BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Teori PLC Pengertian dan Cara Kerja PLC PLC adalah peralatan elektronik yang beroperasi secara digital menggunakan memori yang dapat diprogram untuk memberikan instruksi pada internal storage dengan mengimplementasikan fungsi secara spesifik, seperti logic sequencing, timing, counting, dan aritmetika. Untuk mengendalikan mesin, melalui modul input-output digital maupun diskret. Kemampuan PLC dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kelompok yaitu: PLC mikro. PLC dapat dikatagorikan mikro jika jumlah input/ output pada PLC ini kurang dari 32 terminal. PLC mini. Katagori ukuran mini ini adalah jika PLC tersebut memiliki jumlah input/output antara 32 sampai 128 terminal. PLC large. PLC ukuran ini dikenal juga dengan PLC tipe rack PLC dapat dikatagorikan sebagai PLC besar jika jumlah input/ output-nya lebih dari 128 terminal. Pengelompokan ini didasarkan oleh jumlah input dan output, memori pemrograman dan functional block. Pengukuran Input Prosessor Output Proses atau mesin Kendali Gambar 2.1 Skema operasi PLC [7] Teknik Mesin Mercu Buana 8

2 Dalam PLC terdapat empat bagian utama yaitu input, output dan CPU (mikroprosesor). Input adalah bagian dari PLC yang secara fisik memiliki fungsi mengambil data pada lingkungan sekitar yang kemudian dikirim pada prosesor atau CPU. Data yang diambil dapat berupa data analog ataupun diskret. Sinyal diskret ini hanya dapat memberikan informasi status on dan off. Contohnya ialah input berupa limit switch. Berbeda dengan diskret, sinyal analog dapat memberikan informasi status secara kontinyu. Seperti pada data penurunan temperatur. Prosesor adalah bagian yang melakukan operasi komputasi dan menghasilkan program kontrol. Program memanipulasi data yang tersimpan dalam sistem memori dan menentukan eksekusi berdasarkan input yang diberikan. CPU memiliki fungsi sebagai tempat komputasi operasi logika dan juga tempat penyimpanan memori. Setelah memanipulasi data, CPU akan mengirimkannya pada output dalam bentuk kontrol sesuai dengan logika dari program. Gambar 2.2 PLC dan komponen penyusunnya [7] Teknik Mesin Mercu Buana 9

3 2.1.2 Komponen PLC A. CPU CPU (Central Processing Unit) pada PLC memiliki fungsi melakukan operasi logika, selain itu CPU melakukan operasi sebagai berikut: 1. Memperbaharui status input dan output. Operasi ini berisi pembacaan data pada terminal input dan menyalakan atau mematikan terminal ouput. 2. Melakukan pembacaan memori. Program dan data disimpan pada memori. Ketika PLC beroperasi, CPU dapat membaca, mengubah isi memori atau memindahkan lokasi memori. 3. Scanning program yang berupa aplikasi. Aplikasi program yang sering disebut ladder logic program, adalah sekumpulan instruksi yang ditulis oleh programmer PLC. Operasi scanning membuat PLC untuk menjalankan program seperti yang diperintahkan oleh programmer. 4. Berinteraksi dengan terminal yang telah terprogram. CPU mengirim program data dalam CPU sendiri dan terminal yang telah terprogram. CPU dalam PLC dikendalikan oleh sebuah sistem dari perangkat lunak (software). Sistem operasi dari perangkat lunak adalah kelompok dari program utama yang disimpan dalam memori PLC secara permanen. [4] B. Memori Memori adalah komponen yang berfungsi menyimpan informasi, program, dan data yang berada pada PLC. Proses pengambilan informasi baru pada memori disebut proses penulisan (writing). Proses pengulangan informasi dari lokasi memori disebut proses pembacaan (reading). Jenis memori yang umum digunakan pada PLC adalah Read Only Memory (ROM). Lokasi dari ROM dapat dibaca, tetapi tidak dapat dilakukan operasi penulisan. Sebagai contoh, operasi program dari PLC disimpan pada ROM. Teknik Mesin Mercu Buana 10

4 Berbeda dengan ROM, lokasi dari RAM dapat dilakukan operasi penulisan dan operasi pembacaan. Hal ini berarti informasi yang disimpan pada lokasi RAM dapat diulang atau diganti. Program ladder disimpan pada RAM. Ketika program ladder baru dikirim pada memori PLC, program lama yang tersimpan pada lokasi yang sama akan terjadi proses overwrite sehingga program lama terhapus. Memori PLC memiliki kapasitas beragam. Kapasitas memori kadang ditulis dalam satuan Kilobyte (K). Satu byte adalah grup dari 8 bit. Satu bit adalah lokasi memori yang menyimpan satu kode biner yang memiliki harga 1 atau 0 (1 memiliki arti kondisi on, 0 memiliki arti kondisi off). Satu kilobyte memori memiliki arti terdapat 1024 byte pada RAM. Enam belas Kilobyte (16K) memori memiliki arti terdapat 16 x 1024 = byte pada RAM. [4] C. Modul input dan output PLC adalah peralatan yang digunakan untuk mengendalikan dan mengatur proses sehingga menghasilkan proses (output) yang diinginkan. Dibutuhkan informasi dari input yang kemudian membuat keputusan untuk menyalakan atau mematikan output. Keputusan dibuat dari kondisi input dan program ladder yang sedang beroperasi. Modul input dari PLC berfungsi mengubah sinyal input menjadi tegangan yang memiliki arus searah, yang dapat diterima oleh CPU. Karena sinyal yang diproses pada PLC adalah tegangan searah yang lemah, modul output pada PLC berfungsi mengubah sinyal menjadi tegangan yang dibutuhkan oleh peralatan yang dikendalikan oleh PLC. [4] Teknik Mesin Mercu Buana 11

