Laporan Tugas Akhir Rancang Bangun Modul Simulasi Kontrol Filter Air Bersih Dengan Menggunakan HMI Berbasis PLC Fix [PDF]

Citation preview

RANCANG BANGUN MODUL SIMULASI KONTROL FILTER AIR BERSIH DENGANMENGGUNAKAN HMI BER BASIS PLC



LAPORAN TUGAS AKHIR



UNTUK MEMENUHI PERSYARATAN MENYELESAIKANPROGRAM PENDIDIKAN DIPLOMA III



OLEH : M Rafi Aryadi Riadi Afgri Andika Ryan Ananta Ismaya



C020318040 C020318054 C020318056



KEMENTERIAN PENDIDIKAN, KEBUDAYAAN, RISET DAN TEKNOLOGI POLITEKNIK NEGERI BANJARMASIN JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA 2021



LEMBAR PENGESAHAN RANCANG BANGUN MODUL SIMULASI KONTROL FILTER AIR BERSIH DENGAN MENGGUNAKAN HMI BERBASIS PLC OLEH : M Rafi Aryadi Riadi Afgri Andika Ryan Ananta Ismaya



C020318040 C020318054 C020318056



Telah dilakukan sidang Tugas Akhir pada Hari Senin, Tanggal 23 Agustus 2021, di ruang Lab pengukuran, secara luring Mengetahui/Menyetejui : Dosen Penguji 1



Dosen Pembimbing



Yusie Rizal, S.Si., M.Sc. NIP.197808112005011004



Sarifudin, S.T., M.T. NIP.197205181999031002



Dosen Penguji 2



Syaiful Rachman, S.T.,M.T. NIP.197311062005011001 Dosen Penguji 3



Nurmahaludin, S.T., M.T. NIP.197512162003121002



LEMBAR PERSETUJUAN RANCANG BANGUN MODUL SIMULASI KONTROL FILTER AIR BERSIH DENGAN MENGGUNAKAN HMI BERBASIS PLC OLEH : M Rafi Aryadi Riadi Afgri Andika Ryan Ananta Ismaya



C020318040 C020318054 C020318056



Tugas Akhir ini telah diterima dan disahkan serta telah dinyatakan memenuhi syarat pada Tanggal 14 Agustus 2021 Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Elektro



H. Syamsudin Noor, ST, M.T. NIP. 19600912 198903 1 001



ABSTRAK



Air merupakan kebutuhan utama dari umat manusia ,setiap harinya manusia menggunakan air bersih baik dari keperluan konsumsi atau aktiftas yang menggunakan air bahkan tidak hanya manusia tapi setiap mahluk hidup memerlukan air bersih untuk keberlangsungan hidupnya, Air yang layak dikonsumsi manusia itu harus memenuhi syarat secara kualitas baik dari fisik kimia dan biologinya. Syarat fisik air tidak bewarna , tidak berbau , tidak berasa , harus jernih dan tidak menggandung unsur zat padatan. Untuk syarat kimia dari air itu tidak mengandung logam seperti Fe, Fe sendiri diperlukan untuk metabolisme tubuh sedangkan kalau Fe dalam air melebihi dari nilai baku mutu air ini dapat menyebabkan berbagai macam masalah seperti air yang berwarna kuning (keruh) pada pakaian dan minuman untuk dikonsumsi juga menimbulkan bau tidak sedap dari air tersebut.Dan untuk syarat dari biologi air itu tidak menggandung bakteri patogen. Oleh sebab itu kami menggunakan PLC sebagai komponen utama dalam alat karena fungsi dari PLC itu sebagai Kontrol Sekuensial yang dimana dapat diartikan sebagai penjagaan agar setiap step dari proses sekuensial berlangsung secara tepat tidak terjadinya error karena sinyal input yang masuk berupa bilangan biner yang akan dikelola kembali untuk menjadi sebuah output . dan kami mengaplikasikan HMI sebagai penampilan data data yang terjadi pada simulasi sistem filter air bersih seperti tandun berapa yang berisi atau kosong , seperti apa proses dari sistem yang sedang berlangsung. Kata Kunci: PLC, HMI, Kontrol, Modul, Filter Air.



i



KATA PENGANTAR Puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunianya, sehingga padaakhirnya penyusun dapat menyelesaikan Proposal Tugas Akhir yang berjudul ”Rancang Bangun Simulasi Kontrol Filter Air Bersih Menggunakan HMI Berbasis PLC”. Penulis juga tidak lupa mengucapkan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah membantu pelaksanaan dalam penyelesaian pembuatan laporan ini, antara lain kepada: 1. Allah Subhanahu Wa Ta’ala 2. Orang tua dan keluarga tercinta yang telah memberi dukungan dan do’a kepada penulis 3. Bapak Joni Riadi, S.ST., M.T. selaku Direktur Politeknik Negeri Banjarmasin 4. Bapak H.Syamsudin Noor, S.ST., M.T. Selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro 5. Ibu Khairunisa S.T., M.T. selaku Ketua Prodi Teknik Elektronika 6. Bapak Sarifudin, S.T., M.T., selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir 7. Seluruh Dosen dan Staf Jurusan Teknik Elektro 8. Kawan-kawan Politeknik Negeri Banjarmasin Segala ucapan terimakasih dari kami tentunya belum cukup. Semoga Allah SWT membalasnya dengan kebaikan yang berlipat ganda.



ii



DAFTAR ISI



DAFTAR ISI......................................................................................................................................... ii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................................... iv DAFTAR TABLE .............................................................................................................................. vii BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................................................... 1 1.1



Latar Belakang ...................................................................................................................... 1



1.2



Rumusan Masalah ................................................................................................................ 1



1.3



Batasan Masalah ................................................................................................................... 1



1.2



Tujuan .................................................................................................................................... 2



1.3



Manfaat .................................................................................................................................. 2



BAB II LANDASAN TEORI .............................................................................................................. 3 2.1



PLC ( Programmable Logic Controller) ............................................................................. 3



2.1.1 Prinsip kerja PLC ................................................................................................................. 5 2.1.2 PLC Schneider Modicon M221 ............................................................................................ 6 2.1.3 Bahasa Pemograman PLC.................................................................................................... 7 2.1.4 EcoStruxure Machine Expert – Basic ................................................................................. 7 2.2



HMI (Human Machine Interface )....................................................................................... 9



2.2.1 Vijeo - Desigen ....................................................................................................................... 9 2.3



Motor .................................................................................................................................... 10



2.3.1 Motor DC ............................................................................................................................. 10 2.3.2 Motor AC ............................................................................................................................. 11 2.4



Kontaktor ............................................................................................................................. 11



2.4.1 Sejarah Singkat Kontaktor ................................................................................................ 12 2.4.2 Fungsi Fungsi Kontaktor .................................................................................................... 12 2.5



Power Supply DC (Catu Daya) .......................................................................................... 12



2.6



MCB...................................................................................................................................... 14



2.7



Push Button .......................................................................................................................... 15



2.8



Lamp Pilot ............................................................................................................................ 15



2.9



Selektor Witch ..................................................................................................................... 16



2.10



Terminal Blok ...................................................................................................................... 16



2.11



Ethernet ................................................................................................................................ 17 ii



2.12



Pin ......................................................................................................................................... 17



BAB III PERANCANGAN SISTEM ............................................................................................... 19 3.1



Perancangan Proses Kerja Sistem ..................................................................................... 19



3.2



Diagram Blok ....................................................................................................................... 20



3.3



Rancangan Sistem ............................................................................................................... 21



3.3.1 Rangkaian Keseluruhan ..................................................................................................... 21 3.3.2 Perancangan Human Machine Interface (HMI) .............................................................. 21 3.3.3 Konfigurasi HMI dengan PLC .......................................................................................... 23 3.3.4 Perencangan Pin I/O PLC .................................................................................................. 26 3.4



Spesifikasi Modul ................................................................................................................ 27



3.5



Cara Perancangan dan Perakitan ..................................................................................... 27



3.6



Pengujian Alat ..................................................................................................................... 27



3.7



Teknik Pengujian Modul .................................................................................................... 28



3.8



Standar Pengoprasian Modul ............................................................................................ 28



3.9



Jadwal Pelaksanaan kegiatan ............................................................................................ 28



3.10



Flowchart ............................................................................................................................. 29



3.11



Daftar Harga Alat ............................................................................................................... 30



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................................................... 31 4.1



Hasil Akhir Perancangan ................................................................................................... 31



4.1.1 Prinsip Kerja Rangkaian Alat ........................................................................................... 31 4.1.2 Program Filter Air Bersih menggunakan PLC dengan aplikasi So Machine ............... 32 4.2



Hasil Pengamatan Kerja ..................................................................................................... 36



BAB V PENUTUP.............................................................................................................................. 52 5.1



Kesimpulan .......................................................................................................................... 52



5.2



Saran..................................................................................................................................... 52



DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................................... 53



iii



DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Relay Logic ....................................................................................................................... 3 Gambar 2.2 PLC Buatan Dick Morley dan Timnya ........................................................................... 4 Gambar 2.3 Blok Diagram PLC ........................................................................................................... 5 Gambar 2.4 PLC TM221CE40R........................................................................................................... 6 Gambar 2.5 Bahasa Program PLC Ladder Diagram ......................................................................... 7 Gambar 2.6 EcoStruxure Machine Expret – Basic ............................................................................. 7 Gambar 2.7 Timer TON dan Timer TP ............................................................................................... 8 Gambar 2.8 Program Counter .............................................................................................................. 8 Gambar 2.9 HMI .................................................................................................................................... 9 Gambar 2.10 Software Vijeo - Designer............................................................................................. 10 Gambar 2.11 Simbol dan Bentuk Motor DC .................................................................................... 10 Gambar 2.12 Kaidah Tangan Kiri ..................................................................................................... 11 Gambar 2.13 Simbol dan Bentuk Motor AC ..................................................................................... 11 Gambar 2.14 Kontaktor ...................................................................................................................... 12 Gambar 2.15 Power Supply................................................................................................................. 13 Gambar 2.16 Blok Diagram Power Supply (Adaptor) ..................................................................... 13 Gambar 2.17 Rangkaian Sederhana Power Supply.......................................................................... 13 Gambar 2.18 MCB ............................................................................................................................... 15 Gambar 2.19 Push Button ................................................................................................................... 15 Gambar 2.20 Lamp Pilot dan Wiringnya .......................................................................................... 16 Gambar 2.21 Selektor Switch .............................................................................................................. 16 Gambar 2.22 Terminal Blok ............................................................................................................... 17 Gambar 2.23 Kabel Ethernet .............................................................................................................. 17 Gambar 2.24 Pin ................................................................................................................................... 18 Gambar 3.1 desain kerja sistem .......................................................................................................... 19 Gambar 3.2 Diagram Blok .................................................................................................................. 20 Gambar 3.3 Rangkaian Keselurhan ................................................................................................... 21 Gambar 3.4 Panel 1 Pada HMI ........................................................................................................... 22 Gambar 3.5 Panel 2 Pada HMI ........................................................................................................... 22 Gambar 3.6 Panel 3 Pada HMI ........................................................................................................... 23 Gambar 3.7 Panel 4 Pada HMI ........................................................................................................... 23 iv



Gambar 3.8 Ethernet HMI ke PLC .................................................................................................... 24 Gambar 3.9 Alamat IP pada PLC ...................................................................................................... 24 Gambar 3.10 Alamat IP pada HMI .................................................................................................... 24 Gambar 3.11 Koneksi TCP/IP ............................................................................................................ 25 Gambar 3.12 Equipment Configuration ............................................................................................ 25 Gambar 3.13 Flowchart ....................................................................................................................... 29 Gambar 4.1 Hasil Akhir Alat .............................................................................................................. 31 Gambar 4.2 Program Ladder Diagram ............................................................................................. 35 Gambar 4.4 Kondisi Awal Alat ........................................................................................................... 36 Gambar 4.5 Kondisi 1 pada tank 1 ..................................................................................................... 37 Gambar 4.6 Kondisi 2 pada tank 1 ..................................................................................................... 37 Gambar 4.7 Kondisi 3 Pada Tank 1 ................................................................................................... 38 Gambar 4.8 Kondisi 1 pada tank 2 ..................................................................................................... 38 Gambar 4.9 Kondisi 2 pada tank 2 ..................................................................................................... 39 Gambar 4.10 Kondisi 3 Pada Tank 2 ................................................................................................. 39 Gambar 4.11 Kondisi 1 pada tank 1 dan 3 ........................................................................................ 40 Gambar 4.12 Kondisi 2 pada tank 1 dan 3 ........................................................................................ 40 Gambar 4.13 Kondisi 3 pada tank 1 dan 3 ........................................................................................ 41 Gambar 4.14 Kondisi 1 pada tank 2 ................................................................................................... 41 Gambar 4.15 Kondisi 2 Pada Tank 2 ................................................................................................. 42 Gambar 4.16 Kondisi 3 Pada Tank 2 ................................................................................................. 42 Gambar 4.17 Kondisi 1 Pada Tank 1 ................................................................................................. 43 Gambar 4.18 Kondisi 2 pada tank 1 ................................................................................................... 43 Gambar 4.19 Kondisi 3 pada tank 1 ................................................................................................... 44 Gambar 4.20 Kondisi 1 user pada tank 3 .......................................................................................... 44 Gambar 4.21 Kondisi 2 User Pada Tank 3 ........................................................................................ 45 Gambar 4.22 Kondisi 3 User Pada tank 3 .......................................................................................... 45 Gambar 4.23 Kondisi 1 pada tank 3 ................................................................................................... 46 Gambar Kondisi 2 pada tank 3 ........................................................................................................... 46 Gambar 4.24 Kondisi 3 Pada tank 3................................................................................................... 47 Gambar 4.25 Kondisi 1 Pada Tank 2 ................................................................................................. 47 Gambar 4.26 Kondisi 2 Pada Tank 2 ................................................................................................. 48 Gambar 4.27 Kondisi 3 Pada Tank 2 ................................................................................................. 48 v



Gambar 4.28 Kondisi 1 Pada Tank 1 ................................................................................................. 49 Gambar 4.29 Kondisi 2 Pada Tank 1 ............................................................................................... 49 Gambar 4.30 Kondisi 3 Pada Tank 1 ................................................................................................. 50 Gambar 4.31 Kondisi Saat Emergency .............................................................................................. 50 Gambar 4.32 Kondisi User Stop ......................................................................................................... 51 Gambar 4.33 Kondisi Saat Reset ........................................................................................................ 51



vi



DAFTAR TABLE Table 2.1 Spesipikasi PLC TM221CE40R ........................................................................................... 6 Table 3.2 Pin Input PLC ..................................................................................................................... 26 Table 3.3 Pin Output PLC .................................................................................................................. 26 Table 3.4 Spesipikasi Modul................................................................................................................ 27 Table 3.4 Jadwal Kegiatan .................................................................................................................. 28 Table 3.5 Daftar Harga Alat............................................................................................................... 30



vii



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Air merupakan kebutuhan utama dari umat manusia ,setiap harinya manusia mengguanakn air bersih baik dari keperluan konsumsi atau aktiftas yang menggunakan air bahkan tidak hanya manusia tapi setiap mahluk hidup memerlukan air bersih untuk keberlangsungan hidupnya, Air yang layak dikonsumsi manusia itu harus memenuhi syarat secara kualitas baik dari fisik kimia dan biologinya. Syarat fisik air tidak bewarna , tidak berbau , tidak berasa , harus jernih dan tidak menggandung unsur zat padatan. Untuk syarat kimia dari air itu tidak mengandung logam seperti Fe, Fe sendiri diperlukan untuk metabolism tubuh sedangkan kalau Fe dalam air melebihi dari nilai baku mutu air ini dapat menyebabkan berbagai macam masalah seperti air yang berwarna kuning (keruh) pada pakaian dan minuman untuk dikonsumsi juga menimbulkan bau tidak sedap dari air tersebut.Dan untuk syarat dari biologi air itu tidak menggandung bakteri patogen. Sedangkan ada beberapa daerah di Kalimatan khususnya daerah Kalimatan Tengah yang masih kekurangan air bersih walaupun telah menggunakan air dari PDAM ( Perusahaan Daerah Air Minum ) nyatanya air yang dihasilkan dari PDAM ini masih bisa terbilang keruh (kotor) sehingga tidak terlalu bagus untuk dikonsumsi atau digunakan untuk keperluan aktifitas seperti mencuci yang dapat menyebabkan pakaian terlihat berubah warna menjadi agak kekuning kuningan.Banyak dari warga disana tidak mempermasalahkannya karena memang tidak ada pilihan lain dibandingkan dengan menggunakan air dari sungai atau dari sumur yang lebih kotor dari air yang dihasilkan pihak PDAM. Sehingga warga disana mensiasati dengan cara merebus air terlebih dahulu sebelum dikonsumsi dengan cara begitu warga disana berpikir bahawa itu sudah cukup. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah yang tertera di atas, maka dapat dirumuskan masalah, yaitu bagaimana mengatasi penurunan kualitas air bersih melalui proses pengolahan air yang dikontrol dengan satu sistem terkendali yaitu HMI berbasis PLC. 1.3 Batasan Masalah Adapun batasan masalah yang kami angkat pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut :  Membahas otomasi sistem tidak membahas proses pengolahan air  Kami hanya membuat rancangan modul kontrol simulasi air bersih.



1



`



1.2 Tujuan Tujuan dari tugas akhir ini yaitu merancang sebuah Modul Simulasi Kontrol Filter air bersih dengan menggunakan HMI Berbasis PLC, diharapkan menjadikan pembelajaran keilmuan yang dapat diaplikasikan untuk kebutuhan masyarakat. 1.3 Manfaat Manfaat yang bisa diambil dari projek tugas akhir ini, yaitu :  Mampu mengaplikasikan dan mengoperasikan PLC dengan baik dan benar.  Mampu mengaplikasikan dan mengoprasikan HMI dengan baik dan benar.  Mampu melakukan instalasi kontrol  Mampu membuat modul simulasi kontrol  Mampu mengintegrasikan program dari komputer ke PLC dan HMI.  Dapat dijadikan Modul pembelajaran untuk mahasiswa baru nantinya.



