Makalah Seminar Kerja Praktek PERANCANGAN APLIKASI PLC OMRON SYSMAC CPM1A PADA MODUL SISTEM SILO

Transkripsi

1 Makalah Seminar Kerja Praktek PERANCANGAN APLIKASI PLC OMRON SYSMAC CPM1A PADA MODUL SISTEM SILO Muhammad Fajri Nur Reimansyah (L2F009032) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang Jln. Prof. Soedharto, Tembalang, Semarang, Jawa Tengah, Indonesia Abstrak Labotarium Teknik Kontrol Otomatis merupakan salah satu wadah bagi mahasiswa untuk mengembangkan kemampuan praktis yang menyediakan fasilitas dalam melakukan penelitian. Ketersediaan perangkat perangkat penunjang dalam hal sistem kendali otomatis memungkinkan mahasiswa melakukan suatu riset. Salah satu riset yang telah dilakukan adalah pengembangan Tugas Akhir mahasiswa mengenai Sistem Listrik Redundant yang dirangkai secara robust dengan menggunakan perangkat PLC (Program Logic Control) sebagai sistem control otomatisnya. Penggunaan PLC dipakai untuk mempermudah dalam pemprogramannya yaitu dengan menggunakan fungsi Ladder Diagram. Pada makalah ini akan dibahas mengenai dasar teori PLC, pengenalan PLC OMRON SYSMAC CPM1A dan ladder diagram maupun tabel mnemonic sebagai sarana pemrogramannya serta contoh aplikasinya tentang aplikasi PLC pada modul sistem silo. Sesuai kebutuhan akan modul guna sistem pembelajaran praktikum, maka laporan kerja praktek ini disesuaikan dengan kebutuhan tersebut diatas sebagai bahan pembelajaran pengontrolan sistem silo menggunakan PLC khususnya PLC OMRON SYSMAC CPM1A Kata kunci: silo, sistem kontrol, PLC 1.1 Latar Belakang I. PENDAHULUAN Sejalan dengan semakin berkembangnya teknologi mengharuskan sebuah sistem untuk dapat bekerja secara otomatis beserta kontrolnya. Dalam hal ini mahasiswa diharapkan mampu mengaplikasikan ilmu teori yang diperoleh dalam perkuliahan kedalam bentuk praktis. Salah satu sistem dalam dunia Industri yang sering digunakan adalah sistem silo. Sistem penyimpanan material guna proses selanjutnya atau sebagai fungsi penyimpanan. Untuk otomasi sistem agar lebih mudah digunakan maka dibutuhkan control yang dapat mengkombinasikan semua bagian sistem silo agar berjalan sesuai kebutuhan. Salah satu pengontrolan sistem skala Industri seperti sistem silo membutuhkan controller yang tahan terhadap gangguan-gangguan yang biasa terjadi dalam industri. Maka digunakan PLC sebagai pengontrolannya. 1.2 Maksud dan Tujuan Adapun maksud dan tujuan dari pelaksanaan kerja praktek ini adalah 1. Memanfaatkan serta memahami karakteristik PLC Omron seri CPM1A-40CDT pada modul sistem silo. 2. Memahami cara kerja sistem silo melalui modul sistem silo. 3. Mempelajari penggunaan software CX Programmer dalam pembuatan Ladder Diagram. 4. Melatih daya analisis dan kepekaan mahasiswa untuk mendapatkan solusi dari suatu masalah yang dihadapi. 1.3 Pembatasan Masalah Materi kerja praktek ini dibatasi pada: 1. Sistem yang digunakan adalah modul praktikum sistem silo yang memiliki bagian konveyor pengisi, tanki silo, dan konveyor pengosongan. 2. PLC yang digunakan adalah PLC OMRON SYSMAC CPM1A 40 CDT. 3. Bahasa pemrograman yang digunakan adalah ladder diagram yang diadaptasikan pada CX- Programmer Tidak mengikutsertakan Human Machine Interface (HMI) pada sistem. 5. Algoritma sistem silo yang dipakai adalah algoritma yang tertulis dalam makalah ini. Halaman 1

