Makalah Seminar Kerja Praktek PERANCANGAN HUMAN MACHINE INTERFACE (HMI) PADA HITCUT MACHINE DENGAN PLC OMRON SYSMAC CP1L Rohmat Hidayat 1, Sumardi, ST, MT. 2 1 Mahasiswa dan 2 Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, tembalang, Semarang, Indonesia Email : rohmat.hidayat11@gmail.com Pada era globalisasi industri terutama di Indonesia saat ini telah banyak bermunculan perusahaan perusahaan yang bergerak di berbagai bidang. Baik perusahaan asing atau pun lokal. Oleh karena itu, dibutuhkan sumber daya manusia yang mempunyai kualitas yang baik sehingga dapat menjadi tenaga intelektual yang professional. Tenaga intelektual ini menjadikan automatisasi sebagai pengendali di dalam banyak perusahaan. PT. Hartono Istana Teknologi merupakan salah satu perusahaan yang bergerak dibidang produksi audio, video, home appliances dan mobile phone dengan merek dagang POLYTRON. Polytron merupakan perusahaan terkemuka dibidang elektronik di Indonesia. PT Hartono Istana Teknologi menggunakan teknologi skala besar berupa PLC sebagai pemroses utamanya. Salah satu pengontrolan yang ada pada sistem PLC di PT HIT adalah Hitcut Machine. Hitcut Machine digunakan untuk memotong pipa tembaga sesuai dengan ukuran tergantung keinginan user. Dimana proses pemotongan pipa ini memerlukan HMI untuk melakukan banyak tugas, seperti monitoring data, input parameter dan mengetahui keadaan mesin. Selain itu HMI juga memudahkan user jika terjadi error maupuun dalam keadaan emergency Kata kunci : PT Hartono Istana Teknologi,POLYTRON, PLC,Hictut Machine, HMI I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pada industri manufaktur elektronik seperti pada PT. Hartono Istana Teknologi yang memproduksi berbagai macam barang elektronik seperti refrigerator, TV, Audio, AC dan mobile phone dibutuhkan sebuah sistem yang mudah dioperasikan oleh user dan dapat memonitoring kerja dari sistem tersebut. Pengoperasian dari user dapat berupa memberikan masukan untuk sistem tersebut. Monitoring dapat berupa melihat kerja dari sistem, kerusakan sistem, dan pengambilan keputusan jika terjadi emergency. Pada proses pembuatan refrigerator terdiri dari beberapa proses, diantaranya adalah piping. Piping ini merupakan pemotongan pipa yang dilakukan oleh alat yang disebut Hitcut Machine dengan panjang dan jumlah tertentu. Dimana proses ini baik manual maupun otomatis diatur oleh PLC (Programmable Logic Controller). Laporan ini akan secara khusus membahas bagaimana merancang sebuah Human Machine Interface (HMI) pada Hitcut Machine menggunakan PLC OMRON CP1L. HMI dirancang menggunakan NP-Designer yang diaplikasikan pada hardware NP-5 MQ001B. Tujuan dibuatnya HMI ini agar memudahkan user dalam memasukkan data yang berupa panjang pipa, jumlah pipa, dan mode yang diinginkan. Dengan menggunakan HMI ini maka fungsi-fungsi tombol fisik dapat digantikan menggunakan tombol-tombaol yang dibuat pada HMI. 1.2. Maksud dan Tujuan Tujuan dari Kerja Praktek ini adalah untuk memperkenalkan perancangan Human Machine Interface (HMI) dengan menggunakan hardware berupa PT (Programmable Terminal) seri NP5- MQ001B untuk mengoperasikan PLC CP1L pada otomatisasi Hitcut Machine. 1.3. Pembatasan Masalah Materi kerja praktek ini dibatasi pada penggunaan HMI untuk memberikan input atau menampilkan data dengan PLC SYSMAC CP1L untuk menjalankan Hitcut Machine baik secara manual maupun otomatis 1
