TUGAS AKHIR
SISTEM PLC PADA MODEL PENGATUR PALANG PINTU PERLINTASAN KERETA API OTOMATIS Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Dalam Meraih Gelar Sarjana Strata Satu ( S1 ) Teknik Mesin
Disusun Oleh :
YUDO KRISTIADI 01301-116
PROGRAM STUDY TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2007
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA
LEMBAR PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama
:
Yudo Kristiadi
Nim
:
01301-116
Jurusan
:
Teknik Mesin
Fakultas
:
Teknologi Industri
Menyatakan dengan ini sesungguhnya bahwa Tugas Akhir yang saya buat dan susunan ini merupakan hasil pemikiran serta karya saya seorang. Tugas Akhir ini tidak di buat oleh pihak lain baik alat itu sendiri, kecuali kutipan-kutipan referensi yang telah disebutkan sumbernya
Jakarta, September 2007
Yudo Kristiadi
LEMBAR PENGESAHAN
SISTEM PLC PADA MODEL PENGATUR PALANG PINTU PERLINTASAN KERETA API OTOMATIS
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Dalam Meraih Gelar Sarjana Teknik ( S1 ) Pada Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
Disetujui dan Diterima Oleh :
Pembimbing Tugas Akhir
DR. Ir. Djoko Wahyu Karmiadji, MSME
LEMBAR PENGESAHAN
SISTEM PLC PADA MODEL PENGATUR PALANG PINTU PERLINTASAN KERETA API OTOMATIS
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Dalam Meraih Gelar Sarjana Teknik ( S1 ) Pada Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
Disetujui dan Diterima Oleh :
Pembimbing II Tugas Akhir
Ir. R Ariosuko, Dh.
LEMBAR PENGESAHAN
SISTEM PLC PADA MODEL PENGATUR PALANG PINTU PERLINTASAN KERETA API OTOMATIS
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Dalam Meraih Gelar Sarjana Teknik ( S1 ) Pada Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
Disetujui dan Diterima Oleh :
Koordinator Tugas Akhir
Ir. Nanang Ruhiat
LEMBAR PENGESAHAN
SISTEM PLC PADA MODEL PENGATUR PALANG PINTU PERLINTASAN KERETA API OTOMATIS
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Dalam Meraih Gelar Sarjana Teknik (S1) Pada Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana
Disetujui dan diterima Oleh :
Pembimbing I Tugas Akhir
DR. Ir. Djoko Wahyu Karmiadji MSME
Pembimbing II Tugas Akhir
R. Ariosuko, Dh. Ir
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .......................................................................
i
DAFTAR ISI .................................................................................... iii ABSTRAK ....................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ........................................................... ........... vii DAFTAR TABEL ........................................................................... viii BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang ............................................................................
1
1.2
Tujuan Penulisan ............................................................
1
1.3
Pembatasan Masalah ....................................................... 2
1.4
Metode Penelitian ........................................................... 2
1.5
Sistematika Penulisan ...................................................... 3
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Latar belakang Programable Logic Control (PLC) ……………. 4
2.2
Keuntungan Dan Kekurangan PLC …………………………..... 5
2.3
Sistematika Desain PLC ………………………………….......... 7
2.4
Struktur dan Peralatan Pelengkap PLC …………………………. 8 2.4.1
Struktur Dasar PLC …………………...………………. 8
2.4.2
Peralatan Input, Output dan Controller PLC ………….. 8
2.5
Komponen Dasar PLC ………………………………………...... 10
2.6
Operasi Dasar PLC ……………………………………………… 15 2.6.1
2.7
Sistem Penulisan Program PLC ……………………….. 15
Komponen-komponen Dasar Otomasi yang digunakan Pada Pembuatan Alat Simulas ……………………………… 17
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
3.1
Tujuan ………………………………………………………........ 22
3.2
Perancangan Model Perangkat Keras …………………………..... 22
3.3
3.2.1
Diagram Blok Sistem ....................................................... 23
3.2.2
Personal Komputer ( PC ) ……………………………… 25
3.2.3
Pusat Pengendali ……………………………………… 25
3.2.4
Rangkaian Input ............................................................... 27
3.2.5
Rangkaian Output ……………………………......... 28
3.2.6
Obyek Sistem ………………………………………. 29
3.2.7
Rangkaian Catu Daya Masukan untuk PLC ……… 30
3.2.8
Rangkaian Keseluruhan ……………………………… 30
Perancangan Perangkat Lunak …………………………….. 32 3.3.1 Proses Awal Mendownload
……………………………. 32
BAB IV
PENGUJIAN ALAT
4.1
Pengujian PLC ………………………………………………….. 41
4.2
Prosedur Pengukuran …………………………………………..... 42
4.3
4.2.1
Setup Alat pada PLC ………………………………….
42
4.2.2
Upload Program …………………………………… 43
4.2.3
Sistem Pengukuran ………………………………… 45
4.2.4
Komponen yang Digunakan ……………………….... 45
Pengujian Terhadap Sensor Photoelektrik ………………… 45 4.3.1
Cara Pengukuran Sensor Photoelektrik. ………….. 45
4.3.2
Pengujian Sensor Photoelektrik Terhalang Benda ... 46
4.3.2
Pengukuran Sensor Photoelektrik Keadaan Tidak Terhalang Benda. ……………………….............. 47
4.4
Pengukuran Power Supply ………………………………….. 47
4.5
Pengujian Keseluruhan Alat ……………………………….. 49 4.5.1
Pengujian Terhadap Rangkaian ………………………… 49
4.5.3
Menghitung Jarak Palang dari Posisi Terbuka sampai Menutup…………………………………....………… 50
4.5.4
Menghitung Kecepatan Palang ……………………
51
4.5.5
Menghitung Waktu Kecepatan Palang ……………. 52
BAB V
KESIMPULAN
5.1
Kesimpulan ………………………………………………..……. 55
5.2
Saran …………………………………………….…………… 56
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
ABSTRAK
Pada saat sekarang ini ilmu pengetahuan dibidang komputer telah berkembang pesat, terutama dalam hal Otomatisasi. Tertarik dengan hal ini, maka salah satunya dengan membuat sistem Palang Pintu Perlintasan Kereta Api Otomatis dengan menggunakan alat kontrol PLC.( Programmable Logic Control ).
Sistem PLC pada Model Palang Pintu Perlintasan Kereta Api Otomatis Satu perlintasan ini menggunakan PLC tipe CPM1A-20CDR-A keluaran OMRON sebagai pusat pengendalinya. Dan dilengkapi dengan sensor Photoelektrik yang mendeteksi datangnya kereta api secara otomatis,retroreflektor sebagai input, system pneumatiknya menggunakan katup control 5/2 limit switch, pressure regulator dan beberapa komponen pendukung lainya yang berfungsi untuk memebantu proses input output melelui program yang ada didalam PLC
Dari studi ini didapatkan hasil bahwa system PLC pada model alat ini dapat berjalan dengan baik, untuk mengatur Sistem Perlintasan Palang Pintu Kereta Api, Satu perlintasan. Dengan waktu 12 detik, Pajang busur palang 6,977 meter dan Kecepatan putaran palang pintu 1,1 rpm.
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Struktur Dasar PLC ..................... …………………………………8 Gambar 2.2 Diagram Blok PLC ......................................................................... 9 Gambar 2.3 PLC Divices ................................................................................... 9 Gambar 2.4 Contoh Program Menggunakan Ladder Diagram .......................... 16 Gambar 2.5 Contoh Program Menggunakan Function Chart ............................ 17 Gambar 2.6 Sensor Photoelektrik..................................................................... 19 Gambar 2.7 Sensor Through Beam ................................................................. 20 Gambar 2.8 Sensor Diffuse Reflektif ............................................................... 21 Gambar 2.9 Sensor Rertro Reflektive.....……………………………………….21 Gambar 3.1 Diagram blok system .............. ……………………………………23 Gambar 3.2 Diagram Hubungan Photoelektrik dengan PLC............................. 28 Gambar 3.3 Diagam hubungan antara Push Button dengan PLC ...................... 28 Gambar 3.5 Rangkaian Catu Daya ................................................................... 30 Gambar 3.6 Diagram Elektrik Alat .................................................................. 31 Gambar 3.6 Flowchart Pendekatan Sistematis Desain PLC .............................. 33 Gambar 4.1 Pengujian Sensor Photo Elektrik................................................... 46 Gambar 4.2 Pengukuran Rangkaian Power Supply .......................................... 48 Gambar 4.3 Flowchart Alat.............................................................................. 53
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 3.1
Konfigurasi PC Software Minimum untuk PLC .......................... 25
Tabel 3.2
Konfigurasi Hardware PC Minimum untuk PLC......................... 25
Tabel 3.3
Alama Input dan Penggunaannya ................................................ 26
Tabel 3.4
Alamat Output dan Kegunaannya ............................................... 27
Tabel 4.1
Hasil Pengujian PLC .................................................................. 42
Tabel 4.2
Hasil Pengujian Sensor Photoelektrik Terhalang Benda .............. 46
Tabel 4.3
Hasil Pengujian Sensor Photoelekrik tidak Terhalang benda ....... 47
Tabel 4.4
Hasil Pengukuran Rangkaian Power Supply ............................... 48
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Perkembangan teknologi di bidang industri yang semakin pesat
menuntut kita untuk terus mengembangkan ide-ide tentang bagaimana peralatan sederhana dengan sistem yang serba praktis menjadi peralatan dengan sistem yang kompleks dan otomatis yang dapat mendukung proses produksi. Proses kerja suatu produksi dan transportasi membutuhkan sistem kontrol. Pada dasarnya sistem kontrol merupakan kumpulan dari peralatan elektronika dan mekanik yang ditempatkan untuk menjamin stabilitas, keakuratan, dan proses transisi objek tanpa merusak objek dan peralatan produksi lain dalam sebuah proses kerja atau kegiatan manufakturing. Sistem kontrol dapat berwujud dalam berbagai macam bentuk, variasi dan skala implementasi yang luas. Dikarenakan kemajuan teknologi yang sangat cepat pada saat ini tugas kontrol yang kompleks sekalipun dapat dicapai dengan menggunakan sistem kontrol dengan otomatisasi yang tinggi, dapat berupa program controller seperti PLC (Programmable
Logic
Controller)
seperti
yang
digunakan
pada
perancangan alat model miniatur perlintasan rel kereta api. 1.2
Tujuan Penulisan Tujuan pembuatan penulisan tugas akhir ini adalah untuk :
a.
