BAB 3 PERANCANGAN SISTEM. yang diproses secara otomatis

Transkripsi

1 BAB PERAANGAN SISTEM.. Umum Menurut Olson dan Polka (00), sebuah alat pengecat otomatis memiliki persyaratan minimum sebagai berikut.. Sistem bekerja secara otomatis dengan sesedikit mungkin melibatkan proses manual. Sistem menerima informasi ukuran dan menghitung jumlah obyek yang diproses secara otomatis. Adanya ruang yang cukup di sekitar area penyemprotan cat sehingga pengaruh semprotan cat tidak akan mengganggu kinerja keseluruhan dari sistem.. Setelah proses pengecatan diterapkan pada sebuah obyek, harus dilanjutkan dengan proses pengeringan.. Adanya perubahan/penyesuaian kecepatan gerakan motor/conveyor pada saat berlangsungnya proses pengecatan dan pengeringan obyek untuk memperoleh hasil yang sempurna. Dengan memperhatikan hal-hal tersebut diatas, dirancanglah suatu sistem simulasi conveyor untuk proses pengecatan dan pengeringan menggunakan PC, yang dibagi ke dalam dua kegiatan, yaitu perancangan modul perangkat keras (hardware) dan perancangan modul piranti lunak (software).

2 .. Modul Perangkat Keras (Hardware) Blok diagram sistem simulasi conveyor untuk proses pengecatan dan pengeringan menggunakan PC adalah sebagai berikut. masukan Modul Input Modul Proses Modul Output keluaran feedback Gambar.. Blok Diagram Sistem... Modul Input Modul input terdiri atas komponen sensor dan tombol-tombol. Diagram blok dari modul input adalah: sinyal masukan Sensor Photoelectric Saklar Saklar ke unit input PC sebagai berikut. Gambar.. Blok Diagram Modul Input Penjelasan masing-masing komponen yang terdapat pada modul input adalah... Sensor Photoelectric Sensor photoelectric digunakan untuk mendeteksi adanya obyek yang berjalan melalui conveyor.

3 Spesifikasi alat: Seri Tipe Waktu respon Catu daya masukan Tegangan keluaran : Autonics BMM-MDT : retroreflective : maksimum ms : VDC : VDC oad +V (coklat) output (hitam) - VDC Autonics obyek 0V (biru) Gambar.. Sensor Autonics BMM-MDT Sensor tersebut bekerja pada modus operasi dark-on. Pada saat sebuah obyek terdeteksi melewati sensor, maka keluaran dari sensor akan H dengan tegangan keluaran sebesar +VDC, dan lampu indikator (ED) pada sensor akan menyala (ON). Sinyal keluaran ini kemudian diteruskan ke PC untuk dapat diproses lebih lanjut. Dark ON Operasi Receiver Indikator Operasi (ED) Output TR cahaya diterima cahaya terinterupsi ON OFF ON OFF Gambar.. Modus Operasi Sensor BMM-MDT... Saklar-saklar Sistem dirancang menggunakan (dua) buah saklar, yang dihubungkan langsung ke modul input PC. Adapun fungsi masing-masing saklar adalah:. Saklar (START) berfungsi sebagai saklar untuk mengoperasikan sistem.

4 . Saklar (STOP) berfungsi sebagai saklar untuk menghentikan sistem, termasuk untuk emergency stop.... Modul Proses Modul proses menggunakan PC tipe OMRON C00H, dengan unit-unit sebagai berikut.. Unit CPU. Unit Masukan. Unit Keluaran. Unit Host ink... Unit CPU RUN AARM ERROR OUT INHIBIT POWER Fuse 0VAC A SYSMAC C00H OmRO ROn PROGRAMMABE CONTROER CPU Gambar.. CPU Model OMRON C00H-CPU

