SISTEM KENDALI LIFT 3 LANTAI MENGGUNAKAN PLC TWIDO Tugas Akhir Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Dalam Menyelesaikan Pendidikan Strata 1 Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Purwokerto Disusun Oleh : Nama : Dwi Sahidin NIM : 1103030007 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO 2016
LEMBAR PERNYATAAN Yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Dwi Sahidin NIM : 1103030007 Prodi : Teknik Elektro Fakultas : Teknik Universitas : Universitas Muhammadiyah Purwokerto Menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri dan bukan hasil penjiplakan dari hasil karya orang lain. Demikian surat pernyataan ini saya buat, dan apabila kelak dikemudian hari terbukti ada unsur penjiplakan, maka saya bersedia mempertanggung jawabkan sesuai dengan ketentuan yang berlaku. Purwokerto, Februari 2016 Yang menyatakan, Dwi Sahidin 1103030007 iv
KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat, karunia, dan hidayah-nya, sehingga Tugas Akhir yang berjudul Sistem Kendali Lift 3 Lantai Menggunakan PLC TWIDO dapat diselesaikan dengan baik. Penyusunan laporan ini sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan pendidikan strata 1 Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Purwokerto. Bantuan dan dukungan dari berbagai pihak sangat membantu dalam terselesaikannya laporan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu ucapan terima kasih disampaikan kepada: 1. Bapak M. Taufiq Tamam, S.T., M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Purwokerto dan dosen pembimbing dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Winarso, S.T., M.Eng. selaku dosen pembimbing I dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Itmi Hidayat K., S.T., M.Eng. selaku dosen pembimbing II dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Latiful Hayat, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing akademik mahasiswa angkatan 2011. 5. Kedua orang tua yang senantiasa memberikan dukungan baik berupa materi maupun non-materi. v
6. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari kata sempurna dan masih banyak kekurangannya. Oleh karena itu, diharapkan adanya masukan berupa kritik dan saran yang bersifat membangun, sehingga dapat bermanfaat dimasa mendatang. Semoga hasil laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca dan untuk kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi. Purwokerto, Februari 2016 Penyusun vi
INTISARI Pada era globalisasi sekarang ini, banyak bangunan gedung bertingkat tinggi dengan skala ketinggian berbeda-beda. Hal ini juga dikarenakan untuk memudahkan aktivitas masyarakat pada satu tempat yang sama, sehingga perlu dilakukan suatu perancangan sistem pengendali Lift yang berfungsi sebagai alat transportasi vertikal penghubung antar lantai suatu gedung. Simulasi Lift ini terdiri dari magnetic reed switch, push button switch dan driver motor stepper yang diatur oleh Programmable Logic Control (PLC) sebagai pengendali keseluruhan sistem. Driver motor stepper berfungsi sebagai pengatur arah putaran motor. Sedangkan untuk magnetic reed switch digunakan sebagai pendeteksi keberadaan Lift disetiap lantainya dan digunakan sebagai pendeteksi adanya kapasitas beban lebih pada lantai Lift. Dalam proses pengendaliannya, Lift akan bergerak secara vertikal baik itu bergerak naik ataupun bergerak turun sesuai masukan push button switch. Kata kunci: Lift, Motor Stepper, Programmable Logic Control (PLC). vii
