Tugas Akhir [PDF]

Citation preview

PERANCANGAN PROGRAM PLC UNTUK VOLUME AIR TANGKI PADA MESIN FILLING OTOMATIS BERBASIS PLC OMRON CP1E DENGAN SENSOR ULTRASONIK SRF-05



TUGAS AKHIR JALUR PEMBUATAN ALAT Diajukan Kepada Akademi Teknologi Warga Surakarta Untuk Memenuhi Sebagian Dari Syarat-Syarat Guna Memperoleh Diploma III Oleh:



GALIH RESTU ANDRIANTO Nim : 122041 Jurusan : Teknik Elektro



AKADEMI TEKNOLOGI WARGA SURAKARTA 2015



i i



PENGESAHAN



Mengesahkan,



Disetujui,



Direktur A.T. Warga Surakarta



Dosen Pembimbing



( Y. Yulianto Kristiawan, ST.,M.T )



( Slamet Pambudi, ST., M. Eng. ) ii ii



Dipertahankan di Depan Tim Penguji Tugas Akhir Program Studi Teknik Elektro Akademi Teknologi Warga Surakarta Dan Diterima untuk Memenuhi Sebagian Syarat-syarat Guna Memperoleh Diploma III Pada Hari : Selasa Tanggal



: 20 Oktober 2015



Tempat



: R. Dosen Teknik Elektro



Ketua,



Sekertaris,



( Agung Prasetyo, ST )



( Slamet Pambudi, ST, M.Eng. )



Penguji:



1.



Agung Prasetyo, ST.



(



)



2.



Drs. Rahmat, MT.



(



)



3.



Slamet Pambudi, ST, M.Eng.



(



)



iiiiii



MOTTO



 “Kemenangan Yang seindah-indahnya dan sesukar-sukarnya yang boleh direbut oleh manusia ialah menundukan diri sendiri.” (ibu kartini)  “Pendidikan merupakan perlengkapan yang baik untuk hari tua.” (Aristoteles)  “Ketergesaan dalam setiap usaha membawa kegagalan.” (Herodotus)  Cara terbaik untuk keluar dari persoalan adalah memecahkanya.  Ku olah kata, ku baca makna, ku ikat dalam alinea, kubingkai dalam bab sejumlah lima, jadilah mahakarya, gelar sarjana kuterima, orangtua, dan kerabat terdekatpun bahagia..  Saya datang, saya bimbingan , saya ujian, saya revisi dan saya MENANG.



iv iv



PERSEMBAHAN



Tugas



akhir



ini



saya



persembahkan kepada : 1. Bapak dan Ibu tercinta 2. kakak Tersayang 3. Saudara dan Sahabat 4. Teman-teman seangkatan 5. Almameter



v



v



KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena berkat Rahmat dan Karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Ahir ini. Shalawat serta salam semoga senantiasa terlimpah curahkan kepada Nabi Muhammad SAW, kepada keluarganya, para sahabatnya, dan kepada umatnya hingga ahir zaman, amin. Penulisan skripsi ini diajukan untuk memenuhi ssalah satu syarat memperoleh gelar Sarjana pada program studi Teknik Elektro di Akademi Teknik Warga Surakarta. Judul yang penulis ajukan adalah judul “PERENCANAAN PROGRAM PLC UNTUK



VOLUME



TANGKI



PADA



MESIN



FILLING



OTOMATIS



BERBASIS PLC OMRON CP1E DENGAN SENSOR ULTRASONIK SRF-05”. Dalam penyusunan dan penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan serta dukungan dari pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis dengan senang hati menyampaikan terima kasih kepada yang terhormat: a)



Bapak Y.Yulianto Kristiawan, ST, selaku Direktur Akademi Teknologi Warga Surakarta.



b) Bapak Slamet Pambudi, ST, M.Eng. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Akademi Teknologi Warga Surakarta sekaligus sebagai pembimbing. c)



Bapak AG Eko Budi Nusantoro, S.Pd. selaku PD I Bidang Akademik Akademi Teknologi Warga Surakarta.



vi



vi



d) Bapak Drs. Rahmat, MT. selaku Penasehat Akademi yang telah memberi banyak dorongan moril sehubungan dengan kegiatan perkuliahan. e)



Kedua orang tuaku, Bapak dan Ibu yang selalu membimbing, mendidik, mengarahkan, dan mendo’akan sehingga pembuatan tugas akhir ini dapat berjalan dengan lancar.



f)



Semua pihak dan rekan–rekan yang membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini.



Semoga Allah SWT memberikan balasan yang berlipat ganda kepada semuanya. Demi perbaikann selanjutnya, saran dan kritik yang membangun akan penulis terima dengan senang hati. Akhirnya, hanya kepada Allah SWT penulis serahkan segalanya mudah-mudahandapat bermanfaat khususnya bagi penulis umumnya bagi kita semua.