2



`



BAB II LANDASAN TEORI 2.1 PLC ( Programmable Logic Controller) Jauh sebelum adanya PLC, sistem kontrol yang diterapkan oleh industri industri untuk membantu proses kegiatan produksi pada masa itu berbasis relay logic. Sistem kontrol berbasis relay logic menggunakan komponen relay sebagai pengendalian sistem, namun menggunakan relay ini terdapat banyak kekurangan diantaranya : -



Kurang fleksibel dalam perubahan sistem Karena hal ini apabila pabrik ingin meningkatkan jumlah produksi maka harus mengubah kembali sistem yang sudah diterapkan



-



Biaya yang mahal Jelas tidak mudah mengubah suatu sistem maka dari itu biaya yang di perlukan mahal dan melelahkan, selain dari itu perwatan yang dilakukan banyak sehingga perlu mengeluarkan biaya yang begitu besar serta memerlukan ruang yang besar



Gambar 2.1 Relay Logic Spesfikiasi PLC pertama kali pada tahun 1968 oleh The Hydramatic Division pada General Motor Corporation tujuannya adalah untuk menggantikan sistem relay yang mereka gunakan dikarenakan kekurangnannya, kurang fleksibel biaya yang mahal dan banyak memakan tempat. Karena hal itu, mereka memberitaukan bahwa akan menerima proposal untuk menggantikan sistem relay dengan komponen komponen elektronik yang handal dengan berbagai macam spesifikasi sebagai berikut : -



Sistem kontrol yang baru harus mempunyai harga yang bersaing dengan sistem relay Sistem baru harus dapat bertahan terhadap kondisi di industry Antarmuka pada input dan output harus mudah untuk diganti Desain controller harus berupa modul modul sehingga pada bagian bagian tertentu mudah dilepas untuk perawatan ataupun perbaikan Sistem kontrol terdapat kemampuan untuk menyimpan data dan mengirimkan ke central system Sistem kontrol dapat digunakan untuk kondisi yang berbeda Metode memprogram controller harus mudah dan sederhana sehingga mudah untuk dipahami



3



`



Dari semua spesifikasi yang diajukan terdapat pemenang proposal dari Bedford assocates. Dick Morley yang memenangkan proposal tersebut dianggap sebagai “bapak” dari PLC. Komponen komponen yang terdapat pada PLC diantaranya: CPU, memory, power supply,programmer dan input serta output. Semua komponen itu menjadi satu kesatuan yang tidak terpisahkan untuk menjalankan fungsi sesuai dengan bagian bagiannya



Gambar 2.2 PLC Buatan Dick Morley dan Timnya Sehingga pada tahun 1971, PLC menjadi sistem kontrol yang banyak digunakan pada industry industri seperti: industri makanan dan minuman, industri manufaktur, industri pengolahan metal dan industri pulp dan kertas Hingga saat ini PLC menjadi kontroler yang banyak digunakan , PLC saat ini telah mengalami banyak perkembangan dari pendahulunya seperti time scan yang lebih cepat karena menggunakan mikroprosesor yang lebih maju. Kemampuan input dan output yang meningkat menjadi lebih hemat ruang dengan biaya yang relatif murah. Walaupun PLC banyak mengalami perubahan perembangan tapi spesifikasinya tetap sesuai dengan tujuan awal pembuatan mudah digunakan , mudah dipahami karyawan , mudah untuk melakukan perawatan dan lain lainnya Sejak pertama kali PLC diluncurkan hingga saat ini terdapat beberapa merk yang populer digunakan digunakan pada industri atau pembelajaran pada sekolah atau perguruan tinggi diantaranya: 1. Allan Bradley Software: RS Logix Type Logix-5 Family: PLC-5 Type Logix-500 Family: SLC – 500 & Micrologix Logix-5000 Family: ControlLogix, CompactLogix & FlexLogix 2. Siemens Software: Simatic Type Micro: S7-200 & S7-1200 Type Modular PLC : S5-115U, S7-300 & S7-400 3. Omron Software: CX-Programmer Type Micro: CPM1A, CP1E & CP1L Type Basic: CJ1M & CQM1H Type Modular: CJ1H/CJ1G & CS1H/CS1G



4



`



4. Schneider Software: PL7, ProWORX 32, Zelio Soft & So Machine Type Micro: Modicon M340 Type Machine Control: Modicon Premium Type Process Control: Modicon Quantum Type Programmable Controller: Twido Type Smart Relay: Zelio Smart Relay 5. Mitsubishi Software: MELSHOFT Series Type Compact PLC: MELSEC FX3UC, MELSEC FX3G, MELSEC FX1N & MELSEC FX1S Type Modular: Q-Series Q00JCPU Tpe Process Control: Q12PHCPU



2.1.1 Prinsip kerja PLC Prinsip kerja dari PLC bisa dibilang cukup sederhana hampir seperti komputer. Secara garis besar prinsip kerja plc adalah menerima sinyal lalu melakukan proses yang dikontrol lalu melakanakan instruksi logika terhadap sinyal tersebut sesuai dengan program yang telah dibuat atau yang telah berda pada memori lalu mengeluarkan sinyal keluaran untuk mengontrol berbagai macam alat atau output lainya. Data sinyal input yang diterima oleh PLC tersebut berupa tombol/push button, saklar, dan sensor yang pada dasarnya 3 hal tersebut dapat memberikan aksi atau perintah. Data sinyal input analog ini akan diubah menjadi sinyal digital melalui proses modul input A/D (analog to digital input module).Kemudian sinyal input digital yang telah diubah akan disimpan dalam memori. Proses penyimpanan ini dilakukan oleh CPU yang dimana nantinya CPU ini akan menentukan instruksi yang telah diterima dikembalikan ke modul output D/A (digital to analog output module) apabila sinyal analog ini diperlukan untuk mengerakan output seperti kontaktor, pompa, motor dc dan lain lain.



Gambar 2.3 Blok Diagram PLC



5



`



2.1.2 PLC Schneider Modicon M221 PLC yang digunakan pada tugas akhir ini berupa PLC Schnieder Modicon TM221CE40R Seperti yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini.



Gambar 2.4 PLC TM221CE40R PLC TM221CE40R memiliki beberapa keuntungan diantaranya jumlah pin I/O yang lebih banyak dibandingkan dengan tipe lainnya , tampilan yang dinamis namun tetap fleksibel dalam pengguanaannya fungsi yang lebih lengkap terdapat safety solution. Berikut merupakan spesifikasi dari PLC Schneider Modicon TM221CE40R Table 2.1 Spesipikasi PLC TM221CE40R Produksi Tipe Komponen Supplay Tegangan Jumlaj I/O Digital Jumlah Digital Input Jumlah Digital Output Tipe Digital Output Jumlah Digital Output Tegangan Digital Output Arus Digital Output Network Frequency Digital Input Logic Digital Input Voltage Analog Input Resolution Dimensi Berat



Modicon M221 Logic Controller 100 – 240 VAC 40 24 Digital input 2 pada range 0 – 10 V Relay Normally Open 16 Relay 5 – 125 V DC & 5 – 250 V AC 2A 50/60 Hz Sink or sourec (positive/negative) 24 V 10 bits 163 x 103,6 x 75,9 mm 0,83 kg



6



`



2.1.3 Bahasa Pemograman PLC Jenis Bahasa pemograman PLC diketahui ada lima berdasarkan dari IEC 61131-3 diantaranya ada bahasa pemograman SFC (Sequential Function Chart), FBD (Function Block Diagram), ST (Structured Text), IL (Instruction List), dan LD (Ladder Diagram). LD (Ladder Diagram) merupakan bahasa pemograman PLC yang paling sering digunakan mempunyai bentuk grafik , secara umum penulisan ladder ini menyerupai dengan relay sehingga mudah dimengerti banyak orang. Program yang ditampilkan pada layar berupa elemen elemen sederhana seperti NO (Normally Open Contact), NC (Normally Closed Contact), Timer, Counter. Dalam satu baris diagram disebut juga sebagai rung. Input mempunyai simbol [ ] (NO Contact) dan [/] (NC Contact) sedangkan untuk Output berupa simbol ( ) untuk lebih jelasnya berikut ini contoh dari bahasa pemograman PLC dengan bahasa LD (Ladder Diagram).



Gambar 2.5 Bahasa Program PLC Ladder Diagram



2.1.4 EcoStruxure Machine Expert – Basic Dalam sebuah programmable logic controller pasti membutuhkan software untuk membuat program yang akan didownload ke PLC Schneider Electric menggeluarkan sebuah software dengan nama somachine basic/ Ecostuxure machine expert - basic untuk membuat program pada PLC tipe Modicon M221. EcoStruxure machine expret – basic ini berfungsi untuk mengkonfigurasi dan mengkomunikasikan seluruh alat yang terhubung dengan PLC seperti logika, kontrol, HMI dan jaringan yang terkait dengan otomatisasi. Kelebihan dari EcoStruxure machine expret:  Dapat meningkatkan efesiensi kinerja dikarenakan software yang fleksibel sehingga ketika perpindahan suartu controller ke controller lainnya tid menjadi masalah karena software ini akan mempertahankan logika dan konfigurasi yang sudah dibikin  Software bernama vijeo – designer dapat mengkonfirmasi den mengkomunikasikan alat untuk perangkat kontrol gerak dan simulasi.



