5 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Programmble Logic Control (PLC) PLC pertama kali diperkenalkan pada tahun 1960-an. PLC dibuat untuk mengurangi beban ongkos perawatan dan penggantian sistem control mesin yang menggunakan relay. Bedford Associates mengusulkan MODICON (Modular Digital Controller) untuk perusahaan yang ada di Amerika. Modicon 084 merupakan PLC pertama yang digunakan pada produk yang bersifat komersil. Semakin meningkatnya kebutuhan dalam proses produksi menyebabkan sistem harus sering diubah-ubah. Apabila sistem yang digunakan merupakan relai mekanik, tentu saja hal itu akan sangat merepotkan karena jika terjadi kerusakan maka akan sangat sulit mencari dan menemukan penyebabnya. Selain masa penggunaanya terbatas, sistem juga membutuhkan perawatan yang cermat. Oleh sebab itulah dibutuhkan pengontrol yang dapat memudahkan, baik dalam perawatan maupun penggunaannya. Pada tahun 70-an, teknologi PLC yang dominan adalah mesin Sequencer dan CPU yang berbaasis bit-slice. Prosesor AMD 2901 dan 2903 cukup popular digunakan dalam MODICON dan PLC A-B. Kemampuan komunikasi pada PLC muncul pada awal tahun 1973. Sistem yang pertama adalah Modbus dari MODICON. 5
6 Pada tahun 1980-an dilakukan usaha untuk melakukan standarisasi komunikasi dengan protokol milik General Motor (MAP). Pada tahun 1990-an dilakukan reduksi protokol baru dan modernisasi lapisan fisik dari protokol-protokol yang popular pada tahun 1980-an. Standar terakhir, yaitu IEC 1131-3, berusaha menggabungkan bahasa pemograman PLC dibawah satu standar Internasional. PLC NAiS merupakan PLC dengan prosessor RISC (Reduced Instruction Set Computing) dan merupakan produk dari National. Salah satu PLC NAis yang merupakan keluaran terbaru adalah PLC FP Sigma. Selain PLC tipe FP Sigma, PLC National juga memiliki beberapa tipe lain seperti FP1, FP2 dan FP0. PLC FP Sigma memiliki delay proses (Response Time) dari input ke output sebesar 50µS. Jadi proses dari input hingga menghasilkan output cukup cepat. Waktu respons dari FP Sigma dapat dilihat pada gambar berikut : External Input ON OFF FP Sigma Transistor 50 µs ON ON OFF External Input Signal FP Sigma Transistor Gambar 2.1 Waktu Respons FP Sigma.
7 2.1.1 Rangkaian Tipikal Input PLC Kemampuan suatu sistem otomatis bergantung pada kemampuan PLC dalam membaca sinyal dari berbagai piranti input, misalnya sensor. Untuk mendeteksi suatu proses atau kejadian dibutuhkan sensor yang tepat untuk masing-masing kondisi. Dengan kata lain sinyal input dapat berupa logika 0 atau 1 (On/Off) ataupun analog. PLC yang berukuran kecil biasanya hanya memiliki jalur input digital sedangkan yang berukurang agak besar mampu menerima input analog. Sinyal analog yang sering dijumpai adalah sinyal dengan arus 4 sampai 20 ma. Pada jalur input PLC sebenarnya memiliki antarmuka yang terhubung pada CPU. Antarmuka ini digunakan untuk menjaga agar sinyal-sinyal yang tidak diinginkan tidak masuk kedalam CPU. Selain itu antarmuka ini juga berfungsi untuk mengkonversi sinyal-sinyal input yang mempunyai tegangan kerja yang tidak sama dengan CPU agar men jadi sama dengan CPU. Sebagai contoh, jika menerima input dari sensor yang memiliki tegangan kerja sebesar 24 VDC maka harus dikonversi dulu menjadi 5 VDC agar sesuai dengan tegangan kerja pada CPU. i Input CPU LED Photo Transistor Gambar 2.2 Antarmuka Input PLC. Rangkaian antarmuka input pada gambar diatas dinamakan rangkaian optoisolator yang artinya tidak ada hubungan kabel dengan dunia luar. Cara kerja opto-
8 isolator ini adalah ketika bagian input menerima sinyal maka akan mengakibatkan LED menjadi On sehingga photo transistor menerima cahaya dan menyebabkan tegangan photo transistor drop dibawah 1 volt. Hal ini menyebabkan CPU membaca logika 0, begitu juga sebaliknya. 2.1.2 Rangkaian Tipikal Output PLC Suatu sistem otomatis tidak akan lengkap jika sistem tersebut tidak memiliki jalur output. Output sistem ini dapat berupa analog maupun digital. Output analog digunakan untuk menghasilkan sinyal analog, sedangkan output digital digunakan untuk menghasilkan output digital seperti untuk menghubungkan dan memutus jalur. Contoh piranti yang sering digunakan dalam PLC adalah motor, relai, Solenoid, lampu, dan speaker. Seperti pada rangkaian input PLC, pada rangkaian output PLC juga dibutuhkan suatu antarmuka yang digunakan untuk melindungi CPU dari peralatan eksternal. Cara kerja antarmuka output PLC sama dengan cara kerja antarmuka input PLC. i CPU Output LED Photo Transistor Gambar 2.3 Antarmuka Output PLC.
