BAB III PERANCANGAN ALAT

Transkripsi

1 BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1 Pemanfaatan Programmable Logic Controller dalam Dunia Industri Dalam Era globalisasi saat ini efisiensi menjadi tuntutan disegala bidang usaha sebagai salah satu kunci sukses dalam persaingan industri (termasuk di industri produksi kertas yang akhir-akhir ini berkembang bagai jamur di musim hujan). Efisiensi industri yang berarti: Kecepatan dalam menghasilkan produk dari peralatan produksi ataupun line produksi. Menurunkan biaya material dan efisiensi pemakaian tenaga kerja Meningkatkan kualitas dan menurunkan reject Meminimalkan downtime dari mesin produksi Biaya peralatan produksi murah. Dimulai dari sensor, kemudian dilanjutkan kepada pengendali dan akhirnya sampai pada actuator, device elektronik digital mengambil peranan penting dalam melaksanakan tugasnya agar proses produksi tetap berjalan semulus yang diinginkan. 48

2 49 PLC memenuhi kebanyakan dari persyaratan diatas dan merupakan salah satu kunci dalam meningkatkan efisiensi produksi dalam industri. Secara tradisional, otomasi hanya diterapkan untuk suatu tipe produksi dengan jumlah yang tinggi. Tetapi kebutuhan kini menuntut otomatisasi dari bermacam-macam produk dalam jumlah yang sedang, sebagaimana untuk mencapai produktivitas keseluruhan yang lebih tinggi dan memerlukan investasi minimum dalam pabrik dan peralatan. (Flexible Manufacturing System) FMS menjawab kebutuhan ini. Sistem ini mencakup peralatan otomatik seperti mesin NC, robot industri, transport otomatik dan pengendalian produksi yang terkontrol komputer. Sebelum adanya PLC, sudah banyak peralatan kontrol sekuensial, semacam shaft dan drum. Ketika relay muncul, panel kontrol dengan relay menjadi kontrol sekuensial yang utama. Ketika transistor muncul, solid state relay diterapkan pada bidang dimana relay elektromagnetik tidak cocok diterapkan seperti untuk kontrol dengan kecepatan tinggi. Sekarang sistem kontrol sudah meluas sampai ke seluruhan pabrik dan sistem kontrol total dikombinasikan kontrol dengan feedback, pemrosesan data dan sistem monitor terpusat. Sistem kontrol logika konvensional tidak dapat melakukan hal-hal tersebut dan PLC diperlukan untuk itu. PLC merupakan salah satu pengendali digital yang banyak dikenal dan umum digunakan. PLC dirancang dengan memiliki fleksibilitas agar mudah digunakan dan diimplementasikan pada sistem pengendalian di industri. Salah satu keunggulan PLC jika dibandingkan dengan divais pengendali elektronik konvensional lainnya adalah kemudahan dalam penggunaannya, yakni dengan

3 cara membuat program tertentu yang disesuaikan dengan kebutuhan untuk mengendalikan proses di industri. 50 Banyak peralatan di industri yang dikendalikan oleh PLC, seperti kompresor gas yang digerakkan oleh motor listrik maupun mesin turbin, generator listrik yang digerakkan oleh mesin turbin, baik turbin gas maupun turbin uap, perangkat pendingin ruangan yang berkapasitas besar dan lain-lain. Karena fiturnya yang bisa diprogram, merupakan sebuah tantangan bagi para teknisi industri khususnya teknisi Electrical dan Instrument dan bahkan Mekanik yang bekerja di lokasi kerja tertentu untuk dapat membuat perubahan atau modifikasi program sesuai dengan kebutuhan proses industri seperti pemasangan peralatan tambahan baru dan lain-lain. Sehingga, keterampilan dalam melakukan pengawatan, perakitan, pemrograman dan penelusuran masalah (troubleshooting) PLC sangatlah diperlukan untuk kelancaran proses industri. Pengetahuan dan keterampilan para teknisi perawatan peralatan industri memang bisa ditingkatkan dengan cara mengikuti program pelatihan pada sebuah lembaga pelatihan yang cukup dikenal reputasinya. Akan tetapi, kenyataanya program pelatihan tersebut hanya bersifat pengenalan sehingga pengetahuan yang lebih mendalam serta keterampilan (skill) mengenai PLC masih tetap harus ditingkatkan secara terus menerus agar keterampilan yang sudah didapat semakin terasah. Memang hal ini dapat dilakukan dengan cara mengikuti program pelatihan yang bersifat intensif, akan tetapi hal ini membutuhkan biaya yang sangat besar. Menurut penawaran beberapa lembaga pelatihan yang melaksanakan program pelatihan PLC, biaya yang harus dikeluarkan untuk satu orang peserta

