Makalah Seminar Kerja Praktek PERANCANGAN APLIKASI PLC OMRON SYSMAC CPM1A PADA TRAFFIC LIGHT DI LABORATORIUM TEKNIK KONTROL OTOMATIK TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS DIPONEGORO Susdarminasari Taini (L2F009034) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang Jln. Prof. Soedharto, Tembalang, Semarang, Jawa Tengah, Indonesia e-mail: darminasari.sus@gmail.com Abstrak Laboratorium Teknik Kontrol Otomatik merupakan salah satu wadah bagi mahasiswa untuk mengembangkan kemampuan praktis yang menyediakan fasilitas dalam melakukan penelitian. Ketersediaan perangkat-perangkat penunjang dalam hal sistem kendali otomatis memungkinkan mahasiswa melakukan suatu riset. Salah satu riset yang telah dilakukan adalah perancangan modul sistem traffic light menggunakan perangkat PLC (Program Logic Control) sebagai sistem control otomatisnya. Penggunaan PLC dipakai untuk mempermudah dalam pemprogramannya yaitu dengan menggunakan fungsi Ladder Diagram. Pada makalah ini akan dibahas mengenai dasar teori PLC, pengenalan PLC OMRON SYSMAC CPM1A dan ladder diagram sebagai sarana pemrogramannya serta contoh aplikasinya tentang aplikasi PLC pada modul sistem traffic light. Sesuai kebutuhan akan modul guna sistem pembelajaran praktikum, maka laporan kerja praktek ini disesuaikan dengan kebutuhan tersebut diatas sebagai bahan pembelajaran pengontrolan sistem silo menggunakan PLC khususnya PLC OMRON SYSMAC CPM1A Kata kunci: traffic light, ladder diagram, PLC I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan teknologi yang begitu pesat sangat berpengaruh pada kemajuan di bidang industri otomatisasi. Saat ini banyak industri-industri yang beralih pada mesin-mesin otomatis daripada menggunakan cara-cara konvensional. Dengan adanya alat-alat otomatis tersebut pekerjaan industri akan semakin mudah presisi, efektif dan efisien, dan produksi akan semakin berlipat-lipat. Dengan adanya sistem pengendalian traffic light secara otomatis dengan menggunakan PLC Omron Sysmac CPM1A, diharapkan akan menghasilkan pengaturan lampu lalu lintas yang baik yang menggunakan peralatan yang handal, cepat, efisien, dan dapat bekerja dalam waktu yang lama serta mudah dalam melakukan modifikasi jika terjadi perubahan deskripsi kerja pada lampu lalu lintas tersebut. Selain itu mengurangi pengeluaran biaya untuk pembiayaan SDM. Serta mengurangi permasalahan yang disebabkan kesalahan dari faktor manusia (Human Error). 1.2 Maksud dan Tujuan Tujuan dari Kerja Praktek ini adalah untuk memperkenalkan PLC sebagai salah satu pendukung otomatisasi industri dasar pemrograman PLC dan aplikasi PLC khususnya seri Omron Sysmac CPM1A untuk otomatisasi sistem traffic light secara otomatis. 1.3 Pembatasan Masalah Materi kerja praktek ini dibatasi pada pengolahan PLC OMRON SYSMAC CPM1A dari sisi perangkat kerasnya dan pemrograman dasar bahan ladder untuk mendukung kerja PLC dalam aplikasinya untuk traffic light. Fungsifungsi tambahan di luar fungsi dasar pada pemrograman dan aplikasi-aplikasi PLC selain aplikasi dasar tidak diulas pada laporan kerja praktek ini. Halaman 1
II. DASAR TEORI 2.1 PLC (Programmable Logic Control) Berdasarkan pada standar yang dikeluarkan oleh National Electrical Manufacture Association (NEMA) ICS3-1978 Part ICS3-304, PLC didefinisikan sebagai berikut : PLC adalah suatu peralatan elektronik yang bekerja secara digital, memiliki memori yang dapat diprogram menyimpan perintah-perintah untuk melakukan fungsi-fungsi khusus seperti logic, sequening, timing, counting, dan aritmatika untuk mengontrol berbagai jenis mesin atau proses melalui analog atau digital input/output modules. terminal yang terdiri dari 24 terminal input dan 16 terminal output. Power supply yang dipakai berupa tegangan DC sehingga diperlukan sebuah trafo dalam penggunaannya. Gambar 2.3 Terminal I/O Gambar 2.1 Fungsi PLC 2.2 PLC OMRON SYSMAC CPM1A PLC OMRON SYSMAC CPM1A adalah salah satu produk PLC dari Omron yang terbaru. CPM1A merupakan PLC tipe paket yang tersedia dengan 10, 20, 30, 40 buah I/O (input/output). Sistem input outputnya berupa bit. Atau lebih dikenal dengan PLC tipe relay karena hanya membaca masukan dan menghasilkan keluaran dengan logika 1 atau 0. 