RANCANG BANGUN KOMPOR INDUKSI BERBASIS PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) PADA RESTAURANT CEPAT SAJI
LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma 3
oleh
DITA AFANDRIA NIM. 1205031015
NINGRUM NIM. 1205031039
NURUL ANWAR NIM. 1205031041
PRIMSATRIA S MELIALA NIM. 1105031043
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
ABSTRAK
Dengan perkembangan zaman yang semakin pesat membuat banyak persaingan yang terjadi. Termasuk persaingan di bidang restaurant. Semakin banyaknya kebutuhan akan pangan manusia membuat persaingan di bidang restaurant meningkat. Termasuk restaurant cepat saji. Persaingan yang terjadi pada restaurant cepat saji ini menciptakan peluang untuk memunculkan ide baru agar membantu mobilitas penjualan restaurant cepat saji semakin bertambah, yaitu dengan memasak menggunakan kompor induksi. Dimana kompor induksi ini diciptakan dengan 3 mode automatis dan 1 mode manual. Mode automatis ini telah diprogram berdasarkan kebutuhan memasak sesuai yang diinginkan pada restaurant cepat saji. Kompor induksi ini juga menghindarkan restaurant cepat saji dari ledakan tabung gas yang biasa terjadi. Perancangan kompor induksi ini menggunakan PLC (Programmable Logic Controller) dengan program zelio. Sehingga semua pengaturan dapat diatur melalui pemprograman PLC (Programmable Logic Controller). Panas yang dihasilkan kompor induksi berasal dari belitan yang diletakkan dibawah keramik lalu terinduksi apabila diatas keramik diletakkan alat memasak berbahan logam atau ferromagnetic. Hasil pengujian dari kompor induksi yang berbasis PLC (Programmable Logic Controller ) ini menghasilkan panas maksimum sebesar 100 ̊ C dan daya 1400 Watt. Mode manual pada kompor induksi ini memiliki fungsi untuk mengatur suhu sesuai dengan yang dibutuhkan melalui potensiometer. Kompor induksi lebih aman dan efisien dibandingkan dengan kompor yang menggunakan gas. Karena terhindar dari ledakan tabung gas dan juga tidak perlu mengganti atau mengisi ulang bahan bakar gas pada kompor. Dengan begitu restaurant cepat saji akan lebih praktis untuk menyajikan makanan kepada pelanggan. Kata Kunci : Induksi, PLC dan Program
iii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan anugerahNya yang memberikan pengetahuan, kesehatan, dan kesempatan kepada penulis sehingga mampu menyelesaikan tugas akhir ini. Laporan yang berjudul “Rancang Bangun Kompor Induksi Berbasis PLC (Programable Logic Controller) Pada Restaurant Cepat Saji”.Laporan ini disusun sebagai syarat untuk menyelesaikan program pendidikan studi Diploma III Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan. Dalam proses pembuatan laporan ini, penulis telah banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik berupa materil, spiritual, informasi, maupun segi administrasi. Oleh sebab itu, selayaknya penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. M. Syahruddin, S.T., M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Junaidi, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 3. Ir. Gunoro, M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan sekaligus sebagai dosen pembimbing yang telah banyak membantu penulis dengan memberikan masukan dan nasihat. 4. Ir. Rafian Nauli Hasibuan, M.T., selaku Dosen Wali EL-6B. 5. Nobert Sitorus, S.T., M.T., selaku Kepala Bengkel Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 6. Bapak dan Ibu dosen pengajar Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 7. Kedua orang tua penulis yang selalu memberikan nasihat serta dukungan baik moril maupun materi sehingga tugas akhir ini terselesaikan. 8. Teman-teman seperjuangan di Jurusan Teknik Elektro terkhusus untuk EL6B.
iv
9. Kepada ketiga rekan saya, yang telah berjuang sangat keras menyelesaikan tugas akhir ini bersama. 10. Kepada semua pihak yang telah membantu, walaupun tidak disebutkan namanya bukan berarti mengurangi ketulusan dan keikhlasan. Penulis menyadari masih terdapat kekurangan dalam penulisan laporan tugas akhir ini. Oleh sebab itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritikan yang dapat memperbaiki laporan tugas akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih kepada siapa saja yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan laporan ini. Semoga laporan ini bermanfaat bagi siapa pun yang membacanya.
Medan, 18 September 2015 Hormat kami,
Penulis
v
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN .................................................................................. i LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. ii ABSTRAK ............................................................................................................ iii KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv DAFTAR ISI ......................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. x DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiv BAB I ...................................................................................................................... 1 PENDAHULUAN.................................................................................................. 1 1.1.