II. KAJIAN PUSTAKA 2.1 PLC (Programmable Logic Control) Programmable Logic Controller (PLC) pada dasarnya adalah sebuah komputer yang khusus dirancang untuk mengontrol suatu proses atau mesin. Proses yang dikontrol ini dapat berupa regulasi variabel secara kontinyu seperti pada sistem-sistem servo atau hanya melibatkan kontrol dua keadaan (On/Off) saja tapi dilakukan secara berulang-ulang seperti umum kita jumpai pada mesin pengeboran, sistem konveyor, dan lain sebagainya. Gambar 3.1 berikut memperlihatkan konsep pengontrolan yang dilakukan oleh sebuah PLC. 2.1.1 Prinsip Kerja PLC Gambar 1. Fungsi PLC Secara umum, PLC terdiri dari dua komponen penyusun utama yaitu : A. Central Processing Unit (CPU) B. Sistem Input/ Output Gambar 2. Diagram blok PLC A. Central Processing Unit (CPU) CPU terdiri dari tiga bagian yaitu: 1. Prosesor Prosesor bertugas membuat semua keputusan berkaitan dengan pengendalian proses sesuai dengan program yang diberikan. 2. Memory Memori aplikasi terbagi dalam dua bagian dasar, bagian penyimpanan data dan bagian program aplikasi. Tabel data menyimpan berbagai macam tipe data dan yang dibutuhkan oleh program kontrol aplikasi dimanfaatkan untuk implementasi program kontrol. Pada bagian inti ini disimpan langkah demi langkah instruksi untuk mengatur urutan operasi dari suatu bagian mesin atau proses. 3. Power Supply Power supply pada PLC pada umumnya menggunakan tegangan masukan dari sumber AC yang besarnya bervariasi antara 120 240 VAC. PLC yang menggunakan tegangan input DC sedikit jumlahnya dimana umumnya menggunakan tegangan DC 24 V. Power supply berfungsi untuk menolerir variasi tegangan masukan antara 10-15%. Jika batas variasi tegangan masukan ini dilampaui maka power supply akan memerintahkan CPU untuk mematikan sistem PLC tersebut. C. Sistem Input/ Output Input merupakan bagian yang menerima sinyal elektrik dari sensor atau komponen lain dan sinyal itu dialirkan ke PLC untuk diproses. Ada banyak jenis input antara lain : sensor, keyboard, pushbutton, dan berbagai switches. Biasanya PLC yang kecil hanya menerima sinyal digital ( on/off ) sementara yang lebih besar biasanya menerima analog dengan menggunakan alat bantu khusus. Sinyal analog pada umumnya berupa sinyal arus dari 4 sampai 20 ma dan sinyal tegangan dalam orde milivolt yang dibangkitkan oleh sensor. Output adalah bagian PLC yang menyalurkan sinyal elektrik hasil dari pemrosesan PLC ke peralatan output. Output pada PLC dapat berupa motor, solenoida, relay, dll. Output juga dapat berupa sinyal analog dan sinyal digital. Sinyal digital biasanya digunakan untuk keperluan berupa switch, connects dan disconnect line. Sementara analog biasanya digunakan untuk pembangkit sinyal analog seperti motor yang kecepatannya diatur oleh besarnya tegangan. 2
2.2 Human Machine Interface (HMI) Human Machine Interface (HMI) secara umum merepresentasikan sebuah interface atau tampilan penghubung antaramanusia dengan mesin. HMI merupakan tempat dimana user melakukan pengawasan atau monitoring pada proses yang ada di sistem. Selain itu user juga dapat memasukkan input pada tampilan HMI. III. Dasar Pemograman Bahasa program yang digunakan sudah dikonversi menjadi bahasa yang dimengerti manusia. Khususnya memakai istilah, simbol dan gambar teknik standar yang sudah dikenal. Bahasa program disajikan dalam dua bentuk yaitu diagram tangga ( Ladder Diagram ) dan tabel Mnemonic. 3.1 Ladder Diagram/Diagram Tangga Diagram Tangga merupakan bahasa teknik yang menggunakan simbol-simbol dan keterangan-keterangan mengenai input dan output dalam bentuk gambar diagram untuk mewakili fungsi kerja suatu proses dari sistem yang dikontrol. Beberapa contoh simbol yang digunakan dalam pemrograman PLC, yaitu : Load dan Load Not LOAD Gambar 3. Simbol LOAD dan LOAD NOT Kondisi pertama untuk mengawali setiap pemrograman dari pergantian garis anak tangga menggunakan instruksi load atau load not. And dan And Not LOAD NOT Or dan Or Not OR Gambar 5 Simbol OR dan OR NOT Bila terdapat dua atau lebih kondisi terhubung paralel dalam satu garis anak tangga, maka kondisi yang pertama harus menggunakan instruksi load atau load not, dan kondisi yang lainnya dengan instruksi or atau or not. Normal Terbuka dan Normal Terhubung NO Gambar 6. Simbol Normally Open dan Normally Close Setiap instruksi harus didahului oleh bit operand kondisi normal terbuka atau terhubung. Suatu kondisi disebut normal terbuka bilamana output bekerja atau aktif ketika bit operand di depannya ON, dan disebut normal terhubung bilamana output bekerja atau aktif ketika bit operand di depannya OFF. Fungsi END END OR NOT NC Gambar 7. Simbol END Instruksi end digunakan untuk menandai bahwa program telah selesai. CPU melakukan scan dari awal hingga akhir program mebentuk loop tetutup. Jadi tanpa end maka program PLC tidak akan bekerja. 