TUGAS AKHIR SISTEM PENGEPAKAN PRODUK DENGAN KENDALI PLC SIEMENS S7-300

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

TUGAS AKHIR SISTEM PENGEPAKAN PRODUK DENGAN KENDALI PLC SIEMENS S7-300 Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro Jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

disusun oleh : ATIKA WAHYUNINGSIH NIM : 125114057

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

i


FINAL PROJECT SYSTEM FOR PACKING PRODUCTS WITH PLC SIEMENS S7-300 CONTROL In partial fulfilment of the requirements for the degree of Sarjana Teknik Electrical Engineering Study Program Electrical Engineering Departement Science and Technology Faculty Sanata Dharma University

ATIKA WAHYUNINGSIH NIM : 125114057

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

ii






HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

Motto :

Belajar adalah sarana untuk mengubah hidup dan segala sesuatu pasti ada waktunya.

Skripsi ini saya persembahkan untuk Yesus Kristus Pembimbingku yang setia Orang Tua dan Keluarga terkasih Sahabat yang setia Teman-teman Instruktur dan mahasiswa ATMI yang aku banggakan

vii


INTISARI

Industri makanan di Indonesia beberapa belum menggunakan sistem otomasi pada proses penyortiran dan packaging produk. Proses masih dilakukan secara manual. Sistem ini merealisasikan PLC Siemens S300 untuk mengendalikan sistem otomasi pensortiran, packaging dan stamping produk dalam kemasan, agar proses produksi agar lebih efektif dan efisien. Produk yang diproses terdiri dari tiga warna yaitu merah, biru dan putih. Sistem memiliki tiga bagian yaitu Unit Sortir, Unit Packaging dan Unit Stamping. Unit Sortir digunakan untuk memisahkan benda warna merah, biru dan putih. Unit Sortir memiliki sensor warna TSC3200 yang berguna untuk membedakan benda warna merah, biru dan putih. Unit Packaging terdiri dari 2 bagian yaitu Unit Packaging A dan Unit Packaging B. Unit Packaging A digunakan untuk penataan benda warna merah dan Unit Packaging B digunakan untuk penataan benda warna biru. Benda warna putih akan dipisahkan di Unit sortir dan tidak akan diproses. Unit Stamping berada pada ujung konveyor dimana unit stamping ini akan bekerja ketika kardus sudah berisi produk sejumlah 3buah. Hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa sistem dapat bekerja dengan baik dan stabil pada jarak antar produk 9 cm. secara umum sistem ini dapat bekerjadengan tingkat keberhasilan 100% Pada unit Sortir, Unit Packaging dan Unit Stamping dapat bekerja berdasarkan fungsinya masing-masing.

Kata Kunci : PLC Siemens S7-300, Otomasi, konveyor, packaging ,sensor warna

viii


ABSTRACT The food industry in Indonesia some not use automation systems in the process of sorting and packaging of products. Processes are still done manually. These systems realize the Siemens S300 PLC automation systems for controlling the sorting, packaging and stamping products in the packaging, so that the production process for more effective and efficient. Processed products consist of three colors, namely red, blue and white. The system has three parts: Sort Unit, Unit Packaging and Stamping Unit. Sort the unit is used for separating the colors red, blue and white. Sort unit has a color sensor TSC3200 useful to distinguish objects in red, blue and white. Packaging unit consists of 2 parts: Packaging Unit A and Unit B. Packaging Packaging Unit A is used for the arrangement of objects in red and Packaging Unit B is used for the arrangement of objects in blue. Objects white color will be separated in the sorting unit and will not be processed. Stamping Unit is at the end of the conveyor where the stamping unit will work when the box already contains a number 3buah products. The test results can be concluded that the system can work well and is stable at a distance of 9 cm between products. in general the system can bekerjadengan success rate of 100% in units Sort, Unit Packaging and Stamping Unit can work on their respective functions.

Keywords : PLC Siemens S7-300, Automation,conveyor, packaging

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. Tuhan Yesus selalu memberikan banyak kejutan dalam hidupku 2. Bapak, Ibu, dan adik yang telah mencurahkan segala kasih sayangnya kepada penulis. 3. Petrus Setyo Prabowo, M.T., selaku Kaprodi Teknik elektro, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi. 4. Ir. Th. Prima Ari Setiyani, 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. Temen seperjuangan yang tidak ada henti memberikan banyak keceriaan dan Tim TPM support tiada hentinya, terimakasih buat Bapak Tri Hannanto Saputra yang menjadi guru besar dalam penulisan Tugas Akhir ini. 7. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu atas bantuan, bimbingan, kritik dan saran. Semoga Tuhan membalas kebaikan anda. Penulis 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, 25 September 2015 Penulis,

x


DAFTAR ISI Halaman Sampul (Bahasa Indonesia)……………………………………………… i Halaman Sampul (Bahasa Inggris)………………………………………………… ii Halaman Persetujuan …………………………………………………………..… iii Halaman Pengesahan……………………………………………………………... iv Kenyataan Keaslian Karya………………………………….…………………..… v Halaman Persembahan dan Motto………………………………………………… vi Intisari………...…………………………………………………………………… vii Abstrak………...……………………………………………………………………viii Kata Pengantar…………………………………………..………………………… ix Daftar Isi………………...………………………………………………………… x Daftar Gambar………...………………………………………………………..… xii Daftar Tabel….………...………………………………………………………… xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ………………………………………….…… 1 1.2 Tujuan dan Manfaat…………………………………….…….………... 2 1.3 Batasan Masalah …………………………………………….………… 3 1.4 Metodologi Penulisan Tugas Akhir………………………….………… 3 BAB II DASAR TEORI 2.1 Konveyor……………… ………………………………………….……5 2.1.1. Belt Konveyor……..…………………………………….……… 5 2.2. Pneumatic………… …………………………………………….…… 6 2.2.1. Double Acting Cylinder………………………………….……… 7 2.2.2. Generator Vakum……..………………………………….……… 9 2.2.3. Katub Solenoid………..………………………………….……… 9 2.2.4. Linear Drive Pneumatik.………………………………….……… 10 2.3. Motor DC………… …………………………………………….…… 11 2.4.. PLC(Programmable Logic Controller)… …………………….…… 11 2.4.1. Komponen Utam PLC.………………………………….……….. 12 2.4.2. PLC Siemens S-300….………………………………….……….. 16 2.5.. Simatic manager Step 7……………...….……………………….…… 16

xi

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 2.6. Reed Switch………… ……………………………………………….. 17 2.7. Photo Sensor………………………...….……………………….…… 16 2.8. Sensor Warna TSC3200………………………………………………..18 2.9. Mikrokontroler ATMEGA 8535..…………………………………….. 20 2..9.1. Arsitektur Atmega8535….…………………………….………. 21 2..9.2.Blok Diagram Mikrokontroler Atmega8535.………….……….. 22 2..9.3.Blok Pin Mikrokontroler Atmega8535………………….………. 22 BAB III PERANCANGAN 3.1 Blok Diagram Sistem ………………………………………….………. 25 3.2 Proses Kerja Sistem…………………………………….…….………. 26 3.3. Perancangan Perangkat Keras………………………….…….………. 27 3.3.1.Diagram Alir Pembuatan Konveyor…………………….………. 27 3.3.2.Desain Konveyor Unit Sortir...........................………….……….. 28 3.3.3..Desain Konveyor pada Unit Packaging A dan Packaging B.…... 29 3.3.4..Desain Unit Pemindah dan Sortir…………………………..…... 30 3.4. Perancangan Wiring PLC Siemens S-300….………….…….………. 31 3.5. Perancangan Sensor Warna…………….….………….…….………. 38 3.5.1.Rangkaian Sistem Minimum ATMEGA 8535.……….……….

38

3.5.2.Desain Konveyor Unit Sortir...........................………….……….. 39 3.6. Perancangan Perangkat Lunak………….….………….…….………. 41 3.6.1..Perancangan Unit Sortir……………………….……….………. 41 3.6.2. Perancangan Unit Packaging A......................………….……….. 42 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Betuk fisik alat otomasi ………………………………………….…… 46 4.2 Cara penghoperasian mesin………………………….…….………… 50 4.3 Pengujian dan Analisa Hardware ……………………………….…… 55 4.3.1.Pengujian dan Analisa Hasil Sistem …………..……….………. 55 4.3.1.Pengujian dan Analisa Sensor Warna.............………….……….. 58 BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan…………… ………………………………………….…… 61 5.2 Saran…………………………………………………….…….………. 61 DAFTAR PUSTAKA…………………….………………………………….……. 62 LAMPIRAN

xii


DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Jenis_jenis Konveyor………………………………. ……………… 5 Gambar 2.2. Pneumatic……………………………………………………...…… 6 Gambar 2.3 Klasifikasi elemen sistem pneumatik…………………………...…… 7 Gambar 2.4 Double Acting Cylinder ……………………………………….…… 8 Gambar 2.5. Double Acting Cylinder ……………………………….…….…….. 8 Gambar 2.6. Generator Vakum……. ……………………………………….…… 9 Gambar 2.7. Generator Vakum.. ……………………………….…….………….. 9 Gambar 2.8. Torak silnder pneumatik ……………………………….…….…….. 9 Gambar 2.9. Torak silnder pneumatik ……………………………….…….……. 10 Gambar 2.10. Simbol Katub Solonoid 5/2…………………………….…….……. 11 Gambar 2.11.Linear Drive Pneumatik ……………………………….…….……. 10 Gambar 2.12. Motor DC ……………………………….…….………………….. 11 Gambar 2.13. Komponen Utama PLC….…………………………….…….……. 12 Gambar 2.14. Komponen Utama CPU ……………………………….…….….... 13 Gambar 2.15. Sistem PLC………………………….…….…………………........ 13 Gambar 2.16. Rangkaian modul PLC….…………………………….…….…….. 14 Gambar 2.17.Rangkaian Modul keluaran…………………………….…….…….. 14 Gambar 2.18. Miniprogrammer atau Programming Cosole….…………………... 15 Gambar 2.19. Perangkat Keras PLC….…………………………….…….……..

15

Gambar 2.20. PLC Siemens S7-300 ……………………………….…….……..

16

Gambar 2.21. Reed Switch…………………………….…….…………………... 17 Gambar 2.22. Photosensor………….….…………………………….…….…….. 17 Gambar 2.23.Sketsa Fisik TCS3200…………………………….…….…………

18

Gambar 2.24. Grafik Karakteristik TCS3200………….…….…………………... 20 Gambar 2.25. Blok Diagram Mikrokontroler……………………….…….……..

22

Gambar 2.26.Susunan pin mikrokontroler Atmega8535…………….…….…….. 23 Gambar 2.27.Relai 12V………………………………...…………….…….……. 24 Gambar 3.1.Blok Diagram…... ……………………….…….…………………...

25

Gambar 3.2.. Desain Prototype……………………….…….…………………....

27

Gambar 3.3.Diagram Alir…... ……………………….…….……………….......... 27

xiii

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar 3.4. Desain Konveyor……………………….…….…………………..... 28 Gambar 3.5. Desain Konveyor A dan B….………….…….…………………...... 29 Gambar 3.6. Desain unit pemindah……….………….…….………………….....

31

Gambar 3.7. Desain control Panel……….………….…….…………………........ 32 Gambar 3.8. Wiring Input untuk control panel……….…….…………………..... 33 Gambar 3.9. Wiring Output untuk control panel ……….….…………………...... 33 Gambar 3.10. Wiring Input untuk control sortir……….…….…………………... 34 Gambar 3.11. Wiring Output untuk control sortir…….…….………………….... 35 Gambar 3.12. Wiring Input untuk Packing A……….…….…………………........ 36 Gambar 3.13. Wiring Output untuk Packing A …….…….…………………........ 36 Gambar 3.14. Wiring Input untuk Packing B……….…….…………………....... 37 Gambar 3.15. Wiring Output untuk Packing B …….…….…………………........ 37 Gambar 3.16. Diagram Proses Kerja Sensor Warna.…….…………………........ 38 Gambar 3.17. Rangkaian Mikrokontroler Atmega 8535….…………………........ 39 Gambar 3.18. Rangkaian TSC3200 dengan Mikrokontroler Atmega 8535…........ 39 Gambar 3.19. Diagram Alir untuk unit sortir………………………………..…......... 41 Gambar 3.20. Diagram cara kerja unit packaging A………………………..…......... 42 Gambar 3.21. Unit packaging A…………………………….………………..….........

43

Gambar 3.22. Diagram cara kerja unit packaging B………………………..…......... 44 Gambar 3.23. Unit packaging B…………………………….………………..….........

45

Gambar 4.1. Realisasi Alat Otomati.......…………….…….…………………...... 46 Gambar 4.2. Desain Packaging……………………….…….…………………...... 49 Gambar 4.3. Desain Pemindah……………………….…….…………………...... 49 Gambar 4.4. Desain kontrol….……………………….…….…………………...... 50 Gambar 4.5. Sistem Loading Produk………………….…….…………………......53 Gambar 4.6. Flowchart Proses Hardware…………….…….…………………...... 50 Gambar 4.7. Layout Pengujian Pengisian benda…….…….…………………...... 53

xiv


DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Koneksi TCS 3200 dengan DB-Expander………………….…….…… 19 Tabel 3.1 Keterangan Input output operation panel………………….…….…… 32 Tabel 3.2 Keterangan Alamat Input output PLC….……………………………… 33 Tabel 3.3 Keterangan Alamat Input output PLC unit A….……………………… 35 Tabel 3.4 Keterangan Alamat Input output PLC unit B….……………………… 35 Tabel 4.1 Keterangan perbandingan rancangan model dan prototype….……… 47 Tabel 4.2. Keterangan Komposisi RGB pada produk………………...….……… 55 Tabel 4.3. Keterangan Hasil Pengujian produk secara acak……………….……… 56 Tabel 4.4. Keterangan Hasil Pengujian sensor unit A …………………….……… 58 Tabel 4.5. Keterangan Hasil Pengujian sensor unit B…………………….……… 58 Tabel 4.6. Keterangan Hasil Pengujian sensor warna jarak produk 8cm….……… 57 Tabel 4.7. Keterangan Hasil Pengujian sensor warna jarak produk 9cm….……… 58 Tabel 5.1. Keterangan Komposisi RGB pada produk………………...….……… 61

xv


BAB I PENDAHULUAN 1.1.

Latar Belakang Masalah Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi di industri berkembang cepat terutama

dibidang otomasi industri. Perkembangan ini tampak jelas di industri, sebelumnya banyak pekerjaan menggunakan tenaga manusia, kemudian beralih menggunakan mesin, berikutnya dengan electro-mechanic (semi otomatis) dan sekarang sudah menggunakan robotic (full automatic) seperti penggunaan Flexible Manufacturing Systems (FMS) dan Computerized Integrated Manufacture (CIM) dan sebagainya. Manfaat dari sistem otomasi antara lain dapat menjamin kualitas produk yang dihasilkan, mengurangi waktu produksi dan mengurangi biaya untuk tenaga kerja manusia. Begitu pesat dan luas penggunaan sistem otomasi disetiap bidang industri, yang mana sistem otomasi tersebut tidak lepas dari penggunaan sistem kontrol konvensional yang terdiri dari beberapa komponen yaitu Relay, Kontaktor, Magnetik Kontaktor, namun sistem tersebut sudah semakin ditinggalkan karena memiliki banyak kelemahan dan digantikan oleh kehadiran PLC (Programmable Logic Controller) yang memiliki banyak kelebihan. PLC merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menggantikan rangkaian sederetan relay yang dijumpai pada sistem kontrol proses konvensional, dirancang untuk mengontrol suatu proses permesinan secara otomatis. PLC banyak digunakan pada aplikasi-aplikasi industri, misalnya pada proses pengepakan, penanganan bahan, perakitan otomatis dan lain-lain. Sistem otomasi dengan kontrol PLC banyak dijumpai di Industri makanan, kapasitas produksi yang tinggi menuntut proses produksi lebih cepat dan efisien. Campur tangan manusia dalam proses produksipun diminimalisir agar produk makanan lebih hegienis. Sekarang ini, proses pembuatan produk makanan hingga proses pengemasan atau pengepakan makanan banyak menggunakan sistem otomasi. Salah satu proses yang sangat menyita waktu dan tenaga kerja di industri makanan yaitu proses penataan produk dan pengepakan ke dalam kemasan/kardus. Produk makanan yang sudah melalui proses pengemasan akan dibawa/ditata dalam kardus dan selanjutkan akan didistribusikan ke seluruh daerah. Proses penataan dalam kardus membutuhkan banyak tenaga kerja,

1


2

sedangkan proses produksi dengan kapasitas yang besar menuntut kecepatan proses pengepakan lebih efisien. Pada saat penulis melakukan kunjungan industri pada tanggal 3-5 Desember 2012 , beberapa industri makanan di daerah Jakarta belum menggunakan sistem otomasi pada proses penyortiran dan pengepakan produk. Proses penyortiran dan pengepakan produk masih dilakukan dengan cara manual. Berdasarkan permasalahan tersebut, penulis berusaha mengembangkan sebuah sistem otomasi pensortiran dan penataan produk makanan dalam kemasaan agar dapat membantu proses produksi lebih efektif dan efisien. Sistem otomasi yang akan dikembangkan oleh penulis menggunakan sistem kendali dengan kontrol PLC Siemens S7-300. Sistem otomasi ini meliputi sistem penyortiran, sistem pengepakan dan sistem stamping. Sistem penyortiran dilakukan pada saat produk makanan yang sudah dikemas keluar dari sistem produksi yang kemudian akan disortir. Pada sistem penyortiran ini produk makanan akan dipisahkan sesuai warna kemasannya. Produk makanan dengan kemasan warna merah akan ditata pada kardus pada konveyor Unit Packaging A sedangkan produk makanan dengan kemasan berwarna hijau akan ditata pada kardus yang berada dikonveyor Unit Packaging B, sedangkan produk makanan dengan warna yang tidak sesuai (bukan merah atau hijau) akan dipisahkan dari line produksi. Dari proses penyortiran, produk dengan kemasan yang berwarna merah maupun hijau akan ditata dan dimasukkan kedalam kardus sesuai jumlah yang diinginkan. Setelah proses pengepakan selesai, kardus akan distampel dan siap didistribusikan. Proses otomasi tersebut diharapkan dapat meningkatkan produktivitas industri makanan, meningkatkan konsistensi dan kesesuiaan terhadap spesifikasi kualitas produk.

1.2.

Tujuan dan Manfaat Tujuan dari penelitihan Tugas Akhir dengan judul Sistem Pengepakan Produk

dengan Kendali PLC Siemens S7-300 ini adalah menciptakan suatu alat otomasi untuk penyortiran dan penataan produk makanan dalam kemasan dengan kontrol PLC Siemens S7-300. Manfaat penulisan Tugas Akhir ini bagi dunia industri adalah membantu meningkatkan produktivitas terutama pada industri makanan, meningkatkan konsistensi dan kesesuiaan terhadap spesifikasi kualitas produk.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 1.3.

3

Batasan Masalah Batasan masalah dari perancangan Sistem Pengepakan Produk dengan Kendali

PLC Siemens S7-300 ini adalah 1. Barang/produk yang akan dipindahkan dan ditata dalam kardus merupakan produk makanan yang sudah dalam kemasan. Produk yang keluar dari konveyor unit sortir secara acak 2. Sistem

penyortiran

dan

penempatan

menggunakan

komponen

elektropneumatik dan menggunakan sensor warna pada sistem penyortiran pada produk makanan 3. Terdapat bak pembuangan pada sistem penyortiran, produk yang berwarna putih akan dibuang dari line produksi 4. Produk dimasukkan dalam kardus sesuai dengan warnanya. Dimensi Produk 80mmx80mmx20mm a) Warna merah mewakili rasa stroberi dimasukkan pada kardus pada konveyor Unit Packaging A b) Warna hijau mewakili rasa melon dimasukkan pada kardus pada konveyor Unit Packaging B 5. 1 Kardus berisi 3 produk dengan warna yang sama 6. Kardus yang masuk kedalam konvoyer pengepakan sudah dalam keadaan dilipat, dan kardus bagian atas dalam keadaan terbuka 7. Proses pengeleman dan pelipat kardus di luar dari Tugas Akhir ini 8. Sistem tinta pada unit stamping diluar dari Tugas Akhir ini 9. Kontrol yang digunakan PLC Siemens S7-300

1.4.