5 D. Power Supply PLC tidak akan beroperasi bila tidak ada supply daya listrik. Power supply mengubah tegangan input menjadi tegangan listrik yang dibutuhkan oleh PLC. [4] Gambar 2.3 Power supply [4] Keunggulan PLC dibanding Sistem Konvensional Gambar 2.4 PLC Omron CQM1 [4] PLC dipilih karena mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan sistem konvensional, kelebihan PLC antara lain: Teknik Mesin Mercu Buana 12

6 1. Fleksibilitas PLC dapat dengan sangat mudah menyesuaikan sistem kontrolnya, PLC lebih adaptif jika dibandingkan dengan sistem relay konvensional yang lebih kaku dalam aplikasinya. 2. Pemrograman dan pendeteksian kesalahan lebih mudah Setelah desain sistem kontrol dibuat, PLC kemudian diprogram dan program yang telah dibuat tersebut bisa disimulasikan pada komputer terlebih dahulu. Jika masih terdapat kesalahan maka program dapat diubah dengan mudah. Fitur ini memastikan program yang dibuat sudah benar. 3. Kecepatan operasi yang lebih tinggi PLC menggunakan rangkaian elektronik sehingga respon operasinya lebih cepat, berbeda dengan kecepatan operasi dengan menggunakan relay mekanik yang lebih lambat. 4. Fitur yang canggih dan lengkap Di dalam PLC terdapat beberapa fungsi pencacah (counter), pewaktu (timer), kontak-kontak logika yang bisa diatur dan pada PLC keluaran terbaru juga terdapat pengubah sinyal, baik ADC maupun DAC. 5. Dokumentasi mudah Program yang telah dibuat dapat disimpan pada memori komputer. Hal ini akan mempermudah mencari kembali jika dibutuhkan, selain itu gambar rangkaian dapat dicetak untuk kemudian disimpan. Teknik Mesin Mercu Buana 13

7 6. Pengamatan terhadap proses secara langsung Proses pada PLC dapat dilihat secara langsung melalui layar monitor. Terdapat beberapa software yang dapat mempresentasikan objek-objek yang dikontrol oleh PLC dan memvisualisasikan dalam simbol-simbol tertentu pada layar komputer Kelemahan PLC Disamping keuntungan-keuntungan di atas PLC juga mempunyai kekurangan sebagai berikut; 1. Diperlukan pembelajaran mengenai bahasa pemrograman, tentunya benarbenar dibutuhkan orang yang profesional. 2. Diperlukan biaya yang lebih tinggi pada saat diputuskan penggunaan control PLC dibandingkan konvensional. 3. Perawatan yang tepat waktu, seperti backup bettery PLC itu sendiri. 2.2 Pneumatik Pneumatic berasal dari bahasa Yunani yang berarti udara atau angin. Semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem pneumatic. Jadi media penggerak yang digunakan pada sistem pneumatic adalah udara, semua gerakan yang dihasilkan dilakukan dengan mengontrol keluar masuknya udara dengan mengatur buka tutup aliran udara. Dalam penerapannya, sistem pneumatic banyak digunakan dalam sistem otomasi pada dunia industry mulai dari penyusunan, pencengkraman, pencetakan, pengaturan arah benda kerja, transfer atau pemindahan, penyortiran sampai pengepakan barang. Sistem kerja pneumatik mirip dengan kontrol listrik. Jika sumber energy kontrol listrik berasal dari tenaga listrik PLN maka, sistem pneumatik menggunakan udara bertekanan (compressed air) sebagai sumber energi. Udara bertekanan berasal dari alat yang bernama kompresor (air compressor). [4] Teknik Mesin Mercu Buana 14

