TUGAS AKHIR PEMROGRAMAN PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) PADA MESIN FINGER JOINT Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan Program Pendidikan Sarjana Ekstensi (PPSE) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Oleh Nama : Frans Gullit B Simarmata NIM : 100422052 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014 i
KATA PENGANTAR Puji dan syukur kepada Tuhan yang maha Kuasa atas rahmat dan kasih- Nya yang selalu senantiasa memberikan kesehatan, pengetahuan, kekuatan, dan kesempatan kepada penulis sehingga mampu menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. Laporan yang berjudul PEMROGRAMAN PROGRAMABLE LOGIC CONTROLLER PADA MESIN FINGER JOINT. Laporan ini disusun sebagai syarat untuk menyelesaikan program pendidikan studi S1 Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Energi Listrik. Di dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini, penulis telah banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik berupa materi, spiritual, informasi maupun segi administrasi sehingga penulis mengucapkan terimakasih kepada: 1. Tuhan Yang Maha Esa atas Kasih dan Berkat yang selalu dilimpahkan kepada penulis sehingga laporan tugas akhir ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya. 2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik,. 3. Bapak Rahmat Fauzy, S.T, M.T selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik,. 4. Bapak Ir. Riswan Dinzi, MT selaku Dosen Pembimbing saya di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik,. 5. Seluruh Staff Pengajar di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik, yang memberikan bekal ilmu kepada saya selama mengikuti perkuliahan 6. Seluruh karyawan di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 7. Orang tua saya yang selalu mendukung dan mendoakan saya selama mengikuti pendidikan S1 di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik, Konsentrasi Teknik Konversi Energi Listrik,. ii
8. Teman teman mahasiswa khususnya stambuk 2010 dan semua pihak yang membantu saya menyelesaikan Tugas Akhir ini. 9. Serta semua pihak yang telah membantu dalam penyeleasaian Tugas Akhir ini baik secara langsung maupun tidak langsung Penulis menyadari laporan ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk kesempurnaan tugas akhir ini dikemudian hari. Akhir kata, penulis berharap laporan Tugas Akhir ini dapat berguna bagi para pembaca. Medan, 29 Nopember 2013 Hormat saya, Penyusun iii
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 Tugas Akhir 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. iv
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN... Error! Bookmark not defined. KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR LAMPIRAN... xiii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 2 1.3 Batasan Masalah... 2 1.5 Manfaat... 3 BAB II LANDASAN TEORI... 4 2.1 Programmable Logic Controller ( PLC )... 4 2.1.1 Pengenalan PLC... 4 2.1.2 Bagian-Bagian PLC... 5 2.2.3.1 CPU... 5 2.2.3.2 Terminal Supply... 6 2.2.3.3 Terminal Masukan... 6 2.2.3.4 Terminal Keluaran... 6 2.2.3.5 Terminal Pentanahan Fungsional... 6 2.2.3.6 Indikator PC... 6 2.2.3.7 Terminal pentanahan pengaman... 6 2.2.3.8 Indikator masukan... 6 2.2.3.9 Indikator keluaran... 7 2.2.3.10 Memori PLC... 7 v
