level commit to user0 sorting station



Pembuatan program untuk sorting station ini didasarkan pada data flow diagram pada level 1. Data flow diagram level 1 ini menjelaskan lebih detail mengenai langkah-langkah kerja pada tiap-tiap proses yang terdapat pada data flow diagram level 0. Melalui diagram level 1 ini akan disusun rangkaian program yang kemudian akan diterjemahkan ke dalam bentuk bahasa program yang nantinya disesuaikan dengan input, output serta perintah fungsi pada PLC. Urutan proses dari kerja sorting station dapat digambarkan secara rinci dalam data flow diagram sebagai berikut : A. Data flow diagram level 1 konveyor dan silinder ke posisi normal

Gambar 4.6 Diagram Level commit to user1 Posisi Normal



B. Data flow diagram posisi kerja

Gambar 4.7 Diagram commit toLevel user 1 Posisi Kerja



4.1.4 Penulisan Program Sorting Station Penulisan program untuk sorting station ini didasarkan pada data flow diagram yang telah tersusun sesuai deskripsi kasus yang dikehendaki. Program yang akan digunakan untuk mengatur kerja PLC menggunakan bahasa pemrograman

Ladder Diagram. Sebelum menulis program terlebih dahulu

mendeskripsikan alamat sensor dan aktuator sesuai dengan alamat yang tersedia pada PLC. Setelah semua alamat yang diperlukan tercatat maka proses selanjutnya yaitu menyusun program sesuai dengan aliran data yang telah dibuat. Untuk pemrograman PLC Siemens Step 7-300 menggunakan software Simatic Manager V5.3. Melalui software ini kita dapat mengatur konfigurasi hardware yang kita gunakan dan juga sebagai kontrol PLC melalui computer.

4.1.4.1 Pengalamatan Sensor dan Aktuator Pengalamatan sensor dan aktuator disesuaikan dengan alamat yang tersedia pada PLC. Untuk alamat input pada CPU 314IFM diberi simbol I dan dimulai dengan nomor 65.0 sampai dengan 66.7. Untuk alamat input ini sudah termasuk input digital dan input analog. Sedangkan untuk alamat output diberi simbol Q dan dimulai dari nomor 65.0 sampai dengan 66.7. Untuk alamat output ini juga sudah termasuk output digital dan output analog. Pengalamatan input dan output untuk sorting station adalah sebagai berikut ;

Tabel 4.1 Alamat Komunikasi input / output No.

Simbol

Alamat

Tipe Data

Keterangan

1.

COM IN 1

I 65.4

BOOLEAN

Communication input 1

2.

COM IN 2

I 65.5

BOOLEAN

Communication input 2

commit to user



Tabel 4.2 Alamat input / output analog dan digital No.

Simbol

Alamat

Tipe Data

Keterangan

1.

S1

I 66.4

BOOLEAN

NOT-AUS button

2.

S3

I 65.1

BOOLEAN

Start button

3.

S4

I 66.5

BOOLEAN

Manu/Auto switch

4.

B6

I 66.0

BOOLEAN

Reeds.reject.cyl.1 front

5.

B7

I 66.1

BOOLEAN

Reeds.reject.cyl.1 rear

6.

B8

I 66.2

BOOLEAN

Reeds.reject.cyl.2 front

7.

B9

I 66.2

BOOLEAN

Reeds.reject.cyl.1 rear

8.

B10

I 66.3

BOOLEAN

Optical proximity switch

9.

Counter_input

10.

Y1

Q 66.0

BOOLEAN

Solenoid rejection cyl. 1

11.

Y2

Q 66.1

BOOLEAN

Solenoid rejection cyl. 2

12.

H2

Q 66.6

BOOLEAN

Light green

13.

H3

Q 66.7

BOOLEAN

Light White

14.

Conveyor_maju

Q 65.2

BOOLEAN

Motor belt forward

15.

