DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL...i HALAMAN PENGESAHAN...ii HALAMAN PENGESAHAN DOSEN PENGUJI...iii HALAMAN PERNYATAAN...iv MOTTO DAN PERSEMBAHAN...v KATA PENGANTAR...vi DAFTAR ISI...viii DAFTAR GAMBAR...xii DAFTAR TABEL...xvi DAFTAR LAMPIRAN...xvii ABSTRAK...xviii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan..... 3 1.4 Batasan Masalah... 3 1.5 Manfaat Tugas Akhir... 4 1.6 Sistematika Penulisan Laporan Tugas Akhir... 5 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tinjuan Pustaka... 7 2.2 Dasar Teori... 9 viii
2.2.1 Programmable Logic Controller (PLC)... 9 2.2.1.1 Pengertian... 9 2.2.1.2 Fungsi PLC... 11 2.2.1.3 Bagian-bagian sistem PLC... 12 2.2.2 Pemrograman PLC... 14 2.2.2.1 Instruksi Dasar PLC dengan Menggunakan Ladder Diagram... 15 2.2.3 PLC Modicon TM221CE16R... 18 2.2.3.1 Pengertian... 18 2.2.2.2 Bagian Bagian PLC modicon TM221CE16R... 19 2.2.2.3 Spesifikasi PLC modicon TM221CE16R... 21 2.2.4 Ekspansi TM3AM6... 21 2.2.4.1 Pengertian... 21 2.2.4.2 Wiring Ekspansi TM3AM6... 22 2.2.4.3 Spesifikasi... 23 2.2.5 SoMachine Basic... 24 2.2.6 HMI (Human Machine Interface)... 26 2.2.6.1 Bagian HMI... 28 2.2.7 Relay... 29 2.2.7.1 Struktur Sederhana Relay... 30 2.2.7.2 Fungsi Relay... 32 2.2.8 Sensor Soil Moisture (kelembaban)... 32 2.2.8.1 Spesifikasi Sensor Soil Moisture FC-28... 34 2.2.9 Selenoid Valve... 35 2.2.10 Catu Daya... 37 2.2.10.1 Transformator... 38 ix
2.2.10.2 Prinsip Kerja Transformator... 39 2.2.10.3 Rectifier... 42 2.2.10.4 Penyaring (Filter)... 45 2.2.10.5 Voltage Regulator... 47 2.2.11 Switch... 43 BAB III CARA KERJA SISTEM KONTROL DAN MONITORING KELEMBABAN TANAH PADA TANAMAN BERBASIS PLC DAN HMI 3.1. Diagram Blok... 54 3.2. Cara Kerja Tiap Rangkaian Sistem... 55 3.2.1 Rangkaian Catu Daya (Power Supplay)... 56 3.2.2 Rangkaian PLC Scnhneider Modicon M221... 58 3.2.3 Rangkaian Protokol Komunikasi... 61 3.2.4 Rangkaian Human Machine Interface (HMI)... 62 3.2.5 Rangkaian Relay... 63 3.2.6 Rangkaian Selenoide Valve... 65 3.2.7 Rangkaian Sensor Soil Moisture FC-28... 67 3.3. Cara Kerja Sistem... 69 BAB IV PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT 4.1. Pembuatan Perangkat Keras (Hardware)... 73 4.1.1 Pembuatan Bagian Mekanik... 75 4.1.1.1 Perancangan Bagian Kerangka Mekanik Kotak Rangkaian... 76 4.1.1.2 Pembuatan Kerangka Mekanik... 77 4.1.1.3 Pembuatan Kotak Rangkaian... 81 x
4.1.2 Pembuatan Bagian Elektronik... 82 4.1.2.1 Pemasangan Kabel-Kabel Pada Kotak Rangkaian... 82 4.2. Pembuatan Perangkat Lunak... 85 4.2.1 Perangkat Lunak SoMachine Basic... 85 4.2.2 Perangkat Lunak Easy Builder Pro... 91 BAB V PENGUKURAN DAN PENGUJIAN ALAT SISTEM KONTROL DAN MONITORING KELEMBAB AN TANAH PADA TANAMAN BERBASIS PLC DAN HMI 5.1. Tujuan... 95 5.2. Peralatan Yang Digunakan... 95 5.3. Prosedur Pengukuran Dan Pengujian... 