PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT

Transkripsi

1 BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT Sistem lengkap dart rancangan alat ini terdiri dari bagian input sebagai sensor, pengendali sebagai alat kontrol dan aktuator sebagai penggerak Pada bagian input berupa sensor inframerah yaitu LED iniramerah sebagai pemancar inframerah dan pbototransistor sebagai penerimanya. Sensor inframerah tersebut berfiingsi untuk mendeteksi adanya benda obyek berwarna terang atau obyek berwarna gelap. Bagian pengendali berupa PLC sebagai alat kontrol yang menyimpan instruksi dan data berupa program, PLC ini berfungsi sebagai pengendali dari rangkaian keseluruhan. Bagian terakhir adalah aktuator yang menggunakan motor dc sebagai penggerak mekaniknya. Dalam bab ini akan dibahas mengenai blok diagram dan rangkaian alat keseluruhan serta cara kerja dari setiap blok yang ad a. 3.1 Deskripsi Sistem Desknpsi sistem ini menjelaskan secara umum tentang realisasi rancangan sistem pada prototype, diantaranya : A. Nama Sistem ; Robot Conveyor dengan Mesin Pengebor B. Tipe Sistem Kontrol : PLC (FESTO FEC FC400) C. Spesifikasi Umum Sistem ; 1) Tegangan Catu Daya Maksimum : 24 V 32

2 33 2) Tegangan Output Maksimum : 24 V 3) Arus Maksimum : 5 A D. Target Sistem Dapat memindahkan dan membedakan obyek benipa benda berwama terang dan benda benvarna gelap dari conveyor pertama ke conveyor kedua, untuk kemudian melakukan proses pengeboran terhadap obyek yang teiah ditentukan tadi. E. Target Rancangan : B C D A E Gambar 3.1 Target Rancangan Mekanik

3 34 Keterangan : 1) Lokasi A Tempat meietakan benda obyek berwarna terang atau gelap, lokasi A adalah mekanik conveyor 1 2) Lokasi B Pada lokasi ini benda obyek akan dipilih berdasarkan warna. Lokasi ini menggunakan mekanik Lifter 1 3) Lokasi C Lokasi C ini untuk memindahkan benda obyek dari conveyor 1 ke conveyor 2 yang menggunakan mekanik gripper 4) Lokasi D Lokasi D ini menggunakan conveyor 2. untuk membawa benda obyek ke posisi selanjutnya 5) Lokasi E Pada lokasi E benda obyek akan melakukan proses terakhir yaitu proses pengeboran pada benda obyek. 3,2 Blok Diagram Rangkaian Untuk dapat menganalisa alat terlebih dahulu dibuat btok diagram rangkaian. Blok diagram rangkaian ini digunakan untuk mendapatkan gambaran secara umum mengenai cara kerja alat. Secara keseluruhan biok diagram alat dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

4 35 SENSOR INFRAMERAH 1 SENSOR INFRAMERAH 2 PENGKONDISIAN SINYAL MOTOR DC 1 MOTOR DC 2 RELAY > MOTOR DC 3 PLC MOTOR DC 4 MOTOR DC 5 RELAY -> MOTOR DC 6 > MOTOR DC 7 Gambar 3.2 Blok Diagram Rangkaian Keterangan ; A. Sensor Alat ini menggunakan sensor Inframerah. Sensor infi-amerah ini diletakan berbeda, pada conveyor I sensor dirancang sebagai tipe transmitif dimana obyek akan memotong bias cahaya inframerah ke phototransistor dan pada lifter I sensor dirancang sebagai tipe reflekfif dimana sensor inframerah akan memantulkan bias cahayanya pada obyek dan diterima oleh phototransistor yang berfijngsi untuk menditeksi obyek berwama terang dan obyek berwama gelap.

