MODIFIKASI SISTEM KONTROL PANEL KOMPRESSOR ATLAS COPCO GR-1520 MENGGUNAKAN PLC OMRON DI PT. JTX Diajukan Guna Melengkapi Sebagian syarat Dalam Mencapai Gelar Sarjana Strata Satu (S1) Di susun oleh : NAMA : DICKY ARDIYANTO NIM : 41411110099 PROGRAM STUDI : TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2013
LEMBAR PENGESAHAN Nama : Dicky Ardiyanto NIM : 41411110099 Jurusan Fakultas : Teknik Elektro : Teknik Industri Judul : MODIFIKASI SISTEM KONTROL PANEL KOMPRESOR ATLAS COPCO GR-1520 MENGGUNAKAN PLC OMRON DI PT. JTX. Jakarta, 30 September 2013 Menyetujui, Pembimbing ( Eko Ihsanto, Ir, M.Eng ) Mengetahui, Koordinator Tugas Akhir/Ketua Jurusan Teknik Elektro ( Yudhi Gunardi, ST, MT )
LEMBAR PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Dicky Ardiyanto NIM : 41411110099 Jurusan Fakultas Judul Skripsi : Teknik Elektro : Teknik Industri : MODIFIKASI SISTEM KONTROL PANEL KOMPRESOR ATLAS COPCO GR-1520 MENGGUNAKAN PLC OMRON DI PT. JTX. Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan skripsi ini merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata dikemudian hari penulisan skripsi ini merupakan plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Universitas Mercu Buana. Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan Jakarta, 30 September 2013 ( Dicky Ardiyanto )
ABSTRAK Mesin kompresor di PT. JTX. terdapat dua jenis yaitu antara lain ; Screw dan Turbo. Jenis screw merupakan kompresor yang memiliki sistem kontrol konvensional (masih mengandalkan banyak relay sebagai prosesornya) terutama pada mesin kompresor Atlas Copco tipe GR 1520. Selain kelemahan tadi, mesin ini juga tidak memiliki sarana yang menunjang seperti dokumen (manual book) yang sudah usang dan tidak beraturan, sistem alarm serta pengaman yang kurang. Hal ini akan berimbas bilamana terjadi trouble shooting, maka penyelesaiannya akan memakan waktu lebih lama lagi. Jika terjadi demikian maka akan berimbas pada defect (kerusakan/cacat) produk sehingga kerugian dalam bentuk cost yang besar tidak terhindarkan. Pada penulisan ini penulis mencoba untuk memodifikasi sistem kontrol konvensional tadi dengan menggunakan teknologi PLC dengan maksud agar mempersingkat waktu perbaikan, mempermudah penanganan trouble shooting dan peremajaan panel kontrol mesin. Hal mengenai mempersingkat waktu perbaikan akan berdampak besar pada efektifitas kinerja mesin untuk menunjang kontinuitas bagian produksi sehingga supply angin selalu tercukupi. Mempermudah pihak maintenance dalam penanganan trouble shooting dapat terlihat pada contoh sebagai berikut ; jika pada kontrol konvensional terjadi trouble, maka petugas harus mencari, mengurutkan kabel rangkaian dan mengecek instrumen, hal ini bisa dipercepat hanya dengan melihat indikator I/O pada PLC. Adapun bentuk panel kontrol yang akan dibuat nantinya bersifat compact (ringkas) dan multifungsi, dalam artian bahwa panel kontrol existing 3 (tiga) mesin kompresor yang berada pada mesin akan dipindah kedalam 1 (satu) panel saja dimana berada tak jauh dari 3 mesin tersebut. Hal ini dimaksudkan agar memudahkan pihak operator dalam hal pengoperasian dan pengkontrolan mesin. Mengingat