RANCANG BANGUN SIMULASI INDUSTRI PENGGILING BIJIBIJIAN BERBASIS PLC ZELIO Diajukan sebagai syarat untuk menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3 Politeknik Negeri Medan Oleh:
BENI PASKAH SIAGIAN NIM : 1205032061
BUDIMAN PURBA NIM : 1205032067
JHONFERY SIMAMORA NIM : 1205032083
TAHEL TAMBUNAN NIM : 1205032107
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015
ABSTRAK Penerapan teknologi yang lebih canggih telah banyak ditemukan pada prosesproses yang terjadi dalam pabrik dalam industri modren, juga telah menjadi bagian yang penting dan terpadu dari peralatan-peralatan rumah tangga, perkantoran bahkan dapat dikembangkan pada peralatan pengolah hasil panen pertanian. Teknologi tersebut dapat berupa kontrol automatik. Kontrol automatik telah memegang peranan yang sangat penting dalam perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Di sampimg sangat diperlukan pada proses-proses dalam pabrik dan industri modren, kontrol automatik kelistrikan ini dapat diaplikasikan dalam bidang pengolahan hasil panen pertanian yaitu dalam hal proses penggilingan biji-bijian menjadi tepung dengan ban berjalan. Proses penggilingan biji-bijian menjadi tepung dengan ban berjalan yang masih diterapkan dengan cara konvensial (masih membutuhkan banyak peranan manusia dan dengan cara yang kuno) dapat diubah menjadi lebih modren dan canggih dengan menerapkan sistim kontrol kelistrikan, sehimgga manusia dalam proses penggilingan biji-bijian menjadi tepung dengan ban berjalan tersebut dapat diminimalkan. Simulasi penggiling biji-bijian ini dirancang guna mempermudah pembelajaran bagaimana proses penggilingan biji-bijian pada Industri penggiling biji-bijian secara normal. Serta memberi penjelasan yang lebih nyata bagimana kontruksi dari
Industri
penggiling
biji-bijian.dengan
mengunakan
sistem
kontrol
menggunakan PLC akan lebih cepat dan praktis dibandingkan dengan cara konvensional. Simulasi penggiling biji-bijian ini juga dimaksudkan sebagai pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang berguna meningkatkan produktivitas pengolahan hasil pertanian (terutama biji-bijian). Pada sistem ini Plc Zelio sebangai komponen utama dalam pengontrolan .
iii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan anugerahnyaYang memberikan pengetahuan, kekuatan, kesehatan, dan kesempatan kepada penulis sehingga mampu menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Tugas akhir ini berjudul “Rancang Bangun Simulasi Industri Penggiling BijiBijian Berbasis Plc Zelio”Laporan ini disusun sebagai syarat untuk menyelesaikan program pendidikan studi Diploma 3 Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan. Dalam pembuatan Laporan ini,penulis telah banyak menemukan kendala yang sulit untuk diselesaikan. Namun, Atas bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik berupa material, 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,M.T, selaku Ketua jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 3. Ir.Gunoro,M.T, selaku Kepala Program Studi Teknik Elekro Politeknik Negeri Medan. 4. Drs.M.Jusuf.J.Purba,M.T,selaku dosen pembimbing yang telah memberikan waktu, perhatian, petunjuk dan arahan serta mengajari penulis dengan sabar dalam pengerjaan tugas akhir ini hingga selesai. 5. Nobert Sitorus, S.T, M.T, selaku Kepala Bengkel Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan. 6. Ir.Juli Iriani,M.T, selaku Kepala Laboratorium Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan. 7. Drs.Bahtra Tarigan selaku wali Kelas EL-6D Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan. 8. Seluruh dosen dan staf pengajar Politeknik Negeri Medan yang telah membekali penulis Ilmu pengetahuan, memberikan motivasi belajar sehingga membuka cakrawala berpikir penulis dan akhirnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. iv
9. Buat Ayahanda dan Ibunda serta saudara kami yang tercinta yang telah memberikan dukungan baik dalam semangat, nasihat, serta materi terlebih dalam dukungan doa sehingga kami dapat menyelesaikan pendidikan Diploma 3 Politeknik Negeri Medan. 10. Teman-teman seperjuangan di Politeknik Negeri Medan khususnya Jurusan Teknik Elekro Program Studi Teknik Listrik (EL-6D). Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih kepada siapa saja yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan laporan tugas ini. Semoga Tuhan Yang Maha Esa senantiasa memberikan rahmatnya kepada kita semua.Semoga Laporan ini bermanfaat bagi siapapun yang membacanya.
