SIMULASI PENGONTROLAN RAMBU LALU LINTAS MENGGUNAKAN PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) DENGAN SOFTWARE UNITY DAN VIJEO CITECT
MURSYALLIM 105097003209
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2010
Abstrak Sebuah programmable logic controller (PLC) atau pengontrol yang dapat diprogram adalah komputer digital yang digunakan untuk otomatisasi proses elektromekanis, seperti kontrol mesin pada jalur perakitan pabrik, rides hiburan, atau perlengkapan pencahayaan. PLC digunakan di banyak industri dan mesin. Tidak seperti komputer tujuan umum, maka PLC dirancang untuk beberapa masukan dan pengaturan output, suhu berkisar diperpanjang, kekebalan terhadap noise listrik, dan ketahanan terhadap getaran dan dampak. Program untuk mengendalikan operasi komputer biasanya disimpan dalam memori yang didukung baterai atau non-volatile. Sebuah PLC adalah contoh dari sistem real time sejak hasil output yang dihasilkan harus dalam menanggapi masukan dalam kondisi waktu yang terbatas, operasi jika tidak akan menghasilkan
iii
Abstract A programmable logic controller (PLC) or programmable controller is a digital computer used for automation of electromechanical processes, such as control of machinery on factory assembly lines, amusement rides, or lighting fixtures. PLCs are used in many industries and machines. Unlike general purpose computer, the PLC is designed for multiple input and output arrangement, extended temperature ranges, immunity to electrical noise, and resistance to vibration and impact. Programs to control machine operation are typically stored in batterybacked or non-volatile memory. A PLC is an example of a real time system since output result must be produced in response to input conditions within a bounded time, otherwise unintended operation will result.
iv
KATA PENGANTAR Assalaamu’alaikum Wr.Wb. Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya kepada penulis sehingga skripsi yang berjudul: Perancangan Simulasi Sistem Kontrol Rambu
Lalu
Lintas
Menggunakan
Programmable
Logic
Controller (PLC) pada Software Untiy Pro XL 3.0 dan Vijeo Citect V 7.0 dapat diselesaikan dengan baik. Dalam pengerjaan tugas akhir ini, rintangan dan cobaan datang silih berganti. Semua itu hampir membuat penulis patah semangat dan menyerah untuk menyelesaikan skripsi ini. Tetapi semua itu dapat penulis lalui berkat petunjuk dari Allah SWT dan berkat bimbingan, bantuan dan dukungan, serta dorongan semangat dari berbagai pihak. Untuk itu, dalam kesempatan ini, penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada 1. Keluarga
yang telah
mendoakan, menyemangati dan
mendukung penulis siang dan malam. 2. Bapak Arif Tjahjono, S.T., M.Si., Dosen Pembimbing I penulis, terima kasih atas pengertian dan bimbingan yang sangat berharga. 3. Ibu Elvan Yuniarti, M.Si., Dosen Pembimbing II penulis, terima kasih atas pengertian dan bimbingan yang sangat berharga. 4. Sahabat seperjuangan Fisika Konsentrasi Instrument 2005 Saudara Rismal Bachri, Aris Zuhdi, Haykal, Adhie, dan Taufik.
i
5. Direktur Utama PT. Gerindo Rika Gemilang (GRG) Bapak Ir. Kamil Husein yang selalu memberikan motivasi dalam segala hal selama berada dalam lingkungan kantor PT. GRG 6. Seluruh Staff karyawan Engineering dan Teknisi PT. GRG mas Endang, pak Engkur, mas Dani, mas Wildan, mas Lupy, mas Leksa, mas Wawan, pak Ugih, pak Iwan, mas Yudi, ibu Nita, pa Ridwan dan juga saudara Surya kebersamaan kalian membentuk pribadi penulis lebih baik dari sebelumnya. 7. Sahabat seperjuangan Fisika Konsentrasi Geofisika dan Material 2005 Saudari Lusiyana, Isti’ana, Iil, Nurhadi, Aris Krisnawan, Rangga, Syahrul, Andrian dan yang lainnya. 8. Sahabat seperjuangan Prodi Fisika semester terdahulu dan semester bawah yang selalu membantu baik secara real ataupun non real, khususnya kepada saudara suhandono aji, saudari sheila, karima , dan ikrima terima kasih atas kebersamaannya. Semoga segala bantuan yang telah diberikan kepada penulis dibalas oleh Allah SWT dengan pahala yang besar. Amin. Penulis meminta maaf atas segala kesalahan yang penulis perbuat baik selama proses pengerjaan skripsi ini hingga penulisan skripsi ini. Kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan untuk perbaikan dan kemajuan di masa mendatang. Terima kasih. Wassalaam mu’alaikum Wr. Wb.
Depok, 17 Desember 2010
Penulis
ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ..................................................................... i ABSTRAK ........................................................................................ iii ABSTRACT ...................................................................................... vi DAFTAR ISI ..................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ........................................................................ ix
BAB I PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang Masalah .......................................................... 1
1.2.
Permasalahan Penelitian .......................................................... 2
1.3.
Tujuan Penelitian .................................................................... 2
1.4.
Batasan Penelitian .................................................................... 3
1.5.
Manfaat Penelitian .................................................................... 3
1.6.
Sistematika Penulisan ............................................................... 4
BAB II TEORI DASAR 2.1.
Sensor LDR .............................................................................. 6
2.2.
Element Sensing dan Tranmitter .............................................. 7
2.3.
Sistem Konversi Sinyal ............................................................ 8
2.4.
Sistem Bilangan ........................................................................ 8
v
2.5.
Gerbang Logika ........................................................................ 8 2.5.1. Gerbang Logika Dasar ........................................................ 9 2.5.2. Gerbang Logika Universal ................................................ 10 2.5.3. Kombinasi Gerbang Logika .............................................. 11 2.5.4. Latch ................................................................................. 12 2.5.5. Relay ................................................................................. 13
2.6.
Programmable Logic Controller (PLC) .................................. 13 2.6.1. Prinsip Kerja PLC ............................................................. 15 2.6.2. Model Pemrograman PLC ................................................ 19
2.7.
Perangkat Keras PLC dan Pendukungnya .............................. 20 2.7.1. Prosesor ............................................................................. 20 2.7.2. Unit Power Supply ............................................................ 21 2.7.3. Perangkat pemrograman ................................................... 21 2.7.4. Struktur dan Kapasitas Memori ........................................ 26 2.7.5. Organisasi dan interaksi Memori dengan Sistem I/O ......................................................................... 26
2.8.
Koneksi Peralatan dengan Modul I/O Diskret pada PLC ................................................................... 28 2.8.1. Jenis Input PLC ................................................................. 28 2.8.2. Input Tegangan DC ........................................................... 32 2.8.3. Input Tegangan AC ........................................................... 33
vi
2.8.4. Input Tegangan DC/AC .................................................... 34 2.8.5. Jenis Output PLC .............................................................. 35 2.9.
Peralatan/Sensor Tiga Terminal ............................................. 36 2.9.1. Sourching Sensor ................................................................ 36 2.9.2. Sinking Sensor .................................................................... 38
BAB III METODE PENELITIAN 3.1.
Waktu dan Tempat Penelitian ................................................ 39
3.2.
Bahan dan Peralatan Penelitian .............................................. 39
3.3.
Tahapan Penelitian ................................................................. 39 3.3.1. Kondisi-kondisi Rambu Lalu Lintas ................................. 41 3.3.2. Konsep dasar perancangan sistem rambu lalu lintas tiga arah ................................................ 42 3.3.3. Perancangan Program ....................................................... 46
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1.
Konsep Kerja LDR ................................................................. 59
4.2.
Perancangan program Unity Pro ............................................ 60 4.2.1. Pola Rambu Normal .......................................................... 61 4.2.2. Pola Rambu Kereta ........................................................... 66 4.2.3. Pola Rambu Padat ............................................................. 67
4.3.
Perancangan Program Vijeo Citect ........................................ 67
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.
Kesimpulan ............................................................................. 78
5.2.
Saran ....................................................................................... 78
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………... 79 LAMPIRAN ……………………………………………………….. 81
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Simbol operasi gerbang logika ................................... 10 Gambar 2.2. Gerbang logika universal ........................................... 11 Gambar 2.3. Skema dekoder dan enkoder ..................................... 11 Gambar 2.4. Ilustrasi rangkaian mekanik yang ekuivalen dengan multiplexer dan demultiplexer ................................. 12 Gambar 2.5. Skema alur PLC ..................................................... 16 Gambar 2.6. Koneksi peralatan luar dengan modul input ............................................................ 29 Gambar 2.7. Ilustrasi rangkaian internal yang menghubungkan setiap terminal Input dengan terminal common .................. 30 Gambar 2.8. Rangkaian pada modul input PLC tipikal untuk jenis masukan tegangan DC ................................................ 32 Gambar 2.9. Koneksi peralatan luar dengan modul input PLC jenis input DC ................................................................ 33 Gambar 2.10.Rangkaian pada modul input PLC tipikal untuk jenis masukan tegangan AC ............................................. 34 Gambar 2.11.Koneksi peralatan luar dengan modul input PLC jenis input AC ................................................................ 34
ix
Gambar 2.12.Rangkaian pada modul input PLC tipikal untuk jenis masukan tegangan AC/DC ......................................... 35 Gambar 2.13.Koneksi peralatan luar dengan modul input PLC jenis input AC/DC .......................................................... 35 Gambar 2.14.Sensor jenis sourching/PNP ...................................... 37 Gambar 2.15.Sensor jenis sinkin/NPN .......................................... 38 Gambar 3.1. Bagan alur perancangan system rambu lalu lintas ................................................................ 40 Gambar 3.2. Kondisi arah utara terbuka ......................................... 44 Gambar 3.3. Kondisi jalur kereta memotong jalur utara ................ 45 Gambar 3.4. Langkah memanggil program Unity Pro…................. 47 Gambar 3.5. Memulai program baru pada Unity Pro ..................... 48 Gambar 3.6. Pemilihan seri PLC ..................................................... 49 Gambar 3.7. Penamaan Project (penamaan sebuah program) ......... 49 Gambar 3.8. Tampilan sebuah PLC ............................................. 50 Gambar 3.9. Topological Address Module ................................... 51 Gambar 3.10.Module yang telah terisi .......................................... 52 Gambar 3.11.Tabel pengisian variable baik input maupun output ......................................................... 52 Gambar 3.12.Pemilihan model pemrograman yang akan digunakan .............................................................. 54
Gambar 3.13.Layar untuk pembuatan dengan model function block diagram (FBD) ....................................................... 55 Gambar 3.14.Jendela
untuk
memanggil
gerbang-gerbang
atau
instruksi logika .......................................................... 55 Gambar 3.15.Pemanggilan program Vijeo Citect ........................... 56 Gambar 3.16.New Project Graphic ............................................. 57 Gambar 3.17.Penamaan New Project ........................................... 57 Gambar 3.18.Pemilihan tipe template Vijeo Citect ........................ 58 Gambar 3.19.Template Vijeo Citect ............................................... 58 Gambar 4.1. Penempatan Sensor LDR ......................................... 60 Gambar 4.2. Tampilan program yang digunakan dalam Unity Pro ............................................................... 61 Gambar 4.3. Tampilan gerbang logika AND dan funsinya .................................................................. 62 Gambar 4.4. Skema rangkaian reset PLC ....................................... 63 Gambar 4.5. Sistem setiap rambu dengan beberapa gerbang logika .......................................... 65 Gambar 4.6. Kondisi dasar rambu sebelum memulai ..................................................... 69 Gambar 4.7. Respon yang diberikan setelah menerima respon dari sensor LDR .......................................................... 70
Gambar 4.8. Kondisi
keadaan
rambu
saat
kereta
melalui
persimpangan .............................................................. 71 Gambar 4.9. Kondisi
rambu
menjelang
akhir
kereta
melaju
persimpangan rambu ............................................... 72 Gambar 4.10.Keadaan untuk jalur utara terbuka kesegala arah baik menuju barat maupun timur ....................................... 73 Gambar 4.11.Keadaan untuk jalur timur terbuka kesegala arah baik menuju utara maupun barat ...................................... 74 Gambar 4.12.Keadaan hati-hati ................................................... 75 Gambar 4.13.Kesinergisan antara setiap rambu lalu lintas ...................................................... 76
BAB I PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang Perkembangan teknologi yang sedemikian pesat khususnya
dibidang transportasi menyebabkan tingginya angka pertumbuhan kendaraan bermotor. Peningkatan pertumbuhan kendaraan bermotor dari tahun ke tahun ini semestinya harus diimbangi dengan sarana dan prasana yang harus memadai untuk kelancaran laju dari kendaraan bermotor tersebut, namun ternyata kondisi sarana dan prasarana yang tersedia untuk para pengguna jalan pada umumnya tidak dapat menyeimbangi laju pertumbuhan kendaraan bermotor, sehingga menimbulkan berbagai maslah terutama kepadatan disetiap jalur transportasi, khususnya kawasan jalur transportasi di ibu kota Jakarta. Melihat fenomena tersebut maka perlu dilakukan suatu tindakan untuk memecahkan atau bahkan mengurangi masalah yang terjadi pada jalur transportasi. Pemecahan masalah ini diharapkan dapat memperbaiki sarana dan prasana yang sesuai dengan jumlah kendaraan bermotor yang ada, atau mengurangi laju kepadatan dengan jalan pengaturan jalur kendaaraan yang baik dengan pengaturan sistem rambu lalu lintas yang respon terhadap berbagai kondisi yang ada.
