RANCANG BANGUN SIMULATOR INSTALASI LISTRIK DOMESTIK DAN PENGOLAHAN AIR LIMBAH BERBASIS PLC OMRON CP1L DESIGN AND IMPLEMENTATION OF DOMESTIC ELECTRICAL INSTALATION AND WATER PUMPING SIMULATOR USING PLC OMRON CP1L Romadhoni Hadiyasa 1. Abdullah Asegaf., Ir., MT 2. Drs. Bambang P., SST., M.Pd., MT roma_dhoni70@rocketmail.com ABSTRAK PLC merupakan komputer khusus untuk aplikasi dalam industry maupun nonindustri, untuk memonitor proses, dan untuk menggantikan hard wiring control dan memiliki bahasa pemrograman sendiri. Maka dalam proyek akhir ini penulis membahas rancang bangun simulator bangunan cerdas berbasis PLC omron CP1L. Untuk merancang suatu simulator bangunan cerdas, selalu dibutuhkan suatu perencanaan. Perencanaan adalah tahapan awal dalam menentukan model dan pemilihan komponen. Hal inilah yang akan dijadikan suatu pijakan dan dasar dalam pelaksanaan pembuatan simulator. Tahapan perencanaan meliputi perancangan simulator, membuat desain, menentukan pemilihan komponen yang digunakan dan membuat bill of quantity. Pendahuluan Dengan keadaan zaman yang semakin modern dan perkembangan IPTEK dewasa ini sangat pesat dan maju disegala bidang, salah satunya adalah dibidang kelistrikan terutama dalam instalasi listrik hal ini sangat membantu dan mendorong manusia untuk menciptakan suatu intalasi listrik yang sesuai kebutuhan, tuntutan tersebut sesuai dengan aktifitas manusia sehari - hari dengan demikian manusia berusaha merancang, membuat peralatan yang serba praktis, nyaman dan aman. Salah satu solusinya yaitu dengan menciptakan sistem pengendali instalasi listrik menggunakan Programmable Logic Control (PLC). Dari hal tersebut, penulis tertarik untuk menyusun Proyek Akhir yang berjudul Rancang Bangun Simulator Instalasi Listrik Domestik dan Pengolahan Air Limbah Berbasis PLC Omron CP1L. PLC merupakan salah satu alat kontrol otomatis yang biasanya digunakan pada pengontrolan mesin-mesin industri, disini PLC akan di manfaatkan pada simulator instalasi listrik domestic dan pengolahan air limbah. Tujuan Tujuan dari pengerjaan Proyek Akhir ini adalah membuat simulator instalasi listrik dometik dengan 4 input dan 3 output serta simulator pengolahan air limbah dengan 7 input dan 5 output PLC Omron CP1L, dengan tahapan sebagai berikut : 1. Menentukan bahan dan spesifikasi alat
2. Membuat simulator instalasi domestik dan pengolahan air limbah bebasis PLC 3. Membuat rangkaian simulator instalasi listrik domestik dan pengolahan air limbah berbasis PLC 4. Dapat mengurangi komponen listrik yang digunakan pada rangkaian konvensional Landasan Teori Instalasi Listrik Domestik dan Pengolahan Air Limbah Instalsi listrik domestik dan pengolahan air limbah sering kita jumpai dikehidupan seharihari pada lingkungan sekitar maupun industri. Instalasi listrik domestik biasanya digunakan pada rumah-rumah tinggal yang di dalamnya memiliki beberapa ruangan. Dan pengolahan air limbah biasanya dipakai di setiap industry-industri yang cukup besar supaya dapat mengolah limbah dengan baik dan tidak merusak lingkungan dalam hal ini semua instalasi akan dibuat sesederhana mungkin sehingga dapat mengurangi komponen yang digunakan. Untuk bisa mewujudkan hal tersebut maka dalam hal ini dibutuh kan suatu alat listrik yang bernama Programmable Logic Control atau yang sering di sebut dengan PLC. PLC dapat mengontrol semua aplikasi-aplikasi yang dibutuhkan hanya dengan pemrograman saja. Maka dari itu akan dibuat simulator instalasi listrik domestic dan pengolahan air