Metodologi Penulisan Tugas Akhir Berdasarkan pada tujuan yang ingin dicapai metode-metode yang digunakan dalam

penyusunan tugas Akhir ini adalah: 1. Studi literature, yaitu Metode yang digunakan dalam perancangan mesin ini menggunakan kajian pustaka agar mendapat tingkat keakuratan data yang baik dan menjadi pertimbangan tersendiri dalam diri penulis. Kajian pustaka sebagai landasan dalam melakukan sebuah penulisan, diperlukan teori penunjang yang memadai, baik mengenai ilmu dasar, metode penelitian, teknik analisis, maupun teknik penulisan. Teori penunjang ini dapat diperoleh dari buku pegangan, jurnal


4

ilmiah baik nasional maupun internasional, serta media online. Teori ditekankan pada perancangan sistem kontrol PLC, perancangan konveyor dan sistem sortir produk dengan elektro pneumatic. Tahap ini dapat dilakukan dimana saja dan dilakukan sepanjang proses pengerjaan Tugas Akhir ini. 2. Eksperimen, yaitu dengan langsung melakukan praktek maupun pengujian terhadap hasil pembuatan alat dalam pembuatan Tugas Akhir ini. 3. Perancangan Sistem, yaitu mengumpulkan data kemudian mencari bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangan dari faktorfaktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan. Permodelan merupakan salah satu tahap paling penting dan memakan waktu dalam pengerjaan Tugas Akhir. 4. Pembuatan sistem hardware, ada 3 unit yang akan penulis rancang. Unit tersebut antara lain unit penyortiran, unit pengepakan dan unit stamping. Unit penyortiran, untuk menyortir produk sesuai warna yang dibutuhkan. Unit pengepakan, untuk menata produk yang kemudian produk dimasukkan ke dalam kardus. Unit stamping, untuk memberikan tanda cap bahwa produk layak jual dan siap didistribusikan. 5. Pengujian dan pengambilan data. Tahap ini alat yang dibuat dilakukan percobaan, pengujian sensor-sensor, pengujian modul-modul, pengujian hardware serta mengintegrasikan

modul

dan

hardware

dengan

perangkat

lunak

untuk

mengendalikan sistem agar menjadi satu kesatuan yang utuh. Data yang diambil berupa tegangan, kestabilan sistem, dan performa alat. Pengambilan data dilakukan dengan cara pengukuran tegangan, waktu, pengujian sensor, rangkaian kontrol dan sistem keseluruhan. 6. Analisa dan penyimpulan hasil percobaan. Analisa data dilakukan dengan mengamati fungsi dari setiap unit, menganalisa singkronisasi kecepatan dari unit penyortiran dan unit pengepakan. Sistem hardware dapat berfungsi dengan baik jika perpindahan produk dari unit sortir ke unit packaging A dan B sesuai warna dan jumlah yang diinginkan. Produk berwarna merah akan dipindah dari unit sortir ke kardus pada packaging A sedangkan produk berwarna hijau dpindahkan dari konveyor unit sortir ke kardus pada konveyor packaging B. Penyimpulan hasil percobaan dapat dilakukan dengan mengamati pergerakan dari masing-masing unit.


BAB II DASAR TEORI Bab ini menjelaskan tentang dasar teori dan penjelasan detail peralatan yang digunakan dalam Tugas Akhir ini. Peralatan yang dibahas adalah Konveyor sebagai perangkat penggerak, Motor DC, Pneumatik, Programmable Logic Controller (PLC) Siemens S7-300 sebagai perangkat lunak, Reed Switch, Inductive Proximity Switch dan Vacuum Switch.

2.1.

Konveyor [1] Konveyor (Conveyor) merupakan suatu alat transportasi yang umumnya dipakai

dalam industri perakitan maupun proses produksi untuk mengangkut bahan produksi setengah jadi maupun hasil produksi dari suatu bagian ke bagian yang lain. Sistem konveyor dapat mempercepat proses transportasi material atau produk dan membuat jalannya proses produksi menjadi lebuh efisien, oleh karena itu sistem konveyor menjadi pilihan yang popular dalam dunia industri khususnya proses pengepakan. Pada gambar 2.1 dijelaskan jenis konveyor yang dibuat sesuai dengan kebutuhan industri seperti Belt Conveyor, Chain Conveyor, dan Screw Conveyor .

Gambar 2.1. Jenis-jenis konveyor

2.1.1. Belt Conveyor Dari banyak jenis konveyor maka dipilihlah Konveyor Sabuk (Belt Conveyor) karena lebih mudah dibuat dan lebih hemat. Komponen utama dari Konveyor Sabuk ini adalah : Roller, Sabuk (Belt), Rangka, Motor DC, Roda Gigi/Pulley. Konveyor Sabuk (Belt Conveyor) merupakan salah satu handling system yang digunakan untuk memindahkan

5


6

hulk load dan juga ada yang dipakai untuk memindahkan unit load. Belt merupakan sabuk yang berputar pada drum yang ditumpu oleh idler pulley atau stationary runways. Syarat yang harus dipenuhi dari suatu belt adalah sifat hidrokopis harus rendah (tidak mudah lembab). Belt harus kuat menahan beban yang direncanakan, beratnya ringan, fleksibel, masa pemakaian yang panjang. Belt pada conveyor digunakan untuk meletakkan barang diatasnya sehingga, lebar belt harus diperhatikan. Lebar belt ini dipengaruhi oleh lebar dari barang yang diangkut. Lapisan belt juga sangat menentukan kekuatan dari belt, semakin banyak lapisan belt semakin kuat belt conveyor tersebut, selain itu lapisan belt

ini dapat menyerap

tegangan longitudinal yang disebabkan oleh barang yang diangkut.

Gambar 2.2. Konveyor Sabuk (Belt Conveyor)

2.2.

Pneumatic Pneumatik berasal dari bahasa Yunani, yaitu ‘pneuma’ yang berarti napas atau

udara. Istilah pneumatik selalu berhubungan dengan teknik penggunaan udara bertekanan, baik tekanan di atas maupun di bawah 1 atmosfer (vacuum). Berdasarkan pengertian tersebut berarti pneumatik merupakan ilmu yang mempelajari teknik pemakaian udara bertekanan. Sistem pneumatik memiliki aplikasi yang luas karena udara pneumatik bersih dan mudah didapat. Industri yang menggunakan sistem pneumatik dalam proses produksi seperti industri makanan, industri obat-obatan, industri pengepakan barang maupun industri yang lain [2]. Penggunaan udara bertekanan sebenarnya masih dapat dikembangkan untuk berbagai keperluan proses produksi, misalnya untuk melakukan gerakan mekanik yang selama ini dilakukan oleh tenaga manusia, seperti menggeser, mendorong, mengangkat, menekan, dan lain sebagainya. Gerakan mekanik tersebut dapat dilakukan juga oleh komponen pneumatik, seperti silinder pneumatik, motor pneumatik, robot pneumatik,


7

rotasi maupun gabungan keduanya. Perpaduan darigerakan mekanik oleh aktuator pneumatik dapat dipadu menjadi gerakan mekanik untuk keperluan proses produksi yang terus menerus (continue), dan flexibel. Udara yang digunakan dalam pneumatik sangat mudah didapat disekitar kita. Udara dapat diperoleh dimana saja kita berada, serta tersedia dalam jumlah banyak. Udara yang terdapat di sekitar kita juga sebagian besar bersih dari kotoran dan zat kimia yang merugikan. Udara juga dapat dibebani lebih tanpa menimbulkan bahaya yang besar. Sifat pneumatik yang tahan terhadap suhu, membuat pneumatik banyak digunakan

pada

industri pengolahan logam dan sejenisnya. Prinsip kerja dari pneumatik secara umum yaitu udara yang dihisap oleh kompresor, akan disimpan dalam suatu tabung penampung. Udara dari kompresor sebelum digunakan, diolah terlebih dahulu di dalam regulator agar menjadi kering dan mengandung sedikit pelumas. Udara yang keluar dari regulator baru dapat digunakan menggerakkan katub penggerak, baik berupa silinder yang bergerak translasi maupun motor pneumatik yang bergerak rotasi. Gerakan bolak-balik dan berputar pada aktuator digunakan untuk berbagai keperluan gerakan.

Gambar 2.3. Klasifikasi elemen sistem pneumatik [3]

2.2.1. Double Acting Cylinder Salah satu jenis actuator pneumatic adalah double acting cylinder. Double acting cylinder adalah elemen gerak linier dengan dua masukan tekanan, jadi dalam otomasi harus dikontrol tekanan untuk maju atau mundur dari pistonnya.


8

Gambar 2.4. Double Acting Cylinder

Silinder ini mendapat suplai udara kempa dari dua sisi. Konstruksinya hampir sama dengan silinder kerja tunggal. Keuntungannya adalah bahwa silinder ini dapat memberikan tenaga kepada dua belah sisinya. Silinder kerja ganda ada yang memiliki batang torak (piston road) pada satu sisi dan ada pada kedua pula yang pada kedua sisi. Konstruksinya yang mana yang akan dipilih tentu saja harus disesuaikan dengan kebutuhan. Silinder pneumatik penggerak ganda akan maju atau mundur oleh karena adanya udara bertekanan yang disalurkan ke salah satu sisi dari dua saluran yang ada. Silinder pneumatik penggerak ganda terdiri dari beberapa bagian, yaitu torak, seal, batang torak, dan silinder. Sumber energi silinder pneumatik penggerak ganda dapat berupa sinyal langsung melalui katup kendali, atau melalui katup sinyal ke katup pemproses sinyal (processor) kemudian baru ke katup kendali. Pengaturan ini tergantung pada banyak sedikitnya tuntutan yang harus dipenuhi pada gerakan aktuator yang diperlukan. Secara detail silinder pneumatik dapat dilihat seperti gambar 2.5 [4]. Silinder yang akan digunakan pada Tugas Akhir nanti menggunakan double acting cylinder dengan diameter 16mm panjang langkah 75mm, Cylinder Guide DFM-32-160 dan Cylinder Guide DFM-20-80 yang diproduksi oleh FESTO. Pada gambar 2.5 merupakan double acting cylinder sedangkan pada gambar 2.6 merupakan Cylinder Guide DFM.

Gambar 2.5. Double Acting Cylinder [3]


9

Gambar 2.6. Cylinder Guide DFM [3]

2.2.2. Generator Vakum [5] Generator vakum

digunakan untuk menghasilkan udara vakum atau udara

hisap. Digunakan bersamaan dengan mangkuk hisap untuk memindahkan berbagai benda kerja. Alat ini bekerja pada prinsip venturi meter (vakum). Pada gambar 2.7. menjelaskan bagian dalam generator vakum.

Gambar 2.7. Generator vakum dengan mangkuk hisap

2.2.3. Katub Solenoid [5] Katup

Solenoid adalah

kombinasi

dari

dua

unit fungsional, solenoida

(elektromagnet) dengan inti atau plungernya dan badan katup (valve) yang berisi lubang mulut pada tempat piringan atau stop kontak ditempatkan untuk menghalangi atau mengizinkan aliran. Pada gambar 2.8. dan 2.9. menjelaskan aliran udara pada solenoida.

Gambar 2.8. Torak silinder pneumatik akan keluar bila solenoida diberi daya


10

Gambar 2.9. Torak silinder pneumatik akan masuk bila solenoida tidak diberi daya

Gambar 2.10. Simbol katup solenoid 5/2

2.2.4. Linear Drive Pneumatik Linear Drive Pneumatik merupakan komponen pneumatik yang digunakan untuk gerakan linear yang dikendalikan dengan tenaga angin. Linear drive yang digunakan pada Tugas Akhir ini tipe DGPL dengan panjang stroke 500mm.

1. Adjustable cushioning 2. Slide 3. Cover Strip 4. Supplay Port Position 5. Piston 6. Mounting 7. Stable Profile

Gambar 2.11. Linear Drive DGPL [3]


11

Motor DC Motor DC merupakan jenis motor yang menggunakan tegangan searah sebagai

sumber tenaganya. Prinsip kerja motor DC berdasar pada penghantar yang membawa arus ditempatkan dalam suatu medan magnet. Penghantar akan mengalami gaya yang dijelaskan pada sebuah kawat berarus yang dihubungkan pada kutub magnet utara dan selatan. Arah gaya dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kiri. Apabila suatu kumparan jangkar (rotor) dialiri arus listrik dalam suatu medan magnet maka akan terbangkit gaya (pada rotor tersebut) [6] Gaya menimbulkan torsi yang akan menghasilkan rotasi mekanik sehingga motor akan berputar. Jadi motor DC menerima sumber arus searah jala-jala kemudian dirubah menjadi energi mekanik berupa putaran, yang nantinya dipakai oleh peralatan lain. Adapun konstruksi motor DC meliputi, sikat berfungsi untuk mensuplay arus pada jangkar melalui komutator, posisi sikat berada pada inti kumparan. Stator adalah bagian dari motor yang tidak bergerak (diam), stator pada motor DC dari magnet permanen. Fungsi dari stator adalah untuk menghasilkan medan magnet. Rotor adalah bagian dari motor yang bergerak, rotor terdiri dari dua bagian yaitu, komutator fungsinya untuk membuat arah arus jangkar mengalir dalam satu arah tertentu sehingga putaran juga searah. Jangkar adalah tempat membelitkan kabel-kabel jangkar yang berfungsi untuk menghasilkan torsi [6].

Gambar 2.12. Motor DC

2.4. PLC (Programmable Logic Controller) PLC 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 [7].


12

PLC merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menggantikan rangkaian sederetan relay yang banyak dijumpai pada sistem kontrol konvensional, dirancang untuk mengontrol suatu proses permesinan [8]. PLC jika dibandingkan dengan sistem kontrol konvensional memilki banyak kelebihan antara lain : 1. Butuh waktu yang tidak lama untuk membangun, memelihara, memperbaiki dan mengembangkan sistem kendali, pengembangan sistem yang mudah. 2. Ketahanan PLC jauh lebih baik, 3. Mengkonsumsi daya lebih rendah, 4. Pendeteksian kesalahan yang mudah dan cepat, 5. Pengkabelan lebih sedikit dan perawatan yang mudah, 6. Tidak membutuhkan ruang kontrol yang besar, 7. Tidak membutuhkan spare part yang banyak, dan lain-lain.

2.4.1. Komponen-komponen Utama PLC Komponen Utama atau perangkat keras penyusun PLC yang digambarkan pada gambar 2.13. adalah (1) Catu Daya / Power Supply, (2) CPU (Central Processing Unit) yang didalamnya terdapat prosesor, dan memori, (3) Modul Masukan (Input Modul), dan Modul Keluaran (Output Modul), dan (4) Perangkat Pemrograman.

Gambar 2.13. Komponen-komponen utama PLC [9]

A. Catu Daya (Power Supply) Catu daya listrik digunakan untuk memberikan pasokan daya keseluruh komponenkomponen PLC. 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 PLC medium atau kecil catu dayanya sudah menyatu.


13

B. CPU ( Central Processing Unit ) CPU atau Unit Pengolahan Pusat, terdiri dari 3 komponen penyusun : (1) Prosesor, (2) Memori dan (3) Catu Daya ( Power Supply )

Gambar 2.14. Komponen utama penyusun CPU [10]

Prosesor merupakan otak dari sebuah PLC ,fungsi utama adalah mengatur tugas pada keseluruhan sistem PLC, mengerjakan berbagai operasi antara lain mengeksekusi program, menyimpan dan mengambil data dari memori, membaca nilai input dan mengatur nilai output, memeriksa kerusakan, melakukan operasi-operasi matematis, manipulasi data, tugas-tugas diagnostik, serta melakukan komunikasi dengan perangkat lain. Memori adalah area dalam CPU PLC tempat data serta program disimpan dan dieksekusi oleh prosesor, pengetahuan tentang sistem memori pada PLC akan sangat membantu dalam memahami cara kerja PLC.

Gambar 2.15. Sistem PLC [11]

C. Modul Masukan dan Modul Keluaran Modul masukan dan keluaran adalah perantara antara PLC dengan perangkat keras masukan dan perangkat keras keluaran. Gambar 2.16. menunjukan posisi keduanya dalam sistem PLC. Modul masukan dan keluaran pada PLC mini umumnya sudah Built in di


14

PLC. Tujuannya adalah melindungi CPU PLC dari sinyal yang tidak dikehendaki yang dapat merusak CPU itu sendiri. Modul masukan dan modul keluaran ini berfungsi untuk mengkonversi atau mengubah sinyal-sinyal masukan dari perangkat keras masukan ke sinyal-sinyal yang sesuai dengan tegangan kerja CPU PLC (misalnya masukan dari sensor dengan tegangan kerja 5 Volt DC harus dikonversikan menjadi tegangan 24 Volt DC agar sesuai dengan tegangan kerja CPU PLC). Hal ini dapat dilakukan dengan mudah yaitu dengan menggunakan opto-isolator sebagaimana ditunjukan pada gambar 2.17.

Gambar 2.16. Rangkaian modul masukan [8]

Dengan menggunakan opto-isolator maka tidak ada hubungan kabel sama sekali antara perangkat keras masukan/keluaran dengan unit CPU. Secara optic dipisahkan (perhatikan gambar 2.17) dengan kata lain, sinyal ditransmisikan melalui cahaya. Cara kerjanya sederhana, perangkat keras masukan akan memberikan sinyal untuk menghidupkan LED (dalam opto-isolator) akibatnya phototransistor akan menerima cahaya dan akan menghantarkan arus (ON), CPU akan melihatnya sebagai logika nol. Begitu juga sebaliknya, saat sinyal masukan tidak ada lagi maka LED akan mati dan phototransistor akan berhenti menghantar sinyal (OFF), CPU akan melihatnya sebagai logika satu. Perbedaan antara modul masukan dan modul keluaran adalah LED pada modul masukan dihidupkan oleh perangkat keras masukan sementara LED pada modul keluaran dihidupkan oleh CPU PLC.

Gambar 2.17. Rangkaian modul keluaran [8]


15

D. Perangkat Pemrograman (Programming Device) Programming Device adalah alat untuk memasukan (membuat atau mengedit) program ke dalam PLC. Ada 2 perangkat program yang biasa digunakan (1) Miniprogrammer atau Programming Console, dan (2) Komputer. Miniprogrammer atau Programming Console (biasa disebut Konsol) adalah sebuah perangkat seukuran kalkulator saku yang berfungsi untuk memasukkan instruksi-instruksi program ke dalam PLC. Umumnya, instruksi-instruksi program

dimasukan dengan

mengetikkan simbol-simbol diagram tangga dengan menggunakan kode mnemonic.

Gambar 2.18. Miniprogrammer atau Programming Console Pemrograman PLC dengan menggunakan miniprogrammer ini akan sangat melelahkan jika jumlah anak tangga pada diagram ladder

yang

akan diprogram

berukuran relatif besar. Umumnya, penggunaan konsol ini biasa digunakan hanya untuk pengeditan program saja. Untuk memasukkan program secara keseluruhan pada PLC, dapat digunakan Komputer. Vendor-vendor PLC umumnya menyertakan perangkat lunak (Software) untuk mengimplementasikan pemasukan program diagram tangga, pengeditan, dokumentasi dan monitoring ke dalam PLC. E. Perangkat Keras masukan/Keluaran PLC PLC harus dihubungkan dengan perangkat keras masukan sebagai pengendali dan perangkat keras keluaran sebagai sesuatu yang dikendalikan sementara PLC tersebut bekerja sebagai pemproses, seperti diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.19. Perangkat keras masukan dan keluaran PLC [9]


16

Input Device merupakan bagian PLC yang berhubungan dengan perangkat luar yang memberikan masukan kepada CPU, perangkat masukan dapat berupa tombol, Switch, Saklar, Sensor atau perangkat ukur lain. Output Device Merupakan bagian PLC yang berhubungan dengan perangkat luar yang memberikan keluaran dari CPU, perangkat keluaran dapat berupa Motor AC/DC, lampu, katup dan lain-lain. Perangkat keluaran tersebut akan bekerja sesuai dengan perintah yang dimasukan kedalam PLC.