4 dalam mengikuti program pelatihan PLC selama 5 hari berkisar antara tujuh sampai sepuluh juta rupiah untuk pelatihan dasar PLC. 51 Melihat dan menelaah masalah di atas, muncullah gagasan agar pelatihan PLC dimaksud dapat diselenggarakan secara internal pada perusahaan itu sendiri, tentunya harus ada paling tidak satu orang yang memang paham PLC. Akan tetapi pelatihan PLC tidak bisa dilakukan hanya dengan pertemuan di kelas saja, harus ada semacam praktikum agar peserta bisa bersentuhan langsung dalam mengasah keterampilannya. Dari situlah dirancang sebuah perangkat yang dapat dijadikan alat praktikum peserta pelatihan yang dilaksanakan oleh perusahaan itu sendiri. Alat praktikum PLC yang akan dirancang supaya dapat dengan mudah dibawa kemana saja yang bersifat mobile (portable). Hal ini bertujuan supaya karyawan atau user dapat belajar dimana saja dan kapan saja tentang control PLC. Alat praktikum mudah dibawa karena ukurannya yang compact dan mudah dimasukkan kedalam koper yang telah didesain. Untuk menghemat biaya maka saya mengambil manfaat dari sparepart bekas ataupun yang ada digudang. Sebagian peralatan yang digunakan untuk membuat perangkat pelatihan PLC (PLC training KIT) menggunakan spare part yang memang sudah tersedia di gudang dan beberapa material berasal dari sisa proyek.

5 Perancangan Alat Metode yang digunakan dalam penelitian rancang bangun portable PLC tainer kit ini, yaitu metode trial and error (coba dan salah). Metode trial-error merupakan metode yang menggali kebenaran atas suatu masalah melalui pengalaman langsung dengan melakukan serangkaian percobaan yang tidak sistematis hingga memperoleh hasil yang dinilai terbaik sehingga dapat dikatakan bahwa metode ini merupakan metode dengan pendekatan non-ilmiah. Pedoman penilaian kesesuaian dan kelayakan modul berdasarkan hasil rancang bangun, masukan dari dosen pembimbing dan uji kelayakan oleh ahli. 3.3 Obyek Penelitian Penelitian ini bertujuan melakukan uji validasi terhadap kelayakan alat portable PLC trainer kit sebagai media pelatihan yang dihasilkan. Proses uji validasi dilakukan pada karyawan group astra, pihak omron, instruktur polman, distributor omron yang kami undang di Politeknik Manufaktur Astra dan juga sebagian mahasiswa Polman Astra. Sebelum uji produk terhadap mahasiswa, produk melalui tahap review dan tahap revisi oleh dosen pengampu mata kuliah PLC dan bagian pengembangan produk LP3T Polman Astra.

6 Prosedur Penelitian Penelitian dilakukan secara bertahap, yaitu sebagai berikut : Desain alat Gambar 3.1. Diagram Alir Prosedur Penelitian

7 Mulai Tahap pertama penelitan yaitu menentukan rumusan masalah, solusi dan tujuan yang akan dicapai oleh peneliti. Tujuan dari penelitian ini berasal dari pemecahan masalah yang ingin diselesaikan melalui solusi. Pada tahap ini dimulai dengan menentukan judul penelitian yang kemudian disetujui oleh dosen pembimbing Observasi Observasi merupakan tahap untuk mengkaji teori, studi lapangan dan membandingkan solusi yang tawarkan terhadap solusi yang telah ada. Perbandingan solusi dilakukan dengan observasi terhadap solusi yang telah ada pada obyek penelitian ataupun solusi yang pernah dilakukan oleh peneliti lain. Solusi yang pernah dilakukan peneliti lain terhadap persoalan sejenis digunakan sebagai kajian pustaka penelitian. Dengan membandingkan solusi yang diharapkan dapat menghasilkan solusi yang lebih sesuai sebelum melakukan tahap selanjutnya. Setelah melakukan observasi, peneliti akan memperoleh kelemahan-kelemahan penelitian sejenis yang telah ada.

8 Desain PLC Trainer Kit Desain Portable PLC trainer kit meliputi : penggambaran desain, penentuan komponen dan menentukan kegunaan. Tahapan-tahapan dalam desainplc Trainer kit yaitu sebagai berikut : Mekanik Elektronik Program Modul Koper /Box Base Trainer Wiring i/o decive dan PLC Gambar 3.2. Tahapan Desain PLC Trainer Kit 1. Perancangan Base PLC trainer kit Perancangan base PLC trainer kit bagian bawah menggunakan besi dengan tebal 3 mm sedangkan bagian atas atau cover terbuat dari akrilik dengan tebal 3 mm yang dibentuk sesuai dengan ukuran perancangannya. Perancangan base ini tidak memerlukan perhitungan yang secara mendetail, yaitu sebagai berikut : Base atas dari akrilik tebal 3mm Base bawah dari plat besi tebal 3mm 10 cm Gambar 3. 3 Desain Box Kendali PLC

