BAB III PERANCANGAN PROGRAM

Transkripsi

1 BAB III PERANCANGAN PROGRAM 3.1 Dasar Perancangan Program PLC Dalam perancangan perubahan program PLC perlu diperhatikan beberapa hal penting agar suatu sistem yang dirancang dapat berfungsi dengan baik. Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah : a. Mempelajari sampai mengerti betul urutan kerja sistem yang lama. b. Mempelajari sampai mengerti betul urutan kerja sistem yang baru. c. Membuat flow chart atau diagram alir dari sistem. d. Menterjemahkan blok flow chart ke dalam diagram fungsi. e. Membuat diagram ladder setelah diagram fungsi selesai. f. Kemudian menulis program ke dalam PLC. Dari hal hal di atas maka dalam perancangan program PLC digunakan suatu metode untuk mempermudah perancangannya, yaitu: 1. Flow chart (diagram alir) Setelah mempelajari deskripsi kerja mesin yang akan dibuat programnya maka sebaiknya dibuat flow chart atau diagram alir dari mesin tersebut.. Flow chart ini berisi urutan kerja mesin yang digambarkan ke dalam bentuk yang sistematis. 2. Diagram fungsi Setelah pembuatan flow chart maka dapat dibuat diagram fungsi. Diagram fungsi adalah sistem penggambaran urutan kerja parameter yang digunakan dalam pemrograman PLC secara lengkap dan sistematis. Pada 42

2 43 diagram fungsi dapat dilihat parameter parameter yang digunakan dalam pemrograman PLC misalnya parameter input dan output. Selain itu jumlah parameter input dan output yang akan digunakan pada pemrograman dapat dilihat di diagram ini. Pada diagram ini juga digambarkan urutan kerja dari tiap parameter sesuai dengan flow chart yang telah dibuat sebelumnya. 3. Diagram ladder Setelah mengetahui parameter parameter yang akan digunakan pada pemrograman dan juga urutan kerja dari tiap parameter yang digunakan, maka kita dapat memulai untuk membuat diagram ladder. Pembuatan diagram ladder dilakukan dengan penggambaran simbol - simbol instruksi pemrograman. Simbol instruksi yang digambarkan akan diolah oleh PLC sebagai sistem kontrol. Diagram ladder inilah yang biasanya disebut sebagai program kontrol. 4 Tabel data Mneumonic Apabila diagram ladder telah dibuat, maka selanjutnya tabel data Mneumonic juga dapat dibuat. Tabel data Mneumonic adalah terjemahan dari urutan diagram ladder yang masih berupa simbol simbol instruksi pemrograman. Data Mneumonic sudah berupa perintah perintah dengan menggunakan perintah logika, contohnya : Ld, And dan Or. Setelah rancangan dari suatu program kontrol selesai dibuat maka selanjutnya program tersebut harus dimasukkan ke dalam memori PLC sehingga dapat diproses oleh PLC. Ada dua cara memasukkan program ke PLC, yaitu:

3 44 1. Menggunakan konsol PLC. PLC biasanya dilengkapi dengan sebuah konsol untuk memasukkan program. Program yang dimasukkan ke PLC melalui konsol biasanya sudah dalam bentuk data Mneumonic. 2. Menggunakan komputer yang sudah dilengkapi dengan software untuk memasukkan program PLC. Program yang dimasukkan ke PLC melalui komputer dapat berupa diagram ladder ataupun yang sudah berupa data Mneumonic. Setelah program dimasukkan ke dalam PLC maka PLC sudah siap untuk dioperasikan sebagai pengontrol sistem.