96 5.4. Pengukuran Rangkaian... 97 5.4.1 Rangkaian Catu Daya... 97 5.4.2 Pengukuran PLC... 99 5.4.3 Pengukuran Sensor Kelembaban FC-28... 101 5.5. Pengujian Hardware Dan Software... 102 5.5.1 Sistem PLC... 102 5.5.2 Pengujian Sensor Kelembaban... 103 BAB VI PENUTUP 6.1 KESIMPULAN... 110 6.2 SARAN... 111 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Programmable Logic Controller (PLC)... 10 Gambar 2.2 Sistem PLC... 12 Gambar 2.3 Simbol Diagram Ladder LD dan LD NOT... 15 Gambar 2.4 Simbol Diagram Ladder AND dan AND NOT... 15 Gambar 2.5 Simbol Diagram Ladder OR dan OR NOT... 16 Gambar 2.6 Simbol Diagram Ladder Out... 16 Gambar 2.7 Simbol Diagram Ladder OR Load... 17 Gambar 2.8 Simbol Diagram Ladder TIMER dan COUNTER... 17 Gambar 2.9 Bentuk fisik PLC modicon TM221CE16R... 19 Gambar 2.10 Bagian bagian PLC modicon TM221CE16R... 19 Gambar 2.11 Ekspansi TM3AM6... 22 Gambar 2.12 Wiring Ekspansi TM3AM6... 23 Gambar 2.13 Ilustrasi dari tampilan menu awal program SoMachine Basic... 25 Gambar 2.14 HMI (Human Machine Interface)... 26 Gambar 2.15 Rangkaian Relay... 30 Gambar 2.16 Struktur Sederhana Relay... 30 Gambar 2.17 Soil moisture sensor FC-28... 33 Gambar 2.18 Solenoid Valve... 36 xii
Gambar 2.19 Prinsip Kerja Solenoid Valve... 37 Gambar 2.20 Diagram Blok Catu Daya... 37 Gambar 2.21 Transformator Ideal... 39 Gambar 2.22 Dioda Penyearah... 43 Gambar 2.23 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh... 43 Gambar 2.24 Bentuk Gelombang Output... 43 Gambar 2.25 Kapasitor... 45 Gambar 2.26 Rangkaian dan grafik proses pengisian kapasitor... 46 Gambar 2.27 Rangkaian dan grafik proses pengosongan kapasitor... 46 Gambar 2.28 Rangkaian Filter Menggunakan Kapasitor... 47 Gambar 2.29 Output gelombang dengan kapasitor... 47 Gambar 2.30 Susunan Kaki IC Regulator 78XX... 48 Gambar 2.31 Rangkaian IC Voltage Regulator... 48 Gambar 2.32 Rangkaian Dioda Zener... 49 Gambar 2.33 Saklar Dan Simbol Saklar... 53 Gambar 3.1 Rangkaian Diagram Blok Keseluruhan... 54 Gambar 3.2 Diagram Blok Catu Daya... 56 Gambar 3.3 Rangkaian Catu Daya 24 V... 57 Gambar 3.4 Rangkaian Catu Daya 5 V... 57 Gambar 3.5 Blok diagram PLC... 59 Gambar 3.6 Rangkaian PLC... 60 Gambar 3.7 Hubungan Komunikasi PLC HMI... 62 Gambar 3.8 Blok diagram PLC dan HMI... 63 xiii
Gambar 3.9 Blok diagram penyambungan PLC dan HMI... 64 Gambar 3.10 Rangkaian Relay... 64 Gambar 3.11 Blok diagram penyambungan selenoide valve... 65 Gambar 3.12 Rangkaian Selenoide Valve... 66 Gambar 3.13 Blok diagram penyambungan Sensor FC-28... 68 Gambar 3.14 Rangkaian Sensor soil moisture... 68 Gambar 3.15 Rangkaian Keseluruhan dari Sistem... 69 Gambar 3.16 Flowchart Alur Sistem... 70 Gambar 4.1 Sketsa Alat... 74 Gambar 4.2 Desain Kerangka Mekanik Tampak Atas... 74 Gambar 4.3 Desain Kerangka Mekanik Tampak Samping Kanan... 