PENGENDALIAN MOTOR INDUKSI SATU FASA BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) APLIKASI PADA LABORATORIUM KONVERSI ENERGI TEKNIK ELEKTRO USU Oleh : RIZAL PINEM NIM : 080422008 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011
PENGENDALIAN MOTOR INDUKSI SATU FASA BERBASIS PROGRAM LOGIC CONTROLLER (PLC) APLIKASI PADA LABORATORIUM KONVERSI ENERGI TEKNIK ELEKTRO USU Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Oleh : RIZAL PINEM NIM : 080422008 Sidang pada tanggal 17 september 2011 di depan penguji : 1. Ir. Sumantri Zulkarnain : Ketua penguji 2. Ir. Riswan Dinzi MT : Anggota Penguji 3. Ir. Surya Tarmizi Kasim MSi : Anggota Penguji Disetujui Oleh Pembimbing Tugas Akhir, Ir. Satria Ginting MT. NIP:196005141989031002 Diketahui Oleh : Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU Ir. Surya Tarmizi Kasim MSi. NIP : 195405311986011002
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha ESA, karena berkat dan rahmat-nya maka tugas akhir ini dapat diselesaikan. Penulis mengucapakan banyak terima kasih kepada kedua orang tua, ayah saya R.T Pinem, ibu saya S. Br Barus dan kepada kedua abang saya, Hendrik Pinem Amd, dan Iwan Pinem SP. Atas nasehat yang diberikan kepada penulis selama perkuliahan dan penyusunan tugas akhir ini. Tugs akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan kurikulum sarjana strata-1 (S-1) pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Ada pun judul tugas akhir ini adalah PENGENDALIAN MOTOR INDUKSI 1 PHASA BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) Penulis juga mengucapkan teima kasih atas semua bantuan yang telah diberikan, baik secara langsung maupun tidak langsung selama penyusunan tugas akhir ini hingga selesai, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Satia Ginting selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan dorongan dalam penyusunan tugas akhir ini. 2. Bapak Soeharwinto ST,MT selaku Dosen Wali yang telah banyak membantu dan memberikan bimbingan semasa perkuliahan.
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim M.Si. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro. 4. Abang kami Imanuel dan Iqbal atas bantuan dan bimbingannya dalam penulisan tugas akhir ini. 5. Seluruh dosen dan karyawan Jurusan Teknik Elektro atas ilmu, bimbingan dan bantuannya hingga penulis selesai menyusun tugas akhir ini. 6. Rekan-rekan di Jurusan Teknik Elektro, yang juga telah banyak membantu penulis. 7. Rekan-rekan Permata Elshaday Simpang Gelugur (PESPG) yang telah banyak memberikan dukungan maupun doa selama pengerjaan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini belum sempurna, baik dari segi materi meupun penyajiannya. Untuk itu saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan dalam penyempurnaan tugas akhir ini. Terakhir penulis berharap, semoga tugas akhir ini dapat memberikan hal yang bermanfaat dan menambah wawasan bagi pembaca dan khususnya bagi penulis juga. Medan, Juni 2011 Penulis, Rizal Pinem Nim : 080422008
ABSTRAK Kemajuan teknologi sekarang ini membuat banyak peralatan-peralatan listrik yang dioperasikan secara automatis. Didalam automatisasi memerlukan sarana pendukung yang sederhana, praktis dan mempunyai teknologi yang tinggi. Alat-alat kontrol ini diantaranya adalah alat kontrol berbasis mikrokontroller, saklar-sakalr automatis, dan program logic controller (PLC). Tujuan penelitian ini adalah bagaimana mengendalikan motor induksi satu fasa berbasis program logic controller yang dioperasikan secara berurutan berdasarkan setingan waktu. Baik dia dalam keadaan normal ataupun dalam keadaan abnormal. Penelitiian ini menghasilkan cara mengendalikan motor induksi satu fasa, dimana setelah motor satu bekerja, motor dua akan bekerja setelah motor satu bekerja. Dan motor dua akan tetap bekerja selama waktu yang telah ditentukan jika motor satu mengalami gangguan dan motor satu berhenti bekerja. Dan kedua motor akan berhenti bekerja jika motor dua mengalami gangguan dan motor dua berhenti bekerja. Pada keadaan normal (tombol stop ditekan) motor dua akan berhenti bekerja setelah beberapa saat ( waktu yang inginkan) setelah motor satu berhenti bekerja. Kata Kunci : Program Logic Controller, Motor Induksi, Automatisasi