9 2.1.3 Penambahan I/O (Input/Output) PLC Setiap PLC pasti memilik I/O yang terbatas, yang biasanya ditentukan berdasarkan tipe PLC tersebut. Namun dalam aplikasinya seringkali I/O yang ada pada PLC tidak mencukupi. Oleh sebab itu diperlukan perangkat tambahan untuk menambah jumlah I/O yang tersedia. Penambahan unit I/O ini dinamakan dengan Expansion Unit. 2.1.4 Bagian Utama PLC PLC pada umumnya terdiri dari dua unit, yaitu : Control Unit Merupakan bagian utama dari sistem dan juga merupakan tempat dimana program di-download serta dijalankan. Tanpa unit kontrol ini sistem PLC tidak dapat berfungsi. Ada berbagai macam unit kontrol PLC, tergantung dari tipe PLC tersebut. Beberapa unit kontrol PLC dapat dilihat pada gambar 2.4. Gambar 2.4 Control Unit PLC.
10 Expansion Unit Merupakan bagian yang berfungsi untuk menambahkan I/O jika I/O yang ada tidak mencukupi kebutuhan. Unit ekspansi ini sangat penting karena dalam perancangan program PLC untuk industri skala besar seringkali membutuhkan I/O yang cukup banyak. Namun kenyataannya I/O yang dimiliki PLC sangat terbatas sehingga dibutuhkan tambahan. Oleh sebab itu kemudian ditambahkan unit ekspansi ini untuk menambah I/O sehingga sebanyak yang dibutuhkan selama jumlah I/O maksimum belum terlampaui. Unit ekspansi ini tidak akan dapat berfungsi bila tidak ada unit kontrol. Beberapa ekspansion unit dapat dilihat pada gambar 1.5. Gambar 2.5 Ekspansion Unit. 2.1.5 Control Unit Control Unit pada PLC FP Sigma ada beberapa jenis, antara lain FPG-C28P2, FPG-C32T2, FPG-C24R2, FPG-C28P2T, FPG-C32T2T, FPG-C24R2. Pembahasan ini lebih ditekankan pada FP Sigma karena tipe ini merupakan keluaran terbaru dari NAiS.
11 Masing-masing unit kontrol FP Sigma ini berbeda satu sama lain. Perbedaan yang paling mendasar adalah pada jumlah I/O yang dimiliki. Contoh, unit kontrol FP Sigma tipe FP0-C14RS memiliki 8 input serta 6 output. Bagian-bagian PLC FP Sigma FPO-C14RS adalah seperti gambar berikut : 2 1 9 6 8 5 7 3 10 11 4 Gambar 2.6 Bagian-bagian CPU FP0-C14RS. Penjelasan dari setiap bagian FP Sigma FP0-C14RS adalah : 1. Status Indikator LED LED ini berfungsi sebagai lampu indicator untuk menunjukkan mode operasi yang sedang dijalankan serta sebagai tanda apabila terjadi error. Fungsi dari setiap lampu indicator ini dapat dilihat pada Tabel 1.0.
