SISTEM PENGENDALI PENGISIAN GALON AIR ISI ULANG BERBASIS PLC OMRON LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program Diploma III Politeknik Negeri Medan Oleh : ADI PUTRA PANGGABEAN HARA DOMINGGO PURBA NIM : 1005031001 NIM : 1105031022 JUMTAN SIMANUNGKALIT YOPPHY NUHGROHO NIM : 1105031027 NIM : 1105031045 PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2014
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa,atas berkat dan rahmat-nya yang telah diberikan pengetahuuan, kekuatan dan kesempatan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir, serta menyelesaikan penulisan laporan ini. Laporan Tugas Akhir ini berjudul Sistem Pengendali Pengisian Galon Air Isi Ulang Berbasis PLC Omron.Penulisan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Diploma 3, Jurusan Teknik Elektro Progaram Studi Teknik Listrik, Politeknik Negeri Medan. Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak menghadapi kendala maupun kesulitan, namun berkat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak maka tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak M. Syahruddin, M.T, Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Bapak Junaidi, S.T.,M.T, Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 3. Bapak Ir. Gunoro, M.T, selaku Kepala Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan dan sebagai Ketua Penguji dalam sidang ini yang telah memberikan kritik dan saran yang membangun dalam penulisan buku Tugas Akhir ini. 4. Bapak Drs. Robert Samosir, M.T, selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu, perhatian, petunjuk dan arahan serta mengajari penulis dengan sabar dalam pengerjaan Tugas Akhir ini hingga selesai. 5. Ibu Dra. Rusmini Dewi, M.Si, selaku Ketua Sidang yang telah memimpin jalannya sidang penulis. 6. Bapak Nobert Sitorus, S.T., M.T, sebagai Anggota Penguji yang telah memberikan kritik dan saran yang membangun dalam penulisan buku Tugas Akhir ini.
7. Bapak Ir. Ashuri, M.T, selaku Dosen wali kelas EL-6A Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan. 8. Para staf pengajar Program Studi Teknik Listrik yang tidak dapat penulis sebutkan namanya satu persatu, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada bapak dan ibu dosen yang telah memberikan banyak ilmu serta bimbingan kepada penulis hingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan Diploma 3. 9. Teristimewa kepada kedua Orang Tua penulis yang tercinta, yang telah memberikan dukungan moril dan materil sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. 10. Seluruh keluarga yang telah banyak memberikan dukungan dan perhatian kepada penulis. 11. Seluruh teman teman seperjuangan yang selalu saling mendukung dan memberikan semangat khususnya EL-6A dan khusus teman teman dalam kelompok Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir masih banyak kekurangan yang perlu untuk disempurnakan.oleh karena itu Penulis mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang bersifat membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi siapapun yang membacanya. Medan, 1 September 2014 Hormat Kami, Penulis
ABSTRAK Kebutuhan manusia semakin lama semakin meningkat, berkembang dan bervariasi, untuk memenuhi kebutuhan tersebut industri membutuhkan suatu alat yang dapat mengontrol dan mengendalikan proses permesinan secara otomatis dan dapat diaplikasikan di semua mesin industri sehingga menghasilkan produk dalam jumlah besar, presisi, dan dengan mutu yang baik yang pada akhirnya dapat memenuhi kebutuhan manusia. Berdasarkan Fenomena di atas industri yang bergerak di bidang rekayasa teknik kontrol menghasilkan sebuah alat yaitu PLC. PLC (Programmable Logic Controller) adalah suatu alat berbasis mikroprosesor yang dapat diprogram untuk mengontrol dan mengendalikan proses permesinan secara otomatis. PLC banyak digunakan sebagai sistem kontrol otomatis di setiap aspek industri mulai dari industri manufaktur, industri perakitan, industri elektronik, industri pengepakan dan lainlain.tujuan dari penelitian ini adalah untuk merancang dan membuat sistem kontrol mekanik pembersih dan sistem pengisian galon air menggunakan PLC. PLC (Programmable Logic Controller ) merupakan sebuah alat yang digunakanuntuk menggantikan rangkaian sederetan relai yang dijumpai pada sistem kontrol proses konvensional, dirancang untuk mengontrol suatu proses permesinan secara otomatis. Jenis dan tipe PLC sangat banyak dan bervariasi sesuai dengan perusahaan yang mengeluarakan produk PLC tersebut. Perancangan pengisi air secara otomatis ini dimaksudkan untuk membantu mempermudah dalam pengisian ulang, agar diperoleh hasil yang lebih cepat dan dapat mengurangi kesalahan. Oleh karena itu, penting sekali penggunaan alat pengisi air otomatis ini untuk dapat menggantikan peran manusia sebagai pengisi air yang dikarenakan tingkat kesalahan manusia lebih dipengaruhi oleh banyak faktor. Diharapkan dengan alat ini dapat mengurangi tingkat kesalahan. Hal ini dapat dipenuhi dengan sebuah sistem pengisi air otomatis yang berbasis PLC.