2.4.2. PLC Siemens S300 PLC sebagai pengontrol sistem, bekerja berdasarkan masukan yang diterima kemudian menentukan keluarannya sesuai dengan program yang telah di buat. PLC Siemens S300 merupakan jenis PLC Siemens yang modular. PLC ini diproduksi oleh Siemens. Seri PLC Siemens S300 yang akan digunakan pada Tugas Akhir nanti yaitu PLC Siemens S7-300 CPU 314C- 2PN/DP. Pada gambar 2.20 merupakan tampilan PLC Siemens S300 yang akan digunakan.

Gambar 2.20. PLC Siemens S7-300 CPU 314C- 2PN/DP

2.5. Simatic Manager Step 7 [12] Simatic Manager adalah aplikasi dasar untuk mengkonfigurasi atau memprogram. Fungsi-fungsi berikut ini dapat ditampilkan dalam Simatic Manager Step 7 : a. Setup project b. Mengkonfigurasi dan menetapkan parameter ke hardware c. Mengkonfigurasi hardware networks d. Program blok e. Debug dan commission program-program


17

SIMATIC Manager dapat di operasikan dengan cara : a. Offline, tidak terhubung dengan Programmable Controller Dengan bekerja pada operasi offline ini, kita dapat menguji program yang dibuat secara simulasi , dimana menu simulasi sudah tersedia pada toolbar Simatic Manager. b. Online, terhubung dengan Programmable Controller. Kebalikan dari mode offline, pada mode operasi ini, PC terhubung langsung ke hardware, sehingga menu simulasi tidak dapat digunakan.

2.6. Reed Switch Reed Switch adalah saklar listrik yang dioprasikan dengan medan magnet. Ini terdiri dari sepasang kontak pada tubuh logam besi dalam tertutup rapat kaca amplop. Kontak yang mungkin normal terbuka menutup jika medan magnet hadir, atau biasanya menutup dan membuka ketika medan magnet diterpakan. Switch ini dapat ditekan oleh kumparan, membuat relai buluh akan kembali keposisi semula.

Gambar 2.21. Reed Switch

2.7. Photo Sensor Photo sensor adalah alat atau sensor yang dapat mendeteksi cahaya infrared atau sejenisnya yang dipancarkan oleh pemancar yang disebut emitter dan memiliki panjang gelombang yang berbeda-beda. Photo sensor umumnya dipakai pada mesin-mesin industri yang bekerja secara otomatis ataupun manual, pada mesin yang bekerja secara automatic menggunakan sensor ini sebagai pemberi sinyal masukan atau informasi, untuk dikontrol lebih secara lanjut, agar mesin dapat berjalan auto.

Gambar 2.22. Photosensor


18

Prinsip kerja Photosensor : Ketika transmiter mengirimkan cahayanya ke bagian receiver dan diterima dengan baik tanpa ada satupun penghalang, maka sensor dalam keadaan stanby, tidak ada reaksi dan kontaknya pun tidak berhubungan, tetapi pada saat cahaya yang dikirimkan oleh transmiter terhalang oleh suatu benda padat seperti besi atau karet, sehingga receiver tidak dapat menerima cahaya karena tertutup benda , maka ketika itu pula sensor akan bekerja dan menghubungkan kontak yang ada didalamnya yaitu dibagian receiver. Receiver ini yang nantinya dihubungkan dengan perangkat kontrol lainnya atau untuk memberi perintah pada motor penggerak agar berputar.

2.8. Sensor warna TCS3200 TCS3200 adalah IC pengkonversi warna cahaya ke nilai frekuensi. Ada dua komponen utama pembentuk IC ini, yaitu photodioda dan pengkonversi arus ke frekuensi, sebagaimana bisa dilihat pada gambar 2.20. Photodiode pada IC TC3200 disusun secara array 8x8 dengan konfigurasi: 16 photodiode untuk menfilter warna merah, 16 photodiode untuk memfilter warna hijau, 16 photodiode untuk memfilter warna biru, dan 16 photodiode tanpa filter. Kelompok photodiode mana yang akan dipakai bisa diatur melalui kaki selektor S2 dan S3. Photodiode akan mengeluarkan arus yang besarnya sebanding dengan kadar warna dasar cahaya yang menimpanya. Arus ini kemudian dikonversikan menjadi sinyal kotak dengan frekuensi sebanding dengan besarnya arus [13].

Gambar 2.23. Sketsa fisik dan blok fungsional TCS3200


19

Frekuensi Output ini bisa diskala dengan mengatur kaki selektor S0 dan S1. Dengan demikian, program yang kita perlukan untuk mendapatkan komposisi RGB adalah program penghitung frekuensi. Tabel 2.1. Koneksi TCS 3200 dengan DB-Expander [13]

Sensor Warna TCS3200 dapat mendeteksi dan mengukur intensitas warna tampak. Beberapa aplikasi yang menggunakan sensor ini diantaranya : pembacaan warna, pengelompokkan barang berdasarkan warna, ambient light sensing and calibration, pencocokan warna, dan banyak aplikasi lainnya.

A. Fitur sensor warna TCS3200 1. Power : (2.7V to 5.5V) 2. Interface : Digital TTL 3. High-Resolution Conversion of Light Intensity to Frequency 4. Programmable Color and Full-Scale Output Frequency 5. Power Down Feature 6. Communicates Directly to Microcontroller 7. Size = 28.4x28.4mm

B. Catatan Penggunaan 1. Tegangan,VDD = 6V 2. Jarak tegangan masukan, Semua masukan,Vi = −0.3 V to VDD + 0.3 V 3. Suhu untuk beroperasi = −40°C to 85°C 4. Suhu untuk penyimpanan = −40°C to 85°C 5. Temperatur maksimum penyolderan sesuai dengan JEDEC J-STD-020A = 260°C


20

Gambar 2.24. Grafik Karakteristik TCS3200 [14]

2.9. Mikrokontroler ATMEGA 8535 Atmega8535 merupakan mikrokontroler yang masuk dalam golongan keluarga AVR dengan memiliki arsitektur RISC 8 bit, sehingga semua instruksi dikemas dalam kode 16bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus instruksi clock. Dan ini sangat membedakan sekali dengan instruksi MCS-51 (berarsitektur CISC) yang membutuhkan siklus 12 clock. RISC adalah Reduced Instruction Set Computing sedangkan CISC adalah Complex Instruction Set Computing. AVR dikelompokkan ke dalam 4 kelas, yaitu ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga Atmega, dan keluarga AT86RFxx. Dari kesemua kelas yang membedakan satu sama lain adalah ukuran onboard memori, onboard peripheral dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan mereka bisa


21

dikatakan hampir sama [15]. Oleh karena itu, dipergunakan salah satu AVR produk Atmel, yaitu ATMega8535. Selain mudah didapatkan dan lebih murah. ATMega8535 juga memiliki fasilitas yang lengkap. Untuk tipe AVR ada 3 jenis yaitu ATtiny, AVR klasik, ATmega. Perbedaannya hanya pada fasilitas dan I/O yang tersedia serta fasilitas lain seperti ADC, EEPROM dan lain sebagainya. Salah satu contohnya adalah ATMega8535. Memiliki teknologi RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz membuat ATMega8535 lebih cepat bila dibandingkan dengan varian MCS 51. Dengan fasilitas yang lengkap tersebut menjadikan ATMega8535 sebagai mikrokontroler yang powerfull. Mikrokontroler ini merupakan produk keluaran atmel dan memiliki fitur yang cukup lengkap. Mulai dari kapasitas memori program dan memori data yang cukup besar, interupsi, timer/counter, analog comparator, EEPROM internal dan juga ADC internal semuanya ada dalam ATMega8535 [16].

2.9.1. Arsitektur Atmega8535 Mikrokontroler Atmega8535 memiliki arsitektur sebagai berikut: 1.

Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D.

2.

ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.

3.

Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan.

4.

CPU yang terdiri atas 32 register.

5.

Watchdog Timer dengan osilator internal.

6.

SRAM sebesar 512 byte.

7.

Memori flash sebesar 8 KB dengan kemampuan Read While Write.

8.

Unit interupsi internal dan eksternal.

9.

Port antarmuka SPI.

10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 11. Antarmuka komparator analog. 12. Port USART untuk komunikasi serial.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 2.9.2. Blok Diagram Mikrokontroler Atmega8535 Gambar 2.25. merupakan gambar blok diagram mikrokontroler Atmega8535.

Gambar 2.25. Blok diagram mikrokontroler Atmega8535 [17]

22


23

2.9.3. Susunan Pin Mikrokontroler Atmega8535 Susunan pin dari mikrokontroler Atmega8535 sebanyak 40 pin dapat dilihat pada gambar 2.26.

Gambar 2.26. Susunan pin mikrokontroler Atmega8535 [17] Dari gambar 2.26. tersebut dapat dijelaskan secara fungsional susunan pin Atmega8535 sebagai berikut: 1.

VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.

2.

GND merupakan pin ground.

3.

Port A ( PA0..PA7 ) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC.

4.

Port B ( PB0..PB7 ) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Timer/Counter, komparator analog dan SPI.

5.

Port C ( PC0..PC7 ) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog dan Timer Oscilator.

6.

Port D ( PD0..PD7 ) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial.

7.

RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.

8.

XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.

9.

AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.


24

2.10. Relay Relay adalah sebuah saklar elekronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya. Relay terdiri dari 3 bagian utama, yaitu: 1. Koil

: lilitan dari relay

2. Common : bagian yang tersambung dengan Normally Close (dalam keadaan normal) 3. Kontak

: terdiri dari Normally Close dan Normally Open

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

Gambar 2.27. Relay 12V


BAB III RANCANGAN PENELITIAN Dalam proses perancangan, dan pembuatan prototype alat otomasi penataan produk dengan kontrol PLC Siemens S7-300 ini diperlukan beberapa alat dan bahan yang menunjang pembuatannya. Selain pembuatan perangkat keras (Hardware) yang berwujud konveyor beserta pengendalinya juga diperlukan pembuatan program (Software) yang akan dimasukkan ke dalam CPU PLC sebagai pengendali Prototype konveyor tersebut.

3.1. Blok Diagram Sistem

Gambar 3.1. Blok diagram sistem

25


26

Penjelasan dari gambar 3.1. blok diagram sistem adalah : 1. Ada empat tombol untuk pengoperasian alat otomasi penataan produk Tombol ON

= untuk menghidupkan/menjalankan alat secara otomatis

Tombol Auto manual

= untuk menghidupkan/menjalankan alat secara manual

Tombol OFF

= untuk mematikan mesin

Tombol Reset

= untuk mengembalikan alat keposisi semula/awal

2. Sensor photosensor digunakan untuk mendeteksi keberadaan benda pada konveyor 3. Sensor warna digunakan untuk mendeteksi warna atau jenis benda.Warna Produk yang akan dideteksi ada 3 warna. (warna merah,hijau dan putih) 4. PLC berfungsi sebagai pengendali utama sistem 5. Driver merupakan rangkaian perantara untuk mengaktifkan motor DC dan selenoid 6. Motor DC sebagai penggerak konveyor 7. Selenoid valve untuk menggerakkan silinder pneumatik dan Silinder pneumatik merupakan aktuator

3.2. Proses Kerja Sistem Perancangan alat ini terdiri dari beberapa bagian utama, yaitu konveyor untuk unit sortir, konveyor unit packaging A yang digunakan untuk produk berwarna merah, konveyor unit packaging B yang digunakan untuk produk berwarna hijau, unit stamping, unit sortir dan kontrol PLC Siemens S7-300 sebagai sistem kendali. Konveyor pada unit sortir, merupakan konveyor yang membawa produk menuju sistem penataan dimana produk akan dimasukkan ke dalam kardus sesuai warna yang telah ditentukan, pada konveyor ini warna produk masih acak. Setelah produk sampai pada unit sortir, sensor warna akan memdeteksi warna produk. Input dari sensor warna akan mengatur pergerakan unit sortir. Unit sortir akan memindahkan produk yang berwarna merah pada kardus pada konveyor unit packaging A, sedangkan produk yang berwarna hijau akan dipindahkan oleh unit sortir ke kardus pada konveyor unit packaging B. Pada konveyor unit packaging A dan konveyor unit packaging B, masing-masing terdapat unit stamping. Unit stamping pada konveyor unit packaging A maupun pada konveyor unit packaging B akan bekerja jika photosensor mendeteksi kardus yang sudah berisi produk dimana dalam satu kardus berisi 3 produk. Semua sistem yang bekerja dalam rancangan otomasi penataan produk akan dikendalikan dengan PLC Siemens S7-300, baik itu sistem konveyor, unit sortir maupun unit stamping.


27

Perancangan Perangkat Keras Perancangan dan pembuatan perangkat keras ini bertujuan untuk pembuktian dan

aplikasi secara nyata dari proses sistem pengendali yang berbentuk sebuah prototype, sehingga dapat dipahami dengan mudah dan jelas. Gambar 3.2. merupakan desain prototype alat otomasi penataan produk dengan kontrol PLC Siemens S7-300. Dimensi total prototype ini adalah 1000mmx900mmx1500mm.

Gambar 3.2. Desain prototype alat otomasi penataan produk

3.3.1. Diagram Alir Pembuatan Konveyor Adapun langkah pembuatan prototype konveyor seperti gambar 3.3. berikut : Mulai

Penggambaran konveyor

il Pembuatan roller, rangka dan Belt Perakitan roller, rangka, belt, adjuster dan motor DC

Selesai

Gambar 3.3. Diagram alir pembuatan prototype konveyor


28

Gambar 3.3. merupakan proses pembuatan konveyor belt, dari penggambaran hingga perakitan konveyor. Pada perancangan sistem otomasi penataan produk ini, ada 3 konveyor yang akan digunakan. Tiga konveyor tersebut antara lain; 1. Konveyor yang digunakan pada unit sortir sebagai input produk 2. Konveyor unit packaging A untuk produk berwarna merah 3. Konveyor unit packaging B untuk produk berwarna hijau Ketiga Konveyor tersebut menggunakan konveyor belt yang digerakkan menggunakan motor DC 12Volt.

3.3.2. Desain Konveyor pada Unit Sortir Frame Konveyor Belt Konveyor Tranmisi Konveyor Motor DC

Roll Konveyor

Adjuster

Foot Konveyor

Gambar 3.4. Desain konveyor pada unit sortir


29

Perancangan konveyor pada unit sortir ini, bahan yang digunakan adalah Mild steel dan

belt

yang

terbuat

dari

karet.

Dimesi

total

dari

konveyor

ini

adalah

800mmx248mmx115mm dengan lebar belt 150mm. Desain konveyor ditunjukan pada gambar 3.2 adapun bagian-bagian dari konveyor tersebut adalah; 1. Belt konveyor terbuat dari PVC dengan ketebalan 2mm dengan lebar belt 150mm dan panjang kurang lebih 1750mm 2. Frame dan foot konveyor terbuat dari Ms Sheet dengan tebal 1.2mm dengan proses bending kemudian dicat agar tidak mudah berkarat 3. Roll Konveyor berbentuk silinder dimana didalam silinder tersebut terdapat bantalan gelinding (bearing) sebagai penahan beban radial pada saat roll berputar. Dimensi roll adalah bagian tengah yang digunakan sebagai landasan belt berdiamter 1 inch sedangkan pada bagian ujung berdiamter 20mm 4. Adjuster

terbuat

dari

Mild

Steel

yang

berfungsi

untuk

mengencangkan/mengendorkan belt konveyor dengan cara mengatur posisi roll konveyor 5. Penggerak dari sistem konveyor ini menggunakan Motor DC 12V

3.3.3. Desain Konveyor pada Unit Packaging A dan Unit Packaging B Desain konveyor pada unit packaging A sama dengan konveyor pada unit packaging B, dengan dimensi 760mmx185mmx115mm dengan lebar belt 100mm. Desain konveyor ditunjukan pada gambar 3.3 adapun bagian-bagian dari konveyor tersebut adalah; 1. Belt konveyor dengan material PVC dimensi 1750mmx100mmx2mm 2. Frame dan foot konveyor terbuat dari Ms Sheet dengan tebal 1mm dengan proses bending kemudian dicat agar tidak mudah berkarat. 3. Roll Konveyor terdapar 2 jenit, roll mati dan roll hidup dengan dimensi roll HV 76mmx100mmx50mmx50mm. Roll mati sebagai roll penggerak dimana roll ini akan dihubungkan dengan motor DC sedangkan roll hidup sebagai roll tergerak didalam terdapat bantalan gelinding (bearing) sebagai landasannya. 4. Adjuster pada konveyor ini hanya menggunakan bolt dan nut, desain pada frame dibuat slot berbentuk ellips. 5. Penggerak dari sistem konveyor ini menggunakan Motor power window DC 12V


30

Roll Konveyor Belt Kon vey

Adjuster

or Foot Konveyor

Frame Konveyor

Motor DC

Gambar 3.5. Desain konveyor pada unit packaging A dan B

3.3.4. Desain Unit Pemindah dan Sortir Pada perancangan unit pemindah dan sortir, selain memisahkan produk sesuai warnanya, unit ini juga berfungsi sebagai pemindah produk masuk ke dalam kardus. Komponen yang digunakan pada unit ini sebagian besar menggunakan komponen pneumatik. Konstruksi unit sortir diletakkan di atas meja yang terbuat dari bahan kayu dan baja profile, dengan maksud agar mudah dalam sistem pengoperasian. Fungsi dari meja tersebut juga digunakan untuk peletakkan 3 konveyor, di bagian bawah meja dapat digunakan untuk tempat sistem kontrol PLC. Pada gambar 3.6 dijelaskan bagian-bagian dari unit pemindah dan sortir.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 3

31

4 Keterangan

2

1. Meja (multiplex)

5

2. Alumunium profile

1

3. Linear drive Festo DGPL-25-400 4. Cylinder Guide Festo DFM -32-160 6

5. Cylinder Guide Festo DFM -20-80 7

6. Vaccum Suction Gripper Festo 7. Air survice Unit Festo

8

8. Profile baja

Gambar 3.6. Desain unit Pemindah dan Sortir

3.4.

