TUGAS AKHIR MODIFIKASI PERANGKAT KELISTRIKAN MESIN CUCI PRIMUS 20KG DENGAN MENGGUNAKAN PLC DAN HMI

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

TUGAS AKHIR MODIFIKASI PERANGKAT KELISTRIKAN MESIN CUCI PRIMUS 20KG DENGAN MENGGUNAKAN PLC DAN HMI Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro

disusun oleh : JOANNES CHRYSOSTOMUS HADI PRABOWO NIM : 125114054

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2015

i


FINAL PROJECT ELECTRIC CIRCUIT MODIFICATION OF PRIMUS WASHING MACHINE 20 KG USED PLC AND HMI In partial fulfilment of the requirements for the degree of Sarjana Teknik Electrical Engineering Study Program

JOANNES CHRYSOSTOMUS HADI PRABOWO NIM : 125114054

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTEMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY 2015

ii


HALAMAN PERSETUJUAN TUGAS AKHIR MODIFIKASI PERANGKAT KELISTRIKAN MESIN CUCI PRIMUS 20KG DENGAN MENGGUNAKAN PLC DAN HMI Oleh : JOANNES CHRYSOSTOMUS HADI PRABOWO NIM : 125114054

telah disetujui oleh :

Pembimbing I

Bernadeta Wuri Harini, M.T.

Tanggal: ---------------------------------

iii


HALAMAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR MODIFIKASI PERANGKAT KELISTRIKAN MESIN CUCI PRIMUS 20KG DENGAN MENGGUNAKAN PLC DAN HMI Disusun oleh :

JOANNES CHRYSOSTOMUS HADI PRABOWO NIM : 125114054 Telah dipertahankan di depan panitia penguji pada tanggal 30 Oktober 2015 dan dinyatakan memenuhi syarat

Susunan Panitia Penguji : Nama Lengkap

Tanda Tangan

Ketua

: Petrus Setyo Prabowo, M.T.

-----------------------------

Sekretaris

: Martanto, M.T.

-----------------------------

Anggota

: Bernadeta Wuri Harini, M.T.

-----------------------------

Yogyakarta, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Dekan,

Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc.

iv


PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 30 Oktober 2015

Joannes Chrysostomus Hadi Prabowo

v


HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma: Nama

: Joannes Chrysostomus Hadi Prabowo

Nomor Mahasiswa

: 125114054

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya Ilmiah saya yang berjudul :

MODIFIKASI PERANGKAT KELISTRIKAN MESIN CUCI PRIMUS 20KG DENGAN MENGGUNAKAN PLC DAN HMI Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkal data, mendistribusikan secara terbatas dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberika royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis

Yogyakarta, 30 Oktober 2015


vi


HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

Motto : Selalu ada kesempatan yang kedua bagi yang Percaya dan yang gigih berusaha untuk Mencarinya

Skripsi ini kupersembahkan untuk…… Yesus Kristus Pembimbingku yang setia Isteriku dan anakku yang tercinta Teman-teman ATMI yang aku banggakan

vii


INTISARI Bisnis jasa laundry atau jasa pencucian pakaian mulai marak dan berkembang pesat, dari skala kecil berupa bisnis rumahan sampai dengan skala besar berupa industri penyedia jasa laundry bagi Rumah Sakit, Hotel ataupun industri garment. Kebutuhan mesin cuci dengan kapasitas besar diperlukan, salah satunya dengan memodifikasi mesin cuci lama merek Primus kapasitas 20kg model front loader yang telah rusak kontrolnya. Dimodifikasi dengan menambahkan pintu side door, sensor, aktuator dan intergrasi kontrol PLC dengan HMI. Pada penelitian ini, modifikasi yang dilakukan adalah penambahan sensor-sensor untuk pengamanan, sensor ketinggian air, valve untuk keluar masuk air, motor induksi tiga fasa sebagai penggerak tabung dengan inverter sebagai pengatur kecepatan, penambahan kontrol sistem dan sensor pemanas air, agar terbentuk sistem baru yang dapat diintergrasikan dengan PLC dan HMI sebagai kontrol sistemnya. Modifikasi perangkat kelistrikan mesin cuci Primus 20kg dapat berfungsi, semua sensor dan actuator dapat dilakukan, dan dapat dintergrasi kontrol PLC dan HMI dengan tingkat keberhasilan 100%. Penyimpangan yang terjadi antara suhu yang diinginkan dengan suhu terukur adalah 6,78 %. Kemampuan dispenser untuk memompa cairan sebanyak 4,6 ml/detik. Penyimpangan putaran rendah 14,8%, penyimpangan putaran sedang 1,56% dan penyimpangan putaran tinggi 1,6%.

Kata Kunci : Modifikasi mesin cuci, PLC, HMI, Primus 20kg, front loader, penambahan pintu side door.

viii


ABSTRACT Business laundry service or clothes washing services began to bloom and thrive, from small scale in the form of home-based business to industrial laundry services, that’s provided for hospitals, hotels or garment industry. Needs a washing machine with a large capacity is required, either by modifying the old washing machine brand Primus 20kg capacity front loader models that have been damaged control. Modified by adding a side entrance door, sensors, actuators and control integration with HMI PLC. In this study, the modifications made is the addition of sensors for security, sensor water level, valve to come out into the water, three phase induction motor as the driving tube with the inverter as speed control, the addition of the control system and sensors water heater, in order to form a new system which can be integrated in the PLC and HMI as a new control system. Modification of electrical devices Primus 20kg washing machine can function, all sensors and actuators can be done, and can be integrated with PLC control and HMI with a 100% success rate. Deviations between the desired temperature with the measured temperature is 6.78%. Ability to pump fluid dispenser of 4.6 ml / sec. Deviations 1.67% for low speed rotation, 0.22% deviation for middle speed rotation and 0.04% deviation for high speed rotation. Keywords: Modification of a washing machine, PLC, HMI, Primus 20kg, front loader, side entrance door.

ix


KATA PENGANTAR Syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala karuniaNya, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Penelitian yang berupa tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi mahasiswa Jurusan Teknik Elektro untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik atas bantuan, gagasan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, peneliti ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ayah dan Ibu yang telah mencurahkan segala kasih sayangnya kepada penulis. 2. Istri dan anakku tercinta Aria yang telah memberikan dorongan kepada penulis. 3. Ibu Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi. 4. Bernadeta Wuri Harini, M.T. selaku pembimbing I yang telah bersedia memberikan pengarahan dan bimbingan selama penulis melaksanakan tugas akhir. 5. Romo T. Agus Sriyono SJ, M.A, M.Hum. yang telah memberikan bantuan berupa dana selama penulis belajar di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta 6. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu atas bantuan, bimbingan, kritik dan saran. Semoga Tuhan membalas kebaikan anda Peneliti sangat mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun serta menyempurnakan tulisan. Semoga tugas ini dapat dimanfaatkan dan dikembangkan lebih lanjut oleh peneliti lain sehingga tulisan ini dapat lebih bermanfaat.

Yogyakarta, 30 Oktober 2015 Peneliti,


x


DAFTAR ISI Halaman Sampul (Bahasa Indonesia)……………………………………………… i Halaman Sampul (Bahasa Inggris)………………………………………………… ii Halaman Persetujuan ……………………………………………………………… iii Halaman Pengesahan……………………………………………………………… iv Pernyataan Keaslian Karya………………………………………………………… v Halaman Persembahan..…………………………………………………………… vi Intisari …………………………………………………………………………….. vii Abstract ……………………………………………………………………..……. viii Kata Pengantar ………………………………………………………..………….. ix Daftar Isi…………………………………………………………………………… xi Daftar Gambar……………………………………………………………………... xiv Daftar Tabel……………………………………………………………………….. xvi

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ………. ………………………………………….…… 1 1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian………………………….…….………. 3 1.3. Batasan Masalah …...…………………………………………….…… 3 1.4. Metodologi Penelitian…………………………………………….…… 4

BAB II DASAR TEORI 2.1. Mesin Cuci ……………………………………………………….…… 5 2.2. PLC ……………….…………………………………….…….………. 6 2.3. HMI …………………………………………………………….……... 6 2.4. Relai .…………………………………………………………….…… 7 2.5. Kontaktor………….…………………………………….…….………. 7 2.6. Solid State Relay……………………………………………….……... 8 2.7. TOR ……………………………………………………………..…… 9 2.8. Kontrol Suhu…….…………………………………….…….………. 10 2.8.1. Kontrol On-Off………………………………….…….………. 10

xi

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 2.9. Pemanas Elektrik...…………………………………………….……... 11 2.10. Presure Level Switch………………………………..……….……... 12 2.11. Motor Induksi 3 Fasa………………………………………….….… 14 2.12. Inverter .………….…………………………………….…….………. 15 2.13. Emergency Stop……………………………………………….……... 16 2.14. Solenoid …………………………………………………………….. 16 2.15. Kran Solenoid .….…………………………………….…….………. 16 2.16. Chemical Dispenser ………………………………………….……... 17 2.17. Alarm Buzzer ……………………………………………………….. 18 2.18. Mini Circuit Breaker (MCB) ………………………….…….………. 18 2.19. Limit Switch ………………………………………………….……... 20 2.20. Induktif Proximity Sensor ………………………………………….. 20

BAB III RANCANGAN PENELITIAN 3.1. Hasil Wawancara …… ………………………………………….…… 21 3.2. Modifikasi Teknik Mesin Cuci ………………………….….………… 24 3.3. Perancangan Mekanik ………………………………………….……... 25 3.4. Perancangan Hardware ….…………………………….…….……….. 27 3.4.1. Rangkaian Daya 3 Fasa ……………………………….……...

27

3.4.2. Rangkaian Daya Kontrol, Sensor dan Aktuator…….….……... 28 3.4.3. Rangkaian Signal Output Input PLC ………………….……... 29 3.5. Pengujian dan Analisa Sistem ……………………………………...

32

3.5.1. On-Off Input PLC ……..……………………………….……... 33 3.5.2. Putaran Motor ………………………………………….……... 34 3.5.3. Karakteristik Kontrol Suhu ………….………………….……... 35 3.5.4. Level Sensor ………….……………………………….……...

35

3.5.5. Chemical Dispenser ……………………….………….……...

35

3.5.6. Aktuator Solenoid Valve ………….………………….……...

36

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Bentuk Fisik dan Pengawatan Mesin Cuci …………………….……

37

4.1.1. Bentuk Fisik Mesin Cuci Primus 20Kg …..…….…….………. 37 4.1.2. Cara Penggunaan Alat …….………...………….…….………. 40

xii

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 4.2. Pengujian Sistem

…………………………………………….…… 44

4.2.1. Input Output PLC ……………………………….…….………. 44 4.2.2. Diagram pengawatan …………………………….…….………. 45 4.2.3. Putaran Motor ………………………...………….…….………. 46 4.2.4. Level Sensor ……………………...………….…….….………. 51 4.2.5. Pengaturan Suhu …………...………...………….…….………. 53 4.2.6. Dispenser ……………………………………….…….………. 54 4.2.7. Aktuator dan Valve ..………………...………….…….………. 54 4.3. Analisa Hasil Pengujian………………………………………….…… 55

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ………….………………………………………….…… 60 5.2 Saran ……………..…………………………………….…….………. 60 DAFTAR PUSTAKA …………………….………………………………….…. 62 LAMPIRAN ……….…………………….………………………………….…. Lampiran 4.a. Diagram Pengawatan Tegangan 3 Fasa Lampiran 4.b. Power Supplay Wiring Diagram Lampiran 4.c. Diagram Pengawatan Input PLC Lampiran 4.d. Diagram Pengawatan Input PLC Lampiran 4.e. Diagram Pengawatan Output PLC Lampiran 4.f. Diagram Pengawatan Output PLC Lampiran 4.g. Data perbandingan Waktu dan Volume Air Pompa

xiii

63


DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Mesin Cuci Primus Sebelum Diperbaiki ............................................ 2 Gambar 1.2. Unit Pengendali Electro-mechanical Mesin Cuci Primus .................... 2 Gambar 1.3. Mesin Cuci Primus 20 Kg .................................................................... 3 Gambar 1.4. PLC Mitsubishi FX 3U-48M ................................................................ 4 Gambar 2.1. Relai 12V .............................................................................................. 7 Gambar 2.2. Kontaktor .............................................................................................. 8 Gambar 2.3. Diagram SSR ........................................................................................ 9 Gambar 2.4. SSR-40DA-H ........................................................................................ 9 Gambar 2.5. TOR ...................................................................................................... 9 Gambar 2.6. Termokontrol dengan termokopel ........................................................ 10 Gambar 2.7. Kontroler On-Off .................................................................................. 10 Gambar 2.8. Kontroler On-Off Hysteresis ................................................................. 11 Gambar 2.9. Pemanas Elektrik .................................................................................. 12 Gambar 2.10. Diagram Referensi Tekanan Batas Atas dan Bawah .......................... 13 Gambar 2.11. Sensor Level Dungs LGW 150 A4 ..................................................... 13 Gambar 2.12. Motor 3 Fasa Sangkar Tupai............................................................... 14 Gambar 2.13. Tombol Emergency Stop .................................................................... 16 Gambar 2.14. Solenoid .............................................................................................. 16 Gambar 2.15. Rangkaian Sederhana dan Prinsip Kran Solenoid .............................. 17 Gambar 2.16. Solenoid Valve ................................................................................... 17 Gambar 2.17. Chemical dispenser Knight One Shot OS-100 L/S ............................ 18 Gambar 2.18. Buzzer Piezoelectric ........................................................................... 18 Gambar 2.19. Design MCB ....................................................................................... 19 Gambar 2.20. Macam-macam MCB.......................................................................... 19 Gambar 2.21. Simbol dan Contoh Limit Switch ........................................................ 20 Gambar 2.22. Catu Daya Proximity Sensor ............................................................... 20 Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem............................................................................ 24 Gambar 3.2. Dimensi Mesin Cuci ............................................................................. 26 Gambar 3.3. Rancangan Mesin Cuci Tampak Belakang ........................................... 26 Gambar 3.4. Diagram Pengawatan Sumber Tegangan 3 Fasa .................................. 27 Gambar 3.5. Power Supply Wiring Diagram ............................................................ 28

