TUGAS AKHIR ALAT KONTROL PLC SIEMENS LOGO! UNTUK RANGKAIAN PENCACAH DAN START MOTOR FASA TIGA Diajukan Guna Melengkapi Sebagian Syarat dalam Mencapai Gelar Sarjana Strata Satu (S1)
Disusun Oleh : Nama NIM Jurusan Peminatan Pembimbing
: : : : :
Adila Prio Aprianto 41405120078 Teknik Elektro Teknik Tenaga Listrik Ir. Badaruddin
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2007 i
LEMBAR PENGESAHAN ALAT KONTROL PLC SIEMENS LOGO! UNTUK RANGKAIAN PENCACAH DAN START MOTOR FASA TIGA
Disusun Oleh : Nama NIM Jurusan Peminatan
: : : :
Adila Prio Aprianto 41405120078 Teknik Elektro Teknik Tenaga Listrik
Menyetujui, Pembimbing
Koordinator TA
( Ir. Badaruddin )
( Ir. Yudhi Gunardi, MT. )
Mengetahui,
( Ir. Budi Yanto Husodo, MSc. )
ii
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama
: Adila Prio Aprianto
NIM
: 41405120078
Jurusan
: Teknik Elektro
Fakultas
: Teknologi Industri
Judul Skripsi : Alat Kontrol PLC Siemens Logo! Untuk Rangkaian Pencacah Dan Start Motor Fasa Tiga
Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan skripsi yang telah saya buat ini merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata di kemudian hari penulisan skripsi ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Universitas Mercu Buana. Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan.
Penulis,
(ADILA PRIO APRIANTO)
iii
ABSTRAKSI
Tak dapat disangkal lagi bahwa PLC dewasa ini memegang peranan penting pada sebagian besar sistem kontrol di dunia industri. Pemakaian PLC ini dapat kita jumpai dihampir seluruh bidang industri terutama dalam proses produksi (manufakturing). PLC (Programmable Logic Controller) adalah sebuah alat kontrol elektronik yang beroperasi secara logika yang pemrogramannya dapat dimodifikasi dengan relatif mudah. Seperti halnya alat kontrol pada umumnya PLC mengolah sinyalsinyal masukan untuk selanjutnya mengeluarkan output sesuai dengan program yang diinginkan. Penggunaan PLC yang sangat luas ini dikarenakan tingkat keandalannya yang sangat tinggi dan dapat diprogram ulang/modifikasi dengan relatif mudah serta sangat membantu dalam pelacakan truble shooting (pemecahan masalah). Untuk tugas akhir ini penulis membuat suatu alat kontrol PLC untuk rangkaian pencacah dan start motor fasa tiga. Dalam tugas akhir ini dijelaskan mengenai perancangan dan pengujian alat kontrol yang diharapkan dapat memberikan gambaran tentang cara kerja alat kontrol PLC untuk rangkaian pencacah dan start motor fasa tiga yang umum digunakan dalam proses produksi di berbagai bidang industri.
iv
KATA PENGANTAR Syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul “Alat Kontrol PLC Siemens Logo! Untuk Rangkaian Pencacah Dan Start Motor Fasa Tiga”. Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat guna menyelesaikan pendidikan dan mencapai jenjang setara Sarjana Satu (S1) pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas teknologi Industri, Universitas mercu Buana. Di dalam proses penyelesaian tugas akhir ini dengan segala keterbatasan penulis, banyak sekali pihak-pihak yang telah membantu dan mendorong sehingga tugas akhir ini selesai. Untuk itu pada kesempatan ini perkenankanlah penulis untuk mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Ir. Badaruddin, selaku pembimbing yang telah benyak sekali membantu, meluangkan waktu, membimbing dan mengarahkan sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan. 2. Bapak Ir. Yudhi Gunardi MT., selaku kordinator tugas akhir yang telah memberikan kemudahan dan toleransi dalam penyelesaian tugas akhir ini. 3. Segenap dosen dan staf administrasi pada Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Elektro atas ilmu yang telah diajarkan dan bantuan administrasi lainnya. 4. Ibu dan bapakku beserta segenap keluarga yang telah memberikan semangat dan dorongan dalam penyelesaian tugas akhir ini. 5. Bapak Sugiyarno, Pak Dede dan segenap jajaran direksi PT. Industira yang telah memberikan kesempatan kepada penulis dalam penyusunan tugas akhir di PT. Industira
v
6. Bapak Bunari, Pak Eko, Mas Agus dan seluruh karyawan PT. Industira lainnya terutama pada Departemen Testing (QC) yang telah memberikan bantuan dan dorongan demi kelancaran penyusunan tugas akhir penulis. 7. Yoyon, Edo, Endi, Chandra dan teman-teman mahasiswa PKK UMB khususnya Jurusan Teknik elektro angkatan VIII atas sumbangsih saran dan bantuan lainnya. 8.
Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu tetapi telah banyak memberikan bantuan baik moril maupun materiil sehingga penulis mampu untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Akhir kata penulis menyadari masih banyak kekurangan-kekurangan di
dalam penyusunan tugas akhir ini. Penulis mengharapkan segala masukan dan saran yang membangun demi kesempurnaan penyusunan tugas akhir ini. Penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat kepada siapa saja terutama mahasiswa Teknik Elektro UMB dalam memperkaya khazanah ilmu pengetahuan khususnya dibidang PLC.
Tangerang, September 2007
Penulis
vi
DAFTAR ISI
Halaman Halaman Judul ……………………………………………………………………
i
Halaman Pengesahan ……………………………………………………………..
ii
Lembar Pernyataan ……………………………………………………………....
iii
Abstraksi ………………………………………………………………………...
iv
Kata Pengantar …………………………………………………………………..
v
Daftar Isi ………………………………………………………………………... vii Daftar Gambar …………………………………………………………………..
ix
Daftar Tabel ……………………………………………………………………...
xi
BAB I
PENDAHULUAN …………………………………………………...
