Rancang Bangun Sistem Kontrol Lubrikasi Roda Penyangga Cooler Untuk Memudahkan Troubleshooting Berbasis Programmable Logic Controller (PLC) Sugiono, Muhammad Atto’illah
ABSTRAK Lubrikasi roda penyangga cooler sangat penting bagi kontinuitas kerja cooler yang merupakan bagian vital dari proses produksi semen. Pergerakan grate plate cooler harus lancar selama operasi dan tidak boleh mengalami hambatan. Maka roda-roda penyangga grate plate harus dapat berputar secara normal. Oleh karena itu diperlukan suatu sistem kontrol yang mengatur waktu pelumasan roda-roda tersebut sehingga tidak terjadi kemacetan atau keausan yang dapat berakibat pergerakan grate plate tidak optimal, yaitu sebuah sistem kontrol lubrikasi roda penyangga cooler yang otomatis dan handal serta mampu bekerja terusmenerus dan mudah dilakukan troubleshooting apabila terjadi masalah. Sistem kontrol yang baru ini menggantikan sistem kontrol lama yang rumit dan kadang terjadi kerusakan yang tidak dapat ditangani secara cepat. Dengan menggunakan Programmable Logic Controller (PLC) yang dilengkapi dengan program ladder, dapat dibuat sistem kontrol lubrikasi dengan harga yang lebih murah dan memberikan hasil yang optimal. Hasil pengujian sistem kontrol ini berhasil. Pada kondisi Ready, saat command masuk, sistem kontrol ini langsung bekerja sesuai dengan waktu yang telah diset. Dan memberikan sinyal alarm dengan lampu indikasi di panel serta mengirim sinyal ke Central Control Room (CCR) apabila terjadi kegagalan operasi. Kata Kunci : cooler, sistem kontrol, pico controller, lubrikasi
PENDAHULUAN Latar Belakang Dalam industri persemenan, cooler adalah bagian yang vital. Apabila gagal kerja maka pabrik dapat mengalami shutdown. Fungsinya adalah mendinginkan produk terak (clinker) setelah melalui proses pembakaran 1400oC. Cooler mempunyai grate yang berlapis, yang bergerak bergantian sehingga dapat mendorong material menuju alat pengangkut. Di bawah grate terdapat rodaroda pejal bebas, yang menahan grate plate saat bergerak. Sistem kontrol lubrikasi roda penyangga cooler sangat diperlukan untuk mengatur waktu pelumasan roda-roda tersebut sehingga tidak terjadi kemacetan
atau keausan yang dapat berakibat pergerakan grate tidak optimal. Oleh karena itu sistem kontrol lubrikasi ini harus handal dan memudahkan troubleshooting bila terjadi masalah. Maka sistem lubrikasi ini dibuat menggunakan PLC Pico Controller yang sangat sederhana dan dilengkapi dengan program ladder, serta didukung komponen-komponen listrik dan lampu indikasi operasi. Sistem kontrol yang baru ini menggantikan sistem kontrol lama yang rumit dan kadang terjadi kerusakan yang tidak dapat ditangani secara cepat. Dengan desain alat ini, dapat dilakukan troubleshooting yang lebih cepat bila terjadi masalah dan mudah dipahami.
Jurnal Penelitian Al-Buhuts Universitas Islam Malang
50
Tujuan Tujuan pembuatan skripsi ini adalah membuat sistem kontrol lubrikasi roda penyangga cooler berbasis PLC, menggantikan sistem kontrol lama, untuk memudahkan troubleshooting bila terjadi masalah dan menghemat biaya pembelian. Rumusan Masalah Mengacu pada permasalahan yang ada, maka rumusan masalah ditekankan pada : a. Merancang sekaligus merealisasikan suatu sistem kontrol lubrikasi yang berbasis PLC, yang merupakan suku cadang yang mudah diperoleh (bersifat umum) dan telah ada pada gudang PT Semen Gresik, serta mampu melakukan fungsi-fungsi sistem kontrol yang lama. b. Membuat perangkat lunak berbasis PLC yang mampu melaksanakan fungsi timer, counter, dan lain-lain. Batasan Masalah Dalam pembuatan skripsi ini ada banyak hal yang terlibat di dalamnya, sehingga untuk mempersempit pokok pembahasan, telah ditetapkan beberapa batasan masalah : 1. Pada skripsi ini akan dibuat sistem kontrol lubrikasi roda penyangga cooler pabrik Tuban 2, dengan menggunakan PLC Pico Controller.