xiv

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar 3.6. Diagram Pengawatan Input PLC .......................................................... 29 Gambar 3.7. Diagram Pengawatan Input PLC .......................................................... 30 Gambar 3.8. Diagram Pengawatan Output PLC........................................................ 31 Gambar 3.9. Diagram Pengawatan Output PLC........................................................ 32 Gambar 3.10. Pengukuran Tegangan ........................................................................ 34 Gambar 3.11. Pengukuran Arus ................................................................................ 34 Gambar 3.12. Pengukuran Arus dengan Tang Arus .................................................. 34 Gambar 3.13. Tachometer ......................................................................................... 35 Gambar 4.1. Perbandingan Rancangan Mesin Cuci Primus...................................... 37 Gambar 4.2 Perbandingan Rancangan Pintu Samping .............................................. 38 Gambar 4.3 Letak Sensor dan Aktuator Pintu ........................................................... 38 Gambar 4.4. Sistem Pengunci Pintu Depan ............................................................... 39 Gambar 4.5. Bentuk Fisik Mesin Cuci Bagian Belakang .......................................... 39 Gambar 4.6. Kotak Kontrol Utama ........................................................................... 40 Gambar 4.7. Tampilan Awal HMI ............................................................................ 41 Gambar 4.8. Tampilan HMI Manual ......................................................................... 41 Gambar 4.9. Hubungan dan Kombinasi Port Pada Inverter ...................................... 48 Gambar 4.10. Kombinasi Biner Kecepatan Inverter ................................................. 48 Gambar 4.11. Grafik Perbandingan Waktu dan Volume Air Pompa ........................ 54

xv


DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Tabel Spesifikasi HMI Omron seri NB .................................................... 7 Tabel 3.1. Urutan Proses Mesin Cuci. ....................................................................... 22 Table 4.1 Tegangan Input PLC.................................................................................. 44 Table 4.2 Tegangan Output PLC ............................................................................... 44 Tabel 4.3 Perhitungan Frekuensi Motor .................................................................... 46 Tabel 4.4 Pengaturan Parameter Inverter .................................................................. 47 Tabel 4.5. Perbandingan Putaran Motor .................................................................... 49 Tabel 4.6. Perbandingan Putaran Tabung.................................................................. 49 Tabel 4.7. Kecepatan Tabung Terhadap Pengereman ............................................... 50 Tabel 4.8. Kerja Sensor Tekanan............................................................................... 52 Tabel 4.9. Waktu Pembuangan Air ........................................................................... 52 Tabel 4.10. Perbandingan Suhu dan Waktu Pemanasan ........................................... 53 Tabel 4.11. Fungsi Aktuator dan Valve ..................................................................... 54 Tabel 4.12. Perbandingan Putaran Tabung Pada Beban Kain Basah ........................ 56 Tabel 4.13. Pengaturan Parameter Untuk Mesin Cuci .............................................. 56 Tabel 4.14. Kerja Pintu Samping Terhadap Perubahan Sr1 ...................................... 57 Tabel 4.15. Kerja Putaran Washing 40 rpm ............................................................... 57 Tabel 4.16. Kerja Putaran Pre Spinning 150 rpm ...................................................... 57 Tabel 4.17. Kerja Putaran Spinning 250 rpm ............................................................ 58 Tabel 4.18. Hasil Pengamatan Sistem ....................................................................... 58

xvi


BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang Bisnis jasa laundry atau jasa pencucian pakaian mulai marak dan berkembang pesat,

dari skala kecil berupa bisnis rumahan sampai dengan skala besar berupa industri penyedia jasa laundry bagi Rumah Sakit, Hotel ataupun industri garment. Untuk skala rumahan mesin cuci mengunakan mesin cuci yang sudah umum di pasaran dengan kapasitas di bawah 20 kg, sedangkan skala industri mengunakan mesin dengan kapasitas diatas 20 kg dengan fungsi yang disesuaikan kebutuhan serta menggunakan kontrol mesin yang dapat diprogram dan disesuaikan dengan pemakai. Dalam perkembangannya mesin cuci dibuat agar mudah untuk digunakan. Dalam segi bisnis mesin cuci bukan hanya kemudahan penggunaan saja yang dibutuhkan tetapi bagaimana mesin cuci tersebut sebagai pencetak pendapatan menjadi lebih efisisen dan terkontrol adalah sebuah tantangan dan peluang kedepan. PT ATMI SOLO sebagai sebuah perusahan jasa yang dapat membuat dan memperbaiki mesin industri, memperoleh pesanan dari PT. Aqualis Fabricare berupa modifikasi mesin cuci dengan kapasitas 20 kg dengan spesifikasi menggunakan kontrol PLC. Pelanggan tersebut mengharapkan mesin cuci ini mempunyai kemampuan untuk washing atau mencuci, rising atau membilas, soaking atau merendam, spinning atau memeras dan juga drying atau mengeringkan yang sudah terprogram, mudah dijalankan dan dapat dipilih oleh pemakainya. Disamping itu untuk kebutuhan teknis dan efisiensi mesin cuci tersebut dirancang agar dapat berkomunikasi dengan komputer sehingga program mesin cuci dapat secara mudah diatur dan kerja mesin tersebut dapat dipantau. Berdasar kebutuhan PT. Aqualis Fabricare tersebut, penulis berusaha untuk memodifikasi sebuah mesin cuci merk PRIMUS dengan kapasitas 20 Kg menjadi sebuah mesin cuci baru dimana sistem kelistrikan mesin cuci tersebut siap terintegrasi dengan sebuah control PLC dan HMI sehingga didapat sebuah Mesin cuci baru yang dapat diatur dan disesuaikan dengan kebutuhan PT. Aqualis Fabricare. Dalam sebuah jurnal penelitian dengan judul Design Model of Automation Washer for Two Tubes Aperture (Twin Tube Top Loader) Microcontroller Based ATMEGA32 oleh Nando dkk [1], yang merealisasikan sebuah model otomatisasi mesin cuci dua tabung

1


2

bukaan atas (twin tube top loader) yang dapat mengatur operasional isi ulang air cucian dan mengatur proses pencucian secara berulang dengan otomatis berbasis mikrokontroler ATMega32. Yang diharapkan penulis dari tugas akhir ini adalah lebih dari pengaturan isi ulang air cucian. Mesin cuci Primus 20 kg yang akan diteliti sudah mempunyai fungsi mesin cuci standart yaitu satu tabung bukaan depan (Single Tube Front Loader) diperlihatkan pada gambar 1.1 dengan kontrol manual berupa electro-mechanical controls (knobs) diperlihatkan pada gambar 1.2 untuk program yang diinginkan dan tanpa pemanas air dan dalam keadaan telah rusak.

Gambar 1.1. Mesin Cuci Primus Sebelum Diperbaiki

Gambar 1.2. Unit Pengendali Electro-mechanical Mesin Cuci Primus


3

Untuk meningkatkan kinerja mesin cuci, mesin cuci tersebut akan diintegrasikan dengan PLC dan HMI sehingga dapat diperoleh mesin cuci yang baru, yang dapat diatur dan disesuaikan dengan kebutuhan industri jasa laundry. Untuk mewujudkan hal ini, mesin cuci yang ada akan dilengkapi dengan sensor dan aktuator sehingga mesin cuci siap diintegrasikan dengan PLC.

1.2.

Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah menciptakan suatu sistem kelistrikan mesin cuci

yang dapat dikontrol oleh sebuah PLC. Manfaat dari penelitian ini bagi PT ATMI SOLO adalah menyediakan sebuah mesin cuci yang efektif dan dapat dirakit dengan sistem PLC terintergrasi sebagai solusi terhadap kebutuhan pelanggan serta pengembangan produk untuk menambah nilai jual suatu produk tersebut.

1.3.

Batasan Masalah Agar Tugas Akhir ini bisa mengarah pada tujuan dan untuk menghindari

kompleksnya permasalahan yang muncul, maka diperlukan adanya batasan-batasan masalah yang sesuai dengan judul dari tugas akhir ini. Adapun batasan masalah adalah: 1.

Mesin cuci yang digunakan adalah mesin cuci Single Tube Front Loader merek Primus dengan kemampuan loading 20 Kg.

Gambar 1.3. Mesin cuci Primus 20 Kg

2.

Input terdiri dari sensor ketinggian air 3 buah untuk 3 level, sensor suhu air, sensor keamanan pintu, emergency stop.

3.

Output terdiri dari valve air masuk, valve buangan, pemanas air, inverter, Chemical dispenser

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 4.

4

PLC yang akan diintegrasikan adalah PLC Mitsubishi FX 3U 48MR/ES-A.

Gambar 1.4. PLC Mitsubishi FX 3U-48M

5.

Variabel yang diteliti adalah tentang output masing-masing sensor, kinerja aktuator dan pengawatan kelistrikan

1.4.

Metodologi Penelitian Berdasar pada tujuan yang akan dicapai metode-metode yang digunakan dalam

penyusunan tugas akhir ini adalah: 1.

Studi literatur, yaitu mempelajari dan membaca tentang sensor, aktuator, motor, PLC dan HMI yang akan diinstal pada mesin cuci serta standarisasi pengawatan

2.

Wawancara, yaitu dengan cara mendapatkan data dan masukan dengan mewancarai nara sumber yang berkaitan dengan permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir dalam hal ini pelanggan dan marketing dari PT ATMI SOLO.

3.

Perancangan, yaitu tahapan perancangan jalur kelistrikan

4.

Pembuatan hardware, meliputi modifikasi tabung untuk instalasi pemanas, termokontrol dan level air. Penambahan liquid chemical dispenser dengan 3 jenis bahan kimia.

5.

Proses pengambilan data, yatu proses pengujian terhadap sistem. Data diambil dari kinerja sistem untuk menguji keefektifan sistem yang ada.

6.

Analisis dan penyimpulan hasil percobaan. Analisis data dilakukan dengan membandingkan data yang diperoleh dengan data sheet dari sensor dan aktuator sehingga didapat fungsi yang paling optimal dan dibandingkan dengan kebutuhan sesuai spesifikasi input dan output PLC.


Bab II DASAR TEORI Bab ini menjelaskan tentang dasar teori dan penjelasan peralatan yang digunakan dalam Tugas Akhir ini

2.1.

Mesin Cuci [2] Sejarah mesin cuci elektrik pertama diproduksi di Amerika Serikat pada tahun 1908.

Mesin cuci pertama tersebut mempunyai pengerak motor dibagian atas. Tahun 1920 mesin cuci berkembang lagi dengan sistem tabung horisontal silinder. Pada akhir 1940 mesin cuci berkembang mengunakan impeller. Di tahun 1950, mulai ditambahkan unit pemanas dan pemeras automatis, ditahun itu beberapa model mesin cuci mempunyai unit pemeras yang terpisah tabung pencucian. Di tahun 1960, mesin cuci sudah sangat berkembang dengan pilihan tombol/selektor fungsi mencuci, membilas dan memeras yang dijalankan dalam satu tabung, pertama dibuat dengan tabung vertikal (top loader) dan kemudian berkembang pula dengan tabung horisontal (front loader). Pada abad ke 20 teknologi mesin cuci terus berkembang, pengunaan selektor control electro-mechanical digantikan dengan elektronik push-buttons. Mesin cuci terbaru hanya membutuhkan sedikit air dan dapat bekerja optimal dengan walau tidak menggunakan air panas, sehingga mengurangi waktu proses dan menjadi lebih efisien. Mesin cuci juga diprogram dengan cycle / tahapan proses yang menyesuaikan bahan kain yang akan dicuci seperti sutra, wool, katun, jeans dan bahan lain. Mesin cuci Primus yang dimodifikasi oleh penulis mempunyai spesifikasi sebagai berikut: [3] 1. Kapasitas

: 20 kg

2. Sumber listrik

: 3 fasa 3x380-480V 50/60Hz

3. Pilihan pencucian

: 5 pilihan program

4. Suhu air masuk

: normal, dipanaskan 60 derajat celcius sesuai dengan pilihan

program 5. Detergen

: 3 jenis cairan kimia (disediakan dari pelanggan)

6. Volume air maksimal

: 200 Liter

5

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 2.2.

6

PLC PLC (Programmable Logic Controller) ialah rangkaian elektronik berbasis

mikroprosesor yang beroperasi secara digital, menggunakan programmable memory untuk menyimpan instruksi yang berorientasi kepada pengguna, untuk melakukan fungsi khusus seperti logika, sequencing, timing, arithmetic, melalui input baik analog maupun discrete / digital, untuk berbagai proses permesinan. Keuntungan utama penggunaan PLC ialah sistem kendali dapat diubah-ubah sesuai kebutuhan tanpa harus mengubah komponen dasar pengendalinya. Dikarenakan sangat fleksibel terhadap variasi sistem kendali maka menjadi hemat biaya. Kelebihan PLC yang lain ialah : 1. Tahan terhadap lingkungan kerja yang keras serta suhu, getaran, dan kebisingan yang dinamis. 2.

Input / output sudah tersedia di unit PLC.

3.

Bahasa program dan pemrograman mudah dipahami.

Spesifikasi PLC Mitsubishi FX 3U 48MR/ES-A adalah sebagai berikut [4] 1.

Teganggan PLC

: 24V DC +20%, -30% 35W

2.

Jumlah I/O

: 54 buah

3.

Jenis I/O

: Relay

4.

Tegangan Input

: 24V DC +20%, -30%

5.

Tegangan Output

: < 30V DC atau <240V AC

6.

Tegangan Input

: 24V DC +20%, -30%

2.3.

HMI Human Machine Interface (HMI) adalah sistem yang menghubungkan antara

manusia dan teknologi mesin. HMI dapat berupa pengendali dan visualisasi status baik dengan manual maupun melalui visualisasi komputer yang bersifat real time. Tugas dari Human Machine Interface (HMI) yaitu membuat visualisasi dari teknologi atau sistem secara nyata. Sehingga dengan desain HMI dapat disesuaikan sehingga memudahkan pekerjaan fisik. Tujuan dari HMI adalah untuk meningkatkan interaksi antara mesin dan operator melalui tampilan touch panel dan memenuhi kebutuhan pengguna terhadap informasi sistem.

HMI yang digunakan adalah seri OMRON NB5Q-TW00B dengan spesifikasi elektronis berdasar table 2.1 spesifikasi HMI Omron seri NB [5] membutuhkan teganggan sumber 24V DC +15%, -15% 6W.


7

Tabel 2.1. Tabel Spesifikasi HMI Omron Seri NB

2.4.

Relai [6] Relai pengendali elektromekanis (EMR = electromechanical relay) adalah sebuah

saklar magnetis yang dapat dikendalikan dengan permberian energy elektromagnetis, bentuk fisik dapat dilihat pada gambar 2.1. Relai terdiri dari 3 bagian utama, yaitu: 4.

Koil

: lilitan dari relai

5.

Common

: bagian yang tersambung dengan Normally Close (dalam keadaan

normal) 6.