5 6 Merupakan otak dari PC yang berfungsi mengeksekusi program, mengolah data/sinyal yang diterima oleh unit masukan dan kemudian meneruskan hasil olahan data/sinyal ke unit keluaran, berkomunikasi dengan piranti eksternal lain, dsb. Spesifikasi alat: Model Catu daya masukan : OMRON C00H-CPU : 00 0 atau 00 0VAC, 0 atau 60Hz Tegangan keluaran : 0,A, VDC +0% / 0%... Unit Masukan speed counter unit. Unit masukan terdiri atas (dua) unit yaitu high density input unit dan high... High Density Input Unit ID RUN CN CN MACHINE NO. CN CN B A A B VDC CN I/O word n CN I/O word n+ B A A B com 9 9 com0 8 8 VDC VDC 8 8 com 9 9 com VDC Gambar.6. Unit Masukan Model OMRON C00H-ID Spesifikasi alat: Model Tegangan masukan : OMRON C00H-ID : VDC

6 Merupakan special I/O unit pada PC C00H dengan buah terminal masukan berkecepatan tinggi (high speed input).... High Speed Counter Unit Spesifikasi alat: Model Tegangan masukan : OMRON C00H-CT00-V : VDC, VDC, atau VDC CT00-V RUN A B - ERR 0 6 Baris B Input A: VDC Input A: 0 V Input B: VDC No. Pin Baris A Input A: VDC Input A: VDC Input B: VDC MACHINE NO. Input B: 0 V Input Z: VDC 6 Input B: VDC Input Z: VDC MODE Input Z: 0 V Input Z: VDC Control Input IN: 0 V Control Input IN: / VDC Control Input IN: VDC Control Input IN: 0 V Control Input IN: / VDC 0 Control Input IN: VDC 9 Output 0 through, Power Supply: to VDC Output 0 through, COM: 0 V Output through, Power Supply: to VDC Output through, COM: 0 V 8 6 Output 0 Output Output Output Output Output Output 6 Output Gambar.. Unit Masukan Model OMRON C00H-CT00-V Merupakan special I/O unit pada PC C00H dengan masukan berupa pulsa VDC atau VDC atau VDC dan memiliki sumbu/poros. High speed counter melakukan proses penghitungan secara terpisah dari waktu siklus (cycle time) PC, sehingga memungkinkan untuk menghitung sinyal yang sangat pendek dan cepat, dengan kecepatan penghitungan sebesar 0 kcps. Modus operasi high speed counter: o Modus linear, nilai counter di-increment atau decrement antara sampai dan secara kontinyu dibandingkan dengan jangkauan presetnya. Saat nilai counter berada dalam jangkauan, output akan ON.

7 8 o Modus circular, nilai counter diulang dari nol ketika mencapai nilai preset maksimum, atau menjadi nilai preset maksimum ketika nilai counter berkurang sampai lebih kecil atau sama dengan nol. Nilai preset maksimum harus diantara 0 sampai 6.. o Modus preset, nilai counter di-decrement secara normal dari sebuah nilai preset (antara sampai ) sampai mencapai nol. o Modus gate (model C00H-CT00-V hanya memiliki modus gate normal), pulsa dihitung saat masukan kontrol IN berkondisi ON. Nilai counter tidak berubah ketika IN menjadi OFF, dan berubah saat IN menjadi ON lagi. Pada saat itu, nilai counter diulang dari nol. o Modus latch, penghitungan dimulai dari nol ketika IN berkondisi ON dengan jangkauan antara sampai Pulsa dihitung secara kontinyu terlepas dari kondisi IN ON atau telah OFF, namun nilai counter saat ini sama dengan nilai counter yang terkunci pada saat IN berkondisi ON. Penghitungan akan dimulai dari nol kembali saat IN berubah dari OFF menjadi ON. o Modus sampling, pulsa dihitung pada interval preset setelah IN berkondisi ON. Proses penghitungan dapat dilakukan pada dua arah. Penghitungan selalu dimulai dari nol dengan jangkauan antara sampai , dengan interval waktu harus diantara 0 dan ms.... Unit Keluaran contact output unit. Unit keluaran terdiri atas (dua) unit yaitu high density output unit dan