Gambar 2.6 EcoStruxure Machine Expret – Basic



7



`



Dasar dari pembuatan program PLC yang kami gunakan adalah Timer dengan tipe TON (Timer-On-Delay) , TP (Pulse Timer) dan Counter adapun fungsi dari masing masingnya:  Timer TON ( Timer – On – Delay ) Instruksi timer akan menyala ketika preset / waktu yang sudah disetiing telah tercapai sebagai contoh sederhana adalah kami menset preset timer nilai 1 dengan range 100 ms unutk melakukan penghitungan jumlah air yang masuk pada setiap tank nya hingga 100% terisi dan 100% kosong ketika sudah tercpai setingan waktu 100ms maka %TMi akan ON (Timer – On – Delay)  Timer TP (Pulse Timer) Instruksi timer akan menyala ketika terdapat inputan pulse timer on dengan nilai set yang sudah disetting, ketika nilai set telah tercapai maka TP akan OFF



Gambar 2.7 Timer TON dan Timer TP







Counter Program ini bergungsi untuk menghitung mode counter ketika ada nilai air yang masuk maka akan dihitung 1 dalam bentuk persen sebagai contoh adalah ketika pompa air menyala dan memberikan input masuk 1 maka akan di ubah menjadi nilai persen yang akan di gambarkan sebagai air masuk pada tank nilai ini akan terus bertambah hingga mencapai 100% dan akan di reset kembali sampai dengan 0% Dalam tugas akhir kami ini counter berfungsi sebagai indikator untuk tank apakah terisi penuh atau tidak.



Gambar 2.8 Program Counter 8



`



2.2 HMI (Human Machine Interface ) Human Machine Interface adalah alat yang dapat menghubungkan antara manusia dengan teknologi mesin. Dengan membuat desain yang sesuai dengan keperluan pengguna, HMI dapat mempermudah pekerjaaan seperti monitoring data dari mesin untuk melakukan perawatan ataupun apabila ada kerusakan pada mesin. Dalam dunia industri HMI meruapakan media utama interaksi antara manusia dengan mesin. Tujuan dari interaksi antara manusia dengan mesin adalah untuk pengoprasian dan kontrol mesin yang efektif serta mendapatkan umpan balik dari mesin sehingga oprator dari mesin dapat mengambil keputusan yang tepat untuk mesin tersebut. HMI juga begitu berguna untuk menjaga K3 dari para pekerja, sistem monitoring yang memberikan data real sesuai dengan keadaan atau kondisi yang terjadi pada mesin membuat para pekerja tidak perlu melakukan hal yang dapat membahayakan diri mereka dan mempermudah dalam perbaikan. Berikut hal hal yang bisa dilakukan HMI: -



Memberikan Informasi plant yang up – to – date kepada oprator melalu layar atau grafik user interface Menterjemahkan instruksi oprator kepada mesin yang digunakan Memonitoring keadaan yang berada pada plant Sebagai kontrol jarak jauh Dapat menampilkan data yang ada pada plant baik secara real time atau secara historical (Trending history or real time)



Fitur fitur menarik yang terdapat pada HMI: - Informasi plant: variable proses, alaram, kontrol dan database - Metode presntasi: grafik yang ditampilkan, animasi Pada tugas akhir kami ini HMI berfungsi sebagai kontrol dan juga monitoring sebagaimana mestinya air mengisi hingga dengan 100%, memastikan bahwa mesin bekerja sesuai dengan perintah yang berada pada PLC dan kami juga dapat mengkontrol melalui HMI



Gambar 2.9 HMI



2.2.1 Vijeo - Desigen Vijeo Designer Basic merupakan software yang berfungsi untuk mendesain (Buildtime), download, dan simulasi aplikasi suatu sistem Human Machine Interface (HMI), sedangkan untuk running programnya (runtime) sudah include di HMInya. Tetapi jika menggunakan Personal Computer (PC) atau iPC (Industrial PC) sebagai running programnya maka diperlukan runtime.



9



`



Gambar 2.10 Software Vijeo - Designer



2.3 Motor 2.3.1 Motor DC Motor DC atau motor listrik merupakan sautu alat yang berfungsi untuk mengubah energy listrik menjadi energy mekanik apa kegunaan mdari energy mekanik? Tentu banyak sekali keguanaan seperti untuk memutar impeller pompa , kipas , menggerakan kompressor, mengangkat bahan berat dan lain lain. Penggunaan motor listrik tidak hanya berada pada industri saja ada banyak perangkat sehari hari yang menggunakan motor listrik seperti kipas angin, mesin cuci, mixer, pompa. Bagian bagian dari motor DC ada dua: 1. Stator merupakan bagian yang tidak berputar. Pada bagian ini kumparan medan magnet terjadi 2. Rotar merupakan bagian berputar atau sering disebut dengan kumparan jangkar. Prinsip dan cara kerja motor DC pada umumnya semua jenis motor mempunyai mekanisme yang sama: 1. Arus listik yang berada dalam medan magnet akan memberikan gaya 2. Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran atau loop, maka kedua sisi loop akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan. 3. Ketika 2 loop ini mendapatkan gaya maka akan menghasilkan tenaga putar atau bisa disebut dengan torsi yang akan memutar kumparan nantinya 4. Motor memiliki beberapa loop pada dinamoya untuk memberikan torsi yang seragam



Gambar 2.11 Simbol dan Bentuk Motor DC Atau bisa dipahami dengan kaidah tangan kiri adanya arus yang mengalir melewati sebuah konduktor sehingga akan menimbulkan medan magnet yang mengelilingi konduktor tersebut. Arah garis (fluks magnet) itu lah yang disebut dengan kaidah tangan kiri seperti gambar berikut: 10



`



Gambar 2.12 Kaidah Tangan Kiri Sesuai dengan gambar diatas maka ibu jari menandakan arah arus yang mengalir sedangkan jari jari menujukan arah dari gaya magnet (fluks) yang mengelilingi konduktor atau penghantar. Yang kedua adalah gaya pada penghantar bergerak dalam medan magnet. Besarnya gaya yang didesakkan untuk menggerakkan berubah sebanding dengan kekuatan medan magnet, besar arus yang mengalir pada konduktor, dan Panjang penghantar. Gaya tersebut sering dengan gaya Lorentz. 2.3.2 Motor AC Motor listrik jenis ini merupakan motor listrik yang paling sering digunakan pada peralatan rumah tangga seperti pompa air, mesin cuci, dan perakatan lainya. Arus yang dipakai juga bersumber dari PLN yang merupakan arus AC. Arus AC sendiri merupakan arus yang cara kerja nya bolak balik dalam artian arus listrik ini dapat bekerja dengan posisi apa aja. Di Indoneisa motor listrik terbagi menjadi dua yakni motor listrik 1 phasa dan motor listrik 3 phasa - Motor Listrik 3 phasa Motor listrik ini merupakan motor listrik yang dijalankan dengan 3 suplay phasa RTS biasa terdapat pada industri industri/pabrik memilki daya yang besar karena umumnya tegangan yang diperlukan dari motor listrik 3 phasa ini adalah 380V Listrik 3 phasa adalah listrik AC (alternating current) yang menggunakan 3 penghantar yang mempunyai tegangan sama tetapi berbeda dalam sudut phase sebesar 120 degree. - Motor Listrik 1 phasa Motor listrik istrik 1 phasa adalah instalasi listrik yang menggunakan dua kawat penghantar yaitu 1 kawat phasa dan 1 kawat 0 (netral). Pengertian sederhananya adalah listrik 1 phasa terdiri dari dua kabel yaitu 1 bertegangan dan 1 netral. Umumnya listrik 1 phasa bertegangan 220 volt yang digunakan banyak orang. Biasanya listrik 1 phasa digunakan untuk listrik perumahan, namun listrik PLN di jalanan itu memiliki 3 phasa, tetapi yang masuk ke rumah kita hanya 1 phasa karena kita tidak memerlukan daya besar. Simbol Motor 1 Phasa Simbol Motor 3 Phasa Bentuk Motor AC



Gambar 2.13 Simbol dan Bentuk Motor AC 2.4 Kontaktor Kontraktor merupakan komponen listrik yang dapat digunakan untuk menyambungkan atau memutuskan arus listrik bolak-balik (AC). Kontaktor atau bisa disebut juga relay contactor yang biasa 11



`



terdapat pada panel listrik sebagai saklar transfe dan interlock di sistem ATS. Jadi sebuah kontaktor akan berfungsi jika dialiri listrik yang mengenai kumparan tembaganya (coil) sehingga di dalam kotaktor akan menimbulkan medan magnet yang dapat membuat kondisi kontaktor NO (Normally Open) atau NC (Normally Close) . Adapun cara kerja dari kontaktor tersendiri yaitu Apabila kumparan tembaga (coil) diberikan arus listrik bolak-balik maka saklar didalamnya akan terhubung atau merubah kondisinya secara otomatis



.