Kontak

: terdiri dari Normally Close dan Normally Open

NC (Normally Closed) merupakan saklar dari relai yang dalam keadaan normal (relai tidak diberi tegangan) terhubung dengan common. Sedangkan NO (Normally Open) merupakan saklar dari relai yang dalam keadaan normal (relai tidak diberi tegangan) tidak terhubung dengan common.

Gambar 2.1. Relay 12V

2.5.

Kontaktor [6] Kontaktor Magnet adalah suatu alat yang sangat sering dipakai di industri. Industri-

industri besar pasti sangat bergantung pada alat ini. Melalui alat inilah, kita dengan mudah dapat mengendalikan beban yang berat seperti motor 3 fasa.


8

Pada dasarnya, prinsip kerja magnetic contactor ini sama dengan sebuah relai, yaitu menghubung dan memutuskan aliran listrik. Demikian juga dengan aktuator, alat ini menggunakan suatu coil (kumparan) yang bila dialiri listrik kumparan tersebut memunculkan medan magnet. Medan magnet inilah yang dapat mengendalikan kontakkontak yang ada pada magnetic contactor. Yang membuat Kontaktor Magnet berbeda dengan relai adalah, Kontaktor Magnet mempunyai kontak NO utama, yaitu kontak yang mungkin dibuat khusus untuk mengontrol sebuah motor 3 phase.

Gambar 2.2. Kontaktor

2.6.

Solid State Relay (SSR) [6] Pengertian dan fungsi solid state relay sebenarnya sama saja dengan relai

elektromekanik yaitu sebagai saklar elektronik yang biasa digunakan atau diaplikasikan di industri-industri sebagai piranti pengendali. Namun relai elektro mekanik memiliki banyak keterbatasan bila dibandingkan dengan solid state relay, salah satunya seperti siklus hidup kontak yang terbatas, mengambil banyak ruang, dan besarnya daya kontaktor relai. Karena keterbatasan ini, banyak produsen relai menawarkan perangkat solid state relay dengan semikonduktor modern yang menggunakan SCR, TRIAC, atau output transistor sebagai pengganti saklar kontak mekanik. Prinsip kerja solid state relay dengan menggunakan TRIAC dapat dilihat dalam gambar 2.3 berikut.


9

Gambar 2.3. Diagram SSR

Gambar 2.4. SSR-40DA-H

2.7.

TOR [6] Thermal relay atau overload relay adalah peralatan switching yang peka terhadap

suhu dan akan membuka atau menutup kontaktor pada saat suhu yang terjadi melebihi batas yang ditentukan atau peralatan kontrol listrik yang berfungsi untuk memutuskan jaringan listrik jika terjadi beban lebih. Contoh Thermal overload relay (TOR) dapat dilihat pada gambar 2.5.

Gambar 2.5. TOR TOR mempunyai tingkat proteksi yang lebih efektif dan ekonomis, yaitu: 1. Pelindung beban lebih / Overload


10

2. Melindungi dari ketidakseimbangan phasa / Phase failure imbalance 3. Melindungi dari kerugian / kehilangan tegangan phasa / Phase Loss.

2.8.

Kontrol Suhu [6] Kontrol suhu digunakan unrtuk mempertahankan suhu tertentu didalam suatu proses

atau perlindungan terhadap kondisi suhu berlebihan. Pengontrol suhu terdapat tiga bagian yang saling berhubungan yaitu unit pengontrol, unit pemanas dan unit sensor dimana sensor bisa berupa termokopel atau RTD. Gambar 2.6. mengilustrasikan unit control, unit pemanas dan unit sensor. Cara kerjanya membandingkan suhu sesungguhnya dengan suhu kontrol yang dikehendaki atau titik penyetelan.

Gambar 2.6. Termokontrol Dengan Termokopel

2.8.1 Kontrol On-Off Pengontrol on–off akan menghidupkan pemanas ketika suhu di bawah titik penyetelan dan mati apabila suhu mencapai titik penyetelan. Kontrol jenis ini digunakan pada sistem dimana kontrol presisi tidak diperlukan, pada sistem dengan masa yang begitu besar sehingga suhu berubah sangat lambat atau untuk sebagai alarm suhu Kontroler on-off ada dua macam yaitu: 1. Kontroler On-off Murni

Gambar 2.7. Kontroler On-Off


11

𝑈(𝑡) = 𝑈1 untuk 𝑟(𝑡) > 0

(2.1)

𝑈(𝑡) = 𝑈2 untuk 𝑟(𝑡) < 0

(2.2)

2. Kontroler On-off Hysterisis

Gambar 2.8. Kontroler On-off hysteresis

Kontroler On-off hysteresis adalah sistem yang memiliki penyimpanan yang memiliki efek kepada output dengan perubahan input yang sama, secara sederhana histeresis yaitu perubahan input yang konstan menghasilkan perubahan output yang berbeda.

2.9.

Pemanas Elektrik [7] Elemen pemanas merupakan piranti yang mengubah energi listrik menjadi energi

panas. Prinsip kerja elemen panas adalah arus listrik yang mengalir pada elemen menjumpai resistansinya, sehingga menghasilkan panas pada elemen. Sebagian besar elemen pemanas menggunakan bahan nichrome 80/20 (80% nikel, 20% kromium) dalam bentuk kawat, pita, atau strip. 80/20 nichrome merupakan bahan yang baik, karena memiliki ketahanan yang relatif tinggi dan membentuk lapisan kromium oksida ketika dipanaskan untuk pertama kalinya, sehingga bahan di bawah kawat tidak akan teroksidasi untuk mencegah kawat terputus atau terbakar. Gambar 2.9. merupakan salah satu contoh pemanas listrik dengan elemen pemanas berbentuk kawat didalamnya. Perhitungan daya elemen pemanas menggunakan prinsip hukum ohm. P=V.I P

= Daya (VA)

V

= Tegangan (Volt)

I

= Arus (ampere)

(2.3)


12

Gambar 2.9. Pemanas Elektrik 𝑄 = 𝑚. 𝐶. ∆𝑡

(2.4)

𝑃 = (𝑚. 𝐶. ∆𝑡)/(𝑇)

(2.5)

Q

= kalor (Joule)

P

= Daya (Watt = Joule/detik)

m

= masa benda (kg)

c

= kalor spesifik air (333 kJ/kg)

∆𝑡

= perubahan suhu (oC)

T

= waktu (detik)

2.10. Pressure Level Switch [8] Pressure Level Switch merupakan sebuah switch atau saklar yang bekerja dengan sistem perbedaan tekanan. Saklar elektronik pada sensor ini akan hidup atau mati ketika pengaturan refensi tekanan dilakukan pada batas atas atau bawah. Gambar 2.10 menunjukkan diagram referensi tekanan batas atas dan batas bawah dimana sensor akan bekerja. Dalam ilmu fisika tekanan mempunyai rumusan sebagai berikut

𝑃 = 𝜌. 𝑔. ℎ P = Tekanan (N/m2 = Pa) ρ = Masa jenis cairan 1x103 ( kg/m3) h = ketinggian cairan (m)

(2.6)


13

Gambar 2.10. Diagram Referensi Tekanan Batas Atas dan Bawah

Salah satu contoh sensor tekanan dapat dilihat pada gambar 2.11 sensor level Dungs Seri LGW150 A4 dengan spesifikasi teknis sebagai berikut: 

Tekanan Maksimal



Rentang pengaturan



Pengunaan

: air dan gas



Temperatur kerja

: -150C sampai dengan +700C



Tegangan switch

: 10 – 250 V AC dan 12 – 48 V DC

: 500 mbar (50 kPa) : 30 – 150 mbar

Gambar 2.11. Sensor Level Dungs LGW 150 A4


14

2.11. Motor Induksi 3 Fasa [9] Motor induksi 3 fasa adalah alat penggerak yang paling banyak digunakan dalam dunia industri. Hal ini dikarenakan motor induksi mempunyai konstruksi yang sederhana, kokoh, harganya relatif murah, serta perawatannya yang mudah, sehingga motor induksi mulai menggeser penggunaan motor DC pada industri. Motor induksi memiliki beberapa parameter yang bersifat non-linier, terutama resistansi rotor, yang memiliki nilai bervariasi untuk kondisi operasi yang berbeda. Hal ini yang menyebabkan pengaturan pada motor induksi lebih rumit dibandingkan dengan motor DC. Motor induksi merupakan motor arus bolak balik (ac) yang paling luas penggunaannya. Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa arus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator.

Stator Rotor

Gambar 2.12. Motor 3 Fasa Sangkar Tupai Belitan stator terdiri dari 3 kelompok lilitan yang berdiri sendiri dengan posisi sudut 1200. Ketika dihubungkan dengan suatu sumber tegangan tiga fasa akan menghasilkan medan magnet yang berputar dengan kecepatan sinkron 𝑛𝑠 = 120.

𝑓 𝑝

(2.7)

ns = kecepatan sinkron f = frekuensi p = jumlah pole Medan putar pada stator tersebut akan memotong konduktor-konduktor pada rotor, sehingga terinduksi arus; dan sesuai dengan Hukum Lentz, rotor pun akan ikut berputar mengikuti medan putar stator. Perbedaan putaran relatif antara stator dan rotor disebut slip.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 𝑠=

𝑛𝑠 −𝑛 𝑛𝑠

15 (2.8)

s = Slip ns = kecepatan sinkron n = kecepatan rotor 𝑛 = 𝑛𝑠 . (1 − 𝑠)

(2.9)

2.12. Inverter Inverter merupakan suatu rangkaian yang dapat mengubah sumber tegangan searah (Direct Current – DC) menjadi tegangan bolak-balik (Alernating Current – AC) yang frekuensinya dapat diubah-ubah. Inverter disusun dari perangkat elektronik (thyristor atau SCR) yang mengatur daya DC, On dan OFF sehingga dapat menghasilkan daya luaran AC yang dapat dikontrol frekuensi maupun tegangannya. Inverter ini selanjutnya digunakan untuk mencatu motor induksi. Dengan adanya perubahan kecepatan putaran dari motor induksi sesuai dengan persamaan kecepatan motor sinkron. Menurut Rashid [10], terdapat tiga jenis inverter, yaitu: (1) inverter sumber arus (Current Source Inverter-CSI), (2) inverter tegangan variabel (Variable Voltage InverterVVI), dan (3) inverter lebar pulsa termodulasi (Pulse Widht Modulation-PWM). Jika digunakan untuk sumber motor induksi, CSI digunakan untuk pengendali arus pada motor, VVI untuk mengontrol tegangan dan frekuensi pada motor untuk menghasilkan operasi kecepatan variabel, dan inverter PWM merupakan inverter penyempurnaan dari inverter VVI, baik pada bagian input tegangan dan output penggerak frekuensi variabel. Inverter PWM merupakan inverter yang paling rumit dan paling mahal jika dibandingkan dengan kedua jenis inverter lain. Sumber catu ideal yang diinginkan pada keluaran inverter sebenarnya adalah gelombang sinus murni. Gelombang yang tidak sinus murni menyebabkan berbagai kerugian seperti overheat, penurunan faktor daya, penurunan efisiensi dan lain-lain. Dalam pengunaannya Inverter mengatur frekuensi pada motor sehingga kecepatan yang dihasilkan motor dapat dikendalikan sesuai frekuesnsi pengaturan sesuai dengan rumus kecepatan motor sinkron 2.7.


16

2.13. Emergency Stop Emergency Stop adalah sebuah saklar mekanis yang digunakan untuk memutus mematikan mesin bila terjadi situasi bahaya yang tidak dapat dimatikan secara prosedural. Emergency stop atau E-stop didesign sedemikian rupa sehingga mudah terlihat dengan warna kombinasi merah dan kuning, dapat diaktifkan dengan mudah dan cepat. Emergency stop berupa saklar tekan dengan tipe NC atau NO, saat ditekan akan memutus aliaran listrik dan secara mekanis akan mempertahankan posisi masuk terkunci sebelum dilepaskan dengan memutar saklar tersebut.

Gambar 2.13. Tombol Emergency Stop

2.14. Solenoid [11] Solenoid adalah alat yang digunakan untuk mengubah sinyal listrik atau arus listrik menjadi gerak mekanis linear. Solenoid disusun dari kumparan dengan inti besi yang dapat bergerak. Apabila kumparan diberi arus inti / jangkar akan ditarik ke dalam kumparan. Besarnya gaya tarik atau dorong yang dihasilkan solenoid ditentukan dengan jumlah lilitan kawat tembaga dan besar arus yang mengalir melalui kumparan.

Gambar 2.14. Solenoid

2.15. Kran Solenoid [11] Kran

Solenoid adalah

kombinasi

dari

dua

unit fungsional, solenoida

(elektromagnet) dengan inti atau plunger-nya dan badan katup (valve) yang berisi lubang mulut pada tempat piringan atau stop kontak ditempatkan untuk menghalangi atau mengizinkan aliran.


17

Aliran melalui lubang mulut adalah dihentikan atau diijkan dengan gerak inti solenoid. Apabila solenoid diberi aliran listrik inti akan ditarik ke dalam kumparan solenoid untuk membuka kran, pegas mengembalikan kran pada posisi asli yaitu tertutup apabila arus listrik berhenti.

Gambar 2.15. Rangkaian Sederhana dan Prinsip Kran Solenoid

Solenoid valve akan bekerja bila kumparan/coil mendapatkan tegangan arus listrik yang sesuai dengan tegangan kerja (kebanyakan tegangan kerja solenoid valve adalah 100/200VAC dan kebanyakan tegangan kerja pada tegangan DC adalah 12/24VDC). Saat diberi tegangan, pin akan tertarik karena gaya magnet yang dihasilkan dari kumparan selenoida.

Gambar 2.16. Solenoid Valve

2.16. Chemical dispencer Chemical dispenser menggunakan merek Knight tipe One Shot OS-100 L/S. Dispenser jenis ini menggunakan pengendali mikroprosesor, dan sangat tepat untuk penggunaan injeksi bahan kimia pada mesin cuci. Fitur kendali yang tersedia diantaranya pump timer, delay timer, dan lock out time. Sinyal input pemicu kerja pompa adalah 14 – 240 VAC. [12].


18

Gambar 2.17. Chemical Dispenser Knight One Shot OS-100 L/S

2.17. Alaram Buzzer [13] Buzzer atau beeper adalah sebuah alat pembakit sinyal suara yang bertujuan sebagai penanda atau pemberi peringatan secara suara. Buzzer disematkan dalam sistem rangkaian alaram, timer dan peringatan konfirmasi terhadap inputan pengguna. Suara yang dihasilkan dibangkitkan dari bebeapa macam cara yaitu secara mekanik, elektomekanik dan piezoelectric.

