BAB IV PEMBAHASAN. 4.1 Topologi Sistem Kerja Pintu Escalator Atau Lift COMMAND FROM MICROCONTOLLER LIFT INVERTER 3 PHASA MOTOR 3 PHASA PINTU LIFT

Transkripsi

1 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Topologi Sistem Kerja Pintu Escalator Atau Lift INPUT POWER 220 V COMMAND FROM MICROCONTOLLER LIFT INVERTER 3 PHASA MOTOR 3 PHASA ROTARY ENCODER PINTU LIFT Gambar 4.1. Skema Elektrik Pada Pintu Lift Berdasarkan gambar diatas dapat dijelaskan, inverter dengan input tegangan 220VAC mengatur tegangan dan frekuensi untuk keluaran pada motor 3 phasa yang di setting melalui sebuah keyped pada inverter. Sehingga saat menerima perintah dari panel lift (mikrokontroller) output pada inverter yang menggerakkan motor dapat membuka ataupun menutup pintu lift dengan waktu yang sesuai (percepatan dan perlambatannya). Rotary Encoder berfungsi untuk membaca putaran motor dalam bentuk pulsa, sedangkan Limit Switch sebagai pemutus ketika pintu sudah membuka penuh (full open) ataupun menutup penuh (full close) 53

2 Komponen Komponen Elektrik Pada Pintu Escalator Atau Lift Komponen komponen elektrik yang terdapat pada pintu escalator atau lift yang berfungsi untuk menggerakkan sistem mekanik buka dan tutup pintu pada lift adalah sebagai berikut Inverter 3 phasa Motor 3 phasa Rotary Encoder Komponen - komponen diatas saling berkaitan satu sama lain sehingga menghasilkan sistem akselerasi buka dan tutup pintu yang baik, yaitu percepatan dan perlambatannya berjalan dengan baik sesuai jarak pintu yang ada. 4.3 Spesifikasi Komponen Yang Digunakan Pada Sistem Kerja Pintu Elevator Atau Lift Inverter 1 Phasa Gambar 4.2. Tipe Inverter

3 55 MODEL : NICE-D-A-S0P2 POWER : 200W INPUT : 1 Phasa AC220V 2.7A 50Hz/60Hz OUTPUT : 3 Phasa AC0V~220V 1.3A 0Hz~99Hz Spesifikasi Tabel 4.1. Spesifikasi Inverter Item Sub-item Technical specification Performance Control Main functions Protection Environmental Requirements Max. output freq Hz 1:50 (magnetic flux vector control), Speed range 1:1000(close-loop vector control) ±0.5%( magnetic flux vector control), Speed precision ±0.05%(close-loop vector control) 0Hz 180% (close-loop vector control) Starting torque 1Hz 150% (magnetic flux vector control) Freq. resolution ratio 0.01Hz Current resolution 0.01A Ratio Carrier wave freq. 2K~16K Asynchronous motor : static/dynamic motor tuning Sync motor: non-load, loaded motor tuning and coder zero position Sync motor: general AB2 coder, open-circuit collector output or push-pull output Magnetic flux vector control mode: auto torque hoist, manual torque hoist, overexcitation. Distance control, support direct stop. Door width auto-tuning is available. Auto demonstrating function is available Obstacle auto- identification function is available Overload protection, rated current 150% 1 minute protection,180% 1 s protection. Inside of a room no direct sunlight,no Suitable environment dust.no corrosive

4 56 gases.no combustible gases.oil dust.no reek.salt etc. Normally lower than 1000m. Please derate Altitude the use if higher than 1000m. Ambient temperature C ~+40 0 C (de-rate in 40 0 C ~50 0 C ) Humidity < 95%RH, no bead Vibration < 5.9m/s2(0.6g) Storage temperature C~+60 0 C Cooling method 0.2kW self-cooling.0.4kw and 0.75kW air-cooling Protection level IP21 Store place Stored in dry and clean place. Can be transported by car, train, plane Conveyance,ship in a standard packing box. Convey vibration When sin vibration is Hz, 15m/s2(1.5g) Dimensi Produk