2.2.2 Konfigurasi Internal Input Output Berikut ini adalah rangkaian internal pada PLC Omron CPM1A: 1. Internal Input PLC Omron CPM1A merupakan jenis PLC yang kontaktor kontaktor input internalnya digerakkan oleh transistor. Gambar 2.4 Rangkaian Internal input 2. Internal Output PLC Omron CPM1A-40CDT merupakan jenis PLC CPM1A yang kontaktor kontaktor output internalnya digerakkan oleh transistor. Gambar 2.2 PLC Omron Sysmac CPM1A 40I/O 2.2.1 Karakteristik CPM1A PLC Omron CPM1A merupakan salah satu seri dari PLC Omron CPM1A. PLC ini memiliki 40 Gambar 2.5 Rangkaian Sinking Internal output Halaman 2
Gambar 2.6 Rangkaian Sourcing Internal output III. PERANCANGAN SISTEM 3.1 Perancangan Perangkat Keras 3.1.1 Sketsa Sistem Otomatisasi Traffic Light Sketsa sistem traffic light dapat dilihat secara lengkap pada lampiran 1. 3.1.2 Diagram Blok Rangkaian Input/Output PLC Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian Input Output PLC 3.1.3 Penjelasan Tiap Blok Berikut penjelasan tiap blok berdasarkan gambar 3.2 : Push Button Start berfungsi sebagai tombol utama untuk menghidupkan sistem. Push Button Stop berfungsi untuk menghentikan seluruh operasi jika terdapat masalah. Lampu O1 berfungsi sebagai indikator kondisi utara go, dengan warna indikator hijau pada plant Lampu O2 berfungsi sebagai indikator kondisi utara standby, dengan warna indikator kuning pada plant. Lampu O3 berfungsi sebagai indikator kondisi utara stop, dengan warna indikator merah pada plant. Lampu O4 berfungsi sebagai indikator kondisi Pejalan Kaki utara go, dengan warna indikator hijau pada plant. Lampu O5 berfungsi sebagai indikator kondisi Pejalan Kaki utara stop, dengan warna indikator merah pada plant. Lampu O6 berfungsi sebagai indikator kondisi barat go, dengan warna indikator hijau pada plant Lampu O7 berfungsi sebagai indikator kondisi barat standby, dengan warna indikator kuning pada plant. Lampu O8 berfungsi sebagai indikator kondisi barat stop, dengan warna indikator merah pada plant. Lampu O9 berfungsi sebagai indikator kondisi Pejalan Kaki selatan go, dengan warna indikator hijau pada plant. Lampu O10 berfungsi sebagai indikator kondisi Pejalan Kaki selatan stop, dengan warna indikator merah pada plant. Lampu O11 berfungsi sebagai indikator kondisi selatan stop, dengan warna indikator merah pada plant. Lampu O12 berfungsi sebagai indikator kondisi selatan standby, dengan warna indikator kuning pada plant Lampu O13 berfungsi sebagai indikator kondisi selatan go, dengan warna indikator hijau pada plant Lampu O14 berfungsi sebagai indikator kondisi timur stop, dengan warna indikator merah pada plant. Halaman 3
Lampu O15 berfungsi sebagai indikator kondisi timur standby, dengan warna indicator kuning pada plant. Lampu O16 berfungsi sebagai indikator kondisi timur go, dengan warna indikator hijau pada plant 3.2 Perancangan Perangkat Lunak 3.2.1 Desain Pemrograman dengan PLC Untuk desain Ladder diagram traffic light menggunakan pemrograman software CX-Programmer 9.0. dapat dilihat pada lampiran 2. 