TUGAS AKHIR
SIMULASI APLIKASI PLC PADA CONTROL FLY WHEEL GENSET BANDAR UDARA SOEKARNO-HATTA JAKARTA
DISUSUN OLEH : NAMA
: R. DADANG BAHARUDIN
NIM
: 4140412-049
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2009
i
LEMBAR PERNYATAAN
Judul Tugas Akhir
: Simulasi Aplikasi PLC pada Control Fly Wheel Genset Bandar Udara Soekarno-Hatta.
Nama
: R.Dadang Baharudin
Nim
: 4140412-049
Fak / Jur
: Teknologi Industri / TTL
Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan tugas akhir yang telah saya buat merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya, apabila terjadi di kemudian hari, penulis mempertanggung jawabkan sekaligus menerima sangsi berdasarkan tata tertib yang berlaku di Universitas Mercu Buana. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dalam keadaan sadar dan tidak ada yang memaksa.
Penulis
R. DADANG BAHARUDIN
ii
LEMBAR PENGESAHAN
Diajukan guna melengkapi syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Strata 1 Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Tenaga Listrik Universitas Mercu Buana
Telah diperiksa dan disetujui
Koordinator Tugas Akhir
Dosen Pembimbing
( Jaja Kustija , MSc )
( Ir. Badaruddin. MT )
Mengetahui Ketua Jurusan Teknik Elektro
( Yudhi Gunardi ST, MSc )
iii
ABSTRAKSI “ SIMULASI APLIKASI PLC PADA CONTROL FLY WHEEL GENSET “
Operasi Keselamatan Penerbangan di Bandar Udara yang melayani lalu lintas udara akan dipermudah dengan adanya alat bantu pendaratan .Alat bantu tersebut baik berupa lampu – lampu maupun alat bantu navigasi yang berupa gelombang radio. Fasilitas bantu pendaratan dan navigasi harus dijaga kehandalannya agar dapat memberikan jasa pelayanan keselamatan penerbangan, salah satu faktor penting dalam menjaga kehandalan sebuah peralatan adalah power supplynya dimana dapat dikatakan bahwa pada peralatan bantu penerbangan supply listrik nya tidak boleh mati lebih dari 15 detik.di Bandara Soekarno Hatta dikarenakan letaknya yang jauh dari pusat pembangkit cadangan yaitu di pinggir – pinggir Run Way atau landasan maka untuk memback up supply utama dipergunakan FLY WHEEL GENSET , dimana genset tersebut selalu dalam keadaaan hidup Saat ini sistem kontrol yang dipakai untuk mengendalikan operasional Fly wheel genset masih bersifat konvesional , menggunakan relay – relay magnetik yang banyak dimana dengan keadaan peralatan yang sudah tua ( dipasang tahun 1985 ) , apabila terjadi kerusakan pada peralatan control tersebut susah untuk memperbaiki karena sudah susah ada dipasaran serta proses pengaturannya yang rumit apabila diperlukan perubahan ( tidak effisien ).dengan adanya sistem pengontrolan berbasis PLC diharapkan mampu menggantikan sistem control konvesinal yang dipakai pada fly wheel genset. Dengan menggunakan kontrol PLC banyak kelebihannya dari pada sistem konvesional dan dapat mempermudah teknisi dalam hal mengatur, mengontrol dan memperbaiki ooperasional fly wheel genset.
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT, atas rahmat dan hidayahnya serta salam dan shalawat kepada Nabi Muhammad SAW akhirnya penulis dapat menyelesaikan penulisan Tugas akhir dengan judul “SIMULASI APLIKASI
PLC PADA CONTROL FLY WHEEL GENSET BANDARA
SOEKARNO – HATTA” . Penulisan tugas akhir ini, sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan sarjana Strata satu pada Fakultas Teknik Industri jurusan Teknik Elektro Universitas Mercu Buana. Dengan bimbingan, petunjuk saran serta bantuan dari berbagai pihak tugas akhir ini dapat diselesaikan,untuk itu perkenankanlah pada kesempatan ini penulis untuk menyampaikan rasa terima kasih yang tak terhingga kepada : 1. Bapak Ir. Badaruddin MT, selaku Dosen Pembimbing pembuatan tugas akhir ini. 2. Bapak Jaja Kustija ,MSC , selaku kordinator penulisan tugas akhir 3. Bapak Yudhi Gunardi ST, MSC , selaku ketua jurusan Teknik Elektro 4. Istri dan anak – anak tercinta, yang telah memberikan dorongan Lahir Batin dan do’a restu selama penulis menjalankan perkuliahan. 5. Teman-teman yang telah membantu pembuatan tugas akhir ini. Penulis
menyadari
bahwa
karena
keterbatasan
kemampuan
dan
pengetahuan penulisan ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan guna penyempurnaan akhirnya, Penulis berharap semoga tulisan ini dapat bermanfaat dan merupakan bahan
v
perbandingan bagi para pembaca khususnya teman-teman jurusan Teknik Elektro Universitas Mercu Buana Jakarta.
Tangerang, Januari 2009
Penulis
vi
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................ ii LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI ........................................................... iii ABSTRAKSI .................................................................................................. iv KATA PENGANTAR ................................................................................... vi DAFTAR ISI .................................................................................................. vii DAFTAR TABEL .......................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... x DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xii
BAB I
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ..................................................................... 1 1.2 Identifikasi Masalah ................................................................ 2 1.3 Perumusan Masalah..................................................................... 2 1.4 Tujuan Penulisan ..................................................................... 2 1.5 Pembatasan Maslah ................................................................. 2 1.6 Metode Penulisan ..................................................................... 3 1.7 Sistematika Penulisan .............................................................. 3
vii
BAB II
LANDASAN TEORI 2.1 Automatic Standby Set (ASS) ............................................. 5 2.2 Tinjauan Umum Programmable Logic Controllers ( PLC ) ... 6
BAB III
KONSEP RANCANGAN 3.1 Kondisi Saat Ini ...................................................................... 37 3.2 Kondisi Yang Diinginkan ..................................................... 38
BAB IV
PEMBAHASAN 4.1 Perangkat Keras .................................................................... 41 4.2 PerangkatLunak ..................................................................... 42 4.3 Realisasi Rancangan .............................................................. 46
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ............................................................................ 56 5.2 Saran ...................................................................................... 56
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 58 LAMPIRAN-LAMPIRAN ........................................................................... 59
viii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1
Alokasi Input/Output (I/O) Terminal PLC Merk Omron .......... 19
Tabel 2.2
Alokasi input/Output (I/O) Terminal PLC Merk IDEC IZUMI . 19
Tabel 2.3
Spesifikasi Umum Peralatan Output PLC................................... 22
Tabel 2.4
Simbol – Simbol Terminal Input PLC ........................................ 24
Tabel 4.1
Spesifikasi PLC Mitsubishi......................................................... 41
Tabel 4.2
Alamat dan Fungsi Masukan ...................................................... 48
Tabel 4.3
Alamat dan Fungsi Keluaran....................................................... 50
ix
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Diagram Konseptual Aplikasi PLC ...................................... 7
Gambar 2.2
Contoh Produk Keluarga PLC Produksi Perusahaan LG ..... 7
Gambar 2.3
Elemen – elemen Dasar PLC ................................................ 11
Gambar 2.4
Beberapa Peralatan Input/Output PLC.................................. 16
Gambar 2.5
Alat Pemrograman ................................................................ 21
Gambar 2.6
Antarmuka Input ................................................................... 22
Gambar 2.7
Antar muka Output ............................................................... 23
Gambar 2.8
Sink dan Source Input PLC .................................................. 24
Gambar 2.9
Sink Output PLC .................................................................. 25
Gambar 2.10
Source Output PLC ............................................................... 25
Gambar 2.11
Blok Diagram Sistem Hardware PLC ................................... 27
Gambar 2.12
Contoh Perangkat lunak PLC................................................ 28
Gambar 2.13
Contoh Pemrograman dengan Diagram Tangga ................... 29
Gambar 2.14
Simbol NO ........................................................................... 30
Gambar 2.15
Simbol NC ........................................................................... 30
Gambar 2.16
Simbol Keluaran ................................................................... 30
Gambar 2.17
Diagram Tangga Instruksi LD dan LDNOT ........................ 31
Gambar 2.18
Diagram Tangga Instruksi AND dan ANDNOT ................ 31
Gambar 2.19
Diagram Tangga Instruksi OR dan ORNOT ..................... 32
Gambar 2.20
Contoh Diagram Tangga Fungsi Pengunci .......................... 32
Gambar 2.21
Contoh Diagram Tangga dengan Fungsi SET dan RST ...... 33
Gambar 2.22
Contoh Diagram Tangga Instruksi END............................... 33
x
Gambar 2.23
Contoh Diagram Tangga Fungsi TIMER ............................. 34
Gambar 2.24
Contoh Diagram Pewaktuan Penundaan Waktu ON ............ 34
Gambar 2.25
Contoh Diagram Tangga Fungsi Pencacahan ....................... 35
Gambar 2.26
Diagram Tangga Pewaktuan Fungsi Pencacahan ................. 36
Gambar 3.1
Fly Wheel Genset .................................................................. 38
Gambar 3.2
Diagram Blok Sistem Kontrol Fly Wheel Genset Konvensional ........................................................................ 39
Gambar 3.3
Diagram Blok Sistem Kontrol Fly Wheel Genset dengan PLC ........................................................................... 40
Gambar 4.1
Jendela memilih Type PLC .................................................. 42
Gambar 4.2
Format Tangga ( Ladder ) ..................................................... 43
Gambar 4.3
Format Instruksi .................................................................. 43
Gambar 4.4
Format Penulisan Ladder Diagram ....................................... 44
Gambar 4.5
Contoh Diagram Ladder dan Instruksi ................................. 44
Gambar 4.6
Proses Penulisan Program ke PLC ........................................ 46
Gambar 4.7
Kontrol Panel Sistem .......................................................... 47
Gambar 4.8
Report atau Keluaran PLC ................................................... 49
Gambar 4.9
Flow Chart Kerja Sistem Kontrol ......................................... 51
Gambar 4.10
Kerja System Manual ............................................................ 52
Gambar 4.11
Kerja System AUTO ............................................................. 53
Gambar 4.12
Kerja Sensor Low dan High Voltage .................................... 54
Gambar 4.13
Kerja Sensor RPM ................................................................ 55
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
Nama Lampiran
1.
