TUGAS AKHIR
SIMULASI PENGONTROLAN PADA SISTEM PENGOLAHAN AIR LIMBAH DENGAN MENGGUNAKAN PLC
Diajukan Guna Melengkapi Sebagian Syarat Dalam mencapai gelar Sarjana Strata Satu (S1)
Disusun Oleh : Nama NIM Program Studi
: Endang Saputra : 4140411-010 : Teknik Tenaga Listrik
PROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2008
i
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama
: Endang Saputra
NIM
: 4140411-010
Fakultas
: Teknik Industri
Jurusan
: Teknik Elektro
Program Studi
: Teknik Tenaga Listrik
Judul Skripsi
: Simulasi Pengontrolan pada Sistem Pengolahan Air Limbah dengan Menggunakan PLC
Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan skripsi yang telah saya buat merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata dikemudian hari penulisan skripsi ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggung-jawabkan sekaligus menerima sanksi berdasarkan tata tertib yang berlaku di Universitas Mercu Buana. Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan.
Penulis
Endang Saputra
ii
LEMBAR PENGESAHAN
SIMULASI PENGONTROLAN PADA SISTEM PENGOLAHAN AIR LIMBAH DENGAN MENGGUNAKAN PLC
Disusun Oleh : Nama NIM Jurusan
: Endang Saputra : 4140411-010 : Teknik Elektro
Pembimbing
Koordinator Tugas Akhir
( Ir. Badaruddin )
( Ir. Yudhi Gunardi, MT. )
Ketua Program Studi Teknik Elektro
( Ir. Budi Yanto Husodo, MT. )
iii
ABSTRAK
Dalam pengoperasian suatu peralatan atau mesin listrik kadang kita menemukan berbagai kendala, karena rumitnya proses pengaturan atau pengontrolannya. Maka dari itu untuk mendapatkan pengontrolan yang efisien, mudah, dan handal kita memerlukan suatu sistem kontrol otomatis, cepat dan akurat yaitu dengan menggunakan PLC (kepanjangan dari Programmable Logic Controller). Kelebihan dari alat ini adalah bersifat software, artinya fungsi control dapat dibuat dan dirubah dengan mudah melalui software atau program yang dikenakan padanya dengan menggunakan alat konsol atau komputer PC. Dengan kelebihan yang ada pada PLC ini mampu menggantikan sistem konvensional yang dipakai sebagai pengontrolan dari sistem pengolahan air limbah yang berada di Mabes TNI-AD. Dengan menggunakan kontroler PLC ini diharapkan dapat memudahkan para teknisi lapangan dalam memonitor cara kerja dan proses pengontrolan sistem pengolahan air limbah ini melalui layar monitor komputer. Dengan demikian jika suatu saat terjadi kerusakan atau kesalahan kita dapat dengan mudah melakukan pegecekan dan perbaikan melalui softwarenya.
iv
KATA PENGHANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT serta salam dan shalawat kepada Nabi Muhammad SAW, yang dengan rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan sarjana Strata Satu (S1) pada Fakultas Teknik Industri jurusan Teknik Elektro Universitas Mercu Buana Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, karena keterbatasan kemampuan dan pengetahuan yang dimiliki penulis. Oleh karena itu kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat diharapkan penulis guna menyempurnakan skripsi ini. Pada kesempatan ini perkenankanlah penulis untuk menyampaikan rasa terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bimbingan, bantuan, dukungan, saran, dan doa kepada penulis, diantaranya : 1. Bapak Ir. Badaruddin selaku Pembimbing Skripsi yang telah bersedia meluangkan waktunya untuk memberikan pengarahan dan bimbingan serta dukungan kepada penulis. 2. Bapak Ir. Budi Yanto Husodo, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro. 3. Bapak Ir. Yenon Orsa, MT selaku Direktur PKSM Universitas Mercu Buana. 4. Segenap Dosen dan Staff Fakultas Teknik Industri Jurusan Teknik Elektro PKSM Universitas Mercu Buana atas ilmu pengetahuan yang telah diberikan dan bantuan lainnya.
v
5. Bapak Zaenal Direktur PT. Rajawali 9 yang banyak memberikan bantuan kepada penulis. 6. Kedua orang tuaku Ayah (Alm), Mama dan keluargaku tercinta, terima kasih atas segala cinta, kasih sayang, bimbingan, nasehat dan doa yang selalu diberikan kepada penulis. 7. Rekan-rekan mahasiswa PKSM UMB khususnya Jurusan Teknik Elektro angkatan 2005 untuk bantuan dan supportnya. 8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, tetapi telah banyak memberikan bantuan baik moril maupun materil sehingga penulis mampu menyelesaikan tugas akhir ini. Pada akhirnya penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pihak-pihak yang membutuhkan dan dapat memberikan tambahan pengetahuan tentang sistem kontrol yang berbasis PLC.
Jakarta, 15 April 2008 Penulis
(Endang Saputra)
vi
DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL...................................................................................
i
LEMBAR PERNYATAAN....................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN.....................................................................
iii
ABSTRAK..............................................................................................
iv
KATA PENGHANTAR..........................................................................
v
DAFTAR ISI...........................................................................................
vii
DAFTAR TABEL...................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR..............................................................................
xi
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang...........................................................
1
1.2 Tujuan Penulisan........................................................
2
1.3 Pembatasan Masalah..................................................
2
1.4 Metode Penulisan.......................................................
2
1.5 Sistematika Penulisan.................................................
3
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengenalan PLC.........................................................
4
2.2 Perbandingan PLC dengan Pengendalian Konvensional.......................................
5
2.3 Komponen-komponen PLC........................................
6
2.3.1 Unit Pengolah Pusat (CPU-Central Processing Unit).........................
6
2.3.2 Memori..............................................................
7
2.3.3 Pengaturan atau Antarmuka Masukan...............
8
2.3.4 Pengaturan atau Antarmuka Keluaran...............
9
2.3.5 Catu Daya PLC..................................................
10
2.4 Dasar Perancangan Sistem Kontrol PLC...................
11
vii
BAB III
2.5 Instruksi-instruksi dalam Pemrograman PLC............
12
2.5.1 Instruksi-instruksi Tangga.................................
12
2.5.2 Instruksi-instruksi Blok Logika.........................
15
2.5.3 Instruksi Garis Bercabang.................................
16
2.5.4 Instruksi END....................................................
17
2.5.5 Instruksi Timer..................................................
18
2.5.6 Instruksi Counter...............................................
19
2.5.7 Instruksi DIFU dan DIFD.................................
19
2.6 Lampu Indikasi (Pilot Lamp).....................................
20
2.7 Saklar dan Sensor.......................................................
21
2.8 Tombol Tekan (Push Button).....................................
21
2.9 Kontaktor....................................................................
22
2.10 Relai Elektromekanik.................................................
23
RANCANG BANGUN PERALATAN 3.1 Deskripsi Kerja...........................................................
25
3.2 Diagram Blok.............................................................
27
3.3 Diagram Rangkaian Kontrol PLC..............................
27
3.4 Diagram Flowchart.....................................................
28
3.5 Komponen dan Bahan dalam Pembuatan Simulator.................................................
29
3.6 Pembuatan Simulator.................................................
31
3.7 Program Syswin 3.4...................................................
32
3.7.1 Memulai Membuat Diagram Tangga................
32
3.7.2 Pengaturan Komunikasi PLC dengan Komputer..............................................
BAB IV
36
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengalamatan I/O.......................................................
39
4.2 Ladder Diagram..........................................................
40
viii
BAB V
4.3 Kode Mnemonik.........................................................
46
4.4 Analisa Sistem Kerja Rangkaian................................
49
PENUTUP 5.1 Kesimpulan.................................................................
52
5.2 Saran...........................................................................
53
DAFTAR PUSTAKA.............................................................................
54
LAMPIRAN
ix
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Kegunaan dari warna-warna Pilot Lamp.................................
20
Tabel 3.1.a Ringkasan Tombol Singkat (Shortcut).................................
34
Tabel 3.1.b Ringkasan Tombol Singkat (Shortcut).................................