Sukoharjo, 17 Oktober 2015



(Galih Restu Andrianto)



viivii



DAFTAR ISI



HALAMAN JUDUL …………………………………………………………...... i HALAMAN PENGESAHAN …………………………………………………... ii HALAMAN PERSETUJUAN …………………………………………….…… iii MOTTO ………………………………………………………………………… iv PERSEMBAHAN………………………………………………………….......... v KATA PENGANTAR…………………………………………………………... vi DAFTAR ISI…………………………………………………………...……….viii DAFTAR GAMBAR……………………………………………...…………...xi DAFTAR TABEL…………………………………………...……...…...….. .....xiv



BAB I. PENDAHULUAN………………………………………..…….……… 1 LatarBelakangMasalah…………………………………...…….……… 1 PerumusanMasalah……………………………………………...….….. 5 PembatasanMasalah…………………………………………...….……. 5 Tujuan..................…………………………………...……...…….…..... 6 Metode Pengumpulan Data…………………………………….…...…..7 SistematikaPenulisan……………………………………….………….. 8



BAB II. DASAR TEORI.......………………………………….……………… 10 Programmable Logic Controller ( PLC ).........................……….……....10 Flow Sensor YF-S201..................................................................................... 26 Sensor Ultrasonic SRF-05..........................................................................… 27 ATMEGA16............................................................................................ 30 Expansion MAD11.......................………………....................….………… 32 Inverter OMRON SYSDRIVE tipe 3G3MX2......……………………….. 33 Silinder Penggerak Piston Ganda.…………………………….........48 Reed Switch .............................................. .......................................37 viii viii



Air Flow Control.............................................................................................39 Selang .......................…………………………………………………... 40 Relay...............................……………………………….……………...40



BAB III. PERENCANAAN ALAT DAN PROGRAM……….........……….....42 Kontruksi Alat...........…………………………………………….…….42 Blok Diagram Mesin Filling ....................…………………………......48 Wiring PLC ......…............…………………………………...…….......54 Catu Daya..............................................................................................56 Cara Kerja Level Air Tangki..................................................................57 Cara Kerja Penghitungan Volume Air Tangki.........................................58 Realisasi Perancangan Sistem......................................................................59 Langkah – Langkah Pembuatan Alat……........………………………... 60 La ngkah - langka h Pembuatan Program Ladder Dia gram........61 Cara Mengcompile Program............................................................................66 Cara Menstranfer Program Ladder ke PLC Omron.........................................67 Langkah Pembuatan Program Volume Air Dalam Tabung.............................71



BAB IV. HASIL PENGUJIAN..................... ....................................................77 Analisa Cara Kerja Program PLC............................................................77 Analisa Program PLC Bagian Volume Tabung……………………. 78 Hasil Analisa Program PLC Volume Tabung.................................80 Analisa Pemakaian HMI…………………………………...…………....82



BAB V. PENUTUP .......................................................................................... .88 Kesimpulan ………………………………………..………................... 88 Saran …………………………………………………………...……….89



ix ix



DAFTAR PUSTAKA……………………………………………...................... 90 Lampiran- lampiran



x x



DAFTAR GAMBAR BAB II LANDASAN TEORI Gambar 2.1 Bentuk Fisik PLC Omron CP1E.........................……….……....18 Gambar 2.2 Instruksi NOT............................................................................. 21 Gambar 2.3 Instruksi LOAD NOT.............................................................… 21 Gambar 2.4 Instruksi AND............................................................................. 22 Gambar 2.5 Instruksi AND NOT.......………………...............….………… 22 Gambar 2.6 Instruksi OR..................................……………………….. 23 Gambar 2.7 Instruksi OR NOT........…………………………….........23 Gambar 2.8 Instruksi OUT..............................................................................24 Gambar 2.9 Instruksi OUT NOT...............................................................24 Gambar 2.10 Instruksi Timer.....………………………....…………... 25 Gambar 2.11 Instruksi Counter.....………………………....…………... 25 Gambar 2.11 Instruksi END.....………………………....…………... 25 Gambar 2.13 Flow Sensor YF-S201.....………………....…………... 26 Gambar 2.14 Sensor Ultrasonic Mode Trigger Echo Terpisah..…………... 28 Gambar 2.15 Timing Trigger dan Echo Terpisah....……....…………... 29 Gambar 2.16 Sensor Ultrasonic Mode Trigger dan Echo Jadi Satu Pin… 30 Gambar 2.17 Timming Trigger dan Echo Jadi Satu Pin……....…………... 25 Gambar 2.18 ATMEGA 16..………………………....…………... 31 Gambar 2.19 Expansion MAD 11………………………....…………... 32 Gambar 2.20 Inverter OMRON SYSDRIVE tipe 3G3MX2..…………... 33 Gambar 2.21 Silinder Piston Ganda..………………………....…………... 34 Gambar 2.22 Selenoid Valve 5/2……………………....…………... 35 Gambar 2.23 Pin Selenoid Valve.………………………....…………... 36 Gambar 2.24 Reed Switch.....………………………....…………... 37 Gambar 2.25 Sensor Proximity Switch...…………………....…………... 38 Gambar 2.26 Jarak Deteksi Proximity..…………………....…………... 38 Gambar 2.27 Pengaturan Jarak Proximity..…………………....…………... 39 xi xi