3.2.1.1 Kemungkinan Kondisi (State) Untuk cara kerja dari traffic light dapat menggunakan pendekatan kondisi (state) atau juga sering disebut metode Finitie State Machine (FSM). Hal ini dimaksudkan agar lebih mudah dalam mendesain ladder diagram pada PLC Kemungkinan kondisi (state) yang ada untuk aplikasi traffic light adalah sebagai berikut. Tabel 3.1 Kemungkinan State Catatan : hidup bernilai 1 (satu), mati bernilai 0 (nol) Keterangan : S0 : Kondisi mati S1 : Kondisi dimana arah utaraselatan stop, pejalan kaki arah utaraselatan stop, dan arah barat-timur go S2 : Kondisi dimana arah utaraselatan stop, pejalan kaki arah utaraselatan stop, dan arah barat-timur standby S3 : Kondisi dimana arah barat-timur stop, pejalan kaki arah utara-selatan go, dan arah utara-selatan go S4 : Kondisi dimana arah barat-timur stop, pejalan kaki arah utara-selatan go, dan arah utara-selatan standby 3.2.1.2 State Diagram Setelah didapatkan kemungkinan kondisi (state), yang diperlukan untuk memudahkan dalam pembuatan program adalah perancangan state diagram. Dengan demikian, dapat dibuat state diagram sebagai berikut. Gambar 3.1 State Diagram Program State S0 State S0 merepresentasikan kondisi ketika sistem mati, dimana lampu traffic light sebagai indicator belum ON. State ini jg merupakan kondisi dimana ketika sistem sedang ON, dan kemudian tiba-tiba terjadi kondisi emergency pada traffic light, maka dapat digunakan PB Stop untuk membuat sistem menjadi OFF. State S1 Dari state S0 akan berpindah ke state S1 bila ditekan PB Start. State S1 merupakan kondisi dimana arah utaraselatan stop dan pejalan kaki arah utaraselatan stop ON selama 300 ms sedangkan arah barat-timur go ON selama 200 ms. Adapun untuk lampu indikator yang ON yaitu O3, O5, O6, O10, O11, dan O16. State S2 Dari state S1 akan berpindah ke state S2 ketika TIM 0001 (timer arah barat-timur go) selesai menghitung selama 200 ms yang kemudian beralih ke TIM 0002 ( timer arah barat-timur standby) selama 100 ms. Sedangkan TIM 0000 Halaman 4
(timer arah utara-selatan stop dan timer pejalan kaki utara-selatan stop) tetap menghitung selama 300 ms. Adapun untuk lampu indikator yang ON yaitu O3, O5, O7, O10, O15. State S2 ini merupakan kondisi dimana arah utara-selatan stop dan pejalan kaki arah utara-selatan stop selama 300 ms. Sedangkan arah barat-timur standby selama 100 ms. State S3 Dari state S2 akan berpindah ke state S3 ketika TIM 0000 (timer arah utara-selatan stop dan timer pejalan kaki utara-selatan stop) selesai menghitung selama 300 ms yang kemudian beralih ke TIM 0003 (timer arah barat-timur stop) yang menghitung selama 300 ms. Sedangkan TIM 0002 (timer arah barattimur standby) juga selesai menghitung selama 200 ms yang kemudian beralih ke TIM 0004 (timer arah utara-selatan go) yang menghitung selama 200 ms. Adapun untuk lampu indikator yang ON yaitu O1, O4, O8, O9, O13, O14. State S3 ini merupakan kondisi dimana arah barat-timur stop dan arah pejalan kaki utara-selatan go selama 300 ms. Sedangkan arah utara-selatan go selama 200 ms. State S4 Dari state S3 akan berpindah ke state S4 ketika TIM 0004 (timer arah utara-selatan go) selesai menghitung selama 200 ms yang kemudian beralih ke TIM 0005 ( timer arah utara-selatan standby) selama 100 ms. Sedangkan TIM 0003 (timer arah barat-timur stop) tetap menghitung selama 300 ms. Adapun untuk lampu indikator yang ON yaitu O2, O4, O8, O9, O12, O14. State S4 ini merupakan kondisi dimana arah barat-timur stop dan pejalan kaki arah utara-selatan stop selama 300 ms. Sedangkan arah utara-selatan standby selama 100 ms. IV. PENGUJIAN 4.1 State 1 Gambar 3.2 Pengujian plant traffic light pada state 1 State S1 merupakan kondisi dimana arah utara-selatan stop dan pejalan kaki arah utara-selatan stop ON selama 300 ms sedangkan arah barat-timur go ON selama 200 ms. 4.2 State 2 Gambar 3.3 Pengujian plant traffic light pada state 2 State S2 ini merupakan kondisi dimana arah utara-selatan stop dan pejalan kaki arah utara-selatan stop selama 300 ms. Sedangkan arah barat-timur standby selama 100 ms. Halaman 5