1
Oleh karenanya, menjadi sangat penting untuk dilakukan penelitian tentang penerapan sistem kontrol rambu lalu lintas terutama untuk mengurangi tingkat kepadatannya, dalam hal ini akan dibuat simulasi dengan tiga jalur untuk kendaraan bermotor dan tambahan satu jalur yang memotong salah satu jalur rambu lalu lintas dengan menggunakan Programmable Logic Controller (PLC). 1.2.
Permasalahan Penelitian Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan sebelumnya,
maka permasalahan dalam penelitian ini adalah bagaimanakah merancang suatu sistem kontrol rambu lalu lintas tiga persimpangan dengan permasalahan pada salah satu persimpangan terpotong oleh jalur kereta yang dapat menyebabkan kondisi sistem rambu lalu lintas terganggu bila kereta melaluinya dan kepadatan kendaraan bila dari masing masing persimpangan tidak seimbang satu sama lainnya. 1.3.
Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk membuat simulasi sistem kontrol
pada rambu lalu lintas di tiga arah persimpangan dengan berbagai permasalahan dengan menggunakan software Unity Pro XL 3.0 dan Vijeo Citect 7.0.
2
1.4.
Batasan Penelitian Pada penelitian ini hanya dibatasi mengenai beberapa hal yang
terkait dengan sistem kontrol rambu lalu lintas ini, yaitu: 1. Persimpangan rambu lalu lintas hanya memiliki tiga persimpangan dengan posisi dari arah utara, barat dan timur. 2. Posisi jalur kereta berada pada posisi memotong jalur utara dan sejajar dengan arah barat maupun timur. 3. Permasalahan hanya melingkupi sistem kontrol pada tiga persimpangan yang hanya memiliki jalur untuk satu kendaraan roda empat dengan pendeteksi kendaraan berupa sensor LDR. 4. Pemprograman control menggunakan software Unity dan Vijeo Citect. 1.5.
Manfaat Penelitian Dengan
adanya
penelitian
ini
diharapkan
dapat
mengkondisikan suatu kepadatan kendaraan pada setiap persimpangan jalur utama yang sering kali terjadi kemacetan, sehingga dapat mengurangi
kemacetan
yang
berlarut-larut
dengan
berbagai
pengkondisian yang sesuai.
3
1.6.
Sistematika Penulisan Pada tugas akhir ini penulis menyertakan lima bab antara lain : BAB I Pendahulaun Pada bab ini terdiri dari latar belakang,permasalahan penelitian, tujuan penelitian, batasan penelitian, manfaat penelitian dan sistematika penulisan BAB II Dasar Teori Pada bab ini teridiri dari teori sistem bilangan, gerbang logika, Programmable logic Controller (PLC), dan sistem kendali. BAB III Metode Penelitian Metodologi Studi pemikiran menggambarkan variable yang menjadi fokus studi penelitian, hubungan antar variable dan alur studi penelitian. Kerangka pemikiran ini penulis menyajikan sebuah gambar, bagan alir, atau sketsa yang menggambarkan rencana studi penelitian. BAB IV Hasil dan Pembahasan Pada Pembahasan Studi Penelitian ini penulis menerangkan segala sesuatunya yang berkaitan dengan Studi Penelitian yang penulis kaji. Dari pemilihan judul, pengambilan konsep, menyesuaiakan konsep kedalam simulasi, perancangan konsep
4
ke dalam simulasi lalu pembuatan program simulasi hingga penyelesaian permasalahan - permasalahan simulasi. BAB V Kesimpulan dan Saran Kesimpulan dan saran ini merupakan rangkuman utama dari uraian-uraian yang dijelaskan pada BAB sebelumnya.
5
BAB II
Tinjauan Pustaka 2.1.
Sensor LDR Sensor cahaya berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang ada
disekitar. Sensor yang terkenal untuk mendeteksi cahaya adalah sensor LDR yaitu singkatan dari Light Dependent Resistor atau sensor yang tergantung pada cahaya. LDR digunakan untuk merubah energi cahaya menjadi energi listrik. LDR merupakan sebuah sensor yang berbahan semikonduktor yang dibuat dari cadmium selenoide dan timah sulfide. Sebuah Light Dependent Resistor (LDR) terdiri dari sebuah piringan bahan semikonduktor dengan dua buah elektroda pada permukaanya. LDR tergantung pada cahaya, artinya nilai tahanannya akan berubah-ubah bila terkena cahaya yang diterima. Dalam gelap atau dibawah cahaya yang redup, bahan piringan hanya mengandung elektron bebas dalam jumlah yang relatif sangat kecil. Hanya tersedia sedikit electron bebas untuk mengalirkan muatan listrik. Dengan kata lain, nilai tahanan bahan sangat tinggi. Dibawah cahaya yang cukup terang, lebih banyak electron yang melepaskan diri dari atom-atom semikonduktor ini. Terdapat lebih banyak elektron bebas yang dapat mengalirkan muatan listrik.
6
Dalam keadaan ini, bahan bersifat sebagai konduktor yang baik. Semakin
terang
cahaya
yang
mengenai
permukaan
bahan
semikonduktor LDR, maka semakin banyak pula elektron bebas yang tersedia dan semakin rendah pula tahanan listrik bahan.
2.2.
Element Sensing dan Transmitter Ada dua macam output sinyal sistem pengukuran, yaitu sinyal
elektrik dan pneumatik. Pemilihan sinyal pengukuran sangat ditentukan oleh jenis controller yang akan dipakai, jika controller yang akan dipakai jenis elektronik tentu akan menggunakan sinyal elektrik dan juga sebaliknya bila controller pneumatic yang digunakan tentu sinyal pneumatik yang digunakan. Menerjemahkan sinyal sistem pengukuran dari sensing element menjadi yang dapat dimengerti oleh controller, dibutuhkan sebuah unit yang disebut transmitter. Sebagai standarisasi, sinyal yang keluar dari transmitter, baik elektrik atau pneumatik dibuat hanya bekerja pada standar skala tertentu. Untuk sinyal pneumatik, skala kerjanya 3-15 psi atau sekitar 0,2 – 1 kg/cm2 dan untuk sinyal elektrik skala kerjanya ada dalam dua bentuk, yaitu sinyal arus atau sinyal tegangan. Skala kerja sinyal arus selalu 4 -20 mA atau sinyal 10 – 50 mA, dan skala kerja tegangan yaitu 1 – 5 VDC atau 0 – 10VDC.
7
2.3.
Sistem Konversi Sinyal Seperti yang sebelumnya bahwa pada dasarnya ada dua sistem
transmisi sinyal, yaitu sistem pneumatic dan sistem elektrik/elektronik. Sistem transmisi elektronik kemudian terbagi lagi menjadi dua bagian, yaitu transmisi analog dan transmisi elektronik digital. Kerja sistem elektronik analog sama benar dengan kerja sinyal sistem pneumatik, dimana bekerja dalam bentuk persentasi sinyal dari 0% sampai 100%.
2.4.
Sistem Bilangan Banyak sistem bilangan yang umum digunakan pada piranti
digital, diantara yang biasa digunakan adalah sistem bilangan biner, octal, decimal dan heksa decimal. Sistem bilangan yang paling mudah diterapkan di dalam mesin digital adalah sistem bilangan biner (basis2) karena sistem tersebut hanya mengenal 2 keadaan dan kemudian disimbolkan dengan dua angka yakni 0 dan 1. Dalam sistem biner (Basis-2) mempunyai symbol angka (numeric) sebanyak 2 buah symbol, yaitu 0 dan 1. 2.5.
Gerbang Logika Hakekatnya rangkaian elektronika digital ialah menghasilkan
keluaran digital dari masukan digital. Dalam sistem biner hanya diizinkan dua keadaan yang tegas berbeda. Dua keadaan tersebut bisa berupa hidup-mati, terbuka-tertutup dan lain sebagainya.
8
Dengan demikian pada gerbang logika memenuhi aturan main aljabar logika atau aljabar Boole atau sistem biner. Kenyataanya dalam aljabar Boole hanya mengenal tiga operasi dasar yaitu OR, AND, dan NOT. 2.5.1. Gerbang Logika dasar Gerbang logika merupakan rangkaian elektronika yang digunakan untuk membuat suatu keputusan logika. Ada beberapa gerbang logika yang umum digunakan, yaitu AND, OR, NOT, NAND, NOR, dan XOR. Gerbang NAND dan NOR disebut dengan gerbang logika universal, sedangkan gerbang XOR (Exclusive-OR) merupakan jenis gerbang logika lain yang dapat dibangun dari gerbang logika AND, OR, dan NOT. Berikut ini gambar simbol operasi gerbang logika dasar.