Latar belakang masalah ............................................................................ 1
1.2.
Rumusan Masalah .................................................................................... 2
1.3.
Batasan masalah ....................................................................................... 2
1.4.
Tujuan penulisan tugas akhir .................................................................... 3
1.5.
Manfaat tugas akhir .................................................................................. 3
1.6.
Teknik Pengumpulan Data ....................................................................... 3
1.7.
Sistematika Penulisan Laporan ................................................................ 3
BAB II .................................................................................................................... 5 LANDASAN TEORI............................................................................................. 5 2.1.
KOMPOR INDUKSI ............................................................................... 5
2.1.1.
Kelebihan Kompor Induksi ............................................................... 5
2.1.2.
Perbandingan ..................................................................................... 7
2.2.
PLC(Programmable Logic Controller) ..................................................... 8
vi
2.2.1.
Input Dan Output Pada PLC ............................................................. 8
2.2.2.
Datasheet PLC Zelio SR2B121BD ................................................... 9
2.2.3.
Perangkat Lunak.............................................................................. 10
2.2.4.
Software .......................................................................................... 15
2.3.
ELEMEN KUMPARAN INDUKSI ...................................................... 17
2.3.1. 2.4.
Cara Kerja ....................................................................................... 18
INDUKTOR ........................................................................................... 18
2.4.1.
Fungsi Induktor ............................................................................... 19
2.4.2. Jenis-Jenis Induktor ................................................................................ 19 2.4.3. Induktor ruhmkorff ................................................................................. 20 2.4.4. Cara Kerja Induktor ................................................................................ 20 2.4.5. Simbol Induktor ...................................................................................... 21 2.4.6. Jenis-Jenis Lilitan Induktor .................................................................... 21 2.5.
AKRILIK................................................................................................ 22
2.6.
PUSH BUTTON..................................................................................... 22
2.6.1.
Simbol Tombol Tekan .................................................................... 23
2.6.2.
Prinsip Kerja Tombol Tekan ........................................................... 23
2.7.
SWITCH (Saklar) ................................................................................... 24
2.7.1.
Cara Kerja Saklar Listrik ................................................................ 25
2.7.2.
Pole dan Throw Saklar .................................................................... 25
2.8.
KONDENSATOR .................................................................................. 28
2.9.
IGBT ( INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR) .................... 30
2.9.1.
Karakteristik IGBT.......................................................................... 30
2.9.2.
Sifat-sifat IGBT............................................................................... 31
2.10. Dioda (Diode) ......................................................................................... 33
vii
2.11. TRANSFORMATOR ............................................................................. 34 2.11.1.
Kerugian dalam transformator..................................................... 35
2.11.2.
Efisiensi ....................................................................................... 36
2.11.3.
Jenis-jenis transformator ............................................................. 36
Step-Up ......................................................................................................... 36 Step-Down .................................................................................................... 37 2.12. BUZZER ................................................................................................ 37 2.13. HEATSINK ............................................................................................ 38 2.13.1.
KARAKTERISITIK HEATSINK ............................................... 39
2.13.2.
BAHAN / MATERIAL HEATSINK .......................................... 40
BAB III ................................................................................................................. 42 PERENCANAAN & PEMBUATAN ALAT..................................................... 42 3.1.
DESKRIPSI KERJA .............................................................................. 42
3.2.
PERANCANGAN .................................................................................. 43
3.2.1.
Spesifikasi Alat ............................................................................... 43
3.2.2.
Perancangan Alat ............................................................................ 46
3.2.3.
Perancangan program pada PLC Zelio SR2 B121JD .................... 48
3.2.4.
Perancangan Panel Kontrol ............................................................. 50
3.3. PERANCANGAN PROGRAM KOMPOR INDUKSI DENGAN SOFTWARE ZELIO ......................................................................................... 55 3.3.1.
Cara Membuka Dan Transfer Program ........................................... 55
3.3.2.
Cara Pemrograman .......................................................................... 62
3.4.
PERANCANGAN PENGAWATAN..................................................... 73
3.5.
ALAT & BAHAN YANG DIGUNAKAN ............................................ 74
3.5.1.
ALAT YANG DIGUNAKAN ........................................................ 74
viii
3.5.2.
BAHAN YANG DIGUNAKAN .................................................... 74
BAB IV ................................................................................................................. 76 PENGUJIAN DAN ANALISI ............................................................................ 76 4.1.