4 Deskripsi Kerja Sistem Bias Cutting Lama Untuk mengerti deskripsi kerja sistem mesin bias cutting maka perlu terlebih dahulu kita mengetahui bagian bagian utama mesin tersebut. Mesin bias cutting adalah mesin yang bekerja memotong ply yaitu kain nilon yang dilapis karet dengan ketebalan tertentu. Mesin ini terdiri dari enam bagian utama, yaitu let off, dancing roll, konveyor, carriage, panel kontrol dan operasi, serta wind up Let Off Gambar 3.1 Layout Let Off Roller Let off adalah bagian awal dari mesin bias cutting yang berfungsi menyediakan ply yang akan dipotong dengan panjang tertentu. Terdiri dari dua gulungan roll, yaitu yang berisi ply dan yang tidak berisi ply. Kedua

5 46 roll ditempatkan pada suatu dudukan yang bisa berputar, sehingga ply bisa ditarik keluar oleh konveyor Dancing Roll Dancing roll berfungsi untuk menampung sementara ply yang akan ditarik oleh konveyor, dengan maksud agar konveyor tidak menarik beban let off secara langsung. Gambar 3.2 Layout Dancing Roll System Konveyor Konveyor adalah bagian paling penting dari mesin bias cutting. Pada bagian ini pengukuran panjang ply dan pemotongan dilakukan. Konveyor digerakan oleh sebuah motor induksi yang dikontol menggunakan inverter. Motor ini diharapkan bekerja sesuai setting yang

6 47 telah diberikan. Setelah mencapai jarak sesuai setting maka ply dipotong oleh carriege dan konveyor kembali bekerja mengukur ply. Gambar 3.3 Layout Konveyor Utama Carriege Carriege atau konveyor pemotong adalah bagian yang berfungsi memotong ply setelah diukur oleh konveyor. Terdiri dari pisau yang berputar dengan kecepatan tinggi dan digerakan secara horisontal memotong ply. Digerakan oleh dua buah motor induksi yang masing masing menggerakan pisau dan carriege.

7 48 Gambar 3.4 Layout Carriege Cutter System Panel Kontrol dan Panel Operasi Berisi peralatan peralatan pengontrol yang menjalankan seluruh sistem mesin bias cutting. Panel kontrol berisi peralatan seperti PLC, inverter, kontaktor, pengaman elektrik, dan relai relai. Sedangkan panel operasi terdiri dari saklar saklar atau switch dan indikator indikator mesin Wind Up Wind up adalah bagian akhir dari mesin bias cutting. Bagian ini digunakan untuk menggulung ply yang telah dipotong di konveyor.

8 49 Gambar 3.5 Pemindahan Ply ke Konveyor Wind Up 3.3 Deskripsi Kerja Sistem Bias Cutting Baru Pada dasarnya permasalahan yang terjadi pada sistem bias cutting yang lama adalah terjadinya variasi hasil potongan diluar toleransi spect yang diberikan oleh departemen technical. Hal ini menyebabkan perlu dilakukannya corrective action oleh departemen engineering, yang pada akhirnya memutuskan untuk merubah motor penggerak konveyor sistem yang lama dari motor induksi ke motor yang mempunyai karakteristik posisi presisi dan torsi tinggi, sehingga diharapkan ketelitian mesin akan menjadi lebih tinggi, dan variasi potongan diharapkan tidak terjadi lagi. Jadi tidak terdapat perubahan deskripsi kerja, hanya perubahan beberapa peralatan dan program PLC saja.

9 Pemilihan Jenis Motor Motor yang terkenal akan karakteristik ketepatan posisi adalah motor stepper dan motor servo. Kedua motor ini mempunyai kelebihan dan kekurangan masing masing a. Motor stepper Kelebihandari motor ini antara lain : karakteristik motor stepper yang sinkron dengan pengontrolnya menyebabkan motor ini sangat presisi. Kontrol motor ini bisa menggunakan open loop sehingga tidak membutuhkan feedback biaya lebih murah Kekurangannya adalah : pada dasarnya arus yang mengalir ke gulungan motor tidak bisa dinaikan atau diturunka selama operasi, sehingga jika dibebani beban melebihi kapasitas maka motor bisa salah operasi motor ini mempunyai getaran dan noise yang lebih besar dibandingkan servo motor stepper tidak cocok untuk operasi torsi tinggi dikarenakan pola operasinya. Jika diberikan beban lebih maka bisa menyebabkan motor mengalami kegagalan akurasi langkahnya.