9
Y = A.B
Y = A+B
Y = A’
Gerbang AND
Gerbang OR
Gerbang NOT
Y = (A.B)’ Gerbang NAND
Y = (A+B)’ Gerbang NOR
Y = A⊕B Gerbang XOR
Gambar 2.1. Simbol operasi gerbang logika dasar Sebuah gerbang logika dapat terdiri dari beberapa input dan sebuah output, dimana outputnya ditentukan jenis operasi logika yang dilakukan oleh gerbang tersebut.
2.5.2. Gerbang Logika Universal Gerbang NAND dan NOR disebut dengan gerbang logika universal. Hal ini berarti bahwa semua gerbang logika dasar dapat dibentuk dari kombinasi kedua gerbang logika universal. Berikut ini gambar simbol operasi gerbang logika universal..
10
Gerbang NAND
Gerbang NOR
Gambar 2.2. Gerbang logika universal Pembentukan gerbang logika dasar dari gerbang logika universal dilakukan dengan menggunakan aturan pada aljabar Boolean.
2.5.3. Kombinasi Gerbang Logika Dekoder adalah rangkaian elektronika memiliki input lebih banyak daripada output, dimana kode input dikonversi menjadi kode output yang berbeda. Salah satu contoh decoder adalah dekoder N ke 2N. Sedangkan Encoder merupakan rangkaian yang memiliki operasi kebalikan dari dekoder. Input pada encoder lebih sedikit dibandingkan dengan output, misalnya pada encoder 2N ke N. Berikut ini gambar skema decoder dan encoder.
Decoder
Encoder Gambar 2.3. Skema dekoder dan encoder
11
Multiplexer (Mux) adalah rangkaian saklar digital yang menghubungkan salah satu dari beberapa input ke output. Multiplexer bekerja sebagai saklar multiposisi yang dikontrol secara digital, dimana kode biner digunakan untuk menentukan posisi input yang akan dihubungkan dengan output. Demultiplexer (Demux) merupakan rangkaian yang memiliki operasi kebalikan dari multiplexer. Kode biner pada demultiplexer digunakan untuk menentukan posisi output mana yang akan dihubungkan dengan input. Berikut ini gamabr simbol ilustrasi dari sebuah multiplexer dan demultiplexser.
Multiplexer
Multiplexer
Demultiplexer
Demultiplexer
Gambar 2.4. Ilustrasi rangkaian mekanik yang ekivalen dengan multiplexer dan demultiplexer. 2.5.4. Latch Gerbang logika adalah rangkaian elektronika yang digunakan untuk membuat suatu keputusan logika. Ada beberapa gerbang logika yang umum digunakan, yaitu AND, OR, NOT, NAND, dan NOR.
12
Gerbang NAND dan NOR disebut gerbang logika universal, sedangkan gerbang XOR (Exclusive-OR) merupakan jenis gerbang logika lain yang dapat dibangun dari gerbang logika AND, OR, dan NOT.
Sebuah gerbang logika dapat terdiri dari beberapa masukan dan sebuah keluaran, dimana keluarannya ditentukan jenis operasi logika yang dilakukan oleh gerbang tersebut. Gerbang logika merupakan rangkaian TTL (Transistor-Transistor Logic) dan CMOS yang dibentuk dalam sebuah rangkaian terintegrasi (IC) untuk implementasi rangkaian digital.
2.5.5. Relay Didalam PLC terdapat element-element yang digunakan untuk menyimpan data, yaitu bit-bit, dan menjalankan fungsi-fungsi relay, yaitu data disambungkan dan diputuskan dan dapat menyambungkan dan memutuskan perangkat-perangkat lain.
2.6.
Programmable Logic Controller (PLC) Programmable pertama kali dirancang
oleh perusahaan
General Motor (GM) sekitar tahun 1968 untuk menggantikan control relay pada proses sekuensial yang dirasakan tidak fleksibel dan berbiaya tinggi. Pada saat itu, hasil rancangan telah benar-benar
13
berbasis komponen solid state dan memiliki fleksibilitas tinggi, hanya secara fungsional masih terbatas pada kontrol-kontrol relai saja. Seiring perkembangan teknologi solid state, saat ini PLC mengalami perkembanganluar biasa, baik dari ukuran, kepadatan komponen serta dari segi fungsionalnya. Beberapa peningkatan perangkat keras dan perangkat lunak ini diantaranya adalah: a. Ukuran semakin kecil dan kompak. b. Jumlah input dan output yang semakin banyak dan padat. c. Beberapa jenis dan tipe PLC dilengkapi dengan modul-modul untuk tujuan kontrol kontinu, misalnya modul ADC/DAC, PID, modul fuzzy, dan lain-lain. d. Pemrograman relative semakin mudah. Hal ini terkait dengan perangkat lunak pemrograman yang semakin user friendly. e. Memiliki kemampuan komunikasi dan sistem dokumentasi yang semakin baik. f. Jenis instruktur/fungsi semakin banyak dan lengkap. g. Waktu eksekusi program yang semakin cepat. Berdasarkan jumlah input/output yang dimilikinya, secara umum PLC dapat dibagi menjadi tiga kelompok besar: 1. PLC Mikro. PLC dapat dikategorikan mikro jika jumlah input /ouput pada PLC ini kurang dari 32 terminal.
14
2. PLC Mini. Kategori ukuran mini ini adalah jika PLC tersebut memiliki jumlah input/output antara 32 sampai 128 terminal. 3. PLC Large. PLC ukuran ini dikenal juga dengan PLC tipe rack. PLC dapat dikategorikan sebagai PLC besar jika jumlah input/output-nya lebih dari 128 terminal. Fasilitas, kemampuan dan fungsi yang tersedia pada setiap kategori tersebut pada umumnya berbeda satu dengan lainnya. Semakin sedikit jumlah input/output pada PLC maka jenis instruksi yang tersedia juga semakin terbatas.
Untuk menambah fleksibilitas penggunaan, terutama untuk mengantisipasi perkembangan dan perluasan sistem control pada aplikasi tertentu, PLC dengan ukuran mini dan besar umumnya dirancang bersifat modular. Artinya, unit input/output PLC berupa modul-modul yang terpisah dari rack atau unit CPU. Unit input/output ini dapat berupa unit input/output diskret, atau modul-modul analog seperti unit PID, A/D, D/A dan lain sebagainya.
2.6.1. Prinsip Kerja PLC Programmable Logic Controller pada dasrnya adalah sebuah komputer yang khusus dirancang untuk mengontrol suatu proses atau mesin. Proses yang dikontrol ini dapat berupa regulasi variable secara
15
kontinu seperti pada sistem-sistem servo, atau hanya melibatkan control dua keadaan (On/Off) saja Secara umum , PLC terdiri dari dua komponen penyusun utama yaitu Central Processing Unit dan Sistem antar muka. Fungsi dari CPU adalah mengatur semua proses yang terjadi di PLC. Ada tiga komponen utama penyusun CPU ini yaitu Prosesor, Memori dan Power Supply. Interaksi antar komponen penyusun utama dengan ketiga komponen penyusun CPU dapat dilihat sesuai dengan gambar 2.5 Perangkat Pemrograman
Memori
Antarmuka
Input
Antarmuka
Prosesor
Output
Power Supply
Gambar 2.5. Skema alur PLC
16
1. Unit prosessor atau central processing unit (CPU) adalah unit yang berisi mikroprosessor yang menginterpretasikan sinyalsinyal input dan melaksanakn tindakan-tindakan pengotrolan, sesuai dengan program yang tersimpan didlam memori, lalu mengkomunikasikan keputusan-keputusan yang diambilnya sebgai sinyal-sinyal control ke antarmuka output. 2. Unit catu daya diperlukan untuk mengkonversikan tegangan a.c. sumber tegangan rendah d.c. (5V) yagn dibutuhkan oleh prosesor dan rangkaian-rangkaian di dalam modul-modul antarmuka input dan output. 3. Perangkat pemrograman dipergunakan untuk memasukkan program yang dibutuhkan ke dalam memori. Program tersebut dibuat dengan menggunakan perangakat ini dan kemudian dipindahkan ke dalam unit memori PLC. 4. Unit memori adalah tempat di mana program yang digunakan untuk melaksanakan tindakan untuk melaksanakan tindakantindakan pengontrolan oleh mikroprosesor disimpan. 5. Bagian input dan output adalah antarmuka di mana prosesor menerima informasi dari dan menkonsunsikan informasi control ke perangkat-perangkat eksternal. Pada dasarnya, operasi PLC ini relative sederhana: peralatan luar dikoneksikan dengan modul input/output PLC yang tersedia.
17
Peralatan ini dapat berupa sensor-sensor analog, push button, limit switch, motor starter, selonoid, lampu dan lain sebagainya. Selama prosesnya, CPU melakukan tiga operasi utama: (1) membaca data masukan dari perangkat lunak via modul, (2) mengeksekusi program kontrol yang tersimpan di memori PLC, (3) meng-update atau memperbaharui data pada modul output, dan ketiga proses tersebut disebut sebagai scanning. Secara teknis, program pada memori PLC yang digunakan untuk mengontrol peralatan ini dibuat dan dimasukkan dengan menggunakan
perangkat
pemrograman,
yaitu
unit
miniprogrammer/Console atau menggunakan komputer via perangkat lunka yang menyertainya. Dibandingkan dengan kedua perangkat pemrograman tersebut, komputer dewasa ini lebih banyak digunakan dibandingkan dengan Console. Pemanfaatan Console biasanya terbatas hanya untuk editing program PLC saja. Hal ini sebenarnya terkait dengan kemudahan dan pasilitas pemrograman dari kedua perangkat tersebut. Pemrograman PLC dengan menggunakan Console biasanya dilakukan dengan mengetikkan
baris-baris
symbol
program
pada
level
rendah
(menggunakan instruksi-instruksi mnemonic, seperti LD, NOT, dan lain sebagainya), jika menggunakan komputer, program PLC dapat dibuat langsung dengan menggunakan teknik standar pemrogramman
18
sekuensial, yaitu diagram ladder. Program yang telah dibuat selanjutnya ditransfer ke PLC via modul kominikasi yang tersedia. Perangkat lunak komputer untuk pemrograman PLC ini biasa juga dilengkapi dengan fasilitas monitoring dan komunikasi.
2.6.2. Model Pemrograman PLC Berkaitan dengan pemrograman PLC ini, sebenarnya ada lima model atau metode yang telah distandarisasi penggunaanya oleh IEC (International Electrical Commision): 1) List Instruksi (Instruction List) – pemrograman dengan menggunakan
instruksi-instruksi
bahasa
level
rendah
(Mnemonic), seperti LD/STR, NOT, AND, dan lain sebagainya. 2) Diagram Ladder (Ladder Diagram) – pemrograman berbasis logika relay, cocok untuk persoalan kontrol diskret yang input/output hanya memiliki dua kondisi On atau Off seperti pada sistem control konveyor, lift dan motor-motor industry. 3) Diagram Blok Fungsional (Function Block Diagram) – pemrograman berbasis aliran data secara grafis. Banyak digunakan untuk tujuan control proses yang melibatkan perhitungan-perhitungan kompleks dan akuisisi data analog.