5 57 Gambar 4.3. Tampilan Inverter Motor 3 Phasa Spesifikasi Motor 3 Phasa Tabel 4.2. Spesifikasi Motor 3 Phasa Three Phase Induction Motor MODEL D RPM i FREQ m VOLTS e IM-050B080A RATTING POLES SF INS CLASS 1/4 h 4 1 B KW n 0.05 AMB TEMP 40 0 s 6203ZZ FRAME i 71 BEARING 6202ZZ D CURRENT 0.95 i Dimensi Produk Gambar 4.4. Dimensi motor 3 phase

6 58 Power line Blue Yellow Brown U V W Rotary Encoder Spesifikasi Rotary Encoder Rotary Encoder E40S N 24 E40S Series 6 Shaft Diameter : Ø 6 mm 100 Pulse/1 Revolution : Output phase : A, B, Z N Output : NPN open collector output 24 Power supply : VDC ±5% Dimensi Produk Gambar 4.5.Dimensi hollow shaft

7 59 Gambar 4.6. Coupling/ join bracket Power line

8 60 Gambar 4.7. Power line Rotary Encoder 4.4 Mode Inverter Pada inverter yang digunakan untuk mengontrol sistem kerja pintu elevator atau lift tergolong fleksible, dikarenakan kita bisa menggunakan beberapa pilihan mode untuk aplikasi tersebut, dengan sistem kerja yang sama. Kita dapat menggunakan material spare part tambahan untuk sebagai pelengkap kinerja sistem ini yang tentunya disesuaikan dengan struktur kondisi yang terdapat di lapangan. Atau kita bisa memanfaatkan fasilitas pada inverter itu sendiri dan tidak menggunakan material spare part tambahan. Mode pada aplikasi inverter itu sendiri terdapat 3 mode, yaitu : Speed control mode Distance control mode Pulsa + limit switch mode Full pulse mode Speed Control Mode Pada mode ini Inverter hanya menggunakan Limit Switch, yang terdiri dari empat buah. Pada proses pintu membuka ataupun menutup terdapat percepatan dan perlambatan (deceleration and acceleration) yang diatur oleh dua buah Limit Switch, dimana kedua titik (penempatan) Limit Switch sebagai batas untuk perlambatan atau percepatan. Dan juga menggunakan dua buah Limit Switch sebagai batas buka atau batas tutup pintu elevator atau lift, yang digunakan untuk memutuskan perintah. Dibawah ini adalah wiring (isnstalasi) untuk mode speed control pada inverter.

9 61 Gambar 4.8. Wiring untuk mode speed control system pada inverter Pada sistem ini terdiri dari beberapa output dan juga input, dimana input inverter itu sendiri teridi dari : Input Power Command Limit Signal Deceleration Signal Untuk output Inverter itu sendiri terdiri dari Relay, dimana masing-masing relay bisa kita manfaatkan sesuai kebutuhan diantaranya yaitu sebagai indikator pintu lift terbuka ataupun tertutup, ataupun sebagai indikator error jika sistem ini tidak bekerja Distance Control Mode

10 62 Pada mode ini terdiri dari dari dua sistem yaitu : Pulsa + Limit Switch Mode Pada mode ini Inverter menggunakan Rotary Encoder dan juga Limit Switch, dimana pada proses pintu membuka ataupun menutup terdapat percepatan dan perlambatan (deceleration and acceleration) yang diatur oleh Inverter melalui pembacaan putaran motor (pulsa) pada Rotary Encoder. Dan juga menggunakan Limit Switch sebagai batas buka atau batas tutup pintu elevator atau lift, yang digunakan untuk memutuskan perintah. Gambar 4.9. Gambar wiring untuk mode distance control system (Pulse/ Rotary Encoder dan Limit Switch) pada inverter. Full Pulse Mode

11 63 Seperti halnya dengan menggunakan Rotary Encoder dan Limit Switch, pada sistem ini hanya menggunakan Rotary Encoder dimana fungsi Limit Switch itu sendiri memanfaatkan fasilitas yang terdapat pada Inverter yaitu dengan mengkondisikan Rotary Encoder sebagai Limit Switch, dengan memanfaatkan putaran (pulsa) pada motor yang dibaca oleh Rotary Encoder, sehingga pada putaran tertentu sebagai Limit untuk menghentikan putaran motor atau memutuskan perintah menutup ataupun membuka. Penggunaan Rotary Encoder disesuaikan dengan spesifikasi dari Inverter dan juga Motor yang ada, sehingga didapat spesifikasi Rotary Encoder yang sesuai dengan sistem kerja. Gambar Gambar wiring untuk mode distance control system (Full Pulse) pada inverter 4.5 Proses Pengaturan Kecepatan Pintu Escalator atau Lift Pada Inverter