Conveyor_mundur

Q 65 3

BOOLEAN

Motor belt backward

SFB38,DB60 BOOLEAN

commit to user

Counter input



4.1.4.2 Penulisan Program Dengan Ladder Diagram Penulisan program sorting station ini menggunakan bahasa program ladder diagram atau diagram tangga. Ladder diagram ini dibuat dengan mengkombinasikan antara input dan output dengan fungsi-fungsi kerja pada PLC. Ladder diagram ini merepresentasikan interkoneksi antara perangkat input dan perangkat output sistem sorting. Dinamakan ladder diagram karena diagram ini mirip dengan tangga. Seperti halnya sebuah tangga yang memiliki sejumlah anak tangga, diagram ini juga memiliki anak-anak tangga tempat setiap peralatan dikoneksikan. Pembuatan program disesuaikan dengan simbol yang tertera pada sesi pengalamatan. Simbol-simbol ini mempermudah dalam penulisan program dan juga dapat lebih menghemat penulisan. Simbol-simbol ini nantinya akan diterjemahkan oleh PLC sesuai dengan alamat input maupun yang telah dibuat. A. Program Pengaturan Posisi Normal

Network 1 Pada sorting station ini terdapat AS-Interface yaitu modul tambahan yang berfungsi sebagai katup pengontrol udara untuk silinder penumatik. Agar ASInterface ini dapat dikenali oleh

PLC, maka perlu dimasukkan alamat

pheriperal AS-Interface pada PLC.

commit to user



Network 2 Saat tombol “S3” diaktifkan, konveyor akan bergerak maju selama 5 detik (waktu yang ditentukan) dan batang silinder 1 dan 2 pada posisi instroke.

Network 3 Pada kondisi normal ini, “S3” menghasilkan “M_Value_37” yang berfungsi sebagai memori bit sementara untuk instruksi selanjutnya.

commit to user



Network 4 Communication_output_1 didapatkan setelah tombol “S3” “S4” diaktifkan bersamaan.

B. Program pengaturan posisi kerja ·

Konveyor memindahkan benda kerja plastik putih menuju silinder 2.

Network 5 Setelah mendapat sinyal input dari control station, maka sistem akan menghasilkan memori “M_Value_01” dan me-reset instruksi input lainnya.

commit to user



Network 6 Setelah benda kerja diletakkan di ujung konveyor, maka sensor optik akan mendeteksi keberadaannya. Kemudian selang 1,2 detik setelah benda kerja diletakkan oleh suction cup, konveyor bergerak membawa benda kerja menuju silinder 2.

commit to user



Network 7 Konveyor bergerak selama 8,7 detik, benda kerja berada posisi di depan silinder 2. Setelah waktu habis, maka konveyor akan berhenti.

commit to user



Network 8 Memori “M_Value08” digunakan untuk instruksi selanjutnya.

commit to user



·

Silinder 2 mendorong benda kerja menuju peluncur 2.

Network 12 Rangkaian ini memnghasilkan memori untk mengaktifkan silinder pneumatik 2.

Network 13 Saat memori bit

“M_Value06” dan sensor magnetik

“B9” silinder 2 aktif

bersaaan, maka akan dihasilkan waktu seting peluncuran batang silinder 2.

commit to user



Network 14 Setelah waktu seting habis, maka solenoid akan aktif dan batang silinder 2 akan bergerak outstroke.

Network 15 Pada kondisi outstroke penuh, maka sensor magnetik “B8” akan aktif dan mereset solenoid sehingga batang silinder kembali ke posisi instroke.

commit to user



·

Konveyor memindahkan benda kerja aluminium menuju silinder 1.

Network 17 Setelah mendapat sinyal input dari control station, maka sistem akan menghasilkan memori “M_Value_20” dan me-reset instruksi input lainnya.

commit to user



Network 18 Setelah benda kerja diletakkan di ujung konveyor, maka sensor optik akan mendeteksi keberadaannya. Kemudian selang 1,2 detik setelah benda kerja diletakkan oleh suction cup, konveyor bergerak membawa benda kerja alumunium menuju silinder 1.

commit to user



Network 19 Konveyor bergerak selama 5,7 detik, benda kerja berada posisi di depan silinder 1. Setelah waktu habis, maka konveyor akan berhenti.

commit to user



Network 20 Memori “M_Value26” digunakan untuk instruksi selanjutnya.