35
Tabel 4.1 Pengalamatan Input.................................................................
39
Tabel 4.2 Pengalamatan Output..............................................................
40
Tabel 4.3 Kode-kode Mnemonik Sistem Pengadukan…………………
46
Tabel 4.4 Kode-kode Mnemonik Sistem Blower………………………
48
Tabel 4.5 Kode-kode Mnemonik Sistem Pompa Pembuangan………...
49
x
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Foto PLC Omron Type CPM..............................................
4
Gambar 2.2 Sistem layout dan hubungan PLC.......................................
6
Gambar 2.3 Rangkaian antarmuka masukan PLC..................................
9
Gambar 2.4 Rangkaian antarmuka keluaran PLC...................................
10
Gambar 2.5 Catu Daya pada PLC...........................................................
10
Gambar 2.6 Contoh Intruksi LD dan LD NOT.......................................
12
Gambar 2.7 Contoh penggunaan Intruksi OUT dan OUT NOT.............
13
Gambar 2.8 Contoh penggunaan AND dan AND NOT..........................
14
Gambar 2.9 Contoh penggunaan OR dan OR NOT................................
15
Gambar 2.10.a Contoh penggunaan instruksi blok logik AND LD........
15
Gambar 2.10.b Contoh penggunaan instruksi blok logik OR LD...........
16
Gambar 2.11 Contoh diagram tangga dengan garis percabangan instruksi...............................................
16
Gambar 2.12 Contoh Penggunaan Instruksi END(01)............................
18
Gambar 2.13 Lampu Indikasi (Pilot Lamp)............................................
20
Gambar 2.14 Tombol Tekan (Push Button)............................................
21
Gambar 2.15 Kontak-kontak pada Kontaktor.........................................
23
Gambar 2.16 Kontaktor...........................................................................
23
Gambar 2.17 Relai Elektromekanik........................................................
24
Gambar 3.1 Gambar Perencanaan Sistem Pengolahan Air Limbah........
26
Gambar 3.2 Gambar Hubungan antara Komputer, PLC dan Simulator..
27
Gambar 3.3 Diagram Rangkaian Kontrol pada PLC...............................
27
Gambar 3.4 Flowchart Pengontrolan Sistem Pengolahan Air Limbah...
28
Gambar 3.5 Alat Simulator.....................................................................
32
Gambar 3.6 Tampilan Penyuntingan Diagram Tangga Syswin 3.4........
33
Gambar 3.7 Jendela New Project Setup..................................................
33
Gambar 3.8 Kotak Dialog Serial Communication Settings....................
36
Gambar 3.9 Tombol-tombol utilitas komunikasi PC dan PLC...............
36
xi
Gambar 3.10 Kotak dialog Change PLC Mode......................................
37
Gambar 3.11 Contoh Tampilan saat Pengamatan Kerja PLC.................
38
Gambar 4.1 Ladder Diagram Sistem Pengadukan..................................
41
Gambar 4.2 Ladder Diagram Sistem Pengadukan Lanjutan…………...
42
Gambar 4.3 Ladder Diagram Sistem Blower…………………………..
43
Gambar 4.4 Ladder Diagram Sistem Blower Lanjutan………………...
44
Gambar 4.5 Ladder Diagram Pompa Pembuangan.................................
45
xii
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Dengan perkembangan dan kemajuan teknologi yang selalu meningkat dari masa ke masa, telah ditemukan suatu peralatan kontrol elektronika yang dikenal dengan Programmable Logic Controller atau PLC. Dengan menggunakan kontroler PLC ini kita bisa mendapatkan kelebihan dibandingkan dengan sistem kontrol proses konvensional, diantaranya adalah : •
Dibandingkan dengan sistem control proses konvensional, jumlah kabel yang dibutuhkan bisa berkurang hingga 80 %.
•
Pendeteksian kesalahan yang mudah dan cepat.
•
Perubahan pada urutan operasional dapat dilakukan dengan mudah, hanya dengan melakukan perubahan atau penggantian program, baik melalui terminal konsol maupun komputer PC. Atas pertimbangan diatas maka penulis akan merancang dan merakit
suatu sistem pengontrolan pada pengolahan air limbah yang berada di Mabes TNIAD. Sebelum memakai sistem control PLC, sering ditemukan kegagalan di dalam pengoperasian, karena rumit dan banyaknya pengabelan serta settingan-settingan dan tombol-tombol yang terdapat pada panel kontrol sistem (sistem control masih menggunakan proses konvensional). Hal ini cukup membuat para teknisi lapangan kesulitan dalam mengoperasikan dan mencari kesalahan jika suatu saat terjadi kerusakan. Maka dengan kontrol sistem PLC ini diharapkan para teknisi akan 1
2
lebih mudah dalam mengoperasikan pengontrolan sistem pengolahan air limbah ini baik dalam hal perawatan maupun dalam pencarian kerusakan melalui layar monitor computer PC.
1.2 Tujuan Penulisan. Tujuan penulisan dari laporan tugas akhir ini adalah merancang sistem kontrol pada sistem pengolahan air limbah dengan menggunakan PLC yang berada di Mabes TNI-AD dan menjelaskan cara kerja dari sistem kontrol PLC tersebut. Di sini diharapkan kita akan lebih mengerti dasar-dasar dan teknik pemrograman dari PLC.
1.3 Pembatasan Masalah Mengingat luasnya permasalahan yang akan muncul dalam penulisan tugas akhir ini, maka penulis hanya membahas tentang perancangan program PLC atau ladder diagram untuk kontrol sistem pengolahan air limbah dengan menggunakan PLC Omron Type CPM1A serta rancang bangun simulatornya.
1.4 Metode Penulisan Metode yang dilakukan penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini adalah dengan menggunakan metode percobaan dan survey yang bertujuan untuk mengumpulkan data-data teknis.
3
1.5 Sistematika Penulisan Tentang pembahasan dalam pembuatan laporan tugas akhir ini, penulis akan menjabarkan dengan sistematika sebagai berikut : BAB I
:
Pendahuluan Pada bab ini akan diuraikan tentang latar belakang permasalahan, tujuan penulisan, pembatasan masalah, metode dan sistematika penulisan.
BAB II
:
Tinjauan Pustaka Pada bab ini akan diperkenalkan tentang PLC, prinsip dasar dan cara kerjanya, arsitektur dan pemrogramannya, serta keuntungan dalam menggunakan PLC.
BAB III
:
Rancang Bangun Peralatan Dalam bab ini akan dibahas tentang cara kerja peralatan, diagram blok dan flow chart, rangkaian lengkap, serta bahan peralatan.
BAB IV`
:
Hasil dan Pembahasan Pada bab ini akan dibahas pengalamatan I/O, ladder diagram, data mnemonik, dan analisa data.
BAB V
:
Penutup Pada bab ini berisi kesimpulan dan saran dari keseluruhan penulisan tugas akhir ini.
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengenalan PLC PLC pertama kali diperkenalkan pada tahun 1960-an. Alasan utama perancangan PLC adalah untuk menghilangkan beban ongkos perawatan dan penggantian sistem kontrol mesin berbasis relai. Saat kebutuhan produksi berubah maka demikian juga dengan sistem kontrolnya. Hal ini menjadi sangat mahal jika perubahannya terlalu sering. Karena relai merupakan alat mekanik, maka tentu saja memiliki umur hidup atau masa penggunaan yang terbatas, yang akhirnya membutuhkan jadwal perawatan yang ketat. Pelacakan kerusakan atau kesalahan menjadi cukup membosankan jika banyak relai yang digunakan. Dengan demikian diperlukan sistem control baru yang akan memudahkan para teknisi dalam melakukan pemrograman. Umur alat harus menjadi lebih panjang dan program proses dapat dimodifikasi atau dirubah dengan lebih mudah. Serta harus mampu bertahan dalam lingkungan industri yang keras.