2.2.3.11 Peripheral Port... 8 2.2.3.12 Exspanssion I /O... 8 2.1.3 Bahasa Pemograman... 8 2.1.4 Diagram Ladder... 8 2.2.3.13 Instruksi-instruksi diagram ladder... 9 2.2.3.14 Prinsip Prinsip Diagram Ladder PLC... 12 2.1.5 Eksekusi Program... 13 2.1.6 Personal Computer... 13 2.1.7 Masukan - Masukan PLC... 20 2.1.8 Keluaran PLC... 21 2.2 Finger Joint... 21 2.2.1 Umum... 21 2.2.2 Peralatan Pada Mesin Finger Joint... 22 2.2.3 Peralatan Dan Proses Kerja Masing Masing Peralatan Pada Mesin Finger Joint... 37 2.2.3.1 Mesin Infeed... 40 2.2.3.2 Mesin Finger Shape Joint 1... 40 2.2.3.3 Mesin Infeed 2 (Transfer wood from Finger Shape Joint 1 to Finger Shape Joint 2)... 47 2.2.3.4 Mesin Finger Shape Joint 2... 47 2.2.3.5 Mesin Infeed 3... 54 2.2.3.6 Mesin Finger Joint... 57 2.2.4 Konstruksi Mesin Finger Joint... 63 BAB III METODOLOGI PERANCANGAN... 72 3.1 Tempat Dan Waktu Penelitian... 72 3.2 Bahan dan Peralatan... 72 3.3 Metode Pengumpulan Data... 72 3.4 Teknik Analisis Data... 73 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA... 74 vi
4.1 Diagram Blok... 74 4.2 Wiring Diagram... 75 4.3 Pemrograman Pada Software PLC Type Siemens Simatic S7... 101 5.3.1 Pemrograman Pada File FC1... 101 5.3.2 Pemrograman Pada File OB1... 119 4.3 Screen... 120 4.4 Tabel Simbol... 124 4.5 Analisa Simulasi Pemrograman PLC... 128 4.5.1 Analisa Simulasi Program PLC Pada Mesin Finger Joint Dengan Mode Auto... 128 4.5.2 Analisa Simulasi Program PLC Pada Mesin Finger Joint Dengan Mode Manual... 134 BAB V PENUTUP... 137 5.1 Kesimpulan... 137 5.2 Saran... 138 DAFTAR PUSTAKA... 139 LAMPIRAN... 140 vii
DAFTAR TABEL Tabel 2. 2 Input Mesin Infeed... 64 Tabel 2. 3 Output Mesin Infeed... 64 Tabel 2. 4 Input Mesin Finger Joint 1... 65 Tabel 2. 5 Output Mesin Finger Shape Joint 1... 65 Tabel 2. 6 Input Mesin Infeed 2... 66 Tabel 2. 7 Output Mesin Infeed 2... 66 Tabel 2. 8 Input Mesin Finger Shape Joint 2... 66 Tabel 2. 9 Output Mesin Finger Shape Joint 2... 67 Tabel 2. 10 Input Mesin Infeed 3... 69 Tabel 2. 11 Output Mesin Infeed 3... 69 Tabel 2. 12 Input Mesin Finger Joint... 70 Tabel 2. 13 Output Mesin Finger Joint... 70 Tabel 4. 1 Pengalamatan Input Dan Output Pada Program PLC... 124 viii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 PLC Type Siemens Simatic S7... 5 Gambar 2. 2Diagram Ladder... 9 Gambar 2. 3 Contoh Instruksi LD dan LD Not... 10 Gambar 2. 4 Contoh instruksi AND dan AND NOT... 10 Gambar 2. 5 Contoh Instruksi OR dan OR NOT... 11 Gambar 2. 6 Contoh Instruksi OUT... 11 Gambar 2. 7 Contoh intruksi END... 12 Gambar 2. 8 a ) Rangkaian Kontrol Start Stop Motor... 13 Gambar 2. 9 Skema cara mengkoneksi komputer ke PLC... 14 Gambar 2. 10 Tampilan software PLC Siemens pada PC... 14 Gambar 2. 11 Tampilan proses simulation on/off... 15 Gambar 2. 12 Pemograman diagram Ladder pada file FC1... 16 Gambar 2. 13 Pemrograman Diagram Ladder pada file OB1... 17 Gambar 2. 14 Proses klik toolbar download pada file FC1... 17 Gambar 2. 15 Proses klik toolbar download pada file OB1... 18 Gambar 2. 16 Tampilan program RUN (monitor On) pada file FC1.... 18 Gambar 2. 17 Tampilan program RUN (monitor On) pada file OB1.... 19 Gambar 2. 18 Contoh Menghubungkan Sensor Masukan... 20 Gambar 2. 19 Relai Sebagai Keluaran Pada PLC... 21 Gambar 2. 20 Konstruksi Motor Listrik 3 Fasa... 23 Gambar 2. 21 Grafik Torque Kecepatan Motor Induksi AC 3 Fasa... 24 Gambar 2. 22 Silinder Pneumatik... 25 Gambar 2. 23 Pneumatik Sistem Single Action... 25 ix