10 51 b. Motor servo Kelebihan motor servo antara lain : servo memproduksi torsi tinggi pada tiap kecepatan termasuk kecepatan nol sehingga pada saat beban berat tidak ada kehilangan step servo mampu menahan posisi static atau diam servo tidak panas berlebih pada saat static atau kecepatan rendah dikarenakan inersia yang rendah maka servo mampu berubah arah putaran dengan cepat servo mampu berakselerasi dan deselerasi dengan cepat sehingga mampu melakukan operasi kecepatan tinggi (5000 rpm maksimum) servo mampu berganti ganti posisi setiap saat tanpa kesalahan kontrol posisi mengandalkan transduser berupa encoder sehingga tingkat ketepatannya mampu mencapai 0,036 0 sesuai kemampuan drive unitnya. Kekurangan motor ini adalah : dengan kontrol feeback yang digunakan menyebabkan adanya waktu jeda antara kontrol dan feedback sehingga ada selisih waktu antara kontrol dan motor biaya lebih mahal

11 52 pada saat berhenti maka motor akan mencoba untuk berputar balik menyesuaikan pulsa feedback sehingga tidak memungkinkan operasi tanpa getaran Dengan perbandingan yang sangat jelas diantara motor motor diatas maka diputuskan untuk menggunakan motor servo agar mampu memberikan torsi tinggi dan mampu beroperasi pada kecepatan tinggi. 3.4 Desain Sistem Bias Cutting yang Baru Sistem penggerak konveyor pada sistem bias cutting yang lama menggunakan motor induksi tiga phasa 380 VAC yang dikontrol menggunakan inverter. PLC controller Feed back encoder Source 220 VAC 1 phase Inverter Source 380 VAC 3 phase No fuse breaker Motor induksi 3 phase 380 VAC encoder Gambar 3.6 Sistem Kontrol Bias Cutting Lama Dengan digantinya motor penggerak menjadi motor servo, maka pada sistem kontrol yang perlu dirubah adalah digantinya pengontrol motor dari inverter ke drive unit yang dibutuhkan servo yaitu servo amplifier. Kemudian

12 53 diadakan perubahan pada program PLC untuk mengatur parameter parameter amplifier dan modul posisi agar servo bekerja sesuai setting. Amplifier dihubungkan dengan PLC menggunakan modul posisi. Dalam hal ini dikarenakan PLC yang digunakan oleh sistem lama adalah merek mitsubishi seri A, dengan spesifikasi CPU A 2 U s CPU maka modul posisi yang dipilih adalah dari mitsubishi dengan spesifikasi A1SD75P1 yang mempunyai satu slot ke amplifier. Amplifier yang digunakan juga dari mitsubishi dengan spesifikasi MR J2S 500A, sehingga diharapkan tidak terjadi kesulitan dalam mengkomunikasikan alat alat tersebut. Motor yang kemudian digunakan adalah motor servo AC tiga phasa 130 VAC dengan daya 5 kw dan telah mempunyai built in encoder didalamnya. Modul posisi mengirimkan pulsa secara terus menerus ke amplifier sesuai kebutuhan pergerakan motor servo ini. Secara sederhana bisa digambarkan bahwa perubahan yang terjadi tidak banyak, hanya pada program PLC, motor drive, dan motor utama yang digunakan. PLC controller Source 220 VAC 1 phasa Servo amplifier encoder Trafo step down 380/220 VAC No fuse breaker Source 220 VAC 3 phasa Servo motor 220 VAC 3 phasa Feed back encoder Gambar 3.7 Sistem Bias Cutting Yang Baru

13 54 Untuk mengotrol suatu motor servo maka kita harus tahu konfigurasi dan cara kerja amplifiernya terlebih dahulu. Berikut ini ditampilkan konfigurasi dari servo amplifier yang digunakan pada mesin bias cutting ini Gambar 3.8 Konfigurasi Internal Servo Amplifier