Gambar 2.1 Foto PLC Omron Type CPM1A 4
5
Maka diperkenalkan sistem kontrol PLC (Programmable Logic Controller) yaitu suatu pengontrolan yang terprogram yang bekerja secara digital berbasis mikroprosesor. Atau dengan kata lain PLC adalah suatu peralatan elektronika yang bekerja secara digital, memilki memori yang dapat diprogram, dan menyimpan perintah-perintah untuk melakukan fungsi-fungsi khusus seperti logic, timing, counting, dan arimatik untuk mengontrol berbagai jenis mesin atau proses melalui analog atau digital input/output module. Jadi PLC bekerja dengan cara mengamati masukan melalui sensor-sensor terkait, kemudian melakukan proses dan melakukan tindakan sesuai dengan program yang telah dibuat, lalu memberikan sinyal ke keluaran berupa ON atau OFF (logik 0 atau logik 1). Pengguna membuat program yang umumnya dinamakan diagram tangga atau ladder diagram yang kemudian akan dijalankan oleh PLC yang bersangkutan. Maka dengan demikian sistem kontrol PLC semakin banyak dibutuhkan pada hampir semua aplikasi-aplikasi industri karena mudah dalam pengoperasiannya maupun dalam hal perawatannya.
2.2 Perbandingan PLC dengan Pengendalian Konvensional Perbedaan yang sangat signifikan tentunya terletak pada sistem pemrogramannya. Keuntungan dari PLC ini salah satunya adalah sistem kontrol ini bekerja dengan program yang dikenakan olehnya dan dapat dirubah atau dimodifikasi sesuai dengan kebutuhan tentunya akan berdampak pada penghematan waktu dan biaya dibanding dengan sistem kontrol konvensional. Fasilitas lain yang terdapat pada PLC diantaranya dapat berkomunukasi pada
6
printer, sehingga program yang tersimpan pada memori dapat dicetak hal ini sangat berguna apabila ada suatu kesalahan atau kerusakan. PLC ini dirancang sedemikian rupa sehingga kita dapat memonitor kerja sistem kontrolnya melalui layar monitor komputer bahkan ada beberapa type PLC yang dilengkapi dengan layar LCD beserta kaset memori yang berguna untuk mendownload program untuk disalin ke PLC lainnya. Dengan demikian bila ada suatu komponen yang mengalami kerusakan dapat dideteksi dan diperbaiki dengan cepat.
2.3 Komponen-komponen PLC 2.3.1 Unit Pengolah Pusat (CPU-Central Processing Unit) Unit pengolah pusat atau CPU merupakan otak dari sebuah kontroler PLC. CPU itu sendiri biasanya merupakan sebuah mikrokontroler (versi mini mikrokomputer lengkap). CPU ini menangani komunikasi dengan piranti eksternal, interkonektivitas antar bagian-bagian internal PLC, eksekusi program, manajeman memori, mengawasi atau mengamati masukan dan memberikan sinyal ke keluaran sesuai dengan proses atau program yang dijalankan.
Gambar 2.2 Sistem layout dan hubungan PLC
7
2.3.2 Memori Memori sistem digunakan oleh PLC untuk sistem kontrol proses selain berfungsi untuk menyimpan sistem operasi juga digunakan untuk menyimpan program yang harus dijalankan, dalam bentuk biner, hasil dari terjemahan diagram tangga yang dibuat oleh pengguna atau pemrogram. Di sini proses penghapusan dan pengisian kembali memori dapat dilakukan dengan mudah dan cepat. Memori tersedia dalam dua tipe utama, RAM (Random Access Memory) dan ROM (Read Only Memory). Terdapat dua jenis unit memori berbeda yang termasuk ROM, yaitu EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) dan EEPROM (Electronically Erasable Programmable Read Only Memory). RAM (Random Access Memory) tipe memori ini adalah yang paling umum digunakan. RAM bukanlah merupakan peralatan penyimpanan memori yang permanen. Agar penyimpanan data untuk jangka panjang dapat dilakukan, maka RAM harus mendapatkan daya terus menerus. Hal ini biasanya dilakukan dengan menggunakan sebuah baterai yang kecil. Sehingga durasi penyimpanan data oleh peralatan RAM berbanding lurus dengan umur baterai. Pembacaan dan penulisan data pada RAM dapat terjadi kapan saja. Read Only Memory (ROM) tipe memori ini terbagi atas EPROM dan EEPROM. ROM merupakan fasilitas penyimpanan memori yang permanen. Peralatan ROM tidak memerlukan catu daya eksternal, seperti baterai, untuk mempertahankan data yang disimpan. Pembacaan dari suatu EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) adalah sama dengan pada memori RAM, Setelah EPROM diisi data
8
maka penulisan lebih lanjut tidak dapat dimungkinkan. Data pada EPROM hanya dapat dihapus dengan mengekspos chip EPROM pada cahaya ultraviolet yang sangat pekat. Setelah itu EPROM siap untuk menerima data baru. Untuk menulis data pada suatu EPROM diperlukan EPROM writer yang khusus. Pembacaan dari suatu EEPROM (Electronically Erasable Programmable Read Only Memory) sama dengan memori RAM. Setelah EEPROM diisi data maka penulisan lebih lanjut tidak dimungkinkan pada saat EEPROM berada dalam mode protected. Penghapusan dan penulisan kembali EEPROM dapat dilakukan dengan mengubah EEPROM ke mode unprotected. Penulisan data pada EEPROM sama dengan penulisan data pada RAM.
2.3.3 Pengaturan atau Antarmuka Masukan Antarmuka masukan berada diantara jalur masukan yang sesungguhnya dengan unit CPU. Tujuannya untuk melindungi CPU dari sinyal-sinyal yang tidak dikehendaki yang bisa merusak CPU itu sendiri. Modul antarmuka masukan ini berfungsi untuk mengkonversi atau mengubah sinyal-sinyal masukan dari luar ke sinyal-sinyal yang sesuai dengan tegangan kerja CPU yang bersangkutan (misalnya, masukan dari sensor dengan tegangan kerja 24 VDC harus dikonversikan menjadi tegangan 5 VDC agar sesuai dengan tegangan kerja CPU). Hal ini dapat dilakukan dengan mudah oleh rangkaian opto-isolator sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2.3.
9
Gambar 2.3 Rangkaian antarmuka masukan PLC Penggunaan opto-isolator artinya tidak ada hubungan kabel sama sekali antara dunia luar dengan unit CPU. Secara optik dipisahkan atau dengan kata lain sinyal ditransmisikan melalui cahaya. Kerjanya sederhana piranti eksternal akan memberikan sinyal untuk menghidupkan LED (dalam opto-isolator), akibatnya photo transistor akan menerima cahaya dan akan menghantar arus (ON), CPU akan melihatnya sebagai logika nol. Begitu dengan sebaliknya, saat sinyal masukan tidak ada lagi, maka LED akan mati dan photo transistor akan berhenti menghantar arus (OFF), CPU akan melihatnya sebagai logika satu.
2.3.4 Pengaturan atau Antarmuka Keluaran Sebagaimana pada antarmuka masukan, keluaran juga membutuhkan antarmuka yang sama untuk digunakan sebagai perlindungan antara CPU dengan peralatan eksternal, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2.4. Cara kerjanya sama, yang menyalakan dan mematikan LED di dalam opto-isolator sekarang adalah CPU, sedangkan yang membaca status photo transistor, apakah menghantarkan atau tidak, adalah peralatan atau piranti eksternal.
10
Gambar 2.4 Rangkaian antarmuka keluaran PLC
2.3.5 Catu Daya PLC Catu daya listrik digunakan untuk memberikan pasokan catu daya ke seluruh bagian PLC (termasuk CPU, memori dan lain-lain). Kebanyakan PLC bekerja dengan catu daya 24 VDC atau 220 VAC. Beberapa PLC catu dayanya terpisah (sebagai modul tersendiri). Yang demikian biasanya merupakan PLC besar, sedangkan yang medium atau kecil, catu dayanya sudah menyatu.