19
4) Diagram Fungsi
Sekuensial (Sequensial Function Chart) –
metode grafis untuk memprogram terstruktur yang banyak melibatkan langkah-langkah rumit, seperti pada bidang robotika, perakitan kendaraan, Batch Control, dan lain sebagainya. 5) Teks Terstruktur (Structured Text) metode
sebelumnya,
tidak seperti keempat
pemrograman
ini
menggunakan
statemen-statemen yang umum dijumpai pada bahasa level tinggi (high level programming) seperti If/Then, Do/While, Case, For/Next, dan lain sebagainya. Dalam aplikasinya, model ini cocok untuk perhitungan-perhitungan matematis yang kompleks, pemrosesan tabel dan data, serta fungsifungsi kontrol yang memerlukan algoritma khusus.
2.7. Perangkat Keras PLC dan Pendukungnya Sebagaimana telah sedikit disinggung pada bab sebelumnya, perangkat keras PLC pada dasarnya tersusun dari empat komponen dasar yaitu: Prosesor, Power Supply, Memori dan Modul Input/Output. Dalam hal ini, prosesor akan mengontrol peralatan luar yang terkoneksi dengan modul output berdasarkan kondisi perangkat input serta program ladder yang tersimpan pada memori PLC tersebut.
20
2.7.1. Prosesor Fungsi utama sistem prosesor pada PLC adalah mengatur tugas pada sistem PLC. Selain itu, pada sistem ini dilakukan operasi-operasi matematis,
manipulasi data,
sebagainya.
Mikroprosesor
tugas-tugas yang
diagnostic,
digunakan
PLC
dan ini
lain dapat
dikategorikan berdasarkan panjang atau ukuran jumlah bit dari regiterregister prosesor tersebut. Ukuran standar jumlah bit yang umum adalah 8, 16, dan 32 bit. Semakin panjang ukuran jumlah bit, semakin cepat pula proses yang terjadi pada PLC tersebut. Tugas dasar PLC adalah membaca seluruh peralatan input serta mengeksekusi program yang tersimpan di memori. Berdasarkan logika program ini, PLC akan mengontrol perangkat output yang terhubung dengan PLC. Setiap akhir scan, prosesor akan mengeluarkan sinyal yang dinamakan sinyal end of scan (EOS). Waktu yang dipergunakan untuk menyelesaikan satu kali scan ini dinamakan waktu scan (scan time). Waktu scan adalah waktu total yang di perlukan prosesor untuk mengeksekusi program dan memperbaharui input/ouput-nya. Waktu scan ini secara umum dipengaruhi oleh dua factor utama, yaitu: •
Jumlah memori yang diperlukan oleh program PLC (jumlah anak tangga pada diagram ladder).
21
•
Jenis instruksi yang digunakan dalam program PLC.
2.7.2. Unit Power Supply Umumnya , power supply PLC ini membutuhkan tegangan masukan dari sumber AC yang besarnya bervariasi antara 120 sampai 220 VAC. Hanya sebagian kecil PLC yang membutuhkan tegangan input dari sumber DC (umumnya, besar sumber tegangan ini adalah 24VDC). Power Supply PLC biasanya dirancang untuk dapat menolerir variasi tegangan masukan antara 10 sampai 15 %. Jika batas variasi tegangan masukan ini dilampaui maka umumnya power supply akan mengeluarkan perintah ke CPU untuk mematikan sistem PLC. Secara praktis, setiap power supply ini memiliki rating atau jumlah arus maksimum yang masih dapat diberikan pada level tegangan tertentu. Untuk kasus-kasus tertentu mungkin saja rating arus ini kurang memenuhi kebutuhan sehingga kalau dipaksakan misalnya, akan terjadi situasi undercurrent yang sering menyebabkan kesalahan interminent yaitu kesalahan yang sukar dideteksi penyebabnya. Untuk menghindari situasi undercurrent ini, kita dapat menambah power supply lain khusus untuk kebutuhan sistem input/output PLC tersebut.
22
2.7.3. Perangkat Pemrograman Pada dasarnya, PLC ini secara umum diprogram dengan menggunakan instruksi-instruksi yang ralatif sejenis. Perbedaannya terletak pada mekanisme untuk memasukkan program kedalam memori PLC tersebut. Dalam hal ini ada dua perangkat pemprograman yang biasa digunakan: Miniprogrammer atau Console Miniprogrammer atau dikenal juga manual programmer adalah sebuah
perangkat
seukuran
kalkulator
saku
yang
berfungsi
memasukkan instruksi-instruksi program kedalam PLC. Umumnya, instruksi-instruksi program dimasukkan dengan mengetikkan simbolsimbol ladder menggunakan mnemonic. Miniprogrammer dirancang untuk kompatibel dengan dua atau lebih PLC dalam sebuah keluarga PLC. selain digunakan untuk memasukkan program ladder, beberapa jenis miniprogrammer juga dilengkapi fasilitas untuk memonitoring dan tugas-tugas diagnostic.
Personal Computer Berkaitan dengan arsitekturnya yang bersifat general pupose dan sistem operasinya yang standar, umumnya vendor-vendor PLC menyertakan perangkat lunak PC untuk mengimplementasikan pemasukan program ladder, pengeditan, dokumentasi dan program
23
monitoring rela time PLC. banyak perangkat lunak tersebut dilengkapi simulasi dengan symbol-simbol perangkat masukan dan keluaran secara visual. Dalam perangkat lunak ini, masukan disimbolkan denga tombol-tombol tekan secara visual, sedangkan keluaran disimbolkan dengan lampu pijar. Dengan adanya salah satu fasilitas ini pemrograman PLC menjadi lebih menarik dan sangat bermanfaat untuk menguji program ladder sebelum ditransfer pada memori PLC. Memori Memori adalah area dalam CPU PLC tempat data serta program disimpan dan dieksekusi oleh prosesor. Secara umum, memori dibagi menjadi dua kategori yaitu volatile dimana pada memori ini data akan hilang bila catu daya PLC mati, memori ini disebut juga dengan RAM (Random Acces Memory), dan unvolatile yaitu data yang tersimpan didalamnya tidak akan hilang walaupun catu daya PLC mati. Sedangkan memori yang dikategorikan seperti unvolatile yaitu: a. Read-Only Memory (ROM) : Jenis memori ini dirancang untuk menyimpan program secara permanen. Secara umum, PLC jarang sekali menggunakan ROM untuk menyimpan
program-program
aplikasi
pengguna,
kecuali untuk aplikasi-aplikasi khusus yang program aplikasinya tidak akan pernh diubah. Penggunaan ROM
24
dalam PLC umumnya digunakan untuk menyimpan bios atau program eksekutif. b. Programmable Read-Only Memory (PROM): memori ini adalah salah satu jenis ROM, tetapi dapat diprogram ulang dengan menggunakan alat pemrograman khusus. Dalam PLC, memori jenis ini jarang sekali digunakan untuk menyimpan program pengguna, umumnya hanya digunakan untuk back-up program saja. c. Erasable Programmable Read-Only Memory (EPROM): Memori ini adalah sejenis PROM yang dapat diprogram ulang setelah program yang sebelumnya tersimpan dihapus dengan menggunakansinar ultraviolet.
d. Electrical Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM): merupakan memori nonvolatile yang mempunyai RAM dalam fleksibilitaspemprogramnya. Umumnya, PLC menggunakan memori jenis ini untuk menyimpan program pengguna. Alasan utamanya adalah kemudahan dalam mengubah program pada memori tersebut, yaitu hanya dengan menggunakan perangkat pemrogram PLC itu sendiri.
25
2.7.4. Struktur dan Kapasitas Memori Memori PLC ini dapat dipandang sebagai array bit dua dimensi. Sebuah bit dikatakan dalam keadaan On jika informasi yang tersimpan bernilai 1 dan Off jika informasi yang tersimpan dalam keadaan 0. Informasi On/Off yang tersimpan dalam sebuah bit ini dikenal dengan status bit.
2.7.5. Organisasi
dan
Interaksi
Memori
dengan
Sistem
Input/Output Memori PLC dipetakan menjadi dua bagian utama, yaitu bagian Area Executive dan Area Aplikasi. Area Executive ialah memori yang bersifat permanen. Pada area ini umumnya tersimpan program BIOS PLC untuk mengatur keseluruhan operasi. Secara umum, area memori ini tidak dapat dimanipulasi dan diakses oleh pengguna PLC. sedangkan area Aplikasi ialah memori yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi program pengguna. Area ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa bagian penting, diantaranya ialah: a. Tabel Input
: Array input bit yang menyimpan status
masukan dari modul input PLC. jumlah bit pada tabel pada dasarnya sama dengan jumlah input pada modul input PLC.
26
: Array bit yang menyimpan status sinyal
b. Tabel Output
control dari modul keluaran PLC. Jumlah bit pada tabel pada dasarnya sama dengan jumlah output pada modul output PLC. c. Bit-bit Internal
: Lokasi bit-bit internal ini berfungsi
menyimpan bit atau data koil-koil internal relay. Jika prosesor mengevaluasi program kontrol dan sebuah internal relay ter-energize, maka kontaktor-kontaktor referensinya (kontaktor-kontaktor dengan alamat yang sama dengan koil internal relay tersebut) akan berubah kondisinya. Jika kontaktor tersebut NO maka kontaktor tersebut akan menutup (closed), sedangkan jila NC, maka kontaktor tersebut akan membuka (Open). d. Bit-bit khusus :
Lokasi
pada
bit ini
digunakan
untuk
menyimpan bit-bit yang memiliki kekhususan (special), misal bit yang selalu berubah setiap detiknya, bit yang nilainya selalu nol, bit yang akan bernilai satu ketika scanning pertama, dan seterusnya. Selain itu, pada bagian ini tersimpan berbagai macam flag atau status operasi matematika dan logika. e. Register/Word : Lokasi ini digunakan untuk menyimpan data dalam ukuran byte atau word. Nilai atau data yang tersimpan pada area ini dapat berupa data masukan dari berbagai macam
27
sumber input, seperti input analog, thumbwheel switch, dan lain sebagainya. Selain itu, lokasi ini digunakan untuk menyimpan data output, misalnya untuk data seven segment, meter amalog, control valve dan lain sebagainya. Lokasi pada register ini juga digunakan untuk menyimpan data-data yang berkaitan dengan timer dan counter (nilai preset).
f. Memori Program Pengguna : Lokasi ini digunakan untuk menyimpan program kontrol PLC. Semua intruksi PLC yang digunakan untuk mengontrol mesin atau proses disimpan pada lokasi ini. Ketika PLC mengeksekusi program, prosesor menginterpretasikan
informasi
dalam
memori
program
pengguna dan mengontrol data-data bit referensi pada tabel data yang berkaitan dengan input/output real.
2.8.