Gambar 2.28 Air Flow Control………………………....…………... 39 Gambar 2.29 Selang................………………………....…………... 40 Gambar 2.30 Relay dan Socket......………………………....…………... 41



BAB III. PERENCANAAN ALAT DAN PROGRAM Gambar 3.1 Perencanaan Tata Letak Komponen…………….…….42 Gambar 3.2 Bagian Konveyor.................…………………………......43 Gambar 3.3 Module HMI..…………………………………...…….......43 Gambar 3.4 Desain Keseluruhan...........................................................44 Gambar 3.5 Box Panel................................................................45 Gambar 3.7 Flowchart Perancangan Umum.........................................49 Gambar 3.8 Flowchart Run Automatis..........................................................50 Gambar 3.9 Flowchart Sistem Tabung……………………………...51 Gambar 3.10 Penempatan Posisi Sensor Pada Tangki Air........53 Gambar 3.11 Wiring Input PLC......................................................................55 Gambar 3.12 Wiring Output PLC....................................................................55 Gambar 3.13 Tampilan Awal CX-Programmer...............................................62 Gambar 3.14 Pembuatan Program Baru di CX-Programmer…………......63 Gambar 3.15 Memilih Jenis PLC.…………………………...…….......63 Gambar 3.16 Memilih Jenis CPU Yang Digunakan……...…….......64 Gambar 3.17 Memilih Jenis Koneksi Yang Digunakann....................64 Gambar 3.18 Menu Pada CX-Programmer..................................65 Gambar 3.19 Menu Untuk Mengcompile Program dan Hasil Compile.......67 Gambar 3.20 Hasil Compile Yang Error.........................................................67 Gambar 3.21 Menu (PLC) – (Work Online).............................................68 Gambar 3.22 Peringatan Saat Work Online.................................................68 Gambar 3.23 Menu Transfer Program Ke PLC...........................................69 Gambar 3.24 Menu Download Options..........................................................70 Gambar 3.25 Peringatan Mengkoneksikan PLC....................................70 xii xii



Gambar 3.26 Peringatan Saat Melakukan Transfer Program ke PLC...........70 Gambar 3.27 Proses Transfer Program ke PLC ..... .......................................71 Gambar 3.28 Membuka Program Ladder ....................................................72 Gambar 3.29 Program Convert Ketinggian Air...................................73 Gambar 3.30 Program Volum Air Dalam Tabung...................................74 Gambar 3.31 Program Jumlah Botol Yang Dapat terisi.................................75 Gambar 3.23 Transfer Setting ke PLC......................................................75



BAB IV. HASIL PENGUJIAN Gambar 4.1 Program Level Air............................................................78 Gambar 4.2 Program Volume Tabung....................……………………. 79 Gambar 4.3 Hasil Program Volume Tabung.................................80 Gambar 4.4 Screen Utama Pada HMI………………...…………....83 Gambar 4.5 Screen Pada Menu Automatis...................................84 Gambar 4.6 Screen Pada Menu Setting...................................84 Gambar 4.7 Screen Pada Menu Run........................................85 Gambar 4.8 Screen Pada Menu Indikator Sensor.............................86 Gambar 4.9 Screen Pada Menu Monitoring Mechine......................87



xiii xiii



DAFTAR TABEL



BAB III PERENCANAAN ALAT DAN PROGRAM Tabel 3.1 Pengalamatan Komponen Input PLC..............................................59 Tabel 3.2 Pengalamatan Komponen Output PLC............................................60



ixiv xiv



1



BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Peran teknologi dewasa ini telah berkembang dengan pesat, ditambah dengan adanya era persaingan bebas. Otomatisasi merupakan salah satu realisasi dari perkembangan teknologi, dan merupakan satu–satunya alternatif yang tidak dapat dielakkan lagi untuk memperoleh sistem kerja yang sederhana, praktis, dan efisien sehingga memperoleh hasil dengan tingkat keakuratan yang tinggi. Segi waktu juga harus dipertimbangkan, karena dengan semakin pendek waktu yang diperlukan untuk proses produksi, maka akan mendapatkan hasil yang mempunyai kualitas lebih jika dibandingkan dengan proses produksi yang menggunakan waktu lebih lama. Selain jumlah produksi lebih banyak, biaya pengoperasiannya juga dapat ditekan seminim mungkin serta membutuhkan tenaga yang lebih sedikit, sehingga proses produksi tersebut memperoleh keuntungan lebih tinggi. Berdasarkan pertimbangan–pertimbangan diatas, untuk menunjang proses otomatisasi agar faktor–faktor produksi dapat tercapai dibutuhkan sistem kontrol. PLC (Programable Logic Controller) merupakan salah satu kontroler yang umum digunakan. Pada dasarnya didalam PLC (Programable Logic Controller) terdapat beberapa peralatan yang berfungsi sebagai relay, coil, latching coil, timer, counter,