8 9... High Density Output Unit Spesifikasi alat: Model Tegangan keluaran : OMRON C00H-OD : sampai VDC; 0, A Merupakan special I/O unit pada PC C00H dengan buah terminal keluaran transistor yang dapat digunakan sebagai unit keluaran dinamis 8 titik. OD RUN CN CN MACHINE NO. CN CN B A A B CN I/O word n CN I/O word n+ B A A B + to VDC com to VDC com com + to VDC com + to VDC Gambar.8. Unit Keluaran Model OMRON C00H-OD... Contact Output Unit OC COM B0 0 A0 B A B A B 6 A B 8 9 A B 0 A B6 A6 B A B8 COM A8 B9 VDC, 0 VAC max. (inductive load: A resistive load: A) (8 A/Unit) Gambar.9. Unit Keluaran Model OMRON C00H-OC

9 0 Spesifikasi alat: Model Tegangan keluaran : OMRON C00H-OC : 0 VAC atau VDC; A Merupakan Standard I/O unit pada PC C00H dengan buah terminal keluaran yang digunakan untuk beban yang bersifat resistif.... Unit Host ink Spesifikasi alat: Model Standar Koneksi : OMRON C00H-K0-V : RS-C Merupakan unit yang menghubungkan sistem PC dengan sebuah host computer (bisa berupa personal computer/pc), sehingga memungkinkan dilakukannya pemrograman secara offline yang mudah dan efisien, serta untuk proses monitoring secara online. K0 RUN RCV XMT ERROR SW SW SW SW Host Computer (PC) RS C Kabel Konektor RS C Gambar.0. Unit Host ink Model OMRON C00H-K0-V

10 Untuk dapat berkomunikasi dengan baik, setting pada unit host link harus sesuai dengan host computer (PC) yang digunakan. Setting pada unit host link diatur oleh switch SW, SW, SW dan SW. SW dan SW merupakan setting nomor mesin. SW mengatur baud rate unit host link. Sedangkan SW mengatur level perintah, parity dan kode transmisi. Setting yang digunakan adalah sebagai berikut. o SW : 0 o SW : 0 o SW : o SW : 0 Adapun tabel baud rate (SW), dan level perintah, parity dan kode transmisi (SW) yang dapat digunakan adalah sebagai berikut. SW Baud Rate SW evel Perintah 0 00 bps bps, 00 bps,, 00 bps Tidak diset 800 bps 9600 bps, bps 6,, - Tidak diset , (a) A,, B Tidak diset C D, E,, F Tidak diset Parity Genap Ganjil Genap Ganjil (b) Tabel.. Setting Switch (a) SW, Baud Rate; (b) SW, evel Perintah, Parity dan Kode Transmisi Kode Transmisi ASCII bit stop bit JJS 8 bit stop bit

11 Hubungan dengan PC menggunakan kabel koneksi RS-, yaitu sebagai berikut. FG SG SD RD RS CS FG SG SD RD RS CS Signal Frame ground Signal ground Send data Receive data Request to send Symbol FG SG SD RD RS Pin No. Unit Host ink Host Computer Clear to send Equipment ready Send signal element timing CS ER ST 0 Send signal element timing Reveive timing V power supply ST RT V Gambar.. Koneksi RS-C Antara Host ink dan Host Computer Modul Output Modul output terdiri atas motor, komponen display, pengecat dan pengering. Diagram blok dari modul output adalah: dari unit output PC Motor Komponen Display Pengecat Pengering Gambar.. Blok Diagram Modul Output Penjelasan masing-masing komponen yang terdapat pada modul output adalah sebagai berikut.

12 ... Motor Motor yang digunakan adalah motor induksi AC fase, dimana kecepatan putaran motor akan diatur oleh sebuah inverter. Sebuah encoder digunakan untuk menghitung putaran motor sehingga akan memberikan informasi mengenai kondisi obyek yang berjalan diatas conveyor. Motor, inverter dan encoder dihubungkan sebagai berikut. OAD dari unit output PC ke unit input PC Inverter Encoder Motor AC Fase Gambar.. Blok Diagram Hubungan Motor, Inverter dan Encoder Spesifikasi motor: Model : Yuema YA 68 Daya : 0, HP Kecepatan putaran : 0 rpm Encoder yang digunakan adalah jenis rotary encoder, dengan tiga terminal keluaran yaitu terminal A, B dan Z. Untuk setiap satu kali siklus putaran ( periode T = berputar 60 ) akan dihasilkan 00 pulsa keluaran pada terminal A dan terminal B, dimana antara pulsa A dan pulsa B akan berbeda fase sebesar 90. Sedangkan pulsa Z dihasilkan setiap satu putaran penuh, juga merupakan sinyal reset.

