APLIKASI PLC PADA PENGENDALIAN MESIN BOR OTOMATIS DENGAN SISTEM MONITORING BERBASIS VISUAL BASIC 6.0 JUNIMAR TIKA AFFITRI 5223050346 ANGGI NURSANTI 5223053214 Tugas Akhir ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan Program Diploma III Teknik Elektronika PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA 2008 1
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Perkembang ilmu pengetahuan dan teknologi yang begitu pesat merupakan salah satu dampak dari meningkatnya taraf hidup manusia. Setiap manusia menginginkan adanya kemudahan dalam memenuhi setiap kebutuhan. Faktor efisiensi dan efektifitas kerja sangat mempengaruhi terciptanya upaya tersebut. Dikembangkan suatu cara yang mampu mengatasi gejala-gejala dan keinginan tersebut seiring dengan perkembangan peradaban teknologi. Salah satu cara penerapannya adalah dalam bidang perindustrian. Program PLC akan digunakan untuk mengendalikan suatu aplikasi mesin bor yang biasanya memerlukan operator untuk mengendalikan mesin bor tersebut. Penggunaan bahasa pemrograman berbasis objek sedang dikembangkan. Vendor perangkat lunak menawarkan bahasa dengan karakter bahasa pemrogram berbasis objek dengan sebuah kosa kata yang baik, yakni Visual, sehingga kita kenal Delphi milik Borland, Visual C++, Visual Basic, atau Oracle, PowerBuilder, Visual dbase, Visual Foxpro, untuk aplikasi database. Tak terkecuali dalam aplikasi sistem kontrol industri, perangkat yang ditawarkan para vendornya juga semakin mendukung penggunaan pemrograman visual. Seperti Visual Basic, misalnya, kalangan industri sistem kontrol memberikan peluang untuk pengembangan sistem mereka dengan 2
bahasa Visual Basic, terutama di kalangan pengguna sistem berbasis Windows. Yokogawa, ABB, Wonderware, adalah nama yang bisa disebutkan. Dalam Tugas Akhir, akan dibuat sebuah alat mesin bor otomatis yang akan bekerja secara otomatis jika benda ditaruh dibawah mesin bor tersebut. PLC (Programmable Logic Controller) disini berfungsi sebagai pengendali dan program Visual Basic 6.0 digunakan untuk mempermudah melihat proses kerja mesin bor otomatis tersebut. BAB II LANDASAN TEORI A. Rangkaian Sensor 1. Foto Dioda Photodiode merupakan sambungan p-n yang dirancang untuk beroperasi bila dibiaskan dalam arah terbalik. Semi konduktor p-n junction adalah bias reversed sehingga tidak ada arus yang mengalir. Saat photon berinteraksi dengan dioda, elektron berpindah ke pita konduksi dimana elektron ini berlaku sebagai pembawa muatan. Gambar 1, menunjukan kontruksi dioda p-n junction silicon. Komponen ini bekerja sebagai receiver dan sebagai generator arus. Arus yang dihasilkan sebanding dengan banyak radiasi yang datang. Photodiode hanya dapat mendeteksi cahaya tampak dan inframerah. 3
Gambar 1. Kontruksi dari photodiode p-n junction. Photodiode yang digunakan adalah photodiode berjenis silicon p-in photodiode. Photodiode memiliki kecepatan dan sensitivitas yang tinggi, dan sangat sensitif terhadap radiasi sinar infra merah. Photodiode adalah suatu dioda semikonduktor yang berfungsi sebagai photodetector, pada Gambar 2 merupakan karakteristik photodioda. Gambar 2. Karakteristik photodiode Photodiode merupakan variasi dari photocell yang banyak digunakan untuk menghasilkan tegangan dari energi matahari. Photodiode dirancang dan dioperasikan untuk sensitivitas dan akurasi yang lebih 4
optimum dibanding dengan photocell, sedangkan photocell dirancang untuk menghasilkan tegangan atau electrical power yang maksimum, Photon yang memiliki energi yang cukup, menghasilkan pasangan elektron-hole di junction diode. Elektron bebas akan bergerak di lapisan N dan Hole bergerak di lapisan P, dengan demikian menghasilkan backward photocurrent seperti yang tertera pada Gambar 3. Gambar 3. Backward Photocurrent 2. IC LM 339 Berbagai upaya dilakukan para ilmuwan untuk membuat rangkaian elektronika menjadi sekecil mungkin, namun masih dapat diperbaiki dengan mudah jika terjadi kerusakan pada komponennya. Salah satu dari perwujudan keinginan dan kekompakan sekumpulan rangkaian elektronik menjadi satu keping IC adalah penguat operasional. Penguat operasional (Operasional amplifier) adalah chip yang umumnya digunakan untuk penguat sinyal yang nilai penguatannya dapat dikontrol melalui penggunaan resistor dan komponen lainnya. Umumnya Op Amp terdiri atas 2 input dengan 1 output. 5