1



2



perubahan analog ke digital, perubahan digital ke analog dan lain sebagainya yang dapat digunakan untuk mengendalikan peralatan dengan bantuan program yang kita rancang sesuai dengan kehendak kita. Selama ini, untuk pengaturan sistem-sistem ini masih menggunakan relayrelay konvensional sebagai pengontrolnya. Salah satu masalah yang sering muncul adalah jika salah satu relay rusak maka secara otomatis sistem akan berhenti dan hanya akan dapat dijalankan lagi jika relay tersebut telah selesai diperbaiki, proses ini biasanya memakan waktu yang lama. Selain itu jikasistem yang hendak diperbaharui maka keseluruhan sistem harus dibongkar.Sedangkan apabila menggunakan PLC (Programable Logic Controller) waktu perbaikan dan pembaharuan sistem relatif lebih singkat karena hanya dengan mengganti program sistem dapat berjalan kembali. Pada umumnya proses pengontrolan suatu sistem dibangun oleh sekelompok alat elektronik, yang dimaksudkan untuk meningkatkan stabilitas, akurasi, dan mencegah terjadinya transisi pada proses pengaplikasianya. Sistem otomasi dapat dibagi menjadi sistem kontrol dan aplikasi yang akan dikontrol. Bagian penting yang mendasari sistem otomasi pada kinerja sistem ini adalah pergeseran peran dalam pengambilan keputusan. Pengambilan keputusan yang sebelumya dilakukan oleh manusia beralih pada alat kontrol digital yang berisikan suatu program yang sesuai dengan proses yang



2



3



ingin dibuat atau dicapai. Kelebihan lainnya dari PLC(Programable Logic Controller) ini adalah efisien, hal ini dikarenakan program yang dibuat dapat mewakili banyaknnya komponen-komponen elektronika lainnya. Sistem kontrol PLC (Programable Logic Controller) ini dapat digunakan untuk pengisian botol secara otomatis yang sering disebut sebagai MESIN FILLING dengan menggunakan sensor Flowsensor misalnya. Mesin filling menggunakan PLC OMRON dengan ukuran botol yang berbeda-beda yang terdiri dari komponenkomponen elektronika lainya dan komponen-komponen listrik yang dirangkai sedemikian rupa, sehingga dapat berfungsi untuk pengisian botol yang masingmasing botol berbeda ukuran, tinggi rendah dan volume dalam botol tersebut. Sekarang ini sudah ada mesin pengisian botol secara otomatis, dimana botol-botol yang berbeda ukuran diletakkan diatas konveyor, mesin konveyor dioprasikan sesuai keinginan maka secara otomatis mesin konveyer akan bekerja. Mesin konveyer semacam ini dilengkapi dengan sistem kontrol otomatis, sehingga proses kerjanya dapat dikontrol oleh manusia. Lalu konveyor berhenti dan botol tepat dibawah Flowsensor dan dari tangki penampungan terdapat pompa air ukuran kecil, memompa air menuju sensor Flowsensor dan air dialirkan sesuai acuan yg diberikan, pada bagian piston untuk pengisian botol terdapat Pressure Switch sensor. Pressure switch sensor berguna untuk mendeteksi jika piston mendapat tekanan dari beban luar ketika piton menuju kearah bibir botol. Jika selang pengisi sudah berada di bibir botol maka piston akan berhenti dihentikan oleh pressure



3



4



switch sensor karena terjadi tekanan dari luar lalu mulai proses pengisian botol sesuai acuan berapa volume(litter) yg bisa diatur acuanya. Aplikasi PLC (Programmable Logic Controller) juga dapat digabungkan dengan teknologi modern lainnya yang dapat dilakukan secara otomatisasi juga, seperti penggabungan antara PLC dengan Mekatronika dan Mikrokontroller. Untuk Mekatronika sendiri dapat menggunakan piston silinder pneumatic. Dimana piston silinder pneumatic ini digunakan untuk pemindahan/pergeseran suatu benda dari satu tempat ke tempat yang lain. Sedangkan untuk menunjang pembuatan alat pada Tugas Akhir yang penulis buat, maka PLC (Progammable Logic Controller) juga membutuhkan peranan Mikrokontroller sebagai konversi data dari sensor Ultrasonic SRF-05 ke inputan PLC itu sendiri. Dimana hasil konversi itu berupa tegangan dan langsung bisa masuk ke Expansion MAD11, untuk proses selanjutnya Expansion MAD11 masuk ke terminal inputan PLC, lalu diolah menjadi data untuk mengetahui volume air pada tangki mesin filling. Berdasarkan latar belakang diatas, maka penulis ingin mengadakan pembuatan alat sebagai Tugas Akhir dengan judul “PERANCANGAN PROGRAM PLC UNTUK VOLUME AIR TANGKI PADA MESIN FILLING OTOMATIS BERBASIS PLC OMRON CP1E DENGAN SENSOR ULTRASONIC SRF-05”.



4



5



Rumusan Masalah



Berdasarkan latar belakang masalah yang telah diuraikan sebelumnya, maka dapat ditentukkan rumusan masalahyaitu: 1.



Bagaimana cara kerja perancangan program PLC untuk volume air tangki pada mesin filling otomatis berbasis PLC Omron CP1E dengan sensor ultrasonic SRF-05 ?



2.