Spesifikasi Input/Output Analog dan Digital .........................................
2.
Flow Chart Pendekatan Sistematis Design dengan PLC ........................
3.
Single Line Giagram Gardu T.4 Bandara Soekarno – Hatta...................
4.
Rangkaian Kontrol Fly Wheel Genset ....................................................
5.
PUIL 2000 ( Generator Darurat ) dan ANNEX 14 ( EQUIPMENT AND INSTALLATION ..................................................................................
6.
Pengawatan Input dan Output PLC ........................................................
7.
Performance Spesification ......................................................................
8.
Applied Instruction List .........................................................................
9.
Format Diagram Tangga dan Format Instruksi Program PLC untuk control Fly Wheel Genset ......................................................................
10.
Keterangan .............................................................................................
xii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang PT Angkasa Pura II yang mengelola Bandar Udara Soekarno – Hatta mempunyai sebuah peralatan Navigasi Udara yang disebut RADAR dan,dalam operasionalnya mengingat vitalnya fungsi dari peralatan tersebut, dalam menjaga kelangsungan penyediaan tenaga listrik didukung oleh sumber catu daya cadangan untuk mengantisipasi kemungkinan kegagalan atau gangguan dari PLN. Untuk itu digunakan fly wheel genset yang berfungsi sebagai catu daya cadangan yang mampu menggantikan catu daya utama tanpa terjadi pemutusan beban (No Break System, bekerjanya sistem flywheel ini diatur oleh panel kontrol yang harus memiliki ketepatan dan keserempakan kerja dari komponen, saat ini panel kontrol tersebut masih menggunakan kontaktor dan time delay relay yang jumlahnya cukup banyak dan mengingat peralatan tersebut sudah beroperasi sejak tahun 1978 memungkinkan terjadinya fatique dan keausan pada kontak – kontak relainya dan jika ingin melakukan perubahan atau pengembangan akan mengalami kesulitan karena harus membongkar semua sistem serta kesulitan mencari komponen pengganti ( sudah jarang dipasaran ). Dalam tugas akhir ini penulis akan mencoba membuat simulasi aplikasi PLC sebagai pengganti kontrol fly wheel genset.
1
1.2 Identifikasi Permasalahan - Sistem kontrol karena sudah lama beroperasi sering ada gangguan. - Sistem tidak effisien banyak menggunakan relay / rumit. - Sistem kurang effektip tidak mudah untuk dirubah dan dikembangkan. 1.3 Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang dan identifikasi masalah , penulis merumuskan permasalahan yang ada sebagai berikut : - Bagaimana cara atau upaya untuk mengatasi permasalahan yang ada pada system control fly wheel genset. - Dapatkah PLC digunakan / diaplikasikan untuk menggantikan system control yang konvensional - Bagaimana membuat rancangan / konsep dasar aplikasi PLC pada control fly wheel genset. 1.4Tujuan Penulisan Tujuan penulisan pada tugas akhir ini adalah memberikan konsep dasar rangkaian sistem kontrol fly wheel genset dengan berbasis PLC sebagai pengganti dari sistem konvensional yang dipakai sekarang sehingga diharapkan nantinya dapat
meminimalisir
terjadinya
gangguan,
lebih
effisien,effektip
dan
memudahkan dalam hal pelacakan kerusakan. 1.5 Pembatasan Maslah Berdasarkan latar belakang, identifikasi masalah,perumusan masalah dan tujuan penulisan maka penulis membatasi permasalahan yaitu : ” Bagaimana membuat Simulasi rancangan konsep dasar aplikasi PLC pada control fly wheel genset ”
2
1.6 Metode Penulisan Metode penulisan tugas akhir ini berdasarkan: 1.6.1
Pengamatan lapangan (kondisi saat ini) Pengamatan lapangan dilakukan untuk mendapatkan alur kerja dari panel kontrol dalam mengatur keserempakan kerja peralatan.
1.6.2 Study kepustakaan Study kepustakaan melalui referensi penunjang yang didapatkan dari buku-buku literatur. 1.6.3 Hasil eksperimen Hasil eksperimen dilkakuan untuk menguji kesesuain alur kerja rancangn PLC dengan system kontrol yang ada.
1.7 Sistematika Penulisan Tugas akhir ini disusun dengan sistematika sebagai berikut: BAB I
PENDAHULUAN Pada bab ini penulis akan menjelaskan latar belakang pemilihan judul, tujuan penulisan judul, pokok-pokok penulisan, metode penulisan serta sistematika penulisan
BAB II
LANDASAN TIORI Pada bab ini penulis menyampaikan teori-teori yang mendukung seluruh rangkaian alat, seperti cara kerja fly wheel genset, PLC, pemrograman, ladder diagram.
3
BAB III PERANCANGAN SIMULASI Pada bab ini akan menjelaskan blok diagram, sistem perancangan dan prinsip kerja dari perancangan. BAB IV PENGUJIAN SIMULASI Pada bab ini penulis akan membuat simulasi dari rancangan dan akan menjelaskan urutan kerjanya. BAB V
PENUTUP Bab ini berisi saran dan kesimpulan dari pembahasan.
4
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Automatic Standby Set ( ASS ) Automatic Standby Set ( ASS ) adalah sistem catu daya cadangan yang siap untuk mengambil alih beban jika sewaktu – waktu terjadi keadaan darurat. Keadaan darurat dalam hal ini adalah keadaan yang tidak biasa atau tidak dikehendaki yang dapat membahayakan keselamatan manusia, keamanan bangunan serta isinya yang ditimbulkan karena penyediaan listrik utama terganggu. Kelengkapan ASS terdiri dari satu unit generator set ( genset ) dan satu unit alat kendali sistem. Genset sebagai catu daya cadangan dapat menyediakan daya untuk beberapa keperluan seperti penerangan darurat, pendinginan, alat Bantu pendaratan pesawat udara, dan hal lain yang sejenis. Unit mesin genset harus mempunyai kemampuan sedemikian rupa sehingga seluruh beban terpasang dapat disuplai olehnya secara segera setelah kecepatan penuh tercapai. Genset untuk pelayanan darurat harus dapat mencapai kecepatan penuh dan siap memikul beban dalam waktu 15 detik sejak diterimanya sinyal asut ( tanda ada gangguan ). Dan genset dengan beban penuh harus siap mensuplai ke sistem dalam waktu 30 detik berikutnya ( lampiran V ). Kerja dari ASS dapat difungsikan baik secara manual maupun otomatis. Pada fungsi kendali otomatis, sistem ini harus dapat menjalankan suplai listrik darurat secara otomatis termasuk memantau bekerjanya system pengasutan, menerima isyarat tegangan suplai, mengalihkan beban, memutuskan beban, dan
5
mematikan sistem pembangkitan. Apabila terjadi suatu kesalahan harus menyebabkan bekerjanya indikator kesalahan baik berupa alarm maupun indikator lampu. Pada fungsi kendali manual, diperlukan bantuan operator untuk menjalankannya. Mulai dari starter genset ketika catu daya utama mati sampai pemindahan beban ke genset, semua dilakukan oleh operator. Demikian juga proses pengambilalihan beban oleh catu daya utama ketika catu daya utama hidup lagi, juga dilakukan oleh operator secara manual.