produksi yang dihasilkan dari mesin ini adalah angin yang bertekanan, maka data yang diambil bukan berpusat pada sesuatu yang dihasilkan oleh mesin kompresor ini melainkan pada lamanya waktu perbaikan yang dibutuhkan saat terjadinya trouble shooting Pengujian rancangan yang dilakukan merupakan perbandingan waktu perbaikan antara sistem kontrol lama dengan sistem kontrol baru dimana data-data perbandingan yang digunakan diperoleh dari data base MTTR ( Mean Time to Repair ) di PT JTX, sebagai contoh jika mesin tidak mau start, pada sistem lama dibutuhkan 3 jam dan sistem baru hanya 1 jam. Contoh lain yaitu sistem load-unload error, pada sistem lama dibutuhkan 2 jam dan sistem baru hanya 1 jam, begitu pula terjadi pada mesin off mendadak, jika sistem lama 4 jam, pada sistem baru hanya membutuhkan waktu penanganan 2 jam.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan rahmat-nya yang tercurah untuk kita sekarang dan selama-lamanya, sehingga dengan seijin- Nya penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir yang berjudul MODIFIKASI SISTEM KONTROL PANEL KOMPRESOR ATLAS COPCO GR-1520 MENGGUNAKAN PLC OMRON DI PT. JTX. Penulis berharap hal ini dapat bermanfaat khususnya bagi diri pribadi dan umumnya bagi para pembacanya. Setiap manusia butuh bantuan manusia lainnya. Maka dari itu penulis tak lupa untuk mengucapkan banyak terima kasih kepada pihak-pihak yang membantu agar terselesaikannya penulisan tugas akhir ini yang antara lain ; 1. Orang tua, Istri dan anak-anak, para saudara dan sahabat yang telah memberikan dukungan baik secara moral dan material. 2. Atasan dan rekan-rekan dari Departemen Joint Maintenance Utility serta Departemen Joint Electric Installation di PT. JTX. 3. Bapak Eko Ihsanto, ST, MT selaku pembimbing tugas akhir, Bapak Yudi Gunardi, ST, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Mercu Buana. 4. Kepada semua pihak yang tidak mampu penulis sebutkan satu per satu disini yang telah berupaya dengan semangat membantu penulis. Setiap manusia tidaklah sempurna, segala kemampuan yang ada pastilah belum mencukupi hal tersebut. Dalam penyelesaian tugas akhir ini, penulis memohon maaf atas segala kekurangan dan kesalahan dan dengan adanya saran serta kritik yang membangun untuk menjadi karya tulis yang lebih baik. i
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... LEMBAR PENGESAHAN... LEMBAR PERNYATAAN... ABSTRAK... KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL......... ii iv vii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang Masalah... 1 1.2 Tujuan... 2 1.3 Batasan Masalah... 2 1.4 Metode Penyelesaian Masalah... 2 1.5 Sistematika Penulisan... 3 BAB II LANDASAN TEORI 4 2.1 Umum... 4 2.2 Pengetahuan Dasar Kompresor... 4 2.2.1 Klasifikasi Kompresor... 5 2.2.1.1 Kompresor Displacement Jenis Bolak Balik... 6 2.2.1.2 Kompresor Displacement Jenis Putar ( Rotary )... 6 2.2.1.2.a Kompresor Baling-baling Luncur ( Sliding Vane )... 6 2.2.1.2.b Kompresor Sekrup ( Screw )... 7 2.2.1.3 Kompresor Turbo ( Centrifugal )... 9 2.2.2 Penggerak Kompresor... 9 2.2.2.1 Motor Listrik... 9 2.2.2.2 Motor Bakar Torak... 10 2.2.3 Transmisi Daya Poros Kompresor... 10 2.2.3.1 Sabuk-V ( V-belt )... 10 2.2.3.2 Kopling Tetap... 11 2.2.3.3 Rotor Terpadu ( Direct Rotor )... 11 2.2.3.4 Kopling Gesek... 11 2.3 Programmable Logic Control ( PLC ) 11 2.3.1 Bagian bagian PLC... 14 2.3.1.1 Input / Output... 14 2.3.1.2 Central Processing Unit ( CPU )... 15 2.3.1.2.a Prosesor... 16 2.3.1.2.b Memori... 17 2.3.1.2.c Power Supply... 17 ii