3.2 NP Designer sebagai pemrograman HMI AND AND NOT Gambar 4. Simbol AND dan AND NOT Bila terdapat dua atau lebih kondisi terhubung serial dalam satu garis anak tangga, maka kondisi yang pertama harus menggunakan instruksi load atau load not, dan kondisi yang lainnya dengan instruksi and atau and not. NP Designer merupakan software yang digunakan untuk memprogram tampilan atau HMI. Software ini merupakan buatan dari OMRON yang digunakan untuk pemrograman tampilan HMI yang menggunakan perangkat keras NP-series yang juga buatan OMRON. Perangkat keras HMI ini dikenal juga dengan nama Programmable Terminal (PT). 3
sudah ditentukan adalah proses pemotongan ( cutting ). Gambar 8. Tampilan NP Designer IV. PEMBAHASAN 4.1 Hitcut Machine HITCUT Machine merupakan sebuah alat untuk memotong pipa dengan diameter tertentu yang panjangnya dapat ditentukan oleh user. Dimana ini adalah bagian proses piping. Proses piping adalah Proses pembentukan pipa, dimana pipa panjang berbahan tembaga dipotong dan dibentuk sesuai dengan ukuran yang tergantung pada fungsi pipa dalam siklus refrigerasi. Gambar 9. Hitcut Machine Proses pemotongan pipa itu secara beruntun adalah: 1. Proses Pelurusan 2. Penghitungan Panjang 3. Cutting 4. Release Pada proses pelurusan ini, pipa di jepit oleh berbagai silinder yang dijalankan oleh motor, sehingga pipa bergerak maju menuju proses selanjutnya. Pada proses selanjutnya, digunakan encoder untuk proses penghitungan panjang yang dimasukkan oleh user melalui HMI. Pada proses penghitungan dengan encoder ini diperlukan adanya kalibrasi untuk menentukan jumlah pulsa yang dihasilkan setiap satuan panjangnya. Proses selanjutnya setelah pipa masuk kedalam mesin dengan panjang yang Gambar 10. Mekanisme proses cutting Keterangan: 1. Poros Pemotong 2. Bantalan pipa 3. Penggerak Pisau 4. Dudukan Pisau 5. Pisau Pemotong 6. Penjepit 7. Pneumatic penarik dan pendorong 8. Pipa 9. Bantalan 10. Motor Pada proses pemotongan, diawali dengan motor memutar poros pemotong (1) yang dikopel menggunakan belt. Sementara itu penggerak pisau (3) akan bergerak mendekati pipa dimana penggerak digerakkan oleh pneumatic yang mendapatkan sinyal kontrol dari PLC. Proses pemotongan dilakukan dengan cara pisau yang telah menempel pada pipa digerakkan memutari pipa oleh poros pemotong. Proses ini akan membuat pipa terpotong. Setelah itu penggerak pisau akan kembali ke keadaan semula dan motor mati. Pipa yang sudah terpotong akan ditarik ( pull ) oleh pneumatik penarik (7) sehingga pipa yang sudah dijepit dan terpotong akan terlepas dari sambungan utama pipa. Selanjutnya penjepit akan terbuka dan pipa yang telah terpotong sudah siap untuk digunakan sebagai salah satu bahan dalam pembuatan refrigerator. 4.2 PLC OMRON SYSMAC CP1L PLC yang digunakan adalah PLC OMRON SYSMAC. PLC ini terdapat banyak seri. Yang digunakan pada perancangan ini adalah seri CP1L-L20D. PLC CP1L-L20D ini dilengkapi dengan 12 input dan 8 output. PLC seri ini 4