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... x BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan Penulisan... 2 1.4 Batasan Penulisan... 3 1.5 Metoda Penelitian... 3 BAB II PLC DAN MOTOR INDUKSI TIGA FASA 2.1 PLC... 5 2.1.1 Umum... 5 2.1.2 Komponen Penyusun PC... 8 2.1.3 Prinsip Kerja Dasar PLC... 13 2.1.4 Perangkat Input-output... 14 2.2 Motor Induksi Satu Fasa... 19 2.2.1 Umum... 19 2.2.2 Konstruksi Motor Induksi Satu Fasa... 19 2.2.3 Dasar Kerja Motor induksi Satu Fasa... 21 2.2.4 Slip... 22
2.2.5 Rangkain Ekivalen Motor Induksi Satu Fasa... 22 2.2.6 Prinsip Kerja Motor Induksi Satu Fasa... 23 2.2.7 Jenis-jenis Motor Induksi Satu Fasa... 25 BAB III DASAR PEMOGRAMAN PLC 3.1 Umum... 34 3.2 Fungsi-Fungsi Logika... 36 3.2.1 Gerbang Logika AND... 37 3.2.2 Gerbang Logika NAND... 38 3.2.3 Gerbang Logika OR... 39 3.2.4 Gerbang Logika NOR... 40 3.2.5 Gerbang Logika NOT... 40 3.2.6 Gerbang Logika EX-OR... 41 3.2.7 Gerbang Logika Ex-NOR... 42 3.3 Diagram Tangga... 43 3.4 Pemograman PLC Dengan Menggunakan GMWIN4... 45 3.5 Pemograman Relay-Relay Internal Pada GMWIN4... 52 3.5.1 Program Pengunci... 53 3.5.2 Fungsi Set dan Reset... 54 3.5.3 Operasi One-Shot... 54 3.5.4 Relay Kontrol Induk (Master Control)... 55 3.5.5 Timer Pada Gmwin4... 55 3.5.6 Counter Pada Gmwin4... 56 3.5.7 Compare pada Gmwin4... 57
BAB IV PENGENDALIAN MOTOR INDUKSI SATU PHASA BERBASIS PROGRAM LOGIC CONTROLLER (PLC) 4.1Automatisasi... 58 4.2PengendalianMotor Induksi Satu Fasa Berbasis PLC... 60 4.2.1 Peralatan Output/Input... 60 4.2.2Prinsip Kerja... 61 4.2.3Ladder Diagram... 64 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 65 5.2 Saran... 66 DAFTAR PUSTAKA... 67 LAMPIRAN... 68
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Pengelompokan PLC Berdasarkan Jumlah I/O... 8 Gambar 2.2 Output Relay... 12 Gambar 2.3 Output Transistor... 12 Gambar 2.4 Diagram Blok Prinsip Kerja PLC... 13 Gambar 2.5 Sensor-Sensor Saklar... 15 Gambar 2.6 Saklar limit Switch yang Diaktuasikan oleh : (a) tuas, (b) roller... 15 Gambar 2.7 Sensor-Sensor Foto-Elektris... 16 Gambar 2.8 (a) Enkoder Bertahap, (b) Enkoder Mutlak 3Bit... 17 Gambar 2.9 Kontaktor... 17 Gambar 2.10 Motor Induksi Satu Fasa... 18 Gambar 2.11 Stator... 20 Gambar 2.12 Rotor Sangakar... 21 Gambar 2.13 Rotor Belitan... 21
Gambar 2-14 Rangakaian Ekivalen MotorIinduksi Satu Fasa... 23 Gambar 2-15 Rangakaian Ekivalen Motor Split Fasa... 26 Gambar 2-16 Motor Shaded Pool... 27 Gambar 2-17 Rangkaian Motor Shaded Pool... 27 Gambar 2-18 Rangakain Motor universal... 28 Gambar 2-19 Motor Kapasitor... 29 Gambar 2-20 Pengawatan Motor Kapasitor Dengan Dua kapasitor... 30 Gambar 2-21 Sirkuit Diaagram Motor Induksi... 32 Gambar 3.1 Tampilan GMWIN pada System Operasi Windows 7... 35 Gambar 3.2 a. Logika AND Dalam Hubungan Listrik... 37 b Gerbang Logika AND... 38 Gambar 3.3 Gerbang Logika NAND... 38 Gambar 3.4. a.gerbang Logika OR dalam Hubungan Listrik, b. Gerbang Logika OR... 39 Gambar 3.5 Gerbang Logika NOR... 40
Gambar 3.6. a. Gerbang Logika NOT Dalam Hubungan Listrik, b. Gerbang Logika NOT... 40 Gambar 3.7 Gerbang Logika XOR... 41 Gambar 3.8 Gerbang Logika Ex-NOR... 42 Gambar 3.9.a Contoh Diagram,b. Membaca Sebuah Diagram Tangga... 43 Gambar 3.10 PLC yang di Pakai... 45 Gambar 3.11 Pengaturan Penginstalan Sofeware... 47 Gambar 3.12 Tampilan Awal GMWIN4 Pada Sistem Operasi Windows 7... 48 Gambar 3.13 Tampilan Untuk Mulai Membuat Ladder Diagarm... 48 Gambar 3.14 Tampilan Menuliskan Alamat Output dan Input... 49 Gambar 3.15 Tampilan Input/Output, dan Tampilan Menu Simulasi... 50 Gambar 3.16 Menu Tampilan Untuk Proses Tranfer ke PLC... 50 Gambar 3.17 Menu Tampilan Untuk Mengetahui Program dari PLC... 51 Gambar 3.18 Kontrol Panel... 51 Gambar 3.19 Konfirmasi Penghapusan Program... 52 Gambar 3.20 Program Pengunci (lacthing)... 53
Gambar 3.21 Fungsi Set dan Reset... 54 Gambar 3.22 Timer Pada Gmwin4... 56 Gambar 3.23 Counter pada Gmwin4... 56 Gambar 4.1 Ladder Diagram... 64
DAFTAR TABEL Tabel, 2.1 Memori yang Digunakan Pada CPU PLC... 11 Tabel 3.1 Contoh Konsep Bilangan Biner... 37 Tabel 3.2 Tabel Kebenaran Logika AND... 38 Tabel 3.3 Tabel Kebenaran Logika NAND... 39 Tabel 3.4 Tabel Kebenaran Gerbang OR... 39 Tabel 3.5 Tabel Kebenaran Gerbang NOR... 40 Tabel 3.6 Tabel Kebenaran Gerbang NOT... 41 Tabel 3.7 Tabel Kebenaran Gerbang Ex-OR... 42 Tabel 3.8 Gerbang Logika Ex-NOR... 43 Tabel 4.1 Peralatan Input/Output Yang di Gunakan... 61