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii KATA PENGANTAR... iv ABSTRAK... vi DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xi BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang MASALAH... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Batasan Masalah... 2 1.4 Tujuan Pembuatan Proyek... 3 1.5 ManfaatPembuatan Proyek... 3 1.6 Metode Pengumpulan Data... 3 1.7 Sistematika Penulisan... 4 BAB II LANDASAN TEORI... 6 1.8 Teori Dasar Sistem Kontrol... 6 1.9 Pengelompokan Sistem Kontrol... 6 1.10 Elemen Sistem Kontrol... 7 1.11 Perangkat Keras... 8 2.4.1 PLC (Programmable Logic Control)... 8 2.4.2 Relay... 11 2.4.3 Motor Induksi AC Satu Fasa... 11 2.4.4 Gear Box... 18 2.4.5 MCB... 18 2.4.6 Thermal Over Load Relay... 20 2.4.7 Tombol Tekan (Push Button)... 22 2.4.8 Indikator lamp... 23 2.4.9 Limit Switch... 24 2.4.10 KONTAKTOR... 24 2.4.11 Kabel / Penghantar... 27 1.12 Perangkat Lunak... 32
2.5.1 Software PLC (CX-Programmer)... 32 BAB III PERANCANGAN SISTEM PENGENDALI PENGISIAN GALON AIR ISI ULANG BERBASIS PLC OMRON... 33 1.13 Diagram Blok dan Prinsip Kerjanya... 33 1.14 Deskripsi Kerja... 34 1.15 Alat dan Bahan yang Digunakan... 34 1.16 Spesifikasi Khusus Komponen yang Digunakan... 39 1.17 diagram pengawatan... 42 1.18 Perancangan Konstruksi... 48 1.19 Perancangan Sofware... 51 1.19.1 Konfigurasi Software PLC CX Programmer versi 6.1... 51 BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA... 56 1.20 Proses Pengujian... 56 1.21 Analisa... 58 1.21.1 Ladder diagram... 58 1.21.2 Pengaman... 64 1.22 Pengujian data... 64 BAB V PENUTUP... 66 5.1. KESIMPULAN... 66 5.2. SARAN... 67 DAFTAR PUSTAKA... 68 LAMPIRAN... 69
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Sistem Loop Terbuka... 6 Gambar 2.2 Sistem Loop Tertutup... 7 Gambar 2.3 Gambar Fisik PLC CPM2AH OMRON... 10 Gambar 2.4 Gambar Fisik Relay... 11 Gambar 2.5 Gambar Motor Induksi AC 1 Phasa... 12 Gambar 2.6 Rangkaian Ekivalen Motor Kapasitor Start... 14 Gambar 2.7 Vektor Diagram... 15 Gambar 2.8 Karakteristik... 15 Gambar 2.9 Rangkaian Motor Kapasitor Start... 16 Gambar 2.10 Gear Box 1:60... 18 Gambar 2.11 Konstruksi MCB... 20 Gambar 2.12 Kurva Karakteristik Bimetal... 20 Gambar 2.13 Fisik Dan Simbol MCB 1 Fasa Dan 3 Fasa... 20 Gambar 2.14 Konstruksi Bimetal Pada TOR... 21 Gambar 2.15 Bentuk Fisik TOR Dan Diagram Kontak TOR... 21 Gambar 2.16 Konstruksi TOR... 22 Gambar 2.17 Diagram TOR... 22 Gambar 2.18 Gambar TOR... 22 Gambar 2.19 Push Button... 23 Gambar 2.20 Fisik Dan Simbol Indikator Lamp... 23 Gambar 2.21 Limit Switch... 24 Gambar 2.22 Kabel NYA... 27 Gambar 2.23 Kabel NYM... 28 Gambar 2.24 Kabel NYAF... 29 Gambar 2.25 Kabel NYMHY... 29 Gambar 2.26 Kabel NYY... 30 Gambar 2.27 Kabel USB... 31 Gambar 2.28 Software CX Programmer Versi 6.1... 32 Gambar 3.1 Diagram Blok Rancang Bangun Mesin Pengisi Air Galon... 33 Gambar 3.2 (a) dan (b) Layout Panel 1... 40 Gambar 3.3 Layout Panel 2... 41 Gambar 3.4 Diagram Pengawatan Panel 1... 42
