UNIVERSITAS BINA NUSANTARA
Jurusan Sistem Komputer Skripsi Sarjana Komputer Semester Genap 2004/2005
SIMULASI CONVEYOR UNTUK PROSES PENGECATAN DAN PENGERINGAN MENGGUNAKAN PLC
William Heriawan
0221970099
Abstrak Pada proses industri, khususnya industri yang didalamnya melibatkan proses pengecatan, sangatlah tidak efisien jika proses dilakukan secara manual karena akan menghabiskan resource yang ada. Selain itu, proses penyemprotan cat secara manual memiliki efek yang buruk bagi kesehatan manusia, yang pada akhirnya akan menganggu kontinyuitas proses itu sendiri. Penelitian ini bertujuan untuk merancang suatu prototype sistem pengendali conveyor yang dapat melaksanakan proses pengecatan dan pengeringan secara kontinyu dengan pemanfaatan waktu yang efisien, menggunakan PLC dengan tipe OMRON C200H. Metodologi yang digunakan dalam penyusunan skripsi ini adalah studi kepustakaan dan penelitian laboratorium. Sistem dirancang agar dapat mengatur pergerakan conveyor dan melakukan proses pengecatan terhadap obyek yang lewat diatasnya. Panjang obyek diukur oleh sistem menggunakan sebuah sensor photoelectric dipadukan dengan proses perhitungan terhadap pulsa yang dihasilkan oleh rotary encoder sebagai akibat dari pergerakan motor. Kemudian sistem akan melakukan proses pengecatan terhadap obyek sesuai dengan panjang yang terukur. Penggunaan PLC dalam sistem ini memudahkan proses penyesuaian dan pengembangan sistem lebih lanjut dimasa yang akan datang sesuai dengan perkembangan kebutuhan yang timbul.
Kata kunci: PLC, pengecatan, conveyor
iii
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas selesainya penulisan skripsi yang berjudul “Simulasi Conveyor untuk Proses Pengecatan dan Pengeringan Menggunakan PLC”. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi strata-1 pada jurusan Sistem Komputer Universitas Bina Nusantara. Penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari partisipasi berbagai pihak, yang baik secara langsung maupun tidak langsung turut membantu dan mendukung penyelesaian penyusunannya. Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua orang tua dan adik-adik penulis yang terus memberi motivasi dan semangat dalam penyusunan skripsi sehingga dapat selesai dengan hasil semaksimal mungkin. 2. Bpk. Sardjono Trihatmo, Dipl. Ing. selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktunya dalam memberi bimbingan, pengetahuan dan petunjuk, juga motivasi, dalam menyusun, memperbaiki dan menyempurnakan skripsi ini. 3. Bpk. Iman H. Kartowisastro, Ir., Msc., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Sistem Komputer dan Bpk. Robby Saleh, S.Kom. selaku Sekretaris Jurusan Sistem Komputer yang telah meluangkan waktu dan memberi masukan dalam menyelesaikan skripsi ini. 4. Para sahabat yang telah telah meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penyelesaian skripsi ini, baik secara moril maupun materil.
iv
Meski telah berusaha maksimal, namun penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu saran dan kritik yang membangun dari rekan-rekan pembaca sangatlah dibutuhkan guna menjadikan skripsi ini lebih baik lagi. Akhir kata, penulis merasa sangat bersyukur apabila skripsi ini dapat berguna bagi kepentingan orang banyak. Semoga hasil karya ini dapat bermanfaat bagi rekanrekan pembaca dan dapat memberikan sumbangsih kepada almamater dalam pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi.