8 2.2.1 Kelemahan dan Kelebihan Sistem Pneumatik 1. Kelebihan Sistem Pneumatik Penggunaan pneumatik dalam proses produksi memiliki kelebihan bila dibanding media kerja lain, antara lain : a. Ketersediaan bahan baku udara yang melimpah dan dalam jumlah yang tidak terbatas. b. Sifat udara yang mudah di distribusikan dan tidak berbahaya. c. Penyimpanan bahan baku yang relative lebih mudah, karena udara bertekanan dari kompresor dapat disimpan dalam tabung sehingga kompresor tidak perlu bekerja terus menerus. d. Tahan terhadap temperature, dimana udara bertekanan relatif tidak peka terhadap perubahan temperature. Hal ini menjamin pengoperasian yang handal bahkan dalam kondisi yang ekstrem sekalipun. e. Bersih dan kering, sehingga apabila terjadi kebocoran tidak mengganggu ataupun merusakan lingkungan ataupun benda yang diproduksi. f. Dapat digunakan untuk kecepatan tinggi, sebab udara bertekanan merupakan media yang cepat, sehingga kcepatan kerja yang tinggi dapat dicapai. [3 & 4] 2. Kekurangan Sistem Pneumatik Disamping memiliki banyak kelebihan, instalasi pneumatic juga memiliki kekurangan, antara lain : a. Pengadaan udara bertekanan harus bersih dari partikel debu dan kondensasi untuk mencegah kerusakan (korosi) pada komponen pneumatik. Hal ini tentu memerlukan pengelolaan secara khusus yang dapat menikan biaya operasional. b. Udara bertekanan efisien hanya untuk kebutuhan gaya tertentu sesuai kondisi alat, yaitu sampai N pada tekanan kerja normal, atau 5-7 bar. Teknik Mesin Mercu Buana 15

9 c. Membutuhkan biaya investasi yang lebih tinggi, karena peralatn untuk sistem pneumtik diharuskan presisi dan tanpa kebocoran. [3 & 4] Komponen pada Sistem Pneumatik Komponen pada sistem pneumatik terbagi menjadi tiga bagian, yaitu: A. Unit Tenaga (Energy Supply) Penggunaan sistem pneumatik memerlukan udara bertekanan yang memadai dan memiliki kualitas yang baik. Dalam hal ini diperlukan unit tenaga yang berfungsi untuk membangkitkan tenaga yaitu berupa aliran udara bertekanan. Unit tenaga terdiri dari kompresor, tangki udara, dan kelengkapannya serta unit pelayanan udara. [2] [4] 1. Kompresor Kompresor berfungsi untuk menghasilkan udara bertekanan sampai pada tekanan kerja yang diinginkan, dilengkapi tabung untuk menyimpan udara bertekanan sehingga udara dapat mencapai jumlah dan tekanan yang diperlukan. Udara yang bersih jauh dari lingkungan debu dan kelembaban sangat berpengaruh terhadap ketahanan kompresor. 2. Penampung Udara Tekanan Penampung udara bertekanan berfungsi untuk menyimpan udara bertekanan hingga pada tekanan yang ditentukan, kemudian dapat digunakan sewaktu-waktu saat diperlukan. Gambar 2.5 Penampung Udara Tekanan [2 & 4] Teknik Mesin Mercu Buana 16

10 3. Air Service Unit a) Filter Udara (Air Filter) Filter udara berfungsi sebagai alat penyaring udara yang diambil dari udara luar yang masih banyak mengandung kotoran. Filter berfungsi untuk memisahkan partikel-partikel yang terbawa seperti debu, oli residu, dsb. Gambar 2.6 Filter Udara (Air Filter) [2 & 4] b) Pemisah Air Udara bertekanan yang keluar melalui filter masih mengandung uap air. Kelembaban dalam udara bertekanan dapat menyebabkan korosi pada semua saluran, sambungan, katup, alat-alat yang tidak dilindungi sehingga harus dikeringkan dengan cara memisahkan air melalui tabung pemisah air. Gambar 2.7 Pemisah Air [2 & 4] Teknik Mesin Mercu Buana 17

11 c) Tabung Pelumas Komponen sistem pneumatik memerlukan pelumasan (lubrication) agar tidak cepat aus, serta dapat mengurangi panas yang timbul akibat gesekan. Oleh karena itu udara bertekanan harus mengandung pelumas yang diperoleh dari tabung pelumas pada regulator. Gambar 2.8 Tabung Pelumas [2 & 4] d) Pengukur Tekanan Biasanya pengatur tekanan dipasang atau dilengkapi dengan sebuah pengukur tekanan yang menunjukkan besarnya tekanan udara yang mengalir masuk ke pengatur tekanan. Gambar 2.9 Pengukur Tekanan [2 & 4] Teknik Mesin Mercu Buana 18

12 B. Unit Penggerak (Actuator) Bagian actuator merupakan bagian output dari sistem pneumatik setelah sinyal diproses atau dikendalikan. Unit penggerak adalah suatu alat pneumatik yang digerakkan dan akan menghasilkan suatu kerja dan usaha. Antara lain: gerak lurus, gerak putar, dan lain-lain. Jadi prinsipnya adalah udara bertekanan diubah menjadi gerakan lurus bolak-balik (straight line reciprocating) oleh silinder pneumatik atau gerakan putar (rotary) oleh motor pneumatik. Silinder pneumatik dibagi menjadi dua bagian, yaitu [2 & 4]: 1. Silinder Kerja Tunggal (Single Acting Cylinder) Silinder kerja tunggal digerakkan hanya dari satu sisi saja. Silinder jenis ini dapat menghasilkan kerja hanya dalam satu arah. Untuk gerak baliknya digunakan tenaga yang didapat dari pegas yang telah terpasang di dalam silinder tersebut, sehingga besar kecepatannya tergantung dari pegas yang dipakai. Macam-macam silinder kerja tunggal antara lain: silinder diafragma dan silinder rol diafragma. Gambar 2.10 Silinder Kerja Tunggal [2 & 4] Teknik Mesin Mercu Buana 19