78 Gambar 4.4 Desain Kerangka Mekanik Tampak Belakang... 78 Gambar 4.5 Tampilan Kerangka Mekanik Tampak Depan... 79 Gambar 4.6 Tampilan Kerangka Mekanik Tampak Belakang... 79 Gambar 4.7 Miniatur tandon air... 80 Gambar 4.8 Tampilan Tempat Tanah... 80 Gambar 4.9 Desain Kotak Rangkaian... 81 Gambar 4.10 Memotong Kayu... 82 Gambar 4.11 Mengecat Kayu dengan Pilox... 82 Gambar 4.12 Menyatukan Tiap Bagian Potongan Menjadi Kerangka... 83 Gambar 4.13 Modul Rangkaian yang Terpasang pada Kotak Rangkaian... 84 Gambar 4.14 Membuka SoMachine Basic... 85 Gambar 4.15 Memilih jenis PLC... 86 xiv
Gambar 4.16 Menambahkan Analog Ekspansi... 87 Gambar 4.17 Langkah 4 konfigurasi alamat PLC pada digital inputs... 87 Gambar 4.18 Langkah 5 konfigurasi alamat PLC pada digital output... 88 Gambar 4.19 Langkah 6 konfigurasi alamat PLC pada Analog Inputs... 88 Gambar 4.20 Langkah 7 konfigurasi alamat Ekspansi pada Analog Input... 89 Gambar 4.21 Langkah 8 pembuatan program Ladder untuk pompa air... 89 Gambar 4.22 Langkah 9 pembuatan program Ladder untuk valve... 90 Gambar 4.23 Langkah 10 pembuatan program Ladder untuk output... 90 Gambar 4.24 Membuka Aplikasi Utility Manager... 91 Gambar 4.25 Tampilan Awal Utility Manager... 92 Gambar 4.26 Tampilan Awal EasyBuilder Pro... 92 Gambar 4.27 Tampilan EasyBuilder Pro... 93 Gambar 4.28 Halaman Awal EasyBuilder Pro... 93 Gambar 4.29 Desain Tampilan EasyBuilder Pro... 94 Gambar 5.1 Catu Daya 5 Volt... 98 Gambar 5.2 Catu Daya 24 Volt... 98 Gambar 5.3 Pengukuran PLC... 100 Gambar 5.4 Pengukuran Sensor FC-28... 101 Gambar 5.5 Pengukuran Output PLC ke Selenoide Valve... 102 Gambar 5.6 Tampilan Monitoring Kelembaban Tanah Pada HMI... 104 Gambar 5.7 Keterangan Tampilan Monitoring Kelembaban Pada HMI... 104 xv
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Keterangan gambar PLC modicon TM221CE16R... 20 Tabel 2.2 Perubahan nilai sensor nilai persen... 51 Tabel 2.3 Karakteristik 78xx... 51 Tabel 4.1 Daftar Alat Pembuatan Benda Kerja... 75 Tabel 4.2 Daftar Bahan Pembuatan Bagian Mekanik... 76 Tabel 5.1 Alat ukur dan Sistem yang diukur... 96 Tabel 5.2 Hasil Pengukuran Catu Daya 24 Volt... 99 Tabel 5.3 Hasil Pengukuran Catu Daya 5 Volt... 99 Tabel 5.4 Hasil Pengukuran Kondisi Logika pada Port PLC... 100 Tabel 5.5 Hasil Pengukuran sensor kelembaban FC-28... 101 Tabel 5.6 Hasil Pengukuran Tegangan Pada Output PLC... 103 Tabel 5.7 Hasil Pengujian Sensor Kelembaban FC-28... 105 Tabel 5.8 Hasil Pembacaan Nilai Digital Sensor Kelembaban FC 28... 107 Tabel 5.8 Hasil Pengujian Sensor Kelembaban FC-28 dengan Perhitungan... 109 xvi
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Gambar Rangkaian Keseluruhan Alat Lampiran 2 Datasheet PLC Modicon TM221CE16R Lampiran 3 Datasheet Soil Moisture FC-28 Lampiran 4 Datasheet Relay 24V Lampiran 5 Program SoMachine xvii