2 II. KAJIAN PUSTAKA Sistem silo merupakan salah satu sistem yang sering dipakai dibidang industri-industri produksi yang digunakan untuk tempat penyimpanan/penampungan barang/benda guna diproses lebih lanjut. Dalam praktiknya aplikasi sistem silo memiliki algoritma kerja yang berbedabeda sesuai kebutuhan yang diinginkan. Sistem silo dalam dalam kerja praktek ini mengkombinasikan kerja konveyor pengisi, tanki silo, dan konveyor pengosongan. Sistem pengosongan dilakukan secara manual. Sistem seperti ini biasa digunakan pada industri jika pengosongan/proses pengeluaran barang hanya dilakukan sesuai kebutuhan saja. Konveyor Pengisi Dalam sistem silo, konveyor pengisi digunakan untuk membawa material guna disimpan dalam tanki silo. Tanki Silo Tempat penampungan material yang dibawa konveyor pengisi. Konveyor Pengosongan Setelah material disimpan dalam silo, kapan saja dibutuhkan maka material dapat dikeluarkan dari silo melalui sistem pengosongan yang kemudian diangkut dengan konveyor pengosongan. PLC ini memiliki 40 terminal yang terdiri dari 24 terminal input dan 16 terminal output. Power supply yang dipakai berupa tegangan DC sehingga diperlukan sebuah trafo dalam penggunaannya. Tabel 1 Seri pada PLC Omron CPM1A Dari table diatas dapat diketahui karakteristik dari pada PLC Omron CPM1A-40CDT terminal Input terminal Output 3. Power Supply DC 4. Internal Output kontaktor memakai transistor Konfigurasi Internal Input Output Berikut ini adalah rangkaian internal pada PLC Omron CPM1A-40CDT: 1. Internal Input PLC Omron CPM1A merupakan jenis PLC yang kontaktor kontaktor input internalnya digerakkan oleh transistor. 2.3 PLC Omron CPM1A-40CDT Karakteristik CPM1A-40CDT PLC Omron CPM1A-40CDT-D-V1 merupakan salah satu seri dari PLC Omron CPM1A. PLC ini memiliki 40 terminal yang terdiri dari 24 terminal input dan 16 terminal output. Power supply yang dipakai berupa tegangan DC sehingga diperlukan sebuah trafo dalam penggunaannya. Gambar 4 Rangkaian Internal input 2. Internal Output PLC Omron CPM1A-40CDT merupakan jenis PLC CPM1A yang kontaktor kontaktor output internalnya digerakkan oleh transistor. Gambar 5 Rangkaian Sinking Internal output Gambar 4 Terminal I/O Halaman 2

3 III. PERANCANGAN SISTEM 3.1 Perancangan Perangkat Keras Sistem Keseluruhan Gambar 6 Rangkaian Sourcing Internal output Terminal I/O 1. Terminal Input Gambar 7 Terminal Input Pada PLC Omron CPM1A-40CDT-D-V1 terminal inputnya terdiri dari 24 terminal yang terbagi dua alamat yaitu 0CH dengan alamat 00 samapai 11 dan 10CH dengan alamat 00 sampai 11. Untuk suplay daya dipakai tegangan DC yang dihubungkan pada terminal +. Pada terminal input terdapat COM 0 yang berfungsi untuk menentukan polaritas input plant. 2. Terminal Output Gambar 8 Terminal Output Untuk terminal output terdiri dari 16 terminal yang terbagi dua alamat yaitu 0CH dengan alamat 00 samapai 07 dan 10CH dengan alamat 00 sampai 07. Pada terminal output terdapat 6 buah terminal COM yang berfungsi untuk menentukan polaritas output plant. Gambar 9 Gambar modul system silo Modul ini menyimulasikan secara lengkap sistem Silo yang terdiri dari : Konveyor pengisi, Silo, dan Konveyor pengosongan. Sistem ini bekerja dengan menggunakan PLC. Gambar 8 merepresentasikan garis besar modul Silo Sistem. Gerakan material disimulasikan lewat lampu led dengan digital counter dan shift register. Modul simulasi silo dapat diterangkan sebagai berikut: a. Penampung sistem silo, direpresentasikan dengan kotak ditengah modul yang dapat menerima material dari sistem pengisi (motor M1 serta konveyor penggerak). Penampung dapat menampung hingga 7 material. Jumlah material yang tertampung dalam bak penampung disimulasikan dengan LED. Led paling bawah mengindikasikan keadaan silo kosong. Led paling atas mengindikaskan keadaan silo penuh. b. Sistem pengisian terdiri dari motor M1 yang menggerakkan konveyor pengisi. Motor bergerak ketika tombol S1 ditekan atau ketika menerima perintah dari PLC melalui O1. Ketika motor mulai bergerak, motor akan terus bergerak hingga 1 perputaran konveyor telah dilakukan. Perintah start ketika motor telah bergerak tidak akan mempengaruhi sistem. c. Sistem pengosongan terdiri dari screw terletak pada dasar bak penampung. Screw terhubung dengan motor M2 sebagai penggeraknya. Halaman 3