Mengaplikasikan PLC sebagai sistem kontrol pada gerakan mekanik
b.
Merancang dan merealisasikan suatu sistem.
c. Menerapkan teknologi pneumatic sebagai sumber tenaga gerak.
1.3
Pembatasan Masalah Agar penulisan dan tujuan tugas akhir ini dapat tercapai dengan
baik maka diberikan pembatasan masalah yaitu: a. Penjelasan sistem PLC yang mentransfer data dan program. b. Komponen-komponen yang terdapat pada alat. c. Pemrograman menggunakan Ladder Diagram PLC.
1.4
Metode Penelitian Metode Penelitian yang dipakai pada tugas akhir ini adalah: a.
Metode study pustaka. Yaitu dilakukukan dengan cara mencari dan mengumpulkan
informasi melalui buku referensi yang menunjang, penelitian, pengamatan serta mempelajari fungsi, sifat-sifat, konfigurasi dan karakteristik dari komponen dan program. b.
Metoda studi literature. Membahas tentang teori dasar dari rangkaian-rangkaian
pendukung. c.
Konsultasi. Menanyakan
berhubungan dengan
langsung
tentang
segala
sesuatu
yang
masalah yang dihadapi kepada pembimbing
dan teman- teman yang lebih berpengalaman dalam hal ini. d.
Perancangan dan uji coba. Merealisasikan rancangan sistem dengan memperhatikan
data- data
yang diperoleh baik dari studi pustaka maupun
konsultasi kemudian pengujian sistem secara keseluruhan.
1.6
Sistematika Penulisan Sistem penulisan tugas akhir ini terbagi dalam 5 Bab yang saling
terkait. Kelima Bab tersebut adalah: BAB I :
PENDAHULUAN Menguraikan tentang latar belakang penulisan, tujuan dan manfaat pembatasan masalah, metoda penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II :
TEORI DASAR Berisikan tentang teori-teori dasar yang merupakan dasar dari pembahasan cara kerja dan perancangan sistem.
BAB III :
PERANCANGAN ALAT DAN PERANGKAT LUNAK Memberikan penjelasan tentang perancangan sistem dan cara kerja alat.
BAB IV :
ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT Pada Bab ini membahas tentang langkah-langkah pengukuran, pengujian dan pengamatan dari seluruh bagian yang meliputi hardware dan software pada rangkaian sistem.
BAB V :
KESIMPULAN DAN SARAN Pada Bab ini akan diberikan kesimpulan dari keseluruhan pembahasan
yang dilakukan dalam tugas akhir ini
kelebihan dan kekurangan dari sistem ini.
berikut
BAB II LANDASAN TEORI 2.5
Latar belakang Programable Logic Control (PLC) PLC diciptakan oleh para ahli di divisi General Motor Corporation’s
Hidramatic, sekitar tahun 1968, yang menghendaki sebuah sistem pengganti control relay yang dirasakan kurang fleksibel dan berbiaya tinggi.menjadi sebuah sistem kendali yang lebih bersifat fleksibel, yang memenuhi syarat-syarat sebagai berikut : 1. Sistemnya harus lebih modern bersifat solid state. 2. Fleksibilitas computer. 3. Mampu menangani kondisi-kondisi industri yang sulit. 4. Pemrograman yang sederhana dan mudah. 5. Kemudahan dalam maintenance oleh para engineer dan teknisi. 6. Kemampuan untuk dapat digunakan dalam aplikasi-aplikasi lain dimasa yang akan datang. Seiring perkembangan teknologi, PLC saat ini telah mengalami perkembangan yang luar biasa, baik dari segi ukuran dan fungsinya. Beberapa peningkatan yang terjadi, pada perangkat keras dan perangkat lunak ini diantaranya adalah : •
Ukuranya yang semakin kecil.
•
Jumlah input dan output yang semakin banyak dan juga padat.
•
Beberapa dari jenis dan tipe PLC dilengkapi dengan modul-modul untuk tujuan control kontinu.
•
Pemrograman relative semakin mudah. Hal ini terkait dengan perangkat lunak pemrograman yang semakin mudah digunakan.
•
Memiliki kemampuan komunikasi dan sistem dokumentasi yang semakin baik.
•
Jenis instruksi dan fungsi yang semakin banyak dan lengkap.
•
Waktu eksekusi program yang semakin cepat.
Berdasarkan jumlah input dan jumlah output yang dimiliki PLC, secara umum PLC dapat dibagi menjadi tiga kelompok : 1. PLC Mikro, PLC dapat dikategorikan mikro jika jumlah input/output pada PLC ini kurang dari 32 terminal. 2. PLC Mini, PLC ini memiliki jumlah input/output antara 32 sampai 128 terminal. 3. PLC LARGE, PLC ukuran large dikenal juga dengan PLC tipe rack. PLC ini memiliki jumlah input/output lebih dari 128 terminal.
2.6
Keuntungan Dan Kekurangan PLC Sebagai salah satu alat control yang dapat diprogram, PLC mempunyai
banyak kelebihan dibandingkan dengan alat control konvensional. Perbedaan dan kelebihan PLC dibanding dengan sistem konfensional, terletak pada hal berikut ini : System PLC mempunyai sifat : 1.
Sistem wirirng relative sedikit
2.
Spert partnya mudah didapat
3.
Sistem maintenance lebih mudah dan sederhana.
4.
Pelacakan system, kesalahan system lebih sederhana
5.
Hanya memerlukan daya yang rendah
Panel control system konvensional : 1.
System wirringnya lebih kompleks
2.
Spert partnya mudah didapat
3.
Maintenance membutuhkan waktu lebih lama
4.
Pelacakan kesalahan system yang terjadi sangat kompleks
5.
Dayanya relative besar
Disamping mempunyai perbedaan dengan system control konvensional, secara spesifik PLC memiliki beberapa kelebihan diantaranya : a.
Fleksible dalam penggunaan
b.
Sistem deteksi dan koreksi lebih mudah
c.
Harga relative murah
d.
Proses pengamatan secara visual
e.
Kecepatan dalam operasi
f.
Implementasi proyek lebih cepat, lebih sederhana dan mudah dalam penggunaan serta mudah dalam melakukan modifikasi tanpa harus menambah biaya
g.
Dokumentasi lebih mudah
Disamping PLC banyak memberikan keuntungan seperti yang dijelaskan diatas, jika dibandingkan dengan system kendali konvensional, PLC juga masih memiliki beberapa kelemahan dan kekurangan dalam hal :
a.
Teknologinya baru sehingga dibutuhkan waktu untuk mengubah dan menggantikan system yang telah ada, dalam hal ini system yang masih bersifat konvensional.
b.
Penggunaan PLC tergantung pada lingkungan, karena PLC memiliki beberapa sifat yang peka terhadap lingkungan disekitarnya dimana PLC diletakan.
2.7
Sistematika Desain PLC Sebelum kita benar-benar menggunakan PLC dalam aplikasi system
control, diharapkan kita dapat mengerti serta memahami benar urutan-urutan cara kita mendesain suatu system kendali menggunakan PLC. Sistematika suatu system PLC, meliputi : 1. Memahami dan mengerti urutan kerja dari suatu system. 2. Urutan kerja dibuat dalam bentuk Flowchart. 3. Menginventarisasi semua peralatan input dan output terhadap I/O poin dari PLC. 4. Membuat ladder diagram. 5. Membuat dan memeriksa program sesuai dengan urutan kerjanya. 6. Memulai memprogram melalui PLC dengan menggunaan console atau software. 7. Membuat instalasi semua input dan output melalui PLC untuk instalasi yang sesungguhnya. 8. Memastikan bahwa instalasinya sudah benar sebelum kita uji coba dengan rangkaian yang sebenarnya.