14 55 Gambar 3.9 Konfigurasi Servo Amplifier ke Motor Servo Dari dua gambar diatas bisa kita ambil kesimpulan bahwa pengontrolan motor servo melalui servo amplifier adalah melalui port CN1A. Sedangkan pada

15 56 gambar berikut ditampilkan bagaimana hubungan antara port CN1A dengan modul posisi yang ada pada PLC. Gambar 3.10 Konfigurasi Modul Posisi ke Port CN1A

16 57 Maksud dari beberapa simbol dan singkatan singkatan di atas akan dijelaskan pada lembar lampiran. Setelah melihat gambar gambar diatas maka berarti pengontrolan servo adalah pengontrolan modul posisi. Hal ini berarti inti dari karakteristik yang diinginkan dari sebuah motor servo adalah bagaimana kita mengatur modul posisi. Untuk itu maka kita perlu tahu bagaimana konfigurasi dan kontrol yang dilakukan PLC terhadap modul posisi ini. Tabel 3.1 Input output ketika AD75 DItempatkan pada Slot 0 Arah sinyal : AD75 ==> CPU PLC Arah sinyal : CPU PLC ==> AD75 No. Alamat Nama sinyal No. Alamat Nama sinyal X0 AD75 READY Y0 X1 Axis 1 X2 Axis 2 X3 Axis 3 Start complete X4 Axis 1 X5 Axis 2 X6 Axis 3 Busy X7 Axis 1 Positioning complete X8 Axis 2 USE PROHIBITED X9 Axis 3 XA Axis 1 XB Axis 2 Error detection XC Axis 3 XD Axis 1 M code ON XE Axis 2 YF XF Axis 3 X10 X1F USE PROHIBITED Y10 Axis 1 Y11 Axis 2 Positioning start Y12 Axis 3 Y13 Axis 1 Axis stop Y14 Axis 2 Y15 USE PROHIBITED Y16 Axis 1 Forward run JOG start Y17 Axis 1 Reverse run JOG start Y18 Axis 2 Forward run JOG start Y19 Axis 2 Reverse run JOG start Y1A Axis 3 Forward run JOG start Y1B Axis 3 Reverse run JOG start Y1C Axis 3 Axis stop Y1D PLC READY Y1E USE PROHIBITED Y1F

17 58 PLC CPU AD75 Y1D X0 PLC READY signal AD75 READY signal Drive unit READY signal Upper/lower limit signal Near-point dog signal External signal Y16, Y18, Y1A Y17, Y19, Y1B Forward run JOG start signal Reverse run JOG start signal External interface Zero point signal Drive unit Deviation counter clear Positioning start signal Y10, Y11, Y12 X7, X8, X9 Positioning complete signal Pulse train X4, X5, X6 X1, X2, X3 Y13, Y14, Y1C BUSY signal Start complete signal Axis stop signal Interface with PLC Manual pulse generator A-phase Manual pulse generator B-phase Manual pulse generator XD, XE, XF M code ON Speed/position changeover signal Stop signal External start signal External signal XA, XB, XC Error detection signal Data write/read Parameter write/read Positioning data write/read Peripheral device interface Positioning start information write/read Zero point return operation (test) JOG operation (test) Positioning operation (test) Peripheral device Operation monitor Gambar 3.11 Konfigurasi Input/output AD75

18 59 Dari tabel dan gambar diatas maka kita sudah bisa menentukan input output mana yang akan digunakan. Setelah itu maka kita bisa mulai menulis parameter modul posisi sesuai dengan karakteristik motor servo yang kita inginkan. Keterangan tentang kabel, konektor konektor serta konfigurasi di dalam konektor akan diperlihatkan pada segmen lampiran. Gambar 3.12 Penerapan PLC, Modul Posisi dan Servo Amplifier Berikut ini digambarkan pengaturan parameter dasar motor servo dan pergerakannya.