Perancangan Wiring PLC Siemens S300 Pada Perancangan Sistem Pengepakan Produk dengan Kendali PLC Siemens S7-300

meliputi 3 perancangan wiring, yaitu ; 1. Wiring input output untuk unit sortir 2. Wiring input output untuk unit packaging A 3. Wiring input output untuk unit packaging B A. Rancangan Elektrik Ada empat tombol untuk pengoperasian alat otomasi penataan produk Tombol ON

= untuk menghidupkan/menjalankan alat secara otomatis

Tombol Auto manual

= untuk menghidupkan/menjalankan alat secara manual

Tombol OFF

= untuk mematikan mesin

Tombol Reset

= untuk mengembalikan alat keposisi semula/awal

Pada gambar 3.7. merupakan desain tombol pengoperasian untuk prototype alat otomasi penataan produk


32

Gambar 3.7. Desain operasional panel

Tabel 3.1. Alamat input output PLC untuk kontrol panel NO

NAMA

JENIS

KODE WIRING

SIMBOL

ADDRESS

1

SWITCH AUTO MANUAL

INPUT

2

START

INPUT

PB_Start

START

I2.0

3

STOP

INPUT

PB_Stop

STOP

I2.1

4

RESET

INPUT

PB_Reset

RESET

I2.2

5

LAMPU PROSES

OUTPUT

PL_Proses

PL PROSES

Q1.0

SW_AutoMan AUTOMAN

I1.7


33

Gambar 3.8. Wiring Input untuk kontrol panel

Gambar 3.9. Wiring Output untuk kontrol panel

B. Rancangan elektrik unit sortir

Tabel 3.2. Alamat input output PLC unit sortir NO 1 2

3

NAMA CONVEYOR SORTIR KANAN CYLINDER PNEUMATIK DGPL [R] CYLINDER PNEUMATIK DGPL [L]

JENIS OUTPUT

KODE WIRING US_Conv Right

SIMBOL

ADDRESS

U_SORTIR_CVY_RIGHT

Q0.0

OUTPUT

US_Sil DGPL(L)

U_SORTIR_CYL_DGPL

Q0.1

OUTPUT

US_Sil DGPL(L)

U_SORTIR_CYL_DGPL

Q1.1

4

HGDS (VACCUM)

OUTPUT

US_HGDS

U_SORTIR_HGDS

Q0.2

5

CYLINDER PNEUMATIK DFM

OUTPUT

US_Sil DFM

U_SORTIR_DFM

Q0.5


34

Lanjutan Tabel 3.2. Alamat input output PLC unit sortir NO

NAMA

JENIS

KODE WIRING

SIMBOL

ADDRESS

6

SENSOR CYLINDER PNEUMATIK DFM

INPUT

S_US Sil DFM

U_SORTIR_SENS_CYL_DFM

I0.0

7

SENSOR DGPL RIGHT

INPUT

S_US DGPL

U_SORTR_SENS_DGPL

I0.1

8

SENSOR WARNA A

INPUT

S_US ClrA

U_SORTIR_SENS_WARNAA

I0.2

9

SENSOR WARNA B

INPUT

S_US ClrB

U_SORTIR_SENS_WARNAB

I0.3

INPUT

S_US Input

U_SORTIR_SENS_INPUT

I0.4

INPUT

S_US Output

U_SORTIR_OUTPUT

I0.5

10

11

PHOTOSENSOR UNIT SORTIR PHOTOSENSOR COUNTER

Gambar 3.10. Wiring Input untuk unit sortir


35

Gambar 3.11. Wiring Output untuk unit sortir

B. Rancangan elektrik unit packaging A

Tabel 3.3. Alamat input output PLC untuk unit packaging A NO 1

2 3

NAMA CONVEYOR PACKAGING KANAN A CYLINDER PNEUMATIK STAMPING A SENSOR INPUT PACKAGING A

JENIS

KODE WIRING

OUTPUT

PA_Conv Right

U_PACKA_CVY_RIGHT

Q0.3

OUTPUT

STA_Sil Stamp

U_STAMPA_CYL

Q0.6

INPUT

S_PA Input

U_PACKA_SENS_INPUT

I0.6

SIMBOL

ADDRESS

4

SENSOR OUTPUT PACKAGING A

INPUT

S_PA Output U_PACKA_SENS_OUTPUT

I0.7

5

SENSOR DGPL PACKAGING A

INPUT

S_PA DGPL

U_PACKA_SENS_DGPL

I1.0

6

SENSOR READY STAMPING A

INPUT

S_STA Ready

U_STAMPA_SENS_READY

I1.5


36

Gambar 3.12. Wiring input untuk unit packaging A

Gambar 3.13. Wiring output untuk unit packaging A

C. Rancangan elektrik unit packaging B

Tabel 3.4. Alamat input output PLC untuk unit packaging B NO

NAMA

JENIS

KODE WIRING

1

CONVEYOR PACKAGING KANAN B

OUTPUT

PB_Conv Right

U_PACKB_CVY_RIGHT

Q0.4

2

CYLINDER PNEUMATIK STAMPING B

OUTPUT

STB_Sil Stamp

U_STAMPB_CYL

Q0.7

SIMBOL

ADDRESS


37

Lanjutan Tabel 3.4. Alamat input output PLC untuk unit packaging B NAMA

JENIS

KODE WIRING

3

SENSOR INPUT PACKAGING B

INPUT

S_PB Input

4

SENSOR OUTPUT PACKAGING B

INPUT

S_PB Output U_PACKB_SENS_OUTPUT

I1.2

5

SENSOR DGPL B LEFT

INPUT

S_PB DGPL

U_PACKB_SENS_DGPL

I1.4

6

SENSOR READY STAMPING B

INPUT

S_STB Ready

U_STAMPB_SENS_READY

I1.6

NO

SIMBOL

U_PACKB_SENS_INPUT

Gambar 3.14. Wiring input untuk unit packaging B

Gambar 3.15. Wiring output untuk unit packaging B

ADDRESS

I1.1


38

Perancangan Sensor Warna Pada tahap pembuatan perangkat keras ini terdiri dari sensor warna TCS3200

dengan minimum sistem berbasis ATMega8535 sebagai pengolah data frekuensi. warna benda yang terdeteksi menjadi gelombang pulsa yang frekuensinya setara dengan arus. Setelah itu frekuensi yang merupakan susunan RGB warna yang terdeteksi akan diproses dalam mikrokontroler .

Gambar 3.16. Diagram proses kerja sensor warna

3.5.1. Rangkaian Sistem Minimum Atmega 8535 Rangkaian mikrokontroler merupakan pusat pengendalian dari sistem. Pada sistem perancangan ini digunakan mikrokontroler jenis Atmega8535 yang rangkaian sistemnya seperti pada gambar 3.11. yang menggunakan kristal 12 MHz dan kapasitor 33 pF pada pin XTAL1 dan XTAL2 yang berfungsi sebagai pembangkit sinyal (clock), resistor 10 kΩ dan kapasitor 10 nF dan tombol push button pada pin reset, port A-D sebagai masukan dan keluaran dari mikrokontroler.


Gambar 3.17. Rangkaian mikrokontroler Atmega8535

3.5.2. Rangkaian Sensor Warna

Gambar 3.18. Rangkaian TCS3200 dengan mikrokontroler ATMEGA 8535

39


40

Pada Tugas Akhir ini menggunakan satu sensor warna yang digunakan untuk memilih warna produk yang akan dimasukkan ke dalam kardus. Cara kerja rangkaian sensor warna pada gambar 3.18. yaitu: 1. Sensor warna akan mengeluarkan frekuensi berupa gelombang kotak 2. Frekuensi yang dikeluarkan menyatakan frekuensi dari hasil baca sensor tersebut dengan karakteristik setiap warna mengeluarkan frekuensi yang berbeda. 3. Sensor ini memiliki 4 filter ,16 photodiode untuk menfilter warna merah, 16 photodiode untuk memfilter warna hijau, 16 photodiode untuk memfilter warna biru, dan 16 photodiode tanpa filter. 4. R(Red), G(Green), B(Blue) Dan Clear (no Filter), jadi setiap warna yang dideteksi oleh sensor akan memberikan hasil berupa nilai R,G,B dengan nilai tertentu. 5. Pendeteksian RGB disetting melalui port S2 dan S3 pada sensor warna TCS3200 6. Sebelum diketahui nilai frekuensi dari warna yang diinginkan, dilakukan kalibrasi atau trial untuk mendapatkan nilai frekuensi yang nantinya akan digunakan dalam program 7. Sensor disetting dengan syarat program yang telah ditentukan dari pencatatan sebelumnya untuk mendeteksi 3 warna yang diinginkan. Warna yang diinginkan pada Tugas Akhir ini yaitu 1. Warna merah mewakili rasa stroberi 2. Warna hijau mewakili rasa melon 3. Warna putih dianggap sebagai produk reject 8. 2 relay sebagai penguat output dari mikrokontroller yang akan masuk ke PLC dengan logika sebagai berikut: a. Putih : relay_1 dan Relay_2 tidak mengeluarkan output b. Merah : relay_1 = 0, relay_2 = 1 c. Hijau : relay_1 = 1, Relay_2 = 0


41

Perancangan Perangkat Lunak

3.6.1. Perancangan Unit Sortir

Gambar 3.19. Diagram alir untuk unit sortir

Keterangan proses kerja unit Sortir: 1. Tombol start ditekan maka konveyor akan aktif. (konveyor pada unit sortir akan berjalan) 2. Jika sensor input pada unit sortir aktif, maka konveyor akan mati. 3. Sensor warna dalam kondisi (NC), jika sensor warna mati , setelah 1 detik maka sortir aktif (warna putih akan di sortir) 4. Jika produk terdeteksi warna merah maka produk akan dipindahkan ke unit packaging A, jika produk berwarna hijau maka akan dipindahkan ke unit packaging B dan jika produk berwarna putih maka akan disortir ke bak pembuangan produk

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 3.6.2. Perancangan Unit Packaging A

Gambar 3.20. Diagram cara kerja unit packaging A

42


43

Pada unit packaging A, produk yang dipindah ke kardus hanya berwarna merah. Jika pada konveyor unit sortir terdeteksi ada produk berwarna merah, maka produk tersebut akan dibawa oleh unit pneumatik menuju konveyor pada unit packaging A. Satu kardus pada konveyor packaging A berjumlah 3 produk.

Unit packaging

Unit sortir

A

Gambar 3.21. Unit packaging A

Keterangan proses kerja unit Packaging A : 1.

Tombol start ditekan, maka konveyor akan aktif.

2.

Jika sensor stopper packaging A aktif, maka konveyor akan mati

3.

Jika sensor warna aktif, maka silinder DGPL sortir akan aktif setelah 2 detik pencekam akan aktif.

4.

Setelah 2 detik Silinder DGPL sortir akan mati.

5.

Jika sensor silinder DGPL sortir aktif, maka DGPL Packaging A akan aktif.

6.

Jika sensor DGPL packaging A aktif, maka silinder DGPL sortir akan aktif dan setelah 2 detik, maka pencekam akan mati.

7.

Jika sensor stopper packaging A aktif dan setelah 2 detik, maka silinder DGPL sortir dan silinder stopper packaging A akan mati

8.

Setelah 2 detik, maka konveyor, right DGPL, silinder stamping A akan aktif.

9.

Jika sensor stamping A, sensor ready stamping A aktif dan setelah 2 detik, maka silinder stamping A akan aktif dan right DGPL akan mati.

10. Setelah 2 detik, maka silinder stamping A akan mati. 11. Setelah 2 detik, maka silinder stopper stamping A akan mati. 12. Jika sensor input packaging A aktif maka proses akan berulang dan jika sensor input packaging A mati maka konveyor kanan akan mati.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 3.6.3. Perancangan Unit Packaging B

Gambar 3.22. Diagram cara kerja unit packaging B

44


45

Pada unit packaging B, produk yang dipindah ke kardus hanya berwarna hijau. Jika pada konveyor unit sortir terdeteksi ada produk berwarna hijau, maka produk tersebut akan dibawa oleh unit pneumatik menuju konveyor pada unit packaging B. Satu kardus pada konveyor packaging B berjumlah 3 produk.

Unit packaging

Unit sortir

B

Gambar 3.23. Unit packaging A

Keterangan proses kerja unit Packaging B : 1.

Tombol start ditekan, maka konveyor akan aktif.

2.

Jika sensor stopper packaging B aktif, maka konveyor akan mati

3.

Jika sensor warna aktif, maka silinder DGPL sortir akan aktif setelah 2 detik pencekam akan aktif.

4.

Setelah 2 detik Silinder DGPL sortir akan mati.

5.

Jika sensor silinder DGPL sortir aktif, maka DGPL Packaging B akan aktif.

6.

Jika sensor DGPL packaging B aktif, maka silinder DGPL sortir akan aktif dan setelah 2 detik, maka pencekam akan mati.

7.

Jika sensor stopper packaging B aktif dan setelah 2 detik, maka silinder DGPL sortir dan silinder stopper packaging B akan mati

8.

Setelah 2 detik, maka konveyor, right DGPL, silinder stamping A akan aktif.

9.

Jika sensor stamping B, sensor ready stamping A aktif dan setelah 2 detik, maka silinder stamping B akan aktif dan right DGPL akan mati.

10. Setelah 2 detik, maka silinder stamping A akan mati. 11. Setelah 2 detik, maka silinder stopper stamping A akan mati. 12. Jika sensor input packaging B aktif maka proses akan berulang dan jika sensor input packaging B mati maka konveyor kanan akan mati.


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi mengenai hasil pengamatan dari prototype alat otomasi penataan produk dengan kontrol PLC Siemens S7-300. Hasil pengamatan berupa pengujian alat berupa pengujian kestabilan sistem, pengujian sensor warna TCS3200 dalam mendeteksi warna produk dan kestabilan sistem dalam penataan produk dalam kardus.

4.1. Bentuk Fisik Alat Otomasi Penataan Produk dengan Kontrol PLC Siemens S7-300 Bentuk fisik alat Otomasi Penataan Produk dengan Kontrol PLC Siemens S7-300 pada gambar 4.1 terdiri dari beberapa unit, yaitu unit packaging, unit pemindah produk, unit stamping dan Unit Kontrol PLC.

Unit Pemindah

Unit Packaging

Unit Kontrol

Unit Stamping

Gambar 4.1 Realisasi Alat Otomasi Penataan Produk dengan Kontrol PLC Siemens S7-300

46


47

Pada realisasi produk ada beberapa perubahan konsep produk diantaranya pada desain unit penyortir terutama pada sistem vaccum, arah putaran konveyor dan letak unit stamping. Perubahan desain tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1. Perbandingan Perancangan Model dengan Realisasi Produk Keterangan

Desain unit penyortir

Konsep Desain

Realisasi Alat

Pada unit pemindah ditambahkan rotary pnemutik dipasangkan diantara pada slinder DFM dan vaccum pneumatic. Pada unit pemindah vaccum Alasan perubahan desain karena pneumatic dipasangkan pada Stroke pada DGPL ke Konveyor slinder DFM pneumatik Packaging B kurang, sehingga ada penyambungan dengan cara menambahkan rotary pneumatik agar produk diambil bisa sampai ke Konveyor Packaging B

Arah Gerakan konveyor

Arah putaran konveyor sortir dan Arah putaran konveyor sortir dan packaging B searah dan pada packaging B searah dan pada packaging A berlawan arah. packaging A berlawan arah.


48

Lanjutan Tabel 4.1. Perbandingan Perancangan Model dengan Realisasi Produk Keterangan

Konsep Desain

Realisasi Alat Alasan perubahan desain karena dimensi unit sortir yang terbatas (jarak rangka pada unit sortir disesuaikan dengan stroke pada DGPL)

Letak Unit Stamping

Alasan perubahan desain karena perubahan arah gerakan konveyor. (karena keterbatasan meja pada training unit)

Pada Realisasi Produk, Unit Packaging ada 3 konveyor, konveyor pertama adalah Konveyor sortir merupakan konveyor input yang membawa benda kerja (sebagai inputan awal) pada konveyor pertama terdapat sensor warna TCS3200 dan sensor benda kerja (photo sensor BJ 300 – DOT) sensor warna untuk membedakan warna pada produk dan sensor benda kerja untuk mendeteksi ada atau tidaknya benda kerja yang lewat pada konveyor sortir. Konveyor packaging A membawa kardus yang akan diisi produk berwarna merah. Pada konveyor packaging A terdapat photo sensor BYD100 – DOT untuk mendeteksi ada dan tidaknya kardus dan BJ 300-DOT terletak dekat unit stamping untuk mendeteksi kardus yang akan distamping. Konveyor packaging B membawa kardus yang akan diisi produk berwarna biru. Pada Bab 1.3. Batasan masalah no 4 bahwa Konveyor packaging B diisi dengan produk warna hijau namun pada realisasi alat karena belt konveyor yang ada dipasaran berwarna hijau maka warna produk yang digunakan pada pengujian alat berwarna merah dan biru.


49

Pada konveyor packaging B terdapat photosensor BYD100 – DOT untuk mendeteksi ada dan tidaknya kardus dan BJ 300-DOT terletak dekat unit stamping untuk mendeteksi kardus yang akan di stamping. Ketiga konveyor tersebut diletakkan diatas meja agar saat pengoperasian lebih mudah. Pada Konveyor Packaging A dan Packaging B terdapat unit Stamping.

Unit Stamping

Unit Stamping

A

B

Konveyor Konveyor Sortir

Konveyor Packaging A

Packaging B

Gambar 4.2. Unit Packaging

Pada Unit Pemindah komponen yang dipakai menggunakan komponen pneumatik, diantaranya adalah 8

4 3

1. Meja (multiplex) 2. Alumunium profile

5

3. Linear drive Festo DGPL-25-400 4. Cylinder Guide Festo DFM -32-160

6

5. Cylinder Guide Festo DFM -20-80 6. Rotary Pneumatic Festo

2 7

7. Vaccum Suction Gripper Festo 8. Proximity sensor

Gambar 4.3. Unit Pemindah

1


50

Sistem dikontrol pada alat ini menggunakan PLC Siemens S300 CPU 314C 2PNDP. Diletakan dimeja terpisah dari alat tersebut. Sedangkan kontrol panel diletakkan disamping meja bagian bawah dan valve pneumatic diletakkan dibagian belakang meja.

Gambar 4.4. Unit Kontrol

4.2. Cara Pengoperasian Mesin 4.2.1. Cara Pengoperasian Hardware 1. Aktifkan Power Listrik 220 VAC 2. Aktifkan Power Listrik PLC 3. Aktifkan Power Supply 5Vdc 4. Aktifkan Power Regulator Pneumatic 5. Aktifkan sistem dengan menggunakan Tombol Start, Stop, Reset, dan Switch Emergency. a. Tombol Start berfungsi untuk mengaktifkan sistem.Sistem akan bekerja sesuai proses kerja yang telahditentukan. b. Tombol Stop berfungsi untuk menghentikan sementara proses kerja. Apabila tombol start ditekan kembali, maka proses kerjaakan melanjutkan. c. Tombol Reset berfungsi untuk mengembalikan keposisi semula. Tombol reset hanya berlaku setelah Switch Emergency bekerja.


51

d. Switch Emergency berfungsi untuk menghentikan proses kerja. Proses kerjaakan tetap berhenti walaupun tombol start ditekan kembali. Proses kerja hanya dapat dilanjutkan oleh Tombol Reset untuk mengembalikan keposis isemula.

4.2.2. Cara Kerja Alat Sistem Pengepakan terdiri dari empat unit yaitu Unit Sortir (Konveyor 1), Unit Konveyor Packaging A, Konveyor Packaging B dan Unit Pemindah. Sistem dikontrol oleh PLC Siemens S300 CPU 314C 2PN-DP. Benda kerja yang diproses dalam sistem pengepakan ini memiliki warna biru, merah dan putih. Unit Sortir berfungsi untuk tempat inputan benda kerja. Benda kerja masuk dalam unit sortir idealnya memiliki jarak 10 cm. Unit sortir rmemiliki bagian berupa sensor warna yang berfungsi untuk membedakan warna merah, biru dan putih. Unit sortir juga memiliki sensor benda kerja yang berfungsi untuk menghentikan benda kerja apabila berwarna merah atau biru. Benda kerja warna putih, ketika terdeteksi oleh sensor benda kerja tidakakan berhenti dan langsung akan dilanjutkan keluar dari unit sortir. Unit Konveyor packaging A berfungsi untuk memproses benda kerja warna merah. Unit Konveyor packaging A memiliki bagian actuator berupa Konveyor dan Silinder Stamp A. Unit Konveyor packaging A juga memiliki input berupa Sensor Box A, Sensor Stamp A dan Sensor Silinder Stamp A. Cara kerja Unit Konveyor packaging A adalah sebagai berikut. Tombol Start ditekan maka Konveyor packaging A aktif dan kardus masuk dalam Konveyor packaging A tersebut. Ketika Sensor Box A aktif maka Konveyor packaging A OFF, sehingga kardus akan berhenti. Kardus akan menunggu diisi oleh benda kerja yang berwarna merah sebanyak tiga kali. Proses pemindahan dan pengisian benda kerja ke dalam kardus dilakukan oleh Unit Pemindah. Setelah kardus diisi oleh tiga benda kerja warna merah, maka Konveyor packaging A akan aktif, sehingga kardus juga akan berjalan. Ketika Sensor Stamping A aktif, maka Konveyor packaging A akan OFF, sehingga kardus akan berhenti. Setelah kardus berhenti, maka kardus akan di beri tanda oleh Silinder Stamp A. Kemudian setelah Silinder Stamp A aktif maksimal, maka Sensor Maksimal Silinder Stamp A aktif sehingga Silinder Stamping A akan kembali OFF. Setelah proses stamping selesai maka Konveyor 2 akan kembali aktif.