limbah berbasis PLC. Pengertian dari PLC Programmable Logic Controller (PLC) pada dasarnya adalah sebuah computer yang khusus dirancang untuk mengontrol suatu proses atau mesin. Proses yang dikontrol ini dapat berupa instalasi listrik atau instalasi industri secara terus menerus, atau hanya melibatkan control dua keadaan (on/off) saja, tetapi dilakuakan secara berulang-ulang seperti pada simulator yang akan dibuat ini yaitu pompa pengolahan air limbah dan lain sebagainya. Prinsip Kerja PLC Secara umum, PLC terdiri dari dua komponen penyusun utama, yaitu : Central Processing Unit (CPU) Sistem antarmuka input/ output Gambar 2.1 Blok diagram PLC Fungsi dari CPU adalah mengatur semua proses yang terjadi di PLC. Ada tiga komponen utama penyusun CPU ini. Prosesor Memori Power supply Interaksi antara ketiga komponen ini dapat dilihat pada Gambar 2.5. Gambar 2.2 Work diagram CPU pada PLC Selama prosesnya CPU melakukan tiga operasi utama: (1) membaca data masukan dari pcrangkat luar via modul input, (2) mengeksekusi program konlrol yang tersimpan di memori PLC, (3) meng-update atau memperbaharui data pada modul output. Perancangan Dalam proses pembuatan suatu sistem, tahapan perancangan merupakan realisasi suatu
proses sesuai dengan rencana yang telah ditentukan. Perancangan sistem ini dibagi menjadi dua bagian yaitu perancangan rangkaian kontrol dan perancangan rangkaian ladder diagram, hal ini dimaksudkan untuk menghasilkan alat yang baik sesuai dengan fungsi yang diharapkan. Suatu perancangan memerlukan tahapan untuk mempersiapkan segala hal yang diperlukan dalam MULAI STUDI PUSTAKA SPESIFIKASI ALAT DESKRIPSI KERJA PENENTUAN KOMPONEN PENGUJIAN KOMPONEN SESUAI? YA TIDAK pembuatan sistem. Beberapa tahapan yang dilakukan dalam perancangan dan realisasi ini PEMBUATAN SIMULATOR PEMBUATAN RANGKAIAN SIMULATOR PERBAIKAN diantaranya : YA SESUAI? 1. Menentukan spesifikasi komponen. 2. Membuat papan simulator. 3. Merancang rangkaian kontrol dan rangkaian ladder diagram. 4. Pengujian rangkaian kontrol dan rangkaian ladder diagram. 5. Pengujian simulator. PERANCANGAN PROGRAM SIMULATOR PEMBUATAN PROGRAM SIMULATOR PENGUJIAN PROGRAM SESUAI? YA PENGUJIAN SIMULATOR PERBAIKAN SESUAI? SELESAI PERBAIKAN Perancangan dalam suatu sistem dimaksudkan untuk mendapatkan rangkaian yang sesederhana mungkin dan sesuai dengan spesifikasi alat atau sistem yang diinginkan. Untuk Gambar 3.1 Flow chart perencanaan Tujuan Perancangan mendapatkan hasil perencanaan yang baik maka dibutuhkan beberapa syarat, yaitu : 1. Keamanan, alat harus dalam keadaan aman jika digunakan agar tidak berbahaya bagi pemakai dan lingkungan sekitarnya. 2. Keandalan, rangkaian tidak mudah mengalami gangguan atau tidak mudah rusak. 3. Kemudahan, alat mudah dioperasikan. 4. Ketersediaan komponen di pasaran, apabila terjadi kerusakan pada alat tersebut mudah mendapatkan komponen penggantinya. 5. Ekonomis ; biaya yang dibutuhkan seminimal mungkin. Berikut merupakan diagram alur proses Tujuan dari proses perancangan proyek akhir ini adalah untuk menghasilkan alat yang berfungsi untuk simulator bangunan cerdas berbasis PLC pada bangunan sederha Sudomo dan pengolahan air limbah. Langkah Langkah Perancangan Dari tujuan perancangan yang telah dipaparkan, maka dibuat langkah-langkah perancangan sebagai berikut : 1. Menentukan spesifikasi alat 2. Membuat deskripsi kerja 3. Menentukan komponen 4. Membuat simulator 5. Membuat rangkaian ladder diagram perancangan dan pembuatan alat pada proyek akhir ini.