Gambar 2.18. Buzzer Piezoelectric

2.18. Mini Circuit Breaker (MCB) [14] MCB terdapat dua jenis pengaman yaitu secara termal dan elektromagnetis, pengaman termal berfungsi untuk mengamankan arus beban lebih sedangkan pengaman elektromagnetis berfungsi untuk mengamankan jika terjadi hubung singkat. MCB dalam kerjanya membatasi arus lebih menggunakan gerakan dwilogam untuk memutus rangkaian. Dwilogamini akan bekerja dari panas yang diterima oleh karena energi listrik yang timbul. Pemutusan termal terjadi pada saat terjadi gangguan arus lebih pada rangkaian secara terus-menerus. Gambar 2.19. dapat dilihat rancangan dari sebuah MCB dan cara kerjanya adalah sebagai berikut: (4) Bimetal blade akan melengkung akibat pemanasan oleh arus lebih secara kontinyu pada elemen dwi logam ini. Bengkokkan itu akan


19

menggerakkan lever sampai (3)Release Pawl berubah posisi sehingga (6) Moving Contact Arm membuka memutuskan rangkaian.

Gambar 2.19. Design MCB Keterangan gambar: 1.

Sambungan Masuk

2.

Trip Koil

3.

Tuas Pemutus Kontak

4.

Batang Bimetal / Bimetal Blade

5.

Kontak tetap

6.

Lengan Kontak yang bergerak

7.

Kisi pemadam busur

8.

Tuas pengunci rail bus

9.

Sambungan Keluar MCB dibuat hanya memiliki satu kutub unuk pengaman 1 fasa, sedang untuk

pengaman tiga fasa biasanya memiliki tiga kutub dengan tuas yang disatukan, sehingga apabila terjadi gangguan pada salah satu kutub maka kutub yang lain akan ikut terputus.

Gambar 2.20. Macam-macam MCB


20

2.19. Limit Switch [6] Limit switch adalah sensor mekanis, yaitu sensor yang akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi perubahan mekanik pada sensor tersebut. Limit switch digunakan sebagai sensor posisi suatu benda (objek) yang bergerak.

Gambar 2.21. Simbol dan Contoh Limit Switch

Sebagai sensor posisi atau kondisi suatu objek, limit switch diaktifkan dengan penekanan pada tombolnya, dipasang pada batas/daerah yang telah ditentukan sebelumnya sehingga terjadi pemutusan atau penghubungan aliran listrik pada rangkaian tersebut. Limit switch memiliki 2 kontak yaitu NO (Normally Open) dan kontak NC (Normally Close) dimana salah satu kontak akan aktif jika tombolnya tertekan.

2.20. Inductive Proximity Sensor Inductive proximity sensor yaitu sensor atau saklar yang dapat mendeteksi adanya target jenis logam dengan tanpa adanya kontak fisik, sensor jenis ini biasanya terdiri dari alat elektonis solid-state yang terbungkus rapat untuk menlindunginya dari pengaruh getaran, cairan, kimiawi, dan korosif yang berlebihan. Gambar 2.22. menunjukkan bagaimana proximity sensor dihubungkan dengan sumber tegangan

Gambar 2.22. Catu Daya Proximity Sensor


Bab III RANCANGAN PENELITIAN 3.1.

Hasil Wawancara Dalam Wawancara dengan Direktur PT Aqualis Fabricare, Bapak Teddy Tjoegito,

diperoleh hasil sebagai berikut :

a.

Pelanggan memberikan batasan tentang banyaknya volume air yang dimasukkan ke dalam ruang pencucian untuk 3 (tiga) kondisi volume cucian, yaitu : low, medium, dan high. Selanjutnya, untuk menentukan perbandingan antara volume air dan volume cucian perlu dilakukan percobaan.

b.

Durasi pencucian yang diminta tidak termasuk proses pemanasan air. Sedangkan suhu air yang digunakan untuk proses pencucian adalah 60 derajat selsius.

c.

Jenis cucian dibedakan berdasarkan bahan atau material kain, yaitu : wool (selimut, handuk), katun (sprei), sutra (korden), lycra (pakaian), linen (sprei, bed cover). Oleh karena itu ketersediaan pilihan program pencucian harus mengakomodir jenis-jenis kain tersebut. Pelanggan meminta agar disediakan sebanyak 5 (lima) nomor program yang dapat diisi dengan parameter-parameter pencucian sesuai dengan jenis cucian.

d.

Perlu dicantumkan waktu proses pencucian / time remaining washing process agar operator bisa dengan mudah memantau jalannya proses pencucian.

e.

Disediakan tombol emergency stop untuk keamanan pengoperasian.

f.

Jika terjadi putusnya sumber listrik atau mati listrik, maka proses pencucian harus dapat diteruskan tanpa harus memulai dari awal.

g.

Selama proses pencucian tidak menggunakan detergen, melainkan menggunakan cairan kimia yang telah disediakan oleh PT. Aqualis Fabricare. Cairan kimia yang dipergunakan sejumlah 3 (tiga) jenis, penggunaannya disesuaikan dengan jenis kain. Pengaturan jenis cairan kimia dan besarnya volume yang dimasukkan dilakukan oleh ahli cuci PT. Aqualis Fabricare.

h.

Mesin cuci menggunakan 2 pintu, yaitu pintu samping untuk memasukkan pakaian kotor dan pintu depan untuk mengambil pakaian yang sudah tercuci bersih. Tujuan dari 2 pintu tersebut adalah untuk mencegah terjadinya kontaminasi kotoran kepada pakaian yang sudah di cuci bersih.

21


22

Urutan gerakan sequence mesin cuci berikut penggunaan air, cairan kimia, putaran ruang cuci, arah putaran, dan durasi tiap proses dapat dilihat pada tabel 3.1.

Tabel 3.1. Urutan Proses Mesin Cuci. [3].

No

Proses

Water in valve

Water out valve

Water level

Kimia 1

Kimia 2

Kimia 3

Putaran (rpm)

Arah Putaran

Pre wash 1

ON

OFF

1

OFF

OFF

OFF

50

CW/CCW

Drain

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

50

CW

150

CW

Pre wash 2

ON

OFF

1

ON

OFF

OFF

50

CW/CCW

Drain

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

50

CW

150

CW

Main wash 1

ON

OFF

optional

OFF

ON

OFF

50

CW/CCW

Drain

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

Main wash 2

ON

OFF

optional

OFF

ON

OFF

Drain

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

Rinse 1

ON

OFF

optional

OFF

OFF

OFF

Drain

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

Rinse 2

ON

OFF

optional

OFF

OFF

OFF

Drain

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

Final rinse

ON

OFF

1

OFF

OFF

ON

Drain

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

1

2

3

4

5

6

7

8

Extract

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

50

CW

150

CW

50

CW/CCW

Durasi s.d. level 1 tercapai + optional optional optional s.d. level 1 tercapai + optional optional optional s.d. level 3 tercapai + optional optional optional s.d. level 3 tercapai + optional optional

50

CW

150

CW

50

CW/CCW

50

CW

150

CW

50

CW/CCW

50

CW

150

CW

50

CW/CCW

50

CW

optional s.d. level 2 tercapai + optional optional

150

CW

optional

50

CW

optional

150

CW

optional

700

CW

optional

optional s.d. level 3 tercapai + optional optional optional s.d. level 3 tercapai + optional optional

Penjelasan masing-masing proses sebagai berikut : a. Pra pencucian / pre wash Pra pencucian atau pre wash adalah sebuah proses tahap awal untuk melarutkan kotoran yang melekat pada kain. Pra pencucian dilakukan 2 (dua) kali. Pra pencucian yang pertama adalah gerakan mencuci dengan air, sedangkan pra pencucian yang kedua


23

adalah gerakan mencuci dengan air ditambah dengan cairan kimia 1. Gerakan mencuci ialah gerakan berputarnya ruang pencucian secara bolak-balik (CW dan CCW) dengan putaran tertentu dan dalam periode tertentu. Proses pra pencucian diakhiri dengan gerakan pemerasan dengan tujuan untuk mengurangi kandungan air dan cairan kimia yang tertinggal di cucian. b. Pencucian utama / main wash Pencucian utama atau main wash adalah sebuah proses mencuci yang sesungguhnya. Dalam prosesnya, air dan cairan kimia 2 dimasukkan ke dalam ruang pencucian, kemudian dilanjutkan dengan gerakan mencuci. Proses main wash diakhiri dengan gerakan pemerasan. Siklus proses main wash dilakukan 2 (kali), sehingga terdapat main wash pertama dan main wash kedua. c. Pembilasan / rinse Pembilasan atau rinse adalah proses melepaskan kotoran dan sisa cairan kimia dari cucian. Proses yang dilakukan dalam rinse diawali dengan masuknya air ke dalam ruang pencucian, kemudian dilanjutkan dengan berputarnya ruang pencucian secara bolakbalik (CW dan CCW) dengan putaran tertentu dan dalam periode tertentu. Proses rinse diakhiri dengan gerakan pemerasan. Siklus proses rinse dilakukan 2 (kali), sehingga terdapat proses rinse pertama dan rinse kedua. d. Pembilasan akhir / final rinse Pembilasan akhir atau final rinse adalah proses membilas cucian dengan cairan kimia yang berfungsi sebagai pelembut kain. Proses yang dilakukan adalah masuknya air dan cairan kimia 3, kemudian ruang pencucian berputar beberapa saat agar cairan kimia 3 dapat tercampur dengan baik ke dalam cucian. e. Pemerasan / extract Pemerasan atau extract adalah proses memeras cucian agar terjadi pelepasan air dari kain. Prosesnya diawali dengan berputarnya ruang pencucian dengan putaran tertentu selama beberapa saat agar beban kain tersebar merata di sekeliling ruang pencucian. Kemudian gerakan dilanjutkan dengan berputarnya ruang pencucian pada putaran dan periode tertentu sampai dengan kadar air di dalam cucian berkurang. f. Drain / pembuangan air. Drain atau pembuangan air adalah proses mengeluarkan air dari ruang cuci. Seluruh jenis proses kecuali proses extract / pemerasan selalu diakhiri dengan proses drain / pembuangan air. Proses ini disertai dengan gerakan berputarnya ruang pencucian.


24

Pada kolom water level (Tabel 3.1.), yang dimaksud dengan optional ialah pilihan level ketinggian air yang disesuaikan dengan banyaknya kain yang akan dicuci. Jika kain yang akan dicuci dalam jumlah sedikit, maka operator dapat menggunakan level 1. Jika kain yang akan dicuci dalam jumlah sedang, maka operator dapat menggunakan level 2. Jika kain yang akan dicuci dalam jumlah besar, maka operator menggunakan level 3. Sedangkan pada kolom durasi, yang dimaksud dengan optional ialah durasi pada proses terkait dimungkinkan untuk diatur sesuai dengan kebutuhan. Bagian-bagian yang dimungkinkan untuk dilakukan pengaturan ini nantinya disebut sebagai parameter proses. Parameter proses ini nantinya disimpan ke dalam 5 (lima) program yang disediakan.

3.2.

Modifikasi Teknis Mesin Cuci Berdasarkan hasil wawancara dengan Direktur PT Aqualis Fabricare, Bapak Teddy

Tjoegito, maka mesin cuci yang ada dilengkapi dengan sistem pemanas, chemical dispenser, sensor level air, PLC dan HMI. Blok diagram sistem dapat ditunjukkan dalam gambar 3.1 POWER SUPPLY 220 VAC / 1 Phase / 50 HZ

DC Power Supply Input 220VAC Output 24 VDC

Bagian yang diteliti PLC

HMI INVERTER

THERMO CONTROL

MOTOR

ELECTRIC HEATER EMERGENCY STOP

HIGH LEVEL SENSOR

DISP. CHEM.1

MED LEVEL SENSOR

SISTEM MEKANIK

DISP. CHEM.2

LOW LEVEL SENSOR

LS lock

LS Unlock

WATER IN VALVE

WATER OUT VALVE

SOLENOID LOCK

Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem Dalam satu sistem besar mesin cuci Penulis pokok bahasan tugas akhir dapat dilihat pada blok diagram di dalam garis putus-putus, yang sesuai dengan batasan masalah tugas


25

akhir ini. Berikut penjelasan dari blok diagram sistem yang menjadi pokok bahasan tugas akhir ini.

1. Termokontrol digunakan untuk mengatur dan memberi inputan ke sistem tentang suhu air, ttermokontrol mengatur kapan pemanas hidup dan mati serta daya yang diberikan ke pemanas

2. Emergency stop berfungi sebagai penghenti seluruh sistem jika diaktifkan 3. Inverter merupakan rangkaian perantara dan pengatur untuk mengaktifkan motor induksi tiga fasa

4. Motor sebagai penggerak putaran mesin 5. Chemical Dispenser untuk memasukkan sabun cair ke dalam mesin cuci, chemical dispenser ada 3 buah penggunaannya disesuaikan dengan jenis kain. Pengaturan jenis cairan kimia dan besarnya volume yang dimasukkan dilakukan oleh ahli cuci PT. Aqualis Fabricare.

6. Limit switch berfungsi sebangai sensor pengontrol posisi pintu. Pintu mesin cuci perlu diketahui posisinya apakah dalam keadaan terbuka atau dalam keadaan tertutup.

7. Solenoid lock berfungi untuk mengunci pritu mesin cuci sehingga tidak dapat dibuka dalam keadaan bekerja.

8. Solenoid water valve untuk memasukkan dan mengeluarkan air ke dalam mesin cuci 9. Water level berfungsi sebagai pemberi input PLC tentang ketinggian air 3.3.

Perancangan Mekanik Rancangan mesin cuci mengunakan material sheet metal dengan perpaduan stainless

steel dan metal yang dilapisi powder coating. Gambar 3.2. mengilustrasikan rancangan mesin cuci yang sedang dikerjakan penulis, dimensi luar mesin cuci rancangan adalah 1096mm x 1042mm x 1653mm. Gambar 3.3. mengilustrasikan modifikasi yang dilakukan yaitu dengan menambahkan pintu samping, sistem pemanas, 3 buah level sensor, 2 buah chemical dispenser, penambahan valve, PLC dan HMI.


Gambar 3.2. Dimensi Mesin Cuci

1 8

2

8 3

7

4 5 6

Gambar 3.3. Rancangan Mesin Cuci Tampak Belakang Keterangan Gambar 3.3. 1.

Pintu samping

2.

Tabung mesin Cuci

3.

Valve air masuk

4.

Pemanas / Heater

5.

Level Sensor

6.

Valve drain / pembuangan

26

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 7.

Motor penggerak

8.

Chemical Dispenser

3.4.

