PEMROGRAMAN PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) PADA MESIN FINGER JOINT Frans Gullit B Simarmata, Riswan Dinzi Konsentrasi Teknik Energi Listrik, Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU) Jl. Almamater, Kampus USU Medan 20155 INDONESIA e-mail: fransgullit@ymail.com Abstrak Pada masa sekarang ini, pengoperasian motor motor listrik biasanya diaplikasikan dengan beban jenis sequence, interlock, kombinasi antara keduanya, dan lain lain. Sistem kontrol yang dipakai umumnya masih menggunakan sistem kontrol konvensional. Karena itu, diperlukan sistem yang mempergunakan alat kontrol otomatis yang lebih handal yang mempunyai banyak kelebihan kelebihan yang lain yang tidak dimiliki sistem kontrol konvensional. Pemanfaatan PLC (Programmable Logic Controller) sebagai sistem kontrol yang lebih tepat. Dengan PLC, kita semakin mudah dalam hal wiring, karena hanya memasukkan kontrol yang sudah dirancang kedalam program PLC. Dengan PLC juga, semakin mudah melihat titik trouble saat ada kesalahan dalam pemrograman, karena PLC akan menunjukkan indikator yang mengindikasikan adanya trouble. Perumusan masalah dalam Paper ini adalah bagaimana cara memprogram Programmable Logic Controller (PLC) pada mesin Finger Joint. Finger Joint merupakan mesin yang populer di industri perkayuan saat ini. Mesin finger joint adalah mesin yang berproses membentuk finger finger di ujung ujung dari kayu kayu yang masuk ke dalam mesin tersebut dan selanjutnya finger kayu yang satu dengan finger kayu yang lainnya di satukan melalui proses jointing menjadi satu kesatuan yang utuh dan bernilai ekonomis. PLC sepenuhnya mengontrol kerja dari mesin finger joint tersebut. Pengoperasian program PLC pada mesin finger joint telah berjalan sesuai dengan perencanaan dan perancangan program yang telah dibuat. Semua sistem beroperasi sesuai dengan instruksi yang disimpan pada PLC, baik pada mode auto maupun pada mode manual. Untuk mode manual, selain berfungsi secara manual, mode ini bisa dimanfaatkan ntuk perawatan dan pemeliharaan mesin finger joint. Penggunaan penerapan PLC ini diharapkan dapat bermanfaat sebagai dasar dan tolak ukur untuk kemajuan teknologi dimasa depan. Kata Kunci: PLC, Mesin Finger Joint 1. Pendahuluan Pada masa sekarang ini, pengoperasian motor motor listrik biasanya diaplikasikan dengan beban jenis sequence, interlock, kombinasi antara keduanya dan lain sebagainya. Sistem kontrol yang dipakai umumnya masih menggunakan sistem kontrol konvensional. Ternyata sistem kontrol konvensional ini memiliki beberapa kelemahan, seperti diperlukan kerja keras saat dilakukan pengkabelan, kesulitan saat dilakukan penggantian dan perbaikan, dan kesulitan dalam melakukan pelacakan kesalahan. PLC dirancang untuk mengendalikan suatu sistem kontrol otomatis pada mesin-mesin industri ataupun aplikasi lainnya. Beberapa keuntungan yang menjadi tolak ukur pada PLC dibandingkan dengan sistem kontrol konvensional, antara lain efisien saat pengkabelan, wiring relatif sedikit, urutan proses ladder dapat dengan mudah diubah, perangkat kontrol sederhana, gambar sistem lebih sederhana, pemrograman disimpan didalam memori, dan lebih mudah dalam pencarian titik trouble shooting [1]. Dengan latar belakang inilah yang menjadi alasan penulis untuk mencoba memahami hal ini dengan memilih judul Pemrograman Programmable Logic Controller (PLC) Pada Mesin Finger Joint. 