5 36 B. Pengkondisian SinyaJ pengkondisian sinyal bertungsi sebagai pengkondisian sinyai high dan low serta memperkuat arus dari sensor. Sehingga output dari power driver relay ini dapat mengaktifkan dan memutuskan coil pada relay dengan arus dan tegangan yang sesuai. C. Relay Relay berfungsi untuk mengubah kondisi nilai tegangan dari rangkaian sebelumnya, agar dapat terbaca oleh rangkaian seianjutnya. Prinsip kerjanya hanya melakukan dua kondisi aktif dan tidak aktif atau high dan low. Untuk relay input PLC dalam diagram blok, mengkondisikan tegangan dari 6 V menjadi 24 V. untuk relay output PLC mengkondisikan tegangan dari 24 V menjadi 12 V. D. PLC PLC berftmgsi sebagai alat kontrol untuk menjaiankan rangkaian suatu proses dimana input dan outputnya sebagai obyek pengontrol dan yang dikontrol dengan suatu kondisi terteniu, dan menghasilkan kondisi yang baru sesuai dengan program yang diinginkan. E. Motor DC Motor DC berfungsi sebagai aktuator untuk mengubah tegangan dan arus dari input menjadi gerak arah putaian

6 Perancangan Sistein Elcktronika Perancangan sistem elektronika ini terdiri dari beberapa rangkaian elektronika berupa rangkaian sensor, power driver relay, dan catu daya. yang akan dibahas dibawah ini Rangkaian Sensor Rangkaian sensor ini terdiri dari sensor inframerah dan phototransistor yang berfungsi sebagai sensor penditeksi keberadaan obyek benda dan dapat membedakan obyek berdasarkan warna yang dipantulkan obyek tersebut Prinsip Kcrja Rangkaian Sensor Prinsip kerja dari sensor inframerah yang berfungsi untuk menditeksi adanya obyek serta dapat membedakan obyek yang dilihat dengan metode refleklif, dimana obyek yang dideteksi memantulkan seberkas sinar cahaya menuju detector, yaitu berupa phototransistor. Sensor ini dipasang pada lifter I. sedangkan sensor yang dihubungkan dengan metode transmilif, dimana obyek yang dideteksi memotong seberkas sinar cahaya ke detector. Sensor ini dipasang pada conveyor 1.

7 38 Output Gambar 3.3 Rangkaian Sensor Pada saat LED inframerah menditeksi obyek yang berwarna gelap cahaya inframerah tersebut tidak dipanuilkan dan saat obyeknya berwarna terang cahaya infamerah akan dtpantulkan. Cahaya pantulan tersebut kemudian diterima oleh phototransistor sehingga phototransistor dalam keadaan aktif. Output dari phototransistor ketika aktif adalah low dan tidak aktif adalah high. Output dari sensor belum dapal mengaktitkan relay, karena anjs yang didapat dari output phototransistor terlalu kecil. sehingga diperlukan rangkaian power driver relay agar arus yang didapat dari output sensor dapat mengaktifkan relay.

8 Power Driver Relay (IC L293D) Rangkaian sensor diatas memerlukan sebuah TC driver L293D yang dapat memberikan arus sampai dengan 600 ma. Arus yang ada dapat mengaktifkan relay. Dalam perancangannya hanya menggunakan satu buah IC dengan sumber tegangan 6 Vdc, dan setiap input pada driver ini diatur dari sensor inframerah, seperti gambar perancangan dibawah ini: +6V L293D Output IR I Input Relay 1 Input Relay 2 Output IR 2 E» I ini Outl Gnd Gnd On 12 InZ Vcc2 Vccl In 3 Out3 Gnd Gnd Out4 In4 En2 Gambar 3.4 Perancangan 1CL293D 3,3.3 Catu Daya Dalam perancangan prototype ini menggunakan tiga macam catu daya tegangan dengan arus yang sama yaitu 5 A, dengan tegangan 24Vdc untuk tegangan catu daya PLC. 12 Vdc untuk tegangan catu daya motor dc dan 6 Vdc