13 2. Silinder Kerja Ganda (Double Acting Cylinder) Silinder kerja ganda akan bekerja/bergerak maju atau mundur disebabkan adanya udara bertekanan yang disalurkan kesalah satu sisi dari dua saluran yang ada. Silinder ini digunakan apabila torak diperlukan untuk melakukan kerja bukan hanya pada gerakan maju, tetapi juga pada gerakan mundur. Macam-macam silinder kerja ganda antara lain: silinder berbantalan pelindung, silinder dengan dua sisi batang torak, silinder tandem, silinder mempunyai banyak posisi, silinder kejut, silinder rotari, dan silinder kabel. Gambar 2.11Silinder Kerja Ganda [2 & 4] C. Katup-katup Penggerak Katup pneumatik adalah perlengkapan pengontrol atau pengatur, baik untuk memulai (start), berhenti (stop), arah aliran, tekanan aliran dari suatu tekanan perantara yang dibawa oleh pompa atau disimpan dalam suatu bejana. Katup-katup pneumatik secara garis besar dibedakan menjadi lima kelompok menurut fungsinya, yaitu: 1. Katup pengarah (Directional way valves) Katup pengarah adalah perlengkapan yang menggunakan lubang-lubang saluran kecil yang akan dilewati oleh aliran udara bertekanan, terutama untuk mulai (start) dan berhenti (stop) serta mengarahkan aliran itu. Jumlah katup-katup pengarah cukup banyak, untuk itu dapat dilihat ringkasan pada gambar berikut: Teknik Mesin Mercu Buana 20

14 Gambar 2.12 Ringkasan katup pengarah dari macam-macam katup pneumatik [4] 2. Katup pengontrol aliran (Flow control valves) Katup-katup pengontrol aliran adalah peralatan pneumatik yang berfungsi sebagai pengatur dan pengendali aliran udara bertekanan khususnya udara yang harus masuk ke dalam silindersilinder pneumatik. Aliran udara tersebut harus dikontrol untuk peralatan pengendali katup-katup pneumatik. Gambar 2.13 Katup pengontrol aliran (Flow control valves) [2 & 4] 3. Katup pengontrol dan pengarah tekanan (pressure control valve) Katup-katup pengontrol dan pengarah tekanan adalah bagian dari komponen pneumatic yang dikontrol oleh besarnya tekanan. Katup tersebut dibagi menjadi tiga kategori, yaitu: a. Katup pengatur tekanan (pressure regulating valve) b. Katup pembatas tekanan (pressure limiting valve) c. Katup rangkai (sequence valve) Teknik Mesin Mercu Buana 21

15 4. Katup penutup (shut-off valve) Katup ini berfungsi untuk memberi atau mencegah aliran udara yang tak terbatas. Artinya, jika aliran udara harus dihentikan, maka katup akan menutup. Tetapi jika dibutuhkan aliran kecil, maka katup akan membuka sedikit saja. Penggunaan sederhana adalah pada keran air. Gambar 2.14 Katup penutup (shut-off valves) [2 & 4] 5. Katup-katup kombinasi/gabungan (combination valve) Katup kombinasi merupakan katup pneumatik yang tersusun sedemikian rupa hingga kerjanya menjadi sangat spesifik. Keberadaan katup-katup ini memang dirancang untuk maksudmaksud tertentu yang tentunya disesuaikan dengan kebutuhan operasi dalam segi otomatisasi. 2.3 Sistem Elektropneumatik Prinsip kerja elektropneumatik hampir sama dengan pneumatik, yang membedakan adalah pada sistem kendalinya. Pada pneumatik sistem kendalinya berupa katup-katup kendali yang diaktifkan secara mekanis, misal dengan push button. Sedangkan pada elektropneumatik sistem kendalinya berupa katup-katup kendali yang dilengkapi dengan solenoid yang akan aktif apabila dialiri arus listrik. Teknik Mesin Mercu Buana 22