Koneksi Peralatan dengan Modul Input/Output Diskret pada PLC Sistem
input/output
diskret
pada
dasarnya
merupakan
antarmuka yang mengkoneksikan Central Processing Unit (CPU) dengan peralatan input/output luar. Lewat sensor-sensor yang terhubung dengan modul ini, PLC mengindra besaran-besaran fisik yang terasosiasi dengan sebuah proses atau mesin. Berdasasrkan status
28
dari input dan program yang tersimpan dimemori PLC, CPU mengontrol perangkat luar yang terhubung dengan modul output. 2.8.1. Jenis Input PLC Berkaitan dengan rangkain internal pada modul input PLC, jenis dan level tegangan pada modul input/output umumnya telah ditentukan oleh vendor pembuat PLC. Berikut ini merupakan jenis input pada PLC yang umum dijumpai dipasaran: • Input tegangan DC 12-24 Volt • Inptu tegangan AC 200-240 Volt • Input tegangan AC/DC 12-24 Volt
Push button 0
+ Power Supply -
Temperatur switch
1
2
3
4
5
6
7
Com
Gambar 2.6. Koneksi peralatan laur dengan modul input Pada umumnya, setiap terminal input pada PLC ini memerlukan power supply luar untuk menyuplai arus yang digunakan untuk operasi sensor yang terhubung maupun rangkain input itu sendiri. Gambar 2.6. memperlihatkan cara mengkoneksikan peralatan
29
luar dengan sebuah modul input tegangan DC 24 volt. Dalam gambar terlihat bahwa ada dua buah input: push button dan temperature switch yang masing-masing bertipe NO. jika saklar-saklar ini dalam keadaan terbuka maka tidak akan terjadi tegangan yang melintasi terminal input ini relative terhadap terminal common (COM). Jika salah satu atau kedua saklar ini tertutup maka akan timbul tegangan yang melintasi terminal-terminal input tersebut. Hal ini dimungkinkan karena pada kenyataannya ada rangkaian internal input dengan terminal common (COM), sehingga akan terbentuk kalang tertutup antara terminal positif dan terminal negative power supply. Jika saklar yang terhubung pada terminal tersebut tertutup (on), hal ini akan seperti diilustrasikan pada Gambar 2.6. (gamabr tersebut hanya memperlihatkan hubungan dua buah port terminal saja, yaiut port 0 dan 1 dengan common). Berikut merupakan ilustrasi tangkaian internal. Pushbutton 0
+ Power Supply -
Temperatur switch
1
2
3
4
5
6
7
Com
Gambar 2.7. Ilustrasi rangkaian internal yang menghubungkan setiap terminal input dengan terminal common
30
Ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan ketika memutuskan PLC dengan jenis input tegangan yang akan digunakan. Beberapa
kelebihan
dan
kekurangan
yang
patut
dijadikan
pertimbangan di antaranya adalah: a. Input tegangan DC umumnya membutuhkan tegeangan yang
relative
kecil
sehingga
aman
dalam
penggunaanya. b. Input tegangan DC dapat dikoneksikan pada banyak peralatan input. c. Input tegangan DC relative lebih cepat menanggapi masukan dibandingkan dengan PLC jenis input tegangan AC. d. Sinyal
AC
lebih
kebal
terhadapa
gangguan
dibandingkan dengan tegangan DC. e. Sumber
tegangan
AC
relative
lebih
murah
dibandingkan dengan sumber DC.
f. Sinyal AC sangat umum digunakan pada kebanyakan perlatan otomatisasi.
31
2.8.2. Input Tegangan DC Gambar berikut merupakan rangkaian listrik pada salah satu port (terminal) modul input tegangan DC yang dapat dijumpai padasebuah PLC tipikal beserta koneksinya dengan peralatan masukan. Berikut meupakan rangkaian pada modul PLC Push button Input
Rangkaian Internal CPU
Com
Optocoupler
Indikator Input
Gambar 2.8. Rangkaian pada modul input PLC tipikal untuk jenis masukan tegangan DC Dari gambar, terlihat bahwa secra fisik rangkaian pada modul ini terpisah dari rangkaian internal (CPU). Isolasi rangkaian ini menggunakan optocoupler dengan dua buah diode pemancar yang dipasang antiparallel. Hal ini dilakukan untuk tujuan felsibilitas penyambungan terminal input dengan catu daya penggerak sensor atau saklar yang terhubung. Dalam hal ini terminal comoon pada modul dapat dihubungkan baik dengan polaritas yang lebih positif atau lebih negative dari catu dayanya(Gambar 2.8. garis putus-putus pada rangkaian
catu
daya
menunjukkan
alternatif
lain
pada
32
penyambungannya). Adapun pemasangan resistor dan kapasitor pada rangkaian tersebut bertujuan untuk membatasi arus yang mengalir serta berfungsi juga sebagai filtering. Gambar 2.9. dibawah ini memperlihatkan koneksi yang dapat dilakukan antara modul input PLC dengan peralatan luar berupa saklar sederhana (Peralatan dua terminal).
0
1
2
3
4
5
6
7
Com
12-24 VDC
Gambar 2.9. Koneksi peralatan luar dengan modul input PLC jenis input DC 2.8.3. Input Tegangan AC Pada input tegangan AC ini juga menggunakan diode pemancar yang dipasang antiparallel uanutk melewatkan arus bolak-balik ketika sebuah terminal masukan terhubung dengan sumber tegangan AC, seperti gambar 2.10. berikut:
33
Push button Input
Rangkaian Internal CPU
Com
Optocoupler
Indikator Input
Gambar 2.10. Rangkaian pada modul input PLC tipikal untuk jenis masukan tegangan AC Koneksi peralatan luar dengan modul masukan dan sumber penggerak dapat dilihat pada gambar 2.11. berikut: 0
1
2
3
4
5
6
7
C om
220 VA C
Gambar 2.11. Koneksi peralatan luar dengan modul input PLC jenis input AC
2.8.4. Input Tegangan DC/AC Rangkaian internal untuk PLC tipikal dengan sumber tegangan jenis DC/AC ini hamir sama denganragnkaian internal modul PLC jenis tegangan DC. Gambar 2.12 berikut merupakan rangkaian internal modul PLC jenis AC/DC:
34
P u sh bu tton In pu t
R a n gkaia n In tern al CPU
C om
O p tocou pler
In d ikator In p ut
Gambar 2.12. Rangkaian pada modul input PLC tipikal untuk jenis masukan tegangan AC/DC Besar tegangan untuk keperluan modul input ini umumnya adalah 24 volt AC/DC. Pemasangan resistor pada modul ini dimaksudkan untuk membatasi arus yang mengalir sebagai akibat penutupan saklar atau sensor input. Gambar 2.13 memperlihatkan koneksi yang mungkin dilakukan antara peralatan atau sensor luar dengan modul input PLC ini. 0
1
2
3
4
5
6
7
Com
220 VAC/DC
Gambar 2.13. Koneksi peralatan luar dengan modul input PLC jenis input AC/DC 2.8.5. Jenis Output PLC Seperti halnya jenis input, ada tiga jenis output PLC yang juga popular dipasaran:
35
•
Output Relay
•
Output Transistor
•
Output Triac Dari ketiganya, output PLC jenis relay adalah yang palign
fleksibel penggunaannya karena dapat menggerakkkan beban AC maupun DC, namun kelemahannya terletak pada tanggapan switchingnya yang relative lambat (sekitar 10 milidetik) dan mengalami kerusakan setelah beberapa juta siklus switching. Untuk output PLC jenis transistor, beban yang dapat dikontrol terbatas pada beban-beban jenis DC saja, sedangkan Triac terbatas pada beban jenis AC. Untuk kedua jenis output ini, besar arus yang bias dilewatkan umumnya adalah 1A, dengan waktu respon kurang dari 1 milidetik. 2.9.
Peralatan/Sensor Tiga Terminal Dalam banyak aplikasi pengontrolan di industry, digunakan
sensor-sensor tiga terminal seperti proximity switch, photo switch dan lainsebagainya. Jenis sensor ini pada dasarnya adalah sensor jenis transistor. Ada dua jenis yang banyak digunakan diantaranya ialah Sourcing Sensor dan Sinking Sensor. 2.9.1. Sourcihng Sensor Sensor jenis ini dikenal juga dengan nama sensor transistor PNP. Hal ini dikarenakan pada dasarnya sensor ini merupakan
36
gabungan anatara detector dengan keluaran transistor PNP seperti gambar berikut:
Phenomena Fisik V+
V+
basis output sensor PNP
arus
Sensor/detektor
VV-
Gambar 2.14. Sensor jenis sourching/PNP
Cara kerja sensor ini ialah bila dalam keadaan normal masukan tegangan basis pada transistor kurang lebih sebesar tegangan catu positif, sehingga transistor berada dalam keadaan OFF. Jika terjadi sebuah perubahan terhadap besaran yang diindranya, sensor ini akan mengaktifkan basia dari transisitor keluaran (tegangan basis menjadi 0 volt). Hal ini menyebabkan transistor menjadi ON sehingga aka nada arus mengalir dari emitter (catu positif) menuju keluaran sensor (dengan alas an ini, sensor dikatakan sebagai sumber arus). Untuk apliksai sederhana, keluaran sensor ini sebenarnya dapat langsung digunakan untuk menggerakkan sebuah beban yang
37
dihubungkan secara langsung terhadap output sensor. Hal ini dapat dilakukan asal beban yang dihubungkan tidak menyerap arus yang melampaui kemampuan sensor tersebut.
2.9.2. Sinking Sensor Gambar 2.15. berikut memperlihatkan rangkaian internal dati sensor jenis sinking. Keluaran sensor ini adalah sensor jenis NPN . Dalam keadaan normal, tegangan yang mencatu basis transistor berada dalam keadaan OFF. Jika terjadi perubahan pada besaran yang dideteksinya maka akan timbul tegangan basis yang besarnya kurang lebih sebesar tegangan catu positif yang menyebabkan transistor menjadi ON. Dengan sedemikian, arus dizinkan mengalir dari output sensor ke catu negative sensor (sehingga sensor ini dikenal dengan nama sinking sensor arus).
V+
V+
b as is
Sen sor/d etektor output se nso r NPN
a rus
VV-
Gambar 2.15. Sensor jenis sinkin/NPN
38
BAB III Metode Penelitian 3.1.
Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini berlangsung selama 10 bulan, dimulai dari bulan
februari tahun 2010 hingga sampai bulan November 2010, sedangkan tempat penelitian dilakukan di PT. Gerindo Rika Gemilang dan pengujian analisa dilakukan di LAB Terpadu UIN Syarif Hidatullah Jakarta. 3.2.
Bahan dan Peralatan Penelitian Perlengkapan untuk membantu penelitian ini memerlukan
beberapa alat dan bahan yang mendukung penelitian ini baik dari segi software maupun hardware, diantaranya ialah sebuah perangkat PC, Software Unity Pro XL V30 dan Vijeo Citect 7. 3.3.