2.8
Struktur dan Peralatan Pelengkap PLC 2.8.1
Struktur dasar PLC
Pada umumnya PLC dapat diibaratkan sebagai sebuah Personal Computer (PC) Konvensional karena konfigurasi internal yang ada pada PLC mirip dengan konfigurasi yang dimiliki oleh sebuah personal computer. Akan tetapi dalam hal khusus PLC dirancang untuk pembuatan panel control. Secara khusus, PLC dirancang untuk menangani suatu system control otomatis pada mesin-mesin industri atau aplikasi-aplikasi lain di industri seperti control lalulintas, air mancur, system bagasi lapangan terbang, penyiraman lapangan rumput otomatis, dan lain-lain. Secara garis besar struktur dasar PLC dapat dibagi menjadi empat kelompok komponen utama yang terdiri dari : 1.
Antar muka (interface) input.
2.
Antar muka (interface) output.
3.
Unit pemprosesan (Central Prosesing Unit/CPU).
4.
Dan unit memory.
Input Interface
CPU
Output Interface
Unit Memory
Gambit 2.1 Struktur Dasar PLC
2.4.2 Peralatan Input, Output Dan Controller PLC Peralatan input ( input device ) yang banyak digunakan sebagai sinyal interface sebuah PLC dapat berupa saklar-saklar atau sensor-sensor. Diantara
sekian banyak peralatan input yang dipakai diantaranya pushbutton, limit switch, thumbwheel switch, level switch, flow switch dan sakelar tekan lainya. Yang termasuk peralatan control ( controller devices ) terdapat didalam PLC itu sendiri dan dapat deprogram ulang sesuai dengan system control yang kita inginkan. Programming Panel
Input Device
Programming memory
Central Processing Unit
Work memory
Input Circuit
Output Circuit
Power Supply
Output Device
Gambar 2.2. Diagram blok PLC Peralatan controller yang dimiliki oleh sebuah PLC dapat berupa interval relay ( relay coil ), latcthing coil, timer coil, counter, elektronik card dan lain-lain. Sedangkan yang termasuk kedalam peralatan output yang berfungsi sebagai keluaran atau piranti yang dikendalikan melalui PLC, dapat berupa output devices seperti motor, solenoid, LED display, heater, lampu, timer, buzzer, sirine, motor listrik dan lain sebagainya. Peralatan input
Peralatan kontrol
Peralatan output
Pushbutton, Limit switch, Thumbwheel switch, Level switch, Flow switch dan Sakelar tekan
Relay coil, Latching coil, Timer coil, Counter elektronik card
Solenoid, LED display, Heater, Lampu, Timer, Relay, Coil, Bell, Buzzer, Horn, Sirine, Motor listrik
Gambar 2.3 PLC Devices.
2.5
Komponen Dasar PLC Komponen-komponen dasar PLC dalam menyelesaikan permasalahan-
permasalahan dalam bidang teknik kendali diantaranya berupa Central Controller Unit (CCU) yang disebut dengan istilah Central Processing Unit (CPU)yang terdiri dari Prosesor, Memori dan Power Supply serta bagian Input/ Output (I/O) structure dan program Device. PLC pada dasarnya terdiri dari sebuah prosesor, sebuah alat masukan dan keluaran, satu unit memori, sebuah bahasa pemrograman dan medianya, serta catu daya. Hal ini dapat lihat pada diagram blok yang ditunjukkan pada gambar 2.1
a. Power Supply Unit PLC tidak akan bekerja jika tidak diberi energi. Energi yang digunakan untuk menghidupkan PLC berupa sumber arus AC 120 volt atau 240 volt dan dapat juga digunakan arus DC 5 volt sampai 30 volt. Untuk menghidupkan PLC pemakai tinggal menyambungkan bagian input energi dengan tegangan dan arus listrik yang sesuai. Selain menyediakan tegangan listrik power supply juga dapat memonitor dan juga memberikan sinyal kepada CCU apa bila terjadi suatu kesalahan. Dengan kata lain power supply selain memberikan daya juga sebagai proteksi komponen sistem. Perlu diperhatikan bahwa kemampuan power supply jangan dihubungkan dengan sumber arus yang melebihi kapasitasnya karena akan mengakibatkan operasi PLC yang tidak setabil. Power supply yang baik idealnya dirancang untuk mengamankan terjadinya fluktuasi daya. Tetapi sebuah power supply belum tentu dapat
mengkompensasi kondisi ketidak setabilan tegangan yang terjadi. Ketidak setabilan tegangan ini, biasanya disebabkan oleh : 1
Jauhnya lokasi sumber energi
2
Sistem sambungan yang tidak baik
3
Dekat dengan peralatan berat
Untuk mengatasi hal tersebut diperlukan adanya suatu alat yang dapat mensetabilkan tegangan sebelum digunakan. Alat yang biasa dipakai adalah Constant Voltage Transformeter atau lebih dikenal dengan nama Stabilizer. Untuk mengatasi masalah lain yang akan mempengaruhi jalanya program pada PLC, maka sebaiknya PLC dilengkapi atau dijauhkan dari peralatan lain yang bisa menimbulkan efek elektromagnetik.
b. CPU ( Central Processing Unit ) CPU merupakan otak dari keseluruhan sistem yang terdapat pada PLC karena berfungsi untuk memproses seluruh bagian yang terdapat pada PLC dengan cara melaksanakan semua instruksi-instruksi yang telah diprogram dan disimpan dalam memori dalam bentuk ladder diagram. Fungsi CPU di sistem PLC adalah : 1. Menangani komunikasi dan interaksi antar komponen dan sistem. 2. Mengatur proses keluar – masuknya data. 3. Mengoptimalkan memory. 4. Mengesekusi program. Ada beberapa tipe CPU yang tersedia, untuk menentukan tipe CPU yang digunakan tersebut, harus sesuaikan dengan banyaknya peralatan yang akan
dikontrol disamping terdapat perbedaan fasilitas yang dimiliki oleh setiap modelnya. Pada CPU terdapat dua komponen utama yaitu Prosesor dan memori, yang sangat berperan dalam penggunaan PLC. a. Prosesor Prosesor merupakan bagian utama dalam CPU yang berfungsi untuk memproses seluruh data yang ada dengan program yang ada. Prosesor didesain sedemikian rupa sehingga dapat diprogram dalam diagram ladder ( diagram tangga ), fungsi Boolean dan kode menemonic. Kemudian prosesor menjalankan instruksi-instruksi yang terdapat dalam program yang dibuat berdasarkan keadaan masukan dan keluaran. Selain itu prosesor juga memproses dan menghitung waktu, memonitor waktu pelaksanaan perangkat lunak dan menterjemahkan program perantara yang berisi logika dan waktu yang dibutuhkan untuk komunikasi data dengan pemrograman. b. Memori. Memori berfungsi untuk mrnyimpan data-data urutan instruksi ataupun program yang dapat dieksekusi oleh prosesor sesuai dengan perintah yang telah diberikan dalam program.
System memori PLC terdiri dari dua virtual memori, meliputi : a. Executive memory memori ini tersusun dari sekumpulan program-program permanen yang dianggap sebagai bagian dari PLC. Program permanen ini mengarahkan atau menjalankan aktifitas seluruh system, seperti
eksekusi program, komunikasi peralatan dan lain-lain. Dengan kata lain executive memory adalah bagian memory yang dapat menyimpan instruksi-instruksi software, seperti instruksi internal relay, block transwer, intruksi matematik dan lain-lain. Daerah memori ini tidak dapat diakses oleh pemakai. b. Aplication memory Sistem ini berguna untuk menyimpan dan tempat menampung indtruksi-instruksi program yang diimput oleh pemakai. Memory ini terdiri dari beberapa bagian yang memiliki fungsi dan penggunaan yang khusus.
Memori berfungsi untuk menyimpan program dan memberikan lokasilokasi dimana hasil-hasil instruksi tersebut dapat disimpan didalamnya. Memori dalam PLC menurut sifatnya
dapat dibedakan
menjadi dua
macam, yaitu a.Volatile ( RAM ) yaitu : memori yang berisi program-program di dalamnya yang mudah hilang apabila supply daya listrik padam. Jenis volatile digunakan untuk menyimpan data-data hasil eksekusi program b.Non Volatile ( ROM, PROM ) yaitu : memori yang berisi program-program yang tidak mudah hilang walaupun daya listrik padam. Digunakan untuk menyimpan program itu sendiri
yang
dimasukkan
Programming Consule.
melalui
komputer
maupun
melalui
Beberapa tipe memori Non Volatile adalah sebagai berikut : 1. ROM ( Read Only Memory ). Adalah memori yang hanya dapat dibaca saja, tetapi tidak dapat diubah dan sudah di set oleh pabrik pembuatnya. Maka dari itu kurang cocok untuk PLC, sehingga tidak banyak PLC yang menggunkan ROM. Karena memori ini bersifat non volatile. 2. PROM ( Programmable Read Only Memory ). Adalah memori yang merupakan bagian dari ROM yang hanya dapat memprogram atau mengisi suatu program dan setelah itu tidak dapat dihapus / dihilangkan lagi. 3. EPROM ( Erasable Programmable Read Only Memory ). Adalah memori bagian dari PROM yang dapat dihapus programnya dan mengisi program kembali menggunakan PROM writer ( penulis PROM ).
c.