12 Tabel 2.1 Status Indikator LED. LED Status LED dan Operasi RUN (hijau) - Menyala ketika dalam mode RUN dan mengindikasikan bahwa program sedang dieksekusi. - Berkedip selam diberi input/output secara paksa. PROG.(hijau) - Menyala ketika dalam mode PROG dan mengindikasikan bahwa operasi telah berhenti. - Berkedip selama diberi input/output secara paksa. ERROR/ALARM (merah) - Berkedip ketika suatu error terdeteksi selama dalam self-diagnostic function. - Menyala ketika terjadi error pada hardware atau jika operasi menjadi lambat karena program. 2. Saklar Mode RUN/PROG Saklar ini berfungsi untuk mengubah mode operasi PLC. Mode RUN (atas) dipilih untuk mengeksekusi program dan memulai operasi. Mode PROG (bawah) dipilih untuk melakukan pemrograman (download) terhadap PLC. 3. Tool Port (DB9 to RS 232) Digunakan untuk melakukan koneksi dengan komputer dalam hal berkomunikasi data seperti men-download/upload program.
13 4. Safety Lock Berfungsi sebagai pegangan untuk mengunci PLC terhadap dudukan rel nya. 5. LED Indikator Input Sebagai penunjuk input yang sedang On/Off. 6. Konektor Input (9 pin) Merupakan konektor yang digunakan untuk menghubungkan perangkat eksternal dengan input PLC. 7. LED Indikator Output Sebagai penunjuk output yang sedang On/Off. 8. Konektor Expansion Unit Konektor ini berfungsi untuk menghubungkan unit ekspansi tipe FP Sigma pada rangkaian unit kontrol internal. 9. Konektor Output (9 pin) Merupakan konektor yang digunakan untuk menghubungkan perangkat eksternal dengan output PLC. 10. Konektor Catu Daya Sebagai input tegangan 24V DC untuk catu daya PLC. 11. Expansion Hook Digunakan untuk melindungi unit ekspansi agar tidak terlepas dari rangkaian internal saat I/O expansion dipasangkan. 2.1.6 Spesifikasi Input Unit Kontrol Berikut ini adalah spesifikasi dari masukan (input) pada control FP Sigma :
14 Tabel 2.2 Spesifikasi Input Unit Kontrol. Menu Deskripsi Metode Isolator Tegangan Input Tegangan Kerja Arus Input Optical Coupler 24V DC 21,6 26,4V DC X0, X1,X3,X4 = 8 ma Jumlah Input 8 X2, X5, X7 = 4,3 ma X8 XF = 3,5 ma Tegangan Min (On) /Arus Min (On) Tegangan Max (Off) / Arus Max (Off) Impedansi Input X0, X1, X3, X4 = 19,2V DC / 6 ma X2, X5, - XF = 19,2V DC / 3,5 ma 2,4V DC / 1,3 ma X0, X1, X3, X4 = 1,3 KΩ X2, X5 X7 = 5,6 KΩ X8 XF = 6,8 KΩ Waktu Respons (Off-On) Waktu Respons (On-Off) Indikator Penampil 1 ms atau kurang 1 ms atau kurang LED 2.1.7 Spesifikasi Output Unit Kontrol Spesifikasi bagian output adalah seperti tabel berikut :
15 Tabel 2.3 Spesifikasi Unit Kontrol Output FP Sigma. Menu Deskripsi C32 (NPN) C28 (PNP) Metode Isolator Tipe Output Optical Coupler Open Collector Tegangan Keluaran 5-24V DC 24 V DC Tegangan Kerja 4,75 26,4V DC 21,6 26,4V DC Arus Keluaran Max Arus Min Y0, Y1, Y3, Y4 = 0,3 A Y2, Y5 to YF = 0,1 A Y0, Y1, Y3, Y4 = 0,9 A Y2, Y5 to YF = 0,5 A Y0, Y1, Y3, Y4 = 0,5 A Y2, Y5 to YB = 0,3 A Y0, Y1, Y3, Y4 = 1,5 A Y2, Y5 to YB = 0,7 A Jumlah Output 16 setiap bagian 12 setiap bagian Arus pada Kondisi OFF Tegangan pada Kondisi ON 100µs atau kurang 0,5 V atau kurang Waktu Response Catu Daya Untuk Input OFF -- ON ON -- OFF Tegangan Arus Y0, Y1, Y3, Y4 (Arus 15mA atau lebih) = 2µs atau kurang Y2, Y5 YF(C28:YB) = 0,2 ms atau kurang Y0,Y1, Y3, Y4 (Arus 15 ma atau lebih) = 8µs atau kurang Y2,Y5 YF (C28 : YB) = 0,5 ms atau kurang 21,6 26,4 V DC 70 ma atau kurang Surge absorber Indikator Kerja Perlindungan Kesalahan Fasa Dioda Zener LED Perlindungan Thermal untuk Y2, Y5 - YF