16 Udara bertekanan dari kompresor dialirkan melalui peralatan air service unit sehingga akan dihasilkan kualitas udara yang bersih dan kering dengan tekanan yang tepat. Untuk mengatur udara bertekanan yang akan masuk ke sistem diperlukan adanya sinyal masukan dengan komponen seperti push button, control switch, limit switch, reed switch, inductive proximity sensor, cap proximity switch, light barrier, pressure actuated switch atau komponen lainnya yang akan mengendalikan aliran arus listrik. Komponen-komponen tersebut akan memberikan sinyal ke pemrosesan sinyal dengan komponen seperti relay, contactor, atau PLC. Komponen-komponen prosesor sinyal akan aktif dan menghasilkan sinyal keluaran yang mengatur elemen kendali. Elemen kendali berupa katup kendali yang dilengkapi dengan solenoid. Solenoid akan aktif apabila dialiri arus listrik. Saat aktif, solenoid akan menarik katup sehingga aliran udara bertekanan dapat diatur. Dengan diaturnya pergerakan aliran udara bertekanan maka komponen alat aktuasi dapat dioperasikan. Elektropneumatik merupakan pengembangan dari pneumatik, prinsip kerjanya memilih energi pneumatik sebagai media kerja (tenaga penggerak) sedangkan media kontrolnya mempergunakan sinyal elektrik. Sinyal elektrik dialirkan ke kumparan yang terpasang pada katup pneumatik dengan mengaktifkan saklar, sensor ataupun saklar pembatas yang berfungsi sebagai penyambung atau pemutus sinyal. Sinyal yang dikirim ke kumparan tadi akan menghasilkan medan elektromagnet dan akan mengaktifkan katup pengatur arah sebagai elemen akhir pada rangkaian kerja pneumatik [5 & 8]. Teknik Mesin Mercu Buana 23

17 2.3.1 Komponen Elektropneumatik Komponen Elektropneumatik terbagi menjadi dua yaitu: 1. Sinyal Masukan (Electrical Signal Input) Sinyal masukan listrik kerjanya tergantung kepada fungsi sinyal itu. Ada yang disebut Normally Open (NO, kondisi normal sambungan tidak tersambung), Normally Closed (NC, kondisi normal sambungan tersambung) dan Change Over (tersambung bergantian, kombinasi dari NO dan NC). a) Limit Switch 2.15 Limit switch [9] Limit switch termasuk saklar yang banyak digunakan di industri. Pada dasarnya limit switch bekerja berdasarkan sirip saklar yang memutar tuas karena mendapat tekanan plunger atau tripping sirip wobbler. Pada saat tuas tertekan oleh gerakan mekanis, maka kontak akan berubah posisinya. b) Pressure Switch Teknik Mesin Mercu Buana 24

18 2.16 Pressure Switch [9] Pressure switch merupakan saklar yang kerjanya tergantung dari tekanan pada perangkat saklar. Tekanan tersebut berasal dari air, udara atau cairan lainnya, misalnya oli. Terdapat dua macam Pressure Switch: absolut (trigger (pemicu) terjadi pada tekanan tertentu) dan konfigurasi diferensial (trigger terjadi karena perbedaan tekanan). 2. Pengolah Sinyal Listrik Komponen pengolah sinyal listrik terdiri dari beberapa komponen: a. Relay Relay adalah suatu saklar yang digerakkan secara elektromagnetik. Apabila ada arus listrik pada koil solenoid, terjadi suatu medan elektromagnetik. Hal ini menyebabkan armature tertarik ke inti koil. Armature tersebut menggerakkan kontak relay, apakah menutup atau membuka tergantung dari desain. Suatu pegas pengembali, mengembalikan armature ke posisi semula apabila arus koil terputus. Teknik Mesin Mercu Buana 25

19 Gambar 2.17 Konstruksi relay [10] Gambar 2.18 Relay dan terminal relay [10] b. Solenoid Valve Solenoid valve berfungsi untuk mengatur keluar masuknya udara bertekanan yang digunakan untuk menggerakkan silinder. Pada prinsipnya solenoid valve merupakan salah satu komponen pengontrol aliran fluida pneumatik yang di dalamnya terdapat katup listrik menggunakan koil sebagai penggeraknya. Ketika koil mendapat supply tegangan listrik, maka koil tersebut akan menimbulkan medan magnet sehingga menggerakan piston di dalam solenoid tersebut. Ketika piston berpindah posisi maka lubang outlet akan terbuka, sehingga fluida yang masuk dari inlet akan keluar melalui saluran outlet. Teknik Mesin Mercu Buana 26

20 Gambar 2.19 Solenoid valve dan manifold [5] Output Sistem Elektropneumatik Salah satu output dari sistem elektropnematik adalah Motor. Motor merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakkan kompresor, dll. Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor DC disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar) [5] Perbedaan Pneumatik dan Elektropneumatik Pneumatik dan elektropneumatik menggunakan udara bertekanan sebagai media penggeraknya. Pneumatik dan elektropneumatik mempunyai perbedaan dalam sistem kontrolnya. Pada pneumatik sistem kontrolnya menggunakan komponen mekanik seperti bermacam-macam katup kendali, squencers, air barriers atau komponen lainnya. Sedangkan pada elektropneumatik sistem kendalinya menggunakan komponen-komponen kelistrikan seperti electrical input buttons, proximity switch, relays, atau PLC. [5] Teknik Mesin Mercu Buana 27