PENGUJIAN .......................................................................................... 76
4.2.
ANALISA .............................................................................................. 79
BAB V................................................................................................................... 93 PENUTUP ............................................................................................................ 93 5.1.
KESIMPULAN ...................................................................................... 93
5.2.
SARAN .................................................................................................. 93
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 93 LAMPIRAN ......................................................................................................... 93
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1. Bentuk – Bentuk PLC. ...................................................................... 8 Gambar 2. 2.Peletakan Terminal Input dan Output pada PLC Zelio ...................... 9 Gambar 2. 3. PLC Zelio SR2B121JD ................................................................... 10 Gambar 2. 4. Contoh Ladder Diagram .................................................................. 11 Gambar 2. 5. Contoh intruksi LD dan LD NOT ................................................... 11 Gambar 2. 6. Contoh instruksi AND dan AND NOT ........................................... 12 Gambar 2. 7. Contoh instruksi OR dan OR NOT ................................................. 12 Gambar 2. 8. Contoh intruksi OUT dan OUT NOT ............................................. 13 Gambar 2. 9. Contoh intruksi DIFD(14) dan DIFU(13) ....................................... 13 Gambar 2. 10. Contoh intruksi END(01) .............................................................. 14 Gambar 2. 11. Layout yang menggunakan ladder diagram .................................. 16 Gambar 2. 12. Layout yang menngunakan FBD language ................................... 17 Gambar 2. 13. Jenis-jenis induktor ....................................................................... 19 Gambar 2. 14 Prinsip kerja Induktor ..................................................................... 20 Gambar 2. 15. Lambang-lambang Induktor .......................................................... 21 Gambar 2. 16. Push Button ................................................................................... 23 Gambar 2. 17. Tombol Tekan ............................................................................... 23 Gambar 2. 18. Prinsip kerja tombol tekan............................................................. 24 Gambar 2. 19. Keadaan NO dan NC saklar .......................................................... 25 Gambar 2. 20. (a) Simbol Kondensator (b) Simbol Kapasitor............................. 28 Gambar 2. 21. Simbol Transistor .......................................................................... 30 Gambar 2. 22. IGBT.............................................................................................. 32 Gambar 2. 23. Prinsip kerja................................................................................... 34 x
Gambar 2. 24. a) Hubungan primer-sekunder b) Fluks pada transformator ......... 34 Gambar 2. 25. Lambang transformator step-up .................................................... 36 Gambar 2. 26. Skema transformator step-down.................................................... 37 Gambar 2. 27. Skema Rangkaian Buzzer.............................................................. 37 Gambar 2. 28. Heatsink......................................................................................... 39
Gambar 3. 1. Bentuk rancangan akrilik pada Kompor Induksi............................ 46 Gambar 3. 2. Rancangan rangka bawah kompor induksi..................................... 47 Gambar 3. 3. Rangka atas kompor induksi berbahan keramik ............................ 47 Gambar 3. 4. Bentuk rancangan Thermocople LM 35......................................... 48 Gambar 3. 5. Diagram Ledder Kompor Induksi .................................................. 49 Gambar 3. 6. Ukuran akrilik untuk panel Kontrol ............................................... 50 Gambar 3. 7. Perancangan komponen pada penampang atas panel ..................... 51 Gambar 3. 8. Perancangan peletakkan komponen pada penampang bawah panel ............................................................................................................................... 52 Gambar 3. 9. Diagram kontruksi kompor dan panel ............................................ 53 Gambar 3. 10. Papan penampang kompor induksi .............................................. 54 Gambar 3. 11. Software Zelio .............................................................................. 55 Gambar 3. 12. Create New Program .................................................................... 55 Gambar 3. 13. Module selection .......................................................................... 56 Gambar 3. 14. Module Selection and Type.......................................................... 56 Gambar 3. 15. Module selection spesifikasi ........................................................ 57 Gambar 3. 16. Module selection Ladder .............................................................. 57 Gambar 3. 17. Tampilan lembar kerja Diagram Ledder ...................................... 58 Gambar 3. 18. Tampilan untuk penyimpanan program ....................................... 58
xi