v
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN..................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii ABSTRAK ............................................................................................................. iii KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv DAFTAR ISI .......................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. ix DAFTAR TABEL .................................................................................................. xi DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xii BAB 1 PENDAHULUAN .......................................................................................1 1.1
Latar Belakang ...........................................................................................1
1.2
Batasan Masalah ........................................................................................2
1.3
Rumusan Masalah ......................................................................................2
1.4
Tujuan Pembuatan Proyek .........................................................................2
1.5
Fungsinya Pembuatan Proyek ....................................................................2
1.6
Teknik Pengumpulan Data .........................................................................2
1.7
Sistematis Penulisan...................................................................................3
BAB 2 LANDASAN TEORI ...................................................................................4 2.1
Pengenalan PLC (Programmable Logic Controllers) ................................4
2.1.1 Operasi PLC ...............................................................................................5 2.1.2 Arsitektur PLC ...........................................................................................5 2.1.3 Cara Kerja PLC ..........................................................................................6 2.1.4 Cara Memprogram PLC .............................................................................7 2.1.5 Perangkat dalam PLC ...............................................................................7 2.1.6 Tipe PLC ....................................................................................................8 2.1.7 Fungsi Dan Kegunaan PLC .......................................................................8 2.2
PLC Zelio .................................................................................................10
2.3
Motor induksi ...........................................................................................13
2.3.1 Komponen Motor Induksi ........................................................................13 2.3.2 Klasifikasi Motor Induksi ........................................................................14 2.3.3 Jenis motor induksi 3 fasa berdasarkan rotornya .....................................14
vi
2.3.4 Kecepatan Motor Induksi .........................................................................15 2.3.5 Prinsip Kerja Motor Induksi 3 Fasa .........................................................15 2.3.6 Pengasutan Motor Listrik .........................................................................16 2.4
Kontaktor .................................................................................................22
2.4.1 Prinsip Kerja Kontaktor ...........................................................................24 2.4.2 Karakteristik Kontaktor ...........................................................................25 2.4.3 Aplikasi Kontaktor ...................................................................................25 2.5
Transformator ..........................................................................................26
2.5.1 Prinsip Kerja Transformator ....................................................................27 2.5.3 Hubungan Primer Sekunder .....................................................................27 2.5.4 Kerugian Dalam Transformator ...............................................................28 2.5.5 Efisiensi Transformator ...........................................................................29 2.6
Relay ........................................................................................................29
2.7
Push Button ..............................................................................................30
2.7.1 Prinsip Kerja Push Button ........................................................................31 2.8
MCB (Mini Circuit Breaker ) ..................................................................32
2.8.1 Bagian – bagian MCB ..............................................................................33 2.9
TOR (Thermal over Load) .......................................................................34
2.10 Timer ........................................................................................................36 2.10 Dioda (Diode) ..........................................................................................38 2.11.1 Cara Kerja Dioda .....................................................................................39 2.11.2 Jenis-Jenis Dioda .....................................................................................40 2.11.1 Karakteristik Dioda ..................................................................................42 2.11 Capasitor ..................................................................................................43 2.12.1 Jenis-jenis Kapasitor ................................................................................44 2.12.2 Cara Kerja Kapasitor................................................................................46 2.12 Lampu Indikator.......................................................................................46 BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT ......................................47 3.1