52

Unit Konveyor packaging B berfungsi untuk memproses benda kerja warna biru. Unit Konveyor packaging B memiliki bagian actuator berupa Konveyor dan Silinder Stamp B. Konveyor packaging B juga memiliki input berupa Sensor Box B, Sensor Stamp B dan Sensor Silinder Stamp B. Cara kerja Unit Konveyor packaging B adalah sebagai berikut Tombol Start ditekan maka Konveyor packaging B aktif dan kardus masuk dalam Konveyor packaging B tersebut. Ketika Sensor Box B aktif maka Konveyor packaging B OFF, sehingga kardus akan berhenti. Kardus akan menunggu diisi oleh benda kerja yang berwarna biru sebanyak tiga kali. Proses pemindahan dan pengisian benda kerja ke dalam kardus dilakukan oleh Unit Pemindah. Setelah kardus diisi oleh tiga benda kerja warna biru, maka Konveyor3 akan aktif, sehingga kardus juga akan berjalan. Ketika Sensor Stamp B aktif, maka Konveyor packaging B akan OFF, sehingga kardus akan berhenti. Setelah kardus berhenti, maka kardus akan di beri tanda oleh Silinder Stamp B. Kemudian setelah Silinder Stamp B aktif maksimal, maka Sensor Maksimal Silinder Stamp B aktif sehingga Silinder Stamp Bakan kembali OFF. Setelah proses stamping selesai maka Konveyor 3 akan kembali aktif Unit Pemindah berfungsi untuk memindah benda kerja warna merah ke Konveyor packaging A dan memindah benda kerja warna biru ke Konveyor packaging B. Unit Pemindah memiliki actuator berupa Silinder DFM Down, Silinder DFM Up, Silinder DGPL Right, Silinder DGPL Left, Silinder Vacuum dan Silinder Rotary. Cara kerja Unit Pemindah yaitu setelah sensor warna di Unit Sortir mendeteksi benda kerja warna merah atau biru dan dideteksi oleh Sensor Benda Kerja maka Konveyor Unit Sortir akan berhenti, sehingga benda kerja juga akan berhenti d depan sensor benda kerja. Setelah benda kerja berhenti, maka Silider DFM Down akan aktif sampai Sensor DFM A aktif. Setelah 1 detik Vacuum akan aktif, sehingga benda kerja akan menempel di Vacuum. Setelah Vacuum aktif Silinder DFM B Up aktif sampai Sensor DFM B aktif, yang berarti Silinder DFM berada di atas Konveyor. Setelah Sensor DFM B aktif maka Silider DGPL Left akan aktif menuju Konveyor packaging A jika benda kerja berwarna merah dan menuju Konveyor packaging B jika benda kerja berwarna biru. Setelah benda dimasukkan kedalam kardus maka Silinder DGPL Right akan aktif sampai dengan Sensor A min aktif. Hal ini berarti Silider DGPL dan silinder DFM berada di atas Unit Sortir. Pada proses pengambilan produk, ada perbedaan gerakan saat mengambil produk dari unit sortir ke packaging A dan unit sortir ke packaging B. Gerakan dari konveyor sortir ke konveyor packaging A , DFM turun kemudian vaccum mengambil produk


53

berwarna merah , Silinder DFM naik, kemudian DGPL bergerak menuju konveyor packaging A, setelah sampai ke packaging A, vaccum pneumatic akan melepaskan produk berwarna merah. Sedangkan gerakan dari konveyor sortir ke konveyor packaging B , DFM turun kemudian vaccum akan mengambil produk berwarna biru , silinder DFM naik, kemudian DGPL bergerak menuju konveyor packaging B, setelah sampai ke packaging B, Rotary pneumatic berputar berlawanan arah dengan arah jarum jam sebesar 180deg, setelah itu Vaccum pneumatic akan melepaskan produk berwarna biru. Sebelum kembali ke unit sortir (mengambil produk lagi) rotary pneumatic akan berputar searah jarum jam sebesar 180 deg ( rotary pneumatic kembali ke posisi semula). Jika saat pengambilan produk , konveyor packaging A dan konveyor packaging B tidak terdapat kardus. Maka posisi benda akan tetap berada di atas konveyor dimana benda tersebut akan dipindahkan ( vaccum akan tetap mencekap produk sampai ada kardus terdeteksi). Cara kerja dari sistem pengepakan ini dapat dilihat lebih detail dalam gambar 4.5.

Gambar 4.5. Sistem loading produk saat kardus tidak ada pada konveyor


Start

Konveyor 2 ON

Konveyor 1 ON

Konveyor 3 ON

Sensor Box Merah

Benda Kerja Masuk

Konveyor 2 OFF

Tidak Sensor Warna = Putih

Sensor Box Biru Konveyor 3 OFF

Sensor A0 Vacuum OFF

Sensor A0 Vacuum OFF

Tidak Ya

Sensor Warna = Merah

Count Out Sortir

Sensor Warna = Biru Ya

Konveyor 1 OFF

Sensor Benda

Konveyor 1 OFF

Timer 1 dt

Timer 1 dt

Sil DFM A Down = ON

Sil DFM A Down = ON

Sensor DFM A

Sensor DFM A

Sil Vacuum = ON Sil DFM A Down = OFF

Sil Vacuum = ON Sil DFM A Down = OFF

Timer 1 dt

Timer 1 dt

Sil DFM B Up = ON Sensor DFM B Sil DFM B Up = OFF Sil DGPL B Left = ON Sensor A0 Sil DGPL B Left = OFF Timer 1 dt

Sil Vacuum = OFF

Timer 1 dt Sil DGPL A Right = ON Sensor A Min

Sil DGPL A Right = OFF

Sil DFM B Up = ON

Benda Merah =3

Benda Biru =3

Timer 1 dt

Konveyor 2 ON

Timer 1 dt

Konveyor 3 ON

Sensor Stamp Merah Konveyor 2 OFF

Sensor Stamp Biru Konveyor 3 OFF

Timer 1 dt

Sil Stamp A ON

Timer 1 dt

Sil Stamp B ON

Sensor Stamp A Sil Stamp A OFF

Sensor Stamp B Sil Stamp B OFF

Sensor DFM B Sil DFM B Up = OFF Sil Rotary = ON Timer 1 dt Sil DGPL B Left = ON Sensor A Max

Sil DGPL B Left = OFF

Timer 1 dt Sil Vacuum = OFF Timer 1 dt

Sil DGPL A Right = ON

Sensor A Min Sil DGPL A Right = OFF

Gambar 4.6. Flowchart proses hardware yang diimplementasikan

54


55

4.3. Pengujian dan Analisa Hardware 4.3.1. Pengujian dan Analisa Hasil Sistem Secara Keseluruhan Pada pengujian sensor warna ini ada 3 produk yang digunakan untuk pengujian. Produk warna merah, biru dan putih. Benda di masukan pada konveyor sortir dan dari konveyor sortir dilewatkan dibawah sensor warna. Pada pengujian ini dilakukan dengan pengujian benda kerja dengan warna acak dan jarak yang berbeda. Yang sangat mempengaruhi dalam pengujian pengambilan data ini adalah intensitas cahaya saat melakukan percobaan. Hasil pengujian pada waktu pagi hari dan siang hari sangat berbeda terutama pada pembacaan warna pada benda kerja. Agar hasil pengujian stabil maka pengujian dilakukan di dalam ruangan dengan keadaan ruang tertutup dan lampu menyala dengan intensitas cahaya 158x10 lux. Pada percobaan ini dilakukan pengujian produk warna merah, biru dan putih dengan nilai RGB pada produk sebagai berikut ini.

Tabel 4.2. komposisi nilai RGB pada warna produk

Warna Produk

Red (R)

Green (G)

Blue (B)

Merah

64

17

15

Biru

12

28

36

Putih

128

173

128

Sensor Warna TCS3200 Konveyor Sortir

Produk Gambar 4.7. Layout pengujian pengisian benda dengan warna dan jarak acak


56

Tabel 4.3. Hasil Pengujian Pengisian Benda dengan Warna dan Jarak Acak

Urutan Percobaan

Produk

Jarak antar produk

Sensor Warna

Sensor Benda Kerja

Tempat Pengisian (Pengujian Unit pemindah)

Counter

Merah

Biru

1

Biru

0cm

Biru

Terdeteksi

Konveyor Packaging B

2

Merah

3cm

Merah

Terdeteksi


3

Putih

3cm

Biru

Terdeteksi


2

4

Biru

0cm

Biru

Terdeteksi


3

5

Putih

3cm

Merah

Terdeteksi


2

6

Merah

5cm

Merah

Terdeteksi


3

7

Biru

3cm

Biru

Terdeteksi

8

Biru

5cm

Biru

Terdeteksi

9

Merah

5cm

Merah

Terdeteksi

10

Biru

4cm

Biru

Terdeteksi


11

Merah

5cm

Merah

Terdeteksi


2

12

Putih

7cm

Merah

Terdeteksi


3

13

Merah

7cm

Merah

Terdeteksi


1

14

Biru

5cm

Biru

Terdeteksi


15

Merah

5cm

Merah

Terdeteksi


16

Biru

4cm

Biru

Terdeteksi


Konveyor Packaging B Konveyor Packaging B Konveyor Packaging A

1 1

1 2 1 3

1 2 2

Putih


57

Lanjutan Tabel 4.3. Hasil Pengujian Pengisian Benda dengan Warna dan Jarak Acak

Produk

Jarak antar produk

Sensor Warna

Sensor Benda Kerja

Tempat Pengisian (Pengujian Unit pemindah)

Merah

17

Merah

5cm

Merah

Terdeteksi


3

18

Putih

8cm

Biru

Terdeteksi


3

19

Biru

8cm

Biru

Terdeteksi


1

20

Putih

10cm

Putih

tidak terdeteksi

Lanjut ke unit sortir

21

Merah

5cm

Merah

Terdeteksi


22

Biru

5cm

Biru

Terdeteksi


23

Putih

9cm

Putih

tidak terdeteksi

Lanjut ke unit sortir

24

Biru

3cm

Biru

Terdeteksi


25

Merah

Merah

Terdeteksi


Urutan Percobaan

Biru

Putih

1 1 2 2 3 2

Pada Pengujian benda kerja dengan warna dan jarak acak. Produk warna merah dan biru dapat dideteksi pada jarak 0cm-10cm dengan baik. Namun produk warna putih pada jarak 0cm-8cm tidak dapat terdeteksi warna putih namun terdeteksi warna sebelum warna produk putih tersebut. Misalkan jika produk berwarna putih dibelakangnya terdapat produk merah, maka produk warna putih tersebut terbaca warna merah. Pada jarak 9-10cm produk warna putih dapat terdeteksi dengan baik. Hasil dalam pengujian pengisian benda dengan warna dan jarak acak sebagai berikut 1. Warna merah dengan jumlah produk warna merah 9 buah dapat terdeteksi dengan baik oleh sensor warna, hasil pengujian produk warna merah 100% terdeteksi dengan jarak acak. 2. Warna Biru dengan jumlah produk warna biru 10 buah dapat terdeteksi dengan baik oleh sensor warna, hasil pengujian produk warna merah 100% terdeteksi dengan jarak acak.


58

3. Warna Putih dengan jumlah produk warna putih 6 buah, tidak dapat terdeteksi dengan baik oleh sensor warna, hasil pengujian warna produk putih 30% dari totak produk warna putih (produk putih terdeteksi dengan baik hanya 2 buah dari 6 buah produk warna putih) dimana produk dapat terdeteksi dengan baik pada jarak 9cm dan 10cm. 4. Unit pemindah/DGPL dan DFM dapat bekerja dengan baik, warna merah 100% dipindahkan pada konveyor unit packaging A dan warna biru dipindahkan pada konveyor unit packaging B. Selain Pengujian pada unit konveyor sortir, dilakukan juga pengujian sensor pada konveyor unit packaging A dan sensor pada konveyor unit packaging B.

Tabel 4.4. Hasil Pengujian Sensor pada Unit Packaging A Urutan Percobaan

Jumlah Produk

Sensor Packaging A (photosensor 1)

Sensor Stamping A (photosensor 2)

Cylinder Stamping A (Reed switch)

Kardus 1

3

terdeteksi

terdeteksi

terdeteksi

Kardus 2

3

terdeteksi

terdeteksi

terdeteksi

Kardus 3

3

terdeteksi

terdeteksi

terdeteksi

Tabel 4.5. Hasil Pengujian Sensor pada Unit Packaging B Sensor Stamping B (photosensor 2)

Cylinder Stamping B (Reed switch)

Urutan Percobaan

Jumlah Produk

Sensor Packaging B (photosensor 1)

Kardus 1

3

terdeteksi

terdeteksi

terdeteksi

Kardus 2

3

terdeteksi

terdeteksi

terdeteksi

Kardus 3

3

terdeteksi

terdeteksi

terdeteksi

Kardus 4

3

terdeteksi

terdeteksi

terdeteksi

Hasil pengujian photosensor dan sistem kerja konveyor pada unit packaging A dan pada unit packaging B. Bahwa sensor 100% dapat mendeteksi kardus dan sistem dapat bekerja dengan baik.


59

4.3.2. Pengujian dan Analisa Sensor Warna Pada Pengujian benda kerja dengan warna dan jarak acak dihasilkan bahwa warna putih tidak dapat terdeteksi dengan baik di jarak antara benda 0-8cm dan semua warna dapat terdeteksi dengan baik dijarak 9-10 cm. Untuk mengetahui penyebab ketidakstabilan pembacaan warna, maka dilakukan pengujian khusus untuk sensor warna. Pengujian dilakukan dengan melakukan dua kali pengujian dengan pengujian pertama jarak antar produk 8cm dan pengujian kedua dengan jarak antar produk 9cm, pengujian dengan 15 produk dengan warna acak. Pengujian dilakukan di dalam rungan dengan kondisi pintu dan jendela tertutup namun lampu menyala dengan nilai intensitax cahaya 158x10 lux.

Tabel 4.6. Hasil Pengujian Sensor Warna dengan Jarak Antara Produk 8 cm Urutan Percobaan

Warna Produk

Hasil Pengujian Sensor warna

Sensor Benda Kerja

1

Biru

Biru

Terdeteksi

2

Putih

Merah

Terdeteksi

3

Merah

Merah

Terdeteksi

4

Biru

Biru

Terdeteksi

5

Merah

Merah

Terdeteksi

6

Putih

Merah

Terdeteksi

7

Merah

Merah

Terdeteksi

8

Biru

Biru

Terdeteksi

9

Putih

Biru

Terdeteksi

10

Biru

Biru

Terdeteksi

11

Merah

Merah

Terdeteksi

12

Merah

Merah

Terdeteksi

13

Biru

Biru

Terdeteksi

14

Merah

Merah

Terdeteksi

15

Biru

Biru

Terdeteksi

Dalam pengujian pengisian benda dengan warna acak pada jarak 8 cm diambil sampel produk merah berjumlah 6 buah, produk biru 6 buah dan produk putih 3 buah.


60

Hasil pengujian pada jarak antara benda 8 cm warna merah dan biru dapat dideteksi dengan baik, Hasil pengujian warna merah dan biru 100% dapat terdeteksi oleh sensor warna. Namun hasil pengujian untuk warna putih 0%, sensor tidak dapat bekerja dengan baik, produk warna putih akan terdeteksi warna sesuai warna benda kerja dibelakangnya.

Tabel 4.7. Hasil Pengujian Sensor Warna dengan Jarak Antar Produk 9cm

Urutan Percobaan

Warna Produk

Hasil Pengujian Sensor warna

Sensor Benda Kerja

1

Biru

Biru

Terdeteksi

2

Putih

Putih

Terdeteksi

3

Merah

Merah

Terdeteksi

4

Biru

Biru

Terdeteksi

5

Merah

Merah

Terdeteksi

6

Putih

Putih

Terdeteksi

7

Merah

Merah

Terdeteksi

8

Biru

Biru

Terdeteksi

9

Putih

Putih

Terdeteksi

10

Biru

Biru

Terdeteksi

11

Merah

Merah

Terdeteksi

12

Merah

Merah

Terdeteksi

13

Biru

Biru

Terdeteksi

14

Merah

Merah

Terdeteksi

15

Biru

Biru

Terdeteksi

Dalam pengujian pengisian benda dengan warna acak pada jarak 9 cm diambil sampel produk merah berjumlah 6 buah, produk biru 6 buah dan produk putih 3 buah, hasil pengujian pada jarak benda 9 cm semua benda dapat terdeteksi dengan baik. 100% produk warna merah,biru dan putih dapat terdeteksi dengan baik oleh sensor warna.


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini menjelaskan kesimpulan dari proses Tugas Akhir yang telah dilakukan. Bab ini juga menguraikan saran pengembangan yang dapat dilakukan

sebagai

penyempurnaan sistem.

5.1.Kesimpulan Dari hasil perancangan dan pengujian alat otomasi penataan produk dengan kontrol PLC Siemens S7-300 diambil kesimpulan: 1. Sistem yang dirancang untuk pengepakan barang berbasis PLC Siemens S7-300 dengan menggunakan konveyor telah bekerja dengan baik. 2. Pada jarak antar produk 9 cm sistem dapat berjalan dengan stabil dengan tingkat keberhasilan 100%. 3. Penggunaan sensor warna TCS3200 sebagai pendeteksi warna benda sangat dipengaruhi intensitas cahaya di sekitar ruangan. Pada pengujian rancangan alat otomasi penataan produk ini digunakan intensitas cahaya sebesar 158x10 lux. Dengan komposisi warna RGB (Red Green dan Blue) warna Merah 64, 17, 15, nilai RGB warna biru 12, 28, 36 sedangkan nilai RGB warna putih 128,173,128. 4. Sensor reed switch dan photosensor mampu mendeteksi benda dengan baik, 100% dapat mendeteksi produk. Baik sensor yang berada pada unit sortir, unit pemindah maupun pada unit konveyor packaging.

5.2. Saran Setelah melakukan pengujian maka diperoleh beberapa hal yang bisa menjadi saran untuk perkembangan penelitian lebih lanjut: 1. Sistem otomasi dapat dirancang untuk bisa mendeteksi warna selain warna merah, biru dan putih. 2. Sensor warna diberi wadah agar lebih akurat dalam pembacaan warna dan tidak terpengaruh cahaya dari ruangan. 3. Penambahan photosensor pada unit sortir agar sistem lebih stabil.