Gambar 3. 19. Pembuatan Diagram Ledder ......................................................... 59 Gambar 3. 20. Tombol S untuk mensimulasikan program .................................. 59 Gambar 3. 21. Menjalankan simulasi................................................................... 59 Gambar 3. 22. Mentransfer Program.................................................................... 60 Gambar 3. 23. Konfigurasi Transfer ke komputer ............................................... 61 Gambar 3. 24. Diagram Ledder Program 1 .......................................................... 62 Gambar 3. 25. Diagram Ledder Program 2 .......................................................... 63 Gambar 3. 26. Diagram Ledder Program 3 .......................................................... 64 Gambar 3. 27. Diagram Ledder Program 4 .......................................................... 65 Gambar 3. 28. Physical Input Program ................................................................ 66 Gambar 3. 29. Physical Output Program ............................................................. 66 Gambar 3. 30. Configurable Functions 1 ............................................................. 66 Gambar 3. 31. Configurable Functions 2 ............................................................. 67 Gambar 3. 32. Timer T1....................................................................................... 67 Gambar 3. 33. Timer T2....................................................................................... 67 Gambar 3. 34. Timer T3....................................................................................... 68 Gambar 3. 35. Timer T4....................................................................................... 68 Gambar 3. 36. Timer T5....................................................................................... 68 Gambar 3. 37. Timer T6....................................................................................... 69 Gambar 3. 38. Timer T7....................................................................................... 69 Gambar 3. 39. Timer T7....................................................................................... 69 Gambar 3. 40. Timer T8....................................................................................... 70 Gambar 3. 41. Timer T8....................................................................................... 70 Gambar 3. 42. Timer TB ...................................................................................... 70 Gambar 3. 43. Timer TC ...................................................................................... 71
xii
Gambar 3. 44. Timer TD ...................................................................................... 71 Gambar 3. 45. Text Block X1 dan X2 ................................................................. 72 Gambar 3. 46. Text Block X3 dan X4 ................................................................. 72
Gambar 4. 1. Suhu berada pada waktu maksimum ............................................... 79 Gambar 4. 2. Penurunan suhu sesaat setelah tmax................................................ 80 Gambar 4. 3. Suplay tenaga listrik dimatikan ....................................................... 80 Gambar 4. 4. Grafik suhu mencapai maximum .................................................... 81
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1. Penyimpanan Kode Menemonik ......................................................... 15 Tabel 2. 2. Simbol Saklar berdasarkan jumlah Pole dan Throw-nya .................... 27 Tabel 2. 3. Jenis-jenis dan simbol kapasitor ......................................................... 29 Tabel 2. 4. Jenis-jenis Dioda dan simbolnya......................................................... 33
xiv
BAB I PENDAHULUAN
1.1.Latar belakang masalah Seiring dengan perubahan zaman yang semakin lama semakin berkembang baik itu teknologi, maupun pikiran manusia. Baik dalam bidang komunikasi, informasi, maupun di bidang listrik itu sendiri. Contoh peralatan memasak yang semakin banyak dan berkembang model serta fungsinya. Peralatan memasak juga telah banyak dikembangkan di pasaran. Hal ini untuk membuat inovasi dalam memasak serta memudahkan restauran-restauran dalam menyajikan makanannya. Hal tersebut menginspirasi penulis untuk membuat kompor yang di supply melalui energy listrik. Mengingat bahan bakar yang digunakan dari kompor biasa yang semakin langka. Minyak tanah dan gas LPG yang langka serta harganya mahal. Oleh karena itu, untuk mengantisipasi dari kelangkaan kami membuat Kompor Listrik / Kompor Induksi. Kompor Induksi merupakan alat yang dugunakan untuk memasak. Tentunya kompor induksi ini juga bukan sesuatu yang awam bagi masyarakat. Memang sebenarnya sudah ada beberapa restaurant bahkan rumah tangga yang menggunakan kompor induksi ini. Tetapi kami lebih memfokuskan kompor induksi ini untuk Industri. Mengingat di industri sendiri masih menggunakan kompor biasa. Seperti rumah makan cepat saji contohnya. Kami ingin membuat kompor listrik yang sedemikian rupa untuk keperluan dan kemudahan di industri. Untuk memasak makanan, kompor induksi menggunakan tenaga listrik yang disalurkan ke kumparan elektromagnetik untuk menjadi energy medan magnet. Ketika kompor dinyalakan, lempengan pada kompor tersebut akan menjadi medan magnet yang akan menyalurkan panas jika bersentuhan dengan benda atau alat berbahan logam. Energy panas akan tertransfer dengan lebih baik jika alat masak/kitchen appliance terbuat dari bahan besi atau steinless steel. Energy panas
1
2
ini lah yang akhirnya membuat makanan yang dimasak diatas kompor induksi menjadi matang. Maka dari itu penulis membuat tugas akhir yang berjudul : “RANCANG BANGUN KOMPOR INDUKSI BERBASIS PLC (Progammable Logic Controller) PADA RESTAURANT CEPAT SAJI“
1.2.Rumusan Masalah 1.2.1. Bagaimana merancang kompor induksi berbasis PLC (Programmable logic controller) restoran cepat saji ? 1.2.2. Bagaimana membuat kompor induksi berbasis PLC(Programmable logic controller) restoran cepat saji ? 1.2.3. Apa manfaat dan fugsi PLC(Programmable logic controller) pada kompor induksi ? 1.2.4. Bagaimana jika bahan memasak diganti dengan yang lain dalam jumlah volume yang sama, apakah waktunya sesuai?