16 2.1.8 Unit Ekspansi FP0 Selain menggunakan FP Sigma sebagai unit ekspansi, dapat juga digunakan FP0. Jumlah input yang dimiliki oleh unit ekspansi adalah 16 input dan 16 output. Apabila digunakan FP0 sebagai unit ekspansi maka jumlah FP0 yang dapat ditambahkan adalah 3 buah. Jadi dengan tambahan 3 buah unit ekspansi akan didapatkan tambahan I/O maksimum sebanyak 96. Gambar 2.7 Unit Ekpansi FP0. Pemasangan FP0 sebagai unit ekspansi dilakukan pada bagian kanan unit control FP Sigma sedangkan FP Sigma sebagai control unit dipasang pada bagian sebelah kiri. Pemasangan ini tidak boleh terbalik karena rangkaian internal untuk ekspansi telah diatur demikian. 2.1.9 Unit Ekspansi Memori Dalam penggunaan PLC, terkadang bukan saja I/O yang tidak mencukupi. Hal yang sama dapat terjadi pada memori. Untuk membuat program yang memiliki
17 kapasitas memori yang besar, memori yang ada pada kontrol unit seringkali tidak mencukupi. Oleh sebab itu diperlukan penambahan memori. PLC FP Sigma juga memiliki unit ekspansi khusus untuk menambahkan memori. Unit ekspansi yang digunakan untuk menambah memori mempunyai tipe FPG EMI. Gambar 2.8 Unit Ekspansi Memori. Unit ekspansi ini memiliki kapasitas memori sebesar 256 k word. Jika dipasang pada unit kontrol FP Sigma maka dapat dipasang hingga 4 unit ekspansi memori sehingga jumlah penambahan memori maksimum yang dapat dilakukan adalah sebesar 1024 k word. Tabel 2.4 Spesifikasi Unit Ekspansi Memori. Menu Kapasitas Memori Masa Aktif Baterai Konsumsi Daya 5 V Jumlah I/O Deskripsi 256 k word (1 k word x 256 bank) 5 tahun atau lebih 100 ma atau kurang 16 input
18 2.1.10 Operasi Memori Memori yang terdapat dalam unit control FP sigma menggunakan flash ROM dan hanya mampu menyimpan hingga 12000 step ladder. Operasi memori terbagi dalam 2 bagian, yaitu : 1. Relai Relai yang ada pada PLC FP Sigma ini terdiri dari Internal Relay, External Input Relay, External Output Relay, Timer, Counter, Link Relay dan Special Internal Relay. Relai internal yang ada pada PLC ini berjumlah 1568 buah (R0-R97F). Relai output eksternal berjumlah 1184 buah. Timer berjumlah 1024 buah dan Counter 16 buah (address C1008-C1023). Link Relai berjumlah 1024 (address L0-L1023). Special internal relai berjumlah 176 (address R9000-R910F). 2. Register Bagian register ini terdiri dari 3 bagian, yaitu Data Register, Link Data Register dan Index Register. Data Register mampu menyimpan data sebesar 32765 word (DT0-DT32764). Link data register mampu menampung 128 word, sedangkan index register hanya mampu menampung hingga 14 word (I0-ID). 2.1.11 Komponen pada PLC Pada kenyataannya PLC merupakan suatu mikrokontroller yangdigunakan untuk keperluan industri. Secara umum PLC memiliki bagian-bagian yang sama dengan komputer maupun mikrokontroller, yaitu CPU, Memori dan Input/Output (I/O) unit.