9 40 untuk tegangan catu daya sensor inframerah. Perancangan seperti gambar dibawah ini: IC1 LM7824 C1 1000uF in our COM J_ C4 0.1uF 24V 220V Vac TRAFO 5A 0V Gambar 3.5 Rangkaian Catu Daya 3.4 Rangkaian Alat Keseluiuhan Rangkaian alat ini digunakan untuk mengetahui cara kerja atat secara keseluruhan. Rangkaian alat keseluruhan ini dapat dilihat pada gambar 3.5 dibawah ini

10 41 -t-vcc Output 220V -12V Catu Daya Aktuator IC 3 LM730G C3 1000UF IN OUT COM -L. cs 0.1 uf Catu Daya Sensor Gambar 3.6 Rangkaian alat keseluruhan

11 Sis tern Mekanik Mekanik ini dibuat dengan menggunakan bahan aluminium, akrilik, stenlis steel, as drat, gear dan masih bariyak lagi bahan yang digunakan, yang dibentuk sesuai dengan rancangan dan ftmgsi dari mekanik ini. Gambar 3.7 Rancangau Mekanik Keseluruhan

12 Sistem Kontrol Pada perancangan sistem kontrol ini, merupakan inti dari perancangan alat. Pembabasan alat mulai dari proses inisialisasi sampai proses pemrograman untuk PLC. Rangkaian kontrol ini terdiri dari sebuah PLC sebagai penyimpan instruksi dan data berupa program. Salah satu alasan penggunaan PLC sebagai alat kontro! adalah dari segi pemrogramannya, karena untuk menggunakan PLC hanya memerlukan sedikit pengetahuan mengenai komputer dan bahasa pemprograman, melainkan pemahaman dalam pengimplementasian operasi-operasi logika dan penyambungan (switching). Program yang dimasukan ke dalam PLC berupa statement list. PLC sendiri bersifat programmable artinya apabila diinginkan perubahan output kita hanya mengganti data programnya pada PLC, tanpa harus mengubah jalur rangkaiannya. Sebelum kita memasukt proses pada pemprograman PLC ada baiknya kita mengetahui cara menggunakan dan mengoperasikan PLC sebagai alat kontrol, seperti yang dijelaskan dibawah ini sesuai prosedur pembuatan program PLC secara umura: A. Gambaran masalah Definisi permasalahan harus menjabarkan problema kontrol secara tepat dalam bentuk yang detail seperti yang ditunjukan pada target rancangan diatas.

13 44 B. Daftar alokasi (Allocation List) Allocation list berisi kondisi-kondisi program, dimana identifikasi input dan output terdapat didaiamnya, serta nama dari input dan output didefinisikan sebagai operand yang menginisialisasikan input dan output tadi, seperti yang ditunjukan pada proses inisialisasi dibawah ini atau dapat dilihat secara detail da!am lampiran. C. Pernbuatan state diagram State diagram yang dibuat berdasarkan keadaan yang diinginkan oleh kita dalatn pengontrolan berdasarkan gambaran masalah yang kita ambil tadi untuk diolah kedalam bentuk program. D. Pembuatan program Dalam pembuatan program ini kita dapat mengeksekusi program yang kita buat berdasarkan state diagram. Masing-masing bahasa program mempunyai keuntungan dan kerugian tergantung dari sudut pandang kita sebagai user/pemprogvam. dalam kasus ini program yang dibuat berupa bahasa statement list. E. Memindahkan program kedalam PLC Dalam hal ini program yang telah dibuat tadi di download kedalam PLC agar dapat digunakan sebagai controller Proses Inisialisasi Proses inisialisasi adalah proses penentuan input dan output, serta raendefmisikan timer sebagai I/O. inisialisasinya sebagai berikut:

14 45 A. Sensor Inframerah Transniitif (IRl) B. Sensor Inframerah Reflektif (IR2) C. Conveyor! (XI) D. Lifter 1 (X2) E. Gripper (X3) F, Elbow (X4) G, Lifter2 (X5) H. Conveyor2 (X6) I. Driliing machine (X7) J. Timer 1 (Tl) K- Timer2 (T2) L. Timer3 (T3) M. Timer4 (T4) N. TimerS (T5) 0. Timer6 (T6) P. Timer7 (T7) Q. Timer8 (T8) R. Timer9 (T9) S. Timer] 0 (T10) T. Timer! 1 (Til) U. Timer! 2 (T12) V. Timer] 3 (T13) W. TimerOn (TON)

15 46 Input IR1 adalah awal dari perjalanan proses dengan kondisi aktif low, input I.R2 adalah sensor deteksi, ada dua kondisi yaitu jika UR2 aktif low,maka proses tidak berlanjut Jika IR2 aktif high maka proses berlanjut dengan mengaktifkan timer sebagai kondisi input untuk memberikan inisialisasi pada output. Sedangkan pada output hanya memerlukan dua kondisi yaitu, iika aktif low output pada posisi awal, dan jika aktif high output pada posisi kerja. Jadi daiam perancangan ini setiap aktuator hanya raenggunakan satu buah output. Untuk data output yang telah didefinisikan sekarang kita notasikan sebagai gerakan perpindahan (keadaan) pada aktuator: A- = Conveyorl pada posisi awal, aktif low A+ = Conveyorl pada posisi kerja, aktif high B- = Lifter! pada posisi awal, aktiflow B+ = Lifterl pada posisi kerja, aktif high C- = Gripper pada posisi awal, aktiflow C+ = Gripper pada posisi kerja, aktif high D- = Elbow pada posisi awal, aktiflow D+ = Elbow pada posisi kerja, aktif high E- = Lifter2 pada posisi awai, aktiflow E+ = Lifter2 pada posisi kerja, aktif high F- = Conveyor2 pada posisi awal, aktiflow F+ = Conveyor2 pada posisi kerja, aktif high G- = Drilling machine pada posisi awal, aktiflow G+ = Drilling machine pada posisi kerja, aktif high

16 State Diagram Setelah mendefinisikan input dan output selanjutnya pembuatan state diagram. State diagram adalah diagram keadaaii yang menggambarkan proses perpindahan dari keadaan satu ke keadaan lainnya. Perubahan input yang mengakibatkan perubahan perpindahan keadaan pada state diagram merupakan gambaran perpindahan output pada aktuator. Pada gambar 3.8 menunjukan gambar perpindahan keadaan yang terjadi.

17 48 A _ z. \ + "\ u. j ' k l_ f *"\ \ a ) T o ~z. LU / r o O m :*' JL \* ) Gambar 3.8 State Diagram

18 Program PLC Pemprograman ini menggunakan bahasa program statement list, yaitu bahasa pemrograman tingkat tinggi. semua hubungan logika dan sekuens dapat dengan mudah kita program rnenygunakan perintah dalatn bahasa ini, STEP 1 IF N 1R1 THEN Tl WSTH 4s STEP 2 [F N IR1 AND N Tl THEN XI T2 I4s STEP PILIH if N IR2 AND N 72 THEN RE XI JMP TO 1 IF ]R2 AND N T2 THEN X2 13 3s T4 8s JMP TO PILIH I

19 50 STEP PILIHI IF N T3 THEN X3 RE XI T5 2s IF N T4 THEN RE X2 STEP 3 rf n T5 THEN X4 Tf» 8s STEP 4 IF N TC> THEN X? T7 3 s T8 7s STEP PILIH2 IF N T7 THEN RE X.I IF N TS THEN RE X5 T9 4s

20 51 Til) 6s STEP PILIH3 IF N T9 THEN X6 Til IDs IF N T10 THEN RE X4 STEP 5 IF N Til THEN X7 T12 4s T13 12s STEP PILIH4 IF N T12 THEN RE X7 IF N TI3 THEN RE X6 TON 5s STEPli IF TON THEN JMP TO I