Dan mulai diaplikasikan di cooler pabrik tuban 2 Semen Gresik mulai tahun 1997. Selama beroperasi, yang menjadi masalah adalah troubleshooting yang sulit karena kontroler ini terdiri dari komponenkomponen kecil. FARVAL SS4500 board mempunyai dua sinyal input, yaitu sinyal perintah running dari Central Control Room (CCR) dan sinyal dari cycle switch. Sinyal outputnya ada dua, yaitu sinyal untuk menjalankan pompa lubrikasi dan sinyal alarm ke CCR. Kontroler ini mempunyai tiga LED, yaitu hijau, kuning, dan merah, yang menginformasikan mode atau status : 1. Normal – ketika LED hijau berkedip maka kontroler mode operasi normal, yang berarti sedang beroperasi atau tidak ada alarm. 2. Cycle In Progress – ketika LED kuning berkedip maka kontroler mode lubrikasi, yang berarti pompa lubrikasi running. 3. Fault – ketika LED merah berkedip maka kontroler mode alarm, yang berarti kontroler mendeteksi suatu masalah. 4. Standby Mode - ketika LED hijau menyala terus (tidak berkedip) maka kontroler mode standby, yang berarti menunggu perintah beroperasi. Penjelasan mengenai kerja sistem kontrol lubrikasi roda penyangga cooler yang lama dan spesifikasinya dapat dijadikan pedoman untuk perencanaan sistem kontrol yang baru berbasis Programmable Logic Controller (PLC)
DASAR TEORI Sistem Kontrol Lubrikasi Roda Penyangga Cooler Sistem kontrol lubrikasi berfungsi mengatur waktu maupun urutan (sequence) kerja pelumasan. Sistem kontrol lubrikasi bekerja terus-menerus (aktif) setelah mendapat perintah running dan berhenti bila perintah dicabut atau terjadi alarm. Sistem kontrol lubrikasi yang ada sebelumnya adalah menggunakan FARVAL SS4500, yang dirancang oleh FLSmidth sebagai pendiri pabrik semen.
Dasar Teori Cooler Grate Cooler sebagai pendingin dengan berpendingin udara dilakukan dengan jalan melewatkan udara melalui celah-celah dari landasan (grate) dari klinker, kemudian panas akan ditransfer dari klinker ke udara. Tekanan udara yang tinggi mengakibatkan diperlukannya mempertahankan material flow feed dan apabila hal ini tidak diperhatikan perpindahan panas rata-rata dapat lebih tinggi dari keluaran yang sebenarnya dan juga dapat 51omputer lebih rendah. Hal ini
Jurnal Penelitian Al-Buhuts Universitas Islam Malang
51
disebabkan karena kondisi perubahan panjang pendingin yang dilalui klinker, undergrate dipisahkan ke dalam beberapa kompartemen, yang mana setiap kompartemen mempunyai fan tersendiri untuk mensuplai udara pada suatu tekanan dan volume yang kompatibel dengan kondisi pada setiap section tersebut.
Gambar 1 Grate Plate Cooler Dasar Teori Pico Controller Pico Controller adalah sebuah relay kontrol elektronik dengan fungsi logika, timer, counter, dan real time clock yang ada di dalamnya. Dengan kata lain, Pico Controller adalah sebuah kontrol dan peralatan input yang dapat melakukan berbagai macam tugas di dalam suatu aplikasi mesin dan bangunan. Pico Controller diprogram menggunakan diagram ladder. Masingmasing elemen pemrograman dimasukkan secara langsung melalui layar Pico Controller. Atau melaui komputer (PC) dengan menggunakan software Picosoft.
Gambar 2 Pico Controller
Pemrograman PicoSoft Software pemrograman PicoSoft adalah sebuah program keluaran Allen Bradley, yang digunakan untuk membuat proyek program (diagram rangkaian) dan dapat di-download-kan ke Pico Controller. Komponen Pendukung MCB adalah alat yang berfungsi untuk memutus hubungan listrik yang bekerja secara otomatis apabila ada arus atau beban lebih yang melebihi kapasitas nominal dari MCB tersebut. Tidak seperti sekering (fuse), yang beroperasi hanya sekali kemudian diganti, MCB dapat direset (baik secara manual maupun otomatis) untuk mengembalikan operasi normal. Kontaktor adalah peralatan listrik yang bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Pada kontaktor terdapat sebuah belitan yang mana bila dialiri arus listrik akan timbul medan magnet pada inti besinya, yang akan membuat kontaknya tertarik oleh gaya magnet yang timbul tadi. Kontak Bantu NO (Normally Open) akan menutup dan kontak Bantu NC (Normally Close) akan membuka. Relay adalah suatu piranti yang menggunakan elektromagnet untuk mengoperasikan seperangkat kontak saklar. Susunan paling sederhana terdiri dari kumparan kawat penghantar yang dililit pada inti besi. Bila kumparan ini dienergikan, medan magnet yang terbentuk menarik armatur berporos yang digunakan sebagai pengungkit mekanisme saklar.