Gambar 2.14 Kontaktor 2.4.1 Sejarah Singkat Kontaktor Kontaktor pertama kali diluncurkan oleh perusahaan bernama OEM HVACR (Original Equipment Manufacturer Heating Ventilation Air Conditioning and Refrigeration) pada tahun 1950. Perusahaan ini bekerja sama denga perusahaan perusahaan lainnya yang bergerak dibidang yang sama dengan tujuan yang sama yaitu membuat kontaktor murah dan ramah lingkungan. 2.4.2 Fungsi Fungsi Kontaktor Selain berguna untuk menyambung atau memutuskan arus listrik bertipe ac atau arus bolak balik kontaktor memiliki beberapa fungsi lainnya : - Kontrol Lighting Kontaktor bisa berfungsi sebagai kontrol pencahayaan seperti pada konser musik, stadion olahraga dan sebagainya - Kontrol Motor Listrik Kontaktor paling sering digunakan sebagai kontrol motor listrik yang memiliki daya besar. Seperti fungsi dasar kontaktor untuk memutus atau menyambungkan arus listrik ke motor. Dengan fungsi ini kontaktor juga bisa disebut sebagai magnetic starter. Seperti yang terdapat pada banyak mesin mesin pabrik yang menggunakan daya listrik besar. - Kontrol Suatu Komponen Secara Otomatis Kontrol ini lah sebenarnya fungsi utama dari kontaktor. Karena kontaktor memiliki saklar NO dan NC, yang dapat membuka dan menutup arus listrik secara otomatis pada rangkaian elektronika. 2.5



Power Supply DC (Catu Daya) Pewer Spplay adalah bagian pada setiap perangkat elektronik berfungsi sebagai sumber tegangan. Sumber tegangan ini di dapat dari accu, batrai, solar call, adaptor. Komponen komponen itulah yang akan mencatukan daya sesuai dengan tegangan yang diperlukan pada rangkaian yang kita buat.



12



`



Gambar 2.15 Power Supply Prinsip kerja power supply (adaptor) adalah mengkonversi arus AC menjadi arus DC dan menyediakan tegangan sesaui keperluan rangkaian. karena arus listrik yang kita gunakan sehari hari di rumah, kantor, pabrik/industri itu merupakan arus listrik AC (Alternating Current) hal ini disebabkan mendistribusikan arus bola balik atau AC lebih ekonomis kalau dibandingkan dengan mendisribusikan arus searah atau arus DC (Direct Current). Sedangkan peralatan elektronik sekarang kebanyakan memerlukan tegangna DC oleh sebab itu adaptor diperlukan dalam mengkonversi arus AC tersebut agar dapat digunakan untuk mengoprasikan alat alat elektronik. Pada dasarnya adaptor memiliki 4 bagian utama agar dapat menghasilkan arus DC yang stabil. Dibawah ini merupakan blok blok diagram dasar yang membuat tegangan DC pada power supplay :



Gambar 2.16 Blok Diagram Power Supply (Adaptor)



Gambar 2.17 Rangkaian Sederhana Power Supply Keterangan: 13



`























Stepdown Pada bagian ini berfungsi sebagai menurunkan tegangan AC dari 110/220V menjadi tegangan AC yang lebih rendah sesuai dengan keperluan seperti 5V,9V,12 dan lain lainnya. Untuk melakukan hal tersebut ada bagian yang disebut dengan sebuah transformator (Trafo). Rectifier (Penyearah) Bagian ini mempunya fungsi sebagi penyearah arus bolak balik yang sudah di rendahkan sesuai dengan keperluan menjadi arus DC. Komponen yang bertugas untuk menyearahkan ini adalah dioda dimana dioda disusun secara bridge. Filter Fungsi filter adalah untuk menyaring sisa dari arus DC yang masih berdenyut atau naik turun dengan menggunakan menjadi rata komponen gabungan yaitu kapasitor elektrolit dengan resistor atau indukator. Penyetabil Sesuai dengan namanya penyetabilan ini dilakukan untuk menstabilkan tegangna DC agar tidak terpengaruh dengan tegangan beban. Komponen yang menstabilkan ini berupa dioda Zener atau IC yang didalamnya terdapat rangkaian penyetabil. Regulator Fungsi regulator adalah untuk mengatur kestabilan arus yang diberikan kepada rangkaian elektronika. Komponen yang digunakan adalah IC seperti regulator LM7805 dan LM7812



2.6 MCB MCB dapat memutuskan arus listrik secara otomatis ketika arus listrik yang melewati MCB tesebut melebihi nilai yang ditentukan. Namun saat arus dalam kondisi normal, MCB dapat berfungsi sebagai saklar yang bisa menghubungkan atau memutuskan arus listrik secara manual. Prinsip kerja MCB sangat sederhana, ketika ada arus lebih maka arus lebih tersebut akan menghasilkan panas pada bimetal, saat terkena panas bimetal akan melengkung sehingga memutuskan kontak MCB (Trip). Selain bimetal, pada MCB biasanya juga terdapat solenoid yang akan mengtripkan MCB ketika terjadi grounding (ground fault) atau hubung singkat (short circuit). Menurut karakteristik Tripnya, ada tiga tipe utama dari MCB, yaitu: tipe B, tipe C, dan tipe D yang didefinisikan dalam IEC 60898. 1. MCB Tipe B, adalah tipe MCB yang akan trip etika arus beban lebih besar 3 sampai 5 kali dari arus maksimum atau arus nominal MCB. MCB tipe B merupakan karateristik trip tipe standar yang biasa digunakan pada bangunan etikac. 2. MCB Tipe C, adalah tipe MCB yang akan trip etika arus beban lebih besar 5 sampai 10 kali arus nominal MCB. Karakteristik trip MCB tipe ini akan menguntungkan bila digunakan pada peralatan listrik dengan arus yang lebih tinggi, seperti lampu, motor dan lain sebagainya. 3. MCB tipe D, adalah tipe MCB yang akan trip etika arus beban lebih besar 8 sampai 12 kali arus nominal MCB. Karakteristik trip MCB tipe D merupakan karakteristik trip yang biasa digunakan pada peralatan listrik yang dapat menghasilkan lonjakan arus kuat seperti, transformator, dan kapasitor.



14



`



Gambar 2.18 MCB 2.7 Push Button Push button merupakan salah satu saklar yang dimana fungsinya dalah untuk menghubungkan dua titik atau lebih pada saat ditekan dan ketika tombol tidak ditekan maka kedua titik tersebut akan terputus. Push button mempunyai bentuk berbaga macam dan sering digunakan pada alat alat elektronika. pada keperluan sehari hari banyak yang menggunakan push button seperti untuk menyalakan lampu, kipas angin, bahkan untuk di industri sering digunakan untuk menyalakan motor, menyalakan mesin dan lain lain.



Gambar 2.19 Push Button 2.8 Lamp Pilot Digunakan pada panel, kegunaan dari lamp pilot ini adalah untuk sebagai indikator bahwa arus sudah masuk pada panel atau alat elektronika lainnya. Walaupun komponen ini bisa terbilang kecil namun komponen ini begitu penting dalam perangkaian sebuah alat atau panel. Prinsip kerja lamp pilot adalah dengan memberikan tegangan phasa atau netral untuk menyalakannya. Tegangan kerja lamp pilot ini berbagai macam sesuai dengan rangkaian yang digunakan mula dari tegangan 24 V AC/DC, 110 – 220 V AC 230 – 240 V AC



15



`



Gambar 2.20 Lamp Pilot dan Wiringnya 2.9 Selektor Witch Selector Switch adalah sebuah komponen listrik yang berada diluar panel listrik yang berfungsi sebagai Memilih mode atau merubah arah arus listrik Yang bekerja dengan memutar kanan atau kirim dari selector switch. Adapun cara kerjanya ketika Selector Switch diputar kenan yang semulanya ada di kiri maka arus akan mengalir menuju kekontak N/O atau N/C dari selector Kanan. Selector istilahnya memilih tetapi dalam komponen listrik selector berfungsi untuk memindahkan Arus listrik dari kontak block menuju ke kontak block lainya.



Gambar 2.21 Selektor Switch 2.10 Terminal Blok Terminal Blok merupakan komponen tempat untuk menghentikan arus listrik sementara , untuk dihubungkan kembali ke komponen lain. Fungsi terminal blok yaitu untuk menghubungkan ke komponen lain atau sebagai jumper. menggunakan terminal blok instalasi akan lebih rapi dan pengaman terjadinya short. Pada modul kami menggunakan terminal blok type TB2512 TA karena rangkaian yang kami gunakan banyak pengkabelan.



16



`



Gambar 2.22 Terminal Blok 2.11 Ethernet Ethernet merupakan teknologi yang sangat bermanfaat sehingga penggunanya dapat menggunakan sebagai kepentingan pribadi ataupun kepentingan bisnis. Ethernet adalah salah satu dari Local Area Network (LAN) atau bias disebut jaringan area lokal. Sistem komuikasi yang dibangun dengan ethernet akan membagikan arus data kedalam frame, Dalam frame terdapat sistem pengecekan data sesuai dengan alamat tujuan sehingga apabila terjadi error atau kerusakan dapat dikembalikan lagi. Komputer yang dihubungkan pada suatu jaringan dan dapat berkomunikasi dengan bantuan akses oleh fisik ke media jaringan . Sistem yang digunakan untuk ethernet pengalamatan tingkat rendah. Alamat MEC yang digunakan adalah 48 bit yang ada pada ROM ethernet card



Gambar 2.23 Kabel Ethernet



2.12 Pin Blok terminal adalah satu set dari dua atau lebih titik koneksi sekrup serupa. Bisa menghubungkan kabel pada titik-titik ini. Strip terminal menggabungkan banyak blok serupa dalam satu perangkat. Di sebuah strip, blok-blok itu saling terisolasi satu sama lain. Fungsi utama terminal adalah untuk menghubungkan dan mengisolasi. Bagian blok utama terbuat dari bahan yang keras, seperti plastik atau keramik, yang secara elektrik mengisolasi blok yang berdekatan. Bagian konduksi terbuat dari logam tahan korosi dan korosi yang kompatibel dengan tembaga. Sementara sebagian besar blok terminal hanya membuat sambungan listrik.