Rancangan simulasi penggiling Biji-bijian berbasis PLC zelio ...............47
3.1.1 Perancangan Meja Komponen .................................................................47 3.1.2 Perancangan Penyangga Meja Komponen...............................................48 3.1.3 Perancangan Panel Box............................................................................49 3.2
Alat dan Bahan Yang Digunakan Dalam Perancangan simulasi .............51
vii
3.2.1 Alat Yang Digunakan Dalam Perancangan Simulasi ..............................51 3.2.2 Bahan Yang Digunakan Perancangan Simulasi .......................................52 3.2.3 Komponen Yang Digunakan Dalam Perancangan Simulasi ...................53 3.3
Perakitan dan Pengujian Rangkaian Simulasi..........................................54
3.3.1 Penyolderan Lampu Tanda Pada Papan Simulasi ....................................54 3.3.2 Pengujian Rangkaian Simulasi ................................................................54 3.4
Metode Pengendalian Simulasi Industri Penggiling Biji-bijian...............54
3.4.1 Simulasi Industri Penggiling Biji-bijian Berbasis PLC Zelio ..................54 3.4.2 Konfigurasi Software 2.2 .........................................................................55 3.4.3 Cara Memprogram PLC ZELIO SR2B201JD .........................................55 3.4.4 Membuat Ladder Diagram .......................................................................63 BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA RANGKAIAN ........................................74 4.1
Diskripsi Kerja .........................................................................................74
4.2
Flow chart Biji-bijian pada saat posisi Otomatis .....................................78
4.3
Flow chart Biji-bijian pada saat posisi Perawatan ...................................80
BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN .......................................................................81 5.1.
Kesimpulan ..............................................................................................81
5.2.
Saran ........................................................................................................82
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................83 LAMPIRAN ...........................................................................................................84
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Proses Kerja PLC ..........................................................................................5 Gambar 2. 2 Bagian-bagian Utama PLC ............................................................................6 Gambar 2. 3 Peletakan Terminal Input dan Output pada PLC Zelio ................................11 Gambar 2. 4 Antarmuka Zelio Smart Relay .....................................................................11 Gambar 2. 5 Motor Induksi (Automated Buildings) .........................................................13 Gambar 2. 6 rangkaian pengasutan langsung pada saluaran atau Direct On Line (DOL) .18 Gambar 2. 7 Karakteristik arus fungsi putaran, pengasutan DOL ....................................19 Gambar 2. 8 Pengasutan resistor stator ............................................................................20 Gambar 2. 9 rangkaian start motor star/bintang – delta/segitiga.......................................21 Gambar 2. 10 Hubungan belitan, Tegangan, Arus Star dan Delta ....................................21 Gambar 2. 11 Kontaktor ...................................................................................................24 Gambar 2. 12 kontak – kontak kontaktor .........................................................................26 Gambar 2. 13 Simbol , bagian – bagian dan contoh Transformator .................................26 Gambar 2. 14 Fluks pada Transformator ..........................................................................27 Gambar 2. 15 Relay .........................................................................................................29 Gambar 2. 16 Kontak Bantu Normally Open dan Normally Close...................................30 Gambar 2. 17 Push button tipe NO ..................................................................................31 Gambar 2. 18 Push button tipe NC...................................................................................31 Gambar 2. 19 Push button tipe NO dan NC .....................................................................32 Gambar 2. 20 Mekanik MCB ...........................................................................................33 Gambar 2. 21 Karakteristik MCB dan Fuse Arc divider / extinguisher ............................34 Gambar 2. 22 Thermal Over Load ...................................................................................34 Gambar 2. 23 Simbol Thermal Over Load .......................................................................34 Gambar 2. 24 Kontak Thermal Over Load. .....................................................................35 Gambar 2. 25 Bagian-bagian Thermal Over Load............................................................35 Gambar 2. 26 Fungsi Kontak Thermal Over Load ...........................................................35 Gambar 2. 27 Cara Kerja Thermal Over Load .................................................................36 Gambar 2. 28 Simbol Timer .............................................................................................37 Gambar 2. 29 Simbol Kaki Timer ....................................................................................38 Gambar 2. 30 Timer Omron tipe H38R ............................................................................38 Gambar 2. 31 Skema prinsip kerja dioda .........................................................................39