2.2 Tinjauan Umum Programmable Logic Controllers ( LPC ) PLC adalah merupakan alat pengontrol digital yang dapat deprogram menggantikan relai, timer, counter, control pcb card, dan dirancang untuk beroperasi secara digital dengan menggunakan memori sebagai media penyimpanan instruksi – instruksi internal untuk dapat menjalankan fungsi – fungsi logika, seperti fungsi pencacah, fungsi urutan proses, fungsi pewaktu, fungsi aritmatika, dan fungsi lain dengan cara memprogramnya. Proses yang dikontrol ini dapat berupa regulasi variable secara kontinyu seperti pada sistem – sistem servo, atau hanya melibatkan kontrol dua keadaan ( On/Off ) saja, tetapi dilakukan secara berulang – ulang seperti umum dijumpai pada mesin pengeboran, sistem konveyor, dan lain sebagainya. Gambar 2.1 berikut memperlihatkan konsep pengontrolan yang dilakukan oleh sebuah PLC.
6
Proses / Mesin
PLC
Gambar 2.1 Diagram Konseptual Aplikasi PLC
Gambar 2.2 Contoh PLC Produksi Perusahaan Mitsubishi
7
Program – program dibuat kemudian dimasukkan ( download ) dalam PLC melalui programmer/monitor, untuk pembuatan program dapat digunakan computer sehingga dapat mempercepat hasil pekerjaan. Fungsi lain pada PLC dapat digunakan untuk memonitor jalannya proses pengendalian yang sedanga berlangsung, sehingga dapat dengan mudah dikenali urutan kerja ( work sequence). Kemampuan tersebut hamper tidak mungkin dapat dilakukan dengan menggunakan pengontrol konvensional yang berupa panel control dengan relai sebagai komponen utama. Sekarang telah banyak beredar berbagai macam merk dan tipe PLC antara lain Festo, Omron, Hyundai, Mitsubishi, Matshusita, dan masih banyak lagi. a. Keuntungan dan Kekurangan PLC Sebagai salah satu alat control yang dapat deprogram, PLC mempunyai banyak kelebihan dibandingkan dengan alat control konvensional. Perbedaan dan kelebihan PLC dibandingkan dengan system konvensional, terletak pada hal berikut ini. Sistem PLC mempunyai sifat : 1. Sistem wirring relative sedikit 2. Spare partnya mudah didapat 3. Sistem maintenance lebih mudah dan sederhana 4. Pelacakan system, kesalahan system lebih sederhana 5. Hanya memerlukan daya yang rendah 6. Dokumentasi gambar system lebih sederhana dan mudah dimengerti 7. Sistem dapat dimodifikasi lebih mudah dan sederhana
8
Panel control system konvensional : 1. Sistem wirringnya lebih komplek 2. Spare partnya relatif sulit didapat 3. Maintenance membutuhkan waktu lebih lama 4. Pelacakan kesalahan sistem yang terjadi sangat komplek 5. Daya yang dibutuhkan relative besar 6. Dokumentasi gambar sistem lebih banyak 7. Modifikasi system mmbutuhkan waktu yang banyak Selain mempunyai perbedaan dengan system control konvensional, secara spesifik PLC memiliki beberapa kelebihan di antaranya : a. Fleksibel dalam penggunaan Satu buah PLC dapat melayani lebih dari satu buah mesin atau output yang harus dikendalikan. b. Sistem deteksi dan koreksi lebih mudah Kesalahan dalam menginput program ke dalam sebuah PLC sebagai sebuah system control dapat dengan mudah dan cepat dikoreksi untuk deprogram ulang dan dikoreksi dengan mudah melalui ladder diagramnya. c. Harga relatif murah Karena sifat PLC yang dapat dihubungkan dengan banyak peralatan input dan output untuk berbagai macam tujuan pengendalian maka PLC lebih murah harganya jika dibandingkan dengan alat kontrol konvensional. Hal ini terutama jika dibutuhkan pengembangan dalam suatu sistem pengendalian di industri.
9
d. Proses pengamatan secara visual Program yang telah diimput melalui PLC dapat dimonitoring melalui layer monitor pada saat PLC sedang dioperasikan sehingga dapat dilakukan perubahan atau pengembangan program secara cepat dan sederhana. e. Kecepatan dalam operasi PLC dapat mengaktifkan beberapa fungsi logika hanya dalam waktu beberapa mill detik sehingga dapat bekerja atau beroperasi dengan lebih cepat. f. Implementasi proyek lebih cepat, lebih sederhana dan mudah dalam penggunaan serta mudah dalam melakukan modifikasi tanpa harus menambah biaya. g. Dokumentasi lebih mudah Program yang telah diinput melalui PLC dengan mudah dapat disimpan dan dicetak jika dibutuhkan dengan pencarian yang lebih cepat. Di samping PLC dapat memberikan banyak keuntungan sebagaimana dijelaskan di atas jika dibandingkan dengan sistem kendali konvensional, PLC juga masih memiliki beberapa kelemahan dan kekurangan dalam hal : a. Teknologinya baru sehingga dibutuhkan waktu untuk mengubah dan menggantikan system yang telah ada, dalam hal ini sistem yang masih bersifat konvensional. b. Penggunaan PLC tergantung pada lingkungan, karena PLC memiliki beberapa sifat yang peka terhadap lingkungan di sekitarnya dimana PLC diletakkan. Untuk proses seperti pada lingkungan panas yang tinggi,
10
vibrasi yang tinggi penggunaannya kurang cocok, karena dapat merusak PLC. Terminal jalur masukan
P.C Komputer
Komun ikasi
Jalur Tambahan
Pengaturan Masukan
memori
Catu Daya
CPU
Pengaturan Keluaran
Untuk pemrograman Terminal jalur keluaran
Gambar 2.3 Elemen – Elemen Dasar PLC
b. Komponen – komponen PLC Komponen – komponen PLC yang diperlukan untuk system kendali di antaranya berupa Central Controller Unit ( CCU ) yang di sebut dengan istilah Central Processing Unit ( CPU ) yang terdiri dari Processor, Monitori, dan Power Supply serta bagian Input/Output ( I/O ) Structure dan Program Device. Elemen – elemen dasar sebuah PLC ditunjukkan pada gambar 2.3.
11
1. Power Supply Unit Energi yang digunakan untuk menghidupkan PLC dapat berupa sumber AC 120 volt atau 240 volt dan dapat juga ditentukan sumber arus DC 5 volt sampai dengan 30 volt. Selain menyediakan tegangan listrik, power supply juga dapat memonitor dan memberikan sinyal kepada CCU apabila terjadi suatu kesalahan. Dengan kata lain, power supply selain sebagai pemberi daya berfungsi juga sebagai komponen sistem. Perlu diperhatikan bahwa kemampuan power supply jangan dihubungkan dengan sumber arus yang melebihi kapasitasnya karena akan mengakibatkan operasi PLC yang tidak stabil. Power supply yang baik idealnya dirancang untuk mengamankan terjadinya fluktuasi kondisi daya. Tetapi sebuah power supply belum tentu dapat mengkompensasi kondisi ketidakstabilan tegangan yang terjadi. Ketidakstabilan tegangan ini, biasanya disebabkan oleh : •
Jauhnya lokasi sumber energi
•
Sistem sambungan yang tidak baik
•
Dekat dengan peralatan berat Untuk mengatasi hal tersebut, diperlukan adanya suatu alat yang
biasa dipakai adalah Constant Voltage Transformer atau lebih dikenal dengan nama stabilizer. Untuk mengatasi masalah lain yang akan mempengaruhi jalannya program pada PLC, maka sebaliknya PLC dilengkapi atau dijauhkan dengan peralatan lain yang dapat menimbulkan efek elektromagnetik.