17



`



Gambar 2.24 Pin



18



`



BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1 Perancangan Proses Kerja Sistem Sebelum merancang perangkat keras dan lunak melalui prototipe ini, perlu dipahami carakerja skema atau alat tersebut. Gambar di bawah ini menunjukkan cara kerja alat ini.



Gambar 3.1 desain kerja sistem Warna Hijau,kuning,merah merupakan sebuah indikator pengganti sensor. Motor 1 akan hidup ketika tandon 1 low motor akan mengisi sampai set nilai terpenuhi dan indikator hijau akan menyala menandakan bahwa tandon 1 full, setelah tandon 1 full motor 2 akan otomatis mengisi tandon 2 sampai set nilai terpenuhi dan akan menyalakan lampu hijau jika penuh, setelah tandon 2 penuh motor 3 akan otomatis mengisi tandon 3 sampai set point terpenuhi dan menyalakan lampu hijau yang artinya tando 3 full, untuk mengahabiskan nilai ditandon 3 caranya dengan membuka keran, keran akan menghabiskan air di tandon 3, setelah itu jika tandon 3 kosong motor 3 akan secara otomatis mengisi tandon 3 sampai full . jadi sistem yang kami rancang disini membuat otomasi agar tandon tidak ada yang kosong jika ada yang kosong motor akan secara otomatis mengisi tandon tersebut.



19



`



3.2 Diagram Blok



Gambar 3.2 Diagram Blok Pada blok diagram terdapat dua tahapan perancangan yaitu perancangan perangkat keras(hardware) dan perancangan perangkat lunak (software). Perangkat lunak bekerja menjalankan proses kontrol Filter Air bersih, sedangkan perangkat keras bekerja sebagai penggerak motor dalam proses kontrol filter air bersih , selain merancang itu maka perlu juga membuat tampilan interface yang nanti nya ditampilkan pada HMI.



‘



20



`



3.3 Rancangan Sistem 3.3.1 Rangkaian Keseluruhan Setelah memahami berbagai macam komponen, kami merancang suatu rangkaian modul simulasi kontrol filter air bersih. Rangkaian keseluruhan ini dapat dilihat pada gambar 3.3



Gambar 3.3 Rangkaian Keselurhan 3.3.2 Perancangan Human Machine Interface (HMI) Human Machine Interface (Hmi) Berfungsi untuk mempermudah pekerjaan opratror dalam Control dan monitoring alat secara keseluruhan. Model HMI yang digunakan adalah seri hmi schneider harmony dan software yang digunakan untuk ngedesaign tampilan HMI adalah Vijeo basic desaingner versi 1.2. Pada HMI terdapat 5 panel layout , penjelasan ada pada table 3.1 berikut Table 3.1 Perancangan Human Machine Interace (HMI) N0 1 2 3 4



Layout Panel 1 Panel 2 Panel 3 Panel 4



Isi Home Menu Monitoring & control About us



21



`



Saat HMI dinyalakan tampilan awal yaitu tampilan Home dan ada pilihan menu untuk masuk ke panel menu seperti pada gambar 3.4



Gambar 3.4 Panel 1 Pada HMI Pada Panel 2 atau pada Menu terdapat pilihan yaitu Monitoring & control , about us, jika memlih monitoring&kontrol anda aka masuk ke panel tersebut, sama hal nya jika menekan info & about us seperti gambar 3.5.



Gambar 3.5 Panel 2 Pada HMI Pada Tampilan ini Monitoring&kontrol anda dapat mengamati seluruh kerja sistem yang terjadi , pada tampilan di HMI terdapat visual simulasi dari proses kerja sistem, terdapat 6 tombol yaitu tombol start engine berfungsi sebagai untuk menjalankan sistem, tombol emergency berfungsi untuk mematikan seluruh motor, tombol user start berfungsi untuk membuka keran, tombol user stop berfungsi untuk menutup keran, dan tombol reset berfungsi untuk mengulang dari awal. Tombol back untuk ke menu utama seperti pada gambar 3.6.



22



`



Gambar 3.6 Panel 3 Pada HMI Panel terkahir pada HMI adalah Panel about us, yaitu terdapat Tampilan Kami yang membuat Tugas Akhir ini seperti pada gambar 3.7.



Gambar 3.7 Panel 4 Pada HMI



3.3.3 Konfigurasi HMI dengan PLC HMI adalah sebuah alat untuk menampilkan visual plant yang bersifat real time yang terhubung dengan PLC. Untuk dapat Monitoring dan kontrol Maka HMI harus dihubungkan dengan PLC. Untuk menghubngkan HMI dengan PLC menggunakan komunikasi Ethernet untuh penghubungnya. Untuk menghubungkan HMI, port ethernet dihubungkan ke port ethernet PLC Agar saling terhubung HMI dengan PLC



23



`



Gambar 3.8 Ethernet HMI ke PLC Dengan menggunakan IP addreas yang telah diatur pada masing-masing PLC dan HMI di software machine expert & vijeo basic designer, selanjutnya unuk mengkomunikasikan PLC dan HMI dilakukan langkah-langkah sebagai berikut; 1. Download masing-masing program dengan target IP sesuai dengan Alamat nya dan Samakan Subnet mask nya. Berikut adalah gambar alamt IP dari PLC dan HMI



Gambar 3.9 Alamat IP pada PLC



Gambar 3.10 Alamat IP pada HMI 24



`



2. Koneksi yang digunakan yaitu TCP/IP driver yang dapat menghubungkan antara HMI dan PLC. Seperti pada gambar berikut



Gambar 3.11 Koneksi TCP/IP 3. Masukan IP addreas PLC pada equipment configuraton yaitu IP addreas PLC, untuk menghubungkan HMI pada PLC sebagai gambar berikut.



Gambar 3.12 Equipment Configuration



25



`



3.3.4 Perencangan Pin I/O PLC PLC yang berfungsi sebagai otak yang telah dibuat untuk menjalankan semua perangkat kerassesuai yang telah di program di PLC. Untuk bisa terhubung dengan PLC maka komponen harus di letakan sesuai dengan alamat masing-masing. Table 3.2 Pin Input PLC



Table 3.3 Pin Output PLC



26



`



3.4 Spesifikasi Modul Dari hasil pengujian yang telah dilakukan, maka terdapatlah modul yang dapat menjalankan perintah untuk simulasi filter air bersih. Adapun spesifikasi modul yang telah kami buat sebagai berikut: Table 3.4 Spesipikasi Modul a. Nama Alat b. c. d. e. f.



Jenis Alat Tegangan Tampilan Simulasi Dimensi Box Modul Sistem



: Modul Simulasi Kontrol Filter Air Bersih ..,Menggunakan PLC Berbasis HMI : Modul : 24 V dc dan 220 V : HMI (Human Machine Interface) : P.63cm x L.50cm x T. 10cm : PLC



3.5 Cara Perancangan dan Perakitan Pemrograman Schneider adalah bagian paling penting dalam pengontrolan alat. Dimana Schneider merupakan kontrol utama yang harus diprogram sesuai fungsi kerja yang di inginkan. Pemrograman Schneider dapat dilakukan dengan media sebagai berikut :  Membuat rancangan sistem Kontrol Air bersih  Membuat diagram ladder  Menghubungkan komputer dengan PLC  Menghubungkan Komputer dengan HMI  Menghubungkan PLC dengan HMI  Memasukan program yang dibuat dengan cara meng connet lalu meng upload program ke PLC dan HMI 3.6



Pengujian Alat Sebelum masuk ke pengujian modul, Terlebih dahulu menguji masing-masing alat utama yang digunakan untuk mengetahui alat yang dipakai bekerja atau tidak dan menghindari kendala kendala yang tidak diinginkan. Pengujian alat meliputi :  Power supplay dapat mengeluarkan output 220V dan 24V  I/O PLC bekerja dengan baik  Pompa Motor Bekerja dengan baik  HMI dapat di program dan dapat menampilkan panel  MCB bekerja dengan baik  Kontaktor Bekerja dengan baik  Pilot Lamp,Push button dan Selector Bekerja dengan baik  Blok terminal dapa menjumper kan dengan baik  Pin dapat bekerja dengan baik Seluruh alat yang akan dipakai bekerja dengan baik dan siap digunakan .