Gambar 2.5 Catu Daya pada PLC
11
2.4 Dasar Perancangan Sistem Kontrol PLC Tahapan-tahapan yang perlu diperhatikan dalam melakukan operasi sistem kontrol PLC adalah sebagai berikut : 1. Kita harus memilih suatu instrument atau sistem yang hendak di kontrol. Sistem yang terotomasi ini dapat berupa mesin atau suatu proses yang kemudian disebut sebagai sistem kontrol proses. 2. Kita perlu menentukan semua instrument masukan dan keluaran yang akan dihubungkan ke PLC. Piranti masukan dapat berupa saklar, sensor dan sebagainya. Sedangkan piranti keluaran dapat berupa valve solenoida, motor, relai, lampu dan sebagainya. Setelah menentukan kebutuhan semua piranti masukan dan keluaran dilanjutkan dengan menentukan penggunaan jalur-jalur masukan dan keluaran pada PLC untuk piranti-piranti masukan dan keluaran yang sudah ditentukan tadi. 3. Kemudian kita akan membuat program yang lebih dikenal dengan diagram tangga (untuk PLC) sesuai dengan jalannya proses yang diinginkan dan jangan
lupa
dalam
pembuatan
program
tangga
untuk
selalu
memperhitungkan atau memperhartikan kesederhanaan yang terkait dengan jumlah instruksi yang nantinya akan disimpan. Dalam pembuatan program tangga ini bisa digunakan konsol atau melalui komputer PC. Selanjutnya program akan disimpan ke dalam PLC, baik yang digunakan secara langsung melalui terminal konsol maupun melalui komputer PC.
12
2.5 Instruksi-instruksi dalam Pemrograman PLC 2.5.1 Instruksi-instruksi Tangga Instruksi-instruksi tangga atau ladder instruction adalah intruksi-intruksi yang terkait dengan kondisi-kondisi di dalam diagram tangga. Instruksi-instruksi tangga, baik yang independen maupun kombinasi atau gabungan dengan blok instruksi berikut atau sebelum, akan membentuk kondisi eksekusi.
1. LOAD (LD) dan LOAD NOT (LD NOT) Instruksi LD merupakan kontak Normally Open, instruksi LD selalu muncul sebagai kontak yang pertama pada garis program. Pada diagram ladder, simbol LD merupakan kontak pertama dari bus line sisi kiri dan merupakan sinyal kondisi awal yang dibutuhkan untuk memproses suatu baris program. Bila LD tidak bernilai true maka baris program tersebut tidak akan dilaksanakan. Sedang instruksi LD NOT kebalikan dari LD dimana kontaknya berupa Normally Close.
Gambar 2.6 Contoh Intruksi LD dan LD NOT
13
2. OUTPUT dan OUTPUT NOT Pada diagram ladder, simbol OUTPUT merupakan peralatan pertama dari bus line sisi kanan. Instruksi OUTPUT diaktifkan sebagai akibat dari sekumpulan sinyal kondisi true. Instruksi ini digunakan untuk mengontrol bit operan yang bersangkutan berkaitan dengan kondisi eksekusi (apakah ON atau OFF). Dengan menggunakan instruksi OUTPUT, maka bit operan akan menjadi ON jika kondisi eksekusinya juga ON. Sedangkan OUTPUT NOT akan menyebabkan bit operan menjadi ON bila kondisi eksekusinya OFF (kebalikan dari instruksi OUTPUT).
Gambar 2.7 Contoh penggunaan Intruksi OUT dan OUT NOT
3. AND dan AND NOT Instruksi AND merupakan kontak Normally Open. Instruksi AND harus selalu didahului oleh sekurang-kurangnya satu kontak yang lain. Pada diagram ladder, simbol AND merupakan kontak ke dua atau ketiga dari bus line sisi kiri. Instruksi AND dapat dijelaskan dengan baik sebagai kontak NO dalam rangkaian seri
dengan
kontak-kontak
sebelumnya.
Instruksi
AND
memungkinkan
banyaknya masukan dari sinyal-sinyal kondisi. Bila semua sinyal kondisi yang digunakan bernilai true, maka baris program tersebut akan dilaksanakan. Kebalikan dari instruksi AND adalah instruksi AND NOT dengan kontak Normally Close.
14
Gambar 2.8 Contoh penggunaan AND dan AND NOT
4. OR dan OR NOT Instruksi OR merupakan kontak Normally Open. Instruksi OR selalu muncul di bawah kontak pertama pada suatu garis program. Instruksi OR dapat dijelaskan dengan baik sebagai suatu kontak NO tunggal yang paralel dengan kontak pertama dari program ladder. Instruksi OR memungkinkan banyaknya masukan dari sinyal-sinyal kondisi. Bila semua sinyal kondisi yang digunakan tidak bernilai true, baris program tersebut tidak akan dilaksanakan. Bila ada bagian dari struktur yang bernilai true maka keseluruhan OR akan bernilai true. Dan instruksi OR NOT merupakan kebalikan dari instruksi OR dengan kontak yang beda yaitu kontak Normally Close.
15
Gambar 2.9 Contoh penggunaan OR dan OR NOT
2.5.2 Instruksi-instruksi Blok Logika
.
Instruksi blok ini ada dua macam yaitu AND LOAD dan OR LOAD. Instruksi-instruksi blok logik tidak berhubungan dengan suatu kondisi tertentu pada diagram tangga, melainkan untuk menyatakan hubungan antara blok-blok logik, misalnya instruksi AND LD akan meng-AND-logikkan kondisi eksekusi yang dihasilkan oleh dua blok logik secara seri, demikian juga dengan instruksi OR LD untuk meng-OR-logikkan kondisi eksekusi yang dihasilkan dua blok logik secara paralel.
Gambar 2.10.a Contoh penggunaan instruksi blok logik AND LD
16
Gambar 2.10.b Contoh penggunaan instruksi blok logik OR LD
2.5.3 Instruksi Garis Bercabang Jika suatu garis instruksi harus bercabang dua atau lebih, adakalanya perlu menggunakan bit interlock atau TR untuk menjaga kondisi pada titik percabangan. Pada Gambar 2.4.1 ditunjukkan dua diagram tangga A dan B.
Gambar 2.11 Contoh diagram tangga dengan garis percabangan instruksi
17
Untuk titik percabangan A dapat dilakukan langsung karena kondisi eksekusi yang muncul pada titik cabang tidak dapat berubah sebelum kembali ke garis percabangannya dengan kata lain instruksi 1 tidak dapat mengubah kondisi eksekusi pada titik cabang, sehingga garis percabangan akan dikerjakan dengan benar. Tetapi untuk titik percabangan pada diagram B terdapat sebuah kondisi antara titik cabang dengan instruksi 1, hal ini menyebabkan kondisi eksekusi sebelum dan setelah kembali ke garis percabangan bisa beda, sebab instruksi 1 dapat mengubah kondisi eksekusi titik cabang dengan IR000.01-nya jika selama proses ini IR000.01 mengalami perubahan kondisi, sehingga tidak mungkin mendapatkan hasil yang diinginkan. Maka harus dilakukan dengan bantuan Temporary Relay (TR) yang merupakan relay bantu, dimana TR dipergunakan untuk menyimpan sementara kondisi eksekusi pada titik cabang, agar kondisi eksekusi sebelum dan setelah kembali ke garis percabangan tidak mengalami perbedaan.
2.5.4 Instruksi END Instruksi terakhir yang harus ditulis atau digambarkan dalam diagram tangga adalah instruksi END. CPU pada PLC akan mengerjakan semua instruksi dalam program dari awal (baris pertama) hingga ditemui instruksi END yang pertama, sebelum kembali lagi mengerjakan instruksi dalam program dari awal lagi, artinya instruksi-instruksi yang ada di bawah atau setelah instruksi END akan diabaikan. Hal yang perlu diperhatikan di sini adalah ketentuan kewajiban
18
penulisan instruksi END, jika suatu diagram tangga atau program PLC tidak dilengkapi instruksi END, maka program tidak akan dijalankan sama sekali.