21 2.4 Sistem Elektronika Komponen elektronika berupa sebuah alat berupa benda yang menjadi bagian pendukung suatu rangkaian elektronik yang dapat bekerja sesuai dengan kegunaannya. Mulai dari yang menempel langsung pada papan rangkaian baik berupa PCB, CCB, Protoboard maupun Veroboard dengan cara disolder atau tidak menempel langsung pada papan rangkaian (dengan alat penghubung lain, misalnya kabel). Komponen elektronika ini terdiri dari satu atau lebih bahan elektronika, yang terdiri dari satu atau beberapa unsur materi dan jika disatukan, untuk desain rangkaian yang diinginkan dapat berfungsi sesuai dengan fungsi masing-masing komponen, ada yang untuk mengatur arus dan tegangan, meratakan arus, menyekat arus, memperkuat sinyal arus dan masih banyak fungsi lainnya Komponen Elektronika a) Saklar Switch (Saklar) adalah sebuah perangkat elektronik yang digunakan untuk memutuskan jaringan listrik. Jadi saklar pada dasarnya adalah alat penyambung atau pemutus aliran listrik. Selain untuk jaringan listrik arus kuat, saklar berbentuk kecil juga dipakai untuk elektronika arus lemah. Secara sederhana, saklar terdiri dari dua bilah logam yang menempel pada suatu rangkaian, dan bisa terhubung atau terpisah sesuai dengan keadaan sambung (on) atau putus (off) dalam rangkaian itu. Material kontak sambungan umumnya dipilih agar supaya tahan terhadap korosi. Kalau logam yang dipakai terbuat dari bahan oksida biasa, maka saklar akan sering tidak bekerja. Untuk mengurangi efek korosi ini, paling tidak logam kontaknya harus disepuh dengan logam anti korosi dan anti karat. Pada dasarnya tombol bisa diaplikasikan untuk sensor mekanik, karena bisa Teknik Mesin Mercu Buana 28

22 dijadikan sebagai pedoman pada mikrokontroller untuk pengaturan alat dalam pengontrolan. Macam - macam saklar : 1. Saklar Push Button Pada umumnya saklar push button adalah tipe saklar yang hanya kontak sesaat saja saat ditekan dan setelah dilepas maka akan kembali lagi menjadi NO, biasanya saklar tipe NO ini memiliki rangkaian penguncinya yang dihubungkan dengan kontaktor dan tipe NO digunakan untuk tombol on. Push button ada juga yang bertipe NC, biasanya digunakan untuk tombol off Saklar Push Button [9] a. Tanpa-pengunci (no guard) b. Pengunci-penuh (full guard) c. Extended guard d. Mushroom button Teknik Mesin Mercu Buana 29

23 Alat ini befungsi sebagai pemberi sinyal masukan pada rangkaian listrik, ketika / selama bagian knopnya ditekan maka alat ini akan bekerja sehingga kontak-kontaknya akan terhubung untuk jenis normally open dan akan terlepas untuk jenis normally close, dan sebaliknya ketika knopnya dilepas kembali maka kebalikan dari sebelumnya, untuk membuktikannya pada terminalnya bisa digunakan alat ukur tester / ohm meter. pada umumnya pemakaian terminal jenis NO digunakan untuk menghidupkan rangkaian dan terminal jenis NC digunakan untuk mematikan rangkaian, namun semuanya tergantung dari kebutuhan. Seperti telah kita ketahui, alat ini sangat banyak digunakan, dalam sebuah operation panel bisa terdapat beberapa Push Button tergantung dari keperluan, alat ini juga memiliki kode warna pada bagian knopnya untuk membedakan fungsi dari masing-masing alat, seperti warna merah digunakan untuk tombol berhenti/ stop, lalu warna hitam/ hijau digunakan untuk tombol jalan/start kemudian warna kuning digunakan untuk tombol reset atau alarm stop, ada beberapa contoh penggunaan Push Button seperti untuk menjalankan motor/ pompa, menjalankan conveyor, menghidupkan lampu, mereset alarm, menyalakan bell, menghidupkan cylinder dan masih banyak lagi. 2. Saklar Toggle 2.21 Saklar Toggle [9] Teknik Mesin Mercu Buana 30

24 Saklar toggle adalah bentuk saklar yang paling sederhana, dioperasikan oleh sebuah tuas toggle yang dapat ditekan ke atas atau ke bawah. Menurut konvensinya, posisi ke bawah mengindikasikan keadaan hidup, atau menutup atau disambungkan. Saklar toggle yang diperlihatkan di dalam foto memiliki tuas dengan posisi ke atas. Di belakang tuas terdapat sebuah alur sekrup (dolly) yang dilengkapi dengan sebuah mur besar. Alur dan mur ini digunakan untuk memasangkan saklar disebuah panel. Di bagian belakang saklar terdapat dua buah ta (cantolan) terminal, tempat dimana kawat-kawat listrik disambung dan disolder. 3. Saklar Mekanik Saklar mekanik umumnya digunakan untuk otomatisasi dan juga proteksi rangkaian. Saklar mekanik akan on atau off secara otomatis oleh sebuah proses perubahan parameter, misalnya posisi, tekanan, atau temperatur. Saklar akan On atau Off jika set titik proses yang ditentukan telah tercapai. Terdapat beberapa tipe saklar mekanik. a) Temperature Switch 2.22 Temperature Switch [9] Teknik Mesin Mercu Buana 31