Gambar 2. 24 Pneumatik Sistem Double Action... 25 Gambar 2. 25 Gambar Solenoid Valve... 27 Gambar 2. 26 Gambar Konstruksi Solenoid Valve... 28 Gambar 2. 27 Proses Kerja Solenoid Valve... 29 Gambar 2. 28 Aplikasi Kerja Sistem Pneumatik... 29 Gambar 2. 29 Limit Switch... 31 Gambar 2. 30 Proses Kerja Photo Electric Switch... 32 Gambar 2. 31 Bentuk Fisik Photo Electric Switch dan Rangkaian Sensor Photo Electric Switch... 32 Gambar 2. 32 Rangkaian Sensor Photo Electric Switch Yang Di Hubungkan ke Terminal Masukan PLC... 33 Gambar 2. 33 Peletakan Sensor Magnetic Sylinder... 35 Gambar 2. 34 Bentuk Fisik Sensor Magnetic Sylinder... 35 Gambar 2. 35 Connection Diagram Pada Sensor Magnetic Sylinder... 35 Gambar 2. 36 Sensor Induktif Proximity... 36 Gambar 2. 37 Sensor Kapasitif Proximity... 37 Gambar 2. 38 Connection Diagram Sensor Proximity... 37 Gambar 2. 39 Finger Joint Tampak Keseluruhan... 38 Gambar 2. 40 Mesin Infeed... 40 Gambar 2. 41 Infeeding... 41 Gambar 2. 42 Silinder Pneumatic... 42 Gambar 2. 43 Cutting Feeding... 42 Gambar 2. 44 Cutter... 43 Gambar 2. 45 Shaper... 43 Gambar 2. 46 Mesin Finger Shape Joint 1 Proses I... 44 Gambar 2. 47 Mesin Finger Shape Joint 1 Proses II... 45 x
Gambar 2. 48 Mesin Finger Shape Joint 1 Proses III... 46 Gambar 2. 49 Mesin Finger Shape Joint 1 Tampak Samping... 46 Gambar 2. 50 Hasil Finger Kayu Pada Mesin Finger Shape Joint 1... 47 Gambar 2. 51 Belt Conveyor Perantara (Mesin Infeed 2 Untuk Mentransfer Kayu dari Finger Shape Joint 1 ke Finger Shape Joint 2... 47 Gambar 2. 52 Infeeding 2... 48 Gambar 2. 53 Silinder Pneumatic 2... 49 Gambar 2. 54 Cutting Feeding... 49 Gambar 2. 55 Cutter 2... 50 Gambar 2. 56 Shaper 2... 51 Gambar 2. 57 Lem... 51 Gambar 2. 58 Mesin Finger Shape Joint 2 Proses I... 52 Gambar 2. 59 Mesin Finger Shape Joint 2 Proses II... 53 Gambar 2. 60 Mesin Finger Shape Joint 2... 53 Gambar 2. 61 Hasil Pasangan Finger Kayu Pada Mesin Finger Shape Joint 2... 54 Gambar 2. 62 Mesin Infeed 3... 54 Gambar 2. 63 Infeeding 3... 55 Gambar 2. 64 Infeeding 4 (In Feeding Joint)... 56 Gambar 2. 65 Power Feeding Roller Tampak Samping... 57 Gambar 2. 66 Power Feeding Roller Tampak Depan... 57 Gambar 2. 67 Silinder Pneumatic 3 Top sebelum beroperasi menge-press... 58 Gambar 2. 68 Silinder Pneumatic 3 Top setelah beroperasi menge-press... 58 Gambar 2. 69 Cutter 3 dan Silinder Pneumatic 3 Bottom Feeding Cutter 3... 59 Gambar 2. 70 Silinder Pneumatic 4 Top... 60 Gambar 2. 71 Silinder Pneumatic 5 Side... 60 xi
Gambar 2. 72 Silinder Pneumatic 6 Top & Side... 61 Gambar 2. 73 3 Silinder Pneumatic 7 Top Jointing... 61 Gambar 2. 74 Sylinder Hydraulic... 62 Gambar 2. 75 Konstruksi Mesin Finger Joint... 63 Gambar 2. 76 Mesin Infeed Dan Mesin Finger Shape Joint 1... 64 Gambar 2. 77 Mesin Infeed 2 Dan Mesin Finger Shape Joint 2... 66 Gambar 2. 78 Mesin Infeed 3 Dan Mesin Finger Joint... 68 Gambar 4. 1 Pemrograman Pada File FC1... 118 Gambar 4. 2 Pemrograman Pada File OB1... 119 Gambar 4. 3 Tampilan Screen Pada Simulasi Mesin Finger Joint... 120 xii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Simatic S7 System Family... 140 Lampiran 2 Position in the overall documentation structure... 141 Lampiran 3 Power Supply module PS 307; 5 A... 142 Lampiran 4 SM 321; DI 32 x DC 24V... 145 Lampiran 5 SM 322; DO 32 X DC 24 V... 146 Lampiran 6 Konstruksi Mesin Finger Joint... 147 Lampiran 7 Mesin Finger Joint... 148 Lampiran 9 Motor Penggerak Konveyor... 150 Lampiran 10 Motor Penggerak Cutter... 151 Lampiran 11 Motor Penggerak Shaper... 152 Lampiran 12 Photo Electric Switch... 153 Lampiran 13 Photo Electric Switch... 154 Lampiran 14 Shaper Dan Cutter... 155 Lampiran 15 Magnetic Sylinder Sensor Dan Sylinder Hydraulic... 156 Lampiran 16 Cutter 3... 157 xiii