2.a Programmable Logic Controller (PLC) NEMA (The National Electrical Manufacturers Association) mendefinisikan PLC sebagai piranti elektronika digital yang menggunakan memori yang bisa diprogram sebagai penyimpan internal dari sekumpulan instruksi dengan mengimplementasikan fungsifungsi tertentu, seperti logika, sekuensial, pewaktuan, perhitungan, dan aritmetika, untuk mengendalikan berbagai jenis mesin ataupun copyright DTE FT USU 61
proses melalui modul I/O digital dan atau analog. PLC banyak digunakan pada aplikasiaplikasi industri, misalnya pada pabrik minuman, pabrik kertas, dan lain sebagainya. Dengan kata lain, hampir semua aplikasi memerlukan kontrol listrik atau elektronik lainnya [1]. Ada berbagai macam jenis dan spesifikasi PLC, tergantung kebutuhan sipemakai. Salah satu contoh bentuk fisik dari PLC ini ditunjukkan seperti Gambar 1 [2]. Gambar 1. Konstruksi PLC Siemens S7 Ada terdapat bagian bagian dari PLC, yaitu : CPU, Terminal Supply, Terminal Pentanahan Fungsional, Terminal Keluaran, Terminal Masukan, Indikator PC, Terminal pentanahan pengaman, Indikator masukan (Indikator, Indikator keluaran, Memori PLC, Peripheral Port, Exspanssion I /O [3]. Dengan menunjukkan hubungan antara satu rangkaian kontrol dengan ladder diagram untuk lebih mudah mempresentasikannya. Pada kedua gambar di bawah ini menunjukkan cara kerja yang sama walaupun dalam bentuk penggambaran yang berbeda. Yang mana gambar 2(a) merupakan penggambaran startstop motor secara diagram kontrol dan gambar 2(b) menunjukkan penggambaran start-stop motor secara diagram ladder [2]. mengerjakan semua instruksi terkait ke arah bawah. Dengan demikian penting untuk menempatkan instruksi-instruksi sesuai urutan yang seharusnya, sehingga program bisa bekerja atau berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Dan CPU selalu mengerjakan instruksi dari kiri ke kanan sebelum kembali lagi ke titik cabang kemudian mengerjakan pada garis instruksi berikutnya dan seterusnya [3]. Personal Computer berfungsi untuk memasukkan perintah atau program secara berurutan, yaitu dengan menggambarkan diagram ladder pada computer. Diagram ladder di gambar pada file FC1, dan ladder fungsi END di gambar pada file OB1. Untuk koneksi ke PLC, komputer harus menggunakan peripheral port untuk mengkoneksi ke PLC. Namun, karena di dalam tugas akhir program hanya di simulasikan di komputer saja, jadi tidak perlu mengkoneksi ke PLC. Skema cara mengkoneksi komputer ke PLC ditunjukkan pada Gambar 3. Gambar 3. Skema cara mengkoneksi personal komputer ke PLC Kemudian, langkah berikutnya adalah ON kan komputer, lalu pilih program software PLC SIEMENS. Setelah program terbuka, klik toolbar Simulation On/Off seperti terlihat pada Gambar 4. 2(a) 2(b) Gambar 2(a). Rangkaian kontrol start stop motor (b). Diagram ladder start- stop motor Saat eksekusi program dijalankan, unit CPU didalam PLC akan men-scan program dari atas ke bawah, memeriksa semua kondisi dan copyright DTE FT USU 62