25 Saklar temperatur disebut thermostat, bekerja berdasarkan perubahan temperatur. Perubahan kontak elektrik di-trigger (dipicu) oleh pemuaian cairan yang ada pada chamber yang tertutup (sealed chamber) chamber ini terdiri dari tabung kapiler dan silinder yang terbuat dari stainless steel. Cairan di dalam chamber mempunyai koefisiensi temperatur yang tinggi, sehingga jika silinder memanas, cairan akan memuai, dan menimbulkan tekanan pada seluruh lapisan penutup chamber. Tekanan ini menyebabkan kontak berubah status. Secara fisik saklar ini terdiri dari dua komponen, yaitu bagian yang bergerak/bergeser (digerakkan oleh tekanan) dan bagian kontak. Bagian yang bergerak dapat berupa diafragma atau piston. Kontak elektrik biasanya terhubung pada bagian yang bergerak, sehingga jika terjadi pergeseran akan menyebabkan perubahan kondisi (On ke Off atau sebaliknya) b) Flow Switch 2.23 Flow Switch [9] Teknik Mesin Mercu Buana 32

26 Saklar ini digunakan untuk mendeteksi perubahan aliran cairan atau gas di dalam pipa, tersedia untuk berbagai viskositas. Pada saat cairan dalam pipa tidak ada aliran, maka kontak tuas/piston tidak bergerak karena tekanan disebelah kanan dan kiri tuas sama. Namun pada saat ada aliran, maka tuas/piston akan bergerak dan kontak akan berubah sehingga dapat menyambung atau memutusklan rangkaian. c) Sensor Sensor adalah komponen yang dapat digunakan untuk mengkonversi suatu besaran tertentu menjadi satuan analog sehingga dapat dibaca oleh suatu rangkaian elektronik. Sensor merupakan komponen utama dari suatu tranduser, sedangkan tranduser merupakan sistem yang melengkapi agar sensor tersebut mempunyai keluaran sesuai yang kita inginkan dan dapat langsung dibaca pada keluarannya. Sensor adalah alat untuk mendeteksi/mengukur sesuatu, yang digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Dalam lingkungan sistem pengendali dan robotika, sensor memberikan kesamaan yang menyerupai mata, pendengaran, hidung, lidah yang kemudian akan diolah oleh kontroler sebagai otaknya. Adapun syarat kualitas sensor meliputi [2] : 1. Linieritas Konversi harus benar-benar proposional, jadi karakteristik konversi harus linier. 2. Tidak tergantung temperature Keluaran inverter tidak boleh tergantung pada temperatur disekelilingnya, kecuali sensor suhu. Teknik Mesin Mercu Buana 33

27 3. Kepekaan Kepekaan sensor harus dipilih sedemikian, sehingga pada nilainilai masukan yang ada dapat diperoleh tegangan listrik keluaran yang cukup besar. 4. Waktu tanggapan Waktu tanggapan adalah waktu yang diperlukan keluaran sensor untuk mencapai nilai akhirnya pada nilai masukan yang berubah secara mendadak. Sensor harus dapat berubah cepat bila nilai masukan pada sistem tempat sensor tersebut berubah. Sensor adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian. Adapun jenis jenis sensor antara lain : 1. Sensor Cahaya 2.23 Sensor Cahaya [8] Teknik Mesin Mercu Buana 34

28 Sensor cahaya terdiri dari 3 kategori. Fotovoltaic atau sel solar adalah alat sensor sinar yang mengubah energi sinar langsung menjadi energi listrik, dengan adanya penyinaran cahaya akan menyebabkan pergerakan elektron dan menghasilkan tegangan. Demikian pula dengan Fotokonduktif (fotoresistif) yang akan memberikan perubahan tahanan (resistansi) pada sel-selnya, semakin tinggi intensitas cahaya yang terima, maka akan semakin kecil pula nilai tahanannya. Sedangkan Fotolistrik adalah sensor yang berprinsip kerja berdasarkan pantulan karena perubahan posisi/jarak suatu sumber sinar (inframerah atau laser) ataupun target pemantulnya, yang terdiri dari pasangan sumber cahaya dan penerima. 2. Sensor Tekanan 2.25 Sensor Tekanan [8] Sensor tekanan - sensor ini memiliki transduser yang mengukur ketegangan kawat, dimana mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik. Dasar penginderaannya pada perubahan tahanan pengantar (transduser) yang berubah akibat perubahan panjang dan luas penampangnya. Teknik Mesin Mercu Buana 35