2.3.2 Instruksi Pemrograman... 18 2.3.3 Instruksi Dasar... 20 2.3.4 Ladder Diagram dan Mneumonic Code... 20 2.3.5 LOAD dan LOAD NOT... 23 2.3.6 AND dan AND NOT... 23 2.3.7 OR dan OR NOT... 24 2.3.8 Kombinasi Logika AND, AND NOT, OR atau OR NOT... 24 2.3.9 OUT dan OUT NOT... 25 2.3.10 END... 26 2.3.11 AND LOAD... 27 2.3.12 OR LOAD... 27 2.3.13 Timer... 28 2.4 Pengaman... 29 2.4.1 Molded Case Circuit Breaker ( MCCB )... 29 2.4.2 Miniatur Circuit Breaker ( MCB )... 30 2.4.3 Thermal Overload Relay ( TOR )... 30 2.4.4 Ampere Meter... 31 BAB III SISTEM KONTROL KOMPRESOR... 32 3.1 m Kontrol Lama... 32 3.1.1 Kelemahan kelemahan... 32 3.1.2 Sistem Pengamanan Pada Sistem Kontrol Lama... 33 3.2 Sistem Kontrol Baru... 34 3.2.1 Deskripsi Kerja... 34 3.2.2 Keunggulan Sistem Kontrol Baru... 36 3.2.3 Pemilihan Komponen Kontrol... 37 3.2.3.1 PLC... 37 3.2.3.2 Power Supply... 37 3.2.3.3 Thermal Overload Relay... 37 3.2.3.4 Ampere Meter... 38 3.2.3.5 Komponen Kontrol Pengaman Tekanan Dan Temperatur Oli... 38 3.2.3.6 Engine Hour... 40 3.2.3.7 Lampu Indikator ( Collective Indicator )... 40 3.2.3.8 Push Button Lamp (Tombol Dengan Lampu)... 41 3.2.3.9 Saklar Pilih... 41 3.3 Desain Sistem Kontrol Baru... 42 3.3.1 Pengalamatan Input Output PLC... 42 3.3.2 Langkah Pembuatan Program Pada PC... 46 iii
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM... 52 4.1 Hasil dan Pengujian Rancangan... 52 4.1.1 Pengujian Rancangan Operasional Panel dan Safety Control... 53 4.1.2 Perbandingan Waktu Perbaikan Antara Sistem Kontrol Lama... Dengan Sistem Kontrol Baru... 56 4.2 Analisa Hasil Rancangan... 59 BAB V PENUTUP... 60 5.1 Kesimpulan... 60 5.2 Saran... 61 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN iv
DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Gambar 2.1 Prinsip Kerja Kompresor Displacement... 4 2 Gambar 2.2 Contoh Alat Dengan Prinsip Kerja Sama Dengan Kompresor... 5 3 Gambar 2.3 Unit Kompresor...... 6 4 Gambar 2.4 Ilustrasi Pemampatan Udara Pada Kompresor Putar... 7 5 Gambar 2.5 Ilustrasi Putaran Roda Gigi.... 7 6 Gambar 2.6 (a) Konstruksi Kompresor Screw (b) Rotor Kompresor Screw... 8 7 Gambar 2.7 Konstruksi Kompresor Turbo ( Centrifugal )... 9 8 Gambar 2.8 Rotor Motor Induksi... 10 9 Gambar 2.9 Blok Diagram Programmable Logic Control... 14 10 Gambar 2.10 Input / Output Interface... 15 11 Gambar 2.11 CPU Unit PLC Omron Sysmac C200HE... 16 12 Gambar 2.12 (a) Power Supply PLC Jenis Rack (b) Power Supply PLC Jenis Fixed... 17 13 Gambar 2.13 (a) Penggunaan PC Untuk Menulis Program Pada PLC. (b) Programming Console.... 19 14 Gambar 2.14 Instruksi Dasar PLC... 20 15 Gambar 2.15 Ladder Diagram PLC... 21 16 Gambar 2.16 Kondisi Normally Open dan Normally Closed... 