Dasar Teori Program Ladder Program ladder adalah salah satu metode sederhana yang digunakan untuk program PLC. Itu adalah bahasa pemrograman grafis berevolusi dari relay rangkaian listrik. Setiap pernyataan program diwakili dengan baris, yang disebut anak tangga, yang memiliki semua masukan yang relevan ke kiri dan output ke kanan.
Jurnal Penelitian Al-Buhuts Universitas Islam Malang
52
PERENCANAAN DAN PEMBUATAN Konfigurasi Sistem Command CCR
Sinyal ke CCR PLC Pico Controller
Tombol Panel
Lampu Indikasi
Cycle Switch
Aktuator
Perencanaan Panel Kontrol Panel kontrol dibuat dari bahan besi yang mempunyai panjang (p), lebar (l), dan tinggi (t) yaitu 30 cm X 20 cm X 40 cm. Barangnya sudah jadi dan banyak terjual di pasaran. Komponen utama dirangkai di atas base plate bagian dalam panel dan berada di pintu panel untuk tombol dan lampu indikasi.
POWER
Input
Proses
SK
Output
R1
PLC PICO
READY
Gambar 3 Blok Diagram Sistem Kontrol Lubrikasi
PUMP RUNNING ALARM
t
F1 4Q1 5K7 LOCAL START
Sistem ini terbagi dalam 3 bagian, yaitu input, proses, dan output. Bagian input terdiri dari sinyal command dari CCR (Central Control Room) dan sinyal input dari tombol di panel. Di bagian proses hanya ada PLC Pico Controller yang memproses sinyal atau mengatur sequence kerja sistem sesuai program yang dijalankan. Sedangkan di bagian output, sistem ini akan memberikan sinyal ke CCR, dan ke lampu indikasi di depan panel serta memberikan perintah ke aktuator. START
COMMAND CCR
POMPA RUNNING
TIDAK
TIDAK TIMER TERCAPAI ?
CYCLE TERCAPAI ?
YA
LAMP TEST
l
Gambar 5 Panel Kontrol Komponen yang dibutuhkan: 4 buah lampu, yaitu indikasi power, ready, pompa running, dan alarm. 3 tombol (push button), yaitu local start, reset, dan tes lampu. 1 breaker single phase untuk safety kontroler. 1 breaker three phase untuk safety motor. 1 kontaktor untuk motor. 1 relay berfungsi sebagai kontak alam ke CCR. Perancangan Program Program berupa diagram ladder dibuat dengan menggunakan software Picosoft 6.0, kemudian men-download-nya ke Pico Controller
YA
FAULT
FINISH
p
RESET
POMPA BERHENTI
TIDAK
OFF TIME TERCAPAI ?
YA
Gambar 4 Flowchart Kerja Kontroler
Gambar 6 Tampilan Circuit Diagram PicoSoft 6.0 Jurnal Penelitian Al-Buhuts Universitas Islam Malang
53
Program utama dalam sistem kontrol ini adalah program timer dan counter.
Perakitan dan Pemasangan Panel Kontrol
Gambar 7 Rung Timer
Gambar 11 Pemasangan Komponen dan Pengkabelan pada Panel
Gambar 8 Rung Counter
Gambar 12 Sistem Kontrol Lubrikasi Roda Penyangga Cooler yang telah Terpasang di Area
Gambar 9 Parameter Fungsi Timer di PicoSoft
Gambar 10 Parameter Fungsi Counter di PicoSoft
Jurnal Penelitian Al-Buhuts Universitas Islam Malang
54
Tabel 2 Hasil Pengujian Sinyal Output Pico Controller
PENGUJIAN DAN ANALISA Pengujian Rangkaian Input Pico Controller Tabel 1 Hasil Pengujian Sinyal Input Pico Controller Terminal Input Pico Controller 1
2
Deskripsi
Local Start Reset
3
Lamp Test
4
Cycle Switch
5
Command Active dari CCR
6
Indikasi Pump Running
Yang Dilakukan Tekan Tombol PB1 Tekan Tombol PB2 Tekan Tombol PB3 Jumper Power ke Terminal X1-5 Jumper Power ke Terminal X1-9 Geser knob kontaktor 5K7
Power di Terminal Input Pico Controller
Display di LCD Pico Controller
Ada
Ada
Ada
Ada
Ada
Ada
Ada
Termin al Output Pico Control ler
Deskri psi
Outp ut
1
Comma nd Pump
Q01
2
Lampu Pump Runnin g
Q02
3
Lampu Alarm
Q03
4
Informa si Alarm ke CCR
Q04
5
Lampu System Active
Q04
6
Indikasi System Active ke CCR
Q05
Ada
Ada
Ada
Ada
Ada
Dari hasil pengujian diketahui bahwa rangkaian sudah benar dan Pico Controller dapat menerima sinyal input.