Jakarta, Juni 2005
Penulis
v
DAFTAR ISI
Halaman Judul Luar Halaman Judul Dalam Halaman Persetujuan Hardcover
i
Halaman Pernyataan Dewan Penguji
ii
Abstrak
iii
Prakata
iv
Daftar Isi
vi
Daftar Tabel
x
Daftar Gambar
xi
Daftar Lampiran
xv
BAB 1
BAB 2
PENDAHULUAN
1
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Ruang Lingkup Penelitian
3
1.3. Tujuan dan Manfaat
3
1.4. Metodologi
4
1.5. Sistematika Penulisan
4
LANDASAN TEORI
5
2.1. Programmable Logic Controller (PLC)
5
2.1.1. Dasar-dasar Programmable Logic Controller (PLC)
vi
5
2.1.1.1. Central Processing Unit (CPU)
6
2.1.1.2. Programmer/Monitor (PM)
7
2.1.1.3. Input/Output (I/O) Modules
7
2.1.1.4. Racks dan Chassis, serta Komponen yang sifatnya Opsional 2.1.2. Prinsip Kerja Programmable Logic Controller (PLC)
11 11
2.1.2.1. Prinsip Kerja CPU
13
2.1.2.2. Memori Solid-State
15
2.1.2.3. Prosesor
17
2.1.2.4. Antarmuka: Modul Input/Output
20
2.1.2.5. Catu Daya
22
2.1.3. Pemrograman PLC
24
2.1.4. Proses Scan
26
2.2. Sensor
28
2.2.1. Sensor Photoelectric
29
2.2.1.1. Sensor dengan Modus Sorotan Cahaya Lurus (Through-beam Sensor)
32
2.2.1.2. Sensor dengan Modus Sorotan Cahaya Pantul (Reflection Sensor) 2.3. Aktuator
34 35
2.3.1. Motor Listrik
35
2.3.1.1. Motor AC
36
2.3.1.2. Motor Induksi
38
2.4. Proses Pengecatan Otomatis vii
40
BAB 3
PERANCANGAN SISTEM
42
3.1. Umum
42
3.2. Modul Perangkat Keras (Hardware)
43
3.2.1. Modul Input
43
3.2.1.1. Sensor Photoelectric
43
3.2.1.2. Saklar-saklar
44
3.2.2. Modul Proses
45
3.2.2.1. Unit CPU
45
3.2.2.2. Unit Masukan
46
3.2.2.2.1. High Density Input Unit
46
3.2.2.2.2. High Speed Counter Unit
47
3.2.2.3. Unit Keluaran
48
3.2.2.3.1. High Density Output Unit
49
3.2.2.3.2. Contact Output Unit
49
3.2.2.4. Unit Host Link 3.2.3. Modul Output
50 52
3.2.3.1. Motor
53
3.2.3.2. Komponen Display
56
3.2.3.3. Pengecat
57
3.2.3.4. Pengering
58
3.2.4. Diagram Koneksi
59
3.3. Modul Perangkat Lunak (Software)
61
3.4. Perancangan Fisik Sistem
64
viii
BAB 4
BAB 5
IMPLEMENTASI DAN EVALUASI
66
4.1. Spesifikasi Sistem
66
4.2. Implementasi Sistem
67
4.3. Percobaan dan Analisa
69
4.4. Faktor yang Mempengaruhi Hasil Pengukuran Panjang Obyek
73
SIMPULAN DAN SARAN
80
5.1. Simpulan
80
5.2. Saran
81
Daftar Pustaka
82
Daftar Riwayat Hidup
83
Lampiran-lampiran
84
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Jenis-jenis Chip memori pada CPU PLC
15
Tabel 2.2. Perbedaan Karakteristik Motor AC dan Motor DC
36
Tabel 2.3. Karakteristik Motor Sangkar Tupai
40
Tabel 3.1. Setting Switch (a) SW3, Baud Rate; (b) SW4, Level Perintah, Parity dan Kode Transmisi
51
Tabel 3.2. Deskripsi Terminal Inverter MITSUBISHI FR-A024
54
Tabel 3.3. Nama-nama Bagian Air-brush
58
Tabel 4.1. Hasil Pengukuran Obyek dengan Panjang 5,00cm
70
Tabel 4.2. Hasil Pengukuran Obyek dengan Panjang 10,00cm
71
Tabel 4.3. Hasil Pengukuran Obyek dengan Panjang 15,00cm
72
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Layout dan Koneksi Sistem PLC
5
Gambar 2.2. Pengesetan Saklar Modul Input/Output
9
Gambar 2.3. Blok Diagram Komputer Pengolah Data
12
Gambar 2.4. Blok Diagram Komputer Pengontrol Proses
12
Gambar 2.5. Blok Diagram CPU pada PLC
13
Gambar 2.6. Ukuran memori (a) 1 KB (b) 2 KB
16
Gambar 2.7. Peta Memori
17
Gambar 2.8. Susunan Modul Input PLC
20
Gambar 2.9. Susunan Modul Output PLC
21
Gambar 2.10. Blok Diagram Catu Daya PLC
22
Gambar 2.11. Penyisipan Kontak dan Koil
24
Gambar 2.12. Contoh Penyisipan Kontak yang Salah dan Solusinya
25
Gambar 2.13. Matriks Kontak
25
Gambar 2.14. Contoh Susunan Kontak Bersarang (Nested)
26