mempunyai banyak fitur seperti high speed counter untuk dua jalur, pulsa output dengan dua jalur, dapat ditambahkan peralatan CP-Series seperti sensor suhu serta dapat ditambahkan option board dengan komunikasi melalalui RS- 232C and RS-422A/485 untuk Programmable Terminals, Bar Code Readers, Inverters, dan lain-lain. 4.3 Human Machine Interface (HMI) Human Machine Interface (PLC) pada perancangan ini menggunakan perangkat keras NP5 MQ001B. Dimana produk ini dibuat oleh OMRON yang didesain menggunakan softwre NP-Designer ver 1.00. Perangkat keras HMI ini juga dikenal dengan nama Programmable Terminal (PT). Dimana PT ini menggunakan koneksi kabel RS-232C and RS-422A/485. PT ini dapat digunakan untuk memasukkan parameter ke PLC, membaca data PLC, atau mendeteksi jika terjadi error pada sistem. Gambar 13. Tampilan awal Pada tampilan menu utama, tombol manual dan tuning digunakan untuk memilih mode yang ingin digunakan. Kedua tombol tersebut tidak memerlukan alamat untuk dialokasikan ke PLC, hanya menggunakan perintah change screen. Dimana jika tombol tersebut ditekan, maka akan menuju ke halaman yang dimaksud. Gambar 11. Hardware PT NP5 MQ001B Untuk menghubungkan PT dengan PLC maka dibutuhkan wiring menggunakan kabel RS 232C seperti oada gambar 12. sebagai berikut. Gambar 14. Tampilan mode manual Untuk berkomunikasi dengan PLC maka dibutuhkan pemberian alamat pada masingmasing tombol pada HMI. Tabel 1. Pengalamatan menu mode manual Tombol Alamat Holder 80.01 Backward 80.03 Cutter 80.05 Gambar 12. Wiring RS 232C Hasil dari perancangan HMI menggunakan software NP Designer dan setelah ditransfer ke PT. 5
Cuplikan diagram Ladder dapat dilihat pada gambar berikut ini: Gambar 15. Tampilan mode otomatis Pada mode otomatis ini user akan memasukkan input panjang dan jumlah pipa yang akan dipotong oleh mesin. Data pada PLC yang berasal dari encoder ditunjukkan pada mode ini. Tabel 2. Penagalamatan mode otomatis Alamat Tombol / Panel Write Read Start Auto 80.00 - Input Panjang D50 - Input Jumlah D40 - Display Data - D30 Reset 20.00-4.3 Perancangan Diagram Ladder Setelah pemberian alamat pada setaip panel yang ada pada HMI maka tahap selanjutnya adalah penyusunan diagram ladder. Dimana proses Hitcut Machine secara lengkap dapat dilihat seperti diagram alir dibawah ini. Gambar 17. Cuplikan diagram ladder program V. Penutup 5.1 Kesimpulan 1. Hitcut Machine berfungsi untuk melakukan proses pemotongan pipa sesuai dengan ukuran yang diinginkan. 2. Hitcut Machine memanfaatkan sensor posisi sebagai input dan pneumatic sebagai output. 3. Programmable Logic Controller adalah suatu komputer khusus yang dirancang untuk mengontrol suatu proses atau mesin. 4. PLC yang digunakan dalam Hitcut Machine adalah PLC OMRON SYSMAC CP1L L20DR - A 5. Untuk membuat program PLC diperlukan adanya inisialisai input dan output sebelumnya. 6. HMI yang digunakan dalam sistem HITCUT Machine adalah jenis NP 5 series yang di program menggunakan NP-Designer. 7. HMI digunakan untuk memasukkan parameter untuk PLC, membaca data dan lain-lain 5.2 Saran 1. Perancangan yang dibuat seharusnya dilengkapi dengan sistem alarm dan emergency untuk menanggulangi keadaan yang darurat atau jika terjadi error. 2. Pemrograman dapat menambahkan fungsi timer agar gerakannya lebih halus. Gambar 16. Flowchart program 6
DAFTAR PUSTAKA [1] Setiawan, Iwan, Programmable Logic Control (PLC) dan Teknik Perancangan Sistem Kontrol, Yogyakarta : ANDI, 2006. [2] Muttaqin, Ilham, Perancangan Aplikasi Plc Omron Sysmac CP1L pada Sistem Otomasi Ice Compactor untuk Pemadatan Ice Flag, Semarang : Jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro, 2012 [3] CX-Programmer User Manual Version 9.0.pdf [4] CX-Programmer Introduction Guide.pdf [5] NP-Designer User Manual.pdf [6] OMRON. 2009. SYSMAC CP1L Introduction Manual [7] OMRON. 2009. SYSMAC CP1L Programming Manual [8] -------, http://belajarplcplus.blogspot.com/2012/11/ program-sederhana-menggunakanencoder.html (diakses 21 Maret 2013) BIODATA PENULIS Rohmat Hidayat (l2f009064) Penulis lahir di Kampar, 20 Oktober 1991. Menempuh jalur pendidikan dasar di TK Silikuan Hulu, SD Negeri Secang, SMP Negeri 7 Purworejo, dan SMA Negeri 1 Purworejo dan saat ini sedang menjalani pendidikan S1 di Teknik Elektro Universitas Diponegoro Semarang, Konsentrasi Kontrol dan Instrumentasi. Semarang, Mei 2013 Mengetahui, Dosen Pembimbing Sumardi, ST. MT. NIP 196811111994121001 7