Bagaimana alur interfacing perancangan program PLC untuk volume air tangki pada mesin filling otomatis berbasis PLC Omron CP1E dengan sensor Ultrasonic SRF-05 ?



3.



Bagaimana cara mendesain HMI (Human Machine Interface) pada Sistem Kontrol Interfacing perancangan program plc untuk volume air tangki pada mesin filling otomatis berbasis PLC Omron CP1E dengan sensor Ultrasonic SRF-05 ?



Batasan Masalah Mengingat keterbatasan pengetahuan, kemampuan, sarana dan prasarana serta agar ruang lingkup penelitian lebih sistematis dan terarah, oleh karena itu dilakukan pembatasan masalah. Adapun batasan masalah ini ialah sebagai berikut:



5



6



a) Sistem Kontrol Interfacing perancangan program plc untuk volume air tangki pada mesin filling otomatis berbasis PLC Omron CP1E dengan sensor Ultrasonic SRF05. b) Kontrol sistem menggunakan saklar-saklar dan HMI (Human Machine Interface). c) Penggunaan sensor-sensor pada interfacing perancangan program plc untuk volume air tangki pada mesin filling otomatis berbasis PLC Omron CP1E dengan sensor Ultrasonic SRF-05. d) Software yang digunakan adalah CX-PROGRAMMER untuk pemograman Ladder Diagram PLC (Programmable Logic Controller) OMRON.



Tujuan Pembuatan Alat Mesin filling berbasis PLC Omron CP1E type N 40DR-A mempunyai beberapa tujuan diantaranya: a) Mahasiswa dapat megetahui cara kerja program volume air tangki pada mesin filling otomatis berbasis PLC Omron CP1E dengan sensor Ultrasonic SRF-05. b) Mahasiswa mampu membuat program PLC (Programmable Logic Controller) dengan software CX-Programmer untuk mengetahui berapa volume air tangki dan dapat mengetahui berapa botol yang dapat diisi pada mesin filling otomatis berbasis PLC Omron CP1E dengan sensor Ultrasonic SRF-05.



6



7



c) Mahasiswa mampu membuat program HMI (Human Machine Interface) dengan software Easy Builder untuk menampilkan volume air tangki pada mesin filling otomatis berbasis PLC Omron CP1E dengan sensor ultrasonic SRF-05.



Metode Pengumpulan Data Penulis menyelesaikan tugas akhir tidak terlepas dari metode-metode yang telah ada, baik itu dalam penulisan laporan ataupun dalam pengamatan. Oleh karena itu metodemetode yang digunakan penulis adalah sebagai berikut:



Metode Interview Dalam metode interview ini penulis bertanya langsung kepada Dosen Pembimbing, sehingga dapat menambah wawasan ataupun informasi yang penulis lakukan dalam menyusun laporan Tugas Akhir.



Metode Kepustakaan Kepustakaan merupakan buku atau sumber lain yang merupakan referensi yang terperinci dan sistematis dari semua karya ilmiah yang oleh penulis dipergunakan untuk menyusun laporan ini. Dalam hal ini penulis memanfaatkan perpustakaan kampus dan luar kampus sebagai tambahan materi untuk dijadikan Tugas Akhir.



7



8



Metode Observasi Pada metode observasi ini yaitu dengan melakukan dan mengadakan pengamatan langsung dengan obyek yaitu dengan melakukan percobaan pada komponen-komponen untuk pembuatan alat ini.



Sistematika Penulisan Laporan Tugas Akhir ini terbagi dalam bab-bab yang diuraikan secara terperinci. Adapun sistematika penulisan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : BAB I. PENDAHULUAN Membahas tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, metode pengumpulan data dan sistematika penulisan laporan tugas akhir. BAB II. DASAR TEORI Membahas tentang dasar-dasar teori yang berkaitan dengan sensor ketinggian level air, PLC, Pneumatik, dan komponen lainnya. BAB III. PERENCANAAN ALAT DAN PROGRAM Membahas perencanaan dan skema pembuatan sensor volume air, PLC, Pneumatik, dan komponen lainnya.



8



9



BAB IV. HASIL PENGUJIAN Membahas cara kerja, pengujian sistem dan analisa sistem dari alat yang dibuat. BAB V. PENUTUP Meliputi kesimpulan dan saran yang ingin disampaikan oleh penulis, dan disertai daftar pustaka dan lampiran.



9



10



BAB II LANDASAN TEORI Sejarah Programmable Logic Controller (PLC) Secara historis, PLC pertama kali dirancang oleh perusahaan General Motor (GM) sekitar tahun 1968 untuk menggantikan control relay pada proses sekuensial yang dirasakan tidak fleksibel dan berbiaya tinggi. Pada saat itu , hasil rancangan telah benar-benar berbasis komponen solid state dan memiliki fleksibilitas tinggi, hanya secara fungsional masih terbatas pada fungsi-fungsi kontrol relai saja.Seiring perkembangan teknologi solid state ,saat ini PLC telah mengalami perkembangan luar biasa, balk dari ukuran. kepadatan komponen serta dari segi fungsionalnya. Beberapa peningkatan perangkat keras dan perangkat lunak ini di antaranya adalah: 1. Ukuran semakin kecil dan kompak. 2. Jumlah input output yang semakin banyak dan padat. 3. Waktu eksekusi program yang semakin cepat. 4. Pemrograman relatif semakin mudah. Hal ini terkait dengan perangkat lunak pemrograman yang semakin mudah. 5. Memiliki kemampuan komunikasi dan sistem dokumentasi yangsemakin baik. 6. Jenis instruksi/fungsi semakin banyak dan lengkap. 7. Beberapa jenis dan tipe PLC dilengkapi dengan modul-modul untuk tujuan kontrol kontinu. misalnya modul ADC/DAC, PID, modul Fuzzv dan lain-lain.