6 (a) Gambar 4. Tampilan software PLC Siemens pada PC Setelah itu, maka pada PC ditampilkan simulation on/off seperti ditunjukkan pada Gambar 5. Gambar 5. Tampilan proses simulation on/off Setelah itu, klik RUN-P, lalu pada tab sebelumnya (Gambar 5), klik download untuk mengkoneksi tanggapan dari RUN-P. Maka, setelah proses berhasil, maka disinilah PLC dapat diprogram dengan menggambarkan diagram ladder pada lembar file FC1 dan OB1 untuk fungsi END. Contoh pemograman diagram ladder dapat ditunjukkan pada Gambar 6(a) dan Gambar 6(b) yang mana pada Gambar 6(a) adalah file FC1 yang menampilkan diagram ladder dan Gambar 6(b) adalah file OB1 yang menampilkan fungsi END. 6(b) Gambar 6(a). Pemograman diagram ladder pada file FC1 6(b). Pemrograman diagram ladder pada file OB1 Kemudian langkah berikutnya adalah mengklik toolbar download pada file FC1 dan OB1. Tujuannya adalah untuk mengkoneksi file ini ke program simulation On/Off. Selanjutnya program dapat di RUN, dengan mengklik toolbar monitor On/Off pada file FC1 dan OB1 yang ditunjukkan pada Gambar 7(a) dan Gambar 7(b) yang mana pada Gambar 7(a) menunjukkan tampilan program RUN pada file FC1 dan Gambar 7(b) menunjukkan tampilan program RUN pada file OB1. Proses Running menunjukkan program PLC siap untuk di operasikan. copyright DTE FT USU 63
7(a) kayu kayu ini adalah sisa sisa kayu yang didaur ulang kembali. Mesin ini sangat populer dan berteknologi tinggi di industri perkayuan saat ini. Sambungan finger joint seperti pertemuan jari jemari kita. Banyaknya 'jari' dan garis sambungan memberikan permukaan bidang lem yang lebih luas sehingga konstruksi lebih kuat. Peralatan yang ada pada mesin finger joint adalah sebagai berikut: 1. Motor Induksi 3 Fasa Motor induksi adalah motor listrik arus bolak-balik (ac) yang putaran rotornya tidak sama dengan putaran medan stator, dengan kata lain putaran rotor dengan putaran medan pada stator terdapat selisih putaran yang disebut slip [4]. Konstruksi motor induksi 3 fasa di tunjukkan pada Gambar 8. 7(b) Gambar 7(a). Tampilan program RUN (monitor On) pada file FC1. 7(b). Tampilan program RUN (monitor On) pada file OB1. Selanjutnya PLC dapat dioperasikan sesuai dengan program diagram ladder yang telah diberikan. 2.b Finger Joint Finger joint adalah mesin yang berproses membentuk finger finger di ujung ujung dari kayu kayu yang masuk ke dalam mesin tersebut dan selanjutnya finger kayu yang satu dengan finger kayu yang lainnya di satukan melalui proses jointing menjadi satu kesatuan yang utuh dan bernilai ekonomis. Pada dasarnya, Gambar 8. Konstruksi motor induksi 3 fasa 2. Silinder Pneumatik Silinder pneumatik adalah katup yang digunakan untuk menggerakkan beban berat. Memiliki 2 type, single action dan double action. Single action dimana pergerakan batang silinder pneumatik setengahnya dilakukan oleh pegas, sedangkan double action dua pergerakan keluar dan kedalam sama sama dilakukan oleh pneumatic. Bentuk fisik silinder pneumatik ditunjukkan pada Gambar 9. Gambar 9. Bentuk fisik pada silinder pneumatik 3. Solenoid Valve Solenoid valve pneumatic adalah katup yang digerakan oleh energi listrik, mempunyai kumparan sebagai penggeraknya yang berfungsi untuk menggerakan plunger yang dapat digerakan oleh arus AC maupun DC. Solenoid valve pneumatic atau katup (valve) solenoida mempunyai lubang keluaran, lubang masukan, lubang jebakan udara (exhaust) dan lubang Inlet Main. Lubang Inlet Main, berfungsi sebagai terminal / tempat udara bertekanan masuk atau supply (service unit), lalu lubang keluaran copyright DTE FT USU 64