12
2. Central Processing Unit ( CPU ) a. Prosesor Biasanya PLC menggunakan chip microprocessor sebagai intinya dan sekaligus merupakan otaknya dari PLC. Gerakkan actuator yang diperintah oleh inti ini dalam bentuk program yang diolah oleh microprocessor. Jenis microprocessor yang umum digunakan adalah : Z80, 6800, 8086, 6502, 68000, 80286, 80386 ataupun 80486 serta yang lainnya sampai generasi Intel Pentium. b. Memory Karakteristik terpenting dari PLC adalah kemudahan pemakai dalam menggantikan program dengan mudah dan cepat. Tujuan ini dapat dicapai dengan membuat karakteristik PLC dilengkapi dengan system memori. Sistem memori ini dimaksud untuk menyimpan data – data urutan instruksi ataupun program yang dapat dieksekusi oleh prosesor sesuai dengan perintah yang telah diberikan dalam program. Sistem memori PLC terdiri dari dua virtual memori, meliputi : •
Executive memory Memory ini tersusun dari sekumpulan program – program permanen yang dianggap sebagai bagian dari PLC. Program permanent ini mengarahkan atau menjalankan aktifitas seluruh sistem, seperti eksekusi program, komunikasi peralatan dan lain – lain. Dengan kata lain executive memory adalah bagian memori yang dapat menyimpan instruksi – instruksi software , seperti
13
instruksi internal relay, blok transfer, instruksi matematik dan lain – lain. Daerah memori ini tidak dapat diakses oleh pemakai. •
Application memory Sistem ini berguna untuk menyimpan dan tempat menampung
instruksi – insturksi program yang diinput oleh
pemakai. Memori ini terdiri dari beberapa bagian yang memiliki fungsi dang penggunaan yang khusus. c. Jenis – jenis Memory Secara singkat, di bawah ini dijelaskan fungsi dan perbedaan dari masing – masing jenis memori yang biasa digunakan dalam sebuah CPU PLC selain ROM dan RAM, di antaranya : a. Memori jenis PROM ( Programmable Read Only Memory ), dalam memori ini user hanya dapat menyimpan program satu kali saja. b. Memori jenis EPROM ( Erasable Programmable Read Only Memory), yaitu PROM yang dapat dihapus dengan cara menyinarinya menggunakan sinar ultra violet dalam waktu hanya beberapa menit. Memori jenis ini disebut juga memori UVROM. c. Memori jenis NOVRAM ( Nonvolatile Random Access Memory ), yaitu memori kombinasi antara EEPROM dan RAM. Ketika catu daya berkurang maka memori pada RAM dapat disimpan pada EEPROM sebelum hilang dan dapat dibaca kembali setelah catu dayanya kembali normal.
14
Ditinjau dari sub bagian memori yang terdapat dalam PLC maka memori – memori PLC terdiri dari beberapa sub bagian memori, di antaranya adalah : •
Executive Memory Memori ini merupakan kumpulan program – program yang disimpan secara permanent. Program yang terdapat dalam memori ini digunakan untuk melakukan aktivitas sistem, seperti eksekusi program dan komunikasi peralatan penunjang.
•
Scratch Pad Berfungsi sebagai tempat penyimpanan data sementara yang dimanfaatkan oleh CCU untuk menyimpan kelompok – kelompok kecil program dalam proses eksekusi program.
•
Data Table Daerah ini menyimpan setiap data berupa bagian dari program control, seperti timer, counter, dan konstanta atau variable yang digunakan dalam program control.
•
User Program Daerah ini disediakan untuk instruksi – instruksi program yang diberikan oleh pemakai. Semua program control disimpan dalam sistem ini.
15
d. Input/Output Unit
Gambar 2.4 Beberapa Peralatan Input/Output PLC
Input/Output unit adalah struktur masukan dan keluaran yang terdapat dalam PLC dan menyebabakan PLC tersebut dapat bekerja atau menjalankan instruksi programnya. Sebagaimana fungsinya PLC sebagai pengontrol suatu proses operasi mesin maka struktur input/output merupakan perantara atau bagian yang menghubungkan antara bagian control seperti saklar, motor starter, katup – katup, dan sebagainya dengan CPU-nya. Sinyal yang diolah CPU merupakan sinyal elektrik bertegangan rendah berkisar 5 volt DC. Sedangkan sinyal dari elemen control dapat berupa arus DC atau arus AC yang bertegangan sampai dengan 240 volt. Sinyal input/output yang diterima oleh PLC terdiri dari dua macam sinyal yaitu sinyal digital ( binary ). Sinyal binary adalah sinyal yang memberi kondisi hidup “1” dan mati “0”². Sinyal ini merupakan
16
sinyal yang paling umum digunakan dalam system PLC. Sedangkan sinyal analog adalah sinyal yang dapat berubah – ubah setiap saat, misalnya berupa arus atau keadaan tegangan listrik pada saat – saat tertentu³. Untuk kebanyak PLC saat ini, penggunaan sinyal analog harus
diterjemahkan
terlebih
dahulu
menjadi
sinyal
binary
menggunakan suatu modul input analog. a. Input Analog Sebelum peralatan modul input dihubungkan dengan modul input analog, terlebih dahulu peralatan ini harus dihubungkan dengan sebuah transduser atau transmitter yang berfungsi sebagai pengubah sinyal analog yang berasal dari peralatan input ke dalam bentuk sinyal analog arus DC. Terjadinya perubahan sinyal ini akan membandingkan antara variable yang diukur dengan tegangan yang diterima oleh modul. Tegangan atau arus yang diterima oleh modul akan diubah ke dalam bentuk sinyal binary. Perubahan bentuk sinyal ini dilakukan oleh suatu alat yang dinamakan Analog to Digital Converter ( A/D atau ADC ). Besarnya sinyal tegangan yang masuk dibagi ke dalam beberapa bagian atau devisi yang dinamakan count atau hitungan sistem digital. Perubahan hitungan digital terkecil yang mampu dibentuk disebut dengan istilah resolusi. Contoh resolusi ADC 12 bit, ini berarti sinyal inputnya dapat dibagi ke dalam 12 bit. Nilai ini didapatkan berdasarkan perhitungan 2 pangkat 12 atau
17
dengsistem bilangan decimal yang berkisar antara 0 sampai dengan angka 4095. b. Output Analog Modul ini digunakan untuk mengontrol peraltan yang menerima sinyal tegangan/arus kontinyu ( analog ). Sebagaimana input analog, modul output analog dihubungkan dengan alat pengontrol melalui transduser atau transmitter. Transmitter ini yang berfungsi untuk memperbesar atau memperkecil serta mengubah sinyal output yang berupa binary ke dalam bentuk sinyal yang dapat diterima oleh peralatan output. Perbedaan antara modul input dengan modul output terletak pada jenis converter yang digunakan. Kalau modul input menggunakan
A/D
konverter,
menggunakan D/A converter atau
sedangkan
modul
output
DAC ( Digital to Analog
Converter ). Besaran analog output yang dihasilkan akan sebanding dengan besaran numeric yang diterimanya. Jadi selain menghitung atau menangkap sinyal, DAC akan menghasilkan sinyal analog yang besarnya sebanding dengan arus/tegangan minimum dan maksimum. Disamping input dan output berupa analog, input dan output yang dihubungkan dengan PLC dapat juga berupa input/output digital. Spesifikasi input/output analog dan digital yang dapat dihubungkan dengan PLC dapat dilihat pada lampiran I.
18
Beberapa jenis merk PLC mempunyai jumlah dan alokasi input dan output unit terminal yang berbeda – beda. Misalnya kita dapat melihat dan membandingkan banyaknya alokasi input dan output unit terminal yang dimiliki oleh PLC merk Omron dan PLC merk IDEC Izumi pada table 2.1 dan 2.2.