Modul Input / Output. Perangkat PLC dirancang untuk dapat mengontrol suatu sistim atau
operasi dari suatu mesin yang sedang berjalan / bekerja, maka keberadaan modul input / output sangat penting dikarenakan modul ini merupakan suatu perantara antara perangkat yang dikontrol dengan CPU (Central Processing Unit). •
Modul Input (masukan). Bagian masukan pada PLC melakukan tugas penting mengambil
masukan dari bagian luar CPU dan melindungi CPU dari bagian luar, yang dinamakan isolasi optik. Modul masukan mengubah tingkat logika keadaan nyata menjadi tingkat logika yang diperlukan oleh CPU.
Alat-alat sebagai masukan yang biasa digunakan adalah limit switch, push button, sensor dan sebagainya. Alat-alat cerdas lainnya seperti robot, computer, dan bahkan PLC dapat berfungsi sebagai masukan terhadap PLC. Masukan-masukan diberikan melalui penggunaan modul-modul masukan yang memenuhi keinginan dari aplikasi. Modul-modul ini dipasang dalam rak PLC. •
Modul Output (keluaran).
Bagian keluaran pada PLC memberikan hubungan ke alat-alat keluaran yang nyata. Alat-alat keluaran dapat berupa solenoid, motor, LED dan lain-lain. Modul-modul keluaran dapat digunakan untuk keluaran sinyal analog atau sinyal digital. Modul keluaran digital berfungsi sebagai switch keluarannya adalah salah satu dari yang diperkuat atau diperlemah. Jika keluaran diperlemah, keluaran tersebut adalah nyala (on), hanya sebagai sebuah switch, sedangkan Modul keluaran analog digunakan terhadap keluaran suatu sinyal analog. Modul-modul keluaran dapat dipasang dengan berbagai konfigurasi keluaran.
2.7
Operasi Dasar PLC 2.7.1
Sistem Penulisan Program PLC
Pemrograman adalah penulisan serangkaian perintah yang memberikan instruksi pada PLC untuk melaksanakan tugas yang telah ditentukan. Sistem pemrograman sebuah PLC terdiri dari beberapa format seperti : •
Ladder diagram
•
Function Chart
•
Statement List
1. Ladder Diagram Penulisan dengan cara ladder diagram ini paling banyak digunakan pada system control yang menggunakan relay-relay atau pada sitem control yang menggunakan PLC penulisan ladder diagram ini merupakan pengembangan dari penulisan dan penggambaran rangkaian dalam system control relay elektronik. Penulisan dengan ladder diagram bertujuan untuk menampilkan urutan-urutan kerja dari sinyal-sinyal listrik. Melalui diagram ini dapat diperlihatkan hubungan antara peralatan aktif maupun tidak aktif (hidup atau mati) sesuai dengan yang ditentukan. Contoh penulisan program menggunakan ladder diagram seperti dibawah ini :
Pb
Ls 1
lampu
Ls 2
Gambar 2.4 Contoh program menggunakan ladder diagram
2. Function Chart penulisan program dengan menggunakan Function chart memiliki persamaan dengan ladder diagram, yaitu kedua cara ini sama-sama
digambarkan dalam bentuk grafik. Penggambaran atau penulisan program dengan cara ini biasanya dilakukan untuk system program scanning dan untuk menggambarkan system program sekuensial. Cara ini juga dapat digunakan sebagai flow chart. Symbol yang dapat digunakan dalam system function chart berupa symbol-simbol gerbang logika seperti gambar berikut ini :
Pb Ls1
&
out
Ls2
gambar 2.5 contoh program menggunakan Function Chart 2.7
Komponen-komponen Dasar Otomasi yang digunakan pada Pembuatan Alat simulasi Untuk merancang suatu model simulasi diperlukan beberapa jenis komponen otomasi dasar yang dapat diklasifikasikan seperti : 1) Relay Digunakan
untuk
mengaktifkan
suatu
rangkaian
dan
memutuskan rangkaian pada saat relay menerima suatu signal listrik. Relay berdasarkan sifatnya terbagi atas dua bagian: a) Relay yang membuat rangkaian menjadi terhubung disebut bersifat
Normaly Open.
b) Relay yang membuat rangkaian menjadi terputus disebut bersifat Normaly Close. Relay beroperasi pada tegangan 24VDC, 110VAC-220VAC bahkan ada yang lebih, yang semuanya ini memberikan kemudahan bagi penerapan dalam sistem industri. 2) Lampu indikator Lampu indicator pada perancangan alat ini berfungsi sebagai setatus kondisi dari keadaan perlintasan dan juga jalur kereta itu sendiri. Perinsip kerja dari lampu indikator pada alat ini tidak jauh beda dengan lampu lalu lintas yang ada dijalanan, bila lampu indikator
untuk
kereta
berwarna
merah
maka
kereta
harus
memperlambat kecepatanya dan bila berwarna hijau berarti kereta telah aman untuk melintas.
3) Sensor Suatu
alat
yang
digunakan
mengetahui
(mendeteksi)
keberadaan suatu objek, sensor terbagi menjadi dua tipe yaitu: - Mekanik - Elektrik Mekanik contohnya : Limit switch. Elektrik contohnya : Photo Electrict dan Proximity. Cara kerja sensor elektrik terbagi menjadi beberapa macam seperti:
•
Photo Electric adalah sensor yang digunakan untuk
mendeteksi
dan merespon kondisi yang berubah pada lingkungan kerja dengan merubah besaran fisik menjadi sinyal elektrik yang dibutuhkan controller. Sistem otomatis merupakan kontrol closed loop yang membutuhkan sensor untuk mendeteksi keluaran sehingga dapat dibandingkan dengan set point oleh controller. Penggunaan sensor dilakukan untuk dapat menentukan variabel kehadiran objek, kecepatan gerak objek, temperatur objek dan masih banyak variabel lainnya yang masih dapat diukur. Photoelektrik sensor merupakan sensor yang tergolong dalam jenis sensor optikal. Sensor ini menggunakan LED (Light Emitting Diode)
sebagai
sumber
cahaya
yang
mengeluarkan
dan
memancarkan sinar (emitter) yang terpantul ke penerima (receiver). Sensor foto yang digunakan terdiri dari transmitter dan receiver, yang mana transmitternya mengandung LED yang memancarkan sinar infra merah. Jika ada obyek yang lewat, maka sinar infra merah akan terhalang sehingga akan menentukan keadaan output dari sensor foto.
Gambar 2.6 Sensor Photoelectrik Berdasarkan
cara
mendeteksi
objeknya,
sensor dapat digolongkan sebagai berikut, yaitu :
Photoelektrik
a) Sensor Through Beam. Pada sensor photoelektrik tipe separate (Through Beam) biasa
disebut
photoelektrik
ganda.
Sumber
pemancar
(Transcifier/Tx) cahaya dan penerima (Rectifier/Rx) terpisah diletakkan berhadapan. Sensor ini merupakan sensor yang terjauh jarak jangkauannya. Bila objek lewat
memotong jalur, maka
sensor aktif. Jarak antara pemancar dan penerima tergantung karakteristik.
Untuk jelasnya dapat dilihat dalam gambar 2.3
OBJEK
Gambar 2.7 Sensor Through Beam
b) Sensor Diffuse Reflektif Sumber cahaya dan penerima menjadi satu, cahaya yang dipancarkan tersebar. Bila benda yang dideteksi memantulkan cahaya tersebut sehingga cukup kuat diterima oleh penerima, sensor akan aktif. Agar pantulan dari benda di belakang objek tidak mengganggu, maka sensitivitas alat harus diatur. Sensitivitas untuk menghilangkan pengaruh latar belakang objek jarak maksimum yang dapat dideteksi tergantung spesifikasi alat. Sensor-sensor ini bekerja berdasarkan dua keadaan, yaitu :
a) DARK-ON: Sensor ini akan ON
jika cahaya masuk ke
penerima terhalang. b) LIGHT-ON: Sensor akan ON jika ada cahaya masuk ke penerima. Untuk jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.4.
Sumber cahaya/penerima
Objek terdeteksi
Gambar 2.8 Sensor Diffuse Reflektif
c) Sensor Retroreflektive Pada sensor photoelektrik tipe retroreflektive sumber cahaya dan penerima menjadi satu tetapi penerima hanya dapat menerima cahaya yang dipantulkan pada sudut tertentu oleh cermin khusus. Cermin khusus tersebut diberikan bersama photoelektrik yang bersangkutan. Apabila cahaya tidak diterima oleh penerima maka sensor ini tidak akan aktif. Jarak lensa terhadap sensor tergantung jenis dan besar lensa serta spesifikasi sensor.