Tujuan Pengujian Pengujian ini dilakukan untuk memperoleh bukti tentang proses dari kerja simulator. Dengan melakukan pengujian kita dapat mengukur sejauh mana kinerja dari sistem yang kita rancang apakah sesuai atau tidak. Sehingga didapatkan parameter apa saja yang dikira terdapat kesalahan dari kerja simulator. Pengujian dari Deskripsi Kerja Pada Diagram Tangga Pengujian Pada Panel a. Lampu tanda pump 1 dan lampu tanda P1 akan menyala jika sebuah tombol run P1 pada panel ditekan. Namun akan mati dalam beberapa detik karena tombol run P1 berfungsi sebagai test run saja. b. Lampu tanda pump 2 dan lampu tanda P2 akan menyala jika sebuah tombol run P2 pada panel ditekan. Namun akan mati dalam beberapa detik karena tombol run P2 berfungsi sebagai test run saja. Gambar 4.1 Pengujian input test run pada pump 1 Gambar 4.3 Pengujian output test run pada pump 1 dan pump 2 Sesuai dengan deskripsi kerja lampu tanda pump 1 dan pump 2 bekerja dengan kode output pada lader diagram pump 1 (Q.100.02) dan pump 2 (Q.100.04) ketika tombol test run dengan masing masing kode input I.0.09 dan I.0.10 dan bisa mati dalam beberapa detik karena ada timer pada masing-masing output seperti terlihat pada gambar 4.1 dan 4.2 yaitu TIM 0005 dan TIM 0006 yang di seting selama 3 detik. Pengujian Pada Simulator Pengolahan Limbah a. Lampu tanda valve 1 akan menyala yang mensimulasikan katup 1 terbuka dan dalam beberapa detik lampu tanda pump 1 dan lampu tanda P1 akan menyala yang mensimulasikan motor pump 1 bekerja, jika sakelar FS1 dioperasikan yang mensimulaikan Flow switch 1, itu tandanya kondisi air sudah memasuki level 1. Gambar 4.2 Pengujian input test run pada pump 2 Gambar 4.4 Pengujian rangkaian lader diagram
Sesuai dengan deskripsi kerja lampu tanda valve 1 dengan kode output Q.100.03 bekerja ketika sakelar FS1 dengan kode input I.0.04 dioperasikan, timer TIM 0001 bekerja yang diseting 3 detik sehingga setelah 3 detik pump 1 dengan kode output Q.100.02 akan beroprasi. Seperti terlihat pada gambar 4.4 semua rangkaian beroperasi dengan lancar. dan lampu tanda pump 1 dan pump 2 akan mati dalam beberapa detik ketika sebuah saklar NFS1 dan NFS2 dioperasikan yang mensimulasikan tidak ada aliran air pada pump 1 maupun pump 2. b. Lampu tanda valve 2 akan menyala yang mensimulasikan katup 2 terbuka dan dalam beberapa detik Lampu tanda pump 2 dan lampu tanda P2 akan menyala yang mensimulasikan motor pompa 2 bekerja, jika sebuah sakelar FS2 dioperasikan yang mensimulaikan Flow switch 2, itu tandanya kondisi air sudah memasuki level 2. Gambar 4.6 Pengujian rangkaian lader diagram Sesuai dengan deskripsi kerja lampu tanda alarem akan bekerja dengan kode output Q.100.06 ketika sakelar FS3 dengan kode input I.0.06 dioperasikan. Seperti terlihat pada gambar 4.6 rankaian bekerja sesuai deskripsi. Gambar 4.5 Pengujian rangkaian lader diagram Sesuai dengan deskripsi kerja lampu tanda valve 2 dengan kode output Q.100.05 bekerja ketika sakelar FS2 dengan kode input I.0.05 dioperasikan, timer TIM 0002 bekerja yang diseting 3 detik sehingga setelah 3 detik pump 2 dengan kode output Q.100.04 akan beroprasi. Seperti terlihat pada gambar 4.5 semua rangkaian beroperasi sesuai dengan deskripsi. c. Lampu tanda alarem akan menyala yang mensimulasikan ada masalah, jika sebuah saklar FS3 dioperasikan yang mensimulasikan Flow Switch 3, itu tandanya air sudah memasuki level akhir. Dan lampu tanda warning akan menyala Gambar 4.7 Pengujian rangkaian lader diagram Sesuai dengan deskripsi kerja lampu tanda warning dengan kode output Q.100.06 dalam waktu 10 detik akan bekerja dan pump 1 dengan kode output Q.100.02 dan pump 2 dengan kode output Q.100.04 akan mati ketika sakelar No Flow dengan kode input I.0.08 dan sakelar No Flow 2 dengan kode input I.0.08 dioperasikan. Seperti pada gambar 4.7 rangkaian bekerja sesuai deskripsi.