Power di Termi nal Input Input 1 dijumper Input 1 dijumper Input 1 dijumper Input 1 dijumper Input 1 dijumper Input 1 dijumper
Kont ak Relay Outp ut
Displ ay di LCD
Close d
Ada
Close d
Ada
Close d
Ada
Close d
Ada
Close d
Ada
Close d
Ada
Dari hasil pengujian diketahui bahwa Pico Controller dapat mengeluarkan sinyal output.. Pengujian Keras
Program
dan
Perangkat
Tabel 3 Hasil Pengujian Program dan Perangkat Keras Pengujian Rangkaian Controller
Output
Pico
No
Sebab
Akibat
Detail
1
Sinyal command active masuk
Conditional
Sistem aktif
Lampu system active L2 menyala dan sistem menunggu untuk pompa ON
2
Cycle switch masuk
Sebelum batas waktu ON habis saat pompa running
Pompa OFF
Menunggu waktu ON berikutnya
3
Cycle switch tidak masuk
Sampai batas waktu ON habis saat pompa running
Alarm
4
Local start ditekan
Conditional
Pompa running
5
Tombol reset di taken
Saat terjadi alarm
Alarm hilang
6
Tombol lamp test ditekan
Conditional
Semua lampu menyala
Gambar 13 Contoh Rung Pengujian Output Pico Controller Dengan membuat satu rung sebagaimana Gambar 13 dan mendownload-kannya ke dalam Pico Controller, maka output dapat diuji satu per satu dengan cara mengganti Q01 sampai Q06.
Waktu
Lampu alarm L4 menyala dan sinyal command alrm ke CCR hilang Kontaktor 5K7 energized Lampu alarm L4 mati dan sinyal command alarm ke CCR ada lampu L2, L3, dan L4 menyala
Jurnal Penelitian Al-Buhuts Universitas Islam Malang
55
Dari hasil pengujian diketahui bahwa program bekerja dengan benar dan sesuai dengan konfigurasi sistem.
KESIMPULAN Setelah melakukan perencanaan dan pembuatan sistem kemudian dilakukan pengujian dan analisanya, maka dapat diambil kesimpulan tentang sistem kontrol lubrikasi roda penyangga cooler, yaitu sebagai berikut : 1. Sistem kontrol lubrikasi roda penyangga cooler yang baru, menggunakan Pico Controller yang merupakan spare part umum di gudang PT Semen Gresik, dirancang dengan mudah dari dua bagian yang terintegrasi yaitu perangkat keras dan perangkat lunak. Desain rangkaian perangkat keras disesuaikan dengan komponen yang digunakan dan support dengan Pico Controller. Sistem ini dapat menggantikan sistem kontrol lama FARVAL SS4500 dan mampu bekerja sesuai dengan sistem kontrol lama. 2. Perangkat lunak yang berupa diagram ladder dibuat menggunakan software PicoSoft yaitu software khusus untuk Pico Controller yang memiliki fasilitas fungsi timer dan counter.
(Persero) Tbk Pabrik Tuban 1. Malang. 5. http://id.wikipedia.org/wiki/Circuit_ Breaker 6. http://id.wikipedia.org/wiki/Relai 7. http://jendela.web.id/misc/fungsilubrikasipelumasan 8. http://lachigau.wordpress.com/2009/ 02/24/grate-cooler-pabrik-semen 9. http://www.plccenter.com/Buy/FAR VAL/SS4500 10. http://ww.plc-course.com/PLCBasic/Introduction-to-ladderdiagram-course.html 11. http://www.scribd.com/doc/267899 54/kontaktor
DAFTAR PUSTAKA 1. Bradley, Allen. 2005. User Manual of Pico Controller. Jerman : Rockwell Automation. 2. _______. 2004. FARVAL SS4500 Multi-Function Controller/Monitor. USA : Bijur Delimon. 3. Firmansyah, Imam. 2006. Analisis Sistem Pelumasan pada Mesin Honda Civic 16 valve. Semarang. 4. Maulana, Taufan. 2007. Aplikasi Sistem Kontrol Weight Feeder Berbasis PLC Sebagai Pengganti Sistem Kontrol Schenck Tipe Multicont di PT Semen Gresik
Jurnal Penelitian Al-Buhuts Universitas Islam Malang
56