Target retroreflektif Sumber cahaya / penerima
0 0
Gambar 2.9 Sensor Retroreflektive
BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.2
Tujuan Untuk memudahkan dalam praktek pembuatan suatu alat sebelum
melakukan pembuatan, maka langkah awalnya adalah membuat suatu sistem rancangan atau sketsa. Untuk melakukan perancangan dalam sebuah sistem sangat diperlukan perencanaan yang matang dan baik. Perancangan yang baik dan matang dilakukan dengan membuat suatu diagram blok, dimana setiap blok mempunyai fungsi tertentu dan secara keseluruhan membentuk sistem dari alat yang dibuat sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan. Pada tahap perancangan juga memperhitungkan keadaan keuangan, agar dapat tercapai apa yang diinginkan, juga dilakukan pemilihan komponen, serta perhitungan-perhitungan keefisiensian yang tepat, sehingga alat yang dibuat dapat bekerja secara maksimal sesuai dengan yang direncanakan. Ketersediaan komponen di pasaran juga merupakan salah satu pertimbangan agar tidak mengalami kesulitan dalam pembuatannya. Setelah diagram blok dibuat maka setiap blok dibuat sketsa rangkaian sesuai dengan fungsinya. Dengan sistem blok ini maka akan memudahkan pengecekan bila terjadi kesalahan dalam rangkaian.
3.3
Perancangan Model Perangkat Keras Perancangan model alat peraga yang dibuat merupakan bentuk miniatur
yang berfungsi sebagai simulasi dari bentuk alat yang sebenarnya, tentunya akan sangat berbeda dengan bentuk aslinya.
Perancangan dengan model simulasi bertujuan untuk mempermudah didalam perancangan karena sulitnya area atau penempatan dari alat yang sebenarnya, dan juga untuk penghematan biaya karena mahalnya biaya rancang bangun yang sebenarnya.
3.2.1 Diagram Blok Sistem Diagram blok ini perlu dibuat untuk memudahkan didalam perakitan dan perbaikan alat. Diagram blok dibuat sebagai pemisah rangkaian, dimana setiap blok rangkaian mempunyai fungsi masing-masing, blok yang satu dengan blok yang lainnya saling berhubungan. Perancangan Sistem PLC pada model pengatur palang pintu perlintasan kereta api otomatis ini dirancang dengan menggunakan PLC keluaran OMRON tipe CPM1A-20CDR-A, sebagai pusat pengendalianya. Secara keseluruhan sistem pada rancangan alat ini dapat digambarkan dalam diagram blok seperti dibawah ini: PC Program dan Instruksi
Pusat Pengendali PLC
Input Sensor dan limit switch
Output Selenoid, indicator lampu, dan Buzzer
Obyek Kereta dan Mobil
Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem
Dari diagram blok diatas, dapat dilihat bahwa sistem pada alat ini dapat dikelompokkan menjadi lima bagian, yaitu :
1)
Bagian Personal Computer ( PC ), Penulisan dan pemrograman dapat juga dikerjakan dengan menggunakan komputer yang dilengkapi dengan perangkat lunak untuk membuat diagram tangganya ( ladder ), seperti pada perangkat lunak CX Programmer. Juga bisa sebagai penghubung antara user dengan pusat pengendali, yang merupakan sarana pertama untuk mendownload program ke dalam PLC. Dan setelah program di-download ke dalam PLC maka PC tidak digunakan lagi.
2)
Bagian Pusat Pengendali, Yang merupakan rangkaian dari PLC CPM1A-20CDR-A digunakan sebagai pengendali dari keseluruhan sistem.
3)
Bagian Input, Terdiri dari sensor Photoelectric untuk mendeteksi kereta yang melintas. Dan Limit Switch sebagai batas gerak palang pintu waktu menutup dan membuka
4)
Bagian Output, Terdiri dari Selenoid untuk mengerakan palang pintu kereta. Dan indikator lampu sebagai penunjuk status kondisi.
5)
Bagian Obyek, Adalah bagian yang akan diperiksa oleh sensor yaitu kereta dan mobil waktu melintasi sensor
3.2.2 Personal Computer ( PC ) PC digunakan pada saat pertama kali alat ini dibuat yaitu saat membuat dan mendownload program. Untuk membuat program pada PLC, untuk itu digunakan software atau program yang bernama CX Programmer yang merupakan sebuah aplikasi software yang dijalankan pada Personal Computer dan digunakan untuk membuat program dalam bentuk diagram ladder. PC juga berfungsi untuk memonitoring dan mengontrol PLC Sistem yang dibutuhkan Personal Computer untuk menjalankan program CX Programmer adalah : Tabel 3.1 : Konfigurasi software PC Minimum Untuk PLC SOFTWARE Windows
SPESIFIKASI Windows 98, 2000, ME, dan XP
Tabel 3.2 : Konfigurasi Hardware PC Minimum Untuk PLC HARDWARE
SPESIFIKASI
Prosesor
Minimal 200 Mhz
Memeory
Minimal 64 Mb
Hardisk
Minimal 100 Mb 800 x 600 SVGA atau resolusinya yang lebih tinggi
Display
lebih bagus
3.2.3 Pusat Pengendali Pusat pengendali merupakan inti dari rancangan alat ini yang mengatur tata kerja alat secara keseluruhan. Untuk mengendalikan semua proses dalam rancangan alat ini maka dibutuhkan satu prosessor sederhana.
Rancangan alat ini dibangun dengan menggunakan PLC CPM1A-20CDRA yang dikeluarkan oleh OMRON sebagai pusat pengendalinya. Dengan menggunakan PLC ini kebutuhan akan kecepatan operasi, media penyimpanan data dan program telah terpenuhi. Untuk memudahkan dalam pengerjaannya, harus diketahui jumlah input dan jumlah output yang diperlukan. Selain itu juga perlu ditentukan komponen mana yang berfungsi sebagai input dan komponen mana yang berfungsi sebagai output serta menentukan alamat-alamat yang digunakan sebagai input dan keluaran. Setelah data yang diperlukan sudah lengkap maka dalam penyusunan program dapat dengan mudah dilakukan sehingga diagram ladder dari sistem kerja tersebut dapat dibuat dengan efektif dan efisien. Untuk lebih mengetahui
alamat dari komponen-komponen yang
digunakan sebagai input dan output serta kegunaannya dilihat pada tabel 3.3 dan 3.4. sebagai berikut ini : Tabel 3.3. Alamat input dan penggunaannya ALAMAT INPUT
PENGGUNAAN
L1
Arus dari PLN 0 V AC
L2
Arus dari PLN 220 V AC
( 000 ) 00
Photo elektrik 1 (kereta)
( 000 ) 01
Photo Elektrik 2 (kereta)
( 000 ) 02
Photo Elektrik 3 (mobil)
( 000 ) 03
Limit swith 1 (palang naik)
( 000 ) 04
Limit Swith 2 (palang turun)
Tabel 3.4. Alamat output dan penggunaannya ALAMAT OUTPUT
PENGGUNAAN
( 000 ) 00
Kereta
( 000 ) 01
Bazzer
( 000 ) 02
Indikator merah ( kereta )
( 000 ) 03
Indikator Hijau ( kereta )
( 000 ) 04
Indikator Merah ( mobil )
( 000 ) 05
Indikator Kuning ( mobil)
( 000 ) 06
Indikator hijau ( mobil )
( 000 ) 07
Selenoid
COM 0
(-) 3 V
COM 1
( - ) 24 V
COM 2
( - ) 24 V
COM 3
( - ) 24 V
3.2.4 Rangkaian Input Rangkaian input pada perancangan alat ini adalah, tiga buah sensor photo Elektrik dan dua limit swith. a. Sensor Photo Elektrik Sensor photo Elektrik adalah sensor yang bekerja menggunakan cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Bagian penerima akan menerima cahaya tersebut secara langsung ataupun secara pantulan.
Sensor Photoelectric digunakan untuk mendeteksi benda kerja yaitu kereta yang akan diperiksa. Jenis sensor yang digunakan adalah retro reflective, sinar yang dipancarkan diterima oleh photodetector. Sensitifitas dari sensor cahaya ini dapat diatur melalui pengatur sensitifitas yang terdapat pada sensor tersebut. Hubungan sensor photoelectric dengan PLC digambarkan pada gambar 3.3.