1.3.Batasan masalah Dalam pembahasan dan penulisan laporan tugas akhir ,penulis mebatasi permasalahan ruang lingkup : 1.3.1. Alat
ini
berupa
prototype
kompor
induksi
berbasis
PLC(Programmable logic controller) restoran cepat saji berbentuk kotak dengan ukuran panjang 64.3 cm, lebar 28 cm, dan tinggi 1 cm, alat ini berfugsi untuk memasak makanan 1.3.2. Alat ini diperuntukan untuk restoran cepat saji 1.3.3. Control dari pengatur suhu yang digunakan 1.3.4. Perhitungan waktu yang di gunakan untuk memasak 1.3.5. Memanfaatkan energi listrik menjadi energi panas 1.3.6. Pada mode auto, suhu tidak dapat bervariasi
3
1.4.Tujuan penulisan tugas akhir 1.4.1. Untuk meningkatkan produksi restoran cepat saji 1.4.2. Sebagai perbandingan antara pengunaan kompor induksi dengan kompor konpesional seperti gas dalam efesiensi waktu dan penghematan biaya. 1.4.3. Mendapatkan pengetahuan dari merancang dan membuat alat kompor induksi berbasis PLC(Programmable logic controller) pada restoran cepat saji 1.4.4. Sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan studi di Politeknik Negeri medan.
1.5.Manfaat tugas akhir Kegunaan dan maanfaat yang diproleh dalam merancang kompor induksi berbasis PLC(Programmable logic controller) restoran cepat saji 1.5.1. Untuk memberi pengenalan dan pemahaman tentang kompor induksi baik itu untuk penulis dan khalayak ramai 1.5.2. Untuk penulis sendiri,emanambah wawasan dan pengamana penulis dalam penerapan ilmu yang diproleh di bangku perkuliahan.
1.6.Teknik Pengumpulan Data Dalam penulisan tugas akhir ini maka pengambilan data adalah : 1.6.1. Melalui praktek yang dilaksanakan pada saat perancangan dan pembuatan kompor induksi tersebut. 1.6.2. Studi pustaka yang dilakukan dengan cara mencari buku-buku referensi dan situs internet yang berhubungan dengan topik pembahasan. 1.7.Sistematika Penulisan Laporan Laporan ini ditujukkan untuk memaparkan hasil rancangan dan pengujian sistematis yang dibuat. Untuk mempermudah pemahaman hasil rancangan tersebut, maka penulis menyusun tugas akhir ini dalam beberapa bab, yang mana
4
setiap bab mempunyai hubungan yang saling terkait dengan bab yang lain, yaitu seperti di bawah ini : BAB I : PENDAHULUAN Bab ini berisi uraian singkat mengenai latar belakang penulisan, perumusan masalah, maksud, dan tujuan penelitian, batasan masalah, metode penelitian, serta sistematika penulisan.
BAB II : TEORI DASAR Bab ini berupa uraian konsep dan teori dasar pendukung tentang sistem kerja Rancang Bangun Kompor Induksi Berbasis PLC (Progammable Logic Controller) Pada Restaurant Cepat Saji, perancangan alat, dan komponen yang digunakan, khususnya yang mendukung perancangan dan pembuatan tugas akhir
BAB III : PERANCANGAN SISTEM Pada bab ini membahas langkah-langkah perancangan pembuatan proyek, perancangan mekanik, perancangan rangkaian kontrol.
BAB IV : ANALISIS MASALAH Bab ini menguraikan pengujian dan analisa prinsip kerja sistem yang diimplementasikan. Pengujian sistem akan mengacu pada spesifikasi yang telah disebutkan untuk mengetahui apakah hasil rancangan sesuai dengan spesifikasi.
BAB V : PENUTUP Bab ini berisikan mengenai kesimpulan yang diperoleh dalam perancangan dan pembuatan proyek tugas akhir ini serta saran-saran yang ingin disampaikan penulis.