61


DAFTAR PUSTAKA [1] Sonjaya,2008, Rancangan Bangun Sistem Kontrol Konveyor Penghitung Barang menggunakan PLC (Programmeble Logic Controller) Omron Tipe CPM1A 20 SDR, CDR Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin. [2] Drs Wirawan, Pneumatik-Hidrolig Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang hal 458. [3] 2005, Data Sheet Festo Fluidsim. [4]Wirawan,Pneumatik-Hidrolig Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang hal 478 [5] Ari Setiawan, Sumardi, Iwan Setiawan, ST. MT. Labratorium Teknik Kontrol Otomatik Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Diponegoro [6] Berahim, 1991, “Pengantar Teknik Tenaga Listrik”, Edisi kedua, Andi Offset, Yogyakarta. [7] Tung Yan, Tang, 1998, Simulator PLC (Software), Malaysia., Johor. [8] Eko Putra, Agfianto, 2007, PLC Konsep, Pemrograman dan Aplikasi. Edisi Pertama, Gava Media, Yogyakarta. [9] Wicaksono, Handy, 2009, Programmable Logic Controller, Teori Pemrograman dan Aplokasinya Dalam Otomasi Sistem. Edisi Pertama, Graha Ilmu, Yogyakarta. [10]Bryan,L.A.&E.A Bryan, 1997,Programmable

Controller:

Theory

and

Implementation, Second Edition, Industrial Text Company, United States of America. [11] Bolton,William, 2004, Programmable Logic Controller (PLC), Edisi Ketiga, Erlangga, Jakarta. [12] Asnal Effendi 1), Robby Wirza 2) Dosen Teknik Elektro 1), Mahasiswa Teknik Elektro 2)Perancangan Sistem Scada Cooling Tower Menggunakan Siemens Simatic Step 7 dan Wincc, Fakultas Teknologi Industri – Intitut Teknologi Padang 2013 [13] Delta Electronic. Sensor warna,2009 [14] TCS3200, TCS3210, 2009, Programmable Color Light-to-Frequency Converter. [15] Heryanto, Ary, dan Adi Wisnu., 2008, Pemrograman Bahasa C untuk Mikrokontroler ATMega8535, Penerbit Andi, Yogyakarta. [16] Wardhana, L,2006, Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi, Penerbit Andi, Yogyakarta. [17] ATmega8535(L) - Atmel (www.atmel.com/images/doc2502.pdf)

62


L1 - 1

Lampiran 1. Datasheet PLC Siemens

PLC SIEMENS CPU 314C-2 PN/DP

Overview           

The compact CPU with integral digital and analog inputs/outputs and technological functions High processing performance in binary and floating-point arithmetic For connecting distributed I/O via PROFIBUS and PROFINET Combined MPI/PROFIBUS DP master/slave interface PROFINET interface with 2-port switch PROFINET IO Controller for operating distributed I/O on PROFINET PROFINET I-Device for connecting the CPU as intelligent PROFINET device under a SIMATIC or third-party PROFINET I/O controller Component based Automation (CBA) on PROFINET PROFINET proxy for intelligent devices on PROFIBUS DP in Component based Automation (CBA) Integrated Web server with the option of creating user-defined web pages Isochronous mode on PROFINET

SIMATIC Micro Memory Card required for operation of CPU. Application The CPU 314C-2 PN/DP is the compact CPU for plants with a distributed structure. With its extended main memory, this compact CPU is also suitable for medium-sized applications. Integrated digital and analog inputs/outputs permit direct connection to the process. The integrated PROFIBUS DP master/slave and PROFINET IO Controller/I-Device interfaces allow the connection of distributed I/O sections over PROFIBUS and PROFINET. This allows the CPU 314C-2 PN/DP to be used as a distributed unit for high-speed preprocessing, and as a higher-level controller with a lower-level fieldbus system on PROFIBUS and PROFINET. Other possible uses result from the integrated technological functions:

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI      

L1 - 2

Counting Frequency measurement Period measurement Pulse width modulation PID control Controlled positioning

Design The CPU 314C-2 DP is equipped with the following: 



 







Microprocessor; the processor achieves an execution time of approximately 60 ns per binary instruction and 0.59 µs per floating-point operation. Extensive memory; 192 KB high-speed RAM (equals approx. 64 K instructions) for program sections relevant to execution offer user programs sufficient memory space ; SIMATIC Micro Memory Cards (max. 8 MB) as load memory for the program also allow the project to be stored in the CPU (complete with symbols and comments). Flexible expansion capability ; max. 31 Modules, (4-tier configuration) Multi-point interface (MPI); the integrated MPI can establish connections to the S7-300/400 (up to 12 simultaneously), or to PGs, PCs, OPs. Of these connections, one is always reserved for PGs and one for OPs. With the MPI, it is possible to set up a simple network of up to 16 CPUs by means of "global data communication". PROFIBUS DP interface: The CPU 314C-2 PN/DP with PROFIBUS DP master/slave interface allows a distributed automation configuration offering high speed and ease of use. From the user perspective, the distributed I/O is treated as central I/O (same configuring, addressing and programming). Ethernet interface; the second integral interface of the CPU 314C-2 PN/DP is a PROFINET interface with 2port switch, based on Ethernet TCP/IP. It supports the following protocols: o S7 communication for data exchange between SIMATIC controllers; o PG/OP communication for programming, commissioning and diagnostics via STEP 7; o PG/OP communication for interfacing to HMI and SCADA; o Open TCP/IP, UDP and ISO-on-TCP (RFC1006) communication via PROFINET; o SIMATIC NET OPC-Server for communication with other controllers and I/O devices with integral CPU Integrated inputs/outputs; 24 digital inputs (all for alarm processing) and 16 digital outputs as well as 5 analog inputs and 2 analog outputs make the CPU 314C-2 DP a fully-fledged controller.


L1 - 3

Function  





Password protection; a password concept protects the user program from unauthorized access. Block encryption; the functions (FCs) and function blocks (FBs) can be stored in the CPU in encrypted form by means of S7-Block Privacy to protect the know-how of the application. Diagnostics buffer; the last 500 error and interrupt events are stored in a buffer for diagnostic purposes. Of these, the last 100 entries are retentive. Maintenance-free data backup; the CPU automatically saves all data (up to 64 KB) in case of a power failure so that the data are available again unchanged when the power returns.

Parameterizable properties The S7 configuration as well as the properties and response of the CPUs can be parameterized using STEP 7:            

General: Definition of the name, plant designation and location designation. Startup; definition of the startup characteristics of the CPU and the monitoring time Synchronous cycle interrupts; setting of IO system number, process image partition number, and delay time Cycle/clock memory; specification of the maximum cycle time and load. Setting of the clock memory address. Retentivity; definition of the number of retentive bit memories, counters, timers and data blocks Clock interrupts; setting the start date, start time and periodicity Watchdog interrupts; setting of periodicity System diagnostics; determining handling and scope of the diagnostic alarms Clock; setting the type of synchronization in the AS or on the MPI Protection level; specifying the access rights to program and data Communication; reservation of connection resources Web; settings for the Web server of the CPU

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 



 







L1 - 4

MPI/PROFIBUS DP interface; setting the interface type. Determining node addresses. Parameterizing the operating mode and configuring the transfer areas in the case of PROFIBUS DP. Parameterizing the time synchronization PROFINET interface; setting the addresses. Parameterizing the PROFINET properties, the I-Device functionality, the type of synchronization on PROFINET, the time synchronization using NTP procedure, the media redundancy, and the KeepAlive function. Assigning parameters to Port 1 and Port 2. Digital inputs/outputs; setting of addresses, input delay and process interrupt Analog inputs/outputs; setting of addresses; in the case of inputs: Setting the temperature unit, the measurement type, the measuring range, and the interference frequency; in the case of outputs: Setting the output type and output range Integrated function "counting"; setting the addresses, parameter assignment of the modes "continuous counting", "single counting", "periodic counting", "frequency measurement" and "pulse width modulation" Integrated function "positioning"; setting of addresses, parameterizing of "positioning with digital outputs" and "positioning with analog outputs" Integrated "Rules" function

Display and information functions 





Status and error indications; LEDs indicate hardware, programming, time or I/O errors, for example, and operating statuses such as RUN, STOP and start-up. Test functions; the PG is used to indicate signal states during program execution, to modify process variables independently of the user program and to output the contents of stack memories. Information functions; you can use the PG to obtain information about the storage capacity and operating mode of the CPU as well as the current loading of the main and load memories as well as current cycle times and diagnostic buffer contents in plain text.

Integrated communication functions      

PG/OP communication Global data communication S7 basic communication S7 communication Routing Data record routing

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI      

L1 - 5

PROFIBUS DP master/slave Open communication over TCP/IP, ISO-on-TCP and UDP PROFINET IO Controller PROFINET I-Device PROFINET CBA Web server

Integrated functions 











Counters; 4 counters (up to 60 KHz) with direction-dependent comparators, and for direct connection of 24V incremental encoders 4 channels for frequency measurement; frequency measurement (up to max. 60 kHz) enables, for example, speed measurement of a shaft with speed range monitoring or throughput measuring (parts per measuring time) with range monitoring. Period measurement; the period duration of the counting signal can be measured up to a counting frequency of 1 kHz Pulse width modulation; 4 outputs for direct control of valves, final controlling elements, switching devices, heating equipment, etc., switching frequency 2.5 kHz. The period length can be set and the pulse-pause ratio can be changed while running. Controlled positioning; an SFB integrated into the operating system enables an axis to be positioned via 2 digital outputs or one analog output. Alarm inputs (all digital inputs); the alarm inputs enable the detection of process events as well as the rapid triggering of responses.

Technical specifications Order number

General information Engineering with  ● Programming package Supply voltage Rated value (DC)  ● 24 V DC Power loss

6ES7314-6EH04-0AB0 CPU314C-2PN/DP, 24DI/16DO/4AI/2AO, 192KB

STEP7 V5.5 or higher with HSP191

Yes

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Order number

Power loss, typ. Memory Work memory  ● integrated 

CPU processing times for bit operations, typ. for word operations, typ. for fixed point arithmetic, typ. for floating point arithmetic, typ. Counters, timers and their retentivity S7 counter  ● Number IEC counter  ● present S7 times  ● Number IEC timer  ● present Data areas and their retentivity Flag  ● Number, max. Address area I/O address area  ● Inputs 

6ES7314-6EH04-0AB0 CPU314C-2PN/DP, 24DI/16DO/4AI/2AO, 192KB 14 W

192 kbyte

● Size of retentive memory for retentive data blocks 64 kbyte

Load memory  ● Plug-in (MMC), max.

● Outputs

Process image  ● Inputs, adjustable

L1 - 6

8 Mbyte 0.06 µs 0.12 µs 0.16 µs 0.59 µs

256

Yes

256

Yes

256 byte

2 048 byte 2 048 byte

2 048 byte

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Order number 

● Outputs, adjustable

Time of day Clock  ● Hardware clock (real-time clock) Digital inputs integrated channels (DI) Digital outputs integrated channels (DO) Analog inputs integrated channels (AI) Input ranges  ● Voltage 

● Current



● Resistance thermometer



● Resistance

Analog outputs integrated channels (AO) Output ranges, voltage  ● 0 to 10 V 

● -10 V to +10 V

Output ranges, current  ● 0 to 20 mA 

● -20 mA to +20 mA



● 4 mA to 20 mA

1. Interface Interface type Physics Functionality  ● MPI 

● DP master

L1 - 7

6ES7314-6EH04-0AB0 CPU314C-2PN/DP, 24DI/16DO/4AI/2AO, 192KB 2 048 byte

Yes 24 16 5; 4 x current/voltage, 1 x resistance Yes; ±10 V / 100 kΩ; 0 V to 10 V / 100 kΩ Yes; ±20 mA / 100 Ω; 0 mA to 20 mA / 100 Ω; 4 mA to 20 mA / 100 Ω Yes; Pt 100 / 10 MΩ Yes; 0 Ω to 600 Ω / 10 MΩ 2 Yes Yes

Yes Yes Yes Integrated RS 485 interface RS 485 Yes Yes


● DP slave



● Point-to-point connection

DP master  ● Number of DP slaves, max. 2. Interface Interface type Physics Number of ports Functionality  ● MPI 

● DP master



● DP slave



● PROFINET IO Controller



● PROFINET IO Device



● PROFINET CBA

L1 - 8

6ES7314-6EH04-0AB0 CPU314C-2PN/DP, 24DI/16DO/4AI/2AO, 192KB Yes No

124 PROFINET Ethernet RJ45 2 No No No Yes; Also simultaneously with IO-Device functionality Yes; Also simultaneously with IO Controller functionality Yes

PROFINET IO Controller  ● Number of connectable IO Devices for RT, max. 128 

● Number of IO Devices with IRT and the option "high flexibility" 128



● Number of IO Devices with IRT and the option "high performance", max. 64

Isochronous mode Isochronous operation (application synchronized Yes; For PROFINET only up to terminal) Communication functions PG/OP communication Yes Data record routing Yes Global data communication  ● supported Yes

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Order number

S7 basic communication  ● supported S7 communication  ● supported S5 compatible communication  ● supported Open IE communication  ● TCP/IP 

— Number of connections, max.



● ISO-on-TCP (RFC1006)






● UDP




Web server  ● supported Number of connections  ● overall Integrated Functions Number of counters Counting frequency (counter) max. Frequency measurement

L1 - 9

6ES7314-6EH04-0AB0 CPU314C-2PN/DP, 24DI/16DO/4AI/2AO, 192KB Yes

Yes

Yes; via CP and loadable FC Yes; via integrated PROFINET interface and loadable FBs 8 Yes; via integrated PROFINET interface and loadable FBs 8 Yes; via integrated PROFINET interface and loadable FBs 8

Yes

12

4; See "Technological Functions" manual 60 kHz Yes 4; up to 60 kHz (see "Technological Number of frequency meters Functions" manual) controlled positioning Yes Yes; PID controller (see "Technological integrated function blocks (closed-loop control) Functions" manual) PID controller Yes 4; Pulse width modulation up to 2.5 kHz (see Number of pulse outputs "Technological Functions" Manual) Limit frequency (pulse) 2.5 kHz Ambient conditions Ambient temperature during operation


● min.



● max.

Configuration Programming Programming language  — LAD 

— FBD



— STL



— SCL



— CFC



— GRAPH



— HiGraph®

Know-how protection  ● User program protection/password protection 

● Block encryption

Dimensions Width Height Depth Weights Weight, approx.

L1 - 10

6ES7314-6EH04-0AB0 CPU314C-2PN/DP, 24DI/16DO/4AI/2AO, 192KB 0 °C 60 °C

Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes

Yes Yes; With S7 block Privacy 120 mm 125 mm 130 mm 730 g

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Lampiran 2. Cara penggunaan Software Simatic Manager Step 7 1. Start – All Program – Siemens Automation – Simatic – Simatic Manager

2. Maka akan muncul tampilan berikut ini

L2 - 1


3. Buka menu File - New

4. Berikan nama project di cell name, Simpan project di Storage location dengan menekan tombol browse

L2 - 2


L2 - 3

5. Muncul tampilan projectprogram yang disimpan tadi

6. Klik kanan pada kolom kiri project program, Pilih insert new object>Simatic 300 Station,

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 7. Muncul di kolom kanan tampilan Simatic 300, Double clik Simatic 300

8. Muncul window HW Config

L2 - 4

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 9. Buka catalog simatic 300 - rack-300 - rail, klik dan tarik ke kolom kiri

10. Pilih catalog CPU-300 >CPU-314C-2PN/DP > 6ES7 314-6EH04-0AB0 > V3.3 masukkan ke kolom sebelah kiri di baris 2 atau baris yang berwarna hijau

L2 - 5

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 11. Masukkan tampilan alamat IP tiap PLC, pilih OK

12. Muncul tampilan berikut.

L2 - 6


L2 - 7

13. Doubel clik pada baris yang bertuliskan DI24/DO16 - tab Addresses, uncheck system default dan sesuaikan alamat start input dan output kemudian OK

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 14. Muncul tampilan berikut

15. Pilih menu Save and Compile, tutup window HW Config

L2 - 8

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 16. Muncul tampilan berikut

17. Double clik CPU 314-2PN/DP

L2 - 9

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 18. Masukkan Simbol

L2 - 10

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 19. Double clik OB1

20. Muncul tampilan berikut, pilih OK

L2 - 11

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 21. Buat Program

22. Download Program, Masuk SIMATIC 300(1)- DOWNLOAD - Yes

L2 - 12


L2 - 13

Lampiran 3. Program PLC Pada realisasi produk, kontrol yang digunakan sebagai sistem kendali alat Otomasi Penataan Produk adalah

PLC Siemens S7-300 CPU 314C- 2PN/DP dengan menggunakan

program Simatic step 7.0. Sistem pengepakan produk pada skripsi ini dikontrol dengan menggunakan PLC Siemens S300. Pemrograman menggunakan software Simatic Manager Step 7. Program dibagi dalam bentuk Main Program dan Sub Program. Pembagian dan fungsi program tersebut yaitu : OB1 (Organization Block 1) = Program utama atau main program FC1 (Function 1)

= Sub Program 1 digunakan untuk mendeteksi benda warna putih.

FC2 (Function 2)

= Sub Program 2 digunakan untuk mendeteksi benda warna merah.

FC3 (Function 3)

= Sub Program 3 digunakan untuk mendeteksi benda warna biru.

FC4 (Function 4)

= Sub Program 4 digunakan untuk memproses sistem konveyor 2.

FC5 (Function 5)

= Sub Program 5 digunakan untuk memproses sistem konveyor 3.

FC6 (Function 6)

= Sub Program 6 digunakan untuk mengaktifkan aktuator.


L2 - 14

Organization Block 1(OB1) atau main program terdiri dari beberapa proses, detail dari proses tersebut yaitu:

Ketika PLC aktif maka OB1 akan memanggil sub program. Call FC1 digunakan untuk memanggil sub program FC1 yang memproses pendeteksian benda warna putih. Call FC2 digunakan untuk memanggil sub program FC2 yang memproses pendeteksian benda waran merah. Call FC3 digunakan untuk memanggil sub program FC3 yang memproses pendeteksian benda warna biru.

Call FC4 digunakan untuk memanggil sub program FC4 yang memproses sistem di konveyor 2. Call FC5 digunakan untuk memanggil sub program FC5 yang memproses sistem di konveyor 3. Call FC6 digunakan untuk memanggil sub program FC6 yang akan mengaktifkan aktuator.


L2 - 15

Jika Switch Emergency ditekan maka akan mengholding Memory Emergency M240.0. Memory Emergency hanya dapat dimatikan jika Memory Home Position aktif. Jika Memory Emergency aktif maka seluruh proses akan berhenti ditempat. Jika Memory Emergency aktif dan Tombol Home aktif maka akan mengholding Memory Home Position M240.1. Jika Memory Home Position aktif maka seluruh aktuator akan kemabali ke posisi awal. Memory Home Position hanya dapat dimatikan jika semua aktuator sudah berada diposisi awal.

Jika Tombol Stop aktif maka akan mengholding Memory Stop M240.2. Jika Memory Stop aktif maka seluruh aktuator akan berhenti ditempat sementara. Memory Stop hanya dapat dimatikan jika tombol start ditekan. Jadi jika Tombol Start ditekan maka proses akan melanjutkan ke proses berikutnya.


L2 - 16

Jika Tombol Start ditekan maka akan mengholding Memory Start M240.5. Jika Tombol Start ditekan maka proses kerja akan dimulai. Memory Start M240.5 hanya dapat dimatikan jika Memory Home Pos bekerja.

Jika Tombol Start Hardware atau Tombol Start wonderware ditekan maka akan mengaktifkan Memory Start M240.3. Jika Tombol Start ditekan maka proses kerja akan dimulai. Jika Memory Emergency M240.0 aktif atau Memory Alarm Sortir aktif, maka lampu alarm akan menyala.

Function Block 1 (FC1) atau Sub Program 1 terdiri dari beberapa proses, detail dari proses tersebut yaitu:


L2 - 17

Jika Memory Start M240.3 aktif maka akan mengaktifkan Memory Konveyor 1 M0.0. Memory ini digunakan untuk mengaktifkan Memory Konveyor 1. Memory hanya bisa dimatikan oleh Memory Emergency M240.0. Jika Sensor Out Sortir mendeteksi benda maka akan memberikan inputan kepada Counter 1 dan nilai akan disimpan dalam Memory Display Out Sortir MW5.