Gambar 3.2 Diagram Hubungan Photoelectric Dengan PLC b. Push Button Start dan Stop Push Button yang digunakan pada rancang alat ini sebanyak 2 buah. Digunakan untuk memulai dan memberhentikan alat bekerja. Push Button dengan PLC ditunjukkan seperti terlihat pada gambar 3.4
Gambar 3.3 Diagram Hubungan Antara Push Button dengan PLC 3.2.4
Rangkaian Output Rangkaian output pada perancangan alat ini, terdiri dari
rangkaian, yaitu Selenoid dan Lampu indikator
dua
a. Selenoid Selenoid bekerja dengan menggunakan tenaga angin yang didapat dari kompresor. Selenoid berfungsi untuk mendorong palang pintu rel kereta api agar bergerak naik dan turun. Untuk mengatur kecepatan dorong dan kembalinya selenoid dapat diatur melalui katup yang berada di atas dari selenoid. Apabila katup diputar berlawanan dengan arah jarum jam maka solenoid akan terdorong lebih cepat dan apabila katup diputar searah jarum jam maka gerakan selenoid akan menjadi lebih lambat b. Lampu indicator Lampu indicator pada perancangan alat ini berfungsi sebagai setatus kondisi dari keadaan perlintasan dan juga jalur kereta itu sendiri. Perinsip kerja dari lampu indikator pada alat ini tidak jauh beda dengan lampu lalu lintas yang ada dijalanan, bila lampu indikator
untuk
kereta
berwarna
merah
maka
kereta
harus
memperlambat kecepatanya dan bila berwarna hijau berarti kereta telah aman untuk melintas.
3.2.5
Obyek Sistem Obyek pada alat ini adalah kereta dan mobil, apabila kereta telah
melintasi sensor dan tidak ada mobil ataupun kendaraan lain yang terjebak dalam perlintasan maka solenoid akan bergerak maju yang berarti palang akan terdorong turun
3.2.6 Rangkaian Catu Daya Masukan untuk PLC Rangkaian catu daya pada system ini menggunakan tegangan 220 VAC
yang
dirangkaian
dengan
tombol,
fuse
dan
juga
dengan
menggunakan tegangan 24 VDC dari PLC.
Gambar 3.5 Rangkaian Catu Daya Keterangan :
3.2.7
VAC
= 220 V
VDC
= 24 V
Tombol
= ON/OFF
Fuse
=2A
Rangkaian Keseluruhan Rangkaian keseluruhan dari sistem Aplikasi Programmable Logic
Control ( PLC ) Sebagai Pusat pengendali pengatur palang pintu perlintasan kereta api ini merupakan gabungan dari keseluruhan blok-blok rangkaian tersebut yaitu dari pusat pengendali dalam hal ini adalah rangkaian PLC, rangkaian output yang terdiri dari rangkaian selenoid, indikator lampu dan buzzer. Rangkaian input yaitu rangkaian sensor photoelectric,limit switch dan ditambah rangkaian catu daya yang nantinya akan menggerakkan obyek
Gambar 3.6 Diagram Elektrik Alat
3.3
Perancangan Perangkat Lunak Perangkat lunak (software) yang digunakan untuk membuat
program PLC pada alat Pengatur Palang Pintu Perlintasan Kereta Api Otomatis ini adalah menggunakan CX Programmer yang didalamya terdapat
instruksi-intruksi
untuk
membantu
memudahkan
dalam
pelaksanaan simulasi pembuatan alat ini. Sebelum melakukan pembuatan program harus dipahami syaratsyarat sistem kontrol yang digunakan contohnya komponen-komponen yang dipakai dan masing-masing kegunaannya. Kemudian setelah itu perancangan dilanjutkan dengan menentukan input dan output dari alat yang akan dibuat. Alamat masing-masing dari input dan output dapat ditentukan bebas sesuai dengan keperluan. Setelah dilakukan pembuatan program maka program itu harus diuji coba. Jika masih belum sesuai dengan yang diinginkan maka program harus diedit kembali. Apabila program yang dibuat sudah sesuai maka program yang telah siap di upload ke dalam memory PLC untuk disimulasikan pada alat. Jika program berjalan dengan baik maka program harus disimpan.
Memahami syarat sistem kontrol yang digunakan
Hubungkan semua peralatan input dan output ke PC
Gambar sistem umum dari sistem kontrol
Periksa semua sambungan input dan output
Daftar semua poin input dan output dari PLC Test Jalankan Program
Terjemahkan flowchart ke Diagram Ladder
Edit program
Tidak Apakah Program O.K ?
Program Diagram Ladder yang telah didesain ke dalam PLC
Ya Simpan Program ke dalam EPROM (PLC)
Rubah program agar sesuai
Simulasikan Program dan periksa software
Tidak
Semua diagram didokumen secara sistematik
Ya Apakah Program O.K ?
END
Gambar 3.7 Flowchart Pendekatan istematis Desain PLC
1. Proses Awal Mendownload Sebelum membuat ladder diagram terlebih dahulu harus mengeset atau menyeting port – port yang berfungsi untuk
menyamakan jenis PLC
dengan ladder diagram yang dibuat nantinya. Pengesetan ini dilakukan
dengan cara memilih menu setup dari CX Programmer, langkah – langkahnya adalah sebagai berikut : 1.
Buka Program CX Programmer.
2.
Pada menu File pilih New dan akan keluar kotak Menu.
3.
Di kotak Device Name tuliskan nama program yang akan ditulis.
4.
Pada kotak Device tipe pilih PLC yang akan kita gunakan. Karena alat ini menggunakan PLC Omron tipe CPM1A20CDR-A maka pilih CPM1 (CPM1A).
5.
Pada kotak Network Tipe pilih SYSMAC WAY dan pilih tab Settings.
6.
Setelah masuk lalu pilih tab Driver dan pada pilihan Port Name pilih COM 1.
7.
Pilih kecepatan Baud Rate pada 9600.
8.
Pada pilihan Data Bits pilih nilai 7.
9.
Pada pilihan Parity pilih Even.
10.
Pada pilihan Stop Bits pilih nilai 2.
Setelah itu program dapat dikerjakan dengan memperhatikan flowchart dari alat yang dirancang. Setelah programnya selesai maka program yang sudah jadi dapat ditrasfer ke PLC dengan memilih menu PLC dan pilih Transfer To PLC. Dapat juga program yang sudah ada diambil dari PLC dan dijadikan dalam bentuk program dengan cara seperti diatas tapi Transfer From PLC.
PENJELASAN DIAGRAM LADDER
BARIS 1 RESET TOTAL Otput 6.00 (Reset Total). Akan diaktifkan oleh timer 00 (Set Riset) dalam kondisi NC (Normali Close) atau Off
BARIS 2 SET RESET TOTAL Timer 00 yang memiliki pulsa waktu #10 (10 x 0,1 detik = 1 detik ) merupakan program Inter Look (Single Shoot). Diaktifkan oleh input 6.00 dalam kondisi NO (Normali Open)
BARIS 3 KERETA DATANG DARI BARAT Output 5.00 (Kereta datang dari timur). Akan diaktifkan oleh input 0.00 (Photo elektrik) dan input 0.03 (Limit Switch) ON
BARIS 4 KERETA DATANG DARI TIMUR Output 5.01 (Kereta datang dari timur). Akan aktif bila input 0.01 (Photoelektrik) dan input 0.03 (Limit Switch) ON
BARIS 5 KERETA Output 10.00 (Kereta). Diaktifkan oleh input 5.00 (Kereta datang dari timur) dan 5.01 (Kereta datang dari timur).
dalam kondisi NC (Normali Close ). Atau
diaktifkan oleh input 10.03 (Indikator kereta melintas)
BARIS 6 ALARAM KERETA Output 10.01 (Alaram Kereta ) diaktifkan oleh input 5.00 (Kereta Barat). Atau diaktifkan oleh input 5.01 (Kereta Timur)
BARIS 7 ON/OFF INDIKATOR KERETA Timer 001 yang memiliki pulsa waktu #20 ( 20 x 0,1 detik = 2 detik ). Diaktifkan oleh input 0.04 (Lmit Switch).
BARIS 8 INDIKATOR KERETA. Timer 001 digunakan oleh output 10.02 (Indikator Kereta Berhenti / Merah) dan output 10.03 (Indikator Kereta Melintas / Hijau)
BARIS 9 LAMPU MOBIL MERAH. Output 10.04 (Lampu Indikator Mobil Merah). Diaktifkan oleh input 0.03 (Limit Switch)
BARIS 10 LAMPU MOBIL KUNING. Output 10.05 (Lampu Indikator Mobil Kuning). Diaktifkan oleh input 5.00 (Kereta Barat) dan input 0.03 (Limit Switch). Atau diaktifkan oleh input 5.01 (Kereta Timur).
BARIS 11 LAMPU MOBIL HIJAU. Output 10.06 (Lampu Mobil Hijau). Diaktifkan oleh input 0.03 (Limit Switch) dalam kondisi NO (Nirmali Open)
BARIS 12 DETEKSI MOBIL. Output 5.02 (Deteksi Mobil). Diaktifkan oleh input 10.00 ( Kereta) dan input 0.02 (Photoelektrik)
BARIS 13 ON/OFF PALANG PINTU. Timer 002 yang mempunyai pulsa waktu #20 ( 20 x 0,1 detik = 2 detik ). Akan aktif bila input 5.00 (Kereta Barat) dan input 5.02 (Deteksi Mobil) aktif. Atau input 5.01 (Kereta Timur) aktif.