Gambar 2.12 Contoh Penggunaan Instruksi END(01)
2.5.5 Instruksi Timer Pewaktu atau Timer mempunyai satu masukan aktivasi pewaktu serta dua parameter yaitu Timer dan Value, Timer diisi dengan nomor pewaktu (512 buah : 000-511) dan Value diisi dengan nilai waktu tundaan dalam satuan 0,1 detik atau 100 milidetik, minimal 1 (100 milidetik) dan maksimal 9999 (999,9 detik). Pewaktu akan diaktifkan jika kondisi eksekusi aktivasinya berubah menjadi ON dan akan direset (ke nilai Value) jika kondisi eksekusi aktivasinya berubah menjadi OFF. Sekali diaktifkan, pewaktu akan melakukan pewaktuan mundur dari Value ke 0 dalam satuan 100 milidetik sehingga status TIM000 berubah menjadi ON.
19
2.5.6 Instruksi Counter Counter atau Pencacah memiliki 2 masukan yaitu CP dan R serta dua parameter yaitu Counter dan Value. Counter diisi dengan nomor pencacah yang akan digunakan (terdapat 512 buah : 000-511), sedangkan Value diisi dengan nilai cacahan minimal 0, maksimal 9999. Pencacah atau CNT digunakan untuk mencacah turun dari nilai Value hingga 0, jika kondisi eksekusi dari masukan CPnya berubah dari OFF ke ON. Jika pencacahan sudah selesai dilakukan (sejumlah Value) maka status CNT akan berubah dari OFF menjadi ON dan status ON ini akan terus ON selama belum diaktifkan masukan RESET-nya (R), artinya jika R berubah dari OFF menjadi ON, maka isi Value akan dikembalikan ke nilai semula (sehingga CNT bisa mencacah lagi).
2.5.7 Instruksi DIFU dan DIFD Instruksi Differentiate Up (DIFU) dan Differentiate Down (DIFD) digunakan untuk meng-ON-kan bit operan hanya satu siklus saja atau dengan kata lain hanya sesaat saja. Instruksi DIFU digunakan untuk meng-ON-kan bit operan sesaat saja (hanya satu siklus) saat terjadi transisi kondisi eksekusi dari OFF ke ON. Sedangkan instruksi DIFD digunakan untuk tujuan yang sama dengan DIFU, hanya saja untuk saat terjadi transisi kondisi eksekusi dari ON ke OFF (kebalikan transisinya DIFU).
20
2.6 Lampu Indikasi (Pilot Lamp) Lampu Indikasi atau pilot lamp sering digunakan untuk menandai bekerja atau tidaknya suatu peralatan atau komponen dari suatu rangkaian kontrol. Lampu indikasi ini mempunyai filamen dari wolfram dan sebuah resistansi yang dipasang seri dengan wolfram tersebut. Biasanya pilot lamp dipasang seri dengan kontak NO (Normally Open) jika digunakan untuk mengindikasikan suatu peralatan yang sedang bekerja. Sebaliknya jika lampu indikasi digunakan untuk mengindikasikan tidak bekerjanya suatu peralatan maka pilot lamp dipasang paralel dengan kontak NC (Normally Close). Lampu indikasi ini terdiri dari berbagai tegangan antara lain 220 VAC, 110 VAC, 48 VAC, 24 VDC dan 12 VDC. Tabel 2.1 Kegunaan dari warna-warna Pilot Lamp No
Kondisi Peralatan (Rangkaian)
Warna
1.
Peralatan berfungsi normal
Putih
2.
Posisi siap mulai bekerja
Hijau
3.
Perhatian atau hati-hati
Kuning
4.
Kondisi tidak normal
Merah
Gambar 2.13 Lampu Indikasi (Pilot Lamp)
21
2.7 Saklar dan Sensor Saklar adalah suatu peralatan listrik yang berfungsi untuk memutuskan dan menghubungkan suatu rangkaian listrik. Dalam kondisi ON atau tertutup saklar mempunyai nilai resistansi yang sangat kecil sehingga arus dapat dialirkan. Dan pada saat kondisi terbuka atau OFF saklar mempunyai resistansi yang cukup besar atau tak terhingga sehingga arus tidak dapat dialirkan. Sedangkan sensor adalah suatu alat untuk mendeteksi sinyal, kemudian sinyal dari transmiter tersebut dikirim ke receiver dan diproses sehingga membentuk suatu sinyal yang lebih besar dan menggerakan anak kontak dari sensor.
2.8 Tombol Tekan (Push Button) Prinsip kerja dari tombol tekan ini cukup sederhana yaitu apabila tombol ditekan lalu dilepas maka posisinya akan kembali seperti semula, jadi hanya memberikan impuls sesaat. Pada tombol tekan ini terdapat dua buah kontak yaitu kontak NO (Normally Open) dan NC (Normally Close). Kontak NO akan menutup jika tombol ditekan dan kontak NC akan membuka bila ditekan.
Gambar 2.14 Tombol Tekan (Push Button)
22
2.9 Kontaktor Kontaktor adalah suatu alat yang digunakan untuk menghubungkan dan memutuskan rangkaian listrik yang bekerja berdasarkan gaya tarik yang ditimbulkan oleh suatu kumparan magnet yang sebelumnya diberi input tegangan. Pada umumnya kontaktor terdiri dari kontak utama, kontak bantu dan coil atau kumparan. Pada kontak utama terdapat tiga buah kontak NO (Normally Open). Kontak ini digunakan untuk menghubungkan sumber tegangan dengan suatu beban. Sedangkan pada kontak bantu terdiri dari kontak NO (Normally Open) dan NC (Normally Close). Fungsi dari kontak bantu ini adalah untuk mengontrol rangkaian lain atau sebagai rangkaian pengunci. Jika ada arus yang mengalir melalui kontaktor maka kumparan atau coil akan bekerja dan menarik kontakkontaknya. Pada saat kumparan magnet bekerja maka kontak NO akan menutup dan kontak NC akan membuka. Untuk mempermudah pemasangan dan pencarian kesalahan maka antara kontak NO dan NC pada kontaktor dibedakan dengan suatu nomor kode sebagai berikut : a) 1, 3 dan 5
: kontak utama yang dihubungkan ke sumber.
b) 2, 4 dan 6
: kontak utama yang dihubungkan ke beban.
c) 53 dan 54
: kontak bantu jenis NO (Normally Open).
d) 61 dan 62
: kontak bantu jenis NC (Normally Close).
e) A1 dan A2
: kontak coil atau kontak kumparan.
23
Gambar 2.15 Kontak-kontak pada Kontaktor
Gambar 2.16 Kontaktor
2.10 Relai Elektromekanik Relai elektromekanik adalah relai magnet yang terdiri dari sebuah elektromagnet dan sebuah tangkai bergerak yang disebut angker. Bilamana arus listrik mengalir dalam kumparan magnetnya, maka akan dibangkitkan suatu medan magnet yang menarik tangkai angkernya dari besi ke teras magnet. Matamata kontak pada angker dan rangka relainya kemudian menutup dan melengkapi sirkuit antara terminal-terminal A dan B. Apabila magnet itu dimatikan pendayaannya, maka pegas pembalik akan mengembalikan angker ke posisi terbuka dan mata-mata kontaknya akan terbuka, sehingga terputuslah sirkuitnya antara terminal-terminal A dan B.
24
Dalam gambar 2.17 hanya diperlihatkan satu pasangan mata kontak, tetapi banyaknya pasangan mata kontak itu dapat saja dibuat lebih sesuai dengan kebutuhan sirkuitnya. Relai yang digambarkan di sebelah kiri disebut relai normal terbuka, karena kontaknya terbuka pada waktu tidak diberi tegangan. Relai di sebelah kanan adalah relai normal tertutup karena kontak-kontaknya tertutup bila relai tidak mendapat suplai tegangan. Jika relai itu diberi tegangan, maka angkernya tertarik ke magnet dan kontak-kontaknya membuka sehingga sirkuit antara terminal A dan B menjadi terputus.