ABSTRACT In the current of globalization, many high-rise buildings have different heights scale. This is also due to facilitate the activities of the society at the same place, so we needs Elevator control system design that serves as a liaison between the vertical transportation means floor of a building. Elevator simulation consists of magnetic reed switches, push button switch and stepper motor drivers are regulated by a Programmable Logic Control (PLC) as the controller of the whole system. Stepper motor driver functions as a regulator of motor rotation direction. The magnetic reed switch is use to detector of the presence of the elevator on each floor and to be load censor capacity on the elevator floor. In the process control, the elevator will move vertically either moving up or moving down appropriates input push button switch. Keywords: Elevator, Stepper Motor, Programmable Logic Control (PLC). viii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PERSETUJUAN... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii LEMBAR PERNYATAAN... iv KATA PENGANTAR... v INTISARI... vii ABSTRAK... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR TABEL... xvi BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Tujuan Penelitian... 3 1.3. Rumusan Masalah... 3 1.4. Batasan Masalah... 4 1.5. Metode Perancangan... 4 1.6. Sistematika Penulisan... 6 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka... 7 2.2. Catu Daya... 9 2.2.1 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan... 11 ix
2.2.2 Regulator Tegangan... 14 2.3 Saklar Tombol Tekan (Push Button Switch)... 14 2.4 Programmable Logic Controller (PLC)... 16 2.4.1 Struktur PLC... 17 2.4.1.1 Central Processing Unit... 17 2.4.1.2 Memori... 17 2.4.1.3 Modul I/O... 18 2.4.2 Operasi PLC... 19 2.4.3 Pemrograman PLC TWIDO... 20 2.4.3.1 Pemrograman Menggunakan Diagram Ladder... 20 2.4.3.2 Instruksi Utama Diagram Ladder... 26 2.4.3.2.1 Kontak... 26 2.4.3.2.2 Coil... 27 2.4.3.3 Link Elements... 28 2.4.3.4 Prinsip Pemrograman TwidoSuite... 29 2.4.3.4.1 Input... 29 2.4.3.4.2 Output... 29 2.4.3.4.3 Internal Bits... 30 2.4.3.4.4 Membuat Pengalamatan (Addressing)... 31 2.4.3.4.5 Timer... 32 2.4.3.4.6 Counter... 33 2.4.3.4.7 Compare Block... 34 2.5 Mikrokontroler ATTINY 2313... 34 x
2.6 Relay... 36 2.7 Sensor Reed Switch... 40 2.8 Motor Stepper... 41 2.9 Light Emitting Diode (LED)... 45 BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1 Gambaran Umum... 47 3.2 Diagram Alur Sistem... 48 3.3 Catu Daya... 49 3.4 Peralatan Input... 51 3.4.1 Sensor Reed Switch... 51 3.4.2 Push Button Switch... 53 3.5 Programmable Logic Control (PLC)... 54 3.5.1 Diagram Alir... 57 3.6 Relay... 58 3.7 Driver Motor... 59 3.8 Peralatan Output... 61 3.8.1 Motor stepper... 61 3.8.2 Lampu Indikator... 61 3.9 Gambar Maket... 62 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Analisa Umum... 63 4.2 Pengujian Alat... 63 4.2.1 Pengujian Catu Daya... 64 xi