Gambar 3.5 Diagram Pengawatan Pintu panel... 43 Gambar 3.6 Diagram Pengawatan Panel 2... 44 Gambar 3.7 Pompa Air Shimizu... 45 Gambar 3.8 Motor ¼ HP... 46 Gambar 3.9 Gear Box... 47 Gambar 3.10 Perancangan Konstruksi Alat... 48 Gambar 3.11 Tampak depan... 49 Gambar 3.12 Tampak belakang... 49 Gambar 3.13 Tampak Kiri... 50 Gambar 3.14 Tampak kanan... 50 Gambar 4.1 Konstruksi Alat Sebenarnya... 57 Gambar 4.2 Leader Diagram Rangkaian... 60
DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Karakteristik Kelistrikan Kabel NYA... 28 Tabel 2. 2 Karakteristik Kelistrikan Kabel NYM... 28 Tabel 2. 3 Karakteristik Kelistrikan Kabel NYAF... 29 Tabel 2. 4 Karakteristik Kelistrikan Kabel NYNH... 30 Tabel 2. 5 Karakteristik Kelistrikan Kabel NYY... 31 Tabel 3. 1 Peralatan Yang Digunakan... 35 Tabel 3. 2 Bahan Dan Komponen Yang Digunakan... 37 Tabel 3. 3 Bahan Dan Komponen Yang Digunakan untuk Kontroler... 38 Tabel 4. 1 Percobaan 1... 64 Tabel 4. 2 Percobaan 2... 64 Tabel 4. 3 Percobaan 3... 64
BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG MASALAH Perkembangan teknologi yang sangat pesat dalam berbagai bidang beberapa tahun terakhir ini telah banyak mempengaruhi pola dan gaya hidup masyarakat. Salah satu contoh bisa kita lihat dengan banyaknya alat pengolahan dan penyajian pangan yang digunakan untuk mempermudah dan mempercepat pelayanan kebutuhan pangan sehari-hari, seperti: microwave, rice cooker, mesin filterisasi air, coffee maker dll. Ciri umum dari alat-alat modern tersebut adalah kehadiran komponen elektronik yang menjalankan fungsi pengendalian dan pengaturan secara otomatis. Pada saat ini mesin filterisasi air sudah banyak dijumpai di depot-depot pengisian ulang air minum berkualitas. Kebutuhan masyarakat akan air bersih semakin meningkat, khususnya air minum bermutu yang berperan sangat penting dalam menunjang kelangsungan hidup dan menjaga kesehatan tubuh, pada gilirannya kesehatan yang terjaga akan mendukung kinerja yang tinggi dalam melaksanakan tugas secara optimal. Dalam kenyataannya cara yang digunakan oleh Depot masih memiliki kelemahan, karena pengisian air dalam wadah galon dan pembersihan galon tersebut masih bersifat manual. Pada waktu pembersihan galon petugas harus menekan tombol untuk membersihkan galon dan petugas menekan kembali tombol untuk menghentikannya, selaian itu pemberian detergen atau sabun dan pembilasan pada galon masih secara manual. Begitu juga pada saat pengisian air kedalam wadah galon, petugas kembali menekan tombol untuk mengisi air ke dalam wadah galon dan menekan tombol yang sama untuk menghentikan pengisian air. Tombol untuk menghentikan pengisian air ditekan atas dasar pengamatan visual petugas yang menentukan tingkat kepenuhan air dalam proses pengisian. Hal tersebut bukan saja tidak efisien, juga dapat menimbulkan ketidakpastian dari volume air yang terisi dalam wadah galon yang bervariasi dari petugas yang mengisi galon secara manual serta dapat diganggu oleh sikap kerja petugas atau tingkat kelelahannya. Akibatnya konsumen dapat dirugikan karena volume air yang masuk ke wadah galon yang sama, dimana pengisiannya dilakukan oleh petugas yang berbeda atau pada waktu yang berlainan maka volumenya belum tentu sama.