27



`



3.7



Teknik Pengujian Modul Dalam melakukan pengujian simulasi pada alat penting memperhatikan beberapa hal berikut : 1. Menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan 2. Memasang penghubung motor ke pin blok yang sudah disediakan 3. Pengujian dilakukan dengan cara manual menekan push button pada modul atau tombol pada kontrol HMI 4. Mengamati hasil dari setiap pergerakan dan mengkoreksi apabila ada ketidak samaan dengan program. 3.8 Standar Pengoprasian Modul Dalam mengoprasikan modul penting bagi kita untuk memperhatikan beberapa langkah dalam pengoprasian modul diantaranya sebagai berikut: 1. Hubungkan modul motor dengan modul kontrol 2. Hubungkan modul kontrol dengan tegangan 220V 3. Nyalakan Modul dengan cara meng-ON kan MCB 4. RUN PLC 3.9 Jadwal Pelaksanaan kegiatan Rencana kegiatan yang akan dilakukan selama proses pengerjaan tugas akhir : Table 3.4 Jadwal Kegiatan Tahun 2020/2021 NO



Dekripsi Kegiatan



1



Konsul Konsep dan judul tugas akhir Pengumpulan Data Pembuatan Proposal (Bab I, Bab II dan Bab III) Konsultasi dan revisi proposal Pengumpulan proposal ke admin Pembelian alat dan bahan Perancangan Program Desain Konsep Modul Perakitan modul Pengrapian kabel dan program Uji Coba dan Evaluasi Kekurangan Modul Penulisan Laporan Perbaikan penulisan dan isi pada laporan Persiapan dan Administrasi Sidang Tugas Akhir



2 3



4 5 6 7 8 9 10 11



12 13 14



Maret



April



Mei



28



Juni



Juli



Agustus



`



3.10 Flowchart



Start HMI,Push Button = Input Led&Motor = Output Seluruh tandon low = 0 Tank penyuplai harus penuh Agar bisa mengisi tank selanjutnya



Tekan Start Engine



Baca nilai



T



Tandon Low ?



Y Motor on



Motor off



Nilai 0-30% Led merah 30-70% Led Kuning 70-100% Led Hijau



Y T



Tandon Full ?



Gambar 3.13 Flowchart



29



`



3.11 Daftar Harga Alat Table 3.5 Daftar Harga Alat NAMA PLC HMI MOTOR AC POWER SUPPLY KONTAKTOR AKRILIK LED INDIKATOR PUSH BUTTON MCB TERMINAL KABEL SELECTOR PIN KABEL MERAH KABEL HITAM STIKER BAUT PISER



JUMLAH



HARGA SATUAN



ONGKOS KIRIM



TOTAL HARGA



1 1 3 1



Rp.1.850.000 Rp.3.500.000 Rp.100.000 Rp.45.000



-



Rp.1.850.000 Rp.3.500.000 Rp.300.000 Rp.45.000



3 1 10



Rp.115.000 Rp.500.000 Rp.10.000



-



Rp.345.000 Rp.500.000 Rp.10.000



10 1 3



Rp.10.000 Rp.55.000 Rp.8.000



-



Rp.10.000 Rp.55.000 Rp.24.000



5 30 1ROLL



Rp.7.500 Rp.300 Rp.120.000



-



Rp.37.500 Rp.9.000 Rp.120.000



1ROLL 1 32



Rp.120.000 Rp.80.000 Rp.2.000



-



Rp.120.000 Rp.80.000 Rp.64.000 Rp.7.069.500



30



`



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Akhir Perancangan 4.1.1 Prinsip Kerja Rangkaian Alat Cara kerja Rancang bangun modul simulasi control filter air bersih dengan menggunakan HMI berbasis PLC ini jalannya sistem dapat di kontrol lewat modul dan lewat HMI, Tombol hijau 1 pada Modul dant ombol Start Engine pada HMI berfungsi untuk memulai sitem , ketika tombol ditekan maka sistem akan berjalan dan nilai akan membaca tandon yang kosong dan otomatis mengisi tandon itu sampai penuh, Tombol merah 3 pada Modul dan Tombol mergency pada HMI berfungsi untuk memberhentikan kerja motor jika dalam proses kerja terjadi hal masalah ketika tombol ditekan seluruh motor otomatis berhenti. Tombol hijau 3 pada modul dan tombol User Start pada HMI berfungsi untuk membuka keran dan menghabiskan nilai ditandon 3, Tombol merah 1 pada modul dan tombol User Stop pad HMI berfungsi untuk menutup atau memberhentikan sejenak nilai yang tadi dibuka oleh User Start, dan Tombol merah 2 pada modul dan tombol merah pada ujung kiri HMI untuk mereset jalanya Sistem. Kalau sudah selesai tekan back untuk kembali ke menu utama.



Gambar 4.1 Hasil Akhir Alat



31



`



4.1.2 Program Filter Air Bersih menggunakan PLC dengan aplikasi So Machine % M1 atau %I0 digunakan untuk memulai pengisian, ketika ditekan maka akan mengunci %M100 dan akan selalu menyala sampai keadaan smpai keadaan di reset.



ketika %M100 true maka pompa %Q0.12 aktif sampai tank 1 = 100 atau reset di tekan dan pompa 2 menyala (pompa menyala jika %m100 true dan tank 0 dan !%M6 maka %Q0.15 motor 3 atau %M52 menyala dan mengunci %M52



Jika %M4 atau %M6 atau %I0.3 aktif dan !%m5 dan %0.5 & nilai tank 3 > 0 dan !%Q0.15 maka %m6 true atau keran menyala



Jika %M50 atau %M51 atau %M52 (pompa 1/2/3 dan user) menyala/ true dan tombol stop false maka jika kondisi tersebut berlalu selama >100ms output TON menyala menyebabkan 2 yaitu : 1. %M99 menjadi set artinya true, 2. TP akan menyala selama 5ms. Penyalaan TP selama 5ms menyebabkan kenaikan pada tank berdasarkan pompa yang menyala. Nilai max tandon 100% sedangkan kecepatan naik per angka 100ms, sehingga untuk mengisi sampai max diperlukan waktu 100x100ms(0,1 detik) = 10 detik Tp = time pulse output mnyala selama preset dan mati setelahnya jika input arus masuk. Ton output akan menyala jika 100ms berlalu.



Jika %I0.7 atau %M20 ditekan maka %M300 atau %M25 menyala, %M300 akan mengunci fungsinya untuk Memberhentikan kenaikan atau penurunan level tank jika Emergency ditekan.



33



`



Ketika %M25 ditekan akan menyalakan %Q0.12 atau %Q0.14 atau %Q0.15 menyala fungsinya untuk Matiin pompa ketika stop ditekan



Nilai indikator untuk mengatur range nilai untuk menyalakan indikator pada tank



34



`



Convert nilai dari counter menjadi %MW agar dapat terbaca di HMI



Counter untuk nilai level tank dengan nilai preset 100



Gambar 4.2 Program Ladder Diagram



35



`



4.2 Hasil Pengamatan Kerja  Pada Keadaan awal seluruh tank dalam keadaan low dengan indikator Led merah menyala. Seperti gambar berikut ini :



Gambar 4.4 Kondisi Awal Alat  Ketika tombol Hijau 1 pada modul atau Tombol start engine pada HMI ditekan maka akan menjalankan sitem, motor 1 akan mengisi tank 1 sampai penuh dengan gambar sebagai berikut ; kondisi 1 pada tank 1, motor akan on, jika nilai air 0-30% led merah akan menyala pada HMI dan modul



36



`



Gambar 4.5 Kondisi 1 pada tank 1







Kondisi 2 pada tank 1, motor on, jika nilai pada 30-70% led kuning akan menyala pada HMI dan Modul



Gambar 4.6 Kondisi 2 pada tank 1 



Kondisi 3 pada tank 1 , Motor on, jika nilai 70-100% led hijau pada tandon di HMI dan led hijau pada modul akan nyala , jika nilai sudah 100% motorr akan otomatis mati



37



`



Gambar 4.7 Kondisi 3 Pada Tank 1







Kondisi 1 pada tank 2 , saat tank1 sudah penuh maka motor 2 akan otomatis on dan mengisi tank 2 sampai penuh, jika nilai 0-30% led merah pada tank 2 di HMI akan menyala dan led merah pada modul akan menyala .



Gambar 4.8 Kondisi 1 pada tank 2 



Kondisi 2 pada tank 2 : motor on, jika nilai 30-70% maka led kuning tank 2 pada HMI 38



`



akan menyala dan led kuning pada modul akan menyala .



Gambar 4.9 Kondisi 2 pada tank 2







Kondisi 3 pada tank 2 Motor on, jika nilai 70-100% led hijau pada tandon di HMI dan led hijau pada modul akan nyala , jika nilai sudah 100% motor 2 akan otomatis mati



Gambar 4.10 Kondisi 3 Pada Tank 2 



Kondisi 1 pada tank 1&3 ; setelah tank 2 penuh maka tank 1 kosong dan tank 3 siap mengisi sehingga motor 1 dan 3 on dan mengisi ke tank masing- masing sampai penuh, jika nilai 039



`



30% maka led pada tank 1&3 akan di HMI akan hidup dan Led pada modul akan menyala.