10



11



Pengertian PLC



PLC merupakan sistem yang dapat memanipulasi, mengeksekusi, dan atau memonitor keadaan Proses pada laju yang amat cepat, dengan dasar data yang bisa diprogram dalam sistem berbasis mikroprosesor integral. PLC menerima masukan dan menghasilkan keluaran sinyal-sinyal listrik untuk mengendalikan suatu sistem. Dengan demikian besaran-besaran fisika dan kimia yang dikendalikan, sebelum diolah oleh PLC, akan diubah menjadi sinyal listrik baik analog maupun digital,yang merupakan data dasarnya.



Konsep PLC



Konsep dari Programable Logic Controller (PLC) sesuai dengan namanya adalah sebagai berikut : Programmable : Menunjukkan kemampuannya yang dapat dengan mudah diubah-ubah sesuai program yang dibuat dan kemampuannya dalam hal memori program yang telah dibuat. Logic : Menunjukkan kemampuannya dalam memproses input secara aritmetik (ALU), yaitu melakukan



operasi



membandingkan,



menjumlahkan,



mengurangi dan negasi. Controller : 11



mengalikan,



membagi,



12



Menunjukkan kemampuannya dalam mengontrol dan mengatur proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan.



Fungsi Dari PLC



Fungsi dan kegunaan dari PLC dapat dikatakan hampir tidak terbatas. Tapi dalam prakteknya dapat dibagi secara umum dan khusus. Secara umum fungsi dari PLC adalah sebagai berikut :



Kontrol Sequensial Karakter proses yang dikendalikan oleh PLC sendiri merupakan proses yang sifatnya bertahap, yakni proses itu berjalan urut untuk mencapai kondisi akhir yang diharapkan. Dengan kata lain proses itu terdiri beberapa subproses, dimana subproses tertentu akan berjalan sesudah subproses sebelumnya terjadi.



Monitoring Plant PLC secara terus menerus memonitor suatu sistem (misalnya temperatur, tekanan, tingkat ketinggian) dan mengambil tindakan yang diperlukan sehubungan dengan proses yang dikontrol (misalnya nilai sudah melebihi batas) atau menampilkan pesan tersebut ke operator.



12



13



Kelebihan dan Kekurangan PLC



Adapun kelebihan maupun keuntungan tersebut antara lain: Harganya Lebih Murah Jika kita melihat kembali kepada sisi fleksibilitasnya tentunya sudah menjadi jawaban, dimana harga yang dikeluarkan jauh lebih sedikit (murah) jika dibandingkan dengan menggunakan sistem sebelumnya. Ketika sistem lama (relay) masih banyak menggunakan pengkabelan yang memakan banyak biaya, PLC menawarkan pengkabelan yang sederhana. Pengkabelan dapat dilakukan dengan jumlah yang banyak hanya dengan sebuah PLC, karena PLC mencakup relay, timer, counter, sequencer, dan beberapa fungsi yang dapat disesuaikan sesuai dengan kebutuhan. Fleksibel Dahulu, penggunaan perangkat sistem kendali membutuhkan banyak sistem pengolahan untuk masing-masing perangkat saja. Misalnya jika terdapat lima mesin maka



dibutuhkan



lima



pengendali.



Hal



tersebut



kini



teratasi



dengan



menggunakan PLC. Cukup menggunakan sebuah PLC saja, banyak perangkat yang dapat dijalankan dengan programnya masing-masing. Sistem pengkabelan mulai dibenahi dan direduksi, semakin sedikit kabel yang digunakan dan ringkat/ sederhana. Tak perlu banyak ruang untuk menempatkannya



13



14



Bisa Melakukan Pemrograman, Pemrograman Ulang dan Koreksi dengan Mudah PLC memiliki kelebihan dimana sistemnya dapat diprogram ulang secara cepat, proses produksi yang bercampurpun dapat diselesaikan dengan cepat. Bahkan ketika sistem sedang dijalankan. Bila salah satu sistem akan diubah atau dikoreksi, pengubahannya hanya dilakukan pada program yang terdapat di komputer, dengan waktu yang relatif singkat, setelah itu baru didownload ke PLC. Metode Pemrograman Mudah dan Bermacam-macam Banyak metode untuk membuat suatu program pada PLC. Seperti pada penjelasan pemrograman pada PLC, disebutkan bahwa terdapat banyak metode yang ditawarkan untuk membuat suatu program pada PLC, di antaranya Ladder Logic Diagram, Mneumonic dan Function Block Diagram. Setiap programer dapat memiih metode sesuai dengan kebutuhan dan kemampuan. Sistem Terbaru dengan Wireless Sistem terbaru dari PLC yaitu dengan menawarkan sistem yang wireless dan dapat diakses oleh penggunanya dengan mudah dan jarak jauh. Tak harus masuk ke dalam kantor atau ruangan khusus.