22 17 Gambar 2.17 Penggunaan Instruksi Logika LOAD dan LOAD NOT... 23 18 Gambar 2.18 Penggunaan Instruksi Logika AND dan AND NOT Dalam Suatu Ladder Diagram... 23 19 Gambar 2.19 Penggunaan Instruksi Logika OR dan OR NOT Dalam Suatu Ladder Diagram... 24 20 Gambar 2.20 Kombinasi Instruksi Logika AND, OR Dan AND NOT... 25 21 Gambar 2.21 Instruksi Logika OUT... 25 22 Gambar 2.22 Instruksi Logika OUT NOT... 26 23 Gambar 2.23 Instruksi END...... 26 24 Gambar 2.24 Instruksi AND LOAD... 27 25 Gambar 2.25 Instruksi OR LOAD... 28 26 Gambar 2.26 Instruksi Timer...... 28 27 Gambar 2.27 Molded Case Circuit Breaker ( MCCB )... 30 28 Gambar 2.28 Miniatur Circuit Breaker ( MCB )... 30 29 Gambar 2.29Thermal Overload Relay ( TOR )... 31 30 Gambar 2.30 Ampere Meter...... 31 31 Gambar 3.1 Flow Chart Sistem Kontrol Lama... 32 32 Gambar 3.2 Rangkaian Kontrol Sistem Lama... 33 33 Gambar 3.3 Blok Diagram Sistem Kontrol Baru... 35 34 Gambar 3.4 (a) Rancangan Door Panel (b) Instrumen Inside Panel Kontrol Sistem Baru... 35 35 Gambar 3.5 PLC OMRON C200HE-CPU42... 37 v
36 Gambar 3.6 Power Supply...... 37 38 Gambar 3.7 Pressure Switch...... 39 39 Gambar 3.8 (a) PT 100. (b) TCU... 39 40 Gambar 3.9 Engine Hour...... 40 41 Gambar 3.10 Lampu Indikator (Collective Indicator)... 41 42 Gambar 3.11 Push Button Lamp...... 41 43 Gambar 3.12 Saklar Pilih...... 41 44 Gambar 3.13 Langkah Mengaktifkan Driver PLC... 47 45 Gambar 3.14 Driver Aktif...... 47 46 Gambar 3.15 Langkah Awal Memulai Pembuatan Program... 48 47 Gambar 3.16 Combo Box Change PLC... 48 48 Gambar 3.17 Work Sheet...... 49 49 Gambar 3.18 Langkah Mengganti Tulisan Program Ke Dalam Mneumonic Code... 49 50 Gambar 3.19 Work Online...... 50 51 Gambar 3.20 Pemilihan Kondisi Kerja PLC... 50 52 Gambar 3.21 Transfer Data Program Dari PC ke PLC... 51 53 Gambar 4.1 Panel Kontrol Kompressor Modifikasi... 52 54 Gambar 4.2 Instrumen Dalam Panel Kontrol Kompressor Modifikasi... 53 55 Gambar 4.3 Collective Indicator Lamp... 54 56 Gambar 4.4 Starting Simulation pada PLC... 54 57 Gambar 4.5 Sekuen Program Star-Delta Control... 55 58 Gambar 4.6 Sekuen Program Loading/Unloading Control... 55 59 Gambar 4.7 Collective Indicator Lamp Alarm... 56 60 Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Waktu Perbaikan... 58 vi
DAFTAR TABEL Halaman 1 Tabel 2.1 Peralatan Input, Output, serta Controller dari PLC... 12 2 Tabel 2.2 PLC Memori Map...... 19 3 Tabel 2.3 Mneumonic Code...... 22 4 Tabel 2.4 Mneumonic Code Instruksi LOAD Dan LOAD NOT... 23 5 Tabel 2.5 Mneumonic Code Instruksi AND Dan AND NOT... 24 6 Tabel 2.6 Mneumonic Code Instruksi OR Dan OR NOT... 24 7 Tabel 2.7 Mneumonic Code Kombinasi Instruksi AND, OR Dan AND NOT... 25 8 Tabel 2.8 Mneumonic Code Instruksi Logika OUT... 26 9 Tabel 2.9 Mneumonic Code Instruksi Logika OUT NOT... 26 10 Tabel 2.10 Mneumonic Code Instruksi END... 27 11 Tabel 2.11 Mneumonic Code Instruksi AND LOAD... 27 12 Tabel 2.12 Mneumonic Code Instruksi OR LOAD... 28 13 Tabel 2.13 Mneumonic Code Instruksi Timer... 29 14 Tabel 3.1 Pengalamatan Input PLC... 42 15 Tabel 3.2 Pengalamatan Output PLC... 44 16 Tabel 4.1 Permasalahan dan Penyebab Terjadinya... 57 17 Tabel 4.2 Perbandingan Waktu Perbaikan Antara Sistem Kontrol Lama dan Baru... 58 vii