29 3. Sensor Proximity 2.26 Sensor Proximity [8] Sensor proximity merupakan sensor atau saklar yang dapat mendeteksi adanya target jenis logam dengan tanpa adanya kontak fisik. Biasanya sensor ini tediri dari alat elektronis solidstate yang terbungkus rapat untuk melindungi dari pengaruh getaran, cairan, kimiawi, dan korosif yang berlebihan. Sensor proximity dapat diaplikasikan pada kondisi penginderaan pada objek yang dianggap terlalu kecil atau lunak untuk menggerakkan suatu mekanis saklar. 4. Sensor Ultrasonik 2.27 Sensor Ultrasonik [8] Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara, dimana sensor ini menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkapnya kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar penginderaannya. Perbedaan waktu antara gelombang suara dipancarkan dengan ditangkapnya kembali gelombang suara tersebut adalah berbanding lurus dengan jarak atau tinggi objek yang memantulkannya. Jenis objek yang dapat diindera diantaranya adalah: objek padat, cair, butiran maupun tekstil. Teknik Mesin Mercu Buana 36

30 5. Sensor Kecepatan (RPM) 2.28 Sensor Kecepatan [8] Proses penginderaan sensor kecepatan merupakan proses kebalikan dari suatu motor, dimana suatu poros/object yang berputar pada suatui generator akan menghasilkan suatu tegangan yang sebanding dengan kecepatan putaran object. Kecepatan putar sering pula diukur dengan menggunakan sensor yang mengindera pulsa magnetis (induksi) yang timbul saat medan magnetis terjadi. 6. Sensor Magnet 2.29 Sensor Magnet [8] Sensor Magnet atau disebut juga relai buluh, adalah alat yang akan terpengaruh medan magnet dan akan memberikan perubahan kondisi pada keluaran. Seperti layaknya saklar dua kondisi (on/off) yang digerakkan oleh adanya medan magnet di sekitarnya. Biasanya sensor ini dikemas dalam bentuk kemasan yang hampa dan bebas dari debu, kelembapan, asap ataupun uap. Teknik Mesin Mercu Buana 37

31 7. Sensor Penyandi (Encoder) 2.30 Sensor Penyandi [8] Sensor Penyandi (Encoder) digunakan untuk mengubah gerakan linear atau putaran menjadi sinyal digital, dimana sensor putaran memonitor gerakan putar dari suatu alat. Sensor ini biasanya terdiri dari 2 lapis jenis penyandi, yaitu: Pertama, Penyandi rotari tambahan (yang mentransmisikan jumlah tertentu dari pulsa untuk masing-masing putaran) yang akan membangkitkan gelombang kotak pada objek yang diputar. Kedua, Penyandi absolut (yang memperlengkapi kode binary tertentu untuk masing-masing posisi sudut) mempunyai cara kerja sang sama dengan perkecualian, lebih banyak atau lebih rapat pulsa gelombang kotak yang dihasilkan sehingga membentuk suatu pengkodean dalam susunan tertentu. 8. Sensor Suhu 2.31 Sensor Suhu [8] Teknik Mesin Mercu Buana 38

32 Sensor suhu biasanya digunakan untuk merubah panas menjadi listrik untuk mempermudah dalam menganalisa besarannya. Untuk membuatnya ada dua cara yaitu dengan menggunakan bahan logam dan bahan semikonduktor. Cara ini digunakan karena logam dan bahan semikonduktor bisa berubah hambatannya terhadap arus listrik tergantung pada suhunya. Pada logam semakin besar suhu maka nilai hambatan akan semakin naik, berbeda pada bahan semikonduktor, semakin besar suhu maka nilai hambatan akan semakin turun. 2.5 Pengenalan Pemrograman PLC Pemrograman PLC adalah pembuatan desain dari rangkaian kontrol yang diinginkan dalam bentuk diagram tangga (ladder diagram). Diagram tangga dapat dibuat terpisah di komputer dengan software tertentu untuk kemudian ditransfer ke PLC atau bisa juga dibuat langsung pada PLC menggunakan programming console. PLC dibuat oleh pabrik yang berbeda-beda tetapi dalam diagram tangganya terdapat beberapa persamaan dasar dalam fungsi programnya. Diagram tangga terdiri dari dua power rails yang terletak vertikal pada tiap sisi diagram, dan anak tangga penyusunya ditempatkan horisontal diantara power rails. Power rails mencerminkan sumber tenaga listrik dari rangkaian (AC atau DC), untuk sumber listrik AC rail sebelah kiri adalah sisi yang bertegangan sedangkan rail yang sebelah kanan adalah netral. Sedangkan untuk sumber listrik DC rail sebelah kiri adalah sisi yang bertegangan dan rail kanan merupakan ground. Sebuah baris horisontal paling tidak terdiri dari sebuah switch atau kontak relay untuk mengaktifkan suatu beban. Teknik Mesin Mercu Buana 39

33 Gambar 2.32 Contoh Diagram Ladder Contoh gambar 2.32, baris atas terdiri dari dua switch terhubung seri dan satu lampu pilot, agar lampu aktif maka kedua switch juga harus aktif. Pada baris tengah terdapat dua switch yang terhubung secara paralel, agar koil A aktif salah satu dari switch harus aktif. Jika koil A aktif maka relay A aktif dan motor aktif. Teknik Mesin Mercu Buana 40

34 BAB II Landasan Teori 5