·

Silinder 1 mendorong benda kerja menuju peluncur 1.

Network 24 Rangkaian ini menghasilkan memori untk mengaktifkan silinder pneumatik 1.

commit to user



Network 27 Saat memori bit “M_Value25” dan sensor magnetik

“B7” silinder 1 aktif

bersama, maka akan dihasilkan waktu seting peluncuran batang silinder 1.

Network 28 Setelah waktu seting habis, maka solenoid akan aktif dan batang silinder 1 akan bergerak outstroke.

commit to user



Network 29 Pada kondisi outstroke penuh, maka sensor magnetik “B6” akan aktif dan mereset solenoid sehingga batang silinder kembali ke posisi instroke.

C. Pengkondisian adanya gangguan Pada saat konveyor memindahkan benda plastik putih atau alumunium tedapat gangguan di depan sensor optik, maka secara otomatis konveyor akan berhenti.

commit to user



D. Peringatan adanya gangguan atau kondisi berbahaya. ·

Lampu putih akan flashing apabila terjadi gangguan.

commit to user



4.1.5 Software PLC Simatic Manager Step 7 Basis V5.3 Untuk dapat menghubungkan antara PLC dengan PC digunakan software Simatic Manager Step 7 Basis V5.3. Melalui software ini program dibuat dan kemudian di-download ke dalam CPU pada PLC. Software ini juga dapat digunakan untuk simulasi program dan juga untuk memonitor program yang bekerja pada PLC. Setiap pengalamatan dan hardware configuration dapat dilakukan melalui software ini. Ada beberapa langkah yang harus dilakukan sebelum melakukan pemrograman menggunakan software ini. Berikut adalah langkah-langkah tersebut.

a. Buka program Untuk membuka program simatic manager tekan pada ikon simatic manager seperti dibawah ini. Setelah membuka program akan muncul tampilan “New Project” wizard, tekan cancel pada kolom bagian bawah. “New Project” wizard digunakan untuk membuat pemrograman secara cepat, akan tetapi memiliki kelemahan seperti konfigurasi hardware yang tidak spesifik sesuai dengan hardware yang digunakan.

Gambar 4.8 Ikon Simatic Manager b. Membuat lembar baru pemrograman dan pemilihan jenis umum PLC Untuk memulai sebuah pemrograman maka dibutukkan sebuah lembar baru untuk menulis program beserta komponen yang terdapat di dalamnya. Untuk membuat lembar baru pemrograman buka kolom “file” kemudian tekan pada kolom “new”. Setelah beberapa saat akan muncul sebuah window berisi permintaan untuk mengisi judul dari program yang akan dibuat. Judul yang hendak dibuat sebaiknya disesuaikan dengan alat atau perintah yang akan kita pakai nantinya.

commit to user



1. Membuat lembaran baru program

Gambar 4. 4.9 Fungsi “New” Pada Simatic Manager 2. Tulis judul program pada kolom ““name” kemudian klik “ok”

Gambar 4.10 Penamaan Program Pada Kolom ““New Project”

commit to user



3. Memasukkan obyek PLC yang akan digunakan dalam pemrograman

Gambar 4.1 4.11 Kolom Insert New Object

4. Konfigurasi hardware Konfigurasi hardware digunakan untuk memberikan informasi pada program mengenai hardware yang terpasang. Program akan menyesuaikan dengan kemampuan dari hardware yang memiliki kelebihan masing-masing masing tergantung dari jenisnya. Apabila konfigurasi hardware tidak sesuai dengan PLC yang digunakan maka program yang di di-download tidak akan bekerja pada PLC. Dan akan muncul peringatan bahwa hardware yang digunakan tidak sesuai s dengan yang terpasang maka akan terjadi konflik antara program dengan PLC yang digunakan. Konfigurasi hardware ini juga berfungsi untuk mengaktifkan fungsi terintegrasi pada PLC yang digunakan. Funsi Funsi-fungsi fungsi terintegrasi tersebut dapat berupa counter maupun frequency meter.. Apabila fungsi tersebut digunakan maka object properties pada CPU kita pilih sesuai dengan fungsi yang diinginkan dan program akan otomatis mengolah fungsi yang diinginkan.