4 Ketika M2 menerima pulsa start baik melalui tombol S2 maupun dari PLC (O2), motor akan melakukan 1 putaran penuh pengosongan sistem dan akan berhenti ketika tombol start di tekan. d. Konveyor pengosongan digerakkan menggunakan motor M3 untuk membawa material yang keluar dari bak penampung. Perlu diketahui bahwa Silo tidak dapat dikosongkan jika motor M3 tidak diberi perintah pengosongan dengan memberikan sinyal low pada output 3 panel modul atau melalui PLC. e. Tekan tombol RES, untuk mengembalikan kondisi simulator ke kondisi awal. Kemudian tekan tombol S1 atau melalui Output 1 pada PLC yang akan menyimulasikan gerakan konveyor pengisi. Hal ini dapat diulangi sebanyak 7 kali hingga Silo penuh yang diindikasikan oleh LED penuh f. Tekan S2 atau dengan memberikan perintah melalui Output 2 pada PLC akan menyimulasikan pengoperasian sistem pengosongan (mengosongkan silo sekaligus membawa material dengan konveyor) dengan syarat output M3 aktif. Pengosongan dapat dilakukan hingga silo kosong yang diindikasikan dengan LED kosong (input 4) pengosongan berjalan bersamaan dengan konveyor pengosongan. Jumlah material di dalam Silo dimonitor dengan PLC. Jika terdeteksi kurang dari 3 material, maka sistem pengisian akan secara otomatis bekerja mengisi Silo hingga penuh Kemungkinan State (keadaan) Untuk mempermudah perancangan sistem, dibuat tabel yang memuat keadaan keadaan yang mungkin terjadi dengan variasi variasi input yang diberikan. Tabel 2 State beserta keluarannya State Motor koveyor pengisi Motor konveyor pengosongan Unload screw S S S Perancangan Diagram State Kemudian dari Tabel 2 dibuat diagram state untuk memudahkan dalam pembuatan Ladder Diagram nya. g. Setiap satu cycle proses pengisian dan pengosongan dapat dimonitor lewat input 2 dan 3. Ini dapat digunakan sebagai sinyal counter selama program berlangsung. 3.1 Perancangan Perangkat Lunak Algoritma program Ada banyak kemungkinan algoritma pengontrolan sistem yang dapat merepresentasikan simulasi ini. Pada kerja praktek ini digunakan algoritma kerja sistem silo sebagai berikut: Proses pengisian akan dilakukan dengan simulasi gerakan konveyor pengisi. Kondisi tanki silo disimulasikan dengan nyala lampu led. Sistem pengosongan material dari silo tidak secara kontinyu dilakukan. Menunggu sinyal dari S2 (sistem pengosongan aktif hanya jika diperlukan). Merepresentasikan kondisi dalam dunia Industri dimana pengeluaran material dari Silo dilakukan hanya ketika diperlukan, misalnya saat ada truk guna mengangkut material tersebut. Sistem Gambar 10 Diagram State Terlihat terdapat 4 state yang memiliki fungsi masing masing yaitu: State 1 Kondisi ketika sistem siap (standby) untuk digunakan yaitu sistem dialiri arus. State 2 Ketika tombol load ditekan, maka sistem akan berganti state dari state 1 menuju state 2. State 2 adalah kondisi sistem melakukan proses pengisian silo yaitu konveyor pengisian bergerak. State 2 akan kembali menuju state 1 jika tombol reset ditekan atau sensor full indicator mendeteksi adanya objek. Halaman 4