Op Amp sifatnya bekerja secara linier. Op Amp menyesuaikan keluaran arus sehingga perbedaan tegangan di antara 2 input mendekati nol. Op Amp yang digunakan pada rangkaian sensor ini adalah IC LM339, suatu IC operational amplifier, dengan dua input (inverting dan non inverting). IC LM339 berfungsi sebagai quad voltage comparator atau pembanding. Jadi, tegangan antara fotodioda dan tegangan referensi (menggunakan multitune). Jika tegangan referensi dihubungkan ke inverting dan lebih besar nilai tegangannya, maka hasil outputnya mendekati VCC, begitu pula sebaliknya. Jika dihubungkan ke non inverting dan lebih besar tegangannya maka outputan akan mendekati nol. Gambar 4 menunjukkan susunan kaki-kaki IC Op Amp339. Gambar 4. Susunan kaki-kaki IC LM339 B. Rangkaian Driver 1. Relay 6
Relay adalah komponen yang dioperasikan dengan prinsip kerja secara elektromagnetis dan digunakan untuk menghubungkan daya-daya yang besar dengan perantaraan daya-daya yang kecil. Relay terdiri dari sebuah kumparan dengan sebuah inti besi yang bila dialiri arus maka daerah disekitar kumparan akan timbul medan magnetis sehingga inti besi akan menarik lengan besi dari jangkar yang menyebabkan terjadinya proses buka dan tutup kontak yang ada padanya sehingga kontak pada jangkar dan kerangka relay terhubung. Untuk lebih mengenal bentuk fisik dan konstruksi dari relay, maka dapat dilihat pada Gambar 5(a) dan Gambar 5(b). (a) (b) Gambar 5. (a) Bentuk Fisik Relay dan (b) Konstruksi Relay Relay mempunyai kontak NO atau kontak NC atau kombinasi antara keduanya seperti terlihat pada Gambar 6. Berikut adalah tipe kontak-kontak relay yang sesuai dengan kombinasinya : a) Single Pole Single Throw (SPST) Relay dengan kontak SPST mempunyai empat pin yang terdiri dari dua untuk coil dan dua terminal yang dapat terhubung dan terputus. b) Single Pole Double Throw (SPDT) 7
Relay dengan kontak SPDT memiliki lima buah pin yaitu sebuah common terminal yang akan terhubung dengan normally open contact dan normally closed contact. c) Double Pole Single Throw (DPST) Relay dengan kontak DPST mempunyai dua pasang terminal yang dapat terhubung dan terputus. Relay ini memiliki enam pin, dua untuk coil, dua untuk normally open contact dan dua untuk normally closed contact. d) Double Pole Double Throw (DPDT) Pin yang ada pada relay dengan kontak DPDT berjumlah delapan atau diibaratkan sama dengan dua buah SPDT yang mempunyai dua buah common terminal, dua buah normally open contact dan dua buah normally closed contact. Gambar 6. Kombinasi Kontak Relay 2. Motor DC Secara umum Motor adalah mesin yang mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. 1 Sedangkan Motor DC adalah sebuah mesin listrik yang berfungsi mengubah tenaga listrik DC menjadi tenaga 1 Wasito S. Elektronika dalam Industri. Jakarta Selatan Indonesia, 1986. h.3. 8
mekanik (gerak). 2 Tenaga gerak tersebut berupa putaran motor. Simbol Motor DC terlihat pada Gambar 7. + - Gambar 7. Simbol Motor DC Prinsip dasar dari motor arus searah (motor DC) adalah jika sebuah kawat berarus diletakkan antara kutub magnet utara dan selatan, maka pada kawat tersebut akan bekerja suatu gaya gerak listrik yang akan menggerakkan kawat itu. Untuk membalik arah putaran DC dapat dilakukan dengan membalik arah arus jangkar. Pada prinsipnya sama dengan membalik polaritas motor. Motor arus searah secara garis besar memiliki dua bagian yaitu: a. Stator, merupakan bagian motor arus searah yang tidak bergerak atau diam yang meliputi : 1) Badan Motor Fungsi utama dari badan motor adalah sebagai bagian dari tempat mengalirnya flux magnet yang dihasilkan kutub-kutub magnet. Badan magnet berfungsi untuk meletakan alat-alat tertentu dan melindungi bagian-bagian mesin lainnya. Pada badan motor terdapat 2 Fred G. Martin. Robotic Exploration. New Jersey USA, 2001, p.139. 9
terminal box yang merupakan tempat ujung-ujung lilitan penguat megnet dan lilitan jangkar. 2) Inti Kutub Magnet Setiap motor mempunyai inti kutub magnet yang berfungsi menghasilkan medan magnet. 3) Sikat Fungsi dari sikat adalah jembatan bagi aliran arus dari lilitan jangkar dengan sumber tegangan. Agar gesekan antara komutator-komutator dan sikat tidak menyebabkan ausnya komutator, maka sikat dibuat lebih lunak. 10