Upgrade Sistem dan Komponen Lebih Cepat Pengguna dapat Menambahkan komponen-komponen kendali setiap saat dan tanpa memerlukan tenaga juga biaya yang besar seperti pada pengendali



14



15



konvensional (relay). Dimudahkan juga dengan komponen yang tersedia dalam bentuk paket modul, pemasangan dapat dilakukan dengan cepat dan mudah. Adapun kekurangan-kekurangan PLC dapat dijelaskan sebagai berikut: Operasi dengan Ragkaian yang Statis (Tetap) Kinerja PLC menjadi tidak optimal dan efektif bahkan memboroskan biaya jika rangkaian pada sebuah operasi tidak dilakukan perubahan secara menyeluruh. Proses justru akan menjadi lambat dan membuat sistem terganggu, mempengaruhi pada hasil produksi dan keluaran. Aplikasi Program PLC Buruk untuk Aplikasi Statis (Tetap) Aplikasi-aplikasi PLC dapat mencakup beberapa fungsi sekaligus. Di lain sisi, beberapa aplikasi merupakan aplikasu dengan satu fungsi. Jarang sekali dilakukan perubahan bahkan tidak sama sekali atau statis. Hal tersebut membuat penggunaan PLC pada aplikasi dengan satu fungsi dinilai tidak efektif bahkan dapat menghabiskan biaya yang besar alias boros. Oleh sebab itu, penggunaan PLC pada aplikasi kecil tidak direkomendasikan oleh para ahli sistem kendali.



Konfigurasi System PLC Dalam System PLC ini terdapat 4 bagian komponen utama yaitu : 1. Central Processing unit (CPU) merupakan otak utama dari PLC yang terdiri dari 3 bagian yaitu : a. Mikroprosesor merupakan otak dari PLC yang di fungsikan untuk operasi matematika dan operasi logika. 15



16



b. Memori merupakan bagian dari CPU yang digunakan untuk melakukan proses peyimpanan dan pengiriman data pada PLC. c. Catu daya yang berfungsi untuk mengubah sumber masukan tegangan bolak – balik menjadi sumber tegangan searah. 2. Programmer/monitor digunakan untuk memasukkan program ke dalam PLC dan dapat memonitor proses yang di lakukan oleh PLC. 3. Input/output modules untuk merubah sinyal listrik yang datang dari peralatan luar menjadi besaran tegangan dengan level rendah dan kemudian di proses oleh CPU yang menjadi bentuk sinyal dengan level – level tertentu untuk mengontrol peralatan – peralatan output. 4. Spesifikasi PLC Omron Untuk PLC sekarang ini banyak yang bermunculan, dimana setiap keluaran atau merk dan type PLC memiliki konfigurasi terminal input /output yang berbeda dan keunggulan masing – masing dan tentunya berbeda pula segi ukurannya. Unit PLC dibuat dalam banyak model/tipe. Pemilihan suatu tipe PLC harus mempertimbangkan, yang dibedakan sebagai berikut : 1. Jenis catu daya. 2. Jumlah terminal input dan output. 3. Tipe rangkaian outputnya.



16



17



PLC OMRON SYSMAC CP1E N40DR-A



PLC OMRON SYSMAC CP1E adalah salah satu produk PLC dari Omron yang terbaru. CP1E merupakan PLC tipe paket yang tersedia dengan 10, 14, 20, 30, 40 atau 60 buah I/O (input/output). Sistem input outputnya berupa bit. Atau lebih dikenal dengan PLC tipe relay karena hanya membaca masukan (input) dan menghasilkan keluaran (output) dengan logika “1” atau “0”. CP1E N40DR-A termasuk unit CPU jenis-N, yaitu sebuah model aplikasi unit CPU yang mendukung koneksi ke Terminal Programmable, inverter, dan servo drive. Untuk pemrogramanya menggunakan software yang disebut CX-Programmer.



Model Unit CPU untuk PLC CP1E N40DR-A Konfigurasi model angka satuan pada PLC CP1E N40DR-A adalah : CP1E N40DR-A Keterangan : CP1E = Jenis PLC N



= Tipe unit (aplikasi CPU), Sebuah model aplikasi Unit CPU yang mendukung koneksi ke Terminal Programmable, inverter, dan servo drive.



40



= Kapasitas Input/Output (40 I/O = 24 Input, 16 Output).



D



= Mempunyai tegangan input DC.



R



= Tipe Outputnya adalah Relay.



17



18



A



= Input Power Supply(catu daya) AC 100-240 volt. Untuk konsumsi arus listrik untuk PLC CP1E N40DR-A sebesar 0,21 A untuk masukan sebesar 5 VDC dan 0,08 A untuk masukan sebesar 24 VDC.