4.2.2 Pengujian Peralatan Input... 66 4.2.2.1 Sensor Reed Switch... 66 4.2.2.2 Push Button Switch... 67 4.2.3 Analisa Programable Logic Control (PLC)... 67 4.2.3.1 Analisa Software TwidoSuite... 68 4.2.3.2 Analisis Program Ladder... 68 4.2.4 Relay... 105 4.2.5 Analisa Driver Motor... 105 4.2.6 Peralatan Output... 108 4.2.5.1 Motor Stepper... 108 4.2.3.2 Lampu Indikator... 109 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 111 5.2 Saran... 112 DAFTAR PUSTAKA... 113 LAMPIRAN xii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Grafik Tegangan AC dan DC... 10 Gambar 2.2 Penyearah dengan Sistem Jembatan... 11 Gambar 2.3 Prinsip Kerja Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan... 12 Gambar 2.4 Filter Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan... 13 Gambar 2.5 Kondisi Push Button Switch... 15 Gambar 2.6 Icon TwidoSuite... 21 Gambar 2.7 Tampilan Menu Twidosuite... 21 Gambar 2.8 Pilihan Project Management... 22 Gambar 2.9 Mengisikan Nama Project dan Directory... 23 Gambar 2.10 Pilih Describe untuk Setting PLC... 23 Gambar 2.11 Layar Setting PLC... 24 Gambar 2.12 Pilih Program untuk Membuat Program PLC... 24 Gambar 2.13 Tampilan Pertama Editor Diagram Ladder... 25 Gambar 2.14 Editor Ladder Beserta Fungsi Dasar PLC... 26 Gambar 2.15 Blok Fungsi Timer... 33 Gambar 2.16 Blok Fungsi Counter... 33 Gambar 2.17 Blok Diagram Mikrokontroler... 35 Gambar 2.18 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATtiny2313... 36 Gambar 2.19 Bagian-bagian Relay... 37 Gambar 2.20 Magnetic Reed Switch... 40 Gambar 2.21 Susunan Koil Motor Stepper Unipolar... 43 xiii
Gambar 2.22 Susunan LED... 46 Gambar 3.1 Diagram Blok Lift... 48 Gambar 3.2 Rangkaian Catu Daya... 50 Gambar 3.3 Rangkaian Pengawatan Sensor Reed Switch... 52 Gambar 3.4 Rangkaian Pengawatan Push Button... 53 Gambar 3.5 Rangkaian Pengawatan PLC... 56 Gambar 3.6 Diagram Alir Proses Kerja Lift... 57 Gambar 3.7 Rangkaian Pengawatan Relay... 59 Gambar 3.8 Rangkaian Penggerak Motor... 60 Gambar 3.9 Maket Simulasi Lift 3 Lantai... 62 Gambar 4.1 Pengukuran Oscilloscope Catu Daya Mikrokontroler... 64 Gambar 4.2 Pengukuran Oscilloscope Catu Daya Motor Stepper... 65 Gambar 4.3 Uji Wiring PLC... 67 Gambar 4.4 Analyze Program pada Software TwidoSuite... 68 Gambar 4.5 Simulation Program pada Software TwidoSuite... 69 Gambar 4.6 Network 1... 69 Gambar 4.7 Network 2... 70 Gambar 4.8 Network 3... 71 Gambar 4.9 Network 4... 72 Gambar 4.10 Network 5... 73 Gambar 4.11 Network 6... 74 Gambar 4.12 Network 7... 75 Gambar 4.13 Network 8... 76 xiv
Gambar 4.14 Network 9... 77 Gambar 4.15 Network 10... 78 Gambar 4.16 Network 11... 78 Gambar 4.17 Network 12... 79 Gambar 4.18 Network 13... 80 Gambar 4.19 Network 14... 81 Gambar 4.20 Network 15... 81 Gambar 4.21 Network 16... 82 Gambar 4.22 Network 17... 83 Gambar 4.23 Network 18... 84 Gambar 4.24 Network 19... 85 Gambar 4.25 Network 20... 86 Gambar 4.26 Network 21... 87 Gambar 4.27 Network 22... 87 Gambar 4.28 Network 23... 88 Gambar 4.29 Network 24... 89 Gambar 4.30 Network 25... 89 Gambar 4.31 Network 26... 90 Gambar 4.32 Network 27... 91 Gambar 4.33 Network 28... 91 Gambar 4.34 Network 29... 92 Gambar 4.35 Network 30... 93 Gambar 4.36 Network 31... 93 xv