1
1.1 Latar Belakang Masalah ………………………………………...
1
1.2 Rumusan Masalah ………………………………………………. 2 1.3 Batasan Masalah ………………………………………………… 2 1.4 Tujuan Penelitian ……………………………………………….... 2 1.5 Metodologi Penelitian …………………………………………… 3 1.6 Sistematika Penulisan …………………………………………… 3 BAB II
DASAR TEORI …………………………………………………...… 5 2.1 Sensor Infra Merah ……………………………………………… 5 2.2 Tampilan Tujuh-Segmen ………………………………………... 6 2.3 Relai …………………………………………………………….. 7 2.4 PLC Siemens LOGO! …………………………………………… 8 2.5 Pemrograman PLC ……………………………………………… 9 2.5.1 Logika NO/NC …………………………………………… 9
vii
2.5.2 Gerbang AND ……………………………………………. 10 2.5.3 Gerbang OR ……………………………………………… 10 2.5.4 Instruksi TIM (timer) ……………………………………. 10 2.5.5 Instruksi CNT (counter) …………………………………. 11 2.5.6 Instruksi SFT (shift register) …………………………….. 11 2.6 Motor Induksi Fasa Tiga ………………………………………… 12 BAB III
PERANCANGAN ALAT ………………………………………….. 15 3.1 Diagram Blok Alat Kontrol PLC Siemens LOGO!……………… 15 3.2 Diagram Alir Alat Kontrol PLC Siemens LOGO!……………… 16 3.3 Rangkaian Sensor Infra Merah …………………………………. 18 3.4 Rangkaian Tampilan Tujuh-Segmen …………………………… 19 3.5 Rangkaian Detektor Kegagalan Relai …………………………… 20 3.6 Rangkaian Tombol Reset Kode Error …………………………… 21 3.7 Rangkaian Penggerak Motor Fasa Tiga …………………………. 22 3.8 Diagram Satu Garis Alat Kontrol PLC Siemens LOGO! ………
BAB IV
23
ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT ……………………………. 25 4.1 Analisa Rangkaian Pencacahan …………………………………. 25 4.2 Analisa Rangkaian Tampilan Tujuh-Segmen …………………… 26 4.3 Analisa Rangkaian Penggerak Motor Fasa Tiga ………………… 28 4.4 Analisa Diagram Tangga PLC ………………………………….. 29 4.4.1 Analisa Pencacahan Counter …………………………….... 29 4.4.2 Analisa Pergeseran Data Shift Register …………………… 30 4.4.3 Analisa Proses Menjalankan Motor Fasa Tiga ………….... 31 4.4.4 Analisa Pendeteksian Kegagalan Relai …………………… 32
viii
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN …………………………………..… 34 5.1 Kesimpulan ……………………………………………………... 34 5.2 Saran …………………………………………………………….. 34
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
ix
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Sensor Infra Merah ………………………………………………….
5
Gambar 2.2 Tampilan Tujuh-Segmen Common-Anode…………………………
6
Gambar 2.3 Simbol Relai …………………………………………………….…
7
Gambar 2.4 PLC Siemens LOGO! ………………………………………………
9
Gambar 2.5 Simbol Logika NO & NC …………………………………………
9
Gambar 2.6 Simbol Gerbang AND ……………………………………………
10
Gambar 2.7 Simbol Gerbang OR ………………………………………………
10
Gambar 2.8 Simbol Instruksi Timer ……………………………………………
11
Gambar 2.9 Simbol Instruksi Counter …………………………………………
11
Gambar 2.10 Simbol Instruksi Shift Register ……………………………………
12
Gambar 2.11 Start Motor Fasa Tiga dengan Tahanan Luar ……………………… 13 Gambar 2.12 Start Motor Fasa Tiga dengan Saklar Bintang-Segitiga …………
14
Gambar 3.1 Diagram Blok Alat Kontrol PLC Siemens LOGO!………………
15
Gambar 3.2 Diagram Alir Alat Kontrol PLC Siemens LOGO!…………………
17
Gambar 3.3 Rangkaian Sensor Infra Merah ……………………………………
19
Gambar 3.4 Rangkaian Tampilan Tujuh-Segmen ……………………………… 19 Gambar 3.5 Rangkaian Detektor Kegagalan Relai ……………………………
21
Gambar 3.6 Rangkaian Tombol Reset Kode Error ……………………………
22
Gambar 3.7 Rangkaian Penggerak Motor Fasa Tiga …………………………
23
Gambar 3.8 Diagram Satu Garis Alat Kontrol PLC Siemens LOGO! ………
24
Gambar 4.1 Pengukuran Aras Tegangan dan Tahanan dalam Fototransistor …… 26 Gambar 4.2 Pengujian Rangkaian Tampilan Tujuh-Segmen ……………………. 27
x
Gambar 4.3 Pengukuran Arus dan Tegangan Jala-jala Motor Fasa Tiga ………
28
Gambar 4.4 Diagram Tangga Proses Pencacahan ……………………………
30
Gambar 4.5 Diagram Tangga Proses Pergeseran Data Shift Register …………
31
Gambar 4.6 Diagram Tangga Proses Menjalankan Motor Fasa Tiga …………
32
Gambar 4.7 Diagram Tangga Pendeteksian Kegagalan Relai …………………
33
xi
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 3.1 Tabel Kebenaran Tampilan Tujuh-Segmen Common-Anode ………
20
Tabel 4.1 Tabel Pengukuran Aras Tegangan dan Tahanan Fototransistor ……
26
Tabel 4.2 Tabel Hasil Pengujian Rangkaian Tampilan Tujuh-Segmen ……….
27
Tabel 4.3 Tabel Hasil Pengukuran Arus Jala-jala Motor Fasa Tiga …………..
29
Tabel 4.4 Tabel Hasil Pengukuran Tegangan Jala-jala Motor Fasa Tiga ……..
29
xii
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah Seiring dengan meningkatnya jumlah pembangunan industri di tanah air menyebabkan permintaan akan kebutuhan motor listrik semakin bertambah. Penggunaan motor listrik baik arus searah maupun arus bolak-balik telah memberikan kontribusi yang nyata pada proses produksi. Oleh karena itu, penggunaan rangkaian kontrol motor listrik yang aplikatif dan tepat guna diharapkan mampu meningkatkan efisiensi dan efektifitas kinerja motor listrik. Salah satu alat kontrol untuk pengasutan motor listrik yang sederhana adalah alat kontrol berbasis PLC (Programmable Logic Controller). Dalam dunia automatisasi, penggunaan PLC pada alat kontrol untuk pengasutan motor listrik diharapkan mampu untuk menggantikan peran sistem konvensional sekaligus mampu untuk menghasilkan performa dan kehandalan yang tinggi terutama dalam hal pengoperasian motor listrik. Pada penerapannya alat kontrol berbasis PLC ini dapat dipadukan dengan menggunakan metode pencacahan. Pada sistem pengoperasian motor listrik dengan metode pencacahan tersebut, untuk menjalankan atau menghentikan motor listrik dapat ditentukan melalui pencacahan yang dilakukan oleh PLC. Sebagai contoh, pengoperasian motor konveyor yang diintegrasikan dengan sistem pencacahan pada proses pengemasan barang (packaging). Selain itu alat kontrol untuk pengasutan motor listrik berbasis PLC ini juga dapat digunakan untuk pengetesan relai-relai pengaman motor yang selama ini masih dilakukan secara manual.
2
1.2 Rumusan Masalah Pada penulisan tugas akhir ini penulis mencoba untuk merancang suatu alat kontrol untuk pengasutan motor fasa tiga dengan menggunakan metode pencacahan dan berbasis PLC. Pada pengoperasian alat kontrol ini, proses pencacahan diperoleh dengan cara menghitung banyaknya pulsa yang dihasilkan oleh sensor infra merah yang terhubung pada input PLC. Pulsa – pulsa yang dihasilkan oleh sensor infra merah akan dicacah oleh counter dalam PLC dan akan ditampilkan pada tampilan tujuh-segmen. Apabila jumlah cacahan telah mencapai nilai setting pada counter dalam PLC maka akan menyebabkan motor fasa tiga berputar untuk beberapa waktu sesuai dengan nilai setting yang telah ditentukan dalam timer PLC. Setelah motor berputar beberapa saat kemudian motor akan berhenti dan mereset tampilan tujuhsegmen. Selain itu pada simulasi ini juga akan dibahas mengenai cara kerja PLC dalam mendeteksi suatu kegagalan relai yang disebabkan karena relai tidak bekerja.