19 Terminal Input PC/ Laptop Catu Input Daya Komunikasi ME MO RY CPU Jalur Tambahan Output Terminal Output Gambar 2.9 Komponen PLC 2.1.12 Central Processing Unit (CPU) CPU merupakan pengatur utama, merupakan otak PLC. Mikrokontroller ATMEL merupakan mikrokontroller 8 bit, tidak jauh berbeda dengan PLC yang dapat dikatakan sebagai mikrokontroller 16 atau 32 bit. CPU ini berfungsi untuk melakukan komunikasi dengan PC, interkoneksi pada setiap bagian PLC, mengeksekusi program serta mengatur input/output sistem. 2.1.13 Memori Memori merupakan tempat menyimpan data sementara dan menyimpan program yang harus dijalankan, dimana program tersebut merupakan hasil terjemahan
20 dari ladder diagram yang dibuat oleh user. Sistem memori pada PLC juga mengarah pada teknologi flash memori. Dengan menggunakan flash memori maka akan sangat mudah bagi penggguna untuk melakukan programming maupun re-programming secara berulang-ulang. Selain itu pada flash memori juga terdapat EPROM yang dapat dihapus berulang-ulang. Sistem memori dibagi dalam blok-blok, dimana masing-masing blok memiliki fungsi sendiri. Beberapa bagian dari memori digunakan untuk menyimpan status dari input dan output, sementara bagian memori yang lain digunakan untuk menyimpan variable yang digunakan pada program seperti nilai timer dan counter. PLC memiliki suatu rutin kompleks yang digunakan untuk memastikan memori PLC tidak rusak. Hal ini dapat dilihat lewat lampu indikator pada PLC tersebut. 2.1.14 Catu Daya PLC Catu daya (Power Supply) digunakan untuk memberikan tegangan pada PLC. Tegangan masukan pada PLC biasanya sekitar 24 VDC atau 220 VAC. Pada PLC yang besar, catu daya biasanya diletakkan terpisah. Catu daya biasanya tidak digunakan untuk memberikan daya secara langsung ke input maupun output, yang berarti input dan output murni hanya merupakan saklar saja. Jadi user harus menyediakan sendiri catu daya untuk input dan output (beban) PLC. Dengan cara demikian diharapkan PLC tidak akan cepat rusak.
21 2.1.15 Karakteristik Fisik Gambar 2.10 Dimensi dari PLC FP Sigma Panjang maksimum, lebar dan tinggi PLC FP Sigma adalah 90.0, 25.0 dan 60.0 mm. Transmisi data menggunakan kabel DB9 to RS232, I/O Connection menggunakan 2x9 pin konektor dan 1x3 pin konektor untuk power supply 24 VDC. 2.2 Photo Sensor Sensor optik atau sensor cahaya adalah sensor yang dapat mendeteksi perubahan cahaya dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengenai benda atau ruangan. Contoh; photo cell, photo transistor, photo diode, photo voltaic, photo multiplier, pyrometer optic, dan sebagainya.
22 Gambar 2.11 Photo Sensor Fotex tipe CDM-2MX dan Reflektornya Pengertian lain dari photo sensor adalah suatu alat yang bekerja berdasarkan cahaya yang dipantulkan oleh alat itu sendiri dengan intensitas tertentu. Sensor ini dapat mendeteksi benda dengan jarak yang bervariasi itu tergantung dari tipe dan jenisnya. Ada berbagai tipe dan jenis sensor cahaya yaitu yang menggunakan reflektor dan tanpa reflektor. Yang dimaksud reflektor adalah suatu alat terbuat dari plastik yang permukaan bagian dalamnya berbentuk prisma atau segi enam, berfungsi untuk memantulkan cahaya yang dikirim oleh photo sensor. 2.3 Timer Gambar 2.12 Timer Merk Omron.
23 Timer adalah suatu alat yang berfungsi sebagai alat penghitung waktu, ketika waktu yang telah ditetapkan tercapai maka kontak outputnya akan bekerja. Ada dua jenis timer menurut cara kerjanya, pertama timer ON delay dan kedua timer OFF delay. Timer ON delay bekerja ketika tegangan supply masuk, sedangkan timer OFF delay bekerja pada saat tegangan supply terputus atau off. 2.3.1 Cara Kerja Timer Pada saat timer mendapat supply tegangan, timer akan mulai menghitung. Pada saat jumlah hitungan aktual timer sama dengan setting nya (jarum merah), maka kontak output timer akan bekerja. Kontak timer berupa normally close (NC) dan normally open (NO). 2.3.2 Arti Dan Fungsi Indikator Ada beberapa item indikator pada bagian timer yang perlu diketahui : 1. Power : Berfungsi sebagai indikator bahwa supply tegangan sudah masuk. 2. Out : Berfungsi sebagai indikator output timer (waktu actual). 3. A : Mode timer (ON delay mode). 4. 0-12 : Skala timer (bisa dirubah). 5. Sec : Satuan timer dalam second atau detik. (bisa diset dalam satuan menit dan jam).