Tabel 2.1 .Alokasi Input/Output ( I/O ) Terminal PLC Merk Omron Terminal I/O Pada CPU 10
Terminal CPU Input Output 6 points 0000 s/d 0005 12 points 0000 s/d 0011 18 points 0000 s/d 001 0100 s/d 0105
20 30
Terminal I/O Expansi Input Output
4 points 1000 s/d 1003 8 points 1000 s/d 1007 12 points 1000 s/d 1007 1100 s/d 1103
8 points 0100 s/d 1107 12 points 0100 s/d 0111 12 points 0200 s/d 0211
12 points 0100 s/d 0111 8 points 1100 s/d 1107 8 points 1200 s/d 1207
Catu Daya AC DC AC DC AC DC
Tabel 2.2 Alokasi Input/Output ( I/O ) Terminal PLC Merk IDEC IZUMI Terminal I/O Pada CPU 24
32
Terminal CPU Input 16 points 0 – 7 & 10 – 17 10 – 17 & 110 - 117 16 points 0 – 7 & 10 – 17 10 – 17 & 110 - 117
Output 8 points 200 s/d 207 16 points 200 – 207 210 – 217 Q0 – Q7 Q10 – Q17
Terminal Internal Relay Output 400 – 450 M0 – M50
Catu Daya AC DC
400 – 499 Mo – M99
AC DC
e. Peripheral Secara teknis, program pada memori PLC yang digunakan untuk mengontrol peralatan ini dibuat dan dimasukkan dengan
19
menggunakan
perangkat
pemrograman,
yaitu
unit
miniprogrammer/Consule atau menggunakan komputer via perangkat lunak yang menyertainya. Misalnya, perangkat lunak Syswin digunakan untuk memprogram PLC produksi OMRON, KGL untuk PLC produksi LG, dan lain sebagainya. Peralatan peripheral yang banyak digunakan dalam sistem pemrograman sebuah PLC dapat berupa : a. Handheld Programming Consule b. SSS ( Sysmate Support Software ) c. PROM Writer d. GPC ( Graphic Programming Consule ) e. FIT ( Factory Intelegent Terminal ) Dengan adanya peralatan – peralatan di atas memungkinkan pemakai untuk mengedit dan memonitor program dengan terhubung ke unit prosesor dan akses ke memori.
(a) Alat pemrograman handheld
20
(b) Pemrograman PLC dengan Menggunakan Komputer via Perangkat Lunak yang Menyertainya
Kabel data
Gambar 2.5 Alat pemrograman
c. Sistem Pengawatan PLC a. Antarmuka PLC 1.1
Antarmuka Input Dalam sistem ini, semua sinyal input dikumpulkan. Sinyal – sinyal input biasanya berupa tegangan dengan kapasitas 24 volt DC atau 110 volt DC. Unit PLC yang sesuai harus dipilih agar dapat bekerja sesuai dengan tegangan input yang akan digunakan. Untuk melindungi CPU dari tegangan dan arus tinggi yang berbahaya, maka
terminal
–
terminal
input
diisolasi
dengan
metode
opto0isolation dimana tidak ada tegangan yang ditransmisi dari terminal – terminal input menuju CPU tetapi hanya berupa pulsa – pulsa optis ( cahaya ). Metode ini digunakan oleh sebagian besar sistem PLC.
21
PLC Input 1
A n t a r m u k a
Input 2
Input 3
i n p u t
Gambar 2.6 Antarmuka Input
1.2
Antarmuka Output Jenis sinyal output tergantung dari metode switching outputnya, seperti dijelaskan pada table di bawah ini.
Tabel 2.3 Spesifikasi Umum Peralatan Output PLC Tipe Switch
Tegangan Operasi
Waktu Switching
Relay
250 V AC / 30 V DC
10 ms
Transistor
5 V sampai 30 V DC
0.2 ms
Triac (SSr)
85 V sampai 242 V AC
ON : 1 ms / OFF : 10 ms
CPU secara langsung dihubungkan pada antarmuka output. Tegangan balik yang akan membahayakan dan merusak CPU harus dapat dicegah dengan cara memberikan isolasi antara CPU dengan
22
antarmuka outputnya. Salah satu cara untuk mengantisipasinya adalah dengan memilih PLC yang cocok dengan tegangan outputnya yang digunakan. Unit transistor ataupun triac diharapkan dapat menggunakan Opto-isolation. Disamping itu unit – unit relai harus memiliki isolasi terpasang secara built-in, tegangan yang dapat di ubah dengan cara menggerakkan coil dengan azas kerja mekanis. PLC
BEBAN24 V CPU
Gambar 2.7 Antarmuka Output
Tipe Terminal
Simbol
Contoh tegangan yang dihubungkan bila menggunakan 24 V DC
Fixed positive Common
+ COM
+V
24 V DC
Fixed negative Common
- COM
-V
0V
Selectable common
S/S
24 V DC atau 0 V DC
b. Sink dan Source PLC Sink dan source merupakan istilah yang digunakan untuk menjelaskan tegangan ( suplai daya ) dengan beban ( output ). Untuk
23
membedakan antara sink ( negatif ) dan source ( positif ) yang terdapat pada PLC, pada umumnya digunakan simbol – simbol yang berbeda untuk mengidentifikasikan terminal – terminal sebagaimana dijelaskan pada table di bawah ini. Tabel 2.4 Simbol – Simbol Terminal Input PLC Tipe Terminal
Simbol
Contoh tegangan yang dihubungkan bila menggunakan 24 V DC
Fixed positive Common
+ COM
+V
24 V DC
Fixed negative Common
- COM
-V
0V
Selectable common
S/S
24 V DC atau 0 V DC
SENSOR
PLC Input sinking a n t a r m u k a
Output sourcin
common grnd
Gambar 2.8 Sink dan Source Input PLC
24
PLC
BEBAN CPU
Gambar 2.9 Sink Output PLC
PLC
CPU 24 V
BEBAN
Gambar 2.10 Source Output PLC
Pemasangan saklar output PLC hampir sama dengan pemasangan saklar input PLC jika menggunakan relay, karena relay menggunakan isolasi mekanis yang memungkinkan segala macam tipe tegangan diubah ( voltage free contacts/kontak bebas tegangan ). Jika menggunakan triac, sink/source tidak digunakan karena triac mengubah tegangan AC yang
25
polaritasnya dapat saling dipertukarkan. Jika menggunakan transistor, sangat penting untuk menentukan penggunaan sink/sourcenya, karena transistor dirancang khusus untuk beroperasi dengan tegangan negatif atau tegangan positifnya saja. Sehingga proses menghubungkan tegangan pada transistor harus pada terminal yang tepat dan benar.
c. Sistem Hardware PLC Bagian – bagian dalam system komponen PLC merupakan system hardware dari PLC tersebut. Sistem ini dapat berupa : Module Power Suplai, yang berfungsi sebagai sumber daya untuk memberikan catu daya dan dapat menjalankan proses dalam module CPU, module input, dan module output. Module CPU, berfungsi sebagai pusat kendali untuk memproses semua data ( data prosessing ) berupa logic, timer, counter, arithmetic, sistem konversi, dan lain – lain yang ada dalam PLC dan setiap langkah proses atau datanya akan disimpan dalam bentuk memori. Module input, berupa tempat untuk merubah data yang berbentuk sinyal listrik menjadi data digital agar dapat diolah dalam sistem CPU. Module ini disebut juga sebagai interface antara sensor dan CPU. Begitu juga dengan module outputnya yang berupa tempat untuk merubah data yang berbentuk sinyal digital sebagai hasil proses di CPU menjadi besaran listrik. Module ini disebut juga sebagai interface antara CPU dengan actuator.
26
MEMORY
I N P U T
SENSOR
O U T P U T
CPU
POWER SUPPLY
Gambar 2.11 Blok Diagram Sistem Hardware PLC
Pengawasan input dan output PLC dapat dilihat pada lampiran VI.
d. Perangkat Lunak dan Dasar – Dasar Pemrograman PLC a. Perangkat lunak PLC Perangkat keras PLC tidak akan dapat berbuat apa – apa tanpa adanya perangkat lunak. Perangkat lunak ( software ) adalah serangkaian program,
prosedur
dan
dokumentasi
yang
berhubungan
dengan
pengolahan data. Teknologi canggih dari perangkat keras akan berfungsi bila instruksi – instruksi tertentu telah diberikan kepadanya. Instruksi – instruksi perangkat lunak ditulis oleh manusia untuk mengaktifkan fungsi dari perangkat keras misalnya PLC.