13 Pulsa A Pulsa B Pulsa Z Pulsa A Pulsa B Pulsa Z putaran putaran (a) Gambar.. Pulsa Encoder (a) Putaran Searah Jarum Jam; (b) Putaran Berlawanan Arah Jarum Jam Model inverter yang digunakan pada sistem adalah MITSUBISHI FR-A0. Dekripsi terminal pada inverter MITSUBISHI FR-A0 adalah sebagai berikut. Simbol Terminal Nama Terminal Keterangan R, S, T AC Power Input Dihubungkan ke catu daya utama U, V, W Inverter Output Dihubungkan ke motor fase jenis squirrel cage P, PR Brake Resistor Connection Dihubungkan ke resistor rem N Brake Unit Connection Dihubungkan ke unit rem Ground Ground STF Forward Rotation Start Menutup hubungan STF-SD akan memutar maju. STR Reverse Rotation Start Menutup hubungan STR-SD akan memutar mundur. RH RM/AU R/OH MRS/RT RES SD Multi Speed Select (High Speed) Multi Speed Select (Medium Speed) or current input select Multi Speed Select (ow Speed) or external thermal input Output Stop or Alternate Acceleration/Deceleration Time Select Alarm Reset Contact Input Common (b) Operasi dapat dilakukan sampai dengan variasi kecepatan dengan kombinasi hubungan RH-SD, RM- SD dan R-SD. Menutup hubungan MRS-SD akan menghentikan keluaran inverter. Digunakan untuk membatalkan kondisi saat ini ketika rangkaian protektif beroperasi. Meng-ON-kan RES-SD untuk paling tidak selama 0,s dan kemudian meng-off-kan. Terminal common untuk terminal kontak masukan dan frequency meter. Tabel.. Deskripsi Terminal Inverter MITSUBISHI FR-A0

14 Simbol Terminal Nama Terminal Keterangan PC External Transistor Common Saat keluaran transistor, seperti programmable controller dihubungkan, hubungkan catu daya eksternal untuk keluaran transistor ke terminal PC untuk menghindari kegagalan karena arus bocor. 0 Frequency Setting Power Supply VDC, arus beban yang diperbolehkan sebesar 0mA Dengan memasukan 0 sampai VDC (0 sampai 0V), frekuensi keluaran maksimum dicapai pada VDC Frequency Setting (voltage (0V). Unit parameter digunakan signal) untuk pemilihan /0V. Resistansi masukan sebesar 0kΩ dan tegangan masukan maksimum yang diperbolehkan sebesar 0V. Frequency Setting Input Common Frequency Set (current signal) A, B, C Alarm Output RUN FU SE FM Digunakan untuk sinyal pengatur frekuensi. Masukan antara sampai 0mA DC (yaitu 0 sampai 60Hz). Arus masukan maksimum yang diperbolehkan adalah 0mA dan resistansi input sebesar 0Ω Kontak keluaran yang mengindikasikan bahwa rangkaian protektif inverter telah diaktivasi dan keluaran dihentikan. Open collector output, beban yang Operating Condition Output diperbolehkan sebesar VDC; 0,A Terminal bersama untuk RUN dan Open Collector Common FU. Diset sebesar 60Hz dan V (setting Meter Connection pabrik) saat terminal FM-SD terbuka. Tabel.. Deskripsi Terminal Inverter MITSUBISHI FR-A0 (lanjutan) sebagai berikut. Sedangkan diagram koneksi pada inverter MITSUBISHI FR-A0 adalah