24 6. Jarum merah : Berfungsi sebagai jarum setingan, dapat diset dengan cara diputar sesuai keinginan. 2.3.3 Spesifikasi Rating Timer Omron Tegangan kerja : 100-240 V AC/ 100-125 V DC. Kapasitas beban 5 A 250 V AC. Konsumsi daya : 1.6 Watt ( relay ON ). Salah satu contoh penggunaan timer adalah digunakan untuk memberi delay atau timing pada sarana input atau masukan dari sensor seperti photo sensor atau lainnya. Sehingga ketika sensor bekerja akan di delay terlebih dulu oleh timer tersebut. Hal ini bertujuan melindungi rangkaian agar tidak ON-OFF ketika sensor tertutup benda yang hanya sekilas lalu saja (dalam hal ini tergantung pemakaiannya). 2.4 Counter Peralatan counter digunakan pada proses industri pada berbagai jenis konfigurasi pada berbagai jenis bidang seperti mechanical, pneumatic, motor penggerak, viskometer dan elektronik. Counter dapat berupa counter mekanik, elektrik dan digital elektrik. Counter tidak dapat me-reset secara otomatis keposisi awal proses kerja secara otomatis, melainkan harus dilakukan secara manual dengan meresetnya secara terus menerus. Pada counter kita memerlukan alat tambahan untuk me-reset nya kembali. Counter dapat menghitung bertambah atau berkurang, tergantung dari settingannya. Pada percobaan ini digunakan timer counter tipe CT6S-
25 1P4 SERIES yang di produksi oleh Autonics, dibuat oleh Korea pada tahun 2003. Timer ini bertipe digital elektrik. Counter adalah sebuah rangkaian sekuensial yang mengeluarkan urutan statestate tertentu,yang merupakan aplikasi dari pulsa-pulsa input nya. Pulsa input dapat berupa pulsa clock atau pulsa yang dibangkitkan oleh sumber eksternal dan muncul pada interval waktu tertentu. Counter banyak digunakan pada peralatan yang berhubungan dengan teknologi digital, biasanya untuk menghitung jumlah kemunculan sebuah kejadian/event atau untuk menghitung pembangkit waktu. Counter biasanya difungsikan sebagai pencatat untuk menghitung jumlah hasil produksi yang telah selesai diproses sesuai dengan input dari photo detektor. Gambar 2.13 Counter Autonics CT4S.
26 Gambar 2.15 Spesifikasi dan Dimensi Counter Autonics CT6S-1P4. 2.5 Power Supply 24 V DC Pada perancangan alat ini di gunakan power supply 24 V DC merk MEAN WELL Tipe S-35-24 buatan China. Power supply ini memiliki tegangan input 100-120 V AC, 0.8 A atau 200-240 V AC, 0.45 A dengan frekwensi 50/60 Hz. Power supply ini dapat mengeluarkan output 24 V DC, 1.5 A. Berikut ini adalah gambar dari power supply MEAN WELL S-35-24 : Gambar 2.14 Power Supply MEAN WELL S-35-24.