Gambar 4.11 Kondisi 1 pada tank 1 dan 3







Kondisi 2 pada Tank 1&3 ; motor on jika nilai 30-70% maka led kuning pada tank 1&3 pada HMI dan led pada modul akan menyala



Gambar 4.12 Kondisi 2 pada tank 1 dan 3 



Kondisi 3 pada tank 1&3 : jika nilai 70-100% % maka led hijau pada tank 1&3 pada HMI dan led pada modul akan menyala dan setelah nilai mencapai 100% maka motor 1&3 akan mati otomatis. 40



`



Gambar 4.13 Kondisi 3 pada tank 1 dan 3







Kondisi 1 pada Tank 2 saat tank 2 kosong dan tank penyuplai nya penuh maka motor 2 otomatis mengisi tank 2 sampai penuh. , jika nilai 0-30% maka led pada tank 1&3 akan di HMI akan hidup dan Led pada modul akan menyala.



Gambar 4.14 Kondisi 1 pada tank 2 



kondisi 2 pada tank 2 motor on, jika nilai 30-70% maka led kuning tank 2 pada HMI akan menyala dan led kuning pada modul akan menyala . 41



`



Gambar 4.15 Kondisi 2 Pada Tank 2







Kondisi 3 pada tank 2 Motor on, jika nilai 70-100% led hijau pada tandon di HMI dan led hijau pada modul akan nyala , jika nilai sudah 100% motor 2 akan otomatis mati



Gambar 4.16 Kondisi 3 Pada Tank 2 



Kondisi 1 pada tank 1 , motor akan on, jika nilai air 0-30% led merah akan menyala pada HMI dan Modul 42



`



Gambar 4.17 Kondisi 1 Pada Tank 1







Kondisi 2 pada tank 1 motor on, jika nilai pada 30-70% led kuning akan menyala pada HMI dan Modul



Gambar 4.18 Kondisi 2 pada tank 1 



Kondisi 3 pada tank 1 , Motor on, jika nilai 70-100% led hijau pada tandon di HMI dan led hijau pada modul akan nyala , jika nilai sudah 100% motorr akan otomatis mati. 43



`



Gambar 4.19 Kondisi 3 pada tank 1







Kondondisi user 1 pada tank 3 : ketikan seluruh tank penuh baru bisa membuka keran pada tank 3 , ketika menekan tombol user start pada HMI atau tombol merah 1 pada Modul itu akan membuka keran dan mengahabiskan air pada tank 3, jika nilai 100-70 maka indikator led tank pada HMI dan pada modul akan berwarna hijau. Dan motor dalam keadaan mati .



Gambar 4.20 Kondisi 1 user pada tank 3 



Kondisi user 2 pada tank 3 : jika nilai 70-30% maka led kuning akan menyala pada HMI dan 44



`



Modul, motor dalam keadaan mati



Gambar 4.21 Kondisi 2 User Pada Tank 3 



Kondisi user 3 pada tank 3 : jika nilai tank 3, 30-0% maka led merah akan menyala pada HMI dan Modul , motor dalam keadaan mati



Gambar 4.22 Kondisi 3 User Pada tank 3 



Kondisi 1 pada tank 3 : Setelah air habis pada tank 3 motor 3 otomatis mengisi tank 3 sampai penuh, jika nilai 0-30% maka maka led merah akan menyala pada HMI dan Modul .



45



`



Gambar 4.23 Kondisi 1 pada tank 3







Kondisi 2 pada tank 3 jika nilai 30-70% maka led tank pada HMI dan modul akan menyala dan motor tetap on.



Gambar Kondisi 2 pada tank 3 



Kondisi 3 pada tank 3 motor on , jika nilai 70-100% maka led pada tank di HMI dan modul akan menyala dan jika sudah nilai sudah sampe 100 maka motor akan otomatis berhenti. 46



`



Gambar 4.24 Kondisi 3 Pada tank 3







Kondisi 1 pada tank 2 : pada saat tank 2 kosong motor 2 akan otomatis mengisi tank 2 sampai penuh , nilai 0-30% maka led pada HMI dan modul akan menyala .



Gambar 4.25 Kondisi 1 Pada Tank 2 



kondisi 2 pada tank 2 : Motor on , jika nila 30-70% maka led pada HMI dan Modul akan menyala. 47



`



Gambar 4.26 Kondisi 2 Pada Tank 2







Kondisi 3 pada tank 2 : Motor on , jika nila 70-100% maka led pada tank di HMI dan Modul akan menyala , dan jika nilai sudah 100 maka motor akan otomatis berhenti.



Gambar 4.27 Kondisi 3 Pada Tank 2 



Kondisi 1 pada tank 1: tank 1 kosong dan motor akan secara otomatis mengisi sampai tank 1 penuh, led tank pada HMI dan Modul akan menyala . 48



`



Gambar 4.28 Kondisi 1 Pada Tank 1







Kondisi 2 pada tank 1 : Motor on , jika nilai 30-70% maka led tank pada HMI dan Modul akan menyala



Gambar 4.29 Kondisi 2 Pada Tank 1 



Kondisi 3 pada tank 1 : jika nilai pada tank sudah mencapai seratus motor akan berhenti secara otomatis , led tank pada Hmi dan Modul akan menyala 49



`



.



Gambar 4.30 Kondisi 3 Pada Tank 1 



Kondisi saat emergency : ketika tombol emergency ditekan maka akan memberhentikan jalanya sistem motor dan nilai akan berhenti, seperti gambar berikut . dan jika ingin melanjutkan tekan tombol Start engine



Gambar 4.31 Kondisi Saat Emergency 



kondisi saat user stop : ketika user stop ditekan maka akan menutup keran yang mengalir dari tank 3, dan nilai akan berhenti seperti gambar dibawah ini, dan jika ingin membuka keran nya 50



`



kembali tekan user start



Gambar 4.32 Kondisi User Stop 



kondisi pada Reset : tombol reset berfungsi untuk mengulang Sistem ke posisi awal



Gambar 4.33 Kondisi Saat Reset



51



`



BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diperoleh setelah mengerjakan tugas akhir dengan judul Rancang bangun modul simulai kontrol filter air bersih dengan menggunakan HMI berbasis PLC :    



Modul bekerja sesuai harapan Materi ini berisi pengetahuan tentang HMI, operasi dasar, perencanaan dan pembuatan sebuah project, serta interfacing HMI, PLC dan perangkat input/output .kita bisa dengan mudah mengkontrol program melalui HMI diharapkan mahasiswa atau operator yang mempelajari PLC akan termotivasi, tertarik dan terlatih untuk menyelesaikan masalah dibidang kendali PLC



5.2 Saran Adapun saran-saran yang dianggap penting untuk disampaikan :    



Semoga project ini dapat dikembang dengan adanya penambahan kendali jarak jauh agar user dapat mengoperasikan dan melakukan monitoring jarak jauh Dalam pemasangan komponen harus teliti lagi karena sering terjadi kesalahan pada saat menghubungkan PLC pada komponen Sebelum kita mendesain tata letak modul sebaiknya kita mengkonsultasikan kepada pembimbing terlebih dahulu agar tidak terjadi kesalahpahaman Ketika kita menghubungkan motor ac ke pin sebaiknya kita memperhatikan program agar pemasangan tidak tertukar antara 220V dengan 0V



52



`



DAFTAR PUSTAKA Wicaksono, Handy., 2009, PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (Teori, Pemograman, dan Aplikasinya dalam Otomatisasi Sistem). Graha Ilmu, Yogyakarta. Pranowo, Deradjad., 2016, PANDUAN BELAJAR PLC TEORI dan PRAKTIK. Sanata Dharma University Press, Yogyakarta. Haryanto, Heri. Hidayat, Sarif “Perancangan HMI (Human Machine Interface) Untuk Pengendalian Kecepatan Motor DC” Jurusan Elektro Fakultas, Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, 2012. Handy Wicaksono. November, 2009. PLC – Teori, Pemrograman dan Aplikasinya dalam Otomasi Sistem, Jogjakarta: Graha Ilmu. Handy Wicaksono. November, 2009. Programmable Logic Controller – Teori, Pemrograman danAplikasinya dalam Otomasi Sistem. Jogjakarta: Graha Ilmu. Handy Wicaksono. 2013. Unofficial Beginner Guide’s to Siemens S7 200 PLC. Yogyakarta: Graha Ilmu. Andrew. 2017 , Belajar PLC , https://listrik.sv.ugm.ac.id/2017/06/09/belajar-plc/ Tanggal akses 9 Juni 2017. Suprianto. 2015. Pengertian Power Supply. ersupply/. Tanggal akses 15 April 2021.



http://blog.unnes.ac.id/antosupri/pengertian-pow-



Kho, D. 2020. Pengertian MCB (Miniature Circuit Breaker) dan Prinsip kerjanya. https://teknikelektronika.com/pengertian-mcb-miniaturecircuit-breaker-prinsip-kerja. Tanggal akses 15 April 2021. Situmorang, R.F. 2020. Pilot Lamp Indikator Panel Listrik. http://www.ruang-server.com/2020/11/pilot-lampindikator-panel-listrik.html. Tanggal akses 15 April 2021. Suprianto. 2015. Pengertian Push Button Switch (Saklar Tombol Tekan). http://blog.unnes.ac.id/antosupri/pengertian-pushbutton-switch-saklar-tombol-tekan/. Tanggal akses 15 April 2021.



Dedy Rusmadi dan Deni Prihadi. (2007): Belajar Rangkaian Elektronika Tanpa Guru. Bandung: CV.Del Fajar.



53



`



54