Gambar 2.15. Orientasi Aliran Diagram (a) flow dari kiri ke kanan; (b) flow lurus/rata atas Gambar 2.17. Orientasi Aliran Diagram
26
Gambar 2.16. Siklus Operasional PLC
27
Gambar 2.17. Proses Scan
27
Gambar 2.18. Komponen Kontrol Proses
28
Gambar 2.19. Sensor Photoelectric
29
Gambar 2.20. Kontrol Photoelectric Mula-mula
29
xi
Gambar 2.21. LED (Light-Emitting Diode)
30
Gambar 2.22. Panjang Gelombang Pemancaran LED
31
Gambar 2.23. Pemancaran Infra Merah LED Gallium Arsenide
31
Gambar 2.24. (a) Sensor Sorotan Cahaya Lurus; (b) Area Sorotan Efektif
32
Gambar 2.25. Sensor dengan Tutup Lensa Bercelah untuk Mendeteksi Benda Kecil 33 Gambar 2.26. Prinsip Kerja Sensor Sorotan Cahaya Lurus (a) Cahaya dari Sumber Diterima Penuh oleh Detektor; (b) Cahaya dari Sumber Terhalang, Obyek Terdeteksi Gambar 2.27. (a) Sensor Sorotan Cahaya Pantul; (b) Area Sorotan Efektif
33 34
Gambar 2.28. Prinsip Kerja Sensor Sorotan Cahaya Pantul (a) Cahaya dari Sumber Dipantulkan oleh Retroreflektor dan Diterima Penuh oleh Detektor; (b) Cahaya dari Sumber Terhalang, Obyek Terdeteksi
34
Gambar 2.29. Motor AC (a) Fase Tunggal; (b) Fase Tiga
37
Gambar 2.30. Motor Induksi dan Tabel Hubungan Pengatur Kecepatan
39
Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem
43
Gambar 3.2. Blok Diagram Modul Input
43
Gambar 3.3. Sensor Autonics BM1M-MDT
44
Gambar 3.4. Modus Operasi Sensor BM1M-MDT
44
Gambar 3.5. CPU Model OMRON C200H-CPU21
45
Gambar 3.6. Unit Masukan Model OMRON C200H-ID215
46
Gambar 3.7. Unit Masukan Model OMRON C200H-CT001-V1
47
Gambar 3.8. Unit Keluaran Model OMRON C200H-OD215
49
Gambar 3.9. Unit Keluaran Model OMRON C200H-OC222
49
xii
Gambar 3.10. Unit Host Link Model OMRON C200H-LK201-V1
50
Gambar 3.11. Koneksi RS-232C Antara Host Link dan Host Computer
52
Gambar 3.12. Blok Diagram Modul Output
52
Gambar 3.13. Blok Diagram Hubungan Motor, Inverter dan Encoder
53
Gambar 3.14. Pulsa Encoder (a) Putaran Searah Jarum Jam; (b) Putaran Berlawanan Arah Jarum Jam
54
Gambar 3.15. Diagram Koneksi Inverter MITSUBISHI FR-A024
56
Gambar 3.16. Blok Diagram Komponen Display
56
Gambar 3.17. Blok Diagram Pengecat
57
Gambar 3.18. Bagian-bagian Air-brush
57
Gambar 3.19. Blok Diagram Pengering
58
Gambar 3.20. Diagram Koneksi Sistem
59
Gambar 3.21. Koneksi Terminal Modul Input
59
Gambar 3.22. Koneksi Terminal Modul Output
60
Gambar 3.23. Koneksi Terminal Rangkaian Motor
61
Gambar 3.24. Rancangan Timing Chart Sistem
62
Gambar 3.25. Rancangan Flowchart Program Utama
63
Gambar 3.26. Rancangan Flowchart Modul (a) Hitung Panjang Obyek; (b) Kecepatan Motor; (c) Pengecatan; dan (d) Pengeringan
64
Gambar 3.27. Rancangan Fisik Sistem (a) Tampak Atas; (b) Tampak Samping
65
Gambar 3.28. Simulasi Conveyor untuk Proses Pengecatan dan Pengeringan
65
Gambar 4.1. Ilustrasi Proses Pengecatan (a) Lintasan Cat Sepanjang Obyek; (b) Lintasan Cat Lebih Panjang dari Obyek; dan (c) Lintasan Cat Lebih Pendak dari Obyek xiii
73
Gambar 4.2. Pemasangan Encoder (a) Poros Sejajar Silinder; (b) Poros Sedikit Miring
74
Gambar 4.3. Ilustrasi Kesalahan Pengukuran Akibat Miringnya Poros Encoder Terhadap Poros Silinder (a) Poros Sejajar Silinder; (b) Poros Sedikit Miring
75
Gambar 4.4. Ilustrasi Kesalahan Pengukuran Akibat Miringnya Letak Benda pada Conveyor (a) Letak Benda Lurus; (b) Letak Benda Sedikit Miring
76
Gambar 4.5. Bentuk Obyek yang Digunakan dalam Percobaan
76
Gambar 4.6. Urutan Proses Pengecatan
77
Gambar 4.7. Contoh Hasil Pengecatan oleh Sistem
78
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A. Listing Program Lampiran B. Data Sheet Komponen
xv