12 64 Pada kecepatan motor untuk membuka ataupun menutup pintu diatur didalam Inverter, dimana pengaturan itu yang akan mempengaruhi kecepatan pintu lift, sehingga didapati pintu lift saat membuka ataupun menutup menjadi halus (smoth) dan tidak membahayakan bagi pengguna lift itu sendiri. Pada pengaturan kecepatan motor, sinyal kontak (travel switch) pada pintu lift diatur dengan posisi seperti dibawah ini : Gambar Sketsa pengaturan kecepatan Berdasarkan gambar diatas bisa kita lihat, bahwa ketika mendapatkan perintah untuk membuk pintu, selama pintu lift membuka terdiri dari perlambatan kecepatan pintu lift kemudian dihentikan oleh limit switch yang membatasi buka ataupun tutup pintu lift, begitu juga pada saat mendapatkan perintah untuk menutup pintu lift. l Gambar Control jarak pintu pada saat keadaan membuka Proses control door motor pada saat pintu membuka :

13 65 Ketika mendapati perintah pintu untuk membuka, mesin pintu mempercepat kecepatan kerjanya ke titik F300, kemudian berjalan konstan pada kecepatan rendah. Tahapan ini termasuk pada tahapan kecepatan rendah. Selama pintu membuka, dan berada pada jarak titik F604 (lebar pintu), mesin pintu berubah kecepatan menjadi kecepatan tinggi (F303), dengan waktu percepatan pada titik F304, kemudian berjalan pada kecepatan konstan. Tahapan ini berada pada kecepatan tinggi. Ketika jarak pintu membuka mencapai titik F605 (lebar pintu), mesin pintu bergerak mencapai titik F305, dengan waktu perlambatan pada titik F306. Setelah itu perlambatan berjalan konstan, dan tahapan pintu membuka dengan kecepatan rendah pun selesai. Ketika pintu membuka dan mencapai jarak pulsa pada titik F606 (lebar pintu), mesin pintu bergerak membuka dengan kecepatan rendah sampai dengan selesai, kemudian rotor mengunci dengan torsi pada titik F308. Proses memuka pintu pun selesai. Kemudian pada saat perintah membuka pintu telah selesai, torsi pada kondisi pintu membuka pun telah selesai pula. Pengaturan : Pemilihan kurva pintu saat membuka (F506), kurva percepatan dan perlambataan.

14 66 Gambar Control jarak pintu pada saat keadaan menutup Proses control door motor pada saat pintu menutup : Ketika muncul perintah menutup pintu, mesin pintu bergerak menutup dengan kecepatan pada titik F400, kemudian bergerak pada kecepatan konstan, tahapan ini adalah menutup pada keceptan rendah. Selama pintu menutup, dan berada pada jarak titik F607 (lebar pintu), mesin pintu berubah kecepatan menjadi kecepatan tinggi (F403), dengan waktu percepatan pada titik F404, kemudian berjalan pada kecepatan konstan. Tahapan ini berada pada kecepatan tinggi. Ketika jarak pintu menutup mencapai titik F608 (lebar pintu), mesin pintu bergerak mencapai titik F405, dengan waktu perlambatan pada titik F406. Setelah itu perlambatan berjalan konstan, dan tahapan pintu menutup dengan kecepatan rendah pun selesai. Ketika pintu menutup dan mencapai jarak pulsa pada titik F609 (lebar pintu), mesin pintu bergerak menutup dengan kecepatan rendah sampai dengan selesai, kemudian rotor mengunci dengan torsi pada titik F408. Proses pintu menutup penuh pun selesai. Kemudian pada saat perintah menutup pintu telah selesai, torsi pada kondisi pintu menutup pun telah selesai pula. Pengaturan : Pemilihan kurva pintu saat menutup (F511), kurva percepatan dan perlambataan. 4.6 Setting Parameter Inverter Untuk mendapatkan putaran motor dengan torsi yang diinginkan, kita perlu melakukan setting parameter pada beberapa grup fungsi yang terdapat di dalam Inverter. Beberapa group fungsi pada sebuah Inverter yang perlu dimasukan parameternya, antara lain : F0, Basic function parameter F1, Motor parameter