Gambar 2.17 Relai Elektromekanik
25
BAB III RANCANG BANGUN PERALATAN
3.1 Deskripsi Kerja Sistem pengolahan air limbah yang dimaksudkan disini adalah sistem pengolahan limbah tinja/kotoran manusia. Di mana sistem pengolahan limbah tinja ini sangat penting peranannya guna untuk mencegah pencemaran lingkungan terutama pada sumber-sumber air tanah, hal ini banyak di temui pada kawasan perkotaan karena banyaknya gedung-gedung bertingkat seperti Jakarta. Dengan menggunakan kontrol PLC maka pengoperasian sistem pengolahan air limbah ini akan lebih efisien dibandingkan dengan sistem kontrol konvensional mengingat banyak dari para teknisi yang komplen karena jijik atau malas harus setiap hari mengontrol dan mengawasi bekerjanya peralatan pengolahan air limbah ini. Maka dengan kontrol PLC ini tentunya lebih memudahkan para teknisi untuk mengoperasikan dan mengawasi bekerjanya peralatan pengolahan air limbah ini. Adapun cara kerja kontrol PLC ini pada sistem pengolahan air limbah ini adalah sebagai berikut : Saat tombol START ditekan, kran KRAN_KURAS akan tertutup sedangkan kran KRAN_ISI mulai terbuka, cairan dan tinja mulai mengalir mengisi bak pengaduk/mixer. Jika air mencapai sensor atas S_ATAS, maka kran KRAN_ISI akan ditutup dan motor pengaduk mulai dijalankan. Selanjutnya motor pengaduk akan terhenti sesuai dengan stelan timer pada PLC yang telah ditentukan. Dengan terhentinya motor pengaduk maka kran KRAN_KURAS akan membuka, 25
26
kemudian menjalankan pompa klorin yang berguna untuk mengalirkan klorin ke bak pengaduk udara. Bersamaan dengan itu pada saat tombol START ditekan dua blower juga sudah on yang bekerjanya saling bergantian, yang akan disetting melalui timer dari PLC. Kemudian jika air limbah yang berada dibak mixer sudah tidak terdeteksi oleh sensor bawah S_BAWAH, maka kran KRAN_KURAS akan menutup dan membuka kran KRAN_ISI, proses pengisian dan pengadukan akan berulang kembali. Selanjutnya limbah tinja akan dialirkan ke bak pengaduk udara, di mana cara pengadukannya dilakukan dengan semburan dari blower. Lalu air limbah ini akan mengalir ke bak penyaringan yang akan menyaring antara air dengan limbah tinja yang sudah dihancurkan, yang akan berupa lumpur. Lumpur limbah akan tetap berada ditempat penyaringan dan air limbah dialirkan ke bak pembuangan. Di bak pembuangan ini terdapat 2 buah sensor buang S_BUANG, yang berguna untuk menjalankan atau mematikan pompa pembuangan yang akan membuang air limbah yang sudah tidak terkontaminasi atau tidak berbahaya bagi lingkungan sekitar. Kegunaan dari pompa pembuangan ini adalah untuk mencegah luapan atau ketinggian air limbah. Proses ini akan terhenti apabila ditekan tombol STOP.
Gambar 3.1 Gambar Perencanaan Sistem Pengolahan Air Limbah.
27
3.2 Diagram Blok Diagram blok merupakan suatu diagram yang digunakan untuk mengetahui dengan jelas proses dari pengoperasian suatu sistem. Adapun diagram blok hubungan antara komputer PC , PLC dan simulasi untuk perencanaan sistem pengolahan air limbah adalah seperti terlihat pada gambar dibawah ini :
Gambar 3.2 Gambar Hubungan antara Komputer, PLC dan Simulator
3.3 Diagram Rangkaian Kontrol PLC Diagram rangkaian dari pengontrolan aplikasi PLC pada simulator proses pengolahan air limbah ini adalah sebagai berikut :
Gambar 3.3 Diagram Rangkaian Kontrol pada PLC
28
3.4 Diagram Flowchart Diagram alir (Flowchart) adalah suatu metode untuk menggambarkan suatu aliran proses suatu operasi. Adapun diagram Flowchart untuk pengontrolan sistem pengolahan air limbah adalah sebagai berikut :
Gambar 3.4 Flowchart Pengontrolan Sistem Pengolahan Air Limbah
29
3.5 Komponen dan Bahan dalam Pembuatan Simulator Adapun komponen dan bahan serta peralatan yang diperlukan pada pembuatan simulator adalah sebagai berikut : A. Komponen-Komponen yang diperlukan dalam Pembuatan Simulator a) Mini Fan Mini Fan ini adalah simulasi dari motor pengaduk mixer, pompa untuk klorin, 2 blower dan pompa pembuangan yang di beri kode F1, F2, F3, F4 dan F5. b) On/Off Switch On/Off Switch ini digunakan sebagai simulasi dari sensor yang berada di dalam bak mixer dan bak pembuangan yang akan dikodekan dengan S1 sampai S4. c) Selenoide Selenoide ini digunakan sebagai simulasi dari kran isi dan kran kuras dan dikodekan V1 dan V2. d) Push Button Push Button ini adalah simulasi dari tombol Start dan tombol Stop dan diberi kode PB. Start dan PB. Stop. e) Pilot Lamp Pilot Lamp ini adalah sebagai indikasi kondisi selenoide On dan Off, diberi kode PL1 dan PL2.
30
f) Power Supply 12 Volt DC Power Supply ini digunakan sebagai catu daya untuk peralatan eksternal input/output pada simulator. g) MCB (Pengaman) MCB ini berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan peralatan jika suatu saat terjadi short pada saat pengujian. h) Kabel Kabel yang digunakan adalah jenis serabut dengan ukuran 1 dan 1,5 mm. i) Schoen Kabel j) Kabel Spiral dan kabel Ties.
B. Bahan dan Peralatan yang diperlukan dalam Pembuatan Simulator a) Stiker untuk nama
= secukupnya
b) Papan kayu ukuran 80 x 60 cm
= 1 unit
c) Mesin Bor
= 1 unit
d) Mur dan Baut
= secukupnya
e) Solder Listrik dan Timah
= 1 unit
f) Obeng dan Tang
= 1 unit
g) PLC Omron CPM1A
= 1 unit
h) Personal Komputer (PC)
= 1 unit
i) Beberapa box plat dan pipa
= secukupnya
31
3.6 Pembuatan Simulator Adapun langkah-langkah dalam pembuatan simulator ini adalah sebagai berikut : 1. Menentukan dan menempatkan tata letak CPU PLC, 4 On/Off Switch yaitu S1, S2, S3 dan S4, mini fan F1 pada bak 1 mixer, mini fan F2 pada bak klorin, F3 dan F4 pada bak pengaduk, selenoide dan pilot lamp pada jalur pengisian dan pengurasan yaitu V1, V2 dan PL1, PL2 serta mini fan F5 pada bak pembuangan. Dimana semua ini akan di tempatkan dalam satu papan kayu yang berukuran 80 x 60 cm. 2. Merancang sistem instalasi komponen-komponen tersebut pada box dengan pengkabelan dan penyolderan. Komponen-komponen yang dimaksud di sini adalah, mini fan, On/Off switch, selenoide, pilot lamp dan push button. 3. Untuk memudahkan dalam koneksi nanti ke terminal input dan output pada CPU PLC maka dari setiap instalasi dihubungkan ke terminal block. 4. Membuat stiker nama pada box agar dapat memudahkan dalam pengoperasian dan pengamatan pada saat pengujian. 5. Melakukan pengecekan pada instalasi apakah sudah sesuai dengan gambar perencanaan dan siap untuk dihubungkan dengan power supply. 6. Melakukan percobaan dan pengamatan terhadap simulator apakah sudah sesuai dengan perencanaan dalam membuat pengontrolan sistem pengolahan air limbah yang berbasis PLC.
32
Gambar 3.5 Alat Simulator
3.7 Program Syswin 3.4 Pemrograman pada PLC dilakukan dengan menggunakan diagram tangga (Ladder Diagram). Untuk membuat diagram tangga dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu 1. Dengan menggunakana Consule, suatu alat penyuntingan diagram tangga yang langsung terhubungkan dengan PLC yang bersangkutan dan, 2. Dengan menggunakan program penyuntingan diagram tangga yang dijalankan melalui komputer PC dan komunikasi transfer programnya dilakukan melalui kanal serial atau ada juga yang melalui USB. Cara yang kedua ini yang akan dipakai penulis dalam membuat program pada PLC ini yaitu cara dan penggunaan program editor diagram tangga Syswin 3.4.