1.3 Batasan Masalah Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis membatasi permasalahan pada alat kontrol untuk pengasutan motor fasa tiga dimana proses pencacahan dilakukan berdasarkan banyaknya pulsa yang dihasilkan sensor infra merah yang terhubung pada input PLC. Sedangkan sebagai outputnya adalah tampilan tujuh-segmen dan relai serta motor fasa tiga.
1.4 Tujuan Penelitian Tujuan penulisan dari tugas akhir ini adalah memberikan gambaran tentang konsep dasar alat kontrol untuk pencacahan dan pengasutan motor fasa tiga sederhana yang dalam penerapannya diharapkan dapat dikombinasikan dengan relai-
3
relai pengaman motor dalam proses pengetesan relai di Bagian/Departement Testing (QC) PT. Industira.
1.5 Metodologi Penelitian 1. Metode Studi Pustaka Metode ini digunakan sebagai landasan teori sumber bahan penulisan dimana data-data dan informasi yang akurat sebagai salah satu rujukan. 2. Metode Studi Lapangan Metode ini dilakukan dengan cara penelitian secara langsung dilapangan yang mana tentunya akan teruji realita yang terjadi dilapangan.
1.6 Sistematika Penulisan Untuk memberikan gambaran yang jelas mengenai tugas akhir ini maka penulis membagi pembahasan dalam 5 (lima) bab sebagai berikut: Bab I
Pendahuluan Tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penulisan, metodologi penulisan dan sistematika penulisan.
Bab II Landasan Teori Tentang sensor infra merah, tampilan tujuh-segmen, PLC Siemens LOGO!, pemrograman PLC, relai dan kontaktor serta motor induksi fasa tiga. Bab III Perancangan Alat Tentang diagram blok alat kontrol PLC Siemens LOGO!, diagram alir alat kontrol PLC Siemens LOGO!, rangkaian sensor infra merah, rangkaian tampilan tujuh-segmen, rangkaian detektor kegagalan relai,
4
rangkaian tombol reset kode error, rangkaian penggerak motor fasa tiga dan diagram satu garis alat kontrol PLC Siemens LOGO!. Bab IV Analisa dan Pengujian Alat Tentang analisa sistem pencacahan, analisa tampilan tujuh-segmen, pengujian rangkaian penggerak motor fasa tiga dan analisa diagram tangga PLC. Bab V Kesimpulan Kesimpulan dan saran.
5
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Sensor Infra Merah Sensor infra merah atau yang biasa disebut dengan istilah saklar fotoelektrik merupakan saklar elektronik yang bereaksi pada intensitas cahaya yang tersusun atas sebuah dioda cahaya (LED) infra merah dan sebuah fototransistor1. LED infra merah terbuat dari bahan semikonduktor galium arsenida (GaAs) yang dapat memancarkan cahaya infra merah yang tidak dapat dilihat oleh mata manusia apabila diberi tegangan bias maju. Sedangkan fototransistor merupakan transistor yang rangkaian kaki basisnya dibuat terbuka dan akan bekerja sebagai saklar hubung tertutup apabila disinari cahaya. Begitu pula sebaliknya fototransistor akan bekerja sebagai saklar hubung terbuka apabila tidak mendapatkan sinar/cahaya. Dalam penerapannya, sensor infra merah ini digunakan sebagai saklar pembangkit pulsa/detak dengan memanfaatkan prinsip kerja dari fototransistor tersebut diatas.
LED Infra Merah
Fototransistor
Gambar 2.1 Sensor Infra Merah
1
Malvino A.P., Prinsip-prinsip Elektronika, Erlangga, Jakarta, 2000.
6 2.2 Tampilan Tujuh-Segmen Peralatan keluaran yang sangat umum digunakan untuk menayangkan bilangan desimal adalah tampilan tujuh-segmen. Ketujuh segmen dari tampilan tersebut diberi label a sampai g dan biasanya masing-masing segmen terdiri dari satu buah dioda cahaya (LED) yang memancarkan sinar yang berwarna merah apabila dalam keadaan menyala. Salah satu jenis tampilan tujuh-segmen yang lazim digunakan adalah tampilan tujuh-segmen konfigurasi common-anode dimana pada tampilan tersebut anoda masing-masing dioda cahaya (LED) dalam tiap segmen dihubungkan satu sama lain dan diambil satu titik yang terhubung langsung dengan terminal positif tegangan catu (+Vdc). Sehingga untuk mengaktifkan salah satu segmen maka kaki dari segmen tersebut harus dihubungkan ke ground (-Vdc). Untuk menampilkan variasi angka pada tampilan tujuh-segmen maka perlu diketahui kombinasi segmen yang aktif. Sebagai contoh, apabila ingin menampilkan angka tujuh maka segmen a, b dan c harus aktif. Begitu pula apabila ingin ditampilkan angka delapan maka semua segmen dari a sampai g harus aktif. Cara yang sama juga dapat digunakan untuk menampilkan variasi huruf.
a
a
b c
aaa
+Vdc
a
f
b g
d e f g
e
c d
Gambar 2.2 Tampilan Tujuh-Segmen Common Anode
7 2.3 Relai Relai merupakan salah satu piranti elektromagnetik yang digunakan untuk memutus atau menyalurkan arus listrik ke beban. Dengan kata lain, relai merupakan saklar yang membuka atau menutupnya kontak dipengaruhi oleh kumparan (koil) di dalam relai tersebut. Apabila kumparan dalam relai diberi arus magnetisasi (energized) maka relai akan aktif dan menarik kontak yang semula menutup (NC) menjadi terbuka atau sebaliknya. Relai dibagi menjadi dua macam yaitu relai mekanis dan relai elektris (solid state). Pada umumnya kontak relai hanya mampu menghantarkan arus maksimal sebesar 10 Ampere sehingga relai tidak dapat digunakan untuk menjalankan peralatan listrik yang membutuhkan arus yang sangat besar seperti pada aplikasi mesin-mesin listrik. Untuk mengatasi kelemahan relai tersebut diatas biasanya digunakanlah magnetik kontaktor yang dapat menggantikan fungsi relai dalam pengoperasian mesin-mesin listrik berdaya besar. Pada prinsipnya cara kerja dari magnetik kontaktor sama dengan relai hanya saja kemampuan kontaknya dapat bekerja untuk mengalirkan arus yang cukup besar sehingga sangat cocok digunakan untuk menjalankan motor listrik berkapasitas besar.
NO NC
Koil
Gambar 2.3 Simbol Relai
8 2.4 PLC Siemens LOGO! Programmable Logic Controller atau yang biasa disingkat dengan PLC merupakan salah satu modul logika universal yang dapat diprogram dan terdiri atas dua unit yaitu unit pengolah data dan memori serta unit input/output. PLC ini banyak sekali digunakan terutama dalam bidang automatisasi seperti sistem kontrol industri, lampu penerangan gedung, unit pengolahan air, sistem penyejuk udara dan sistem kendali lainnya. Pada aplikasi automatisasi diatas, biasanya unit input PLC terhubung dengan sensor yang dapat mengubah besaran fisis/mekanis menjadi besaran elektris atau dapat juga terhubung dengan saklar. Sedangkan untuk unit outputnya dapat dihubungkan dengan relai, solenoid, lampu dan lain sebagainya. Salah satu produk PLC yang umum dipakai dalam industri dan bidang automatisasi lainnya adalah PLC Siemens LOGO!. PLC ini diproduksi oleh PT. Siemens AG Jerman dan telah banyak digunakan pada berbagai bidang industri di tanah air. Beberapa keuntungan dalam menggunakan PLC ini adalah bentuknya yang ramping dan sederhana serta bahasa pemrogramannya yang mudah untuk dipelajari. PLC Siemens LOGO! ini beroperasi pada tegangan catu sebesar 12-24 Vdc dan terdiri atas dua bagian yaitu modul utama dan modul tambahan. Modul utama memiliki delapan input dan empat output sedangkan modul tambahan memiliki empat input dan empat output. Apabila jumlah input/output modul utama belum mencukupi maka dapat ditambahkan satu atau lebih modul tambahan sesuai dengan kebutuhan.