15 67 F2, Performance control parameter F3, Open door run parameter F4, Close door run parameter F5, Open/ close door auxiliary parameter F6, Distance control parameter F7, Demonstrating function parameter F8, Auxiliary parameter F9, I/ O terminal function parameter FA, Display & error parameter FF, Factory parameter FP, User parameter Dalam hal ini kita akan membahas beberapa parameter saja untuk mendapatkan buka/ tutup pintu Lift yang baik. Berdasarkan kurva yang telah dijelaskan sebelumnya dapat kita lakukan input parameter sesuai fungsinya. F1 (Motor Parameter) Tabel 4.3. Motor Parameter Function Code Name Setting Range Setting F100 Motor type selection F1 Motor Parameter 0 : Asynchronous motor 1 : sync motor F101 Motor rated power 0 ~ 750 W 050 F102 Motor rated voltage 0 ~ 250 V 080 F103 Motor rated current 0.10 A ~ A 0.95 F104 Motor rated freq Hz ~ Hz F105 Motor rated 1 ~ 9999 rpm

16 68 F106 F107 F108 F109 F110 F111 F112 F113 F114 F115 F116 rotation speed Stator phase resistance Asynchronous motor rotor phase resistance Asynchronous motor leakage inductance Asynchronous motor mutual inductance Asynchronous motor non-load excitation current Sync motor D- axis inductance Sync motor Q- axis inductance Sync motor invers-emf coefficient Sync motor coder zero position Actual angle of sync motor Motor autotuning 0,00 ~ Ω ,00 ~ Ω ~ mh ~ mh ,00 ~ A ~ mh ~ mh ~ ~ ~ ~ 5 0 F2 (Performance Control Parameter) Tabel 4.4. Performance Control Parameter Function Code Name Setting Range Setting F200 F201 Speed loop proportional gain 1 Speed loop integration time 1 F2 Motor Parameter 0 ~ ~ s 1.00

17 69 F202 F203 F204 F205 F206 F207 F208 F209 F210 F211 F212 F213 F214 F215 Switching freq. 1 Speed loop proportional gain 2 Speed loop integration time 2 Switching freq. 2 Current loop proportional gain Current loop integral gain Slip compensation coefficient Inertia compensation Torque ascension Sync machine initial position interference mode Synchronous machine that position at the beginning of that way Speed feedback filtering level Speed feedback filtering level Encoder pulse direction choosing 0.00 ~ F ~ ~ s 1.00 F202 ~ F ~ ~ % ~ 200% ~ ~ 30% ~ ~ ~ : positive 1 : reverse 0 F3 (Open Door Run Parameter) Tabel 4.5. Open Door Run Parameter

18 70 Function Code Name Setting Range Setting F300 F301 F302 F303 F304 F305 F306 F307 F308 F309 F310 F311 F312 F3 Open Door Run Parameter Open door startup low 0.00 ~ F303 speed setting Open door startup 0.1 ~ s acceleration time Speed control open door 0.1 ~ s startup low speed run time High speed set 0.00 Hz ~ F104 to open the door Open door acceleration 0.1 ~ s time Open door end low speed 0.00 ~ F303 setting Open door deceleration 0.1 ~ s time Open door locked rotor to 0.0% ~ 150.0% torque holding motor rated torque switch point setting Open door arrival torque 0.0% ~ F307 holding Open the door 0.0% ~ 150% rated blocked torque Start torque to open the door Open the door blocked judgement of time Open the door in place low speed setting torque motor 0.0% ~ 150% rated torque motor ms 00 Hz ~ F