Tahapan Penelitian Berikut ini merupakan bagan diagram alur dari tahap awal
hingga tahap akhir dalam penelitan ini:
39
Penentuan Permasalahan Rambu Lalu Lintas Penentuan Konsep Pemetaan Permasalahan Rambu Lalu Lintas Perhitungan Lalu Pembagian waktu Setiap Rambu Lintas Perancangan Aplikasi Terhadap Sofrware Perancangan Sistem Program Penelitian menggunakan Unity Pro
Perancangan Sistem tampilan Program Penelitian dengan Vijeo Citect
Penentuan Variable
Pembuatan Grafik Rambu Lalu Lintas Perancangan Sistem Kontrol dengan Function Block
Communication variable dari Unity Pro ke Vijeo Citect
Pengujian Aplikasi sistem dengan Grafik (Unity dengan Vijeo) Analisa Kesimpulan
Gambar 3.1. Bagan Alur Perancangan Sistem Rambu Lalu Lintas
40
3.3.1. Kondisi-Kondisi Rambu Lalu Lintas Kinerja rambu-rambu lalu lintas pada umunya mengikuti pola yang tidak jauh berbeda antara satu rambu dengan rambu yang lainya, padahal setiap rambu memiliki masalah masing-masing pada setiap areanya baik secara konsep pengaturan rambu maupun tingkat kepadatan kendaraan yang melewatinya. Rambu-rambu lalu-lintas sering mengggunakan pola sistem silih bergatian antara jalur satu dengan jalur lainya, contohnya ialah bila jalur utara terbuka kearah timur, selatan maupun barat, maka jalur selatan dan timur tertutup ke segala arah sedangkan untuk jalur barat menuju jalur utara terbuka karena tidak mengganggu laju kendaraan dari jalur utara. Selanjutnya ialah rambu untuk jalur arah utara menuju barat tertutup namun jalur utara menuju selatan dan timur masih terbuka dan membuka jalur selatan terbuka untuk menuju arah utara maupun barat, sedangkan jalur dari arah barat dan timur tertutup untuk ke segala arah. Berikutnya untuk jalur utara tertutup untuk kesegala arah, sebaliknya untuk jalur selatan terbuka untuk ke segala arah baik kearah utara, barat maupun timur dan jalur dari arah timur menuju kearah selatan terbuka tanpa ada halangan. Jalur selanjutnya setelah dari jalur selatan ialah jalur timur yang terbuka untuk kesegala arah dan untuk jalur barat,
41
selatan tertutup sedangkan untuk jalur utara terbuka namun hanya untuk yang mengarah ke timur, sedangkan menuju kearah selatan tertutup karena terhalang dengan jalur utama, rambu yang terbuka yaitu jalur timur menuju kearah barat. Kemudian jalur dari timur yang menuju kearah utara tertutup yang akhirnya dapat membuka jalur dari arah barat menuju kearah timur namun untuk jalur utara menuju barat masih tetap terbuka. Lalu kondisi selanjutnya ialah jalur dari arah barat yang terbuka untuk kesegala arah sehingga jalur timur, utara dan selatan tertutup namun jalur selatan yang menuju barat terbuka karena tidak menghalangi laju rambu lalu lintas yang utama. Pola rambu lalu lintas diatas umum digunakan pada persimpangan–persimpangan yang silih berganti dengan pola –pola yang sama seperti penjelasan diatas, walaupun ada beberapa yang memiliki pola berbeda namun sistem kinerjanya tetap sama ataupun tidak menyesuaikan sistem rambu lalu lintas dengan keadaan yang ada. 3.3.2. Konsep Dasar Perancangan Sistem Rambu Lalu lintas Tiga Arah Perancangan sistem rambu lalu lintas tiga arah ini tidak jauh berbeda polanya dengan sistem rambu lalu lintas empat arah seperti yang dijelaskan diatas, namun disini hanya ada tiga arah saja yaitu arah utara, timur dan barat.
42
a. Kondisi Rambu Pada rambu lalu lintas ini terdapat beberapa kondisi rambu lalu lintas diantaranya ialah: Merah
: Kondisi Berhenti atau stop, dimana kendaraan dilarang untuk melanjutkan laju kendaraannya.
Merah Kuning
: Kondisi bersiap-siap bagi kendaraan yang sebelumnya berhenti untuk melaju kearah tujuannya.
Kuning
: Kondisi bersiap-siap untuk berhenti dimana lampu kuning nyala setelah dari lampu hijau, jadi kendaraan yang sedang melaju mendekati rambu ini bersiap-siap untuk berhenti
Hijau
: Kondisi dimana kendaraan bebas untuk menjalankan laju kendaraannya sesuai dengan arah tujuannya.
43
b. Pola Rambu Lalu Lintas Pada perancangan ini terdiri dari beberapa pola sistem rambu lalu lintas yang satu sama lainnya bersinergis. Pola rambu lalu lintas tersebut diantaranya ialah: 1.
Pola Normal
Pada pola normal ini sistem rambu lalu lintas bekerja seperti biasanya seperti yang sebelumnya dijelaskan, dimana delay waktu untuk setiap arah seimbang semua (Balance)
Gambar 3.2. Kondisi Arah Utara Terbuka Sesuai dengan gambar 3.2. diatas merupakan salah satu permasalahan yang terjadi pada kondisi normal. Hal ini juga terjadi pada kondisi kepadatan tak seimbang, namun disini perbandingan lamanya waktu sama untuk segala arah (Arah utara, barat maupun timur terbagi rata untuk lamanya terbuka ataupun tertutup).
44
2.
Pola Kereta
Disini terdapat kondisi sistem rambu lalu lintas berpengaruh terhadap kelajuan kereta karena disini jalur kereta merupakan suatu masalah yang ditimbulkan. Dengan adanya jalur kereta yang memotong jalur utara maka kondisi rambu harus disesuaikan antara laju kereta dan laju kendaraan.
Gambar 3.3. Kondisi Jalur Kereta Memotong Jalur Utara Dengan penambahan satu permasalahan jalur kereta yang memotong jalur persimpangan arah utara, rambu yang berjalan silih bergantian maka rambu tersebut tidak sesuai lagi berjalan dengan sebelumnya bila ada kerata melaluinya. Disini dapat di lihat bila suatu kereta melaju maka jalur dari arah utara tertutup untuk kesegala arah, dan untuk dari arah barat ke timur ataupun timur ke barat terbuka, namun tidak untuk dari arah barat atau timur menuju kearah utara.
45
3.
Pola Padat
Kepadatan ini merupakan suatu masalah yang ditimbulkan, kepadatan disini terbagi lagi menjadi tiga bagian yaitu: a.
Padat Utara
: Keadaan dimana jumlah kendaraan pada arah
utara padat b.
Padat Timur
: Keadaan dimana jumlah kendaraan pada arah
timur padat c.
Padat Barat
: Keadaan dimana jumlah kendaraan pada arah
barat padat. Keadaan ini tentunya delay waktu antar jalur berbeda dan kepadatan ini yang akan memiliki delay lebih lama dari jalur lainnya. 3.3.3. Perancangan Program Pada saat menentukan permasalahan dan menemukan solusi konsep
permasalahan,
maka
langkah
yang
selanjutnya
yaitu
menuangkan solusi tersebut ke dalam program yang akan membantu pemecahan penelitian. Pada langkah awal yang perlu pastinya ialah meng-install program Unty Pro dan Vijeo Citect pada sebuah perangkat PC ataupun Laptop yang sesuai karakternya baik dari segi Processor ataupun RAM pada sebuah perangkat PC tersebut.
46
Berikut ini merupakan beberapa tahapan yang akan diutarakan dalam perancangan sebuah program menggunakan Unity Pro: a. Memanggil Program Unity Berikut merupakan tampilan pada sebuah PC untuk memanggil program Unity Pro:
Gambar 3.4. Langkah Memanggil Program Unity Pro b. Memulai Program Untuk memulai program Unity Pro yang pertama dilakuakan ialah dengan Meng-Klik File dan klik New, seperti pada gambar berikut:
47
Gambar 3.5. Memulai Program Baru pada Unity Pro Hal ini
juga dapat dilakukan dengan mengarahkan kursor
kearah tools yang bergambar kertas putih tepat dibawah File pada software Unity Pro. c. Penentuan Karakter PLC Pada langkah berikut ini merupakan penentuan karakter sebuah PLC (seri PLC) yang akan digunakan, namun karena pada penulisan ini merupakan simulasi maka PLC yang di gunakan bebas namun sesuai dengan karakter PC. Pada penelitian ini menggunakan sebuah PLC Quantum 140 CPU 651 50. Setelah memilih maka tipe tersebut dipilih dan klik OK atau pun dengan men-double klik pada tipe PLC tersebut, sesuai dengan gambar 3.6. berikut:
48
Gambar 3.6. Pemilihan Seri PLC d. Penamaan Project Sebelum memulai pembuatan program pada Unity Pro hal yang paling penting ialah pemberian nama terlebih dahulu untuk program yang akan dibuat, seperti biasa yaitu dengan meng-klik File dan klik Save As, maka akan keluar tampilan sesuai dengan gambar 3.7. berikut:
Gambar 3.7. Penamaan Project (Penamaan Sebuah Program)
49
Pada gambar 3.7. terdapat kolom file name disini penulisan sebuah nama projek atau nama programnya. Dan pada kolom save in seperti umumnya merupakan suatu kolom yang akan menyimpan program tersebut pada lokasi PC yang diinginkan oleh user (pengguna). Setelah tahap ini selesai maka pada pojok kiri atas nama projek tersebut akan tampak. e. Menentukan Modul I/O dan Power Supply Pada tahapan selanjutnya ialah menentukan modul I/O dan Power supply sebuah PLC yaitu dengan men-daoble klik configuration pada tabel Project Browser yang akan tampil sebuah PLC seperti berikut:
Gambar 3.8. Tampilan sebuah PLC Setelah PLC tersebut muncul maka langkah selanjutnya yaitu mengisi modul-modul tersebut dengan I/O ataupun Power supply. Umumnya power supply selalu ada pada modul paling
50
kiri atau sebelah kiri dari CPU PLC yang masih kosong. Pengisian modul tersebut dengan mengarahakan kursor pada modul yang akan digunakan lalu meng-klik kanan dan klik New Device dan akan menampilkan tampilan topological address modul (tipe alamat modul I/O atau Power Supply) seperti gambar berikut:
Gambar 3.9. Topological Address Module Kemudian arahkan kursor kea rah discreate dan klik tanda plus sebelah kiri darinya atau dengan men-daoble klik pada kata discreate, maka akan tampil tipe dari I/O PLC, baik digital input, digital output, analog input atau analog output modul. Lalu klik OK atau pun seperti biasa men-double klik. Maka module sebelumnya akan berubah tampilan seperti gambar 3.10. berikut:
51
Gambar 3.10. Module yang telah terisi
f. Pengisian Variable Langkah berikutnya ialah memasukkan variable-variable yang akan digunakan dalam program. Adapun caranya yaitu dengan men-double klik Variables & instances pada kolom project browser, maka akan tampil seperti berikut:
Gambar 3.11. Tabel Pengisian Variable baik Input maupun Output Pada tabel tersebut terbagi ke dalam beberapa kolom yang pertama yaitu kolom name yaitu nama untuk variable itu 52
sendiri(penamaan bebas), lalu type yaitu karakter dari variable tersebut, apa variable yang berupa variable time, booelan, Ebooelan, string ataupun yang lainnya, namun pada penelitian ini hanya focus terhadap karakter variable Ebool dan time. Kolom selanjutnya ialah address alamat variable tersebut atau lokasi dimana variable itu berada (Module Input atau Output). Kolom Value yaitu kolom nilai variable setelah variable tersebut telah bekerja satu dengan yang lainnya. Sedangkan kolom description ialah penjelasan gambaran dari variable tersebut. g. Perancangan Program Pada perancangan program ini ada tahapan awal yang perlu dilakukan yaitu pemilihan model program seperti yang telah dijelaskan pada BAB II. Adapun langkah tersebut ialah dengan meng-klik tanda plus pada kata MAST dibawah sub Program pada Kolom Project Browser dan lalu klik kanan section dan klik new section, maka akan tampil jendela seperti gambar 3.12. berikut:
53
Gambar 3.12. Pemilihan Model Pemrograman yang akan digunakan. Pada tampilan diatas tersebut terdapat kolom language yaitu kolom untuk memilih model pemrograman yang digunakan, apa itu berupa Instruction List, Ladder Diagram, Function Block Diagram, Sequensial Function Chart, ataupun Structure Text. Dalam penelitian ini hanya fokus pada Function Block Diagram (FBD) dalam pembuatan programnya. Setelah pemilihan dan memberi nama program maka akan menampilkan tampilan yang sesuai dengan model program yang akan digunakan seperti tampilan untuk membuat program FBD berikut:
54
Gambar 3.13. Layar untuk pembuatan dengan model Function Block Diagram (FBD) Setalah layar atau area telah tersedia maka disini perancangan program logika yaitu dengan menggunakan gerbang-gerbang logika OR, AND, NOT dan lain sebagainya. Pemanggilan gerbang tersebut dengan mengklik kanan kursor yang telah berada pada area tersebut dan klik FFB Input Assintance atau dengan tekan Ctrl+I, maka akan menampilkan tampilan berikut:
Gambar 3.14. Jendela untuk memanggil gerbang-gerbang atau instruksi logika 55
Setelah
tahapan
demi
tahapan
langkah
dalam
perancangan program dengan Untiy Pro, maka berikut merupakan
tahapan
dalam
perancangan
tampilan
untuk
pengamatan yang lebih baik atau lebih mudah untuk dipahami dalam poengamatan kontrol yaitu dengan perancangan grafik dengan Vijeo Citect. Adapun adapun tahapannya adalah sebagai berikut: a. Memanggil Program Vijeo Citect Pada umumnya sama halnya pada pemanggilan program Unity Pro yaitu dengan meng-klik program tersebut yang terdapat dalam partisi komputer seperti gambar di bawah ini:
Gambar 3.15. Pemanggilan Program Vijeo Citect Setelah memanggil Program maka akan muncul tampilan Vijeo Citect Explore. Disini akan membuat page atau halaman baru 56
untuk perancangan grapik yang akan dibuat dan sesuai dengan gambar 3.16. berikut:
Gambar 3.16. New Project Graphic Tampilan yang akan muncul selanjutnya yaitu tabel untuk penamaan new project seperti gambar 3.17. dibawah ini:
Gambar 3.17. Penamaan New Porject Pemilihan tipe template untuk pembuatan grafik vijeo citect, seperti gambar 3.18. berikut:
57
Gambar 3.18. Pemilihan Tipe Template Vijeo Citect Berikut merupakan back ground template yang akan digunakan dalam vijeo citect sesuai gambar 3.19. berikut:
Gambar 3.19. Template Vijeo Citect
58
BAB IV Hasil dan Pembahasan 4.1.