15 6 NFB FR-AO Inverter R U Motor Power S V IM T W Brake resistor (optional - p.) (Note) P R PR External transistor common PC N Brake unit (optional) (Note) Control input signal (Not for voltage input) A Forward start Reverse start STF STR B C Alarm output (Contact output) Multi-speed select (High speed) RH RUN Multi-speed select (Medium speed) Current input select Multi-speed select (ow speed) External hermal O/ input select Output stop/ Alternate accel/decel time select Reset RM/AU (Note) R/OH (Note) MRS/RT (Note) RES SD (Contact input common) FU SE FM SD Operating condition output (Note) (Open collector output) Scale calibration resistor (Note) Frequency meter Moving coil type ma full scale Frequency setting signal (Analog) Potentiometer ½ W kω () () () 0 (+V) (Note) 0 to V ( 0 to 0V) (Common) POWER AARM Parameter unit Current input (-) DC to 0mA (+) ( to 0mA) Ground Gambar.. Diagram Koneksi Inverter MITSUBISHI FR-A0... Komponen Display dari unit output PC Gambar.6. Blok Diagram Komponen Display

16 Komponen display menggunakan buah seven segment yang akan menampilkan panjang obyek yang melewati conveyor.... Pengecat Pengecat menggunakan satu set air-brush sebagai perangkat penyemprot cat yang didukung oleh sebuah kompresor mini sebagai sumber tekanan semprotan udara. Kompresor Penyemprot Cat dari unit output PC REAY Gambar.. Blok Diagram Pengecat Gambar.8. Bagian-bagian Air-brush

17 8 No. Nama Bagian No. Nama Bagian Needle Cover Needle Setting Screw Air Cap Holder Cap Fluid Nozzle Needle Fluid Cup id Piston O Ring 6 O Ring 6 Needle Packing Screw /8 Air Nipple Main ever 8 Air Valve 8 ever Guide 9 /8 Hose Coupler 9 Needle Chuck 0 /8 Hose Insert 0 Needle Spring Cover Spanner Needle Spring Needle Chuck Screw Tabel.. Nama-nama Bagian Air-brush... Pengering Pengering disimulasikan menggunakan sebuah dryer yang akan menyemburkan tiupan udara pada obyek yang telah dicat. dari unit output PC REAY Dryer Gambar.9. Blok Diagram Pengering

18 9... Diagram Koneksi HOST COMPUTER (PC) RS-C Komponen Display PC Pengecat OD K0 CT00 ID OC C00H CPU AC 0V DC V Inverter Sensor Photoelectric Autonics Pengering REAY Saklar Start Saklar Stop Encoder OAD Motor AC -fase REAY MODU INPUT MODU OUTPUT MODU OUTPUT (MOTOR) Gambar.0. Diagram Koneksi Sistem Modul input sistem terhubung pada unit masukan ID pada PC. Koneksi terminal terlihat pada gambar berikut. PIN KONEKTOR ID CN CN B A A B 9 Saklar Stop Saklar Start Fotosensor VDC Gambar.. Koneksi Terminal Modul Input

19 Terminal ID yang digunakan adalah Channel (CN), baris A. Pin 9 dihubungkan dengan VDC (dari CPU), sebagai common. Sedangkan pin, dan berturut-turut terhubung pada sensor photoelectric, saklar START dan saklar STOP. Modul output sistem yang terhubung pada unit keluaran OD pada PC, memiliki koneksi terminal sebagai berikut. PIN KONEKTOR OD CN CN B A A B 60 Pengering Pengecat Relay Relay Seven Segment Gambar.. Koneksi Terminal Modul Output Untuk komponen display, dihubungkan (empat) buah seven segment pada pin sampai semua baris (baris A dan B) pada semua channel (CN dan CN). Komponen pengecat dan pengering dihubungkan pada Channel (CN) pin 8, berturutturut adalah baris A untuk pengecat dan baris B untuk pengering. Sedangkan koneksi terminal untuk rangkaian motor yang terhubung pada unit keluaran OC dan unit masukan CT00-V seperti terlihat pada gambar.. Inverter yang berfungsi mengatur kecepatan putaran motor terhubung pada terminal B0 (pin 0), A0 (pin ) dan B (pin ) unit keluaran OC, dimana keluaran