27

Perancangan Hardware Perancangan rangangkaian pengawatan dibagai menjadi tiga bagian besar yaitu

rangkaian daya tiga fasa, rangkaian daya kontrol, sensor dan aktuator dan rangkaian signal input output PLC.

3.4.1. Rangkaian Daya 3 Fasa 380VAC 3 PHASE R N

S

T

Main Switch R0 E

S0

T0

CC 2

MCB1 R1 E

S1

Y4

3 Phase Motor Induction 220/380VAC 50Hz 13,87/8,03A Power : 3,7 KW HP :5 Pole : 4 Rpm : 1440 Rpm IP : 55

Y5

T1 CC2 R1

R10

S1

S10

T1

T10

F

R

L1

L2 L3

Inverter TOSHIBA VF-S15

U

R11

U

V

S11

V

T11

W

W

MCB 2

MC1 S1

S2

B

OL

S3

BRK1

R100 Y10 Y11 Y12 R1

M BRK2

N100 CR1

R10

R

U

R10

S10

S

SSR V 3 Phase

S10

T10

T

W

T10

MCB 3 Water Heater 2000W / 220VAC

S1 MCB 4

Water Heater 2000W / 220VAC T1

-

MCB 5

+ OUT +

Water Heater 2000W / 220VAC

+ -

OUT CR2 R1

R10

R

U

R10

S10

S

SSR V 3 Phase

S10

T10

T

W

T10

OUT1 Thermocontrol

MCB 3 Water Heater 2000W / 220VAC S1 MCB 4

Water Heater 2000W / 220VAC T1 MCB 5 OUT + R1 N

S1

T1


OUT CR2

+ -

OUT1 Thermocontrol

Gambar 3.4. Diagram Pengawatan Sumber Tegangan 3 Fasa


28

Rangkaian daya 3 fasa merupakan rangkaian utama untuk sumber tegangan sistem, sebagai sumber penggerak motor dan pemanas seperti terlihat dalam diagram rancangan pengawatan gambar 3.4. diatas.

3.4.2. Rangkaian Daya Kontrol, Sensor dan Aktuator Rangkaian membutuhkan Power Supply untuk mengaktifkan sistem. Tegangan masukan yang dibutuhkan adalah 220 VAC. PLC dan HMI membutuhkan tegangan 24 VDC, dan inverter menggunakan tegangan sumber 220 VAC dapat dilihat pada diagram rencana pengawatan 3.5. dibawah ini. R1

N

G

MC 2 Master On

24VDC

DCPS Input 220VAC Output 24VDC

0VDC

5VDC


0VDC

PLC

Thermocontrol

HMI

Chemical Dispenser 1


INVERTER

R1

N

Valve Inlet

CR

Valve Outlet

CR

Solenoid

CR

24VDC 0VDC

G

5VDC 0VDC

Gambar 3.5. Power Supply Wiring Diagram


29

3.4.3. Rangkaian Signal Output Input PLC Rangkaian signal input merupakan rangkaian masukan dari sensor kepada PLC, rangkaian input tersebut ditunjukkan oleh gambar 3.6. dan gambar 3.7. 0V

24V

Input X0-X17

EMG

S/S

Box Operation

X0

Emergency Stop

X1

Overload Alarm

X2

Zerro Pos

X3

-

X4

Low Water Level

X5

Medium Water Level

X6

High Water Level

X7

-

X10

-

X11

-

X12

Reach Temperature

X13

-

X14

LS Front Door Close

X15

LS Front Door Lock

X16

LS Side Door Close

X17

-

OL

Proximity Sensor 1

L Wlev

M Wlev

H Wlev

Thc

LS1

LS2

Proximity Sensor 2

0V

24V

Gambar 3.6. Diagram Pengawatan Input PLC


0V

24V

Input X20-X27

0V

S/S

Box Operation

X20

-

X21

-

X22

-

X23

-

X24

-

X25

-

X26

-

X27

-

24V

Gambar 3.7. Diagram Pengawatan Input PLC

30


31

Rangkaian sinyal output merupakan rangkaian keluaran PLC kepada aktuator dan inverter, rangkaian output tersebut ditunjukkan oleh gambar 3.8. dan gambar 3.9. N100

R100

Ouput Y0-Y13 Com 0 Lampu Run Indicator

Y0

Com 1 Lampu Error Indicator

Y1 Com 2

Break

Y2 CR1

-

Y3 Com 3

Motor CW

Y4 F

Motor CCW

Y5 R

-

Y6

-

Y7

Com 4 Speed 1

Y10 S1

Speed 2

Y11 S2

Speed 3

Y12 S3

-

Y13

Gambar 3.8. Diagram Pengawatan Output PLC


32 N100

R100

Output Y14-Y27 Com 5

Buzzer

Y14

Heater

Y15

Motor Run

Y16

Input Water 3

Y17 Inlet Valve

Com 6 Input Water 1

Y20

Input Water 2

Y21

Drain

Y22

Chemical 1

Y23

Chemical 2

Y24

Inlet Valve

Inlet Valve

Drain Valve

Pump 2

Pump 2

-

Y25

Open Door

Y26

Lock Door

Y27

Door Open

Door Lock

Gambar 3.9. Diagram Pengawatan Output PLC

3.5.

Pengujian dan Analisa sistem Modifikasi teknis mesin cuci dalam tugas akhir ini dipersiapakan untuk dapat

diintergrasikan dengan PLC controller. Tugas akhir ini dapat dinyatakan berhasil bila


33

spesifikasi teknis serta kinerja dari sensor dan aktuator sesuai dengan kebutuhan dari PLC. Alat-alat yang akan digunakan untuk pengujian atara lain: 1. Multitester 2. Termometer 3. Tachometer 4. Tang Arus 5. Stopwatch 6. Gelas ukur Berikut cara pengujian kinerja sensor dan aktuator serta alat uji yang digunakan

3.5.1. On-Off Input PLC Sensor dalam sistem mesin cuci ini dapat dibaca oleh PLC dan dinyatakan ON apabila mempunyai tegangan keluaran sebesar 24V DC dengan toleransi + 20% dan -30% dengan besaran arus 7mA atau lebih. Sehingga toleransi tegangan input pada PLC adalah sebagai berikut: Batas tegangan atas

= 24V DC + 24 * 20% V DC = 24V DC + 4,8V DC = 28,8V DC

Batas tegangan bawah = 24V DC – 24 * 30% V DC = 24V DC – 7,2V DC = 16,8V DC Jadi range tegangan yang dibutuhkan sebagai masukan dari PLC adalah 16,8 – 28,8V DC Cara pengukuran tegangan masukan dan keluaran PLC adalah mengunakan alat multitester dengan cara diparalel terhadap keluaran dari sensor dan switch yang diintegrasikan seperti terlihat dalam gambar 3.10. sedangkan cara pengukuran arus dengan cara menserikan multitester tersebut dengan sensor dan switch yang akan diukur seperti terlihat dalam gambar 3.11. atau dengan menggunakan tang arus seperti terlihat pada gambar 3.12.


34

Gambar 3.10. Pengukuran Tegangan

Gambar 3.11. Pengukuran Arus

Gambar 3.12. Pengukuran Arus Dengan Tang Arus Metoda ini akan dilakukan pada semua keluaran sensor dan juga semua masukan aktuator.

3.5.2. Putaran Motor Kebutuhan putaran motor akan diukur menggunakan tachometer. Pengujian putaran motor bertujuan untuk memberikan referensi pengaturan frekuensi inverter agar diperoleh


35

arah putaran motor dan kecepatan putaran drum yang sesuai dari kebutuhan sistem. Pengujian putaran dilakukan dengan mengubah parameter inverter, pemberian beban dan air sesuai dengan tiga level kecepatan dan tiga level ketinggian air sehingga akan diperoleh matrik data yang akan dianalisa lebih lanjut untuk kepentingan pemrograman PLC.

Gambar 3.13. Tachometer

3.5.3. Karakteristik kontrol suhu Penggunaan termokontrol dengan sistem kontrol On-Off hysterisis dibutuhkan dua batasan suhu agar kebutuhan sistem terjaga. Termokontrol yang digunakan secara karakteristik menyerupai sebuah saklar On-Off, sehingga pengujian yang akan dilakukan mengunakan metoda on-off input PLC (sub bab 3.5.1). Kebutuhan lebih lanjut adalah analsisa kebutuhan jumlah heater serta daya yang dibutuhkan heater terhadap waktu mencapai suhu yang dibutuhkan. Alat yang digunakan untuk pengujian karakteristik kontrol suhu antara lain: termometer, tang ampere dan stopwatch. Tujuannya adalah memberikan rekomendasi tentang jumlah heater yang efektif.

3.5.4. Level Sensor Level sensor yang digunakan mempuyai karakteristik menyerupai sebuah saklar OnOff, saklar akan ON apabila sensor diatur pada batas tekanan atas yang dibutuhkan sesuai dengan kebutuhan volume air, sehingga pengujian yang akan dilakukan mengunakan metoda on-off input PLC (sub bab 3.5.1). Kinerja sensor diukur dengan membandingkan volume air yang dimasukkan kedalam tabung pencucian.

3.5.5. Chemical Dispenser Chemical dispenser berfungsi untuk menentukan jumlah chemical yang dibutuhkan selama proses. Pengetesan diperlukan untuk menentukan lama waktu dispenser bekerja


36

untuk memperoleh takaran yang diperlukan sistem. Pengetesan mengunakan stopwatch dan gelas ukur.

3.5.6. Aktuator Solenoid valve Solenoid valve merupakan kran dengan mekanisme elektronis, saat solenoid valve dialiri listrik akan membuka kran sehingga aliran air dapat mengalir. Pengetesan dilakukan untuk mengetahui apakah valve terbuka sempurna saat dialiri listrik dan tertutup dengan sempurna saat aliran listrik diputus.


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi mengenai hasil realisasi serta pengamatan dari hasil modifikasi mesin cuci Primus 20 kg dengan mengunakan PLC dan HMI. Hasil pengamatan berupa pengujiaan fungsi mesin dan kesiapan sistem untuk diintergrasikan dengan pemograman PLC yang telah ada.

4.1.

Bentuk Fisik dan Pengawatan Mesin Cuci

4.1.1. Bentuk Fisik Mesin Cuci Primus 20kg Hasil proses modifikasi yang dilakukan terdapat beberapa perubahan yang mendasar yaitu loading kain kotor dari atas dan unloading kain bersih dari depan, perubahan tersebut mengakibatkan perubahan fisik dari mesin cuci serta penambahan komponen. Perubahan fisik yaitu penambahan pintu samping dan penambahan sensor Pintu. Perbandingan dari design sebelum dan realisasinya ditunjukkan pada gambar 4.1. dan gambar 4.2.

Gambar 4.1. Perbandingan Rancangan Mesin Cuci Primus

37


38

Gambar 4.2 Perbandingan Rancangan Pintu Samping

Peletakan komponen-komponen modifikasi berupa sensor pintu dan aktuator, HMI, thermocontrol, HMI, emergency switch dan lampu indikator. Mesin cuci pada bagian depan ditunjukkan pada gambar 4.3. Sensor pintu dan solenoid membentuk sistem penguncian dan keamanan sehingga kerusakan dan kecelakaan dapat diminimalisir. Sistem penguncian ditunjukkan pada gambar 4.4 Push Button Sensor Pintu Samping

HMI Emergency Switch Buzzer Thermocontrol

Lampu indikator

Sensor Pintu Depan Gambar 4.3 Letak Sensor dan aktuator pintu


39

Solenoid Door Open

LS Lock Door

Solenoid Door Lock

Plat Pengaman LS Close Door Tuas Pengunci

Gambar 4.4. Sistem Pengunci Pintu Depan

Pada bagian belakang merupakan peletakan kotak kontrol utama, motor Induksi beserta break-nya, solenoid valve air masuk dan keluar, water heater dan thermocouple Kontrol utama Tabung luar Air Masuk

Sensor Home Posisi Over Flow Heater

Motor Induksi

Drain

dan break

Gambar 4.5. Bentuk Fisik Mesin Cuci Bagian Belakang


40

Kotak kontrol utama terdiri dari komponen inverter, MCB, TOR, kontaktor, kontak relai, PLC dan power supplay. Tata letak pada kotak control utama dapat dilihat pada gambar 4.6. 1

2

3

4

5

6

7 8 9 10

11

Gambar 4.6. Kotak Kontrol Utama Keterangan gambar 4.6. 1. Inverter 2. MCB heater 3. MCB Inverter 4. MCB Box Operation 5. TOR 6. Kontaktor Motor Induksi 7. Kontaktor Box Operation 8. PLC 9. Kontak Relay Break 10. Kontak Relay Heater 11. Power supplay 24VDC

4.1.2. Cara Penggunaan Alat Untuk mengoperasikan Mesin Cuci saat awal perlu dilakukan tiga tahapan yaitu: 1. Persiapan Pada pengoperasian awal Mesin cuci perlu dilakukan instalasi air ke 3 valve air masuk dan instalasi kelistrikan 3 fasa. Tanam kaki-kaki mesin dengan angkur ke lantai.


41

Lakukan pengecekan terhadap sambungan 3 fasa agar putaran motor sesuai dengan putaran sistem. Siapkan sistem drainase agar air pembuangan dapat mengalir pada selokan pembuangan. Siapkan 2 jenis chemical sesuai kebutuhan pencucian pada pompa hisap. Lakukan pemeriksaan ulang terhadap air, listrik, kaki-kaki, drainase dan chemical setelah dipastian baik berarti mesin cuci siap dijalankan. 2. Manual Pastikan pintu depan dan pintu samping tertutup dengan kencang. Hidupkan mesin cuci dengan memutar Main switch pada posisi 1 agar daya listrik masuk ke sistem. Tekan Operation Push Button warna hijau pada deretan lampu indikator. Tunggu sampai layar HMI menyala seperti gambar 4.7.

Gambar 4.7. Tampilan Awal HMI

Lepas emergency stop button, kemudian Pilih pada layar HMI pada manual sehingga tampilan HMI akan terlihat seperti gambar 4.8.

Gambar 4.8. Tampilan HMI Manual

Mode manual dapat dijalankan dengan fungsi sebagai berikut: 

Rotation


42

Pilihan ini digunakan untuk peninjauan kecepatan dan arah putaran tabung, SP1 untuk washing speed 30 rpm, SP2 untuk pre spinning 150 rpm dan SP3 untuk spinning 250 rpm. 

Chemical Chemical digunakan untuk mempersiapkan chemical agar siap masuk ke dalam tabung



Water In Water in digunkan untuk peninjaunan fungsi water valve in dan level sensor. Level 1 untuk cucian kering dibawah 7 kg, level 2 untuk cucian kering antara 7 sampai dengan 14 kg dan level 3 untuk cucian kering antara 14 kg sampai dengan 20 kg.