27 2.6 Lampu Pilot Lampu pilot atau lampu indikator adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai indikator, biasanya di tandai dengan nyalanya lampu tersebut. Komponen elektronika hampir semua pada bagian depannya dilengkapi dengan komponen yang disebut lampu pilot. Maksud dan tujuan dipasangnya lampu pilot ini adalah untuk memberikan tanda yang menyatakan bahwa aliran listrik dari PLN telah masuk. Selain itu kegunaan lampu pilot, juga memberikan penampilan yang sedikit lebih baik dan nilai seni dari peralatan tersebut. Lampu pilot ini dapat kita jumpai dalam beberapa macam warna (merah, kuning dan hijau), bentuknya disesuaikan dengan kebutuhan beberapa jenis lampu pilotnya. Gambar 2.15 Lampu Pilot. 2.7 Relai Dalam dunia elektronika, relai dikenal sebagai komponen yang dapat mengimplementasikan logika switching. Sebelum tahun 70an, relai merupakan otak
28 dari rangkaian pengendali. Baru setelah itu muncul PLC yang mulai menggantikan posisi relai, walaupun dalam dalam pemakaian kontak sederhana relai masih banyak digunakan. Relai yang paling sederhana yaitu relai elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana relai elektromekanis ini dapat didefinisikan sebagai alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup atau membuka kontak saklar, dan saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik. Di bawah ini contoh relai yang banyak beredar di pasaran : Gambar 2.16 Relay yang tersedia di pasaran. 2.7.1 Prinsip Kerja dan Simbol Relai terdiri dari koil dan kontak. koil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedang kontak adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di koil. Pada umumnya, relai hanya mempunyai satu kumparan, tapi relai dapat mempunyai beberapa kotak. Pada relai elektromekanis terdapat kontak diam dan kontak bergerak.sebuah kontak mempunyai 2 fungsi, yaitu sebagai Normally Open (NO) dan Normally Close (NC). Apabila diberikan tegangan pada kumparan, maka akan terjadi medan elektromagnetis, karena adanya medan
29 magnit pada kumparan,maka akan menyebabkan kontak bergeser atau bergerak dari NO ke NC. Posisi kontak NO membuka jika tidak terdapat arus mengalir pada kumparan, dan akan menutup ketika arus melewati kumparan sebagai efek dari medan magnit. Posisi kontak NC menutupa jika tidak terdapat arus mengalir pada kumparan, dan akan membuka ketika arus melewati kumparan sebagai efek dari medan magnit. Secara sederhana prinsip kerja dari relai adalah ketika koil mendapat energi listrik, akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas, dan kontak akan menutup. Gambar 2.17 Skema relay elektromekanik. 2.8 Air Solenoid Valve Air Solenoid Valve adalah katup yang digerakan oleh energi listrik melalui solenoida, mempunyai kumparan sebagai penggeraknya yang berfungsi untuk menggerakan piston yang dapat digerakan oleh arus AC maupun DC, solenoid valve pneumatic atau katup (valve) solenoida mempunyai lubang keluaran, lubang masukan dan lubang exhaust.
30 Gambar 2.18 Air Solenoid Valve Merk KURODA. Lubang masukan, berfungsi sebagai terminal/tempat udara bertekanan masuk atau supply (service unit), sedangkan lubang keluaran berfungsi sebagai terminal atau tempat tekanan angin keluar yang dihubungkan ke pneumatic, dan lubang exhaust, berfungsi sebagai saluran untuk mengeluarkan udara bertekanan yang terjebak saat plunger bergerak atau pindah posisi ketika solenoid valve pneumatic bekerja. Solenoid valve adalah elemen kontrol yang paling sering digunakan dalam fluidics. Tugas dari solenoid valve dalah untuk mematikan, release, dose, distribute atau mix fluids. Solenoid Valve banyak sekali jenis dan macamnya tergantung tipe dan penggunaannya, namun berdasarkan modelnya solenoid valve dapat dibedakan menjadi dua bagian yaitu solenoid valve single coil dan solenoid valve double coil, keduanya mempunyai cara kerja yang sama. Solenoid valve banyak digunakan pada banyak aplikasi. Solenoid valve menawarkan switching cepat dan aman, keandalan yang tinggi, masa service yang
31 cukup lama, kompatibilitas media yang baik dari bahan yang digunakan, daya kontrol yang rendah dan desain yang kompak. Solenoid valve mempunyai banyak variasi dalam hal kegunaan atau kebutuhan dari mesin tersebut, diantara kegunaan solenoid valve adalah: Digunakan untuk menggerakan tabung silinder. Digunakan untuk menggerakan piston valve. Digunakan untuk menggerakan blow jet valve. 2.8.1 Prinsip Kerja Air Solenoid Valve Keterangan Gambar : A - Input side B - Diaphragm C - Pressure chamber D - Pressure relief passage E - Solenoid F - Output side Gambar 2.19 Prinsip Kerja Air Solenoid Valve.