9
Gambar 2.4. PLC Siemens LOGO!
2.5 Pemograman PLC Pemrograman PLC dapat dilakukan baik secara langsung melalui console yang ada dimodul unit PLC atau dapat juga dikerjakan melalui computer yang telah dilengkapi dengan software pemrograman. Pada pemrograman PLC ini akan dibahas tentang fungsi-fungsi dasar yang lazim digunakan dalam sistem kontrol automatisasi. Fungsi-fungsi tersebut meliputi: logika NO/NC, gerbang AND, gerbang OR, instruksi TIM (timer), instruksi CNT (counter), dan instruksi SFT (shift register)2
2.5.1 Logika NO/NC Normally Open (NO) merupakan kondisi awal suatu kontak relai dalam PLC dimana sebelum koilnya diaktifkan bersifat terbuka dan akan berubah keadaan menjadi menutup bila koilnya diaktifkan. Sedangkan Normally Close (NC) merupakan kondisi awal suatu kontak relai dalam PLC dimana sebelum koilnya aktif bersifat tertutup dan akan berubah kondisi menjadi terbuka bila koilnya diaktifkan.
NO
NC
Gambar 2.5 Simbol Logika NO dan NC 2
Anonim, Modul Training PLC Siemens, PT. Siemens Indonesia, Jakarta, 2003
10 2.5.2 Gerbang AND Gerbang AND akan menghasilkan logika keluaran tinggi (logika 1) apabila semua masukan yang terhubung pada gerbang AND memiliki logika tinggi. Dengan demikian apabila ada salah satu atau semua input yang terhubung pada gerbang AND berlogika rendah (logika 0) maka gerbang AND akan menghasilkan logika keluaran rendah.
Out Gambar 2.6 Simbol Gerbang AND
2.5.3 Gerbang OR Gerbang OR akan menghasilkan logika keluaran rendah apabila semua masukan yang terhubung pada gerbang OR memiliki logika rendah. Dengan demikian apabila ada salah satu atau semua masukan yang terhubung pada gerbang OR berlogika tinggi maka gerbang OR akan menghasilkan logika keluaran tinggi.
Out
Gambar 2.7 Simbol Gerbang OR
2.5.4 Instruksi TIM (timer) Instruksi TIM (timer) dapat digunakan sebagai pewaktu ON-delay pada rangkaian relai. Instruksi timer ini membutuhkan angka timer yang digunakan untuk membedakan antara instruksi timer yang satu dengan yang lain. Disamping itu
11 instruksi timer juga dapat disetting dengan cara memasukkan nilai set antara 0000 sampai 9999 (0 sampai 999,9 detik).
Input
TIM 00 #Data
Gambar 2.8 Simbol Instruksi Timer
2.5.5 Instruksi CNT (counter) Instruksi CNT (counter) merupakan sebuah pencacah turun yang diset awal. Penurunan satu hitungan setiap kali saat sebuah sinyal berubah dari OFF ke ON. Instruksi counter harus diprogram dengan masukan sinyal hitung (detak), masukan reset dan angka counter yang digunakan untuk membedakan counter yang satu dengan yang lain serta nilai setting yang berfungsi sebagai data awal yang akan dicacah pada counter. Nilai set ini antara 0000 sampai 9999.
Input
CNT 00 #Data
Reset
Gambar 2.9 Simbol Instruksi Counter
2.5.6 Instruksi SFT (shift register) Instruksi SFT (shift register) digunakan untuk menggeser data bit dimana setiap bit digeser ke kanal yang telah ditentukan. Instruksi ini memerlukan nilai setting pada kanal awal (start) dan kanal akhir (end) yang digunakan dalam proses pergeseran data. Sedangkan untuk mengaktifkan proses pergeseran data diperlukan
12 suatu logika tinggi harus diumpankan pada masukan input. Pergeseran data dilakukan setelah adanya penundaan satu pulsa pada masukan detak. Masukan reset digunakan untuk mereset data yang telah digeser untuk kembali pada kanal awal (start). Input
SFT(10)
Detak
S
Reset
E #Data
#Data
Gambar 2.10 Simbol Instruksi Shift Register
2.6 Motor Induksi Fasa Tiga Motor induksi fasa tiga merupakan salah satu dari beberapa jenis motor induksi yang beroperasi berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Motor ini pada dasarnya berputar/beroperasi pada kecepatan konstan dari beban nol hingga beban penuh. Perputaran motor pada mesin arus bolak-balik ditimbulkan oleh adanya medan putar (fluks yang berputar) yang dihasilkan dalam kumparan statornya. Medan putar ini terjadi apabila kumparan stator dihubungkan dalam fase banyak (umumnya fasa tiga) dan hubungannya dapat berupa hubungan bintang atau segitiga3. Sama halnya dengan konstruksi kebanyakan motor pada umumnya, motor ini juga terdiri atas dua bagian yaitu: a. Bagian yang diam (stator) b. Bagian yang berputar (rotor) Bagian yang diam (stator) dihubungkan dengan sumber listrik fasa tiga sedangkan bagian yang berputar (rotor) memperoleh tegangan berdasarkan induksi dari statornya. Rotor terpisah dari stator dengan suatu celah udara berkisar 0,4 mm 3
Zuhal, Ir., Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1984
13 sampai dengan 4 mm tergantung pada daya motor. Adapun berdasarkan tipe dari konstruksi rotor yang digunakan maka motor ini dibedakan pada dua tipe yakni: a. Motor induksi rotor belitan b. Motor induksi rotor sangkar Kedua tipe motor induksi diatas umumnya mempunyai konstruksi stator yang sama. Motor induksi rotor belitan mempunyai rotor yang terdiri atas belitan-belitan kumparan yang dihubungkan fasa tiga dengan jumlah kutub yang sama dengan jumlah kutub pada statornya. Pada motor ini penambahan tahanan luar dapat dilakukan dengan menghubungkan tahanan tersebut ke rotor melalui slip ring. Penambahan tahanan luar ini dimaksudkan untuk memperbesar kopel mula motor dan membatasi besarnya arus masuk pada waktu start.
Gambar 2.11 Start Motor Fasa Tiga dengan Tahanan Luar Motor induksi rotor sangkar mempunyai bentuk rotor yang terdiri atas batangan-batangan konduktor yang disusun menyerupai sangkar tupai. Hal ini dilakukan dengan menghubung singkat ujung-ujung batang konduktor tersebut. Untuk mengurangi besarnya arus mula dalam menjalankan motor induksi rotor sangkar biasanya digunakan saklar bintang-segitiga atau autotrafo. Dengan menggunakan saklar bintang-segitiga maka motor induksi rotor sangkar ini akan mempunyai kopel mula yang kecil dan untuk mengatasi hal tersebut dikembangkan motor induksi rotor sangkar dengan rotor sangkar ganda.