9 56 Gambar 3.3 menunjukkan bahwa perancangan base untuk piranti PLC trainer kit tidak terdapat perhitungan secara khusus. Karena base berfungsi sebagai tempat peletakan rangkaian elektronik dan sebagai panel kontrol rangkaian. Alat ini termasuk memenuhi syarat dengan ukuran base mencapai panjang 43,5 cm, lebar 30,5 cm, dan tinggi 10 cm. Ukurannya disesuaikan komponen elektronik dan desain yang sesuai dengan kebutuhan, jadi pembuatan bose PLC trainer kit ini tidak mengggunakan perhitungan dengan rumus khusus. Selanjutnya, desain layout pada base berfungsi sebagai petunjuk bagi pengguna agar dapat mengetahui letak wiring rangkaian. Karena alat ini akan diaplikasikan sebagai media pembelajaran maka bose akan dilengkapi dengan jumper. Desain layout pada base PLC trainer kit meliputi sumber tegangan DC, input/ output device yang digunakan serta modul input/output PLC adalah sebagai berikut: 0 V PLC PLC Trainer Kit R F 24 V Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 PNEUMATIC I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 COM INPUT COM OUTPUT I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 COM LS1 COM LS2 S1 S2 S3 S4 NO LS1 NO LS2 Gambar 3. 4 Desain Layout Box PLC trainer kit

10 57 2. Perancangan Koper PLC trainer kit Perancangan koper ini berdasarkan tujuan untuk pembuatan PLC trainer kit portable yang mudah dibawa kemana saja (available) dan ukurannya disesuaikan dengan base PLC trainer kit tersebut. Dengan adanya koper ini memudahkan peserta training untuk dapat belajar dimana saja (mobile) dengan ukuran koper yang standar seperti dipasaran dan beratnyapun ringan karena terbuat dari alluminium. Desain koper dapat dilihat pada gambar 3.5 dibawah ini. Gambar 3. 5 Desain Koper Terlihat pada gambar diatas bahwa ukuran dari koper tersebut adalah panjang 50 cm, lebar 43 cm dan tingginya mencapai 18 cm.

11 ukuran ini disesuaikan dengan ukuran dari base PLC trainer kit. Sehingga sangat mudah untuk dibawa kemana saja Perancangan sistem Kontrol Setelah membuat desain base dan koper maka langkah selanjutnya adalah merancang sistem kontrol. Dalam perancangan sistem kontrol PLC trainer kit, penulis memilih untuk menggunakan PLC compact yang ukurannya kecil dan i/o sudah menjadi satu. Dibawah ini adalah gambaran sistem perancangan kontrol PLC trainer kit. CYLINDER Gambar 3. 6 Perancangan sistem kontrol Dari gambar 3.6 diatas berikut adalah penjelasan mengenai perancangan sistem kontrol :

12 59 1. Bagian Input Toogle switch Toogle switch digunakan sebagai input seperti push button yang biasa digunakan pada mesin industri. Pada PLC trainer kit ini menggunakan toogle switch dengan tujuan supaya para trainer belajar mengenai prinsip kerja saklar toogle/toogle switch. Yang dimana Saklar toggle adalah bentuk saklar yang paling sederhana, dioperasikan oleh sebuah tuas toogle yang dapat ditekan ke atas atau ke bawah. Menurut konvensinya, posisi ke bawah mengindikasikan keadaan hidup, atau menutup atau disambungkan. Ukurannya relatif kecil, pada umumnya digunakan pada rangkaian elektronika. Karena ukuran PLC trainer kit kompak maka dipilih Jenis toogle switch yang akan digunakan adalah Single Pole Double Throw (SPDT) switch. Reed switch Pada perancangannya Reed switch dipasang pada bagian atas silinder pneumatic yang dimana reed switch atau sensor magnet, berfungsi untuk mendeteksi gerakan dari penggerak cylinder naik, turun atau maju, mundur. Cara kerja dari sensor ini adalah ketika ada medan magnet mengenai bagian depan sensor, maka sensor akan bekerja sehingga menghubungkan kontaknya, medan magnet

13 60 ini terdapat dari bagian dalam silinder sebelah atas dan bawah kemudian posisi sensor nempel dengan badan silinder pada saat silinder bergerak naik atau turun maka akan ada medan magnet yang mengenai reed switch. Limit switch Sama halnya dengan reed switch, limit switch dirancang dan digunakan untuk mendeteksi pergerakan silinder saat dalam keadaan maju/ aktif. Limit switch adalah salah satu jenis sensor yang ada di dunia industri yang berfungsi untuk mendeteksi gerakan dari bagian mesin yang bergerak seperti silinder dan lainlain, pada saat tuas atau bisa juga disebut cam mengenai atau menekan bagian kepala dari limit switch maka sensor ini langsung bekerja sehingga kontak-kontak yang ada pada bagian dalamnya akan ikut bekerja pula, pada saat sensor bekerja bisa langsung dihubungkan keperangkat atau komponen lain seperti solenoid valve atau lampu indikator. saat tertekan micro switch langsung kontak. Didalamnya ada kontak NO dan NC.