ix
Gambar 2. 32 Light Emiting Diode ..................................................................................40 Gambar 2. 33 Dioda Photo ...............................................................................................40 Gambar 2. 34 Dioda Varactor ..........................................................................................41 Gambar 2. 35 Dioda Rectifier ..........................................................................................41 Gambar 2. 36 Dioda Zener ...............................................................................................42 Gambar 2. 37 Simbol Karakteristik Dioda .......................................................................43 Gambar 2. 38 Lampu Indikator ........................................................................................46
Gambar 3. 1 Diagram Lokasi Keseluruhan Simulasi Industri Penggiling Biji-bijian ......47 Gambar 3. 2 Penyangga Papan Simulator .......................................................................48 Gambar 3. 3 Diagram lokasi Pintu Panel Control ...........................................................49 Gambar 3. 4 Diagram Layout Panel Control ...................................................................50 Gambar 3. 5 tampilan pertama konfigurasi software .......................................................56 Gambar 3. 6 Module Selection 1 .....................................................................................56 Gambar 3. 7 Module Selection 2 .....................................................................................57 Gambar 3. 8 Module Selection 3 .....................................................................................57 Gambar 3. 9 Jendela informasi dan penambahan perangkat external ..............................58 Gambar 3. 10 Module Selection 5 ...................................................................................58 Gambar 3. 11 Module Area Kerja ...................................................................................59 Gambar 3. 12 Menu Bar ..................................................................................................59 Gambar 3. 13 Area kerja Zelio Soft 2.0 ..........................................................................60 Gambar 3. 14 Bagian-Bagian Toolbar.............................................................................60 Gambar 3. 15 Mengubah tampilan Bahasa Program .......................................................61 Gambar 3. 16 Memilih Komponen pada Toolbar ............................................................63 Gambar 3. 17 Memindahkan Komponen Ke Area Kerja.................................................63 Gambar 3. 18 Mengganti jenis Kontak ............................................................................64 Gambar 3. 19 Memasukkan Outputnya ...........................................................................64 Gambar 3. 20 Menghubungkan Input Dengan Output.....................................................65 Gambar 3. 21 Pemilihan Mode Simulasi .........................................................................65 Gambar 3. 22 Menjalankan Program Dan Menghasilkan Komponen Simulasi ...............66 Gambar 3. 23 Mengaktifkan Input Dan Melihat Reaksi Input .........................................66 Gambar 3. 24 Tampak Diagram Ladder Yang Telah di Simulasi ....................................67 Gambar 3. 25 Mentransfer Program ke Mode zelio ........................................................67
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Jenis dan tipe Zelio model Compact ................................................................12 Tabel 2. 2 Jenis dan tipe Zelio model modular .................................................................13 Tabel 2. 3 jenis-jenis capasitor .........................................................................................46
xi
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Motor induksi 3 fasa ....................................................................................85 Lampiran 2 Motor dc magnet permanen .........................................................................94 Lampiran 3 PLC ZELIO ...............................................................................................103
xii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penulis telah mempelajari bagaimana mengendalikan Motor-motor listrik secara berurutan dalam simulasi penggiling biji-bijian pada waktu praktek bengkel semester 5 (Lima). namun simulasi mesin penggiling biji-bijian yang masih dirangkai dengan sistem konvensional. melihat bagaimana proses penggiling biji-bijian pada simulasi mesin penggiling bijian yang masih dirangkai dengan sistem konvensional sangat sulit, hal ini disebabkan pencarian kesalahan sistem relatif sulit, konsumsi daya listrik relatif tinggi dan komplek dalam pengoperasian.
Pedagang tepung yang sehari-hari menghasilkan tepung yang terbuat dari biji jagung yang siap jual dan dikonsumsi, tidak lepas dari peranan alat penggiling biji jagung yang mereka gunakan, sehingga kebutuhan pedagang tepung dari biji jagung sangatlah besar pada sistem control dari mesin penggiling biji jagung yang mereka gunakan.