14
Gambar 2.12 Start Motor Fasa Tiga dengan Saklar Bintang-Segitiga
15
BAB III PERANCANGAN ALAT
3.1 Diagram Blok Alat Kontrol PLC Siemens LOGO! Perancangan alat kontrol PLC Siemens LOGO! untuk rangkaian pencacah dan start motor fasa tiga dapat digambarkan pada diagram blok yang ditunjukkan pada gambar 3.1. Secara garis besar alat kontrol PLC ini terdiri atas beberapa blok rangkaian penyusun yaitu: rangkaian sensor infra merah, rangkaian tampilan tujuhsegmen, rangkaian detektor kegagalan relai, rangkaian tombol reset kode error dan rangkaian penggerak motor fasa tiga.
Rangkaian Sensor Infra Merah
Rangkaian Tombol Reset Kode Error
PLC S I E M E N S
Rangkaian Tampilan Tujuh-Segmen
Rangkaian Detektor Kegagalan Relai
M 3~
Rangkaian Penggerak Motor Fasa Tiga
Gambar 3.1 Diagram Blok Alat Kontrol PLC Siemens LOGO! Adapun fungsi dari masing-masing blok rangkaian seperti ditunjukkan pada gambar 3.1 adalah sebagai berikut: a. Rangkaian sensor infra merah digunakan untuk menghasilkan pulsa cacahan satu tembakan yang akan diumpankan pada input PLC. b. Rangkaian tombol reset kode error digunakan untuk mereset kode error yang muncul pada tampilan tujuh-segmen apabila relai tidak bekerja.
16 c. Rangkaian tampilan tujuh-segmen yang akan menampilkan nilai cacahan dan kode error. d. Rangkaian detektor kegagalan relai yang akan mendeteksi bekerja atau tidaknya relai. e. Rangkaian penggerak motor fasa tiga terdiri dari relai dan kontaktor yang digunakan untuk menjalankan motor fasa tiga.
3.2 Diagram Alir Alat Kontrol PLC Siemens LOGO! Diagram alir alat kontrol PLC Siemens LOGO! untuk rangkaian pencacah dan start motor fasa tiga ditunjukkan pada gambar 3.2 di bawah ini. Dari gambar 3.2 tersebut dapat dijelaskan mengenai cara kerja dari simulasi rangkaian kontrol motor fasa tiga. Pertama-tama PLC akan menayangkan angka 0 (nol) pada tampilan tujuhsegmen sebelum adanya proses pencacahan. PLC akan mencacah banyaknya pulsa yang dihasilkan oleh rangkaian sensor infra merah dan menayangkan hasil pencacahannya pada tampilan tujuh-segmen sesuai dengan urutan dalam proses pencacahan. Apabila PLC telah mencacah sebanyak 5 (lima) kali maka counter akan aktif dan mengaktifkan timer penunda waktu (ON-delay) aktifnya relai penggerak motor. Apabila relai bekerja 4 (empat) detik setelah counter aktif maka motor akan berputar. Relai akan bekerja selama 10 (sepuluh) detik sesuai dengan nilai setting pada timernya. Sepuluh detik kemudian relai menjadi tidak aktif dan counter akan direset sehingga tampilan tujuh-segmen akan menayangkan angka nol kembali. Namun apabila relai gagal bekerja setelah penundaan waktu 4 (empat) detik semenjak counter aktif maka kode error akan muncul pada tampilan tujuh-segmen. Penekanan tombol reset kode error akan mereset kode error yang muncul pada tampilan tujuh-segmen dan menayangkan angka terakhir hasil pencacahan PLC.
17
Mulai
Tayangkan angka 0 (nol) pada tampilan tujuh-segmen
Tampilkan angka n untuk pencacahan yang ke-n
Apakah PLC mencacah sebanyak 5 (lima) kali?
n = 1,2,…,5
Tidak
Ya Aktifkan counter dan timer ON-delay
Apakah relai aktif setelah 4 (empat) detik?
Tidak Tayangkan kode error pada tampilan tujuhsegmen
Ya Relai aktif selama 10 (sepuluh) detik dan motor berputar
Matikan relai dan reset counter
Tidak Apakah tombol reset kode error ditekan? Ya
Gambar 3.2. Diagram Alir Alat Kontrol PLC Siemens LOGO!
18 3.3 Rangkaian Sensor Infra Merah Rangkaian sensor infra merah terdiri atas sebuah dioda infra merah dan fototransistor yang dipasang sejajar dimana pada kaki kolektor fototransistor terhubung dengan input I1 pada PLC. Rangkaian sensor infra merah ini dicatu dengan tegangan searah sebesar 24 Vdc. Apabila dioda infra merah menyala dan berkas cahayanya langsung menyinari fototransistor maka nilai tahanan dalam fototransistor akan menurun secara drastis dan menyebabkan fototransistor bekerja sebagai saklar hubung tertutup. Arus akan mengalir dari kaki kolektor menuju kaki emitor yang terhubung ke ground. Kondisi ini menyebabkan nilai tegangan antara kaki kolektor dan kaki emitor mendekati 0 Volt. Input I1 pada PLC akan membaca nilai tegangan tersebut sebagai logika rendah. Apabila sebuah benda tak tembus cahaya diletakkan antara LED infra merah yang sedang menyala dan fototransistor maka cahaya infra merah tersebut tidak mampu untuk menyinari fototransistor sehingga menyebabkan nilai tahanan dalam fototransistor menjadi sangat besar dan fototransistor bekerja sebagai saklar hubung terbuka. Arus tidak dapat mengalir sehingga nilai tegangan antara kaki kolektor dan kaki emitor mendekati tegangan sumbernya (24 Volt). Input I1 pada PLC akan membaca nilai tegangan tersebut sebagai logika tinggi. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa sebuah pulsa cacahan satu tembakan dapat dihasilkan dengan cara melewatkan/menyisipkan suatu benda yang tidak tembus cahaya diantara dioda infra merah dan fototransistor. Selain itu counter dalam PLC juga hanya akan mencacah apabila ada perubahan logika dari logika rendah menuju logika tinggi pada pulsa yang dicacah. Rangkaian sensor infra merah diperlihatkan pada gambar 3.3 berikut.
19
Gambar 3.3 Rangkaian Sensor Infra Merah
3.4 Rangkaian Tampilan Tujuh-Segmen Rangkaian tampilan tujuh-segmen digunakan untuk menampilkan angka hasil pencacahan dan huruf E sebagai kode error apabila relai penggerak motor tidak bekerja. Pada rangkaian ini kaki anoda bersama dihubungkan dengan terminal positif tegangan searah 24 Vdc sedangkan kaki masing-masing segmen mulai dari a sampai g terhubung dengan terminal masukan relai keluaran PLC mulai dari Q2 sampai dengan Q8 sementara pada terminal keluarannya terhubung ke ground.