14 61 2. Proses sistem kontrol PLC Pada perancangan ini PLC berfungsi sebagai pusat pengontrolan yang mengendalikan output berdasarkan input yang diterima baik berasal dari operator maupun sensor. Pada perancangan ini PLC sebagai pusat pengontrolan tidak hanya mengolah data berupa data digital tetapi PLC juga mengolah data berupa data serial. Data serial berupa bilangan Biner, Hexadecimal, Decimal, atau Text. Merek dari PLC yang akan digunakan adalah PLC OMRON dengan type Compact CP1E N20-DRA. yang dimana artinya memiliki jumlah 20 I/O modul. Dengan jumlah input modul adalah 8 dan jumlah output modulnya 12. Dengan masukan inputnya adalah 24 V. 3. Bagian Output Pilot lamp Pilot lamp digunakan sebagai lampu indikator dalam rangkaian sebuah alat atau mesin. Pilot lamp difungsikan dalam Melogikakan sebuah program dalam membuat software PLC untuk simulasi sebuah indicator mesin ataupun lampu master ON,

15 dsb. Pilot lamp yang digunakan pada alat ini adalah yang berukuran kecil dan bertegangan 24V DC. 62 Solenoid valve Mesin-mesin industri dalam prosesnya banyak menggunakan pneumatik, oleh karenanya PLC trainer kit ini menggunakan solenoid valve yang berfungsi untuk menggerakan silinder pneumatik. Hal ini bertujuan untuk dapat memahami cara kerja pneumatik dengan dikontrol PLC. Solenoid yang digunakan yaitu 5/2 way single solenoid valve with LED yang artinya Solenoid jenis ini mempunyai bagian dalam yang terdiri dari lima saluran dan dua ruangan. Dalam solenoid ini terdapat dua output yang mana ke salah satu output-nya bekerja sebelum solenoid-nya mendapat tegangan dan arus dan sistem solenoid valve ini terdapat spring yang mempunyai fungsi sebagai penarik kembali batang pelat yang ada dalam valve-nya untuk menyalurkan tekanan pneumatik pada fungsi output yang bekerja pada saat solenoid tidak mendapat tegangan dan arus. Waktu solenoid-nya mendapat tegangan dan arus, induksi yang terjadi dalam solenoid tersebut menarik batang pelat yang mempunyai gaya tarik lebih besar dari gaya spring dan akibatnya sumber supply input menyalurkan supply-nya pada output yang lainnya, akibatnya output yang satunya dapat aktif.

16 63 Motor DC Penggunaan Motor DC amat luas, namun penggunaan tersebut tergantung pada jenis motor DC yang digunakan. Tiap jenis motor DC mempunyai aplikasi tersendiri yang tentunya tidak seefektif jika menggunakan motor jenis lain untuk keperluan yang sama. Begitu pula halnya pada PLC trainer kit menggunakan motor DC untuk simulasi aplikasi motor elektrik yang ada di industri. Salah satu contohnya pada aplikasi konveyor yang dimana motornya dapat bergerak forward ataupun reverse dalam membawa barang ke customer. Tegangan motor DC yang digunakan adalah 24 Volt. Motor ini dapat bergerak forward dan reverse tergantung dari perintah program user ke PLC. Pergerakan motor DC perantara ke PLC menggunakan relay 24 V untuk dapat berpindah arah putaran Perancangan elektrik Dari spesifikasi alat yang diperlukan diatas, maka didapat sebuah perancangan elektrik sistem kontrol dalam pembuatan portable PLC trainer kit. Dibawah ini adalah gambar blok sistem perancangan portable PLC trainer kit ditunjukkan pada gambar 3.7.

17 64 Catu Daya 24 V DC 24 V DC Toogle Switch Limit Switch Suplai I/O PLC OMRON CP1E Motor DC Solenoid Cylinder pneumatik Reed Switch Komputer Suplai PLC Pilot Lamp 220 V AC Kompresor Gambar 3. 7 Blok Sistem PLC Trainer Kit. Gambar 3.7 dapat dilihat bahwa sumber tegangan 220VAC diberikan kepada kompressor dan power supply. Catu daya / Power Supply mengubah tegangan AC yang diterima menjadi tegangan DC serta mengubah tegangan 220 volt menjadi 24 volt. Tegangan DC yang dihasilkan catu daya dialirkan ke PLC yang berfungsi untuk mengaktifkan common pada masukan dan keluaran sehingga PLC dapat menerima sinyal yang diberikan oleh piranti masukan dan dapat memerintahkan piranti keluaran untuk menjalankan perintah sesuai program yang tersimpan dalam memori. Tegangan pada common keluaran PLC juga mengalirkan tegangan ke output device dan mengaktifkan output tersebut.