Konsep kerja Sensor LDR Prinsip kerjanya suatu sensor LDR ialah bila suatu sinar atau
cahaya mengenai permukaan yang kondusif dari LDR, maka tahanannya menjadi lebih kecil dan arusnya menjadi lebih besar sedangkan bila tidak ada cahaya yang mengenai permukaan maka nilai tahanannya akan menjadi besar dari intensitas cahaya yang masuk pada permukaan kondusif dari LDR. Sebuah LDR dirangkaikan seri dengan satu resistor yang nilainya dapat diubah dan satu resistor yang nilainya tetap.rangkaian seri ini untuk pembagi tegangan. Saat LDR terkena cahaya tegangan yang ada pada resistor R1 menjadi lebih besar karena tahanan pada R1 lebih besar dari tahanan LDR akibatnya transistor dalam keadaan saturasi (jenuh), dan tegangan kolektor TR sebesar 0 Volt. Tegangan 0 Volt ini tidak menggerakkan SCR sehingga SCR dalam keadaan off sehingga relay tidak bekerja. Pada saat LDR tidak terkena cahaya maka tegangan yang ada pada R1 menjadi kecil. Karena nilai tahanan pada LDR menjadi lebih besar dari tahanan R1. Akibatnya transistor berubah menjadi cut off
59
(terputus) dan tegangan kolektor R1 (Vp) menjadi sama dengan Vcc. Tegangan ini dapat mengerakkan SCR, sehingga SCR dalam keadaan On (bekerja) dan dapat mengaktifkan relay. Cahaya yang masuk menimbulkan tahanan keluar dan tegangan keluar yang besarnya sebanding dengan junlah cahaya yang masuk. Berikut ini penerapan lokasi sensor dan pemancar cahaya ditempatkan.
Gambar 4.1. Penempatan Sensor LDR 4. 2.
Perancangan Program Unity Pro Setelah melakukan beberapa tahapan dalam perancangan
simulasi kontrol rambu lalu lintas, maka dalam perancangan tersebut membuahkan hasil sebuah simulasi sesuai dengan pengharapan dalam penelitian ini. Adapun perancangan-perancangan program tersebut terbagi menjadi tiga bagian seperti yang telah dijelaskan pada bab sebelulmnya. Berikut ini merupakan pembahasan dari hasil penelitian simulasi perancangan program rambu lalu lintas, yaitu:
60
4.2.1. Pola Rambu Normal Pada perancangan program simulasi rambu lalu lintas pada keadaan normal ini dengan software Untiy Pro XL V30 dapat berjalan sesuai dengan target yang diinginkan adapun skema program adalah sebagai berikut:
Gambar 4.2. Tampilan program yang digunakan dalan Unity Pro XL V30 Pada gambar tersebut terlihat garis yang berwarna hijau menandakan tanda hidup untuk jalur yang terlewati. Dari konsep persyaratan yang digunakan pada gerbang logika AND berfungsi seperti dasar teorinya, yaitu mengijinkan bila kedua masukan bernilai 1 (garis hijau), seperti pada gambar berikut:
61
Gambar 4.3. Tampilan gerbang logika AND dan fungsinya Terlihat jelas bahwa ada dua keadaan yang dimunculkan dalam gambar 4.3. yaitu untuk gerbang Logika AND yang ada di atas tidak memberikan nilai 1 (garis merah) karena salah satu masukannya bernilai 0. Pada gambar gerbang logika yang dibawah memberikan nilai 1 untuk keluarannya karena kedua masukan tersebut memberikan nilai 1. Pada pola ini sebelumnya membuat sistem pembalikan terlebih dahulu yaitu yang berfungsi untuk mereset atau memutar kembalikan sistem kembali ke awal lagi, sistem program yang dirancang adalah sebagai berikut:
62
Gambar 4.4. Skema rangkaian reset PLC Pada gambar 4.4. terdapat lima buah gerbang logika yaitu sebuah gerbang OR, dua buah gerbang AND, sebuah gerbang RS dan sebuah gerbang TP. Sesuai dengan teori sebelumnya setiap gerbang tersebut memiliki fungsi masing masing pada sistem ini, yaitu: OR
: Pada gerbang ini berfungsi untuk memberikan masukan dari sumbernya yaitu dengan respon dari sensor dan satunya dengan mengaktifkan secara manual.
RS
: Pada gerbang ini berfungsi untuk mereset kembali ke keadaan mula lagi.
AND pertama : Pada gerbang AND yang pertama ini berfungsi untuk pencegahan bila ada suatu keadaan yang
63
tidak sesuai dan harus di tanggapi segera dengan mematikan sistem rambu, oleh sebab itu pada masukan tersebut diberikan NOT
terlebih
dahulu sebab keadaan mulanya tidak diberikan nilai 1. TP
: Pada gerbang ini berfungsi untuk mengatur lamanya waktu pulsa yang akan digunakan, pada sistem jeda waktu yang digunakan yaitu selama satu menit (60 sekon).
AND kedua
: Pada gerbang yang terakhit ini atau gerbang AND yang terakhir berfungsi untuk memberikan syarat utama bila suatu suatu sistem tersbut harus berjalan dengan tiga masukan utama yang berpengaruh, masukan pertama yaitu masukan yang berasal benar dari sensor, masukan kedua yaitu berasal dari keluaran pada gerbang TP yang dapat menghentikan sesaat pulsa tersebut, masukan ketiga yaitu memberikan peluang bila ada sesuatu keadaan yang perlu dilakukan sama seperti halnya pada gerbang AND pertama.
64
(Masukan yang ketiga ini sama fungsinya seperti pada masukan AND pertama namun tidak pada aplikasinya, disini sistem benar-benar mati pada saat harus dimatikan, namun tidak bila pada AND pertama, dia hanya mematikan sistemnya sedangkan untuk responnya masih berjalan hingga pulsa tersebut habis sesuai dengan TP yang diatur). Pada setiap lampu pada rambu lalu lintas memiliki waktu dan banyak atau seringnya lampu tersebut menyala pada setiap menitnya adapun pemecahan permasalahnya dibahas pada rangkaian kombinasi beberapa gerbang logika sesuai dengan rancangan sistem berikut:
Gambar 4.5. Sistem setiap rambu dengan beberapa gerbang logika.
65
Pada gambar tersebut memberikan gambaran syarat untuk dapat menyalakan lampu, setiap lampu memiliki jumlah gerbang logika yang berbeda karena disesuaikan dengan seringnya lampu tersebut menyala dalam waktu satu menit. lampu KUT (Kuning Utara Timur) rambu diatas memberikan dua syarat bila mau menyala dan memiliki dua kali waktu menyala dalam waktu satu menit (60 sekon), dimana terdapat gerbang TP dan TON yang berfungsi menyeting pengkondisiian waktu setiap lampunya. 4.2.2. Pola Rambu Kereta Pada perancangan program simulasi rambu lalu lintas ini terset paling lama hanya mencapai 60 sekon, bila lamanya kereta untuk melalui rambu tersebut melebihi waktu maka respon tersebut akan mereset kembali dengan awal pola simulasi rambu kereta yaitu adanya respon lampu hati-hati (kuning) kembali menyala walaupun sebelumnya kereta masih berjalan jika dibawah 60 sekon program ini langsung kembali merespon ke keadaan normal,namun jika diatas 60 sekon maka ahrus menunggu sampai rangkaian kereta berakhir untuk selanjutnya kembali ke keadaan normal ataupun keadaan yang sedang berjalan sebelumnya. Begitu juga sebaliknya, karena rambu kereta ini terset dalam waktu 60 sekon, maka respon bila kereta sudah jauh meninggalkan rambu atau kereta dalam melalui rambu tersebut tidak
66
mencapai waktu 60 sekon atau pun kelipatannya maka respon untuk kembali kekeadaan norma terjadi penundaan. 4.2.3. Pola Rambu Padat Pada perancangan rambu ini juga terjadi hasil yang belum sesuai dengan pengharapan target yang duharapkkan yaitu tidak adanya pengkondisian pengontrolan sebelumnya pada jalur, sehingga keadaan tidak sesuai sama sepertihalnya pada pola rambu kereta yaitu terjadinya respon yang tak sesuai bila terjadi suatu respon pada keadaan yang tak menentu sebelumnya seperti halnya bila suatu keadaan terbuka dari salah satu arah dan hubungan langsung terhadap keadaan padat kurang baik. Pada perancangan simulasi keadaan padat ini memberikan nilai respon langsung yang akan membuka arah jalur yang padat tanpa adanya kondisi pengontrolan sebelumnya baik pada jalur yang dibuka maupun yang ditutup ke tahap keadaan rambu sebelumnya dan juga pada setelah sensor tak memberikan masukan lagi, sama seperti itu yaitu tak adanya tahapan penyesuain keadaan selanjutnya. 4.3.