BARIS 14 PALANG PINTU. Output 10.07 ( Palang Pintu ). Diaktifkan oleh timer 002 (On/Off Palang Pintu) dalam kondisi NO (Normali Open).
BARIS 15 PENUTUP PROGRAM. Menutup program.
BAB IV PENGUJIAN ALAT 5.1
Pengujian PLC Pengujian
terhadap
PLC
dilakukan
untuk
mengetahui
berbagai
karakteristik masing–masing rangkaian atau komponen keseluruhan alat, dengan menggunakan program PLC ini. Dalam pengujian ini penulis menggunakan PLC CPM1A-20CDR-A yang dikeluarkan oleh Omron, maka disini penulis hanya akan membahas tentang PLC Omron yang bertipe CPM1A-20CDR-A Pengujian terhadap PLC dilakukan secara langsung yaitu dapat dilihat pada sistem yang terdapat pada badan PLC. Baik saat PLC tersebut
dalam
keadaan beroperasi ataupun tidak beroperasi. Untuk itu harus dilakukan prosedur sebagai berikut : Pertama–tama PLC tersebut harus sudah dihubungkan pada sumber arus AC yaitu pada L1 dan L2 harus aktif, dimana : Input PLC
: Tegangan input
: 24 V (arus DC )
Com
: (-) pada tegangan 0 V
( arus DC )
Port
: (+) pada tegangan 24 V
( arus DC )
Output PLC : Tegangan output
: 12 V ( arus DC )
Com
: (+) pada tegangan tersebut
Port
: (+) pada tegangan tersebut
Setelah prosedur diatas dilakukan, lalu dilihat pada sistem ERR dan sistem ALM yang terdapat pada badan PLC. Data hasil pengujian dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.1 Hasil Pengujian PLC INDIKATOR
STATUS
KETERANGAN
ERR
OFF
Tidak terjadi kesalahan kecil
ALM
OFF
Tidak terjadi kesalahan fatal
Dari data-data pada tabel 4.1, maka dapat disimpulkan bahwa PLC dalam keadaan baik dan dapat digunakan. Jika pada sistem ERR dalam keadaan ON maka pada PLC terjadi kesalahan kecil, yaitu antara lain : a. Program di dalam PLC terjadi kerusakan. b. Switching kabel ada yang lepas. Semua kesalahan itu dapat diperbaiki secara langsung. Tetapi jika sistem ALM yang ON maka pada PLC terjadi kesalahan yang fatal (fatal error) yang memerlukan perhatian lebih. Fatal error dapat diperbaiki tergantung dari kefatalannya, contohnya saja jika kesalahan itu hanya terjadi pada switching luar saja yang rusak maka cukup dengan mengganti sekring didalam PLC-nya.
4.3
Prosedur Pengukuran Ada beberapa prosedur dalam pengukuran untuk mendapatkan hasil
pengukuran yang dapat dijadikan ukuran.
4.3.1
Setup Alat pada PLC PLC CPM 1A 20 CDR A memiliki 20 Port yang terdiri 12 Port
input dan 4 Port output, yang dapat dimanfaatkan sebagai CPU untuk mengontrol atau mengukur alat secara keseluruhan.
Berikut ini adalah port-port yang digunakan: b)
Port yang digunakan sebagai input: 1)
Port (000)00 digunakan sebagai Sensor photo elektrik 1 untuk kereta.
2)
Port (000)01 digunakan sebagai Sensor photo Elektrik 2 untuk kereta.
3)
Port (000)02 digunakan sebagai Sensor Photo Elektrik 3 untuk mobil.
4)
Port (000)03 digunakan sebagai Limit swith 1 saat palang naik.
5)
Port (000)04 digunakan sebagai Limit Swith 2 saat palang turun.
c)
Port yang digunakan sebagai output: 1) Port ( 010 ) 00 digunakan untuk Kereta. 2) Port ( 010 ) 01 digunakan untuk Buzzer. 3) Port ( 010 ) 02 digunakan untuk Indikator Merah (Kereta). 4) Port ( 010 ) 03 digunakan untuk Indikator Hijau (Kereta). 5) Port ( 010 ) 04 digunakan untuk Indikator Merah (Mobil). 6) Port ( 010 ) 05 digunakan untuk Indikator Kuning (Mobil). 7) Port ( 010 ) 06 digunakan untuk Indikator Hijau (Mobil). 8) Port ( 010 ) 07 digunakan untuk Selenoid.
4.3.2 Upload Program Setelah melakukan perancangan dan pembuatan alat berbasis PLC ini, maka langkah berikutnya adalah melakukan penyusunan
program pengendali alat yang disertakan pada sistem ini. Program pengendali ini diperlukan untuk mengatur proses sistem secara keseluruhan. Perancangan program untuk alat ini dibuat menggunakan software CX Programmer. Langkah-langkah yang dilakukan untuk mengupload program dari data di sistem ke dalam PLC adalah : a)
Buka program CX Programmer.
b)
Masuk ke menu File dan pilih Open. Setelah itu cari dimana data program yang telah dibuat dan kemudian pilih kotak Open. Setelah itu program akan terbuka.
c)
Pilih menu Section1 untuk memeriksa program yang akan diupload ke dalam memory PLC.
d)
Pilih menu PLC kemudian pilih menu Transfer.
e)
Setelah itu pilih menu To PLC atau dengan menekan tombol Ctrl + T.
f)
Setelah selesai maka tutup program dengan menekan tombol silang di kiri atas tampilan program.
Untuk menguji program dan mengetahui dimana letak kesalahan dalam pembuatan program dapat diperiksa dengan cara : a)
Buka program CX Programer dan pilih program yang akan diperiksa.
b)
Pilih menu Program.
c)
Pilih Menu Compile maka di tampilan bawah dari program akan
terdapat pesan
yang menjelaskan
apakah terdapat kesalahan pada program yang telah dibuat. 4.2.3 Sistem Pengukuran Pengukuran dilakukan dengan mengukur setiap komponen pada rangkaian alat. Apabila ada yang tidak sesuai dengan spesifikasi maka komponen itu sebaiknya diganti. Pengukuran sebaiknya dilakukan berulang kali pada setiap rangkaian komponen agar didapat hasil yang lebih akurat. Dan alat ukur yang digunakan adalah : Multitester Digital.
Komponen yang Digunakan a) Sensor photoelektrik 3 buah. b) Limit swith 2 buah. c) Buzzer 1 buah. d) Selenoid 1 buah. e) Lampu Indikator 3 buah. f) Push Button 2 buah
4.4 Pengujian Terhadap Sensor Photoelektrik 4.4.1 Cara Pengukuran Sensor Photoelektrik. Pengujian terhadap sensor photo elektrik dilakukan pada saat sensor itu bekerja. Untuk menguji sensor ini maka kutub positif dari
multitester dihubungkan ke input dari sensor yang menuju ke PLC sedangkan kutub negatifnya dihubungkan ke sumber arus sistem dari sensor (- 24 VDC ).
Gambar 4.3 Pengujian Sensor Photoelektrik
4.4.2 Pengujian Sensor Photo Elektrik Terhalang Benda Pertama yang harus dilakukan adalah, multitester diset pada posisi
pengukuran
Volt
DC.
Karena
yang
digunakan
adalah
multitester digital maka tidak diperlukan range untuk penyetelan pengukurannya. Data hasil dari pengujian sensor photoelektrik ini dapat dilihat pada tabel berikut ini : Tabel 4.4 Hasil Pengujian Sensor Photoelektrik Terhalang Benda Sensor
Volt
Terhalang Benda
24 V
Dari hasil pengujian yang tertera pada tabel
4.4 diatas dapat
disimpulkan bahwa sensor masih dapat bekerja dan masih dalam keadaan baik.
4.4.3 Cara Pengukuran Sensor Photoelektrik Keadaan Tidak Terhalang Benda. Kutub positif dari multitester dihubungkan ke input dari sensor yang menuju ke PLC sedangkan kutub negatifnya dihubungkan ke sumber arus negative dari sensor (- 24 VDC ). Hasil dari pengukuran dapat dilihat pada tabel 4.5 Tabel 4.5 Hasil Pengujian Sensor Photoelektrik Tidak Terhalang Benda Sensor
Volt
Tidak Terhalang Benda
0V
Analisa : Pada saat sensor photoelektrik terhalang benda nilai tegangannya adalah 24 Volt, maka di dapat keluaran atau Volt sesuai dengan table 4.4 diatas. Sebaliknya pada saat sensor photoelektrik tidak terhalang
nilai
tegangannya adalah 0 Volt, maka didapat keluaran atau Volt sesuai dengan table 4.5 diatas.