V PENUTUP 5.1 Kesimpulan 1. Pada perancangan aplikasi PLC OMRON SYSMAC CPM1A pada sistem traffic light bertujuan untuk memudahkan proses dan untuk mengurangi kesalahan akibat human error. 2. Apabila dibandingkan dengan Mikrokontroller, maka PLC memiliki tingkat kesulitan pemrograman yang lebih kecil karena pada PLC cukup dengan membuat Ladder Diagram yang cenderung mudah dipahami dan dianalisa tanpa harus membuat coding yang kompleks. 5.2 Saran Diagram ladder program dalam makalah ini hanya sedikit mencerminkan keseluruhan proses traffic light karena beragamnya algoritma dalam mengontrol sistem traffic light sesuai kebutuhan, maka perlu perhatian dalam menggunakannya. DAFTAR PUSTAKA [1] CX-Programmer User Manual Version 3.1 [2] CX-Programmer Introduction Guide R132- E1-04.pdf [3] CX-One Introduction Guide R145-E1-03.pdf [4] Muttaqin, Ilham, Perancangan Aplikasi PLC Omron Sysmac CP1L pada Sistem Otomasi Ice Compactor untuk Pemadatan Ice Flag, Semarang : Jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro, 2012 [5] OMRON. 2005.CPM1A Operation Manual.pdf [6] OMRON. 1997.CPM1A Series Brochure.pdf [7] B3729-PLC TRAINER SYSTEM INSTRUCTIONS MANUAL.pdf [8] Setiawan, Iwan, Programmable Logic Control (PLC) dan Teknik Perancangan Sistem Kontrol, Yogyakarta : ANDI, 2006. [9] Swamardika Alit, Simulasi Kontrol Lampu Lalu Lintas Sistem Detektor Dengan Menggunakan Sistem PLC Untuk Persimpangan Jalan Waribang-WR. Supratman Denpasar, Teknologi Elektro Vol.4 No.2 Juli - Desember 2005. [10] -------, Buku Pedoman Teknik Elektro 2009, Semarang : Jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro, 2009. [11] -------, Laboratorium TKO, http://www.elektro.undip.ac.id [12] -------, Lokasi Teknik Elektro UNDIP, Semarang, http://www.maps.google.com BIOGRAFI Susdarminasari Taini L2F009034, dilahirkan di Pasarwajo, 22 Maret 1991. Jenjang edukasi ditempuh dari SD Negeri 4 Pasarwajo, SMP Negeri 1 Pasarwajo, SMA Negeri 1 Pasarwajo dan sekarang sedang menempuh studi S1 di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro dengan peminatan konsentrasi kontrol. Semarang, Juli 2012 Mengetahui dan mengesahkan, Dosen Pembimbing Sumardi, ST. MT NIP. 197005212000121001 Halaman 6
Lampiran 1 Sketsa Sistem Otomatisasi Traffic Light Gambar 1 Sketsa Sistem Otomatisasi Traffic Light Modul ini mensimulasikan sistem traffic light secara lengkap dimana terdapat empat persimpangan yang masing-masing persimpangan memiliki traffic light serta 2 pasang traffic light untuk pejalan kaki. Berikut keterangan gambar dari sketsa sistem traffic light diatas : O1 : Lampu arah utara go O2 : Lampu arah utara standby O3 : Lampu arah utara stop O4 : Lampu pejalan kaki arah utara go O5 : Lampu pejalan kaki arah utara stop O6 : Lampu arah barat go Halaman 7
O7 O8 O9 O10 O11 O12 O13 O14 O15 O16 : Lampu arah barat standby : Lampu arah barat stop : Lampu pejalan kaki arah selatan go : Lampu pejalan kaki arah selatan stop : Lampu arah selatan stop : Lampu arah selatan standby : Lampu arah selatan go : Lampu arah timur stop : Lampu arah timur standby : Lampu arah timur go Halaman 8
Lampiran 2 Ladder Diagram Keseluruhan Sistem Traffic Light Halaman 9
Halaman 10
Gambar 2 Ladder Diagram Aplikasi Traffic Light secara keseluruhan Alamat masukan dan keluaran pada ladder diagram yang digunakan dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 1 Alamat masukan dan keluaran sistem traffic light Masukan Alamat PB Start 00.06 PB Stop 00.07 Keluaran Alamat Lampu O1 010.00 Halaman 11
Lampu O2 010.01 Lampu O3 010.02 Lampu O4 010.03 Lampu O5 010.04 Lampu O6 010.05 Lampu O7 010.06 Lampu O8 010.07 Lampu O9 011.00 Lampu O10 011.01 Lampu O11 011.02 Lampu O12 011.03 Lampu O13 011.04 Lampu O14 011.05 Lampu 15 011.06 Lampu 16 011.07 Halaman 12