(Outlet Port) dan lubang masukan (Inlet Port), berfungsi sebagai terminal atau tempat tekanan angin keluar yang dihubungkan ke pneumatic, sedangkan lubang jebakan udara (exhaust), berfungsi untuk mengeluarkan udara bertekanan yang terjebak saat plunger bergerak atau pindah posisi ketika solenoid valve bekerja. Bentuk fisik solenoid valve ditunjukkan pada Gambar 10. Gambar 13. Peletakan magnetic sylinder sensor 8. Cutter Cutter adalah mesin yang bekerja meratakan ujung kayu kayu dengan memotong sisi ujung kayu sebelum dibentuk finger. Bentuk fisik pada cutter ditunjukkan pada Gambar 14. Gambar 10. Bentuk fisik pada solenoid valve 5. Limit Switch Limit switch atau dalam bahasa Indonesianya bisa juga disebut saklar pembatas, dalam artian mendeteksi gerakan dari suatu mesin sehingga bisa mengontrolnya atau memberhentikan gerakan dari mesin tersebut sehingga dapat membatasi gerakan mesin dan tidak sampai kebablasan, pemakaiannyapun sangat umum dan banyak dan bentuk fisik limit switch ditunjukkan pada Gambar 11. Gambar 14. Bentuk fisik pada cutter 9. Shaper Shaper adalah mesin yang berfungsi membentuk finger pada kayu sebagai lanjutan dari proses cutter pada mesin finger shape joint 1 dan finger shape joint 2. Bentuk fisik pada shaper ditunjukkan pada Gambar 15. Gambar 11. Bentuk fisik pada Limit switch 6. Sensor Photo Electric Switch Sensor ini menggunakan elemen peka cahaya untuk mendeteksi objek dan terdiri dari emitor (sumber cahaya) dan penerima. Proses kerja photo electric switch ditunjukkan pada Gambar 12. Gambar 15. Bentuk fisik pada shaper 10. Lem Lem berfungsi untuk merekatkan dan melengkatkan finger kayu yang satu dengan finger kayu yang lainnya. Pemberian Lem pada finger finger dari kayu kayu terletak setelah shaper 2. Bentuk fisik pada Lem ditunjukkan pada Gambar 16. Gambar 12. Proses kerja photo electric switch 7. Magnetic Sylinder Sensor Magnetic Sylinder Sensor digunakan untuk mendeteksi posisi piston di dalam silinder pneumatik. Sensor ini terpasang langsung ke body silinder dan beroperasi sesuai dengan prinsip yang sama seperti sensor proximity. Sensor tersebut mendeteksi magnet cincin piston melalui dinding rumah yang terbuat dari nonmagnetizable bahan (aluminium, kuningan, stainless steel). Peletakan magnetic sylinder sensor ditunjukkan pada Gambar 13. Gambar 16. Bentuk fisik pada Lem Gambar konstruksi mesin finger joint ditunjukkan pada Gambar 17. copyright DTE FT USU 65
Gambar 17. Konstruksi mesin finger joint Keterangan gambar : A. Mesin Infeed B. Mesin Finger Shape Joint 1 C. Mesin Infeed 2 D. Mesin Finger Shape Joint 2 E. Mesin Infeed 3 F. Mesin Finger Joint 3. Metodologi Penelitian Metodologi penelitian yang diterapkan pada pemrograman PLC pada mesin finger joint adalah sebagai berikut: 1. Tempat Penelitian dilakukan pada PT. Karya Gunung Pudung Jl. Ujung Labuhan KM. 15 No. 100 Namorambe Medan 20356. Waktu yang digunakan untuk melakukan penelitian ini selama satu bulan dimulai dari tanggal 14 Agustus 2013 14 September 2013. 2. Bahan dan peralatan yang di perlukan adalah Software PLC Siemens Simatic S7 dan sebuah komputer. 