4.6 Pengukuran Power Supply Rangkaian power supply diperiksa tegangannya sesuai dengan standar yang dibutuhkan. Rangkaian power supply penting diperiksa mengingat semua komponen yang bekerja mendapatkan sumber tenaga dari komponen ini
Pengukuran power supply dapat dilakukan dengan meggunakan cara seperti pada gambar di bawah ini :
Gambar 4.5 Pengukuran Rangkaian Power Supply
Pengukuran ini dilakukan berulang–ulang dengan tujuan untuk meyakinkan apakah data yang diukur telah memenuhi standart rangkaian atau tidak. Catu daya sesuai perancangan adalah mempunyai tegangan keluaran 4,5 VDC.
Berdasarkan pengukuran diperoleh sebagai berikut :
Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Rangkaian Power Supply Pengukuran
Tegangan
Power Supply
4,5 VDC
Analisa : Tegangan keluaran dari rangkaian power supply adalah 4,5 V dan itu sesuai dengan perancangan awal. Alat akan dapat bekerja dengan optimal apabila mendapat tegangan yang sesuai dan stabil.
4.7 Pengujian Keseluruhan Alat 4.7.1
Pengujian Terhadap Rangkaian Pengujian terhadap rangkaian keseluruhan dari sestem palang
pintu perlintasan kereta api otomatis dengan menggunakan PLC ini dilakukan setelah semua rangkaian pendukung disambungkan atau digabungkan yang sesuai dengan gambar rangkaian keseluruhan. Pada langkah ini dilakukan dengan menjalankan program yang telah diisikan ke
PLC. Dimana langkah-langkah pengujiannya sebagai
berikut : A. Menggabungkan
seluruh
rangkaian
yaitu
rangkaian
PLC,
rangkaian output, rangkaian input dan obyeknya. B. Menyambungkan alat atau sistem tersebut ke power supply dari PLN. C. Melakukan prosedur pengoperasian alat. Cara mengoperasikannya adalah dengan menekan tombol Power (switch power) yang terdapat pada alat kemudian untuk mengaktifkannya tekan tombol Start. Untuk memberhentikan alat tekan tombol Stop.
4.5.2
Pengujian Waktu Pengoprasian Alat. Pengujian
terhadap
waktu
pengoprasian
rangkaian
keseluruhan alat dilakukan dengan cara menghitung waktu proses kerja dari setiap komponen alat, dari waktu kereta datang sampai kereta meninggalkan pintu perlintasan atau dari waktu kereta terbaca oleh sensor photo elektrik 1,sampai kereta melewati sensor photo elektrik 2.
Menurut
data
yang
diperoleh
dari
PT.
KAI.
Waktu
pengoprasisan palang adalah sebagai berikut : 1
Kecepatan kereta max :
60 km/jam
2.
Waktu palang naik
:
8-12 detik.
3.
Waktu palang turun
:
18 detik.
4.
Panjang kereta rata-rata :
150 meter.
Dan menurut data dari perhitungan palang pintu yang diperoleh adalah sebagai berikut : 1. Massa palang pintu
:
115,101 kg
2. Usaha
:
1127,98 N
3. Panjang palang pintu
:
10 m
4. Titik pusat beban palang pintu
:
5 m
Maka
untuk
mendapatkan
hasil
perhitungan
“waktu”
pengoprasian alat dapat digunakan rumus-rumus sebagai berikut :
Menghitung jarak palang dari posisi terbuka sampai menutup. Untuk menghitung panjang jarak palang dari posisi palang terbuka sampai dengan palang tertutup, menggunakan rumus berikut :
Menghitung panjang busur atau jarak dari palang pintu
perlintasan terbuka sampai palang pintu perlintasan dalam keadaan tertutup. c
O a 80
panjangbusurbc
:
bc
=
b
Menghitung kecepatan palang :
α
=
2.π . r 3600 80o 2.π . r 360o 0,222 x 6,28 x 5 meter
=
6,977 meter
Di asumsikan pada sudut kemiringan palang pintu saat ter buka sebesar80 o dan waktu yang dibutuhkan untuk menutup palang pintu selama 12 detik.
80o = 12 detik 360o = 54 detik n = 1,11 rpm
5m 80O 5m
Keterangan : Jadi kecepatan putaranya adalah 1,1 rpm.
Untuk menghitung kecepatan palang dapat menggunakan rumus kecepatan sudut v r •
Kecepatan sudut ω : 2 .π . n 60 2 x 3,14 x 1,11 = 60 6,970 = 60 = 0,116
ω =
Kecepatan linier v : v = ω.r = 0,116 . 5
= 0,58 m / s
Dimana n : Kecepatan putaran
Menghitung waktu kecepatan palang. Untuk menghitung waktu kecepatan palang pintu, dapat digunakan rumus kecepatan.
v
t
=
= = =
s t s v 6,977 0,58 12,02 s
dim ana : v
= kecepa tan putaran
s
= jarak putaran palang
t
= waktu
Jadi waktu yang dibutuhkan untuk menutup palang pintu perlintasan kereta api selama 12 detik
Flowchart alat START
Limit Switch Up = On
Indikator Mobil Hijau On
Indikator Kereta Merah
Kereta On
Photo Elektrik 1 On
Photo Elektrik 2 On
Buzzer On
Buzzer On
Kereta Off
Kereta Off
Indikator Mobil Kuning On
Indikator Mobil Kuning On
Photo Elektrik Mobil ON
Photo Elektrik Mobil ON Selenoid On
Selenoid On Selenoid Off
Selenoid Off Limit Swicht Down On
Limit Swicht Down On
Indikator Mobil Merah On
Indikator Mobil Merah On
Indikator Kereta Hijau On
Indikator Kereta Hijau On
A
A
A
A
Kereta On
Kereta On
Photo Elektrik 2 On
Photo Elektrik 2 On
Buzzer Off
Buzzer Off
Palang Pintu Off
Palang Pintu Off
Indikator Kereta Merah On
Indikator Kereta Merah On
Limit Switch Up On
Limit Switch Up On
Indikator Mobil Hijau On
Indikator Mobil Hijau On
STOP
STOP
Gamgar 4.5 Flowchart Palang Pintu Kereta Api Otomatis
BAB V KESIMPULAN
5.2
KESIMPULAN
Setelah dilakukan pengujian didapat kesimpulan bahwa : 1.
Alat model Pintu Perlintasan Kereta Api Otomatis satu Perlinsan ini merupakan Simulasi.
2.
Kecepatan solenoid mendorong ataupun menarik batang palang pintu perlintasan dapat di ubah, dengan mengatur katup orifice. Apa bila katup orifice diputar searah putaran jarum jam maka akan memperlambat gerakanya, dan apa bila diputar kearah sebaliknya maka akan mempercepat garakan solenoid.
3.
Jarak antara sensor Photoelektrik dengan palang pintu sejauh 1 km dengan kecepatan kereta maksimal 60 km/ jam
4.
Panjang busur palang pintu adalah 6,977 meter, dengan sudut palang pintu 80o.
5.
Waktu yang dibutuhkan untuk menutup palang pintu perlintasan kereta api adalah selama 12 detik, dengan kecepatan putaran 1,11 rpm.
Pada perancangan alat model miniatur palang pintu perlintasan pintu kereta api otomatis satu perlintasan, ini menggunakan berbagai macam komponen alat yaitu : •
Saklar On/Off 1 Buah.
•
Push Button Star/Stop 2 Buah.
•
Sensor Photoelektrik Tunggal 2 Buah.
•
Sensor Photoelektrik Ganda 1 Buah.
•
Katup 5/2 1 Buah.
•
Transformator 1 Buah.
•
Presure Regulator 1 Buah.
•
Limit Switch 2 Buah.
•
Indicator Lampu 3 Buah.
•
Buzzer 1 Buah.
Alat ini menggunakan tenega listrik 220 Volt untuk trasformatornya dan dari PLC juga mengeluarkan tegangan sebesar 24 Volt untuk digunakan ke berbagai macam sensor yang dipakai. Sebagai penggerak solenoid, digunakan angin dari Kompressor yang tekananya dapat diatur oleh pressure regulator.
5.2
SARAN
Untuk mengoperasikan alat ini sebaiknya digunakan voltase yang setabil, dapat pula menggunakan stabiliser karena apabila voltase yang ada tidak stabil maka komponen yang bekerja dalam sistem alat ini tidak bekerja dengan optimal.
DAFTAR PUSTAKA
1.
Bidang Sinyal Montrain, Perlengkapan Persilangan Datar, Jabotabek 1997.
2.
CX Programmer User Manual ver. 2.1
3.
Iwan Setiawan. Programmable Logic Controller dan Teknik Perancangan Sistem Kontrol. Deli Publishing. Yogyakarta. 2006.
4.
Omron, PLC Basic Training Manual, 2002.
5.
R. Ackerman. Programmable Logic Controller. Festo Didactic Edisi 4. 1994.
6.
Suhendar. Programmable Logic Control,(PLC). Graha Ilmu. Yogyakarta. Edisi Pertama. 2005
7.
www.plcs.net
LAMPIRAN
Foto perakitan alat
Foto katup 5/2
Foto pressure regulator
Gambar PLC CPM1A - 20CDR – A OMRON