27
Gambar 2.12 Contoh Perangkat Lunak PLC
Setiap merek PLC mempunyai software pemrograman yang berbeda sesuai dengan yang dibuat oleh pabrik pembuat PLC tersebut, namun bahasa program yang digunakan rata – rata mempunyai bentuk yang hamper sama yaitu menggunakan bahasa tangga ( ladder diagram ). Gambar 2.12 merupakan contoh perangkat lunak PLC dari Mitsubishi yaitu Melsee Medoc ( SWOPC – FXGP/WIN – E ) yang digunakan untuk pemrograman pada PLC tipe FX ( FX Series ).
b. Dasar – dasar pemrograman PLC Pada PLC diagram control dinamakan dengan diagram tangga ( ladder ). Dinamakan diagram tangga dikarenakan bentuknya menyerupai tangga ( bersusun seperti tangga ). Logika relay tangga adalah bahasa
28
pemrograman grafik yang dirancang untuk mewakili sedekat penampakan system relay yang diberi pengawatan. Bahasa diagram tangga pada dasarnya adalah perangkat simbol dari perintah yang digunakan untuk menciptakan program pengontrol. Simbol perintah tangga tersebut disusun untuk memperoleh logika control yang diinginkan yang diedit pada memori PLC, bahasa diagram tangga juga disebut sebagai simbologi kontak. Gambar – gambar contoh diagram tangga selanjutnya merupakan contoh dari perangkat lunak pemrograman PLC Mitsubishi tipe FX ( FX Series ).
Gambar 2.13 Contoh Pemrograman Dengan Diagram Tangga
Fungsi utama diagram logika tangga adalah mengontrol output didasarkan pada kondisi input ( masukan ) control ini dicapai melalui penggunaan anak tangga. Untuk melengkapi entri dari perintah jenis relay, anda harus memberikan bilangan alamat padanya. Bilangan alamat menunjukkan input PLC yang dihubungkan pada alat input dan output PLC yang akan menggerakkan alat output.
29
Gambar 2.13 tersusun dari beberapa symbol kontak dan keluaran, pada penggambaran diagram tangga dikenal simbol – simbol yang hamper sama dengan saklar dan kontak relay mekanik yaitu : 1. Saklar normally open ( NO ), yaitu saklar yang normalnya pada posisi Off/terbuka dan akan terhubung bila relay telah terenergis.
X000
6 Gambar 2.14 Simbol NO
2. Saklar normally close ( NC ), yaitu saklar yang normalnya pada posisi on / tertutup, jadi jika saklar tersebut diaktifkan akan menjadi Off / terbuka.
X000
6 Gambar 2.15 Simbol NC
3. Keluaran ( Output ). Keluaran dapat berupa relay yang akan mengaktifkan kontak – kontak NO dan NC.
Y000
Gambar 2.16 Simbol Keluaran
30
Dalam hubungannya dengan masukan dan keluaran di atas beberapa instruksi dasar PLC yang banyak digunakan dalam penyusunan diagram ladder, yaitu : a) Instruksi LD dan LDNOT Instruksi
LD
digunakan
untuk
memasukkan
masukan
yang
dikehendaki sebagai bagian awal dari tangga, sedangkan NOT untuk menandakan kontak NC ( Normally Close ).
X000
LD X000
LDNOT Gambar 2.17 Diagram Tangga Instruksi LD dan LDNOT
b) Instruksi AND dan ANDNOT Instruksi AND digunakan untuk memasukkan masukan yang seri dengan masukan yang sebelumnya.
X000
X001
LD
AND
X002
ADNOT
Gambar 2.18 Diagram Tangga Instruksi AND dan ANDNOT
c) Instruksi OR dan ORNOT Instruksi OR digunakan untuk memasukkan
masukan yang
diparalelkan dengan masukan yang sebelumnya. Beberapa instruksi memungkinkan terletak pada garis terpisah secara parallel, maka
31
kondisi pertama merupakan instruksi LOAD ( LD ),
dan sisanya
berhubungan dengan instruksi OR dan ORNOT. X000 LD XOO1
OR X002
ORNOT Gambar 2.19 Diagram Tangga Instruksi OR dan ORNOT
d) Fungsi pengunci ( latching ) Fungsi pengunci memungkinkan keluaran tetap On walaupun input yang mengaktifkan hanya sesaat . Fungsi ini biasanya juga dapat digantikan dengan fungsi SET dan RESET seperti gambar 2.21.
Gambar 2.20 Contoh Diagram Tangga Fungsi Pengunci
32
Gambar 2.21 Contoh Diagram Tangga Dengan Fungsi SET dan RST
e) Instruksi END Instruksi ini digunakan untuk menandakan akhir dari suatu program.
Gambar 2.22 Diagram tangga Instruksi END
f) Instruksi pewaktu ( timer ) Fungsi pewaktu yang paling banyak digunakan pada PLC adalah penundaan waktu On ( On – delay ) atau penundaan waktu Off ( Off – delay ). Fungsi pewaktu dalam PLC ini dapat diatur sesuai dengan format program kendali yang dibuat, selain itu pewaktu dalam PLC menggunakan teknologi solid state sehingga mempunyai kecermatan dan kecepatan yang lebih baik disbanding dengan teknologi yang digunakan di relai konvensional.
33
Gambar 2.23 Contoh Diagram Tangga Fungsi TIMER
X000
Y000
Nilai Timer Gambar 2.24 Diagram Perwaktuan Penundaan Waktu ON
g) Instruksi pencacah ( counter ) Pengoperasian instruksi pencacah sama dengan instruksi timer pada PLC. Perbedaannya adalah instruksi timer akan secara kontinyu menghitung naik nilai akumulatifnya. Pada pencacah bisa menghitung turun maupun naik.
34
Gambar 2.25 Contoh Diagram Tangga Fungsi Pencacahan
Fungsi dasar pencacah PLC adalah sebagai pencacah naik maupun pencacah turun. Penghitungan cacahan fungsi pencacah tegantung pada nilai yang dimasukkan dalam fungsi tersebut. Untuk pencacah naik ( up – counter ), pencacahan dimulia dari 0 dan kemudian ditambah 1 pada masing – masing pulsa On dari maukkan pencacah. Ketika nilai settingnya telah tercapai, maka keluaran akan ter-energize. Pengaktifan masukan reset akan mengakibatkan pencacah akan kembali ke nilai awal yaitu 0, dan juga akan mereset keluaran pencacah.
35
X000 5 4 3 2 1 Nilai Cacah
0
X001
Y000
Gambar 2.26 Diagram Pewaktuan Fungsi Pencacahan
Dalam mendesain suatu program menggunakan PLC harus tahu gambaran dari system yang akan dirancang, flow chart pada lampiran II menggambarkan bagaimana sistematika dalam mendesain suatu sistem menggunakan PLC.
36
BAB III KONSEP RANCANGAN
Automatic Standby Set (ASS) adalah peralatan yang penting baik di dunia penerbangan maupun di dunia industri yang lain, karena ASS yang menjamin dapat tersuplainya catu daya bila catu daya utama padam, yaitu dengan memindahkan catu daya pada catu daya cadangan misalnya ke tenaga listrik generator set (genset). Untuk saat ini telah banyak ASS modern dengan system control yang lebih modern contohnya dengan menggunakan Programmable Logic Controllers ( PLC ). Sistem kontrol Fly Wheel Genset di gardu T.3 Bandar Udara SoekarnoHatta termasuk bagian dari ASS yang masih menggunakan control konvensional, sehingga dengan kondisi saat ini penulis mencoba menyempurnakan atau mengubah system control yang ada dengan menggunakan PLC Mitsubishi type FXON – 60MR – ES. 3.1 Kondisi Saat Ini Sistem kontrol Fly Wheel Genset sudah terlalu tua umur penggunaannya, dan sistem kontrol yang digunakan masih system konvensional yaitu menggunakan relai – relai sebagai komponen utama dengan susunan yang sangat rumit, sehingga jika terjadi gangguan pada rangkaian harus melakukan pengurutan rangkaian dengan acuan pada gambar dan ini merupakan suatu pekerjaan yang membutuhkan waktu cukup lama dan ketelitian dan juga jika terjadi kerusakkan pada salah satu komponen sistem kontrol otomatisnya akan mengalami kesulitan untuk menggantinya.