Gambar 3.4 Rangkaian Tampilan Tujuh-Segmen Untuk menampilkan variasi angka atau huruf pada tampilan tujuh-segmen maka perlu diketahui ruas/segmen mana saja yang perlu diaktifkan dengan cara mengatur kondisi aktif atau tidaknya relai output PLC yang terhubung pada masing-
20 masing segmen tersebut. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel 3.1 dibawah ini. Tabel 3.1 Tabel Kebenaran Tampilan Tujuh-Segmen Common-Anode Tampilan
Keadaan masing-masing ruas tampilan tujuh-segmen
angka
a
b
c
d
e
f
g
0
Nyala
Nyala
Nyala
Nyala
Nyala
Nyala
Mati
1
Mati
Nyala
Nyala
Mati
Mati
Mati
Mati
2
Nyala
Nyala
Mati
Nyala
Nyala
Mati
Nyala
3
Nyala
Nyala
Nyala
Nyala
Mati
Mati
Nyala
4
Mati
Nyala
Nyala
Mati
Mati
Nyala
Nyala
5
Nyala
Mati
Nyala
Nyala
Mati
Nyala
Nyala
6
Nyala
Mati
Nyala
Nyala
Nyala
Nyala
Nyala
7
Nyala
Nyala
Nyala
Mati
Mati
Mati
Mati
8
Nyala
Nyala
Nyala
Nyala
Nyala
Nyala
Mati
9
Nyala
Nyala
Nyala
Nyala
Mati
Nyala
Nyala
3.5 Rangkaian Detektor Kegagalan Relai Rangkaian detektor kegagalan relai digunakan untuk mendeteksi bekerja atau tidaknya relai pada rangkaian penggerak motor fasa tiga. Dalam keadaan normal apabila nilai cacahan pada counter dalam PLC telah mencapai nilai settingnya maka counter akan aktif sehingga menyebabkan timer pada rangkaian penggerak motor akan aktif. Timer ini digunakan untuk memberikan penundaan waktu aktifnya relai (ON-delay). Setelah relai aktif maka salah satu kontaknya akan menutup sehingga mengalir arus dari sumber tegangan +24 Vdc menuju input I2 pada PLC. Dengan demikian PLC akan mendeteksi bahwasanya relai telah bekerja dengan cara membaca adanya logika tinggi pada input I2. Namun apabila salah satu kabel yang mengalirkan arus pada koil relai putus atau terlepas dari terminalnya maka relai tidak aktif sehingga tidak ada arus yang mengalir melalui salah satu kontaknya menuju
21 input I2. Kondisi yang demikian akan menyebabkan PLC mendeteksi adanya kegagalan kerja pada relai (relay failure) dan mengaktifkan kode error dengan cara menampilkan huruf E yang berkedip-kedip pada tampilan tujuh-segmen dengan periode ON-OFF masing-masing setengah detik. Rangkaian detektor kegagalan relai ditujukkan pada gambar 3.5 di bawah ini.
Gambar 3.5 Rangkaian Detektor Kegagalan Relai
3.6 Rangkaian Tombol Reset Kode Error Rangkaian tombol reset kode error digunakan untuk mereset kode error yang muncul pada tampilan tujuh-segmen. Rangkaian ini terdiri dari sebuah saklar tombol tekan yang terhubung ke input I3. Kode error akan aktif apabila relai gagal bekerja karena koil relai tidak mendapatkan arus magnetisasi (energized). Hal ini bisa disebabkan karena kabel yang mengalirkan arus ke koil putus atau terlepas dari terminalnya. Oleh karenanya sebelum mereset kode error terlebih dahulu harus diperbaiki kerusakan pada pengawatan relai tersebur diatas. Bilamana tombol reset ditekan sedangkan pengawatan relai masih dalam kondisi rusak atau belum diperbaiki maka kode error akan direset hanya untuk beberapa saat dan kemudian kode error tersebut akan muncul lagi pada tampilan tujuh-segmen. Dengan demikian penekanan tombol reset kode error seharusnya dilakukan apabila pengawatan relai telah diperbaiki dengan benar sama seperti kondisi semula sehingga relai dapat aktif
22 dan mampu untuk menggerakkan motor. Setelah tampilan kode error direset maka pada tampilan tujuh-segmen akan kembali menanyangkan angka terakhir hasil pencacahan. Rangkaian tombol reset kode error dapat dilihat pada gambar 3.6 berikut.
Gambar 3.6 Rangkaian Tombol Reset Kode Error
3.7 Rangkaian Penggerak Motor Fasa Tiga Rangkaian penggerak motor fasa tiga terdiri atas sebuah relai dan magnetik kontaktor dengan keluaran berupa motor fasa tiga. Motor fasa tiga yang digunakan dalam simulasi ini adalah motor induksi tipe sangkar yang mempunyai kecepatan putar sebesar 1450 putaran per menit dan memiliki daya sebesar 1,5 kiloWatt atau 2 HP. Motor tersebut dirangkai dengan hubungan segitiga (Direct On Line). Relai dalam rangkaian ini berfungsi sebagai saklar yang mengatur aktifnya kontaktor dengan cara menyalurkan dan memutuskan arus yang mencatu koil kontaktor. Sedangkan kontaktor yang dipergunakan adalah kontaktor yang memiliki tiga buah kontak dan dicatu oleh tegangan bolak-balik sebesar 220 Vac. Apabila relai aktif maka kontaktor akan bekerja dan arus dari sumber fasa tiga akan mengalir menuju motor sehingga motor menjadi berputar. Begitu pula sebaliknya jika relai tidak aktif maka kontaktor tidak akan bekerja sehingga motor tidak akan mendapat suplai tegangan dan akan berhenti berputar. Dalam simulasi ini motor hanya akan berputar
23 apabila counter dalam PLC telah mencacah banyaknya pulsa yang masuk ke input I1 dan nilai cacahan telah mencapai nilai setting yang telah ditentukan pada counter. Motor akan berputar selama selang waktu aktifnya relai sesuai dengan nilai setting yang telah ditentukan pada timer dalam PLC. Rangkaian penggerak motor fasa tiga diperlihatkan pada gambar 3.7 berikut.
Gambar 3.7 Rangkaian Penggerak Motor Fasa Tiga
3.8 Diagram Satu Garis Alat Kontrol PLC Siemens LOGO! Diagram satu garis alat kontrol PLC Siemens LOGO! untuk rangkaian pencacah dan start motor fasa tiga ditunjukkan pada gambar 3.8 berikut. Dari diagram tersebut dapat dilihat keseluruhan rangkaian pengawatan (wiring diagram) alat kontrol PLC Siemens LOGO! yang terhubung dengan beberapa komponen penyusun rangkaian tersebut. Dengan adanya diagram satu garis ini diharapkan lebih memudahkan untuk mempelajari semua rangkaian yang menyusun alat kontrol PLC tersebut dan sekaligus memberikan kejelasan dalam memahami cara kerjanya.
24
Gambar 3.8 Diagram Satu Garis Alat Kontrol PLC Siemens LOGO!