20 6 tersebut akan mengendalikan kecepatan putaran motor: cepat atau lambat. Terminal A8 (Pin COM) dihubungkan pada terminal common inverter. Keluaran dari inverter terhubung pada masukan motor AC. Selanjutnya, putaran motor akan turut memutar rotary encoder sehingga menghasilkan tiga jenis pulsa, yaitu pulsa A, B dan Z, yang berturut-turut dihubungkan dengan baris A pin 9, dan pada unit masukan CT00- V. Sedangkan keluaran 0V dari encoder terhubung pada baris B pin, dan 9 unit CT00-V. 9 B A 9 A B Z 0 V Rotary Encoder Motor AC Inverter speed control 0 COM PIN KONEKTOR CT00-V TERMINA OC Gambar.. Koneksi Terminal Rangkaian Motor.. Modul Perangkat unak (Software) Timing chart dan flowchart program utama sistem simulasi conveyor untuk proses pengecatan dan pengeringan menggunakan PC dirancang sebagai berikut.

21 6 Counter Value Reset Counter Saklar START Saklar STOP Fotosensor Seven Segment Motor Fast Motor Slow Penyemprot Pengering Tombol Start Foto Sensor Ditekan Non-Aktif Foto Sensor Aktif Pengecat Aktif Pengecat Non-Aktif Pengering Aktif Pengering Non-Aktif Akhir Satu Siklus Proses Panjang Obyek Panjang Obyek Panjang Obyek Jarak Sensor-Pengecat Jarak Pengecat-Pengering Gambar.. Rancangan Timing Chart Sistem...Proses diulang selama tidak terjadi penekanan tombol Stop... Tombol Stop Ditekan

22 6 Mulai A B Penekanan Saklar??? T Kecepatan Motor: Slow Kecepatan Motor: Slow Y Proses Hitung Panjang Obyek Proses Pengeringan Saklar START??? T C Kecepatan Motor: Normal Kecepatan Motor: Normal Y Kecepatan Motor: Normal D Counter mencapai xx? T Counter mencapai zz? T Jalankan conveyor Y Y Counter aktif Sensor mendeteksi objek??? Y T Kecepatan Motor: Slow Proses Pengecatan Kecepatan Motor: Normal Berkedip: tampilkan data panjang obyek dan jumlah obyek yang telah diproses pada seven segment D Conveyor berhenti C A Counter mencapai yy? T Counter non-aktif B Y Selesai Gambar.. Rancangan Flowchart Program Utama Sedangkan flowchart untuk modul-modul yang ada pada program utama adalah sebagai berikut.

23 6 Hitung Panjang Obyek Kecepatan Motor Restart counter saat sensor mulai On Y Parameter: Normal??? T Counter Value terus bertambah Output 0 pada OC Output 0 pada OC Sensor Off? Y T Selesai (b) Ambil data counter saat sensor mulai Off Pengecatan Pengeringan Panjang Obyek = Pulsa Encoder x Faktor Jalankan Penyemprot Cat Jalankan Pengering Tampilkan data panjang obyek pada seven segment Sudah sepanjang obyek?? T Sudah sepanjang obyek?? T Y Y Selesai Selesai Selesai (a) (c) (d) Gambar.6. Rancangan Flowchart Modul (a) Hitung Panjang Obyek; (b) Kecepatan Motor; (c) Pengecatan; dan (d) Pengeringan.. Perancangan Fisik Sistem Secara garis besar, rancangan fisik sistem terlihat seperti pada gambar.. Jarak antara sensor photoelectric dengan modul pengecat diatur sepanjang,cm. Demikian pula dengan jarak antara modul pengecat dengan modul pengering diatur sejauh,cm. Pada satu putaran motor, obyek diatas conveyor akan berjalan sejauh,cm sehingga untuk menempuh jarak antara sensor dan modul pengecat, serta antara

24 modul pengecat dan modul pengering akan dihasilkan pulsa encoder sebanyak pulsa. 6 encoder 0,0 cm reflektor, cm (a) dryer penyemprot sensor (b) 9,0 cm Gambar.. Rancangan Fisik Sistem (a) Tampak Atas; (b) Tampak Samping Gambar.8. Simulasi Conveyor untuk Proses Pengecatan dan Pengeringan