d. Change over terjadi ketika level air naik turun di level 1 sehingga terjadi penggantian motor pada saat kondisi itu. Gambar 4.9 Pengujian rangkaian lader diagram untuk simulator ILD Gambar 4.8 Pengujian rangkaian lader diagram Sesuai dengan deskripsi kerja changeover akan bekerja ketika level air naik turun pada level 1, seperti terlihat pada gambar 4.7 level air sudah turun dan naik kembali sehingga ketika sakelar FS1 dengak kode input I.0.04 dioperasikan maka yang akan bekerja adalah valve 2 dengan kode output Q.100.05 dan dalam 10 detik timer TIM 0002 akan beroperasi sehingga setelah 10 detik pump 2 dengan kode output Q.100.04 akan bekerja. Seperti pada gambar 4.8 rangkaian bekerja sesuai deskripsi. Pengujian Pada Simulator Instalasi Listrik Domestik a. Lampu tanda Q1 akan menyala yang dioperasikan dari 3 tempat jika tombol I1 atau I2 atau I3 ditekan karena aplikasi ini biasa digunakan pada lorong yang menggunakan 2 saklar tukar dan 1 saklar silang ataupun impuls. Sesuai dengan deskripsi kerja lampu tanda Q1 (selasar) dengan kode output Q.100.00 akan bekerja ketika tombol I1 atau I2 atau I3 dengan kode input I.0.00 dioperasikan. Aplikasi ini membutuhkan 1 conter dan 1 compare dimana conter dan compare tersebut fungsinya sebagai pembanding sehingga rangkaian bisa bekerja sesuai dengan deskripsi kerja. b. Sebuah beban lampu Q2 akan menyala pada 2 tempat jika tombol I4 dan I5 ditekan, namun ketika dinyalakan akan otomatis mati pada waktu yg di tentukan karena aplikasi ini biasa digunakan pada saklar tangga dengan menggunakan steircase. Gambar 4.10 Pengujian rangkaian lader diagram untuk simulator sudomo Sesuai dengan deskripsi kerja lampu tanda Q2 dengan kode output Q.100.01 akan bekerja ketika tombol I4 atau I5 dengan kode input I.0.01 dioperasikan dan timer TIM 0000 bekerja sehingga
dalam 10 detik lampu tanda Q2 dengan kode output Q.100.01 akan mati kembali. Seperti yang terlihat pada gambar 4.10 rangkaian bekerja sesuai dengan deskripsi. c. Sebuah beban lampu Q3 dan Q4 akan menyala ketika saklar I6 dan I7 di operasikan. Aplikasi ini biasa digunakan pada ruang keluarga yang menggunakan saklar seri. Gambar 4.11 Pengujian rangkaian lader diagram untuk simulator sudomo Sesuai dengan deskripsi kerja lampu tanda Q3 dan Q4 dengan kode output Q.100.07 akan bekerja ketika sakelar I6 atau I7 dengan kode input I.0.02 dan I.0.03 dioperasikan. Seperti yang terlihat pada gambar 4.11 rangkaian bekerja sesuai deskripsi. Analisa Komponen yang digunakan dapat berfungsi dengan baik sehingga simulator dapat bekerja sesuai dengan fungsinya dan rangkaian bekerja dengan baik yang bersifat on/off saja. Input dan output pada PLC terpakai dengan efektif karena simulator ini memerlukan 11 input dan 8 output, sehingga simulator dapat bekerja sesuai fungsinya. Namun dalam simulator ini ada beberapa output simulator yang dikurangi karena output pada PLC in hanya 8 output sehingga harus diminimalisir apa yang paling diutamakan. Penutup Setelah melakukan penulisan tentang rancang bangun simulator bangunan cerdas berbasis PLC Omron CP1L maka dapat disimpulkan simulator bangunan cerdas ini bisa terpenuhi dengan 12 input dan 8 output. Diantaranya 4 input ON/OFF dan 3 output beban pada simulator instalasi listrik domestik dan 7 input ON/OFF dan 5 output beban pada simulator pengolahan air limbah. Adapun kesimpulan lainnya, yaitu sebagai berikut : Dapat menentukan bahan dan spesifikasi komponen yang dibutuhkan dalam pembuatan simulator instalasi listrik domestik dan pengolahan air limbah. Dapat membuat simulator instalasi listrik domestik dan pengolahan air limbah dengan push button dan sakelar toggle sebagai simulasi sensornya. Dapat membuat rangkaian simulator instalasi listrik domestik dan pengolahan air limbah, dengan input dan output PLC yang terpakai secara efektif. Dapat mengurangi komponen listrik yang digunakan pada rangkaian konvensional seperti impuls, saklar tukar, saklar silang, staircase, dan timer. Saran Untuk pemakaian PLC seharusnya menyesuaikan dengan input dan output yang dibutuhkan agar memudahkan dalam pemrogramannya sehingga rangkaian bisa beroperasi sesuai dengan apa yang direncanakan. DAFTAR PUSTAKA Badan Standardisasi Nasional. 2002. Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000). Jakarta : Yayasan PUIL. Belajar PLC Online (2010). dikutip dari http://belajarplconline.files.wordpress.com/2 010/04/block Operating Manual Book (2012). Omron CP1L