18 Perancangan program untuk percobaan Identifikasi Model Identifikasi Model adalah proses pengamatan mengenai objek yang akan diteliti yaitu sistem kontrol aplikasi PLC yang diterapkan di industri manufaktur yang diklasifikasikan sesuai dengan kategori sistem kontrol. Tahap ini sebagai dasar klasifikasi atau pengelompokan untuk pembuatan model dan simulasi sistem kontrol dengan pengumpulan data dan informasi lewat observasi secara tidak langsung pada obyek penelitian dan pengambilan referensi. Terdapat 15 aplikasi yang teridentifikasi dan telah dilakukan untuk percobaan. Dari 15 percobaan tersebut kemudian dijadikan 5 kategori identifikasi model sebagai dasar untuk proses pembuatan model dan sistem kontrol ditunjukan pada Tabel 3.1 sebagai berikut: Tabel 3.1identifikasi model aplikasi percobaan No Kategori Sistem Kontrol Model Proses A1 Aplikasi PLC proses pengisian dan penyegelan air minum kemasan Filling and 1 Produksi Aplikasi Mesin Minuman Kaleng capping (PP) A2 Menggunakan PLC process B1 Aplikasi PLC pada Sistem Otomasi Pengemasan Cat Pengepakan 2 Pengepakan Proses pengepakan menggunakan makanan B2 (PC) sistem PLC kemasan B3 Aplikasi Mesin Pemotong dan plastik

19 66 Pengepakan Pipa PVC Aplikasi Proses Pengepakan Botol B4 secara otomatis Pengendalian C1 Pemisahan Produk Cacad Quality 3 kualitas Sistem kontrol pemilihan produk Control water C2 (QC) berbentuk kotak level 4 Kontrol (CL) D1 Aplikasi PLC pada sistem kontrol tangki D2 Aplikasi PLC Pengendali Ketinggian Minyak Pelumas Pintu Gudang otomatis D3 Aplikasi Sistem Turn Table D4 Aplikasi Control Pintu Gudang 5 Pengendalian Gerak Lift E1 menggunakan PLC Transportasi Sistem Trafic Light menggunakan Traffic Lamp E2 (TP) sistem kontrol PLC T-Junction Eskalator Otomatis (Eskalator with E3 Automatic Operation Function) Dari identifikasi model dihasilkan 5 buah dari masing masing kategori model simulasi yang akan dirancang, antara lain : Production Process, Packaging, Quality Control Produksi, Control, dan Transportation. Flow chart dari masing-masing kategori ditunjukan pada Gambar 3.8 sampai 3.12 sebagai berikut:

20 67 Gambar 3. 8 Flowchart Filling And Capping Process

21 68 Gambar 3. 9 Pengepakan makanan kemasan plastik Gambar 3.10 Proses Quality Control Water Level

22 69 Gambar 3.12Flowchart Proses Pintu Gudang Otomatis Gambar 3.11 Lamp T-Junction Untuk dapat mensimulasikan flowchart dari masing-masing kategori ke PLC trainer kit maka harus mengetahui bahasa apa yang digunakan, logika pemrograman dan instruksi-instruksi pemrograman. dibawah ini adalah penjelasan bahasa yang digunakan pada PLC dan juga instruksi-instruksi yang digunakan untuk membuat program PLC.

23 70 1. Ladder Diagram Pembuatan program PLC menggunakan software CX-Programmer versi 9.3 dengan bahasanya yaitu ladder diagram. Bahasa ladder diagram adalah bahasa yang menyerupai anak tangga yang cukup mudah dipahami. Programmer bertugas untuk menuliskan sebuah program selayaknya menggambarkan sebuah rangkaian saklar elektronik. Dapat dirancang dengan melakukan konversi dari rangkaian elektronik yang telah ada, lalu menggantikan fungsi saklar sesuai dengan fungsi yang tersedia pada software programmer. Diagram ini sendiri trerdiri dari dua garis vertikal yang melambangkan daya. Komponen-kompenen rangkaian disambungkan sebagi garis horizontal yang merupakan anak tangga. Komponen-komponen yang dimaksud ditempatkan diantara dua garis vertikal. Gambar 3.13 contoh ladder diagram Aturan pemrograman dengan mempergunakan ladder logic diagram dapat dijabarkan sebagai berikut:

24 71 1. Dua garis vertikal pada sheet (media untuk meletakkan komponen rangkaian) melambangkan daya. Di antara kedua garis tersebut komponen-komponen rangkaian dihubungkan sesuai dengan rancangan. 2. Masing-masing baris ladder (baca: rung) mendefinisikan suatu operasi dalam proses kendali. 3. Masing-masing baris ladder wajib untuk dimulai dengan menempatkan sebuah input atau sejumlah input dan harus diakhiri dengan menempatkan sebuah output. 4. Perancangan ladder dengan menyesuaikan pada keadaan normal (default) perangkat listrik. 5. Suatu perangkat tertentu dapat digambarkan dengan menggunakan lebih dari satu buah baris/ rung. 6. Komponen-komponen input maupun output didefinisikan dengan menggunakan pengalamatan. Alamat tersebut merupakan indikasi dari lokasi komponen input maupun output dalam memori PLC. Notasi masing-masing produk PLC berbeda-beda bergantung pada vendor yang memproduksinya. 7. Suatu keadaan komponen output dapat dipanggil sebagai keadaan komponen input dengan memanggil alamat komponen output yang diinginkan pada komponen input.