25
BAB IV ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT
4.1 Analisa Rangkaian Pencacahan Rangkaian sensor infra merah digunakan untuk menghasilkan pulsa satu tembakan yang akan dicacah oleh counter dalam PLC melalui input I1. Banyaknya pulsa yang dihasilkan oleh sensor infra merah tergantung dari banyaknya barang/benda yang melalui rangkaian tersebut. Dengan demikian semakin banyak barang yang dilewatkan pada rangkaian sensor infra merah maka secara otomatis semakin banyak pula pulsa satu tembakan yang akan dihasilkan untuk dicacah. Counter dalam PLC hanya akan mencacah apabila ada suatu transisi dari logika rendah ke logika tinggi (0 ke 1) pada setiap pulsa yang dihasilkan oleh rangkaian sensor infra merah. Counter akan membaca logika rendah apabila aras tegangan yang dihasilkan kurang dari 6 Volt (< 6V). Sedangkan logika tinggi akan dibaca oleh counter apabila aras tegangan yang dihasilkan sama dengan atau lebih dari 6 Volt (>= 6V). Pada pengujian rangkaian pencacahan ini selain dilakukan pengukuran terhadap aras tegangan yang menuju input I1 juga dilakukan pengukuran terhadap tahanan dalam fototransistor saat fototransistor dalam keadaan disinari cahaya infra merah dan saat fototransistor tidak mendapatkan cahaya infra merah karena terhalang oleh suatu benda yang tak tembus cahaya. Pengukuran aras tegangan dan tahanan dalam pada fototransistor dilakukan dengan cara menyusun rangkaian Voltmeter dan Ohmmeter secara paralel dengan fototransistor seperti pada gambar 4.1 berikut.
26
Gambar 4.1 Pengukuran Aras Tegangan dan Tahanan dalam Fototransistor Dari hasil pengukuran tahanan dan aras tegangan antara kaki kolektor dan kaki emitor fototransistor seperti pada gambar 4.1 diatas diperoleh data seperti pada table 4.1 dibawah ini. Tabel 4.1 Tabel Pengukuran Aras Tegangan dan Tahanan Fototransistor Kondisi Fototransistor
Tahanan Kolektor-
Aras Tegangan
Logika
Emitor (Ohm)
(Volt)
Disinari infra merah
5,25
1,05
Rendah
Tidak disinari infra merah
50k
23,55
Tinggi
4.2 Analisa Rangkaian Tampilan Tujuh-Segmen Rangkaian tampilan tujuh-segmen digunakan sebagai penayang angka desimal hasil pencacahan pada counter dalam PLC dan sekaligus untuk menampilkan kode error yang berupa tampilan huruf E yang berkedip-kedip selama selang waktu tertentu. Dalam simulasi rangkaian kontrol motor ini tampilan tujuh-segmen hanya menayangkan angka desimal dari 0 (nol) sampai dengan 5 (lima) sesuai dengan nilai setting pada instruksi counter dan shift register. Sedangkan untuk tampilan kode
27 error yang berupa huruf E yang berkedip-kedip digunakan timer penghasil pulsa periodik yang mengatur kondisi relai keluaran PLC untuk menghasilkan huruf E pada tampilan tujuh-segmen. Variasi angka maupun huruf yang ditayangkan pada tampilan tujuh-segmen dalam simulasi ini tergantung pada kondisi relai keluaran PLC mulai dari Q2 sampai dengan Q8 yang terhubung dengan kaki pada masingmasing ruas tampilan tujuh-segmen.
Gambar 4.2 Pengujian Rangkaian Tampilan Tujuh-Segmen Dari hasil pengujian kondisi ON-OFF pada relai keluaran PLC terhadap variasi angka dan huruf yang ditayangkan pada tampilan tujuh-segmen diperoleh data pengamatan seperti pada tabel 4.2 berikut. Tabel 4.2 Tabel Hasil Pengujian Rangkaian Tampilan Tujuh-Segmen Tampilan Angka /Huruf
Status Relai Keluaran PLC Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
Q8
(ruas g)
(ruas f)
(ruas e)
(ruas d)
(ruas c)
(ruas b)
(ruas a)
0
OFF
ON
ON
ON
ON
ON
ON
1
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
ON
OFF
2
ON
OFF
ON
ON
OFF
ON
ON
3
ON
OFF
OFF
ON
ON
ON
ON
4
ON
ON
OFF
OFF
ON
ON
OFF
5
ON
ON
OFF
ON
ON
OFF
ON
E
ON
ON
ON
ON
OFF
OFF
ON
28 4.3 Analisa Rangkaian Penggerak Motor Fasa Tiga Rangkaian penggerak motor fasa tiga tersusun atas sebuah relai dan magnetik kontaktor yang terhubung dengan motor fasa tiga. Bilamana relai aktif maka arus dari salah satu fasa yang menyuplai motor fasa tiga (dalam hal ini fasa R) akan mengalir melalui koil pada magnetik kontaktor. Koil ini kemudian menjadi suatu piranti elektromagnetik yang mampu untuk menarik kontak dalam magnetik kontaktor. Akibatnya kontak-kontak dalam magnetik kontaktor akan menutup sehingga menyebabkan arus dari ketiga fasa yaitu R, S dan T mengalir menuju motor fasa tiga. Dengan demikian maka motor fasa tiga akan berputar dengan arah putaran berlawanan arah jarum jam. Dalam simulasi rangkaian kontrol motor ini lama waktu aktifnya relai yang menggerakkan motor fasa tiga tersebut adalah 10 (sepuluh) detik sesuai dengan nilai setting yang telah diatur pada timer dalam PLC. Pengujian pada rangkaian penggerak motor fasa tiga dalam simulasi ini dilakukan dengan mengukur arus dan tegangan jala-jala yang mencatu motor pada saat motor tersebut berputar seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.3 dibawah ini.
Gambar 4.3 Pengukuran Arus dan Tegangan Jala-jala Motor Fasa Tiga
29 Dari hasil pengukuran nilai arus dan tegangan jala-jala pada motor fasa tiga diperoleh data pengamatan seperti pada tabel 4.3 dan 4.4 berikut. Tabel 4.3 Tabel Hasil Pengukuran Arus Jala-jala Motor Fasa Tiga Fasa
Arus jala-jala (Ampere)
R
1,6
S
1,7
T
1,6
Tabel 4.4 Tabel Hasil Pengukuran Tegangan Jala-jala Motor Fasa Tiga Fasa
Tegangan jala-jala (Volt)
R-S
379
R-T
385
S-T
382
4.4 Analisa Diagram Tangga PLC 4.4.1 Analisa Pencacahan Counter Instruksi counter akan melakukan pencacahan setiap ada perubahan logika rendah ke logika tinggi pada pulsa yang menuju input I1. Dalam simulasi rangkaian kontrol motor ini instruksi counter yang digunakan diberi label CNT 01 yang berarti bahwa counter tersebut memiliki data pengenal sebagai counter yang pertama dipakai dalam rangkaian diagram tangga. Sedangkan data yang disetting pada instruksi counter berupa # 05 yang menunjukkan bahwa counter akan mengaktifkan kontaknya apabila counter telah mencacah sebanyak 5 (lima) kali. Dengan aktifnya kontak ini maka counter dianggap mempunyai peran dalam menentukan waktu mulai berputarnya motor. Instruksi counter akan direset secara otomatis saat timer TIM 02
30 aktif dan menutup kontaknya sehingga menyebabkan counter akan membuka kontaknya dan relai penggerak motor menjadi tidak aktif. I1
TIM 02
CNT 01 #05
Gambar 4.4 Diagram Tangga Proses Pencacahan
4.4.2 Analisa Pergeseran Data Shift Register Dalam simulasi rangkaian kontrol motor ini instruksi shift register disetting dengan data kanal awal (start) # 00 dan data kanal akhir (end) # 05. Ini berarti bahwa instruksi shift register akan menggeser data kontak yang aktif dari kanal 0 (nol) sampai dengan kanal 5 (lima) setiap ada pulsa yang menuju input I1. Sebelum adanya proses pencacahan kontak 00 telah aktif terlebih dahulu sehingga menyebabkan output koil internal relai M0 juga aktif. Output M0 ini akan mengaktifkan relai keluaran PLC yang menghasilkan tayangan angka 0 (nol) pada tampilan tujuhsegmen. Transisi logika rendah ke logika tinggi pada pulsa pertama yang menuju input I1 akan menggeser data/kontak yang aktif ke posisi kontak 01. Hal ini akan menyebabkan output koil internal relai M1 aktif dan muncul angka 1 (satu) pada tampilan tujuh-segmen. Proses pergeseran data akan terus berlanjut setiap ada penambahan satu pulsa pada input I1. Mengingat dalam simulasi ini hanya dibatasi 5 (lima) pulsa yang dihasilkan oleh rangkaian sensor infra merah untuk diumpankan pada input I1 maka pergeseran data akan berakhir sampai dengan aktifnya kontak 05 dan tampilan tujuh-segmen hanya akan menayangkan angka 5 (lima) sebagai angka
31 hasil akhir pencacahan PLC. Instruksi shift register ini akan direset bersamaan dengan instruksi counter setelah timer TIM 02 aktif.