19 71 F4 (Close Door Run Parameter) Tabel 4.6. Close Door Run Parameter Function Code Name Setting Range Setting F4 Close Door Run Parameter Close-door F400 startup low speed setting 0.00 ~ F403 Door-clsoing F401 start acceleration time 0.1 ~ s Speed control F402 door-closing start low-speed run time 0.1 ~ s Door-closing F403 highspeed setting 0.00 ~ F404 Door-closing F404 acceleration time 0.1 ~ s Door-closing F405 end low-speed setting 0.00 ~ F403 Door-closing F406 deceleration time 0.1 ~ s F407 Door-closing Hz ~ F403 lowspeed setting Door-closing F408 lowspeed run time 1 ~ 9999 ms F409 Skate withdraw Hz ~ F403 speed setting F410 Skate withdraw ~ 9999 run time Door-closing 0.0 % ~ 150.0% F411 torque switching point setting Rated torque motor F412 Close door % ~ F411 arrival torque

20 72 F413 F414 F415 F416 F417 F418 F419 F420 holding Door-closing blocked torque Closed blocked working mode Door-closing blocked judging time Fire emergency closing high speed setting Door-close hispeed setting Door-close blocked lowspeed setting High-speed blocked torque setting Low-spped blocked torque setting 0.0% ~ 150% Reted torque motor 0 ~ 1 0 : close the door blocked to stop immediately 1 : close the door open again thwarted ms 5.0 Hz ~ F104 F418 ~ F Hz ~ F ~ 150% 0.00 ~ 150% F5 (Open / Close Door Auxiliary Parameter) Tabel 4.7. Open / Close Door Auxiliary Parameter Function Code Name Setting Range Setting F500 F501 F502 F503 F504 F5 -Open / Close Door Auxiliary Parameter) Abnormal deceleration time Door open time limit Door closing time limit Slow speed run time limit External open command delay 0.1 ~ 5.0 s ~ s ~ s ~ s ~ s 002.0

21 73 F505 F506 F507 F508 F509 F510 F511 F512 time External close command delay time Door-open curve selection Open-door acceleration S curve initial time Open-door acceleration S curve hoist time Open-door deceleration S curve initial stage time Open-door deceleration S curve descend stage time Close door curve selection Cpen-door accceleration S curve initial stage time 0 ~ s ~ 1 0 : straight line acceleration/ deceleration 1 : S curve acceleration/ deceleration 10% ~ 50.0% (acceleration/deceler ation time) (initial stage + ascend stage 90%) 10% ~ 80.0% (acceleration/deceler ation time) (initial stage + ascend stage 90%) 10% ~ 50.0% (acceleration/deceler ation time)(initial stage + ascend stage 90%) 10% ~ 80.0% (acceleration/deceler ation time)(initial stage + ascend stage 90%) 0 ~ 1 0 : straight line acceleration/ deceleration 1 : S curve acceleration/ deceleration 10% ~ 50.0% (acceleration/deceler ation time)(initial stage + ascend stage 90%) F513 Close-door 10% ~ 80.0% 60.0

22 74 F514 F515 acceleration S curve ascend stage time Close-door deceleration S curve initial stage time Door width auto-tuning function selection (acceleration/deceler ation time)(initial stage + ascend stage 90%) 10% ~ 50.0% (acceleration/deceler ation time)(initial stage + ascend stage 90%) 10% ~ 80.0% (acceleration/deceler ation time)(initial stage + ascend stage 90%) Sistem Kerja Pintu Escalator Atau Lift Prinsip kerja pintu Escalator atau Lift pada dasarnya bekerja berdasarkan pengaturan frekuensi dan tegangan pada sebuah Inverter, sehingga mendapatkan kinerja motor dengan putaran dan torsi yang diinginkan untuk selanjutnya motor menggerakkan pintu Lift. Berikut adalah flow chart dari cara kerja pintu Escalator atau Lift ketika mendapatkan perintah dari control system.

23 75 SYSTEM CONTROL COMMAND DOOR OPEN LIMIT DOOR CLOSE LIMIT DOOR OPEN COMMAND DOOR CLOSE COMMAND SWITCH OFF COMMAND INVERTER SIRKUIT CONVERTER SIRKUIT INVERTER INVERTER SIRKUIT CONVERTER SIRKUIT INVERTER DOOR MOTOR START (DOOR MECHANIC) DOOR MOTOR STOP DOOR OPEN DOOR CLOSE DOOR OPEN LIMIT DOOR CLOSE LIMIT FINISH Gambar Flow chart sistem kerja pintu Escalator atau Lift