25 8. Pembacaan diagram dimulai dari kiri ke kana dan dari atas ke bawah seperti ditunjukkan pada gambar berikut: 72 Gambar Arah Baca Ladder Logic Diagram PLC 2. Internal relay Internal relay adalah general purpose relay yang ada di dalam PLC yang tidak dapat diakses secara langsung untuk digunakan sebagai input maupun output seperti yang terdapat pada program komponen. Internal relay adalah relay semu yang merupakan bit digital yang disimpan pada internal image register. Di dalam PLC terdapat elemen-elemen yang digunakan untuk menyimpan data, yaitu bit-bit, dan menjalankan fungsi-fungsi relai, yaitu dapat disambungkan dan diputuskan, dan dapat menyambungkan dan memuuskan perangkat-perangkat lain. Oleh karena itu, dipergunakanlah sebutan relai internal (internal relay/ir). Relai internal sebenarnya bukanlah sebuah perangkat relai dalam pengertian sebenarnya, namun hanya merupakan bit-bit di dalam memori penyimpanan data yang berperilaku sebagaimana

26 73 layaknya sebuah relai. Di dalam pemrograman, relai-relai internal dapat diperlakukan sebagaimana layaknya relai-relai input dan output eksternal. Untuk membedakan output dari relai internal dengan output dari perangkat relai eksternal, pada kedua jenis output diberikan alamat yang berbeda. Dari sudut pandang pemrograman, semua PLC mempunyai satu coil dan mempunyai sebanyak dua kontak sesuai yang diinginkan programmer. Semua PLC mempunyai internal relay akan tetapi penomoran dan jumlah maksimum yang diperbolehkan tergantung dari merk dan model PLC. Internal relay adalah tool pemrograman yang sangat berharga bagi para programmer. Internal relay memberikan keleluasaan pada programmer untuk melaksanakan operasi internal yang lebih rumit tanpa memerlukan penggunaan biaya mahal untuk beberapa output relay. Dalam contoh pemrograman pada PLC omron biasanya memakai symbol IR dengan awal w0 dan dilanjutkan urutan angkanya. Misal w0.00, w0.01, w0.02 dst. Gambar 3.15 contoh pemrograman internal Relay

27 74 3. SET RESET Berfungsi untuk menahan keluaran untuk masukan sesaat, ada 2 fungsi yang berkaitan dengan komponen ini: SET: menahan keluaran untuk status ON (Latch) Bentuk umumnya: SET address address adalah alamat bit (relay) internal atau output yang akan ditahan statusnya. RST: menahan keluaran untuk status OFF (Unlatch) Bentuk umumnya: RST address Instruksi SET dan RESET ini hamper sama dengan instruksi OUT dan OUT NOT, hanya saja instruksi SET dan RESET ini mengubah kondisi status bit operan saat kondisi eksekusinya ON. Kedua instruksi ini tidak akan mengubah kondisi status bit jika kondisi eksekusinya OFF. Pada umumnya, penggunaan fungsi diatas selalu berpasangan. Cara kerjanya dapat dilihat pada diagram ladder PLC dibawah ini. Gambar 3 16 contoh program set-reset

28 75 4. Latching / Self Holding Istilah rangkaian pengunci dipergunakan untuk rangkaianrangkaian yang mampu mempertahankan dirinya sendiri (selfmaintaining), dalam artian bahwa setelah dihidupkan, rangkaian akan mempertahankan kondisi ini hingga input lainnya diterima. Gambar 3.17 rangkaian pengunci sederhana Ketika saklar input A menutup, dihasilkan sebuah output. Akan tetapi, ketika terdapat sebuah output, saklar lain yang diasosiasikan dengan output juga menutup.saklar ini bersama dengan saklar input A membentuk suatu sistem gerbang logika OR. Sehingga, walaupun input A membuka, rangkaian akan tetap mempertahankan output dalam keadaan menyala. Satu-satunya cara untuk melepaskan kontak-kontak saklar output adalah dengan mengaktifkan kontak B yang normal-menutup.