Drain Digunakan untuk membuka valve drain sehingga mengeluarkan air dalam tabung, sebelum peninjauan fungsi water level drain harus dipilih pada posisi close.



Door Door digunakan untuk membuka dan menutup pengunci pintu depan.



Home Position Pilihan ini digunakan untuk menepatkan pintu samping dalam tabung sejajar dengan posisi pintu samping mesin cuci sehingga pintu dalam tabung pada posisi yang dapat dibuka.

3. Automatis dengan program sequent Untuk menjalankan mode automatis posisi tabung harus dalam home position dilakukan dengan memilih Program pada layar HMI. Pakaian kotor dimasukkan dari pintu samping, kemuadian pintu samping ditutup rapat setelah itu mesin cuci siap dijalankan secara automatis. Saat di jalankan secara umum sequent program adalah sebagai berikut: a. Pra pencucian / pre wash Proses pra pencucian diawali dengan pengisisan air dan dipanaskan sampai dengan suhu preset dari thermocontrol. Pra pencucian dilakukan 2 (dua) kali. Pra pencucian yang pertama adalah gerakan mencuci dengan air, sedangkan pra pencucian yang kedua adalah gerakan mencuci dengan air ditambah dengan cairan kimia 1. Gerakan mencuci ialah gerakan berputarnya ruang pencucian secara bolak-balik (CW dan CCW) dengan putaran tertentu dan dalam periode tertentu. dan diakhiri dengan gerakan pemerasan dengan tujuan untuk mengurangi kandungan air dan cairan kimia yang tertinggal di cucian.


43

b. Pencucian utama / main wash Pencucian utama atau main wash adalah sebuah proses mencuci yang sesungguhnya. Dalam prosesnya, air dan cairan kimia 2 dimasukkan ke dalam ruang pencucian, kemudian dilanjutkan dengan gerakan mencuci. Proses main wash diakhiri dengan gerakan pemerasan. Siklus proses main wash dilakukan 2 (kali), sehingga terdapat main wash pertama dan main wash kedua. c. Pembilasan / rinse Pembilasan atau rinse adalah proses melepaskan kotoran dan sisa cairan kimia dari cucian. Proses yang dilakukan dalam rinse diawali dengan masuknya air ke dalam ruang pencucian, kemudian dilanjutkan dengan berputarnya ruang pencucian secara bolakbalik (CW dan CCW) dengan putaran tertentu dan dalam periode tertentu. Proses rinse diakhiri dengan gerakan pemerasan. Siklus proses rinse dilakukan 2 (kali), sehingga terdapat proses rinse pertama dan rinse kedua. d. Pembilasan akhir / final rinse Pembilasan akhir atau final rinse adalah proses membilas cucian dengan cairan kimia yang berfungsi sebagai pelembut kain. Proses yang dilakukan adalah masuknya air dan cairan kimia 3, kemudian ruang pencucian berputar beberapa saat agar cairan kimia 3 dapat tercampur dengan baik ke dalam cucian. e. Pemerasan / extract Pemerasan atau extract adalah proses memeras cucian agar terjadi pelepasan air dari kain. Prosesnya diawali dengan berputarnya ruang pencucian dengan putaran tertentu selama beberapa saat agar beban kain tersebar merata di sekeliling ruang pencucian. Kemudian gerakan dilanjutkan dengan berputarnya ruang pencucian pada putaran dan periode tertentu sampai dengan kadar air di dalam cucian berkurang. f. Drain / pembuangan air. Drain atau pembuangan air adalah proses mengeluarkan air dari ruang cuci. Seluruh jenis proses kecuali proses extract / pemerasan selalu diakhiri dengan proses drain / pembuangan air. Proses ini disertai dengan gerakan berputarnya ruang pencucian. Selanjutnya ruang pencucian akan berputar pelan untuk memposisikan pintu samping pada home position. Setelah tercapai motor akan terkunci oleh break selanjutnya solenoid pengunci akan melepaskan kuncian sehingga pintu depan akan mudah dibuka. Pakaian bersih sudah dapat diambil dari pintu depan.


44

Dengan proses penggunaan mesin cuci secara manual ataupun automatis dan secara percobaan yang dilakukan menegaskan bahwa penambahan pintu samping tidak mempengaruhi fungsi sehingga dapat disimpulkan bahwa modifikasi fisik berhasil 100%.

4.2.

Pengujian Sistem Pengujian sistem Mesin Cuci dilakukan dengan menjalankan secara manual dan

automatis sehingga fungsi komponen PLC, HMI, sensor dan aktuator dapat diamati.

4.2.1. Input Output PLC Modifikasi dan pengawatan mesin cuci primus 20kg dinyatakan berhasil jika input dan output PLC sesuai dengan spesifikasi range dari PLC. Hasil pengukuran input / output PLC dapat dilihat pada table 4.1 dan table 4.2

Table 4.1 Tegangan Input PLC No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Input PLC X0 X1 X2 X4 X5 X6 X12 X14 X15 X16

Emergency switch Overload Home posisi Low water level Medium water level High water level Reach temperature Ls front door close Ls front door lock Ls side door close

Tegangan masukan Sensor 24 23,85 20,88 24,13 24,13 24,13 24,13 20,88 20,88 20,88

V DC V DC V DC V DC V DC V DC V DC V DC V DC V DC

16,8 – 28,8 VDC OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK

Table 4.2 Tegangan Output PLC No 1 2 3 4 5

Ouput PLC Y0 Y1 Y2 Y4 Y5

Lampu run indicator Lampu error indicator Break Motor CW Motor CCW

Tegangan keluaran output 228,9 228,4 232,1 23,7 23,7

V AC V AC V AC V DC V DC

<30 V DC atau <240 V AC OK OK OK OK OK


45

Tabel 4.2 (Lanjutan) Tegangan Output PLC No 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Ouput PLC Y10 Y11 Y12 Y14 Y15 Y17 Y20 Y21 Y22 Y23 Y24 Y26 Y27

Tegangan keluaran output

Speed 1 Speed 2 Speed 3 Buzzer Heater Input water 3 Input water 1 Input water 2 Drain Chemical 1 Chemical 2 Solenoid open door Solenoid lock door

23,7 23,7 23,7 232,1 233,2 233,2 232,8 232,6 233,1 233,1 232,8 232,8 232,6

V DC V DC V DC V AC V AC V AC V AC V AC V AC V AC V AC V AC V AC

<30 V DC atau <240 V AC OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK

Berdasar pada tabel 4.1. semua keluaran sensor untuk kebutuhan input PLC diantara batasan tegangan input minimal dan maksimal yang diijinkan. Tegangan masukan sensor diukur saat sensor bekerja. Dan berdasar pada table 4.2. output dari PLC berada dibawah batas tegangan atas baik tegangan DC maupun tegangan AC. Tegangan keluaran output diukur pada daya masukan ke output ataupun aktuator. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa keberhasian input – output PLC adalah 100%.

4.2.2. Diagram Pengawatan Selama proses modifikasi susunan pengawatan mengalami perubahan, dari rancangan sebelumnya. 

Perubahan pada wiring diagram daya 3 fasa yaitu penambahan jumlah pemanas menjadi 6 buah agar kecepatan pemanasan air meningkat. Diagram pengawatan daya ditunjukkan pada lampiran 4.a.



Diagram pengawatan untuk Power Supplay mengalami perubahan yaitu penambahan indikator lampu, switching serta input untuk solenoid valve karena solenoid valve mengunakan daya 220V. Power Supplay Wiring diagram yang baru ditunjukkan pada lampiran 4.b.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 

46

Sedangkan diagram pengawatan untuk input dan output PLC pada lampiran 4.c., lampiran 4.d., lampiran 4.e., dan lampiran 4.f. tidak mengalami perubahan.

4.2.3. Putaran Motor Pengujian motor induksi digunakan untuk mengetahui faktor slip, yaitu perbandingan atara kecepatan ideal terhadap pengujian motor induksi tanpa beban. Berdasar persamaan 2.7 maka kecepatan sinkron dapat dihitung sebagai berikut: 𝒏𝒔 = 𝟏𝟐𝟎. 𝒏𝒔 = 𝟏𝟐𝟎.

𝒇 𝒑 𝟓𝟎 𝟒

= 1500 rpm Hasil pengujian tanpa beban diperoleh n = 1500, sehingga bila dimasukan persamaan 2.8 dapat diperoleh angka slip sebagai berikut: 𝑛𝑠 − 𝑛 𝑠= 𝑛𝑠

=

1500−𝑛 1500

=0 Rasio antara Motor dengan Tabung = n:nr = 6:1 Putaran yang diinginkan dapat dilihat dari Tabel perhitungan frekuensi 4.3

Tabel 4.3 Perhitungan Frekuensi Motor No.

Putaran Tabung

Putaran Motor

Putaran motor

Frekuensi

Hitung

Hitung

Terukur

Inverter (Hz)

(Rpm)

(Rpm)

(Rpm)

1

5

30

30

1

2

40

240

240

8

3

150

900

900

30

4

250

1500

1500

50


47

Dari perhitungan tabel 4.3. menunjukkan bahwa pengaturan frekuensi pada inverter sebanding dengan kecepatan putaran tabung yang diharapkan karena tidak ada faktor slips pada putaran motor listrik tanpa beban. Inverter yang digunakan adalah merek Toshiba seri TOSVERT VF-S15 agar dapat digunakan dengan kolaborasi perintah dari plc maka parameter yang ada didalamnya harus dirubah dapat dilihat dari table 4.4 pengarturan inverter.

Tabel 4.4 Pengaturan Parameter Inverter Title

Fuction

Adjustment Range

Selection Setting

Cnod

Command mode section

0: Terminal block

0

1: Panel keypad 2: RS485 communication 3: CANopen communication 4: Communication optional Fnod

Frequency setting mode

0: Setting dial 1

selection 1

1: Terminal VIA

5

2: Terminal VIB 3: Setting dial 2 4: RS485 communication 5: Up/Down from external logic input 6: CANopen communication 7: Communication optional 8: Terminal VIC 9,10: 11: Pulse train input 12,13: 14: Sr0 Sr1

Preset-speed frequency 1

1

Sr2


8

Sr3


30

Sr4


50


48

Berdasar tidak adanya faktor slips maka pengisisan parameter frekuensi pada Sr1, Sr2, Sr3 dan Sr4 sesuai dengan perhitungan tabel 4.3. Kecepatan Sr1, Sr2, Sr3 dan Sr4 diaktifkan dengan menghubungkan port CC/Common pada inverter dengan kombinasi binnary code dari port S1, S2 dan S3. Untuk putaran searah jarum jam/Clock Wise (CW) ataupun putaran berlawanan jarum jam/Counter Clock Wise (CCW) diaktifkan dengan menghubungkan port CC dengan port forward (F) untuk CW dan menghubungkan port CC dengan port reward (R) untuk CCW.

Gambar 4.9. Hubungan dan Kombinasi Port Pada Inverter

Gambar 4.9. menunjukkan cara menghubungkan port CC ke port-port lain sehingga didapatkan kombinasi biner untuk menentukan kecepatan dan arah putaran motor. Gambar 4.10. menunjukkan maksimal kombinasi yang terjadi.

Gambar 4.10. Kombinasi Biner Kecepatan Inverter

Dari gambar 4.10. untuk kebutuhan mesin cuci ini hanya menbutuhkan 4 kecepatan saja sehingga setup inverter yang diperlukan hanya Sr1 sampai dengan Sr4 sesuai tabel 4.4. Tanda “o” pada gambar 4.10. menunjukkan nilai 1 atau dalam artian mudahnya menghubungkan port CC dengan port yang bertanda “o”. menghubungkan port-port yang diinginkan dan yang dibutuhkan diatur pada program PLC dengan mengaktifkan output Y4 untuk CW, Y5 untuk CCW serta kombinasi berdasarkan gambar 4.10. pada output Y10 untuk S1, Y11 untuk S2 dan Y12 untuk S3 karena dalam instalasi hardware PLC kaki


49

common 3 dan common 4 PLC dihubungkan dengan port CC inverter. Lebih jelas dapat dilihat pada lampiran 4e. Diagram output PLC instalasi yang akan menentukan kombinasi yang akan terjadi. Dikarenakan kombinasi yang dibutuhkan hanya 4 kecepatan maka port RES tidak diaktifkan dan tidak dikoneksikan dengan PLC. Dari pengaturan kecepatan seperti pada tabel 4.4. dilakukan percobaan dan pengukuran kecepatan tabung dengan hasil pengukuran tercatat pada tabel 4.5. Pada percobaan tersebut juga diperoleh batas kecepatan aman tabung hanya sebesar 250 rpm saja dengan pengaturan Sr4 pada 50Hz. Mengapa dinyatakan aman karena batas kecepatan tersebut batas kecepatan tabung tidak bergetar. Kondisi ini terjadi karena selama percobaan dijalankan kaki-kaki mesin cuci tidak dapat ditanam pada lantai dikarenakan kondisi tempat. Tabel 4.5. Perbandingan putaran motor No.

Putaran Motor

Putaran Motor

Penyimpangan

Terprogram

Terukur

(Rpm)

(Rpm)

1

30

26

13,33 %

2

240

238

0,83 %

3

900

896

0,44 %

4

1500

1495

0,33 %

Rata – rata error

3,74 %

Berdasar pada hasil percobaan tabel 4.5. diperoleh rata – rata error atau rata – rata penyimpangan putaran motor sebesar 3,74 %.

Tabel 4.6. Perbandingan putaran tabung No.

Putaran Tabung

Putaran Tabung

Terprogram

Terukur

(Rpm)

(Rpm)

1

5

4

20 %

2

40

39

2,5 %

3

150

148

1,33 %

4

250

247,4

1,04 %

Rata – rata error

Penyimpangan

6,22 %


50

Berdasar pada hasil percobaan tabel 4.6. diperoleh rata – rata penyimpangan putaran tabung sebesar 6,22 % Kecepatan saat menuju home position sangat berpengaruh pada ketepatan posisi pintu tabung buka samping. Jika tidak tepat akan membuat pintu dalam tabung untuk akses masuk ke samping tidak dapat terbuka sempurna atau bahkan tidak dapat dibuka sama sekali. Karenanya dibutuhkan pengaturan frekuensi inverter agar kecepatan tabung dapat sesuai. Pengujian kecepatan terhadap ketepatan akses pintu samping tabung dapat dilihat pada tabel 4.7. Tabel 4.7 berisi tentang putaran tabung dibanding dengan jarak home position dan keadaan/kondisi pintu serta kondisi akhir sensor setelah putaran berhenti.