5 State 3 Ketika berada pada state 2 ditekan tombol unload maka sistem berganti state dari state 2 menuju state 3 yaitu state pengosongan. State 3 adalah kondisi pengosongan dimana silo melakukan proses pengosongan dan konveyor pengosongan bergerak untuk membawa material dari silo. State 3 dapat kembali menuju state 2 jika counter penghitung material yang dikosongkan menghitung hingga 4. State 3 dapat kembali ke state 1 jika tombol reset ditekan Diagram Ladder program Berdasarkan uraian algoritma sistem silo yang telah dijelaskan sebelumnya, pemrograman dalam bahasa ladder yang digunakan didalam PLC dijelaskan sebagai berikut: Keluaran Alamat Motor pengisian Motor Pengosongan Motor Konveyor pengosongan IV. PENGUJIAN 4.1 Sistem bekerja pada state 2 Gambar 12 Hasil pengujian system pada state 2 Dapat dilihat pada gambar bahwa dalam keadaan proses pengisian yaitu state 2, maka lampu led simulasi gerakan konveyor pengisi dan kondisi silo aktif keduanya. 4.2 Sistem bekerja pada state 3 Gambar 11 Diagram ladder system Alamat masukan dan keluaran pada ladder diagram yang digunakan dapat dilihat pada tabel berikut: Gambar 13 Hasil pengujian system pada state 3 Dapat dilihat pada gambar bahwa dalam keadaan proses pengosongan yaitu state 3, maka lampu led simulasi kondisi silo berkurang dan konveyor pengosongan bergerak. Tabel 3 Tabel alamat masukan dan keluaran sistem silo Masukan Alamat Led full indicator Tombol pengisian Tombol pengosongan Led empty indicator Tombol STOP/reset Halaman 5

6 V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan 1. Penggunaan PLC dalam rangkaian mesin-mesin industri berfungsi sebagai kontrol sehingga mempermudah pengoperasian mesin-mesin industri. 2. Algoritma kerja sistem silo disesuaikan dengan kebutuhan. 5.2 Saran Diagram ladder program dalam makalah ini tidak mencerminkan keseluruhan proses silo karena beragamnya algoritma dalam mengontrol sistem silo sesuai kebutuhan, maka perlu perhatian dalam menggunakannya. BIOGRAFI Muhammad Fajri Nur Reimansyah L2F009032, dilahirkan di Magelang 11 Juli Jenjang edukasi ditempuh dari SD Negeri 02 Sidareja, Cilacap, SMP Negeri 02 Sidareja, Cilacap, SMA Negeri 1 Magelang dan sekarang sedang menempuh studi S1 di Jurusan Teknik Elektro Fakultas TEknik Universitas Diponegoro dengan peminatan konsentrasi control. Semarang, Juli 2012 Mengetahui dan mengesahkan, Dosen Pembimbing DAFTAR PUSTAKA [1] CX-Programmer User Manual Version 3.1 [2] CX-Programmer Introduction Guide R132-E1-04.pdf [3] CX-One Introduction Guide R145-E1-03.pdf [4] Muttaqin, Ilham, Perancangan Aplikasi PLC Omron Sysmac CP1L pada Sistem Otomasi Ice Compactor untuk Pemadatan Ice Flag, Semarang : Jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro, 2012 [5] OMRON CPM1A Operation Manual.pdf [6] OMRON CPM1A Series Brochure.pdf [7] Setiawan, Iwan, Programmable Logic Control (PLC) dan Teknik Perancangan Sistem Kontrol, Yogyakarta : ANDI, [8] , Buku Pedoman Teknik Elektro 2009, Semarang : Jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro, Sumardi, ST. MT NIP Halaman 6