29 76 Berikut adalah contoh pada CX-programmer. 5. Counter Gambar 3.18 contoh program self holding Sebuah counter (piranti pencacah/penghitung) memungkinkan dilakukannya pencacahan/perhitungan terhadap sejumlah sinyal input. Hal ini dapat terjadi di dalam situasi di mana, misalnya, dari sekian banyak barang yang bergerak di atas sebuah konveyor, sejumlah tertentu di antaranya harus dibelokkan dan dimasukkan ke dalam sebuah kotak. Contoh lain, jumlah putaran suatu batang poros, atau jumlah orang yang melewati suatu pintu harus dihitung. Counter-counter yang digunakan di dalam penerapan semacam ini tersedia sebagai komponen yang built-in di dalam PLC. Sebuah counter ditetapkan untuk menghitung suatu nilai (atau jumlah) tertentu, dan ketika pulsa-pulsa dengan jumlah tersebut telah diterima, counter akan mengoperasikan kontak-kontaknya. Sehingga, jika yang digunakan adalah kontak normal terbuka (NO), kontak tersebut akan menutup, sedangkan jika kontak normal-tertutup (NC)

30 maka kontak tersebut akan membuka Counter digunakan untuk menghitung input yang masuk ke dalam counter tersebut. 77 Ada dua tipe counter, yaitu up-counter (pencacah-maju), dan down-counter (pencacah-mundur). Down-counter melakukan perhitungan mundur dari suatu nilai yang ditetapkan hingga mencapai nol, dengan kata lain, setiap kejadian (event) akan mengurangi suatu nilai yang ditetapkan. Ketika counter mencapai nilai nol, keadaan kontak-kontaknya akan berubah. Sebagian besar PLC menyediakan fasilitas pencacahan mundur ini. Up-counter menghitung maju dari nol hingga mencapai suatu nilai yang ditetapkan, dengan kata lain, setiap kejadian akan menyebabkan nilai perhitungan bertambah satu. Ketika counter mencapai nilai yang ditetapkan, keadaan kontak-kontaknya berubah. Pabrikan PLC Omron yang memperlakukan counter sebagai blok antara pada anak tangga di mana sinyal berasal Dengan program tangga ini, counter dianggap sebagai sebuah elemen delay pada jalur menuju output. Counter melakukan reset apabila sebuah input diterima oleh I0.1 dan melalukan pencacahan terhadap pulsa-pulsa input ke I0.0. Instruksi Counter Up mengindikasikan bahwa counter ini adalah sebuah counter pencacah-maju (untuk mengindikasikan sebuah counter pencacah-mundur, digunakan instruksi Counter Down).

31 78 Gambar 3.19contoh Ladder diagram counter untuk PLC Omron 6. Timer Di dalam banyak aplikasi kontrol, pengontrolan waktu adalah sesuatu yang sangat dibutuhkan. Sebagai contoh, sebuah motor atau pompa yang dikontrol untuk beropersi selama interval waktu tertentu, atau diaktifkan setelah beroperasi selama periode waktu tertentu. Contoh lain, adalah pengaturan waktu nyala/padam dari suatu lampu lalu-lintas. Itulah sebabnya PLC dilengkapi dengan timer untuk mendukung kebutuhan tersebut. Timer mengukur (atau menghiyung) waktu dengan menggunakan piranti clock internal CPU. Pendekatan paling umum bagi sebuah timer, dipandang sebagai sebuah relai yang ketika kumparannya dialiri arus akan mengaktifkan kontak-kontaknya setelah jangka waktu yang telah ditetapkan. Dengan demikian, timer berperan sebagai sebuah output untuk sebuah anak tangga program, mengontrol kontak-kontaknya yang terletak pada anak tangga yang lain (seperti digambarkan pada

32 79 Gambar 5.13a). Ada juga yang memperlakukan timer sebagai sebuah blok delay (fungsi tunda) yang ketika disisipkan ke sebuah anak tangga akan menunda sinyal-sinyal dari anak tangga tersebut untuk mencapai output. Terdapat beberapa bentuk timer yang dapat dijumpai pada PLC. Pada PLC-PLC berukuran kecil, biasanya hanya terdapat satu bentuk saja, yaitu timer on-delay. Timer semacam ini akan hidup/on setelah satu periode waktu tunda yang telah ditetapkan. Timer offdelay berada dalam keadaan hidup selama periode waktu yang telah ditetapkan dan kemudian mati. Durasi waktu yang ditetapkan untuk sebuah timer biasa disebut waktu preset dan besarnya adalah kelipatan dari satuan atau basis waktu yang digunakan. Beberapa basis waktu yang biasa digunakan adalah 10 ms, 100 ms, 1 s, 10 s dan 100 s. Misalnya pada PLC OMRON, basis waktunya adalah 100 ms (0,1 s), sehingga nilai preset sebesar 5 maka periode waktu tunda sama dengan 0,5 s. Gambar 3.20 sinyal timer (a) on delay (b) off delay