19 60 M9036 MOV K0 D50 ini adalah setting parameter ukuran yang dipakai positioning module. K0 menunjukkan ukuran menggunakan milimeter MOV K6000 D51 MOV K2210 D52 ini adalah setting pulse per rotation ini adalah setting movement amount per rotation MOV K10 MOV K1 MOV K1 D53 D54 D55 ini adalah setting unit magnification setting pulse output, yang dipakai adalah CW/CCW rotation direction setting MOV K D56 MOV K2000 D58 limit kecepatan maksimal waktu yang dibutuhkan untuk berakselerasi MOV K2000 D60 waktu yang dibutuhkan untuk MOV K20 MOV K0 D62 D64 berdeselerasi kecepatan awal mode untuk memilih stepper atau standar. Nilai K0 menunjukan standard mode TO H8 K0 D50 K16 memindahkan semua setting diatas ke special module yang terhubung ke servo amplifier

20 61 M9036 DMOV K2000 D66 DMOV K2000 D68 DMOV K1000 D70 DMOV K1000 D72 DMOV K1000 D74 DMOV K1000 D76 DMOV K D78 setting akselerasi 1 setting akselerasi 2 setting akselerasi 3 setting deselerasi 1 setting deselerasi 2 setting deselerasi 3 setting kecepatan maksimal manual MOV K3 MOV K3 D80 D81 setting akselerasi manual setting deselerasi manual TO H8 K36 D66 K16 pindahkan semua setting diatas ke M9036 X0 Y9D PLS M0 positioning module PLC ready Trigger jalan otomatis M0 X1 DTO H8 K1306 K1000 Y90 TO H8 K1300 H300 TOP H8 K1150 K1 K1 DTO H8 K1304 K Y96 DTO H8 K1160 K50000 END Jarak putaran motor servo Positioning start Positioning identifier Mode modul posisi Pindahkan paramater diatas ke modul posisi Jogging Jog speed End program

21 62 Setelah dilakukan pengaturan parameter seperti di atas maka kemudian dilakukan uji pergerakan motor servo baik manual maupun otomatis dengan kondisi bebas atau belum terhubung ke beban. Setelah servo berhasil bekerja sesuai dengan yang diharapkan maka kemudian servo dimasukkan ke sistem bias cutting dengan cara mengganti motor induksi penggerak konveyor menggunakan motor servo dan kemudian menyisipkan program dan pengaturan parameter servo seperti potongan program di atas ke dalam program sistem bias cutting lama. Gambar 3.13 Penerapan Motor Servo Berikut ini merupakan seluruh program pengendalian motor servo yang disisipkan ke mesin bias cutting. Program ini sudah mengikut sertakan semua sensor dan saklar saklar yang ada pada mesin ini. Dengan kata lain ini adalah program akhir motor servo termasuk pengaturan parameter dasar dan perintah serta feedback yang diperlukan.

22 63 M MOV K0 D50 MOV K6000 D51 MOV K1000 D52 MOV K1 D53 MOV K1 D54 MOV K0 D55 DMOV K20000 D56 DMOV K1000 D58 DMOV K1000 D60 DMOV K100 D62 MOV K0 D M9038 TO H8 K0 D50 K16 DMOV K0 D66 DMOV K0 D68 DMOV K100 D70 DMOV K0 D72 DMOV K0 D74 DMOV K200 D76 DMOV K10000 D78 MOV K3 D80 MOV K3 D81 TO H8 K26 D61 K16 Gambar 3.13 Potongan Program Motor Servo

23 M9036 Y70 BIN K4X20 D31 READY LAMP D+ D31 K1000 D32 M39 M39 LENGTH SET BCD D31 D35 SET DISPLAY BCD D30 D M9036 X87 RST CURR.VAL.DI SPLAY M39 POST.COMP LETE M41 SET M39 SEND POST.START M9036 Y D/ D40 K1000 D30 READY LAMP CURR.VALUE D* D40 K6 D34 CURR.VALUE D/ D34 K10 D Y9D X80 X84 Y70 Y40 Y4A Y62 Y41 Y0A0 60% CURR.VALUE PLS Y90 PLC READY AD75 READY BUSY READY LAMP AUTO MODE AUTO START CARR REV MANUAL MODE PRESS DW TEST POST.START Y4A 1142 Y9D X87 SEND POST.START DTO H8 K1154 K0 K1 PLC READY POST. COMPLETE TO H8 K1150 K9003 K1 SET M40 POST. COMPLETE RST M42 LOW SPEED 1166 Y40 Y70 M40 X0F X0C SET M41 AUTO MODE READY LAMP POST. COMPLETE CARR REV PX OPERATOR PH AUTO CARR FWD Gambar 3.14 Potongan Program Motor Servo