commit to user



Gambar 4.1 4.12 Kolom Konfigurasi Hardware

5. Pengalamat input / output

commitPengalamatan to user Gambar 4.1 4.13 Kolom Input/Output



6. Penulisan main program dan sub program Penulisan program menggunakan diagram ladder yang memiliki fungsi seperti relay. Fungsi-fungsi fungsi perintah untuk diagram ladder dapat diambil dari kolom disebelah kiri yang disebut program element.. Fungsi yang dipakai nantinya disesuaikan dengan perintah pada kenyataan kerja yang diharapkan. Pada bagian ini harus sangat berhati-hati hati dalam penulisannya karena kesalahan kecil dapat berakibat fatal pada alat yang digunakan nantinya. Sebaiknya sebelum menulis program ada baiknya jika dibuat terlebih dahulu konsep pemrograman di atas kertas.

Gambar 4.1 4.14 Kolom Penulisan Program

c. Downloading program ke PLC Proses downloading merupakan akhir dari pemrograman yang telah dibuat. Proses ini berfungsi untuk mengirimkan data hasil pemrograman ke PLC yang kita gunakan. Program yang telah dibuat nantinya akan digunakan sebagai acuan kerja sensor dan aktuator yang digunakan. 1. Pilih pada bagian blok program jenis program yang akan di kirim ke PLC. Setelah program dipilih kemudian buka pada menu PLC dan pilih tekan commit to user pada perintah download. Setelah itu akan muncul konfirmasi untuk melanjutkan



proses download dan pilih pada pilihan yes. Maka program akan dikopikan ke PLC dan siap digunakan.

Gambar 4.155 Fungsi “Download” pada kolom “PLC”

2. Klik “online” pada kolom view untuk memonitor program di dalam PLC

Gambar 4.1 4.16 Kolom “Online View” commit to user



Untuk menghubungkan antara PC dan PLC digunakan kabel penghubung berupa RS- 232. Diantara koneksi pada PC dan PLC terdapat konsol MPI yang berfungsi mengontrol perpindahan file dari PC ke CPU pada PLC. Tanpa konsol ini data pemrograman dari PC tidak dapat dikirimkan ke CPU pada PLC.

Gambar 4.1 4.17 Konsol MPI PC Adapter

commit to user



4.2 Analisis Dinamik A.

Bagian silinder pneumatik Sebelum menghitung gaya yang dibutuhkan untuk mendorong setiap benda kerja, maka harus diketahui gaya yang dihasilkan oleh silinder pneumatik yang terdapat pada sorting station. Gaya teoritis dari silinder pneumatik pengumpan adalah: Diketahui: Diameter piston = 20 mm = 0,02 m Diameter batang piston = 8 mm = 0,008 m Tekanan udara kompresor P = 5 x 105 N/m2

F=AxP π

= R4 xD2 x P = R . x0,028

5.105 N/m2

= 157 N

Gaya yang dihasilkan silinder pneumatik untuk mendorong benda kerja apabila Rr adalah 10% dari gaya teoritis =15,7 N, adalah: Gaya outstroke pada silinder:

Fout = A x P π = 4 x D2 - Rr = R4 x D2 x P − R¢

= R. x (0,02m)8 x 5.105 N/m2 − 15,7 N = 157 N – 15,7 N = 141,3 N

commit to user



Gaya instroke pada silinder: Fin = zA'xP − R¢

2

= R4 (D2 - d xP − R¢

= R . x (0,02m)2 − (0,008)2 x 5.105 N/m2 − R = 131,88 N – 13,19 N = 118,69 N

Dari perhitungan diatas diketahui bahwa gaya dorong dari silinder pneumatik adalah 141,3 N. Panjang langkah outstroke batang silinder adalah 98,5 mm, dan waktu rata-rata yang ditempuh setelah dilakukan beberapa kali pengambilan data adalah 2,24 sekon. Sehingga dapat diketahui kecepatan dari silinder pneumatik dalam beraktuasi. jarak waktu 98, 5 = 2, 24

v=

= 43, 97 mm = 0, 0439 m s s

Selanjutnya dihitung gaya, usaha dan daya yang dibutuhkan oleh silinder pengumpan untuk melakukan proses pengumpanan. Diketahui koefisien gesek

statik

antara

aluminium

dengan

belt

adalah

0,4

(www.engineersedge.com), dan koefisien gesek statis antara plastik dengan belt adalah 0, 39 (www.hypertextbook.com). a. Benda kerja aluminium. Koefisien gesek antara benda kerja aluminium dengan belt adalah 0,4. Gaya normalnya adalah: FN = mAl . g = 275,6 gram . 9,8 m/s2 = 0,276 kg . 9.8 m/s2 = 2,705 N

commit to user



Sehingga gaya gesek statiknya adalah : Fs = ms.FN = 0,4 . 2,705 N = 1,05 N SF = 2,705 N + 1,05 N = 3,755 N · Usaha Usaha yang dibutuhkan pengumpan untuk mendorong benda kerja adalah: W = SF.s = (FN + Fs) . s = (2,705 N + 1,05 N) . 0,096 m = 3,755 N . 0,096 m = 0,36 Joule · Daya Daya yang dibutuhkan pengumpan untuk mendorong benda kerja adalah: P = SF . vp = (FN + Fs) . vp = (2,705 N +1,05 N) . 0,0439 m/s = 3,755 N . 0,0439 m/s = 0, 16 Watt

commit to user



b. Benda kerja plastik putih. Koefisien gesek antara plastik putih dengan belt adalah 0,4 yang terjadi hingga ujung tempat pengumpanan. · Gaya normalnya adalah: FN = mpp . g = 137,5 gram . 9,8 m/s2 = 0,138 kg . 9.8 m/s2 = 1,35 N Sehingga gaya gesek statiknya adalah: Fs = ms.FN = 0,39 . 1,35 N = 0,53 N SF = 1,35 N + 0,53 N = 1,88 N · Usaha Usaha yang dibutuhkan pengumpan untuk mendorong benda kerja adalah: W = SF.s = (FN + Fs) . s = (1,35 N + 0,53 N) . 0,096 m = 1,88 N . 0,096 m = 0,18 Joule · Daya Daya yang dibutuhkan pengumpan untuk mendorong benda kerja adalah: P = SF . vp = (FN + Fs) . vp = (1,35 N + 0,53 N) . 0,0439 m/s = 1,88 N . 0,0439 m/s commit to user = 0,083 Watt



Tabel 4.3. Daftar hasil perhitungan kekuatan yang diperlukan silinder pneumatik untuk mendorong benda kerja. Gaya (N)

Usaha (Joule)

Daya (Watt)

3,755

0,36

0,165

1,88

0,18

0,083

Benda kerja aluminium Benda kerja plastik putih

B. Bagian konveyor a. Benda kerja aluminium. Berat benda kerja aluminium adalah 275,6 gram. · Gaya yang bekerja pada motor Gaya efektif yang dibutuhakan konveyor untuk proses pengangkutan adalah: Fef = m . g . (mb + ms) = 0,4 . 9,8 m/s2 . ( 275,6 + 0.05) gram. = 3,92 m/s2 . 0,275 kg = 1,078 N Torsi yang dibutuhkan untuk mengangkut benda kerja adalah: Tt = Fef . rp = 1,078 N . 8 mm = 8,624 Nmm = 0,0086 Nm

commit to user



Pengalihan torsi dari puli hingga ke motor penggerak adalah: To =

¢mĖúƼ ù m¢ Ƽ

= \

Č3

l,llae e ,

= 0,00013 Nm

Torsi yang dibutuhkan motor telah diketahui, maka gaya yang bekerja pada motor tersebut dapat dihitung dengan:

To = Fm . r2

=

Fm

Č

¢8

=

l,lllFy

=

l,lllFy

(l,lFF)

l,lllF8F

= 1,09 N

· Daya P= =

8. .

Ƽ.ČƼ

el

8 . y,F. . ay ¢

= 0,0795 Watt

el

. l,lllFy

commit to user



· Usaha yang dilakukan motor pada konveyor Jarak tempuh benda kerja di atas konveyor adalah 200 mm, sehingga putaran yang terjadi pada motor dapat diketahui dengan mengalikan rasio roda gigi dengan jarak tempuh diatas konveyor. Jari-jari puli adalah 8 mm, jadi kelilingnya adalah 50,24 mm. Putaran yang terjadi untuk memindahkan benda kerja adalah:

np = =

8ll

l,8.

= 3,98

Karena rasio putaran roda gigi adalah 1 : 65,5, maka putaran yang terjadi pada motor adalah : nm = rasio . np = 65,5 . 3,98 = 260,8 putaran

Jarak tempuh motor untuk menggerakkan benda kerja adalah: sm = kg . nm = 21,2 mm . 260,8 = 5527 mm = 5,527 m

Sehingga usaha yang dilakukan motor adalah: W = Fm . sm = 3,67 N. 5,527 m = 20,28 Joule. commit to user



b. Benda kerja plastik putih. · Gaya yang bekerja pada motor Gaya efektif yang dibutuhakan konveyor untuk proses pengangkutan adalah: Fef = m . g . (mb + ms) = 0,39 . 9,8 m/s2 . ( 137 + 0.05) gram. = 3,822 m/s2 . 0,137 kg = 0,524 N Torsi yang dibutuhkan untuk mengangkut benda kerja adalah: Tt = Fef . rp = 0,524 N . 8 mm = 4,192 Nmm = 0,0042 Nm

Pengalihan torsi dari puli hingga ke motor penggerak adalah: To =

¢mĖúƼ ù m¢ Ƽ

= \

Č3

l,ll.8 e ,

= 0,000064 Nm

Torsi yang dibutuhkan motor telah diketahui, maka gaya yang bekerja pada motor tersebut dapat dihitung dengan:

To = Fm . r2 Fm

= =

Č

¢8

l,lllle.

(l,lFF)

commit to user



=

l,lllle.

l,lllF8F

= 0,529 N

· Daya P= =

8. .

Ƽ.ČƼ

el

8 . y,F. . ay ¢

= 0,039 Watt

el

. l,lllle.

· Usaha yang dilakukan motor pada konveyor Jarak tempuh benda kerja di atas konveyor adalah 400 mm, sehingga putaran yang terjadi pada motor dapat diketahui dengan mengalikan rasio roda gigi dengan jarak tempuh diatas konveyor. Jarijari puli adalah 8 mm, jadi kelilingnya adalah 50,24 mm. Putaran yang terjadi untuk memindahkan benda kerja adalah:

np = =

.ll

l,8.

= 7,96 putaran pada puli Karena rasio putaran roda gigi adalah 1 : 65,5, maka putaran yang terjadi pada motor adalah: nm = rasio . np = 65,5 . 7,96 = 521,5 putaran commit to user



Jarak tempuh motor untuk menggerakkan benda kerja adalah: sm = kg . nm = 21,2 mm . 521,5 = 11055 mm = 11 m

Sehingga usaha yang dilakukan motor adalah: W = Fm . sm = 0,529 N. 11 m = 5,84 Joule.