Pedagang tepung yang sehari-hari menghasilkan tepung yang terbuat dari Biji jagung yang siap jual dan dikonsumsi, tidak lepas dari peranan alat penggiling biji jagung yang mereka gunakan, sehingga kebutuhan pedagang tepung dari biji jangung sangatlah besar pada alat yang mereka gunakan tersebut, namun mereka menggunakan alat penggiling biji jangung yang masih dikendalikan dengan sistem konvensional. melihat bagaimana proses penggiling biji jagung pada penggiling walaupun tidak nyata, penulis mencoba membuat suatu sistem kontrol pada simulasi mesin penggiling biji-bijian yang lebih mudah dalam pencarian kesalahan, konsumsi daya listrik relatif rendah dan mudah dalam pengoperasian, supaya kita dapat melihat bagaimana proses mesin penggiling biji-bijian tersebut dapat bekerja dengan sebuah sistem pengendali yang mudah dalam pengoperasian, sehingga penulis memilih “Rancang Bangun Simulasi Industri Penggiling Biji-bijian Berjalan Berbasis PLC Zelio ” sebagai judul tugas akhir.
1
1.2 Batasan Masalah
Rancangan mengunakan papan simulator yang terbuat dari akralic sebagai tempat simulasi industri penggiling biji-bijian.
Rancangan mengunakan PLC Zelio sebagai pengontrol motor-motor listrik yang bekerja secara berurutan.
Rancangan mengunakan motor DC type magnet permanen sebagai pengerak simulasi ban berjalan .
Rancangan mengunakan lampu indikator pada setiap proses sebagai tanda bahwa motor dalam keadaan normal .
Rancangan mengunakan lampu indikator beban lebih (over load) dan alaram sebagai tanda jika motor listrik dalam keadaan beban lebih (over load).
1.3 Rumusan Masalah
Bangaimana merancang simulasi industri penggiling biji-bijian pada papan simulator ?
Bagaimana mengendalikan Motor listrik secara berurutan mengunakan PLC Zelio ?
1.4 Tujuan Pembuatan Proyek
Merancang sistem control otomatis simulasi industri penggiling biji-bijian mengunakan PLC Zelio.
Mempelajari cara mengendalikan Motor–motor listrik dalam industri pengiling biji-bijian secara berurutan menggunakan PLC Zelio.
Merancang rangkaian untuk mengetahui proses bekerjanya Motor listrik pada industri penggiling biji-bijian.
1.5 Fungsinya Pembuatan Proyek
Dapat mempermudah pembelajaran bagaimana proses penggilingan biji-bijian pada Industri penggiling biji-bijian .
Memberi penjelasan yang lebih nyata bagimana kontruksi dari Industri penggiling biji-bijian.
1.6 Teknik Pengumpulan Data Untuk dapat menyelesaikan proposal Tugas Akhir ini maka penyusun menerapkan beberapa metode studi diantaranya : 2
Metode pustaka yaitu dengan cara mencari buku referensi di perpustakaan maupun di internet yang berhubungan dengan topik yang dibahas.
Metode lapangan yaitu belajar praktek bengkel pada waktu semester 5.
Metode bimbingan yaitu dengan melakukan diskusi tentang topik proposal Tugas Akhir ini dengan dosen pembimbing.
1.7 Sistematis Penulisan Untuk mempermudah penyusunsn dalam pemahaman mengenai Tugas Akhir ini, maka diuraikan secara singkat sistematika pembahasan, yaitu: BAB 1 : PENDAHULUAN Pada Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, batasan masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan, metode penyusunan dan sistematika penulisan. BAB 2 : LANDASAN TEORI Pada Bab ini berisi tentang teori-teori komponen yang mendukung dalam perancangan simulasi industri penggiling biji-bijian dengan berbasis plc zelio. BAB 3 : PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT Pada Bab ini berisi tentang perancangan dan pembuatan alat simulasi industri penggiling biji-bijian berbasis plc zelio. BAB 4 :PENGUJIAAN RANGKAIAN DAN ANALISA DATA Pada Bab ini berisi tentang pembahasan data yang diperoleh serta Analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai rangkaian yang digunakan, serta penjelasan mengenai program mengenai PLC (plc zelio) pada perancangan alat simulasi industri penggiling biji-bijian berbasis plc zelio. BAB 5 : SIMPULAN DAN SARAN Pada Bab ini berisi tentang kesimpulan dari topik yang diambil serta saran berdasarkan hasil pembahasan.
3