24 X37 CARR FWD PX Y40 AUTO MODE RST RST M44 AUTO CARR FWD M40 Y60 PRESS DOWN SET PLS POST. COMPLETE M45 AUTO CARR REV M Y40 X0F RST SEND POST. START M AUTO MODE Y9D CARR REV PX M41 AUTO CARR REV DTO H8 K1306 D32 K1 PLC READY SEND POST.START LENGTH SET 1208 Y9D Y40 DTO H8 K1300 K512 K1 DFRO H8 K800 D40 K2 PLC READY AUTO MODE D>= D40 D41 CURR.VALUE SET M42 M42 CURR.VALUE 60% CURR VALUE LOW SPEED DTOP H8 K1156 K5000 K1 LOW SPEED M42 TOP H8 K1158 K1 K1 TOP H8 K1158 K1 K Y9D Y70 LOW SPEED Y41 X15 Y97 Y96 PLC READY READY LAMP MANUAL MODE C/V FWD X16 JOG REV RUN Y96 JOG FWD RUN Y97 C/V REV X15 C/V FWD X16 C/V REV JOG FWD RUN JOG REV RUN DTO H8 K1160 K10000 K1 DTO H8 K1160 K10000 K1 Gambar 3.15 Potongan Program Motor Servo

25 66 Y9D Y FROM H8 K807 D33 K1 PLC READY READY LAMP ALARM DATA > D33 K0 M43 ALARM DATA M43 X33 TO H8 K1151 K1 K1 ALARM RESET M9032 M43 Y70 Y41 Y8 SERVO ALARM 1334 Y0A1 READY LAMP MANUAL MODE CUTTER DOWN CUTTER DOWN TEST M44 Y8 AUTO CARR FWD Y41 PRESS DOWN X7 Y0A0 MANUAL MODE M44 PRESS DOWN PRESS DOWN TEST AUTO CARR FWD Y41 X5 M269 X35 T255 X37 MANUAL MODE M42 CARRIAGE FWD M42 Y0A3 CARR FWD TEST AUTO CARR FWD MANUAL MODE Y41 X6 M258 T254 X35 X0F Y0A0 MANUAL MODE M45 CARRIAGE REV Y41 Y0A2 CARR REV TEST AUTO CARR REV MANUAL MODE X0F Y0A3 M269 X M268 CARR REV PX M268 CARR FWD TEST CARR FWD PX M44 AUTO CARR FWD X37 Y0A2 M268 X0F 1381 M269 CARR REV PX M269 CARR FWD TEST CARR FWD PX 1387 END Gambar 3.16 Potongan Program Motor Servo

26 67 Setelah potongan program PLC di atas telah berhasil disisipkan maka desain telah selesai diterapkan dan selanjutnya hanya tinggak menguji pergerakan servo saja Dari potongan program di atas, program dengan nomor step 912 hingga 985 merupakan pengaturan parameter dasar dari servo, seperti yang telah dijelaskan pada bagian sebelumnya. Pengaturan jarak putaran otomatis motor servo ada pada step 1054 dan Pengaturan dilakukan menggunakan saklar BCD dan dikarenakan PLC membacanya sebagai masukan heksadesimal maka diubah menjadi BCD dengan perintah BCD pada step Positioning start otomatis diprogram pada step program nomor 1128 dengan berbagai persyaratannya. Sedangkan menjalankan servo secara manual ada pada step program nomor 1267 termasuk juga pengaturan batas kecepatannya.