Tabel 4.4. Hasil perhitungan gaya, usaha dan daya motor pada konveyor Gaya (N) Benda kerja Aluminium Benda kerja Plastik putih

1,078 0,524

Torsi (Nm)

Usaha (Joule)

Daya (Watt)

20,28

0,0795

5,84

0,039

0,0086 0,0042

Torsi yang dimiliki motor penggerak konveyor adalah 0,029 Nm, dan rasio gear box yang terpasang antara motor dan puli adalah 1 : 65,5. Perhitungan torsi pada puli adalah :

Tt = To . rasio = 0,029 . 65,5 = 0,18995 Nm

Kemudian, dapat diperoleh gaya efektif yang dibutuhkan konveyor untuk proses pengangkutan adalah :

Tt = Fef . rp Fef =

l,Fa

8.Fl

= 9,4975 N

commit to user



Berat benda yang dapat diangkut konfeyor dapat dicari dari rumus : Fef = m . g . m

m = m =

m =

m. .

,.

l,y . ,a ,.

.

y,a

m = 2,485 kg

Maka konveyor tersebut dapat untuk mengangkut benda sebanyak : ·

Benda kerja plastik : 2485 gram : 137 gram = 18,13 ≈ 18 buah benda kerja.

·

Benda kerja aluminium : 2420 gram : 275 gram = 8,8 ≈ 9 buah benda kerja.

Tabel 4.5 Hasil perhitungan gaya, jumlah total beban yang dapat diangkut konveyor. Jumlah beban Total beban yang dapat konveyor Benda kerja aluminium Benda kerja plastik putih

diangkut

commit to user

2485 gram 9 buah 18 buah


digilib.uns.ac.id

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan Berdasarkan perancangan program dan penelitian mengenai sorting station ini maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Sorting station mampu untuk memisahkan material logam dan non logam. 2. Pemrograman pada sistem menggunakan ladder diagram dengan software Simatic Manager v5.3. 3. Gaya yang dihasilkan oleh silinder pneumatik adalah 141,3 N. 4. Gaya terbesar yang dibutuhkan untuk mendorong benda kerja pada sorting station adalah 3,755 N. 5. Dari hasil perhitungan gaya yang dibutuhkan silinder pneumatik untuk mendorong benda kerja, jika dibandingkan dengan hasil gaya yang dihasilkan silinder pneumatik, maka silinder pneumatik aman digunakan. 6. Torsi terbesar yang dibutuhkan motor pada konveyor untuk mengangkut benda kerja adalah 0,0086 Nm. 7. Berdasarkan

perhitungan

pada

motor

konveyor

maka

diperoleh

kemampuan maksimum sorting station yaitu mampu mengangkut beban hingga 2485 gr, setara dengan benda kerja aluminium sejumlah 9 buah atau benda kerja plastik 18 buah.

5.2 Saran Penulis memberikan beberapa saran untuk kelangsungan penggunaan sorting station antara lain 1. Sebaiknya menggunakan filter pada kompresor supaya udara yang digunakan untuk sistem pneumatik pada sorting station ini bebas dari air. Karena beberapa komponen sensor dan aktuator dari sorting station ini sangat rentan dengan air yang dapat menyebabkan terjadinya korsleting maupun karat. commit to user 79



2. Diharapkan sorting station ini dapat digunakan sebagai media praktikum sistem otomasi produksi yang mampu menambah wawasan mahasiswa teknik mesin mengenai sistem kontrol dan aktuator pada sistem produksi. 3. Diperlukan pelumasan pada beberapa bagian dari sorting station ini seperti puli dan batang silinder pneumatik untuk mengurangi gaya gesek dan menanggulangi terbentuknya karat pada bagian mekaniknya.

commit to user

PEMBUATAN PROGRAM PENGATUR FESTO SORTING STATION DAN ANALISA DINAMIK PADA MODULAR AUTOMATION PRODUCTION SYSTEM (MAPS)

Recommend Documents