3. Flow chart pemrograman PLC pada mesin finger joint ditunjukkan pada gambar 18. Gambar 19. Diagram blok mesin finger joint Tampilan screen pada mesin finger joint ditunjukkan pada Gambar 19. Gambar 18. Flow chart pemrograman PLC pada mesin finger joint 4. Pengujian dan Analisa Untuk dapat melakukan pengujian dan analisa pemrograman PLC pada mesin finger joint, maka dirancang terlebih dahulu pengalamatan input dan output PLC, diagram blok mesin finger joint, program ladder yang telah di desain dan direncanakan, serta wiring diagram power circuit dan control circuit. Diagram blok mesin finger joint ditunjukkan pada gambar 19. Gambar 19. Tampilan screen pada simulasi mesin finger joint Setelah melakukan perencanaan dan hasil running pemrograman PLC, selanjutnya dilakukan pengujian terhadap program tersebut. Hal ini berguna untuk mengetahui apakah program yang telah di rancang telah running atau tidak. Adapun pengujian yang dilakukan adalah: 1. Analisa simulasi program PLC pada mesin finger joint dengan mode auto. Switch S_ON (M3.1) ditekan, sistem On (Q13.4). Kemudian switch Auto (M0.0) di aktifkan, maka sistem dalam keadaan stand by untuk beroperasi secara otomatis. Pada kondisi stand by, maka equipment yang langsung pada status On adalah Mesin Infeed ( Konveyor 2 (Q0.2); Limiter 1 (Q0.7); Limiter 2 (Q1.2) ), Mesin Finger Shape Joint 1 ( Cutter 1 (Q0.3); Shaper 1 (Q0.4); Silinder Pneumatic Side (Q1.5); Silinder Pneumatic Top (Q1.6); Limiter Side 1 (Q2.6); Limit Switch 1 (M0.5) aktif ), Mesin Infeed 2 ( Konveyor 4 (Q2.7); Limiter 3 (Q3.5); Limiter 4 (Q4.0) ), Mesin Finger Shape Joint 2 ( Cutter 2 (Q3.0); Shaper 2 (Q3.1); Silinder copyright DTE FT USU 66
Pneumatic Side (Q4.3); Silinder Pneumatic Top (Q4.4); Limiter Side 2 (Q5.4); Limit Switch 3 (M1.2) aktif ), Mesin Infeed 3 ( Konveyor 6 (Q6.0); Konveyor 13 (Q6.1); Limiter 5 (Q7.0); In Jointing Feeding (Q7.6) ), Mesin Finger Joint ( 3 Silinder Pneumatic Top (Q9.5); Cutter 3 (Q9.1) ) 2. Analisa simulasi program PLC pada mesin finger joint dengan mode manual. Sistem masih dalam status On, Switch Auto (M0.0) di nonaktifkan (Off), Switch Manual (M3.3) diaktifkan (On), maka sistem beroperasi secara manual Dari hasil pengujian yang telah dilakukan, semua sistem beroperasi sesuai dengan instruksi yang telah disimpan pada PLC, baik pada mode auto maupun pada mode manual 5. Kesimpulan Berdasarkan hasil pemrograman dan analisa program PLC pada mesin finger joint ini yang telah dilakukan pada tugas akhir ini, dapat diambil kesimpulan bahwa: 1. Pengoperasian program PLC pada mesin finger joint telah berjalan sesuai dengan perencanaan dan perancangan program yang telah dibuat. 2. Semua sistem beroperasi sesuai dengan instruksi yang disimpan pada PLC, baik pada mode auto maupun pada mode manual. 3. Pada mode auto, program PLC bekerja secara otomatis dan pada mode manual, program bekerja secara manual. 6. Daftar Pustaka [1] Agfianto Eko Putra, PLC: Konsep, Pemrograman dan Aplikasi, Edisi Pertama, Yogyakarta; Penerbit Gavamedia [2] Anoname, Information And Training Automation And Drives Simatic S7 Programming 1, Copyright, 2003, Siemens AG, Nurnberg, Germany. [3] Frans, (2009) Modul Praktikum Pemrograman PLC, Skripsi,Medan. [4] Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, Edisi ke-5, Penerbit Gramedia, Jakarta, 1995. copyright DTE FT USU 67