33 80 Pada gambar dibawah ini adalah rangkaian program dengan timer on delay. Cara kerjanya: apabila input 00.00/tombol start/pb1 ditekan maka timer akan hidup dan setelah timer bekerja selama sesuai setting pada timer maka output /lampu akan hidup, anda bisa coba dengan cx simulator. Gambar 3.21 Contoh sederhana Ladder diagram dan kode mnemonik program timer pada PLC OMRON Proses pembuatan ladder diagram instruksi timer sama dengan membuat instruksi counter, untuk membuat instruksi timer ketik TIM pada kolom paling atas (lihat conth counter). Sejumlah PLC, selain timer on-delay, juga dilengkapi dengan timer off-delay secara built-in. Jika pada suatu PLC tidak tersedia timer off-delay, timer on-delay dapat digunakan untuk membentuk sebuah timer off-delay. Misalnya dengan menggunakan PLC O MRO N

34 81 Gambar 3.22 Penerapan timer off-delay dengan menggunakan timer ondelay PLC OMRON 7. DIFU & DIFD Instruksi Differentiate Up pada PLC mempunyai singkatan kode DIFU dan Differentiate Down (DIFD ). Instruksi DIFU dan DIFD berfungsi untuk mengubah kondisi logika bit operand dari off menjadi on selama 1 scan time. 1 scan time adalah waktu yang dibutuhkan oleh PLC untuk menjalankan program dimulai dari alamat sampai instruksi END. DIFU sifatnya mendeteksi transisi naik dari input, dan DIFD mendeteksi transisi turun dari input. Untuk mengaktifkan output selama satu scan selain menggunakan instruksi DIFU/DIFD juga bisa menggunakan contact dengan differentiation up/down.

35 82 Gambar 3.23 contoh program differentiate up (DIFU) Validasi Desain Proses validasi dilakukan menggunakan teknik face validity yang berdasarkan pada derajat kesesuaian tampilan desain dengan tujuan, kegunaan dan kelayakan. Pengujian validasi menggunakan pendapat ahli sehingga diperoleh informasi mengenai kekurangan desain sebelum direalisasikan. Berdasarkan kritik dan saran dari ahli kemudian melakukan perbaikan desain sehingga diharapkan tingkat kelayakan modul semakin tinggi Pembuatan Alat Setelah tahap perancangan selesai, tahapan selanjutnya yaitu menyiapkan alat dan bahan sebagai berikut :

36 83 Tabel 3.2 Alat dan Bahan Perancangan ALAT BAHAN Solder Kontrol PLC Pilot lamp Gergaji Limit switch Saklar Kikir Silinder Double Act Jumper Banana Bor Listrik Solenoid Valve Reed switch Tang Potong Motor DC Tang Kombinasi Plat besi 3 mm Kabel Relay 24 V & socket Penggaris Power supply Kabel PLC Gunting Akrilik Perangkat pneumatic (selang, regulator, T joint, dsb) Cutter Kertas Saklar On/Off Bending akrilik Lem Tenol Setelah alat dan bahan, langkah selanjutnya adalah PLC portable Trainer kit. Tahap pertama adalah pembuatan mekanik yaitu pembuatan desain box kendali dan koper. Tahap kedua adalah pembuatan elektronik yaitu pemasangan catu daya dan wiring input/output device dan kendali. Tahap ketiga adalah pembuatan program menggunakan software CX-Programmer. Setelah alat PLC portable trainer kit selesai, tahap selanjutnya adalah tahap pembuatan modul pembelajaran menggunakan software Microsoft Office Word.

37 Uji Coba Laboratorium Setelah melakukan tahap pembuatan modul, langkah selanjutnya yaitu menguji coba secara mandiri. Uji coba mandiri ini dilakukan untuk mengetahui kesesuaian modul dengan perencanaan dan dapat bekerja dengan baik. Uji coba modul dilakukan dengan mengecek kerja alat dan mempraktikkan sesuai panduan modul yang telah dirakit. Tempat uji coba dilakukan di Laboratorium PLC, Gedung 3B lantai 3 Politeknik Manufaktur Astra Simulasi Kelas Terbatas Simulasi kelas terbatas dilakukan setelah modul dinyatakan valid oleh ahli. Simulasi dilakukan untuk mengetahui kinerja modul dan kelayakan dengan menguji secara langsung pada sampel terbatas. Simulasi dilakukan dengan mengumpulkan mahasiswa mekatronika yang telah mengambil mata kuliah PLC, kemudian mahasiswa diberi kesempatan untuk menggunakan modul secara langsung dan mandiri. Tahap ini merupakan tahap terakhir yang bertujuan untuk mengetahui hasil implementasi modul terhadap kelas terbatas.

38 Lokasi Penelitian Tempat penelitian skripsi ini dilakukan di Laboratorium Bengkel, dan Laboratorium PLC, Gedung 3B lantai 3 UPT Otomasi, Politeknik Manufaktur Astra.