Ketika Memory Konveyor 1 aktif, namun karena Memory Stop M240.2, Memory Konveyor 1 Stop Merah Aktif M10.1, Memory Konveyor Stop Biru M30.1 aktif maka akan mematikan Motor Konveyor sementara. Jika Memory Start M240.3 aktif dan salah satu dari Sensor Benda Stop I0.5, Sensor Box A I0.7, Sensor Box B I1.2 aktif maka akan mengaktifkan Memory Alarm M240.4. Hal ini berarti bahwa ketika pertama kali aktif maka kardus tidak boleh berada didepan sensor benda maupun sensor box.


L2 - 18

Jika Memory Start aktif maka akan mengaktifkan Memory Start Bold M240.5. Sensor Benda Stop akan mengaktifkan Memory Alarm Sortir setelah 15 detik. Hal ini berarti jika tidak ada benda yang berada di Konveyor 1 atau tidak terdeteksi oleh Sensor Benda Stop maka Memory Alarm Sortir akan aktif.

Jika Memory Start dan Sensor Benda Stop aktif maka akan mengaktifkan Conter 2 dan nilainya akan disimpan di Memory Display Total Produk MW3 Function Block 2 (FC2) atau Sub Program 2 terdiri dari beberapa proses, detail dari proses tersebut yaitu:


L2 - 19

Memory safety benda kerja merah M28.0 merupakan memory keamanan yang berfungsi untuk mematikan memory kerja pada proses benda kerja biru. Sehingga dapat dipastikan bahwa ketika Memory safety benda kerja merah M28.0 aktif yang bekerja hanya proses benda kerja merah.

Memory sensor merah M10.0akan aktif jika Memory Konveyor 1 M0.0 aktif dan Sensor Warna Merah aktif.

Memory sensor merah M10.0akan Off ketika memory Emergency Off

Memory sensor warna merah M10.0 dan Sensor warna merah aktif.

atau


L2 - 20

Memory M11.0 digunakan untuk menyimpan kondisi ketika sensor merah aktif. Memory M11.0 akan aktif jika Memory Sensor Merah aktif. Memory M11.0 akan Off ketika Memory Konveyor 1 Stop Merah aktif atau Memory Emergency M240.0 aktif.

Memory Konveyor 1 Stop Merah M10.1akan aktif jika Memory M11.0 dan Sensor Benda Stop aktif. Memory Konveyor 1 Stop Merah M10.1 akan Off ketika Memory DGPL Right Merah atau Memory Emergency M240.0 aktif.


L2 - 21

Memory DFM Down merah M10.2 akan aktif 1 detik setelah Memory Konveyor 1 Stop Merah M10.1 dan Sensor A1 DGPL Sortir aktif. Memory DFM Down merah M10.2 akan Off ketika Memory Vacum On merah M10.3 atau Memory Emergency M240.0 aktif.

Memory Vacuum On Merah M10.3 akan aktif ketika Memory DFM Down Merah M10.2 dan Sensor C1 I0.1 aktif. Memory Vacuum On Merah M10.3 akan Off ketika Memory Vacuum Off merah menyala setelah 1 detik atau Memory Home Pos M240.1 dan Sensor C0 I0.0 aktif.


L2 - 22

Memory DFM Up Merah M10.4 akan aktif jika Memory Vacuum On Merah M10.3 dan Sensor A1 I0.2 aktif selama 1 detik. Memory DFM Up Merah M10.4 akan Off jika Memory DGPL Left Merah M10.5 atau Memory Emergency M240.0 aktif.

Memory DGPL Left Merah M10.5 akan aktif jika Memory DFM Up Merah M10.4 dan Sensor C0 (DFM Up) aktif. Memory DGPL Left Merah M10.5 akan Off jika Memory Vacuum Off Merah atau Memory Emergency aktif.

Memory Hold A0 Merah M12.0 akan aktif ketika Sensor A0 (DGPL Pack A) aktif. Memory Hold A0 Merah M12.0 akan Off jika Memory DGPL Right Merah M10.7 aktif atau Sensor A1 I0.2 aktif atau Memory Emergency M240.0 aktif.


L2 - 23

Memory Vacuum Off Merah M10.6 akan aktif ketika Memory DGPL Left Merah M10.5 dan Sensor Box A I0.7 aktif. Memory Vacuum Off Merah M10.6 akan Off ketika Memory DGPL Right Merah aktif atau Sensor A1 I0.2 aktif atau Memory Emergency M240.0 aktif.

Memory DGPL Right Merah M10.7 aktif ketika Memory Vacuum Off Merah M10.6 aktif selama 2 detik. Memory DGPL Right Merah M10.7 akan Off ketika Memory DGPL Right Merah M10.7 dan Sensor A1 aktif atau Memory Emergency M240.0 aktif.


L2 - 24

Jika Memory Vacuum Off Merah aktif maka akan mengaktifkan counter C10 dan nilainya akan disimpan di MW20. Conter hanya akan di reset ketika memory Emergency M240.0 aktif atau Sensor Box A aktif.

Memory Silinder DFM A Down M29.0 akan aktif ketika Memory DFM Down Merah M10.2 aktif. Memory Solenoid Vacuum M29.1 akan aktif ketika Memory Vacuum On Merah M10.3 aktif. Memory Silinder DFM B Up M29.2 akan aktif ketika Memory DFM Up Merah M10.4 atau Memory Home Position M240.1 aktif.


L2 - 25

Memory Silinder DGPL B Left M29.3 akan aktif ketika Memory DGPL Left Merah M10.5 dan Sensor C0 I0.0 aktif. Memory Silinder DGPL A Right M29.4 akan aktif ketika Memory DGPL Right Merah dan Sensor C0 I0.0 aktif, atau Memory Home Pos M240.1 dan Sensor C0 I0.0 aktif. Function Block 3 (FC3) atau Sub Program 3 terdiri dari beberapa proses, detail dari proses tersebut yaitu:


L2 - 26

Memory safety benda kerja biru M32.7 merupakan memory keamanan yang berfungsi untuk mematikan memory kerja pada proses benda kerja merah. sehingga dapat dipastikan bahwa ketika Memory safety benda kerja biru M32.7 aktif yang bekerja hanya proses benda kerja biru.

Memory sensor biru M30.0akan aktif jika Memory Konveyor 1 M0.0 aktif dan Sensor Warna Biru aktif. Memory sensor biru M30.0akan Off ketika memory Emergency Off atau Memory sensor warna biru M30.0 dan Sensor warna biru I0.4 aktif.

Memory M31.7 digunakan untuk menyimpan kondisi ketika sensor biru aktif. Memory M31.7akan aktif jika Memory Sensor biru aktif. Memory M31.7akan Off ketika Memory Konveyor 1 Stop Biru aktif atau Memory Emergency M240.0 aktif.


L2 - 27

Memory Konveyor 1 Stop Biru M30.1akan aktif jika Memory M31.7 dan Sensor Benda Stop aktif. Memory Konveyor 1 Stop Merah M30.1akan Off ketika Memory DGPL Right Biru atau Memory Emergency M240.0 aktif

Memory DFM Down biru M30.2 akan aktif 1 detik setelahMemory Konveyor 1 Stop Biru M30.1 dan Sensor A1 DGPL Sortir aktif. Memory DFM Down Biru M30.2 akan Off ketika Memory Vacuum On Biru M30.3 atau Memory Emergency M240.0 aktif.


L2 - 28

Memory Vacuum On Biru M30.3 akan aktif ketika Memory DFM Down Biru M30.2 dan Sensor C1 I0.1 aktif. Memory Vacuum On Biru M30.3 akan Off ketika Memory Vacuum Off Biru menyala setelah 1 detik atau Memory Home Pos M240.1 dan Sensor C0 I0.0 aktif.

Memory DFM Up Biru M30.4 akan aktif jika Memory Vacuum On Biru M30.3 dan Sensor A1 I0.2 aktif selama 1 detik. Memory DFM Up Biru M30.4 akan Off jika Memory DGPL Left Biru M30.5 atau Memory Emergency M240.0 aktif.


L2 - 29

Memory DGPL Left Biru M30.5 akan aktif jika Memory DFM Up Biru M10.4 dan Sensor C0 (DFM Up) aktif. Memory DGPL Left Biru M30.5 akan Off jika Memory Vacuum Off Biru atau Memory Emergency aktif.

Memory Hold A0 Biru M32.0 akan aktif ketika Sensor A0 (DGPL Pack A) aktif. Memory Hold A0 Biru M32.0 akan Off jika Memory DGPL Right Biru M30.7 aktif atau Sensor A1 I0.2 aktif atau Memory Emergency M240.0 aktif.


L2 - 30

Memory Rotary Biru M31.0 akan aktif jika Memory DGPL Left Biru M30.5 dan Memory Hold A0 Biru M32.0 aktif. Memory Rotary Biru M31.0 akan Off jika Memory Rotary Off M31.1 aktif atau Sesnor C0 I0.0 dan Memory Home Position M240.1 aktif.

Memory Vacuum Off Biru M30.6 akan aktif ketika Memory DGPL Left Biru M30.5 dan Sensor Box A I0.7 aktif. Memory Vacuum Off Biru M30.6 akan Off ketika Memory DGPL Right Biru aktif atau Sensor A1 I0.2 aktif atau Memory Emergency M240.0 aktif.


L2 - 31

Memory DGPL Right Biru M30.7 aktif ketika Memory Vacuum Off Biru M30.6 aktif selama 2 detik.Memory DGPL Right Biru M30.7 akan Off ketika Memory DGPL Right Biru M30.7 dan Sensor A1 I0.2 aktif atau Memory Emergency M240.0 aktif

Jika Memory Vacuum Off Biru aktif maka akan mengaktifkan counter C30 dan nilainya akan disimpan di MW40. Counter hanya akan di reset ketika memory Emergency M240.0 aktif atau Sensor Box B aktif.


L2 - 32

Memory Silinder DFM A Down M59.0 akan aktif ketika Memory DFM Down Biru M30.2 aktif. Memory Solenoid Vacuum M59.1 akan aktif ketika Memory Vacuum On Biru M30.3 aktif. Memory Silinder DFM B UpM59.2 akan aktif ketika Memory DFM Up Biru M30.4 atau Memory Home Position M240.1 aktif.

Memory Silinder DGPL B Left M59.3 akan aktif ketika Memory DGPL Left Biru M30.5 dan Sensor C0 I0.0 aktif. Memory Silinder DGPL A Right M59.4 akan aktif ketika Memory DGPL Right Biru dan Sensor C0 I0.0 aktif, atau Memory Home Pos M240.1 dan Sensor C0 I0.0 aktif.

Memory Rotary Biru M31.0 akan mengaktifkan Memory Silinder Rotary Left M59.5


L2 - 33


Memory M50.1 akan aktif ketika Memory Start M240.3 aktif. Memory M50.1 akan Off ketika memory M50.2 atau Memory Emergency M240.0 aktif.

Memory M50.2akan aktif ketika Sensor Box A I0.7 aktif. Memory M50.2 akan Off ketika Sensor Box A I0.7 mati atau Memory Emergency M240.0 aktif.


L2 - 34

Memory M50.3 akan aktif ketika Memory M50.2, Silinder DGPL A dan benda merah sudah terisi kardus sebanyak tiga kali aktif. Memory M50.3akan Off ketika Sensor Box A I0.7 atau Memory Emergency M240.0 aktif.

Memory M51.7akan aktif ketika Memory DGPL Right Merah M10.7 dan Sensor Box A aktif. Memory M51.7akan Off ketika Sensor Box A I0.7Off.


L2 - 35

Memory M50.4akan aktif ketika Sensor Stamp A I1.5 aktif. Memory M50.4akan Off ketika Memory M50.5 atau memory Emergency M240.0 aktif.

Memory M50.5akan aktif ketika Memory M50.4 aktif selama satu detik. Memory M50.5akan Off ketika Memory M50.6 aktif selama dua detik atau memory Emergency M240.0 aktif.

Memory M50.6 akan aktif ketika Memory M50.5 dan Sensor Silinder Stamp A aktif. Memory M50.6akan Off ketika Memory M50.7 atau memory Emergency M240.0 aktif.


L2 - 36

Memory M50.6 akan memberikan inputan kepada counter C50 dan nilainya akan disimpan di Memory Display Total Merah MW57.

Memory M50.7akan aktif ketika Memory M50.6 aktif selama dua detik lima puluh mili detik. Memory M50.7akan Off ketika Memory M50.3 atau memory Emergency M240.0 aktif.

Motor Konveyor 2 Q0.1 akan aktif ketika Memory M50.1 atau M50.3 aktif Silinder Stamp A Q1.0 akan aktif ketika Memory M50.5 dan Memory Start Hold M240.5 aktif.


L2 - 37


Memory M60.1 akan aktif ketika Memory Start M240.3 aktif. Memory M60.1 akan Off ketika memory M60.2 atau Memory Emergency M240.0 aktif.

Memory M60.2 akan aktif ketika Sensor Box B I1.2 aktif. Memory M60.2 akan Off ketika Sensor Box B I1.2 mati atau Memory Emergency M240.0 aktif.


L2 - 38

Memory M60.3akan aktif ketika Memory M60.2, Silinder DGPL A dan benda biru sudah terisi kardus sebanyak tiga kali aktif. Memory M60.3akan Off ketika Sensor Box B I1.2 atau Memory Emergency M240.0 aktif.


L2 - 39

Memory M61.7akan aktif ketika Memory DGPL Right Merah M30.7 dan Sensor Box B aktif. Memory M61.7 akan Off ketika Sensor Box B I1.2 Off. Memory M61.0 aktif ketika Sensor Stamp B dan Sensor Box B aktif.

Memory M60.4akan aktif ketika Sensor Stamp B I1.6 aktif. Memory M60.4akan Off ketika Memory M60.5 atau memory Emergency M240.0 aktif.

Memory M60.5akan aktif ketika Memory M60.4 aktif selama satu detik. Memory M60.5akan Off ketika Memory M60.6 aktif selama dua detik atau memory Emergency M240.0 aktif.


L2 - 40

Memory M60.6akan aktif ketika Memory M60.5 dan Sensor Silinder Stamp B aktif. Memory M60.6akan Off ketika Memory M60.7 atau memory Emergency M240.0 aktif. Memory M60.6 akan memberikan inputan kepada Counter C50 dan nilainya akan disimpan di Memory Display Total Biru MW67.

Memory M60.7akan aktif ketika Memory M60.6 aktif selama dua detik lima puluh mili detik. Memory M60.7 akan Off ketika Memory M60.3 atau memory Emergency M240.0 aktif.


L2 - 41

Motor Konveyor 3 Q0.2 akan aktif ketika Memory M60.1 atau M60.3 aktif Silinder Stamp BQ1.1akan aktif ketika Memory M60.5 dan Memory Start Hold M240.5 aktif. Function Block 6 (FC6) atau Sub Program 6 terdiri dari beberapa proses, detail dari proses tersebut yaitu:


L2 - 42

Silinder DFM A Down akan aktif jika Memory Silinder DFM A Down benda warna merah M29.0 dan Memory Silinder DFM A Down benda warna biru M59.0 aktif. Solenoid Vacuum akan aktif jika Memory Solenoid Vacuum benda warna merah M29.1 dan Memory Solenoid Vacuum benda warna biru M59.1 aktif. Silinder DFM B Up akan aktif jika Memory Silinder DFM B Up benda warna merah M29.2 dan Memory Silinder DFM B Up benda warna biru M59.2 aktif. Silinder DGPL B Left akan aktif jika Memory Silinder DGPL B Left benda warna merah M29.3 dan Memory Silinder DGPL B Left benda warna biru M59.3 aktif. Silinder DGPL A Right akan aktif jika Memory Silinder DGPL A Right benda warna merah M29.4 dan Memory DGPL A Rightbenda warna biru M59.4 aktif. Silinder Rotary Left akan aktif jika Memory Rotary Left benda warna biru M59.5 aktif.

TCS3200, TCS3210 PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI PROGRAMMABLE

r

COLOR LIGHT-TO-FREQUENCY CONVERTER

r

TAOS099 − JULY 2009

D High-Resolution Conversion of Light D D D D D D D

PACKAGE D 8-LEAD SOIC (TOP VIEW)

Intensity to Frequency Programmable Color and Full-Scale Output Frequency Communicates Directly With a Microcontroller Single-Supply Operation (2.7 V to 5.5 V) Power Down Feature Nonlinearity Error Typically 0.2% at 50 kHz Stable 200 ppm/°C Temperature Coefficient Low-Profile Lead (Pb) Free and RoHS Compliant Surface-Mount Package

S0 1

8 S3

S1 2

7 S2

OE 3

6 OUT

GND 4

5 VDD TCS3200

Description The TCS3200 and TCS3210 programmable color light-to-frequency converters that combine configurable silicon photodiodes and a current-to-frequency converter on a single monolithic CMOS integrated circuit. The output is a square wave (50% duty cycle) with frequency directly proportional to light intensity (irradiance).

S0 1

8 S3

S1 2

7 S2

OE 3

6 OUT

GND 4

5 VDD TCS3210

The full-scale output frequency can be scaled by one of three preset values via two control input pins. Digital inputs and digital output allow direct interface to a microcontroller or other logic circuitry. Output enable (OE) places the output in the high-impedance state for multiple-unit sharing of a microcontroller input line. In the TCS3200, the light-to-frequency converter reads an 8 x 8 array of photodiodes. Sixteen photodiodes have blue filters, 16 photodiodes have green filters, 16 photodiodes have red filters, and 16 photodiodes are clear with no filters. In the TCS3210, the light-to-frequency converter reads a 4 x 6 array of photodiodes. Six photodiodes have blue filters, 6 photodiodes have green filters, 6 photodiodes have red filters, and 6 photodiodes are clear with no filters. The four types (colors) of photodiodes are interdigitated to minimize the effect of non-uniformity of incident irradiance. All photodiodes of the same color are connected in parallel. Pins S2 and S3 are used to select which group of photodiodes (red, green, blue, clear) are active. Photodiodes are 110 μm x 110 μm in size and are on 134-μm centers.

Functional Block Diagram Output Photodiode Array

Light

S2

The LUMENOLOGY r Company

Current-to-Frequency Converter

S3

S0

S1

OE

Copyright E 2009, TAOS Inc.

r

Texas Advanced Optoelectronic Solutions Inc. 1001 Klein Road S Suite 300 S Plano, TX 75074 S (972) r 673-0759 www.taosinc.com

1

TCS3200, TCS3210 PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI PROGRAMMABLE COLOR LIGHT-TO-FREQUENCY CONVERTER TAOS099 − JULY 2009

Terminal Functions TERMINAL NAME

I/O

NO.

DESCRIPTION

GND

4

OE

3

I

OUT

6

O

S0, S1

1, 2

I

Output frequency (fo). Output frequency scaling selection inputs.

S2, S3

7, 8

I

Photodiode type selection inputs.

VDD

Power supply ground. All voltages are referenced to GND.

5

Enable for fo (active low).

Supply voltage

Table 1. Selectable Options S0

S1

OUTPUT FREQUENCY SCALING (fo)

S2

S3

PHOTODIODE TYPE

L

L

Power down

L

L

Red

L

H

2%

L

H

Blue

H

L

20%

H

L

Clear (no filter)

H

H

100%

H

H

Green

Available Options DEVICE

TA

PACKAGE − LEADS

PACKAGE DESIGNATOR

TCS3200

−40°C to 85°C

SOIC−8

D

TCS3200D

TCS3210

−40°C to 85°C

SOIC−8

D

TCS3210D



r r

2

ORDERING NUMBER

www.taosinc.com


Absolute Maximum Ratings over operating free-air temperature range (unless otherwise noted)† Supply voltage, VDD (see Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 V Input voltage range, all inputs, VI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . −0.3 V to VDD + 0.3 V Operating free-air temperature range, TA (see Note 2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . −40°C to 85°C Storage temperature range (see Note 2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . −40°C to 85°C Solder conditions in accordance with JEDEC J−STD−020A, maximum temperature (see Note 3) . . . 260°C †

Stresses beyond those listed under “absolute maximum ratings” may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, and functional operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated under “recommended operating conditions” is not implied. Exposure to absolute-maximum-rated conditions for extended periods may affect device reliability.