Dalam pengerjaan Tugas Akhir ini didasari pada sistem pengisian Galon isi ulang pada depot air minum dimana masih secara manual dan masih membutuhkan banyak tenaga manusia. Maka dari itu sistem otomatis sangat diperlukan untuk membantu kinerja dari pekerja tersebut. Atas dasar itu maka dibuatlah suatu alat yang dapat mengoperasikan depot air minum tersebut secara otomatis yaitu Sistem Pengendalian Pengisian Galon Air Isi Ulang Berbasis PLC Omron 1.2 RUMUSAN MASALAH Dari permasalahan tersebut di atas dapat dirumuskan beberapa masalah sebagai berikut: 1. Bagaimana cara memanfaatkanplc sebagai pengendali mesin pengisi air ke dalam galon. 2. Bagaimana pengendali mengatur proses pembersihan dan pengisian air kedalam galon. 3. Bagaimana membuat sistem mekanik dari pembersihan galon dan pengisian air ke galon, dimana sistem mekanik ini harus dapat memindahkan galon dari bagian pembersih sampai kebagian pengisian. 1.3 BATASAN MASALAH Berdasarkan uraian pokok permasalahan di atas, maka pembahasan pada Tugas Akhir ini akan dibatasi tentang: 1. Pembuatan perangkat keras (hardware) dan program yang digunakan 2. Pemindahan galon dari proses pembersihan ke tempat pengisian tanpa menggunakan tenaga manusia dalam hal ini menggunakan conveyor. 3. Pengisian galon secara otomatis tanpa menggunakan bantuan dari operator 4. Proses pengisian pada galon akan berhenti secara otomatis pada saat galon terisi pada level air tertentu tanpa ada campur tangan manusia 5. Analisis kinerja dari kendali PLCpada Tugas Akhir ini.
6. Tidak membahas bersih tidaknya bagian luar galon 7. Dalam hal ini proses pemasangan penutup galon dilakukan secara manual dengan menggunakan tenaga manusia. 1.4 TUJUAN PEMBUATAN PROYEK Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah : 1. Mendesain dan membuat Pembersih dan Pengisi Air Galon dengan menggunakan PLC. 2. Mendesain dan membuat sistem mekanik yang dapat memindahkan galon dari bagian rangka pembersih galon ke bagianrangka pengisian air kedalam wadah galon. 3. Sebagai salah satu sayarat untuk menyelesaikan program Diploma 1.5 MANFAATPEMBUATAN PROYEK Adapun beberapa manfaat dari alat ini adalah : 1. Pemilik usaha atau petugas pengisi wadah galon air dipermudah dalam pengontrolan pada saat pembersihan galon air dan pengisian galon air mineral sehingga hal ini lebih efesien untuk petugas. 2. Hasil air yang diisi kedalam wadah galon akan sama ukurannya untuk setiap kali pengisian, sehingga tidak akan merugikan konsumen. 3. Konsumen tidak perlu meragukan kualitas air yang diinginkan, karena tidak langsung bersentuhan dengan tangan. 1.6 METODE PENGUMPULAN DATA Untuk melengkapi data yang diinginkan untuk merancang dan membangun sistem ini, adapun cara yang kami lakukan adalah : 1. Pengumpulan data dengan cara melakukan studi kepustakaan dengan jalan mencari bukubuku atau informasi yang berhubungan dengan alat ini.
2. Mengadakan konsultasi dan arahan / bimbingan dari dosen pembimbing serta sumbersumber lain yang dapat dijadikan sebagai acuan dan perbandingan dalam merancang alat ini. 3. Mencari data-data yang diperlukan dalam pembuatan proyek ini dengan menggunakan fasilitas internet. 1.7 SISTEMATIKA PENULISAN Untuk memaparkan hasil perancangan, perakitan dan pengujian sistem yang akan dibuat, maka laporan ini disusun dalam sistematika penulisan dengan urutan sebagai berikut : BAB I : PENDAHULUAN Bab ini berisikan latar belakang pemilihan judul, tujuan pembuatan alat, tujuan pembuatan laporan, batasan masalah, manfaat, teknik pengumpulan data serta sistematika penulisan laporan. BAB II : DASAR TEORI Bab ini membahas teori teori pendukung dalam perancangan perangkat hardware dan perangkat software. BABIII: PERANCANGAN SISTEM PENGENDALI PENGISIAN GALON AIR ISI ULANG BERBASIS PLC OMRON Bab ini berisikan penjelasan mengenai deskripsi kerja, penjelasan rangkaian, sofware, flowchart dan menguraikan tahap tahap realisasi perancangan system pengendali pengisian galon air isi ulang berbasis PLC omron. BAB IV : HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA Bab ini berisi hasil pengujian dan analisa data.
BAB V : PENUTUP Bab ini berisi simpulan yang diperoleh dalam perancangan dan pembuatan alat serta saran yang ingin disampaikan penulis kepada pembaca.