37
Adapun Fly Wheel genset yang digunakan saat ini di gardu T.3 Bandara Soekarno – Hatta adalah : Type UCI 274E 24 A V R SX 440
KVA 125 Hz 50 phase 3
PF 0,8 Rpm 1500 stator WDG 311 Volt 380/220 Sistem dari Fly Wheel genset ini terdiri dari sebuah motor asinkron, roda gila ( fly wheel ), dan magnet kopling ( magnetic chutch ). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.1.
Gambar 3.1 Fly Wheel Genset
38
Single line diagram gardu T.3 Bandara Soekarno – Hatta dapat dilihat pada lampiran III. Kontrol Ke Genset GENSET
PLN
Sistem Kontrol Konvensional
BEBAN
Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem Kontrol Fly Wheel Genset Konversional
3.2 Kondisi yang Diinginkan Berdasarkan dari kondisi yang terdapat pada sistem kontrol Fly Wheel Genset saat ini dengan kelemahannya, maka kondisi yang diinginkan adalah terpasangnya sistem kontrol Fly Wheel Genset baru yang telah menggunakan PLC sebagai pengganti sistem kontrol
otomatis lama yang masih menggunakan
sekumpulan relai – relai. Berangkat dari kondisi ini penulis tertarik untuk merancang sistem kontrol Fly Wheel Genset tersebut dengan menggunakan PLC MITSUBISHI FXON
–
60MR – ES dan pada tulisan ini penulis mencoba untuk memberikan konsep dasar system control dengan berbasis PLC , sehingga nantinya akan memudahkan
39
operator untuk mengamati kerja dari sistem dan jika terjadi kesalahan pada sistem dengan mudah dapat ditelusuri kesalahan tersebut melalui layar komputer dan dapat dibetulkan seketika itu juga tanpa harus melepas rangkaian yaitu dengan merancang ulang program dan diisikan lagi ke dalam sistem PLC dan juga akan memudahkan teknisi untuk melakukan pengembangan terhadap sistem kontrol tersebut. Kontrol Ke Genset GENSET
PLN
Sistem Kontrol Dengan PLC
BEBAN
Gambar 3.3 Diagram Blok Sistem Kontrol Fly Wheel Genset Dengan PLC
40
BAB IV PEMBAHASAN
4.1 Perangkat Keras Perangkat keras yang digunakan dalam pembuatan rancangan ini adalah berupa satu unit PC ( Personal Computer ), Programmable Logic Controllers ( PLC ), push button, dan lampu 24 volt DC. PLC yang digunakan adalah PLC produksi Mitsubishi tipe FXON – 60MR – ES dengan spesifikasi mengacu pada tabel 4.1. Tabel 4.1 Spesifikasi PLC Mitsubishi REF A) B) C) M E EX EY D) R T E) Omit D DS ES ESS UA1
PC type FX0, FX0N, FX, FX2C Total number of I/O chanels Unit type MPU. Main Processing Unit (base unit) Powered extension unit Extension block, input Extension block, output Output type Relay Transistor Features AC, Japanese spec 24 DC, Japanese spec 24DC, World spec World specification, where transistor output are - shink World specification, where transistor output are - source AC power suplay, AC input
Dengan mengacu pada tabel 4.1, PLC Mitsubishi type FXON – 60MR – ES mempunyai spesifikasi yaitu masukkan dan keluarannya berjumlah enam puluh dengan tipe output menggunakan relai. Untuk Performance Spesification dan Applied Instruction List dapat dilihat pada lampiran VII dan lampiran VIII.
41
4.2 Perangkat Lunak Perangkat lunak yang digunakan untuk pembuatan program ini adalah : GX DEVELOVER,GX DESIGNER dan GX SIMULATOR, Sebelum pembuatan program, dilakukan pendataan terlebih dahulu terhadap kebutuhan pengontrolan yang akan dilakukan oleh PLC. Setelah diketahui jumlah input dan output yang diperlukan, maka dibuat ladder diagram untuk pengontrolan tersebut. Cara membuat sebuah program PLC dengan software Melsee Medoc, yaitu mula – mula mengklik icon lembaran baru pada toolbar, lalu memilih tipe PLC FX series yang sedang kita gunakan dengan mengklik salah satu dari beberapa opsi pilihan tipe PLC produksi Mitsubishi seperti pada gambar 4.1 kemudian klik tombol ( OK ). Toolbar membuka proyek baru
Gambar 4.1 Jendela Memilih Tipe PLC
42
Setelah melakukan semua perintah di atas, maka akan keluar jendela lembaran atau panel proyek baru ( New blank project ). Pada jendela ini ada dua bentuk format yaitu format tangga ( ladder ) seperti pada gambar 4.2 dan format instruksi seperti terlihat pada gambar 4.3.
Gambar 4.2 Format Tangga ( Ladder )
Gambar 4.3 Format Instruksi
Jika membuat program PLC dengan menggunakan diagram ladder maka klik salah saru ladder toolbar ( gambar 4.3 ), misalnya sebuah kontak terbuka (contact normally open ), lalu akan muncul dialog seperti terlihat pada gambar 4.4, kemudian kita masukkan alamat dari kotak tadi dengan menuliskan pada
43
kotak teks sesuai dengan alamat – alamat yang ditetapkan oleh pabrik pembuat PLC seperti yang terdapat pada PLC tipe FXON – 60MR – ES dari Mitsubishi.
Gambar 4.4 Format Penulisan Ladder Diagram
Setelah semua alamat – alamat yang diperlukan telah kita masukkan untuk membuat program yang kita inginkan maka akan didapat diagram tangga ( ladder diagram) sekaligus secara otomatis di dapat diagram instruksi seperti pada gambar 4.5.
44
(a)
(b) Gambar 4.5 Contoh Diagram Ladder dan Instruksi Dan program yang telah kita buat siap untuk dimasukkan ( download ) ke dalam PLC dengan mengklik salah satu menu bar yaitu PLC kemudian keluar beberapa pilihan, pilih atau klik transfer, akan keluar beberapa pilihan lagi, pilih write, maka proses penulisan ( download ) segera dilakukan dan PLC siap diuji atau dijalankan.
45
Gambar 4.6 Proses Penulisan Program ke PLC
4.3 Realisasi Rancangan Pada rancangan sistem ini terdiri dari sistem kontrol masukkan dan sistem kontrol keluaran. Untuk gambaran pengawatan dari sistem yang ada sebelumnya dapat dilihat pada lampiran IV. a. Rancangan Kontrol Masukkan Kontrol masukkan terdiri dari beberapa push button sebagai pengganti sensor – sensor yang ada Fly Wheel genset, seperti pada gambar 4.7.
46
Sensor PLN
Sensor Genset Fault
Sensor Temprature
Sensor Voltage
Sensor Frequency
Sensor RPM
Sensor Fuel Level
Sensor Fuel Leakage
Gambar 4.7 Kontrol Panel Sistem
Pada gambar 4.7 terdapat sederetan push button dengan fungsi masing– masing sesuai dengan tabel pada panel tersebut. Kontrol masukkan – masukkan tersebut sudah mempunyai alamat masing – masing untuk dipasang pada terminal – terminal PLC. Untuk lebih jelasnya tentang alamat masukkan pada PLC serta funsi pada masing – masing
47
alamat tersebut yang berhubungan dengan rancangan dapat dilihat pada tabel 4.2. Tegangan masukkan diambil dari tegangan sebesar 24 Volt pada PLC, sedangkan catu daya PLC menggunakan tegangan AC 100 – 240 Volt, 50/60 Hz. Tabel 4.2 Alamat dan Fungsi Masukkan
No.
ALAMAT
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23 24.
X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 X010 X011 X012 X013 X014 X015 X016 X017 X020 X021 X022 X023 X024 X025 X026 X027
FUNGSI YANG DIKERJAKAN Main Switch P.B. Manual P.B.Auto P.B. Manual Motor Listrik P.B. Manual Alternator P.B.Manual Roda gila P.B.Manual Radar P.B.Genset P.B.Reset Alarm EMG Stop P.B Stop PLN P.B.Stop Motor Listrik P.B. Alternator P.B.Stop Roda Gila P.B.Stop Radar P.B.Stop Genset P.B.Stop Auto Sensor Temprature Sensor Voltage Sensor Frequency Sensor RPM Sensor Fault Genset Sensor Fuel Level Sensor Fuel Leak
b. Rancangan Kontrol Keluaran Pada bagian control keluaran digunakan lampu 24 Volt DC sebagai indicator dari system kerja control Fly wheel Genset. Lampu 24 Volt DC yang digunakan ada dua warna, yaitu warna merah dan orange. Setiap komponen
48
keluaran dipasang pada PLC sesuai fungsinya pada alamat – alamat keluaran yang terdapat pada PLC. Untuk catu daya komponen keluaran digunakan tegangan 24 Volt DC yang diperoleh langsung dari keluaran PLC.