3.7.1 Memulai membuat Diagram Tangga Jalankan program Syswin 3.4 sehingga akan dimunculkan jendela penyuntingan diagram tangga sebagaimana ditunjukkan pada gambar 3.6. Jika diperhatikan, bagian di sebelah kiri berisikan komponen-komponen atau kondisi-
33
kondisi diagram tangga, rangkuman atau ringkasannya ditunjukkan pada Tabel 3.1. Sedangkan bagian atas digunakan untuk manajemen berkas (simpan, baca dan lain-lain), manajemen diagram tangga serta sarana komunikasi (dengan PLC). Untuk membuat diagram tangga yang baru mulailah dengan menu File → New Project, sehingga dimunculkan kotak dialog sebagaimana ditunjukkan pada gambar 3.7. Lakukan pengaturan sesuai dengan type PLC yang akan kita gunakan. Kemudian kita dapat melakukan pemrograman sesuai dengan control yang telah dibuat.
Gambar 3.6 Tampilan Penyuntingan Diagram Tangga Syswin 3.4
Gambar 3.7 Jendela New Project Setup
34
Tabel 3.1.a Ringkasan Tombol Singkat (Shortcut)
35
Tabel 3.1.b Ringkasan Tombol Singkat (Shortcut)
36
3.7.2 Pengaturan Komunikasi PLC dengan Komputer Selanjutnya adalah mengatur komunikasi serial dengan PLC melalui menu Projects → Communication, untuk itu lakukan pengaturan sebagaimana ditunjukkan pada gambar 3.8. Pilih dimana PLC dihubungkan ke COM1 atau COM2 pada pilihan Port, juga pilihan kecepatan transfer data pada Baud, Unit biarkan berisi 00, Protocol juga biarkan seperti itu. Untuk melakukan pengujian konektivitas klik pada tombol Test PLC. Jika semua sudah lancar, maka bisa dilakukan proses komunikasi antara komputer dengan PLC lebih lanjut.
Gambar 3.8 Kotak Dialog Serial Communication Settings Untuk melakukan koneksi antara komputer dengan PLC gunakan menu Online Connect !, sehingga akan mengaktifkan tombol-tombol yang ditunjukkan pada gambar 3.9.
Gambar 3.9 Tombol-tombol utilitas komunikasi PC dan PLC
37
Keterangan : 1. Communication Connect : untuk melakukan koneksi dengan PLC yang bersangkutan, pada PLC lampu COMM akan berkedip-kedip. 2. PLC Mode : untuk memilih mode kerja dari PLC yang bersangkutan, jika diklik akan dimunculkan pilihan sebagaimana ditunjukkan pada gambar 3.10.
Gambar 3.10 Kotak dialog Change PLC Mode a) MONITOR : untuk melakukan pengamatan kerja PLC melalui komputer, contoh tampilannya ditunjukkan pada gambar 3.11. Tanda hitam sebagai indikator adanya aliran listrik. b) RUN : untuk menjalankan program yang sudah tersimpan di dalam PLC. c) STOP/PRG : untuk menghentikan jalannya program di dalam PLC dan bisa digunakan untuk proses penyuntingan diagram tangga kemudian men-download-kannya dari komputer ke PLC. 3. Monitoring : untuk melakukan monitoring kerja PLC melalui komputer. 4. Online Edit : digunakan untuk penyuntingan diagram tangga secara online atau langsung.
38
Gambar 3.11 Contoh Tampilan saat Pengamatan Kerja PLC
39
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengalamatan I/O Pengalamatan I/O ini digunakan untuk menganalisa perbagian dari ladder diagram rangkaian. Pengalamatan ini juga berguna untuk mempermudah di dalam pemrograman sehingga jika ada suatu kesalahan pendeteksian akan menjadi lebih mudah. Selain itu pengalamatan ini berguna juga untuk mengetahui input dan output dari sebuah program. Tabel 4.1 Pengalamatan Input No. Input
Peralatan
000.00
Push Button Start
000.01
Push Button Stop
000.02
On/Off Switch 1 (sensor 1)
000.03
On/Off Switch 2 (sensor 2)
000.04
On/Off Switch 3 (sensor 3)
000.05
On/Off Switch 4 (sensor 4)
39
40
Tabel 4.2 Pengalamatan Output No. Input
Peralatan
010.00
Valve1 (Selenoide 1) dan Pilot Lamp 1
010.01
Motor Mixer / F1 (mini fan)
010.02
Valve 2 (Selenoide 2) dan Pilot Lamp 2
010.03
Pompa Klorin / F2 (mini fan)
010.04
Blower 1 / F3 (mini fan)
010.05
Blower 2 / F4 (mini fan)
010.06
Pompa Pembuang / F5 (mini fan)
4.2 Ladder Diagram Setelah menentukan dan menghubungkan instrument input dan output pada jalur-jalur masukan dan jalur keluaran pada PLC, maka selanjutnya membuat program ladder diagram berdasarkan sistem kontrol operasi dari sistem pengolahan air limbah dengan kontrol PLC seperti dibawah ini :
41
Gambar 4.1 Ladder Diagram Sistem Pengadukan
42
Gambar 4.2 Ladder Diagram Sistem Pengadukan Lanjutan
43
Gambar 4.3 Ladder Diagram Sistem Blower
44
Gambar 4.4 Ladder Diagram Sistem Blower Lanjutan
45
Gambar 4.5 Ladder Diagram Sistem Pompa Pembuangan
46
4.3 Kode Mnemonik Kode mnemonik adalah kode-kode yang dihasilkan dari hasil pemrograman dari ladder diagram. Berikut ini dilihat hasil kode-kode mnemonik dari sistem pengolahan air limbah dengan kontrol PLC. Tabel 4.3 Kode-kode Mnemonik Sistem Pengadukan. Sistem Pengadukan No
Instructions
Address Data
1.
LD
000.00
2.
OR
210.00
3.
AND NOT
000.01
4.
OUT
210.00
5.
LD
210.00
6.
DIFU (13)
200.00
7.
LD
200.00
8.
OR
010.00
9.
OR
210.03
10.
AND
210.00
11.
AND NOT
010.01
12.
AND NOT
010.02
13.
OUT
010.00
14.
LD
010.00
15.
AND
000.02
16.
OR
010.01
17.
AND
210.00
18.
ANDNOT
010.02
19.
OUT
010.01
20.
LD
010.01
Value Data
47
No
Instructions
Address Data
21.
TIMER
000
22.
LD TIM
000
23.
OR
010.02
24.
AND
210.00
25.
AND
000.03
26.
OUT
010.02
27.
LD
010.02
28.
DIFU (13)
200.01
29.
LD
200.01
30.
OR
010.03
31.
AND
210.00
32.
AND NOT TIM
001
33.
OUT
010.03
34.
TIMER
001
35.
LD
200.01
36.
OR
210.02
37.
AND
210.00
38.
AND NOT
010.00
39.
OUT
210.02
40.
LD
210.02
41.
AND NOT
000.03
42.
AND
210.00
OUT
210.03
43.
Value Data #0200
#0100
48
Tabel 4.4 Kode-kode Mnemonik Sistem Blower. Sistem Blower No
Instructions
Address Data
44.
LD
200.00
45.
OR
010.04
46.
OR CNT
008
47.
AND
210.00
48.
AND NOT
200.04
49.
OUT TR
TR0
50.
OUT
010.04
51.
AND
254.00
52.
LD TR
TR0
53.
AND
010.05
54.
COUNTER
007
55.
LD TR
TR0
56.
DIFU (13)
200.05
57.
LD CNT
007
58.
OR
010.05
59.
AND
210.00
60.
AND NOT
200.05
61.
OUT
010.05
62.
AND
254.00
63.
LD
200.05
64.
COUNTER
008
65.
LD
010.05
66.
DIFU (13)
200.00
Value Data
#0005
#0005
49
Tabel 4.5 Kode-kode Mnemonik Sistem Pompa Pembuangan. Sistem Pompa Pembuangan No
Instructions
Addres Data
67.