24 76 INVERTER DECELERATION PROCESS MOTOR ROTARY ENCODER DOOR OPEN DOOR CLOSE Gambar Flowchart Rotary Encoder pada pintu Escalator atau Lift Inverter mendapatkan input power sebesar 220 VAC dari sistem control, sehingga Inverter selalu dalam keadaan menyala (standby). Ketika sistem control mengirimkan sinyal perintah (command), yaitu perintah untuk membuka ataupun menutup pintu lift (door close command/ door open command), bersamaan dengan itu Inverter langsung bekerja. Inverter mengolahnya dengan dua tahapan, tahapan pertama yaitu melewati Sirkuit Converter, dimana pada tahapan ini daya komersial AC (bolak balik) diubah menjadi DC (searah). Pada tahapan ini selain mengubah daya komersial AC menjadi DC, juga menghilangkan ripple akibat penyearahan yang akan dilakukan oleh dioda-dioda pada sirkuit converter dengan menggunakan kapasitor penghalus. Kemudian pada tahapan berikutnya adalah melewati tahapan Sirkuit Inverter, pada tahapan ini tegangan DC dari Sirkuit Converter merupakan sumber tegangan untuk transistor-transistor yang terdapat di Sirkuit Inverter,. Transistor-transistor ini mempunyai fungsi utama yaitu sebagai saklar-saklar

25 77 untuk mengatur frekuensi keluaran Inverter yang beragam, semua diatur melalui parameter yang telah kita masukan atau kita setting sesuai hasil yang diinginkan pada sebuah keluaran Inverter. Pada tahapan ini juga untuk mengubah kembali tegangan DC menjadi tegangan AC yaitu dengan memanfaatkan transistortransistor yang bertindak sebagai saklar untuk membentuk tegangan bolakbalik. Setelah melewati kedua tahapan ini lalu menjadi sebuah keluaran pada Inverter yang dihubungkan pada sebuah Motor, Motor bergerak dengan kecepatan dan torsi yang sudah diatur melalui sebuah Inverter. Motor tersebut menggerakan pintu Lift dengan kerja mekanik yang terdapat pada pintu Lift tersebut. Ketika sistem control memberikan perintah untuk membuka pintu (door open command), pintu Lift langsung membuka dengan kecepatan rendah, kecepatan tinggi, dan perlambatan sampai dengan pintu terbuka penuh (full open). Pada proses ini pintu Lift memanfaatkan Rotary Encoder sebagai Limit atau sebagai batas untuk pintu Lift membuka penuh (full open) dengan cara membaca putaran Motor dalam bentuk pulsa. Limit ini (Rotary Encoder) berfungsi untuk memutuskan perintah yang datang dari sistem control dengan cara memberikan perintah melalui Inverter ke sistem control dengan memanfaatkan relay yang terdapat di Inverter. Pada saat Limit full open aktif, relay yang terdapat di output Inverter pun aktif, dimana relay tersebut dimanfaatkan untuk perintah masukan pada control sistem yang member sinyal atau tanda kepada control sistem bahwa limit full open sudah aktif, yang artinya adalah pintu Lift tersebut sudah membuka penuh (full open). Sehingga control sistem langsung memutuskan perintah membuka pintu (door open command) ke Inverter. Sama halnya dengan perintah membuka pintu (door open command), ketika sistem control memberikan perintah untuk menutup pintu (door close command), pintu Lift langsung menutup dengan kecepatan rendah, kecepatan tinggi, dan perlambatan sampai dengan pintu tertutup penuh (full close). Pada proses ini pintu Lift memanfaatkan Rotary Encoder sebagai Limit atau sebagai

26 78 batas untuk pintu Lift menutup penuh (full close) dengan cara membaca putaran Motor dalam bentuk pulsa. Limit ini (Rotary Encoder) berfungsi untuk memutuskan perintah yang datang dari sistem control dengan cara memberikan perintah melalui Inverter ke sistem control dengan memanfaatkan relay yang terdapat di Inverter. Pada saat Limit full close aktif, relay yang terdapat di output Inverter pun aktif, dimana relay tersebut dimanfaatkan untuk perintah masukan pada control sistem yang memberi sinyal atau tanda kepada control sistem bahwa limit switch close open sudah aktif, yang artinya adalah pintu Lift tersebut sudah menutup penuh (full close). Sehingga control sistem langsung memutuskan perintah menutup pintu (door close command) ke Inverter.