Gambar 4.37 Network 32... 94 Gambar 4.38 Network 33... 95 Gambar 4.39 Network 34... 95 Gambar 4.40 Network 35... 96 Gambar 4.41 Network 36... 97 Gambar 4.42 Network 37... 97 Gambar 4.43 Network 38... 98 Gambar 4.44 Network 39... 99 Gambar 4.45 Network 40... 99 Gambar 4.46 Network 41... 100 Gambar 4.47 Network 42... 101 Gambar 4.48 Network 43... 101 Gambar 4.49 Network 44... 102 Gambar 4.50 Network 45... 103 Gambar 4.51 Network 46... 103 Gambar 4.52 Network 47... 104 Gambar 4.53 Pengukuran Keluaran Driver Motor Searah Jarum Jam... 106 Gambar 4.54 Pengukuran Keluaran Driver Motor Lawan Arah Jarum... 107 Gambar 4.24 Rangkaian Driver Motor Stepper... 109 Gambar 4.25 Lampu Indikator... 110 xvi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Daftar Tipe Instruksi Compare Block... 34 Tabel 2.2 Pola 1-Phase Putaran Motor Stepper Unipolar... 44 Tabel 2.3 Pemberian Tegangan untuk Operasi Full-Step... 44 Tabel 2.4 Pemberian Tegangan untuk Operasi Half-Step... 45 Tabel 3.1 Kebutuhan Tegangan... 50 Tabel 3.2 Perencanaan Sensor Lift... 52 Tabel 3.3 Perencanaan Push Button Switch... 53 Tabel 3.4 Perencanaan Input PLC... 54 Tabel 3.5 Perencanaan Output PLC... 55 Tabel 3.6 Perencanaan Penggerak Motor... 61 Tabel 3.7 Perencanaan Lampu Indikator Lift... 62 Tabel 4.1 Alat Penguji Sistem... 63 Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Parameter Transformator... 64 Tabel 4.3 Tabel Kebenaran Network 1... 70 Tabel 4.4 Tabel Kebenaran Network 2... 71 Tabel 4.5 Tabel Kebenaran Network 3... 72 Tabel 4.6 Tabel Kebenaran Network 4... 73 Tabel 4.7 Tabel Kebenaran Network 5... 74 Tabel 4.8 Tabel Kebenaran Network 6... 75 Tabel 4.9 Tabel Kebenaran Network 7... 76 Tabel 4.10 Tabel Kebenaran Network 8... 76 xvii
Tabel 4.11 Tabel Kebenaran Network 9... 77 Tabel 4.12 Tabel Kebenaran Network 10... 78 Tabel 4.13 Tabel Kebenaran Network 11... 79 Tabel 4.14 Tabel Kebenaran Network 12... 79 Tabel 4.15 Tabel Kebenaran Network 13... 80 Tabel 4.16 Tabel Kebenaran Network 14... 81 Tabel 4.17 Tabel Kebenaran Network 15... 82 Tabel 4.18 Tabel Kebenaran Network 16... 82 Tabel 4.19 Tabel Kebenaran Network 17... 83 Tabel 4.20 Tabel Kebenaran Network 18... 84 Tabel 4.21 Tabel Kebenaran Network 19... 85 Tabel 4.22 Tabel Kebenaran Network 20... 86 Tabel 4.23 Tabel Kebenaran Network 21... 87 Tabel 4.24 Tabel Kebenaran Network 22... 88 Tabel 4.25 Tabel Kebenaran Network 23... 88 Tabel 4.26 Tabel Kebenaran Network 24... 89 Tabel 4.27 Tabel Kebenaran Network 25... 90 Tabel 4.28 Tabel Kebenaran Network 26... 90 Tabel 4.29 Tabel Kebenaran Network 27... 91 Tabel 4.30 Tabel Kebenaran Network 28... 92 Tabel 4.31 Tabel Kebenaran Network 29... 92 Tabel 4.32 Tabel Kebenaran Network 30... 93 Tabel 4.33 Tabel Kebenaran Network 31... 94 xviii
Tabel 4.34 Tabel Kebenaran Network 32... 94 Tabel 4.35 Tabel Kebenaran Network 33... 95 Tabel 4.36 Tabel Kebenaran Network 34... 96 Tabel 4.37 Tabel Kebenaran Network 35... 96 Tabel 4.38 Tabel Kebenaran Network 36... 97 Tabel 4.39 Tabel Kebenaran Network 37... 98 Tabel 4.40 Tabel Kebenaran Network 38... 98 Tabel 4.41 Tabel Kebenaran Network 39... 99 Tabel 4.42 Tabel Kebenaran Network 40... 100 Tabel 4.43 Tabel Kebenaran Network 41... 100 Tabel 4.44 Tabel Kebenaran Network 42... 101 Tabel 4.45 Tabel Kebenaran Network 43... 102 Tabel 4.46 Tabel Kebenaran Network 44... 102 Tabel 4.47 Tabel Kebenaran Network 45... 103 Tabel 4.48 Tabel Kebenaran Network 46... 104 Tabel 4.49 Tabel Kebenaran Network 47... 105 Tabel 4.50 Pengujian Relay... 105 Tabel 4.51 Pemberian Tegangan Motor Berputar Searah Jarum Jam... 107 Tabel 4.52 Pemberian Tegangan Motor Berputar Lawan Arah Jarum Jam.. 108 xix