Perancangan Program Vijeo Citect Pada
perancangan
Simulasi
program
untuk
tampilan
memberikan hasil sesuai dengan target yang diharapkan yaitu program berjalan dengan baik sesuai dengan instruksi –instruksi pada program
67
yang dirancang dalam program unity. Respon respon yang diberikan dalam perancangan Vijeo Citect ini sama halnya dengan respon output dari Unity Pro. Biasanya respon yang diberikan dari PLC langsung diaplikasikan ke aktuator pada industry pada umumnya, namun sebelumnya perlu adanya proses simulasi yang merupakan gambaran actuator secara visual atau sering disebut sebagai HMI (Human Machine Interface) dalam hal ini Vijeo citect merupakan salah satu software yang berfungsi untuk melaksanakan tugas tersebut. Perancangan HMI pada penelitian ini akan membahas dari segi sistem masukan nilai yang diperoleh dari Unity Pro dan akan dikonversikan ke HMI yang seperti telah dijelaskan sebelumnya. Setelah gambaran ilustrasi yang sesuai dengan aktuator dibuat dalam Vijeo Citect maka hal yang perlu diperhaitkan ialah penyusuaian kinerja dari aktuator tersebut dengan respon- respon yang akan diberikan. Penelitian ini memiliki satu aktuator yang digunakan yaitu aktuator gerbang penghalang dan sistem kerja untuk actuator gerbang penghalang ini berjalan sesuai dengan tanggapan respon yang diinginkan pada sistem yang dibuat. Sedangkan untuk rspon respon yang lainnya tetap juga berjalan sesuai dengan sistem keluaran yang diberikan oleh program Unity Pro. Berikut ini merupakan beberapa gambaran keadaan dasar dengan respon yang dilakukan bila terjadi
68
reaksi pada software vijeo citect 70 dan beberapa respon respon pada saat berjalannya keadaan rambu lalu lintas pada penelitian ini dan juga keadaan baik padat dengan keadaan normal sama sistemnya yang membedakan hanya pengaturan nilai delay pada setiap rambunya.
Gambar 4.6. Kondisi dasar rambu sebelum memulai. Pada gambar 4.6. merupakan keadaan dasar vijeo citect suatu sistem control pada penelitian yang belum merespon nilai masukan dari nilai Unity Pro. Keadaan ini merupakan keadaan rambu pada saat benar benar mati dan tidak berfungsi sama sekali.
69
Gambar 4.7. Respon yang diberikan setelah menerima respon dari sensor LDR Gambar 4.7. diatas menunjukkan
bahwa nilai respon yang
diberikan terhadap sensor LDR berjalan dengan sistem yang dibuat sebelumnya. Gerbang tertutup dan memberikan
lampu peringatan
(lampu kuning menyala) bahwa akan adanya kereta akan melewati persimpangan tersebut.
70
Gambar 4.8. Kondisi keadaan rambu saat kereta melalui persimpangan Gambar 4.8. diatas merupakan gambaran HMI pada saat kereta melalui persimpangan tersebut, pada rambu tersebut terlihat bahwa pada rambu dari arah utara yang hendak menuju kearah barat maupun timur berwarna merah yang menandakan dilarang untuk berjalan dan juga di jaga dengan penutupan gerbang penutup jalur kereta. Sesuai dengan gambar diatas bahwa hasil dari aplikasi pada program vijeo citect dari Unity berjalan dengan baik.
71
Gambar 4.9. Keadaan rambu menjelang akhir kereta melaju persimpangan rambu Pada gambar 4.9. merupakan keadaan dimana timer delay untuk kereta untuk melaju persimpangan tersebut mendekati akhir, namun bila respon dari sensor masih memberikan nilai bahwa kererta masih melaju pada persimpangan tersebut maka keadaannya akan kembali keawal lagi (kembali ke keadaan seperti gambar 4.6). Pada rambu utara lampu berwarna merah kuning menandakan bahwa rambu tersebut bila sensor tidak memberikan tanggapan kembali maka sistem akan dikembalikan kembali keadaan dasar sistem rambu lalu lintas yang dimulai dengan terbukanya untuk jalur dari arah utara menuju kesegala arah baik barat maupun timur dan lampu merah kuning merupakan
72
lampu peringatan untuk bersiap siap untuk melaju sesuai dengan konsep rambu lalu lintas pada umumnya. Sedangkan
berikut
ini
merupakan
beberapa
hasil
dari
perancangan program Unity Pro dengan Vijeo Citect. Keadaan normal dan keadaan padat secara gambar tidak memberikan nilai perbedaan, pada pembahasan ini hanya melihat perwakilan hasil kombinasi keadaan pada penelitan rambu lalu lintas pada tiga persimpangan.
Gambar 4.10. Keadaan untuk jalur utara terbuka kesegala arah baik menuju barat maupun timur. Terlihat pada gambar diatas bahwa rambu utara berwarna hijau dengan demikian maka kendaraan untuk menuju kearah barat maupun timur bisa melaju dan juga untuk jalur dari arah barat menuju kearah utara terbuka karena tidak menggangu laju kendaraan dari arah utara
73
yang hendak menuju timur maupun barat. Sedangkan untuk rambu dari arah timur tertutup dan lampu berwarna merah.
Gambar 4.11. Keadaan untuk jalur timur terbuka kesegala arah baik menuju utara maupun barat. Sama seperti gambar sebelumnya bahwa salah satu arah dari persimpangan terbuka untuk kesegala arah dan begitu pula untuk rambu selain itu.
74
Gambar 4.12. Keadaan hati-hati Berbeda dengan gambar sebelumnya, pada gambar 4.12 diatas merupakan keadaan dimana kesinergisian antara lampu rambu lalu lintas yang satu dengan yang lainya berjalan sesuai dengan tanggapan keadaan selanjutnya.
75
Gambar 4.13. Kesinergisan antara setiap rambu lalu lintas Gambar 4.13. merupakan kesinergisian lampu rambu lalu lintas pada setiap persimpangannya. Untuk rambu utara memberika lampu merah kuning menyala untuk kearah barat maupun timur yang menandakan bahwa kendaraan yang berasal dari arah utara menuju arah barat maupun timur bersiap-siap untuk melajukan kendarannya. Untuk rambu timur sebelumnya memang untuk dari arah timur menuju utara tertutup sehingga lampu rambu tersebut sudah berwarna merah, lampu rambu timur barat sebelumnya memang berwana hijau maka dengan respon ini rambu kuning menyala untuk menandakan bahwa kendaraan yang melaju dari arah timur kearah barat akan tertutup. Begitu pula dengan lampu rambu lalul lintas pada arah barat, namun untuk rambu
76
lalu lintas dari arah barat menuju utara tetap terbuka karena tidak menghalangi laju kendaraan dari arah utara menuju barat maupun timur.
77
BAB V Kesimpulan dan Saran 5.1.
Kesimpulan Perancangan simulasi sistem rambu lalu lintas menggunakan
Programmable Logic Controller (PLC) pada software Unity Pro XL 30 dan Vijeo Citect 70 telah berfungsi dengan baik, dimana rambu respon yang diterima pada sistem-sistem rambu lalu lintas ini telah berjalan sesuai dengan target yang telah direncanakan, meskipun ada beberapa permasalahan yang belum dapat terpecahkan terutama penyusuaian pengkondisian dari keadaan normal ke keadaan adanya kereta yang lewat atau ke keadaan kondisi lalu lintas yang padat. Penggunaan software Unity sebagai pusat sistem dari kontrolnya dapat berjalan sesuai dengan yang diharapkan dan juga kesinergian antara program software Untiy dengan Vijeo Citect juga dapat berjalan sesuai dengan konsep yang sesuai pada Unity Pronya. 5.2.
Saran Pada penelitian ini memiliki beberapa kendala pada metode
function block yang terjadi sebelumnya, maka dengan demikian perlu kiranya untuk penelitian selanjutnya menggunakan metode yang dapat
78
memahami
semua
pengontrolan
yang
akan
digunakan
untuk
menghasilkan pengontrolan yang lebih baik. Penggunaan sensor LDR pada penelitian ini sekiranya kurang layak dalam implementasi dalam kehidupan, yaitu banyaknya pengaruh luar yang dapat mempengaruhi kinerja dari sensor LDR. Keterbatasan sensor LDR mungkin dapat menjadi pertimbangan untuk penelitian berikutnya dengan mempertimbangkan sensor-sensor lainya seperti Lux Meter, Proximity, Limit Switch, dan lainnya.
79
DAFTAR PUSTAKA
A.C. Srivastava, Teknik Instrumentasi, Jakarta: UI-PRESS, 1987. Botton, William, Programmable Logic Controller (PLC) Sebuah Penghantar, Edisi Ketiga, Jakarta: Erlangga, 2003. Depari,
Ganti, Keterampilan Elektronika Untuk Pemula, Edisi Pertama, Bandung: Penerbit M2S, 2003.
DOE and DOE Contractors, DOE FUNDAMENTALS HANDBOOK INSTRUMNETATION AND CONTROL VOLUME 2 OF 2, U.S. : U.S. Department of Energy Washington DC, 1992. Fraden, Jacob, HANDBOOK OF MODERN SENSOR PHYSICS, DESIGNS and APLICATIONS, Third Edition, USA: AIP PRESS,2003. Millman, Jacob, Microelectronics, Digital and Analog Circuit System, Mc. Graw Hill,1979. Mismail, Budiono, Rangkaian Listrik, Edisi Pertama, Bandung: Penerbit ITB, 1995. Paul Albert, Malvino, Prinsip-Prinsip Elektronika, Buku Satu, Jakarta: Salemba Teknik, 2003. Petruzella, Frank D, Industrial Electronics, London: Mc. Graw Hill, 1996
79
Prihono, Jago Elektronika Secara Ototdidak, Jakarta: PT. Kawan Pustaka, 2009. Setiawan, Iwan. Programmable Logic Controller (PLC) dan Teknik Perancangan Sistem Kontrol. Yogyakarta: ANDI, 2006. Soedjono, Hartanto, Merakit Elektronika, Semarang: Effhar Offset, 2005. Steve, Jhon, Data Acquisition for Instrumnetation and Control Systems, Burlington: Newnes, 2003. Zamidra, Efvy Z, Mudah Menguasai Elektronika, Surabaya: Indah Surabaya, 2002.
80
LAMPIRAN MODULE PLC N TRANSMITTER
LAMPIRAN MODULE PLC N TRANSMITTER
LAMPIRAN MODULE PLC N TRANSMITTER