Gambar 4.8 Report atau Keluaran PLC
Untuk lebih jelasnya tentang alamat keluaran pada PLC serta fungsi dari masing – masing alamat tersebut yang berhubungan dengan rancangan dapat dilihat pada tabel 4.3.
49
Tabel 4.3 Alamat dan Fungsi Keluaran
No.
ALAMAT
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.
Y000 Y001 Y002 Y003 Y004 Y005 Y006 Y007 Y010 T10 T11 T12 T13 T14 T15 T16
FUNGSI YANG DIKERJAKAN PLN oFF Motor Listrik Off Alternator Off Rodagila Off Radar Off Genset Off Magnetic Clutch ON Genset Off Alarm Trouble PLN Trouble Motor Listrik Trouble Alternator Trouble Rodagila Trouble Radar Trouble Magnetic Clutch Trouble Genset
c. Analisa Program System kendali ini dirancang untuk bekerja pada kondisi auto, maka untuk mengaktifkan/menjalankan system tidak perlu lagi menekan tombol apapun yang terdapat pada control panel. Setelah program didownload ke PLC, maka kita hanya tinggal mengamati/memonitor jalannya program. Jalannya program secara umum dapat dilihat pada flow chart di bawah ini.
50
Gambar 4.9 Flow Chart Kerja Sistem Kontrol
Push button yang berfungsi sebagai pengganti sensor digunakan sebagai perumpamaan pada saat terjadi gangguan pada PLN dan pada Fly Wheel genset itu sendiri. Berikut akan diterangkan fungsi dari beberapa push button yang ada pada kontrol panel dan program tangga ( ladder diagram ) yang merupakan bagian dari fungsi push button – push button tersebut.
51
1) System Manual Pada pengoperasian secara Manual, setelah Main Switch (X0) di onkan maka kita dapatkan menghidupkan semua peralatan secara Manual dan sendiri – sendiri, misalkan memasukkan PLN , Menhidupkan Motor listrik, menghidupkan Genset dan seterusnya.
Gambar 4.10 System Manual
X000 merupakan push button untuk Main Switch dan X001 untuk Push Button Manual. Apabila PLN On, X000 dan X001 akan menjadi close kemudian mengaktifkan indicator main PLN dan selanjutnya kita dapat memasukkan beban secara manual , hal ini biasanya dilakukan disaat ada perbaikan / Perawatan atau pada saat system Auto mengalami gangguan..
52
2) System atau AUTO Procedure. Setelah Main Switch di on kan selanjutnya Push Button AUTO ( X002 ) di On maka Output PLN ( Y000 ) ON dan selanjutnya Y001, Y002, Y004,Y006 akan ON , disini menggambarkan bahwa Genset ON , Alternator On tapi beban masih disupply dari PLN karena Magnetic Cluth belum ON , dan apabila PLN OFF ( Sensor PLN..M18 ) bekerja maka Magnetic Clutch ( M20 ) On beban akan berpindah ke Genset.
Gambar 4.11 Kerja System AUTO
3) Sensor Low / High Voltage Setelah beban pindah ke Genset, selanjutnya kerja genset Dimonitor oleh sensor – sensor seperti sensor Tegangan, Frequency, Tempratur, Rpm yang dalam hal ini digantikan dengan Push Botton
53
Gambar 4.12 Kerja Sensor Low / High Voltage
Fungsi Sensor low / High Voltage digantikan oleh push button X0022. Jika Tegangan Tidak Normal tidak stabil maka X022 akan close dan menghidupkan indikator No Start Defect ( Y003 ). Sensor ini juga akan memblok kerja dari Electro Magnetic Clutch.
4) 1700 Rpm/overspeed ( Diesel Tachometry ) Saat sensor aktif maka M14 akan close. Kemudian akan mematikan indicator Genset ( Y007 ). Sensor ini juga akan memblok kerja Electro Magnetic Clutch dan mematikan engine ( diesel ).
54
Gambar 4.13 Kerja Sensor RPM
Untuk fungsi sensor yang digantikan oleh push button – push button yang lainny dapat dilihat langsung pada ladder diagram yang ada pada lampiran IX dan keterangan relai – relai yang bekerja dapat dilihat pada lampiran X. Berhasil atau jalan - tidaknya rancangan Program Control yang dibuat ini dapat diketahui dengan 2 ( dua ) cara yaitu : 1.
Dengan cara membuat MOKE UP dari peralatan yang akan dipasang Control nya, dengan berbasis PLC yang diisi Program yang dibuat.
2.
Dengan memggunakan Software yang dinamakan GX SIMULATOR, Yaitu Program yang dipergunakan untuk mensimulasikan Program yang kita buat.
55
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan Dari hasil test cara bekerjanya simulasi aplikasi PLC pada rancangan konsep dasar system control fly wheel genset ini maka dapat disimpulkan bahwa secara prinsip kerja system control yang berbasis PLC dapat bekerja baik pada kondisi manual maupun otomatis seperti kerja dengan system konvensional dan nantinya akan dapat diaplikasikan untuk menggantikan kerja system control Fly Wheel genset yang masih menggunakan system konvensional, dengan adanya alat ini memudahkan dalam pengoperasian dan pengamatan kerja system.
5.2 Saran Penulis menyadari akan keterbatasan waktu dan kemampuan dalam perancangan permasalahan yang dibahas, sehingga penulis mengharapkan ide – ide baru untuk pengembangan alat ini, adapun saran – saran penulis dengan selesainya penulisan ini adalah : 1. Tulisan ini dapat dipakai sebagai bahan masukan kepada management Angkasa Pura II agar system control yang masih konvensional nantinya dapat diganti dengan yang berbasis PLC, Selain itu dapat juga dibuat program – pogram lain untuk menggantikan sistem – sistem control yang masih menggunakan system konvensional.
56
2. Pada alat ini, fungsi sensor – sensor digantikan oleh push button, untuk perancangan selanjutnya diharapkan dapat menggunakan sensor yang sebenarnya. 3. Power suplai untuk PLC menggunakan tegangan AC 220 V/50 – 60 Hz sehingga jika PLN mati maka PLC akan ikut mati sehingga system control jadi tidak berguna. Oleh karena itu power suplai PLC sebaiknya dihubungkan dengan UPS. 4. Dalam upaya meningkatkan kemampuan dan keahlian Teknisi khususnya DIVISI
Teknik Listrik Bandara agar lebih sering menerapkan praktek –
praktek yang lebih baik dengan program PLC.
57
DAFTAR PUSTAKA
1. Suhendar, Programmable Logic Control ( PLC ), Yogyakarta,Graha Ilmu,2005. 2. Setiawan Iwan,Prorammable Logic Control ( PLC ) dan Teknik Perancangan Sistem Kontrol,Yogyakarta,ANDI , 2006. 3. M.Udiyanto dan A.Wijaya, Pengenalan Dasar – Dasar PLC, Yogyakarta,Gava Media, 2003 4. ………., FX Series Programmable Controller ( Programming Manual ) ,Mitsubishi, 1996. 5. ………., FX Series Programmable Controller ( Hardware Manual ), Mitsubishi, 1995. 6. Manual Book Flywheel Genset , 1985
58
Lampiran I
» Input Digital
:
Input point digital DC 24 volt input DC 5 volt input/TTL Input AC/DC 24 volt input AC 1001 volt input AC 220 volt input
» Output Digital
:
Output point digital, Relay
output AC 110 volt output (solid state) AC 220 volt output (solid state) DC 24 volt output (PNP & NPN Type) DC 24 volt dynamic output
» Analog Output
:
Input point linier 0-10 volt DC - 10 volt DC ~ = + 10 volt DC 4 – 20 mA DC
» Analog Output
:
Output point linier 0 – 10 volt DC~ +10 volt DC 4 – 20 mA DC
59