Tabel 4.7 Kecepatan Tabung Terhadap Pengereman Kondisi akhir Sensor

Kondisi Pintu samping dalam

(Rpm)

Jarak Sensor Terhadap titik Home Position (cm)

8 7,5 7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 0 0 0

5 4 4 4 3 2 1,5 1 1 0,5 0,5 0 -0,5 -0,5 -

OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF ON ON ON ON ON OFF OFF OFF

tidak bisa dibuka tidak bisa dibuka tidak bisa dibuka tidak bisa dibuka tidak bisa dibuka tidak bisa dibuka bisa dibuka bisa dibuka bisa dibuka bisa dibuka bisa dibuka bisa dibuka bisa dibuka bisa dibuka tidak bisa dibuka tidak bisa dibuka tidak bisa dibuka

Sr 0

Putaran Tabung

(Hz) 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,2 0

Berdasar tabel 4.7. penalaan frekuensi inverter yang diijinkan agar pintu samping dalam tabung dapat dibuka secara sempurna adalah antara 0,5 Hz sampai dengan 1,2 Hz. Ketepatan pintu samping terjadi bila gaya momentum pengereman lebih besar atau sama dengan gaya momentum putar tabung. Kondisi akhir sensor On artinya sensor masih mendeteksi titik home position karena lebarnya home position sebesar 1cm.


51

4.2.4. Level Sensor Level sensor menggunakan sensor tekanan merek Dungs Seri LGW150 A4 dengan data statistik tekanan 30 mbar – 150 mbar sehingga range ketinggian air yang dapat tercakup oleh sensor dapat dihitung sebagimana dapat dihitung berdasar persamaan 2.6. ℎ=

𝑃 𝜌. 𝑔

Minimum ketinggian air= 30 mbar atau sama dengan 3000 Pa sehingga ketinggian air minimum adalah

ℎ=

3000 1000.9,81

= 0,306 meter = 30,6 cm

Maksimum ketingian air= 150 mbar atau sama dengan 15000 Pa sehingga tinggi air maksimum adalah

ℎ=

3000 1000.9,81

= 1,529 meter = 152,9 cm

Berdasar persamaan 2.6 maka kepresisian dari sensor tekanan dapat dihitung dengan melihat garis angka penunjuk tekanan yang mempunyai selisih ukuran sebesar 10 mbar atau sama dengan 1000 Pa sehingga perbedaan tinggi akan berpengaruh adalah

∆ℎ = =

𝑃 𝜌. 𝑔 1000 1000. 9,81

= 0,102 meter = 10,2 cm


52

Dari posisi tabung dan sensor memiliki ketinggian 16 cm sehingga tekanan air yang terisi akan dapat dideteksi oleh sensor jika tabung terisi air minimal 14 cm. Diameter tabung sebesar 100cm dengan ketinggian air maksimal yaitu pada lubang over flow adalah sebesar 75cm, sehingga ketinggian air maksimal akan dideteksi oleh sensor sebesar; 𝑃 = 𝜌. 𝑔. ℎ = 1000 . 9,81 .(0,75+0,16) = 8927.1 Pa = 89,27 mbar Berdasar level air yang ditentukan yaitu untuk low level sebesar 30 mbar, untuk medium level sebesar 40 mbar dan high level sebesar 50 mbar maka kinerja sensor ketinggian diuji dengan metode percobaan. Hasil uji sensor dapat dilihat pada table 4.8.

Tabel 4.8. Kerja Sensor Tekanan Level Air Low Medium High

Pengaturan Sensor (mbar) 30 40 50

Tinggi air (cm) 15 25 34,5

Volume air (liter) 26 60 104

Dengan percobaan tabel 4.8. diperoleh kesimpulan bahwa sensor tekanan mendeteksi perbedaan ketinggian air bukan pada volume yang dihasilkan dan kepresisian sensor sesuai dengan perhitungan teoritisnya. Artinya spesifikasi teknis dari sensor tekanan merek Dungs Seri LGW150 A4 dapat digunakan 100%. Namun spesifikasi sesor yang digunakan mempunyai range atas yang terlalu tinggi. Waktu pembuangan air setelah proses prewash ataupun washing perlu diketahui untuk memberikan referensi setup pada pemrograman PLC. Lama waktu pembuangan dapat dilihat pada tabel 4.9. berikut

Tabel 4.9. Waktu Pembuangan Air

Air Low Medium High

Volume air (Liter) 26 60 104

Waktu air sampai dengan menetes (Menit) 0:25 0:46 1:17

Waktu air sampai dengan tidak menetes (Menit) 0:33 1:07 1:30


53

Berdasar hasil percobaan tabel 4.9. waktu drain / waktu pembuangan air tiap levelnya berbeda. Waktu air sampai dengan menetes adalah waktu minimal yang dibutuhkan saat proses drain / waktu pembuangan air karena dalam tabung sudah tidak terdapat air. Low level diperlukan waktu minimal 25 detik, untuk medium level diperlukan waktu minimal 46 detik dan untuk high level diperlukan waktu minimal 1:17 menit. Waktu air sampai dengan tidak menetes adalah patokan waktu maksimal untuk optimalisasi proses, keadaan air tidak menetes bearti air di saluran pembuangan / drain sudah benar – benar habis. Low level diperlukan waktu maksimal 33 detik, untuk medium level diperlukan waktu maksimal 1:07 menit dan untuk high level diperlukan waktu maksimal 1:30 menit.

4.2.5. Pengaturan Suhu Intergrasi antara thermocontrol, thermocouple dan heater menghasilkan sistem pemanas yang dihasilkan. Kerja sistem pemanas dapat dilihat pada table 4.10

Tabel 4.10 Perbandingan Suhu dan Waktu Pemanasan Level air

Volume

Suhu

Suhu

Suhu

Air

Awal

Indikator

Terukur

(Liter)

(0C)

(0C)

(0C)

Low

26

31

60

55,8

7%

06:54

Middle

60

30

60

56,2

6,33 %

16:24

High

104

30

60

55,8

7%

22:45

Rata – rata penyimpangan

Penyimpangan

Waktu

(Menit)

6,78 %

Berdasar pada tabel 4.10 error ataupun penyimpangan yang terjadi antara suhu setup dengan suhu terukur adalah 6,78 %. Perbedaan suhu yang terukur lebih rendah dari suhu indikator terjadi karena suhu indicator diukur dari thermocouple tipe K yang dekat dengan heater sedangkan suhu terukur adalah suhu dipermukaan. Pengukuran suhu dekat heater tidak dapat dilakukan karena desin tabung yang tertutup. Suhu air tidak merata pada bawah dengan bagian permukaanya. Waktu yang dicatat pada tabel 4.10. adalah waktu patokan minimal untuk proses pencucian mengunakan air panas 60 0C. dari hasil percobaan tersebut disimpulkan bahwa waktu minimal untuk low level adalah 6:54 menit, medium level adalah 16:24 menit dan untuk high level adalah 22:45 menit.


54

4.2.6. Dispenser Chemical dispenser yang digunakan adalah merek Knight tipe One Shot OS-100 L/S dari pengujian fungsi dapat dilihat dari grafik pada gambar 4.9. dengan data lengkap pada lampiran 4.g

Water Level 2000 1950 1900 1850 1800 y = -4,6151x + 1935,5

1750 1700

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Water Level

Linear (Water Level)

Gambar 4.11. Grafik Perbandingan Waktu dan Volume Air Pompa

Dari gambar 4.11. dapat ditarik kesimpulan bahwa chemical dispenser Knight tipe One Shot OS-100 L/S mempunyai kemampuan untuk memompa cairan sebanyak 4,6 ml/detik.

4.2.7. Aktuator dan Valve Aktuator dan valve yang terpasang pada mesin cuci diamati dengan menjalankan mode manual. Hasil dari pengamatan dapat dilihat pada table 4.11. Tabel 4.11. Fungsi Aktuator dan Valve No

Perintah Program

Aktuator / valve yang

Hasil

bekerja 1

Air Masuk

Water Valve 1

ON

Water Valve 2

ON

Water Valve 3

ON

Drain Valve

OFF


55

Tabel 4.11. (Lanjutan) Fungsi Aktuator dan Valve No

Perintah Program

Aktuator / valve yang

Hasil

bekerja 2

Air keluar

3

Pintu terbuka

4

Pintu tetutup

Water Valve 1

OFF

Water Valve 2

OFF

Water Valve 3

OFF

Drain Valve

ON

Solenoid Open Door

ON

Solenoid Lock Door

OFF

Solenoid Open Door

OFF

Solenoid Lock Door

ON

Berdasar pada tabel 4.11. dapat ditarik kesimpulan bahwa aktuator solenoid berhasil 100%. Tabel 4.11. menunjukkan kerja aktuator berdasarkan program yang telah diisikan pada PLC. Dinyatakan 100% berhasil sebab semua aktuator dapat membuka dan menutup dengan sempurna.

4.3.

Analisa Hasil Pengujian Untuk memperoleh parameter yang tepat pada pengaturan program PLC terhadap

sistem mesin cuci diperlukan sebuah pengujian dengan mengunakan beban kain sesuai dengan kebutuhan kemampuan sistem yaitu: 

Low Level Water untuk kain kotor 7kg kering



Medium Level water untuk kain kotor >7 sampai dengan 14 kg kering



High Level Water untuk kain kotor >14 kg sampai dengan 20 kg kering

Berdasar ketentuan awal setup untuk dasar frekuensi inverter terhadap kecepatan putar tabung yang dikehendaki adalah sebagai berikut: 

Sr1 adalah setup home posisi dengan kecepatan tabung sesuai percobaan



Sr2 adalah washing speed dengan kecepatan tabung 40 rpm



Sr3 adalah pre spinning speed dengan kecepatan tabung 150 rpm



Sr4 adalah spinning speed dengan kecepatan tabung diatas 250 rpm

Berdasar ketentuan awal tersebuat maka dilakukan percobaan dengan hasil tertera pada table 4.12. Percobaan dilakukan untuk mengetahui penyimpangan yang terjadi saat


56

digunakan sesuai dengan kebutuhan pengguna mesin cuci. Dari hasil percobaan akan diberikan rekomendasi kepada pemrogram agar mesin cuci berjalan sesuai dengan ketentuan awal yang telah ditetapkan oleh pengguna yaitu PT Aqualis Fabricare.

Tabel 4.12. Perbandingan Putaran Tabung Beban Kain Basah Level

Kain kering (Kg)

Volume air (Liter)

7 14

40 88

Low Medium

High

Kain + Air Sr2 = 40 rpm

Kain Basah Sr3 = 150 rpm

Tabung 36,4 33,8

SSE % 9 15,5

Tabung 148 148

SSE% 1,33 1,33

32

20 14,8

147

2 1,56

20 144 Rata – rata error

Sr4 = 250 rpm

Tabung 246 246 tidak balance

SSE% 1,6 1,6 n/a 1,6

Pengujian dengan putaran tabung 250 rpm pada beban kain 20 kg tidak dapat dilakukan karena tabung tidak balance sehingga mesin bergetar dan bergerak hal ini disebabkan mesin cuci yang kaki-kaki tidak terikat dengan lantai. Berdasar Tabel 4.12 agar putaran tabung saat proses mengunakan beban kain sesuai dengan pengunaan sehari – hari maka untuk rpm rendah Sr2 perlu dinaikkan 14,8%, untuk rpm sedang Sr3 perlu dinaikkan 1,56% dan untuk Sr4 perlu dinaikan 1,6%. Bedasar dari pengujian dan percobaan maka dapat diperoleh beberapa rekomendasi parameter untuk program PLC sehingga mesin cuci dapat beroperasi secara maksimal adalah dapat dijelaskan pada Tabel 4.13. Tabel 4.13. Pengaturan Parameter Mesin Cuci Level

Level Sensor

Air Low Medium High

mbar 30 40 50

Setup Frekuensi Inverter Home Low Med High Sr1 Sr2 Sr3 Sr4 0,9 9 31 51 0,9 9 31 51 0,9 9 31 51

Chemical Dispenser 4,6 ml/dt 4,6 ml/dt 4,6 ml/dt

Minimal Waktu Drain 0:25 0:46 1:17

Heating 6:54 16:24 22:45

Tabel 4.13. merupakan rekomendasi parameter yang harus diatur pada sensor, inverter serta PLC. Jarum penunjuk sensor ketinggian air perlu diatur sensor low pada 30 mbar, sensor medium pada 40 mbar dan sensor high pada 50 mbar. Parameter inverter dirubah menjadi Sr1 0,9 Hz, Sr2 9 Hz, Sr3 31 Hz dan Sr4 51 Hz. Kebutuhan untuk chemical disesuaikan dengan volume chemical yang dibutuhkan dengan kecepatan aliran 4,6 ml/detik.


57

Parameter waktu pada program PLC untuk drain perlu diatur 25 detik untuk program low, 46 detik program medium dan 1:17 menit untuk program high. Sedangkan waktu pemanasan air pada program PLC juga harus disesuaikan dengan rekomendasi 6:54 menit untuk low, 16:24 menit untuk medium dan 22:45 menit untuk high. Berdasar dari pengaturan parameter tabel 4.13. dilakukan perubahan parameter pada inverter mesin cuci dan dilakukan pengujian ulang untuk di didapat angka penyimpangan terbaru. Hasil dari pengujian tersebut dapat dilihat pada tabel 4.14. untuk diatur ulang Sr1, tabel 4.15. untuk diatur ulang Sr2, tabel 4.16. untuk diatur ulang Sr3 dan tabel 4.16. untuk diatur ulang Sr4.

Tabel 4.14. Kerja Pintu Samping Terhadap Perubahan Sr1 Level Sensor (mbar) 30 40 50

Sr1

Jarak Sensor Home Position (Cm)

Fungsi Pintu

(Hz)

Putaran tabung (rpm)

0,9 0,9 0,9

3 2,5 2,4

0,5 0 0

Dapat dibuka Dapat dibuka Dapat dibuka

Tabel 4.14. menunjukkan pengaturan baru Sr1 membuat fungsi pintu samping tepat pada posisi yang diharapkan sehingga pintu samping dapat dibuka. Tabel 4.15. Kerja Putaran Washing 40 rpm Level sensor (mbar) 30 40 50

Sr2 Putaran Tabung Terukur (Hz) (rpm) 9 41 9 40 9 39 Rata-rata penyimpangan

SSE (%) 2,5 0 2,5 1,67

Tabel 4.15. menunjukkan penyimpangan kecepatan putaran washing sebesar 1,67%

Tabel 4.16. Kerja Putaran Pre Spinning 150 rpm Level sensor Sr3 (mbar) (Hz) 30 31 40 31 50 31 Rata-rata penyimpangan

Putaran Tabung Terukur (rpm) 150 150 149

SSE (%) 0 0 0,67 0,22


58

Tabel 4.16. menunjukkan penyimpangan kecepatan putaran pre spinning sebesar 0,22%

Tabel 4.17. Kerja Putaran Spinning 250 rpm Level sensor Sr4 (mbar) (Hz) 30 51 40 51 50 51 Rata-rata penyimpangan

Putaran Tabung Terukur (rpm) 250 250 249

SSE (%) 0 0 0,13 0,04

Tabel 4.17. menunjukkan penyimpangan kecepatan putaran spinning sebesar 0,04% Pengujian sistem automatis dilakukan dengan memasukkan program PLC dan HMI sehingga membentuk sebuah sistem yang utuh dengan Hasil pengujian sistem pada table 4.18.