SFT
I1
S #00 TIM 02
E #05
00 M0 01 M1 02 M2 03 M3 04 M4 05
TIM 03 M5
Gambar 4.5 Diagram Tangga Pergeseran Data Shift Register
4.4.3 Analisa Proses Menjalankan Motor Fasa Tiga Apabila kontak CNT 01 menutup setelah counter mencacah sebanyak 5 (lima) kali maka timer TIM 01 akan aktif dan menutup kontaknya setelah penundaan waktu selama 4 (empat) detik sesuai dengan data # 04 yang diisikan pada timer TIM 01. Dengan menutupnya kontak TIM 01 ini menyebabkan output Q1 menjadi aktif dan menghidupkan relai penggerak motor sehingga motor berputar. Selain itu
32 menutupnya kontak TIM 01 juga menyebabkan timer TIM 02 menjadi aktif setelah tunda waktu selama 10 (sepuluh) detik. Dengan aktifnya timer TIM 02 menyebabkan kontak TIM 02 menutup dan mereset counter serta shift register. Setelah counter dan shift register direset maka relai penggerak motor menjadi tidak aktif sehingga motor mulai berhenti berputar dan pada tampilan tujuh-segmen akan kembali menayangkan angka 0 (nol) sebagai petunjuk bahwa PLC siap untuk memulai proses pencacahan lagi. CNT 01
TIM 03
TIM 01
TIM 01 #04
TIM 02 #10
TIM 01 Q1
Gambar 4.6 Diagram Tangga Proses Menjalankan Motor Fasa Tiga
4.4.4 Analisa Pendeteksian Kegagalan Relai Setelah counter mencacah sebanyak 5 (lima) kali maka counter akan aktif dan kontaknya menutup. Apabila relai penggerak motor bekerja maka input I2 akan aktif karena mendapat catu tegangan 24 Vdc dan membuka kontaknya sehingga timer TIM 03 tidak aktif dan kode error tidak muncul pada tampilan tujuh-segmen. Namun sebaliknya jika setelah counter aktif relai penggerak motor tidak bekerja maka input I2 akan menjadi tidak aktif dan kontaknya tetap pada posisi menutup sehingga timer
33 TIM 03 menjadi aktif 5 (lima) detik setelah counter aktif. Kode error akan muncul berkedip-kedip pada tampilan tujuh-segmen dengan periode ON-OFF selama setengah detik. Pewaktuan ini ditentukan dari nilai setting pada timer TIM 04 dan TIM 05 yang diisi data # 0,5 atau selama setengah detik. Timer TIM 03 mempengaruhi lama munculnya kode error E pada tampilan tujuh-segmen. Sedangkan timer TIM 04 menentukan lama matinya kode error E pada tampilan tujuh-segmen. Apabila tombol reset kode error ditekan maka kontak I3 akan membuka sehingga timer TIM 03 menjadi tidak aktif. Dengan demikian maka tayangan kode error tidak lagi muncul pada tampilan tujuh-segmen dan sebagai gantinya tampilan tujuh-segmen akan menayangkan angka terakhir hasil pencacahan PLC. CNT 01
TIM 03
I2
TIM 05
TIM 04
TIM 03
I3
TIM 03 #05
TIM 04 #0,5
TIM 05 #0,5
TIM 04 M6
Gambar 4.7 Diagram Tangga Pendeteksian Kegagalan Relai
34
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan Dari keseluruhan perancangan alat yang telah dibuat dan diuji dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Rangkaian sensor infra merah digunakan sebagai penghasil pulsa satu tembakan yang akan dicacah oleh counter dalam PLC melalui input I1. 2. Dalam simulasi ini jumlah pulsa yang dicacah maksimal hanya 5 (lima) sesuai dengan nilai setting yang telah ditentukan pada counter. 3. Sebelum
memulai
proses
pencacahan
tampilan
tujuh-segmen
akan
menayangkan angka 0 (nol) dan akan menayangkan angka n untuk setiap pencacahan yang ke-n. 4. Dalam simulasi ini relai penggerak motor akan aktif selama 10 (sepuluh) detik setelah tunda waktu 4 (empat) detik semenjak counter aktif. 5. Kode error akan muncul pada tampilan tujuh-segmen apabila relai penggerak motor gagal bekerja dan dapat direset dengan menekan tombol reset kode error.
5.2 Saran Berkaitan dengan pembuatan tugas akhir ini ada beberapa masukan/saran yang mungkin dapat diberikan yaitu: 1. Untuk dapat menampilkan angka pencacahan yang lebih dari satu digit dapat digunakan suatu counter elektronik khusus yang bisa dibuat atau dibeli dalam bentuk modul.
35
2. Selain tayangan kode error dapat pula ditambahkan buzzer sebagai indikator apabila relai gagal bekerja. 3. Alat kontrol PLC ini dapat pula dikombinasikan dengan beberapa relai pengaman motor seperti relai arus lebih, relai fasa hilang, relai termal (panas), relai tegangan kurang dan relai tegangan lebih sehingga dapat digunakan dalam pengetesan relai tersebut diatas.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Anonim, “Modul Training PLC Siemens”, PT. Siemens Indonesia, Jakarta, 2003. [2] Depari, Ganti, “Pokok-pokok Elektronika”, Penerbit Sinar Baru, Jakarta, 2000. [3] Fitzgerald, A.E., “Mesin-mesin Listrik”, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1992. [4] Kadir, Abdul, “Distribusi dan Utilitas Tenaga Listrik”, Penerbit UI-Press, Jakarta, 2000. [5] Malvino, A.P., “Prinsip-prinsip Elektronika”, Penerbit Erlangga, Jakarta, 2000. [6] Setyoadi, Melani, “Elektronika Digital”, Penerbit Andi Offset, Yogyakarta, 2004. [7] Wildi, Theodore, “Electrical Machines, Drives and Power Systems”, Prentice Hall International Inc., New Jersey, 1997. [8] Zuhal, Ir., “Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya”, Penerbit Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1984.