32 Prinsip kerja dari solenoid valve yaitu katup listrik yang mempunyai koil sebagai penggeraknya. Ketika koil mendapat supply tegangan, maka koil tersebut akan berubah menjadi medan magnet sehingga menggerakan piston pada bagian dalamnya. Pada umumnya solenoid valve pneumatic ini mempunyai tegangan kerja 100/200 VAC namun ada juga yang mempunyai tegangan kerja DC. 2.9 Kompressor Kompresor diaktifkan dengan cara menghidupkan penggerak awal umumnya motor listrik. Udara akan disedot oleh kompresor kemudian ditekan ke dalam tangki udara hingga mencapai tekanan beberapa bar. Untuk menyalurkan udara bertekanan ke seluruh sistem (sirkuit pneumatik) diperlukan unit pelayanan atau service unit yang terdiri dari penyaring (filter), katup kran (shut off valve) dan pengatur tekanan (regulator). Gambar 2.20 Cara Kerja Sistem Pneumatik.
33 Service unit ini diperlukan karena udara bertekanan yang diperlukan di dalam sirkuit pneumatik harus benar-benar bersih, tekanan operasional pada umumnya hanyalah sekitar 6 bar. Selanjutnya udara bertekanan disalurkan dengan bekerjanya solenoid valve pneumatic ketika mendapat tegangan input pada kumparan dan menarik plunger sehingga udara bertekanan keluar dari outlet port melalui selang elastis menuju katup pneumatik (katup pengarah/inlet port pneumatic). Udara bertekanan yang masuk akan mengisi tabung pneumatik (silinder pneumatik kerja tunggal) dan membuat piston bergerak maju dan udara bertekanan tersebut terus mendorong piston dan akan berhenti di lubang outlet port pneumatik atau batas dorong piston. 2.10 Air Spray Gun Pada percobaan ini air spray gun yang di gunakan adalah air spray gun merk Nippon star model NSG 168 dengan volume 900ml. Gambar 2.21 Air Spray Gun.
34 Adapun untuk spesifikasi air spray gun seperti terlihat pada tabel 2.5 : Tabel 2.5 Spesifikasi Air Spray Gun. Technical Data Gambar Model NSG 168 Type Paint Nozzle Operating Presure Cup Capacity Pressure-feed bleeder 1.3mm 30 70 psi 900ml Air Inlet 1/4" Air Consumption 130L/min Prinsip kerja alat spray gun adalah memecah cairan menjadi butiran partikel halus yang menyerupai kabut. Dengan bentuk dan ukuran yang halus ini maka pemakaian cairan seperti pewangi, cat, maupun pestisida, akan efektif dan merata keseluruh permukaan yang disemprot. Untuk memperoleh butiran halus, biasanya dilakukan dengan menggunakan proses pembentukan partikel dengan menggunakan tekanan (hydraulic atomization), yakni cairan didalam tangki dipompa sehingga mempunyai tekanan yang tinggi dan mengalir melalui selang karet menuju ke alat pengabut dengan celah yang sempit, sehingga cairan akan pecah menjadi partikelpartikel yang sangat halus.
35 Nozzle Gambar 2.22 Proses Penyemprotan Partikel. Bagian-bagian terpenting dari knapsack sprayer adalah nozzle, karena nozzle berfungsi sebagai pengubah larutan mejadi butir-butir larutan yang dapat dipancarkan ke bagian yang akan disanitasi. Besarnya butir-butir larutan yang terpencarkan dan penyebarannya sangat tergantung pada gaya tekanan udara dan lubang-lubang pada nozzle. Daerah O Gambar 2.23 Prinsip kerja Air Spray Gun
36 Berdasarkan gambar prinsip kerja air spray gun diatas, bila udara bertekanan (ditiup) melewati pipa sempit maka tekanan udara pada daerah O akan menjadi lebih rendah dari 1 atmosfer. Akibatnya air didalam tabung yang memperoleh tekanan 1 atmosfer (lewat tutup yang berlubang) akan mendesak air naik melalui pipa vertical, apabila udara bertekanan ditiup terus menerus, air akan naik keatas (terhisap keatas) muncul pada permukaan pipa vertical dan bertemu dengan udara bertekanan sehingga terpecah-pecah menjadi partikel partikel air yang halus, terjadilah atomisasi/atomized (kabut air). Inilah prinsip kerja air spray gun dimana pencampuran udara bertekanan dengan air dilakukan diluar (external Mixing).