NOTES: 1. All voltage values are with respect to GND. 2. Long-term storage or operation above 70°C could cause package yellowing that will lower the sensitivity to wavelengths < 500nm. 3. The device may be hand soldered provided that heat is applied only to the solder pad and no contact is made between the tip of the solder iron and the device lead. The maximum time heat should be applied to the device is 5 seconds.

Recommended Operating Conditions Supply voltage, VDD

MIN

NOM

2.7

5

MAX

UNIT

5.5

V

High-level input voltage, VIH

VDD = 2.7 V to 5.5 V

2

VDD

V

Low-level input voltage, VIL Operating free-air temperature range, TA

VDD = 2.7 V to 5.5 V

0

0.8

V

−40

70

°C

Electrical Characteristics at TA = 25°C, VDD = 5 V (unless otherwise noted) PARAMETER

TEST CONDITIONS

MIN

TYP

4

4.5

MAX

UNIT

VOH

High-level output voltage

IOH = − 2 mA

VOL

Low-level output voltage

IOL = 2 mA

0.40

V

IIH

High-level input current

5

μA

IIL

Low-level input current

5

μA

2

mA

IDD

Supply current

0.1

μA

0.25

Power-on mode

Full-scale Full scale frequency (See Note 4)

kSVS

1.4

Power-down mode

V

S0 = H, S1 = H

500

600

kHz

S0 = H, S1 = L

100

120

kHz

S0 = L, S1 = H

10

12

kHz

Temperature coefficient of responsivity

λ ≤ 700 nm, −25°C ≤ TA ≤ 70°C

± 200

ppm/°C

Supply voltage sensitivity

VDD = 5 V ±10%

±0.5

%/ V

NOTE 4: Full-scale frequency is the maximum operating frequency of the device without saturation.



r r www.taosinc.com

3


Operating Characteristics at VDD = 5 V, TA = 25°C, S0 = H, S1 = H (unless otherwise noted) (See Notes 5, 6, 7, and 8). Values for TCS3200 (TCS3210) are below. PARAMETER

TEST CONDITIONS

Output frequency (Note 9)

MIN

TYP

MAX

Ee = 47.2 λp = 470 nm

15.6

18.7

(4.7)

(5.85)

(7)

Ee = 40.4 μW/cm2, λp = 524 nm

12.5

15.6

18.7

(4.7)

(5.85)

(7)

Ee = 34.6 μW/cm2, λp = 640 nm

13.1

16.4

19.7

(4.9)

(6.15)

(7.4)

λp = 470 nm Re

Irradiance responsivity λp = 524 nm (Note 10) λp = 640 nm λp = 470 nm Saturation irradiance (Note 11)

λp = 524 nm λp = 640 nm

fD

Dark frequency

BLUE PHOTODIODE S2 = L, S3 = H

12.5

μW/cm2,

fO

CLEAR PHOTODIODE S2 = H, S3 = L

MIN

TYP

GREEN PHOTODIODE S2 = H, S3 = H

MAX

MIN

61%

84%

8%

TYP

RED PHOTODIODE S2 = L, S3 = L TYP

UNIT

MAX

MIN

MAX

22%

43%

0%

6%

28%

57%

80%

9%

27%

5%

21%

0%

12% 84%

105%

61%

84%

22%

43%

0%

6%

8%

28%

57%

80%

9%

27%

5%

21%

0%

12% 84%

105%

kHz

331 (124) 386 (145)

Hz/ (μW/ ( W/ cm2)

474 (178) 1813 (4839)

−−

−−

−−

−−

−−

−−

−−

−−

−−

1554 (4138)

μW/ cm2

1266 (3371)

Ee = 0

2

10

2

10

2

10

2

10

Hz

± 0.1

± 0.1

± 0.1

± 0.1

± 0.2

± 0.2

± 0.2

± 0.2

± 0.5

± 0.5

± 0.5

± 0.5

Recovery from power down

100

100

100

100

μs

Response time to output enable (OE)

100

100

100

100

ns

fO = 0 to 5 kHz Nonlinearity f = 0 to 50 kHz O (Note 12) fO = 0 to 500 kHz

% F.S.

NOTES: 5. Optical measurements are made using small-angle incident radiation from a light-emitting diode (LED) optical source. 6. The 470 nm input irradiance is supplied by an InGaN light-emitting diode with the following characteristics: peak wavelength λp = 470 nm, spectral halfwidth Δλ½ = 35 nm, and luminous efficacy = 75 lm/W. 7. The 524 nm input irradiance is supplied by an InGaN light-emitting diode with the following characteristics: peak wavelength λp = 524 nm, spectral halfwidth Δλ½ = 47 nm, and luminous efficacy = 520 lm/W. 8. The 640 nm input irradiance is supplied by a AlInGaP light-emitting diode with the following characteristics: peak wavelength λp = 640 nm, spectral halfwidth Δλ½ = 17 nm, and luminous efficacy = 155 lm/W. 9. Output frequency Blue, Green, Red percentage represents the ratio of the respective color to the Clear channel absolute value. 10. Irradiance responsivity Re is characterized over the range from zero to 5 kHz. 11. Saturation irradiance = (full-scale frequency)/(irradiance responsivity) for the Clear reference channel. 12. Nonlinearity is defined as the deviation of fO from a straight line between zero and full scale, expressed as a percent of full scale.



r r

4

www.taosinc.com


TYPICAL CHARACTERISTICS NORMALIZED OUTPUT FREQUENCY vs. ANGULAR DISPLACEMENT

PHOTODIODE SPECTRAL RESPONSIVITY 1

Clear

TA = 25°C

0.7 Red

0.6

Green Blue

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 300

0.8 Optical Axis

Blue

0.8

fO — Output Frequency — Normalized

0.9

Relative Responsivity

1

Normalized to Clear @ 715 nm

0.6

0.4

0.2 Angular Displacement is Equal for Both Aspects

Green

500

700 900 λ − Wavelength − nm

0 −90

1100

−60

−30 0 30 60 − Angular Displacement − °

Figure 1

90

Figure 2

IDD vs. VDD vs. TEMPERATURE

NORMALIZED OUTPUT vs. VDD

100.6

1.55 1.5

1.4

100.4

Saturated VDD = 5 V

Normalized Output — %

1.45

IDD — mA

1.35 1.3 1.25

Saturated VDD = 3 V

1.2 1.15 Dark VDD = 3 V

1.1 1.05 1 0

100.2

100

99.8

99.6

Dark VDD = 5 V

99.4 25 50 75 TA − Free-Air Temperature − °C

100

2.5

3

3.5

Figure 3


4

4.5

5

5.5

VDD − V

Figure 4


r r www.taosinc.com

5


TYPICAL CHARACTERISTICS

PHOTODIODE RESPONSIVITY TEMPERATURE COEFFICIENT vs. WAVELENGTH OF INCIDENT LIGHT 9k

Temperature Coefficient — ppm/deg C

8k 7k 6k 5k 4k 3k 2k 1k 0 600

650

700

750

800

850

900

950

1000

λ − Wavelength of Incident Light − nm

Figure 5



r r

6

www.taosinc.com


APPLICATION INFORMATION Power supply considerations Power-supply lines must be decoupled by a 0.01-μF to 0.1-μF capacitor with short leads mounted close to the device package.

Input interface A low-impedance electrical connection between the device OE pin and the device GND pin is required for improved noise immunity. All input pins must be either driven by a logic signal or connected to VDD or GND — they should not be left unconnected (floating).

Output interface The output of the device is designed to drive a standard TTL or CMOS logic input over short distances. If lines greater than 12 inches are used on the output, a buffer or line driver is recommended. A high state on Output Enable (OE) places the output in a high-impedance state for multiple-unit sharing of a microcontroller input line.

Power down Powering down the sensor using S0/S1 (L/L) will cause the output to be held in a high-impedance state. This is similar to the behavior of the output enable pin, however powering down the sensor saves significantly more power than disabling the sensor with the output enable pin.

Photodiode type (color) selection The type of photodiode (blue, green, red, or clear) used by the device is controlled by two logic inputs, S2 and S3 (see Table 1).

Output frequency scaling Output-frequency scaling is controlled by two logic inputs, S0 and S1. The internal light-to-frequency converter generates a fixed-pulsewidth pulse train. Scaling is accomplished by internally connecting the pulse-train output of the converter to a series of frequency dividers. Divided outputs are 50%-duty cycle square waves with relative frequency values of 100%, 20%, and 2%. Because division of the output frequency is accomplished by counting pulses of the principal internal frequency, the final-output period represents an average of the multiple periods of the principle frequency. The output-scaling counter registers are cleared upon the next pulse of the principal frequency after any transition of the S0, S1, S2, S3, and OE lines. The output goes high upon the next subsequent pulse of the principal frequency, beginning a new valid period. This minimizes the time delay between a change on the input lines and the resulting new output period. The response time to an input programming change or to an irradiance step change is one period of new frequency plus 1 μs. The scaled output changes both the full-scale frequency and the dark frequency by the selected scale factor. The frequency-scaling function allows the output range to be optimized for a variety of measurement techniques. The scaled-down outputs may be used where only a slower frequency counter is available, such as low-cost microcontroller, or where period measurement techniques are used.



r r www.taosinc.com

7


APPLICATION INFORMATION Measuring the frequency The choice of interface and measurement technique depends on the desired resolution and data acquisition rate. For maximum data-acquisition rate, period-measurement techniques are used. Output data can be collected at a rate of twice the output frequency or one data point every microsecond for full-scale output. Period measurement requires the use of a fast reference clock with available resolution directly related to reference clock rate. Output scaling can be used to increase the resolution for a given clock rate or to maximize resolution as the light input changes. Period measurement is used to measure rapidly varying light levels or to make a very fast measurement of a constant light source. Maximum resolution and accuracy may be obtained using frequency-measurement, pulse-accumulation, or integration techniques. Frequency measurements provide the added benefit of averaging out random- or high-frequency variations (jitter) resulting from noise in the light signal. Resolution is limited mainly by available counter registers and allowable measurement time. Frequency measurement is well suited for slowly varying or constant light levels and for reading average light levels over short periods of time. Integration (the accumulation of pulses over a very long period of time) can be used to measure exposure, the amount of light present in an area over a given time period.

PCB Pad Layout Suggested PCB pad layout guidelines for the D package are shown in Figure 6.

4.65

6.90

1.27

2.25 0.50

NOTES: A. All linear dimensions are in millimeters. B. This drawing is subject to change without notice.

Figure 6. Suggested D Package PCB Layout



r r

8

www.taosinc.com


MECHANICAL INFORMATION This SOIC package consists of an integrated circuit mounted on a lead frame and encapsulated with an electrically nonconductive clear plastic compound. The TCS3200 has an 8 × 8 array of photodiodes with a total size of 1 mm by 1 mm. The photodiodes are 110 μm × 110 μm in size and are positioned on 134 μm centers. PACKAGE D

PLASTIC SMALL-OUTLINE

NOTE B

TOP VIEW

2.12 0.250

BOTTOM VIEW

3.00 0.250

PIN 1

PIN 1

8 0.510 0.330

6 1.27

SIDE VIEW

2.8 TYP CLEAR WINDOW

5.00 4.80

END VIEW 0.50 0.25

5.3 MAX 45

0.88 TYP TOP OF SENSOR DIE A

1.75 1.35

DETAIL A 4.00 3.80 6.20 5.80

0.25 0.19

Pb NOTES: A. B. C. D.

1.27 0.41

0.25 0.10

All linear dimensions are in millimeters. The center of the 1-mm by 1-mm photo-active area is referenced to the upper left corner tip of the lead frame (Pin 1). Package is molded with an electrically nonconductive clear plastic compound having an index of refraction of 1.55. This drawing is subject to change without notice.

Figure 7. Package D — TCS3200 Plastic Small Outline IC Packaging Configuration The LUMENOLOGY r Company


r r www.taosinc.com

9


MECHANICAL INFORMATION This SOIC package consists of an integrated circuit mounted on a lead frame and encapsulated with an electrically nonconductive clear plastic compound. The TCS3210 has a 4 × 6 array of photodiodes with a total size of 0.54 mm by 0.8 mm. The photodiodes are 110 μm × 110 μm in size and are positioned on 134 μm centers. PACKAGE D

PLASTIC SMALL-OUTLINE

NOTE B

TOP VIEW

2.12 0.250

BOTTOM VIEW

3.00 0.250

PIN 1

PIN 1

8 0.510 0.330

6 1.27

SIDE VIEW

2.8 TYP CLEAR WINDOW

5.00 4.80

END VIEW

5.3 MAX

0.50 0.25

45

0.88 TYP TOP OF SENSOR DIE A

1.75 1.35

DETAIL A 4.00 3.80 6.20 5.80

0.25 0.19

Pb NOTES: A. B. C. D.

1.27 0.41

0.25 0.10

All linear dimensions are in millimeters. The center of the 0.54-mm by 0.8-mm photo-active area is referenced to the upper left corner tip of the lead frame (Pin 1). Package is molded with an electrically nonconductive clear plastic compound having an index of refraction of 1.55. This drawing is subject to change without notice.

Figure 8. Package D — TCS3210 Plastic Small Outline IC Packaging Configuration Copyright E 2009, TAOS Inc.


r r

10

www.taosinc.com


MECHANICAL INFORMATION SIDE VIEW

Ko

2.11 0.10 [0.083 0.004]

0.292 0.013 [0.0115 0.0005]

END VIEW

TOP VIEW 1.50

8 0.1 [0.315 0.004]

4 0.1 [0.157 0.004]

2 0.05 [0.079 0.002]

1.75 0.10 [0.069 0.004]

B

5.50 0.05 [0.217 0.002]

12 + 0.3 − 0.1 [0.472 + 0.12 − 0.004] A

B

A

DETAIL A

Ao NOTES: A. B. C. D. E. F.

DETAIL B

6.45 0.10 [0.254 0.004]

5.13 0.10 [0.202 0.004]

Bo

All linear dimensions are in millimeters [inches]. The dimensions on this drawing are for illustrative purposes only. Dimensions of an actual carrier may vary slightly. Symbols on drawing Ao, Bo, and Ko are defined in ANSI EIA Standard 481−B 2001. Each reel is 178 millimeters in diameter and contains 1000 parts. TAOS packaging tape and reel conform to the requirements of EIA Standard 481−B. This drawing is subject to change without notice.

Figure 9. Package D Carrier Tape



r r www.taosinc.com

11


MANUFACTURING INFORMATION The Plastic Small Outline IC package (D) has been tested and has demonstrated an ability to be reflow soldered to a PCB substrate. The solder reflow profile describes the expected maximum heat exposure of components during the solder reflow process of product on a PCB. Temperature is measured on top of component. The component should be limited to a maximum of three passes through this solder reflow profile.

Table 2. TCS3200, TCS3210 Solder Reflow Profile PARAMETER

REFERENCE

TCS32x0

Average temperature gradient in preheating Soak time

2.5°C/sec tsoak

2 to 3 minutes

Time above 217°C

t1

Max 60 sec

Time above 230°C

t2

Max 50 sec

Time above Tpeak −10°C

t3

Max 10 sec

Tpeak

260° C (−0°C/+5°C)

Peak temperature in reflow Temperature gradient in cooling

Tpeak

Max −5°C/sec

Not to scale — for reference only

T3 T2

Temperature (C)

T1

Time (sec)

t3 t2 tsoak

t1

Figure 10. TCS3200, TCS3210 Solder Reflow Profile Graph



r r

12

www.taosinc.com


Moisture Sensitivity Optical characteristics of the device can be adversely affected during the soldering process by the release and vaporization of moisture that has been previously absorbed into the package molding compound. To prevent these adverse conditions, all devices shipped in carrier tape have been pre-baked and shipped in a sealed moisture-barrier bag. No further action is necessary if these devices are processed through solder reflow within 24 hours of the seal being broken on the moisture-barrier bag. However, for all devices shipped in tubes or if the seal on the moisture barrier bag has been broken for 24 hours or longer, it is recommended that the following procedures be used to ensure the package molding compound contains the smallest amount of absorbed moisture possible. For devices shipped in tubes: 1. Remove devices from tubes 2. Bake devices for 4 hours, at 90°C 3. After cooling, load devices back into tubes 4. Perform solder reflow within 24 hours after bake Bake only a quantity of devices that can be processed through solder reflow in 24 hours. Devices can be re-baked for 4 hours, at 90°C for a cumulative total of 12 hours (3 bakes for 4 hours at 90°C). For devices shipped in carrier tape: 1. Bake devices for 4 hours, at 90°C in the tape 2. Perform solder reflow within 24 hours after bake Bake only a quantity of devices that can be processed through solder reflow in 24 hours. Devices can be re−baked for 4 hours in tape, at 90°C for a cumulative total of 12 hours (3 bakes for 4 hours at 90°C).



r r www.taosinc.com

13


PRODUCTION DATA — information in this document is current at publication date. Products conform to specifications in accordance with the terms of Texas Advanced Optoelectronic Solutions, Inc. standard warranty. Production processing does not necessarily include testing of all parameters.

LEAD-FREE (Pb-FREE) and GREEN STATEMENT Pb-Free (RoHS) TAOS’ terms Lead-Free or Pb-Free mean semiconductor products that are compatible with the current RoHS requirements for all 6 substances, including the requirement that lead not exceed 0.1% by weight in homogeneous materials. Where designed to be soldered at high temperatures, TAOS Pb-Free products are suitable for use in specified lead-free processes. Green (RoHS & no Sb/Br) TAOS defines Green to mean Pb-Free (RoHS compatible), and free of Bromine (Br) and Antimony (Sb) based flame retardants (Br or Sb do not exceed 0.1% by weight in homogeneous material). Important Information and Disclaimer The information provided in this statement represents TAOS’ knowledge and belief as of the date that it is provided. TAOS bases its knowledge and belief on information provided by third parties, and makes no representation or warranty as to the accuracy of such information. Efforts are underway to better integrate information from third parties. TAOS has taken and continues to take reasonable steps to provide representative and accurate information but may not have conducted destructive testing or chemical analysis on incoming materials and chemicals. TAOS and TAOS suppliers consider certain information to be proprietary, and thus CAS numbers and other limited information may not be available for release.

NOTICE Texas Advanced Optoelectronic Solutions, Inc. (TAOS) reserves the right to make changes to the products contained in this document to improve performance or for any other purpose, or to discontinue them without notice. Customers are advised to contact TAOS to obtain the latest product information before placing orders or designing TAOS products into systems. TAOS assumes no responsibility for the use of any products or circuits described in this document or customer product design, conveys no license, either expressed or implied, under any patent or other right, and makes no representation that the circuits are free of patent infringement. TAOS further makes no claim as to the suitability of its products for any particular purpose, nor does TAOS assume any liability arising out of the use of any product or circuit, and specifically disclaims any and all liability, including without limitation consequential or incidental damages. TEXAS ADVANCED OPTOELECTRONIC SOLUTIONS, INC. PRODUCTS ARE NOT DESIGNED OR INTENDED FOR USE IN CRITICAL APPLICATIONS IN WHICH THE FAILURE OR MALFUNCTION OF THE TAOS PRODUCT MAY RESULT IN PERSONAL INJURY OR DEATH. USE OF TAOS PRODUCTS IN LIFE SUPPORT SYSTEMS IS EXPRESSLY UNAUTHORIZED AND ANY SUCH USE BY A CUSTOMER IS COMPLETELY AT THE CUSTOMER’S RISK.

LUMENOLOGY, TAOS, the TAOS logo, and Texas Advanced Optoelectronic Solutions are registered trademarks of Texas Advanced Optoelectronic Solutions Incorporated.



r r

14

www.taosinc.com

TUGAS AKHIR SISTEM PENGEPAKAN PRODUK DENGAN KENDALI PLC SIEMENS S7-300

Recommend Documents