LD
000.04
68.
OR
000.05
69.
OR
010.06
70.
AND NOT TIM
009
71.
AND
210.00
72.
OUT
010.06
73.
LD NOT
000.04
74.
AND NOT
000.05
75.
TIMER
009
76.
END(01)
-
Value Data
#0075
4.4 Analisa Sistem kerja Rangkaian 1. Analisa pada sistem pengadukan Analisa ini meliputi pengontrolan pada motor mixer, valve 1, valve 2, dan pompa klorin yang terdeteksi oleh 2 sensor. Bila P. Start ditekan, relai CR 210.00 akan on. Relai CR ini akan berfungsi sebagai pengontrol anak kontak dari relai-relai yang ada. Setelah relai CR on anak kontak relai CR 210.00 akan on semua dan akan off bila P. Stop ditekan, itu berarti akan meng-off-kan semua sistem yang sedang berjalan. Dengan onnya relai CR 210.00 akan mengaktifkan relai DIFU 200.00 dan akan mengonkan relai 010.00 dan valve 1. Jika sensor 2 bawah sudah on maka anak kontak NO 000.03 juga on, tetapi belum dapat meng-on-kan relai 010.02, dan valve 2 karena anak
50
kontak NO Timer 000 belum on. Jika sensor 1 atas sudah mulai on maka anak kontak NO 000.02 akan on kemudian akan mengaktifkan relai 010.01 dan motor mixer. Karena relai 010.01 sudah on maka anak kontak NC 010.01 akan off yang mengakibatkan tidak aktifnya relai 010.00 dan valve 1. Aktifnya anak kontak NO 010.01 akan meng-on-kan Timer 000. Jika Timer 000 sudah selesai dalam proses pewaktuannya maka anak kontak NO dari Timer 000 akan on dan mengakibatkan relai 010.02 dan valve 2 akan on, dan sebaliknya anak kontak NC 010.02 akan off begitu juga relai 010.01, motor mixer, relai 010.00 dan valve 1 juga akan off. Dengan on-nya anak kontak NO 010.02 dan relai DIFU 200.01 maka akan mengon-kan relai 010.03 dan pompa klorin dimana pengoffannya dilakukan oleh settingan dari Timer 001. Bersamaan dengan itu relai 210.02 akan on, karena anak kontak NO DIFU 200.01 sudah on. Jika sensor 2 bawah sudah off maka relai 010.02 dan valve 2 juga akan off. Kemudian dengan offnya sensor 2 bawah akan mengonkan relai 210.03, ini berarti akan mengaktifkan kembali relai 010.00 dan valve 1 melalui anak kontak NO 210.03 maka dengan begitu proses pengadukan akan terulang kembali dari awal.
2. Analisa pada sistem blower Analisa ini hanya meliputi pengontrolan 2 blower yang dinyalakan secara bergantian dengan lama pewaktuannya tergantung pada settingan yang telah ditentukan pada pewaktuan yang akan dicounter oleh CNT 1 dan CNT 2. Dengan onnya anak kontak NO DIFU 200.00 maka akan jadi start awal untuk mengaktifkan relai 010.04 dan blower 1, yang selanjutnya sistem akan dionkan kembali oleh anak kontak NO 010.04. Anak kontak 1_ min pulse akan on setiap 1
51
menit yang kemudian akan dicounterkan melalui CNT 007, jika proses pencacahan sudah selesai dilakukan oleh CNT 007 maka akan mengonkan relai 010.05 dan blower 2. Kemudian dengan onnya DIFU 200.04 maka akan mengoffkan relai 010.04 dan blower 1. CNT 007 akan tereset oleh anak kontak NO 010.05. Jika pencacahan yang dilakukan oleh CNT 008 sudah selesai maka akan mengaktifkan kembali relai 010.04 dan blower 1 yang selanjutnya akan mengonkan DIFU 200.05 ini berarti akan mengoffkan relai 010.05 dan blower 2 serta akan mereset CNT 008 kemudian proses penyalaan blower secara bergantian akan terulang kembali.
3. Analisa pada sistem pompa pembuang Pada analisa ini ditujukan hanya pada sistem pengontrolan pompa pembuang oleh 2 sensor Jika kenaikan air melebihi ketinggian yang sudah ditentukan maka akan terdeteksi oleh salah satu sensor apakah itu sensor 4 bawah atau sensor 3 atas. Dengan begitu anak kontak NO 000.04 atau anak kontak NO 000.05, relai 010.06 dan pompa pembuangan akan on. Pompa pembuangan akan off beberapa detik/menit setelah salah satu sensor (sensor 4 atau sensor 3) dalam keadaan off, ini berarti ketinggian air dalam keadaan batas normal.
52
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan Dengan mengadakan suatu percobaan dan analisa melalui simulator tentang pengontrolan pada sistem pengolahan air limbah dengan menggunakan kontrol PLC dapat ditarik suatu kesimpulan : 1. Program dari control PLC yang dibuat sesuai dengan deskripsi kerja dari system pengolahan air limbah yang sesungguhnya, perbedaannya hanya terletak pada hubungan antara PLC dengan system instalasi mesin, pada simulator terhubung langsung dikarenakan tegangan dan arus pada mesin disamakan dengan tegangan dan arus pada PLC yaitu max 24 VDC, 2 A sedangkan pada aplikasi sesungguhnya memerlukan peralatan eksternal untuk menyamakan antara tegangan dan arus PLC dengan system instalasi mesin biasanya memakai inverter atau kontaktor. 2. Alat simulator system pengolahan air limbah yang dibuat dapat mempresentasikan kerja dari sistem pengolahan air limbah yang sesungguhnya, baik pada system pengadukan, system blower, maupun system pompa pembuangan. 3. Dengan menggunakan system control PLC ini dapat memudahkan pengoperasian dari system proses pengolahan air limbah, baik dalam hal pengawasan, pencarian kesalahan atau kerusakan maupun dalam memodifikasi system control tersebut jika suatu saat diperlukan.
52
53
5.2 Saran Dalam melakukan perancangan sistem kontrol proses ini penulis menyarankan agar memperhatikan beberapa hal seperti di bawah ini : 1.
Kita harus memilih suatu instrument atau sistem yang hendak di control, kemudian tentukan semua instrument Input/Output-nya yang akan dihubungkan ke PLC serta pengalamatannya.
2.
Buatlah program diagram tangga sesederhana mungkin sesuai dengan jalannya proses yang diinginkan dan jumlah instruksi yang terkait. Setelah selesai simpanlah program tersebut ke dalam PLC.
3.
Dalam merancang sistem control PLC ada baiknya dibuat dahulu simulasinya, hal ini dilakukan untuk menghindari kesalahan dalam pengaplikasian di lapangan, terutama dalam merancang pembuatan ladder diagram atau diagram tangga.
4.
Demi keamanan dalam perancangan system control maka untuk daya yang melebihi kapasitas dari PLC diharapkan adanya penambahan komponen peralatan eksternal seperti inverter atau kontaktor.
54
DAFTAR PUSTAKA 1. Agfianto Eko Putra. 2004. PLC Konsep, Pemrograman dan Aplikasi (Omron CPM1A/CPM2A dan ZEN Programmable Relay). Yogyakarta: Penerbit Gava Media. 2. Iwan Setiawan. 2006. Programmable Logic Controller (PLC) dan Teknik Perancangan Sistem Kontrol. Yogyakarta: Penerbit Andi. 3. M. Budiyanto, dan A. Wijaya. 2006. Pengenalan Dasar-Dasar PLC (Programmable
Logic
Controller)
Disertai
Contoh
Aplikasinya.
Yogyakarta: Penerbit Gava Media. 4. Mitsubishi. Pedoman Penghantar Mengenai Programmable Logic Controller. 5. Omron Sysmac. Manual Operation Programmable Logic Control CPM1A. 6. Omron Syswin. Manual Software Programming Tool for Omron Programmable Logic Controllers. 7. Djuhana Djoekardi. 2000. Penggunaan Mesin-Mesin Listrik. Jakarta: Penerbit ISTN.
54