Tabel 4.18. Hasil Pengamatan Sistem No

Proses

Water in valve

Water out valve

Water level

Kimia 1

Kimia 2

Kimia 3

Putaran (rpm)

Arah Putaran

Hasil Pengamatan

Pre wash 1

ON

OFF

1

OFF

OFF

OFF

40

CW/CCW

Berjalan

Drain

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

40

CW

Berjalan

150

CW

Berjalan

Pre wash 2

ON

OFF

1

ON

OFF

OFF

40

CW/CCW

Berjalan

Drain

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

40

CW

Berjalan

150

CW

Berjalan

Main wash 1

ON

OFF

optional

OFF

ON

OFF

40

CW/CCW

Berjalan

Drain

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

40

CW

Berjalan

150

CW

Berjalan

Main wash 2

ON

OFF

optional

OFF

ON

OFF

40

CW/CCW

Berjalan

Drain

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

40

CW

Berjalan

150

CW

Berjalan

Rinse 1

ON

OFF

optional

OFF

OFF

OFF

40

CW/CCW

Berjalan

Drain

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

40

CW

Berjalan

150

CW

Berjalan

Rinse 2

ON

OFF

optional

OFF

OFF

OFF

40

CW/CCW

Berjalan

Drain

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

40

CW

Berjalan

150

CW

Berjalan

1

2

3

4

5

6


59

Tabel 4.18. (Lanjutan) Hasil Pengamatan sistem No

Water in valve

Water out valve

Water level

Kimia 1

Kimia 2

Kimia 3

Putaran (rpm)

Arah Putaran

Hasil Pengamatan

Final rinse

ON

OFF

1

OFF

OFF

ON

40

CW/CCW

Berjalan

Drain

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

Proses

7

8

Extract

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

40

CW

Berjalan

150

CW

Berjalan

40

CW

Berjalan

150

CW

Berjalan

250

CW

Berjalan

Berdasar tabel 4.18. memberikan informasi tentang keberhasilan sinkronisasi pemrograman PLC dengan hardware berupa sensor dan aktuator mesin cuci, sehingga menguatkan kesimpulan bahwa modifikasi mesin cuci berupa penambahan pintu samping, penggantian kontrol PLC dan HMI 100% berhasil.


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi tentang kesimpulan dari tugas akhir yang dibuat dan saran untuk penyempurnaan produk dan penelitian lebih lanjut

5.1. Kesimpulan Berdasar data yang diambil kesimpulan yang dapat diambil adalah: 1.

Modifikasi fisik, penambahan pintu samping dan penggantian control mekanis dengan kontrol elektronis yaitu PLC dan HMI berhasil 100% terbukti dengan proses penggunaan mesin cuci secara manual ataupun automatis dapat dilakukan.

2.

Input – output PLC sesuai dengan tegangan yang diijinkan.

3.

Penalaan frekuensi inverter yang diijinkan agar pintu samping dalam tabung dapat dibuka secara sempurna adalah antara 0,5 Hz sampai dengan 1,2 Hz.

4.

Penggunaan sensor tekanan dapat digunakan 100% terbukti secara percobaan.

5.

Penyimpangan yang terjadi antara suhu yang diinginkan dengan suhu terukur adalah 6,78 %.

6.

Kemampuan dispenser untuk memompa cairan sebanyak 4,6 ml/detik.

7.

Penyimpangan putaran rendah 1.67%, penyimpangan putaran sedang 0.22% dan penyimpangan putaran tinggi 0.04%.

8.

sinkronisasi pemrograman PLC dengan hardware berupa sensor dan aktuator mesin cuci berhasil 100% terbukti dengan berjalannya program yang diisikan dalam PLC.

5.2. Saran Saran dari penulis: 1. Berdasar pada range maksimal sensor yang terlalu tinggi maka sensor water level diganti dengan sensor serupa yang mempunyai range lebih kecil yaitu 2,5 – 50 mbar yaitu sensor level Dungs Seri LGW 50 A4/2 dengan merubah dudukan sensor sejajar dengan dasar tabung. 2. Penambahan fungsi intelegensi seperti fuzzy logic dapat dilakukan dengan menambahkan sensor dan logika untuk menganalisa jenis pakaian dan berat pakaian

60


61

yang masuk selanjutnya menentukan waktu kerja, volume air, volume chemical dan jumlah heater yang bekerja


62

DAFTAR PUSTAKA [1]

Ferry Nando, Ageng Sadnowo R., S.T., M.T, Yulliarto Raharjo, S.T., M.T., 2012 DESIGN MODEL OF AUTOMATION WASHER FOR TWO TUBES APERTURE (TWIN TUBE TOP LOADER) MICROCONTROLLER BASED ATMEGA32, Volume 6, no 2, Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung.

[2]

Stalmans, M. & Guhl, W. (2003). An Introduction to the Historical Developments of Laundry. Household and Personal Care Today, hal.17-22

[3]

Wawancara Direktur PT Aqualis Fabricare, Bapak Teddy Tjoegito

[4]

Mitsubishi Electric Corporation, FX3U Series Programmable Controllers User’s Manual, Himeji, Japan.

[5]

OMRON, Programable Terminal NB Series, OMRON Corporation, Tokyo, Japan

[6]

Sumanto, 2002, Elektronik Industri, Frank D. Petruzella, ANDI Yogyakarta.

[7]

Chris Woodford, September 2003, Heating Elements, http://www.explainthatstuff.com//heating-elements.html diakses 23 Mei 2015

[8]

Karl Dungs GmbH & Co. KG, Differential pressure switches for air, flue and exhaust gases. Pressure switch for gas. LGW A4, Germany.

[9]

Rockwell Automation, 1996, Application Basic of Operation of Three-Phases Induction Motors, Sprecher +Schuh AG Rockwell Automation, Aarau.

[10]

Rashid, MH 1998. Power Electronics: Circuit, Devices, and Applications, New Jersey: Prentice-Hall International, Inc.

[11]

Ir. Djoko Achyanto M.Sc.EE. Edisi keempat 1992, Mesin-Mesin Listrik, A.E. Fitzgerald, Charles Kingley, Jr., Stephen D. Umans, Erlangga, jakarta

[12]

One Shot (OS-100 L/S) Instruction Manual, Knight LLC, 20531 Crescent Bay Drive, Lake Forest, USA.

[13]

Wikipedia, the free encyclopedia , BUZZER, http://en.wikipedia.org/wiki/Buzzer diakses 11 April 2015.

[14]

Ismansyah, 2009, Perancangan Instalasi Listrik Pada Rumah Dengan Daya Listrik Besar, Skripsi, Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Depok.


LAMPIRAN

63


Lampiran 4a

1 |

2 |

3 |

4 |

5 |

6 |

7 |

8 |

9 |

10 |

11 |

|

A

0

380VAC 3 PHASE S

T

|

B

R N

|

C

Main Switch R0

S0

T0

E

CC 2

|

D

MCB1 R1

S1

T1

Y4

E

|

CC2

E

3 Phase Motor Induction 220/380VAC 50Hz 13,87/8,03A Power : 3,7 KW HP :5 Pole : 4 Rpm : 1440 Rpm IP : 55

Y5

R1

R10

S1

S10

T1

T10

F

R

L1 L2

L3

Inverter TOSHIBA VF-S15

U

R11

U

V

S11

V

T11

W

W

MC1

|

F

MCB 2

S1

S2

B

OL

S3 BRK1

R100

Y10 Y11 Y12

BRK2

N100

|

G

M

CR1

R1

R20

R

U

R20

S20

S

SSR V 3 Phase

S20

T20

T

W

T20


|

H

MCB 3 S1

MCB 4

|

J

Water Heater 2000W / 220VAC T1

+


|

K

R1

R20

R

U

R20

S20

S

SSR V 3 Phase

S20

T20

T

W

T20

MCB 3


|

L

+

-

MCB 5

S1 MCB 4

|

M


T1

+


|

N

MCB 5

+ -

|

O

OUT + OUT -

OUT1 Thermocontrol

CR2

S1

T1

N

P

R1

dwn chk

val Remarks

rev

HDI 210915 name/date

Washing Machine PRIMUS 20kg

name/date

Title

ELECTRIC DIAGRAM

name/date

Sub Title

ATMI-Solo

Diagram Pengawatan Tegangan 3 Fasa

dwg no

page

1 OF 6


Lampiran 4b

0

1 |

2 |

3 |

4 |

5 |

6 |

7 |

8 |

9 |

10 |

11 |

380VAC 3 PHASE S

T

N

|

A

R

R2

R1

R3

PLC FX3G-40M Mitsubishi

Power On/Off

|

B

MCB6 4A

N

PL1 Power On

|

D

R3

PL2 PL Error

R4

|

BO

E

HMI Omron NB5Q-TW00B

|

C

N

R5

MC 2 Master On

EMG

CR0

|

F

R100 24VDC


0VDC

N100

|

G

Thermocontrol

R100 Chemical Dispenser 1

CR7

|

H

N100

R100

CR8


CR6

Valve Drain

CR4

Valve Water 1

CR5

Valve Water 2

CR3

Valve Water 3

CR10

Solenoid Door

CR11

Solenoid Door

|

J

N100

R100

|

K

N100

R100

R100

|

L

N100

N100

N100

|

M

R100

R100

|

N

N100 R100

0VDC

24VDC

| R1

P

O

N100

S1

T1

N

dwn chk

val Remarks

rev

HDI 210915 name/date

Washing Machine PRIMUS 20kg

name/date

name/date

Title

-

ELECTRIC DIAGRAM Sub Title

ATMI-Solo

Power Supplay Wiring Diagram

dwg no

page

1 OF 6


Lampiran 4c

0

1 |

2 |

4 |

5 |

6 |

7 |

8 |

9 |

10 |

11 |

24V

|

A

0V

3 |

S/S

Box Operation

X0

Emergency Stop

X1

Overload Alarm

X2

Zerro Pos

X3

-

X4

Low Water Level

X5

Medium Water Level

X6

High Water Level

X7

-

X10

-

X11

-

X12

Reach Temperature

X13

-

X14

LS Front Door Close

X15

LS Front Door Lock

X16

LS Side Door Close

X17

-

|

B

Input X0-X17

|

C

EMG

|

D

OL

|

E

Proximity Sensor 1

|

F

L Wlev

M Wlev

| |

H J

|

G

H Wlev

|

K

Thc

|

L

LS1

|

M

LS2

N

| |

P

O

Proximity Sensor 2

0V

24V

dwn chk

val Remarks

rev

HDI 210915

name/date

name/date

name/date

-

-

Washing Machine PRIMUS 20kg Title


ATMI-Solo

Diagram Pengawatan Input PLC

dwg no

page

1 OF 6


Lampiran 4d

0

1 |

2 |

3 |

4 |

6 |

7 |

8 |

9 |

10 |

11 |

24V

|

A

0V

5 |

C

|

X20

-

X21

-

X22

-

X23

-

X24

-

X25

-

X26

-

X27

-

| |

D E

Box Operation

| |

F H

|

J

|

K

|

L

|

M

|

N

|

O

|

G

S/S

|

B

Input X20-X27

24V

P

0V

dwn chk

val Remarks

rev

HDI 210915

name/date

name/date

name/date

-

-



ATMI-Solo

Diagram Pengawatan Input PLC

dwg no

page

1 OF 6


Lampiran 4e

1 |

2 |

3 |

4 |

5 |

6 |

7 |

8 |

9 |

10 |

11 |

|

A

0

N100

|

B

R100

Com 0

|

C

Ouput Y0-Y13

Y0

|

D

Lampu Run Indicator

|

E

Com 1 Y1

Lampu Error Indicator

|

F

Com 2 Break

Y2

H

Y4

F Inverter

Motor CCW

Y5

R Inverter

-

Y6

-

Y7

| | |

J

Motor CW

|

K

CC Inverter

Com 4

|

L M

Com 3

Speed 1

Y10

S1 Inverter

Speed 2

Y11

S2 Inverter

Speed 3

Y12

S3 Inverter

-

Y13

| |

N

Y3

P

O

-

|

G

CR2

dwn chk

val Remarks

rev

HDI 210915

name/date

name/date

name/date

-

-



ATMI-Solo

Diagram Pengawatan Output PLC

dwg no

page

1 OF 6


Lampiran 4f

1 |

2 |

3 |

4 |

5 |

6 |

7 |

8 |

9 |

10 |

11 |

|

A

0

N100

|

B

R100

| |

D E

Com 5 Buzzer

Y14

Heater

Y15

Motor Run

Y16

Input Water 3

Y17

Buzzer

CR1

MC1

|

C

Output Y14-Y27

G

| | |

H

CR4

Input Water 2

Y21

Drain

Y22

Chemical 1

Y23

Chemical 2

Y24

-

Y25

Open Door

Y26

Lock Door

Y27

CR5

CR6

CR7

|

J

Y20

|

K

Input Water 1

CR8

CR9

CR10

M

|

N

| |

CR11

P

O

L

Com 6

|

F

CR3

dwn chk

val Remarks

rev

HDI 210915

name/date

name/date

name/date

-

-



ATMI-Solo

Diagram Pengawatan Output PLC

dwg no

page

1 OF 6


Lampiran 4g

Data Perbandingan Waktu dan Volume Air Pompa Detik 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

Volume (ml) 1940 1940 1920 1920 1920 1900 1900 1900 1880 1880 1880 1880 1880 1860 1860 1860 1860 1860 1840 1840 1840 1840 1840 1820 1820 1820 1820 1800 1800 1800 1800 1780

TUGAS AKHIR MODIFIKASI PERANGKAT KELISTRIKAN MESIN CUCI PRIMUS 20KG DENGAN MENGGUNAKAN PLC DAN HMI

Recommend Documents