Berikut ini spesifikasi dan bentuk fisik :



Gambar 2.1 Bentuk fisik PLC Omron CP1E



Dasar Pemrograman PLC Pada dasarnya PLC tidak dapat melakukan apa-apa tanpa adanya program di dalam memori proses. Program PLC dimasukkan ke dalam memori dengan menggunakan peralatan pemrograman PLC yang sesuai, peralatan pemrograman PLC itu diantaranya : a. Hand-held Unit. b. Terminal video. c. Komputer pribadi/PC.



18



19



Bahasa Pemrograman PLC memiliki banyak bahasa pemograman. Sedangkan bahasa yang sering di gunakan atau mudah untuk di gunakan adalah dengan menggunakan diagram ladder.



Diagram Ladder Diagram ladder terdiri dari garis vertikal yang di sebut garis bar. Instruksi yang dinyatakan dengan simbol digambarkan dan disusun sepanjang garis horizontal dimulai dari kiri dan dari atas ke bawah. Diagram ladder digunakan untuk menggambarkan rangkaian listrik dan dimaksudkan untuk menunjukkan urutan kejadian, bukan hubungan kabel antar komponen. Pada Diagram ladder memungkinkan elemen-elemen elektrik dihubungkan sedemikian rupa sehingga keluaran (output) tidak hanya terbatas pada ketergantungan terhadap masukan (input) tetapi juga terhadap logika. Diagram ladder memuat beberapa blok yang dapat mempresentasikan aliran program dan fungsi seperti : 1. Contact Contact dapat berupa kontak input (saklar, push button), kontak internal variabel (relay otomatis) dan lain-lain, ada 4 macam tipe kontak yaitu : a. Kontak NO (Normally Open) adalah kontak yang terdapat pada Diagram ladder dimana pada saat keadaan sistem belum bekerja kondisi kontak dalam keadaan terbuka.



19



20



b. Kontak NC (Normally Close) adalah kontak yang terdapat pada Diagram ladder di mana pada saat keadaan sistem belum bekerja kondisi kontak dalam keadaan tertutup. c. Kontak rising edge adalah kontak yang terdapat pada Diagram ladder di mana pada saat pada saat keadaan sistem mulai bekerja kondisi kontak berubah dari logika “0” menjadi logika “1”. d. Kontak falling edge adalah kontak yang terdapat pada Diagram ladder di mana pada saat keadaan sistem mulai bekerja kondisi kontak berubah dari logika “1” menjadi logika “0” 2. Coil Coil secara umum menyatakan output, ada 4 macam tipe coil yaitu : a. Coil. b. Negatif coil. c. SET coil. d. RESET coil.



Instruksi Dasar PLC CP1E N40DR-A Dalam hubungannya dengan masukan dan keluaran, beberapa instruksi dasar PLC yang banyak digunakan dalam penyusunan diagram ladder antara lain : 1. LOAD



20



21



Instruksi load pada PLC mempunyai singkatan kode LD. Instruksi ini dibutuhkan jika urutan kerja (sequence) pada suatu sistem kontrol hanya membutuhkan satu kondisi logic saja dan sudah dituntut untuk mengeluarkan satu output. a. Logikanya seperti contact NO relay. Ladder diagram simbol Load ditunjukkan pada Gambar di bawah ini.



Gambar 2.2 Instruksi NOT 2. LOAD NOT a.



Instruksi LOAD NOT pada PLC mempunyai singkatan kode LD NOT. Instruksi ini dibutuhkan jika urutan kerja (sequence) pada suatu sistem kontrol hanya membutuhkan satu kondisi logic saja dan sudah dituntut untuk mengeluarkan satu output. Logikanya seperti contact NC relay. Ladder diagram simbol Load not ditunjukkan pada Gambar di bawah ini :



Gambar 2.3 Instruksi LOAD NOT 3. AND a. Instruksi And pada PLC mempunyai singkatan kode AND. Instruksi ini dibutuhkan jika



urutan kerja (sequence) pada suatu sistem kontrol 21



22



membutuhkan lebih dari satu kondisi logic yang harus terpenuhi semuanya untuk mengeluarkan satu output. b. Logikanya seperti contact NO relay. c. Ladder diagram simbol And ditunjukkan pada Gambar di bawah ini.



Gambar 2.4 Instruksi AND



4. AND dan NOT a. Instruksi And danNot pada PLC mempunyai singkatan kode And not. Instruksi ini dibutuhkan jika urutan kerja (sequence) pada suatu sistem kontrol membutuhkan lebih dari satu kondisi logic yang harus terpenuhi semuanya untuk mengeluarkan satu output. b. Logikanya seperti contact NC relay. c. Ladder diagram simbol And not ditunjukkan pada Gambar di bawah ini. .



Gambar 2.5 Instruksi AND NOT



22



23



5. OR a. Instruksi Or pada PLC mempunyai singkatan kode OR. Instruksi ini dibutuhkan jika urutan kerja (sequence) pada suatu sistem kontrol hanya membutuhkan salah satu saja dari beberapa kondisi logika untuk mengeluarkan satu output. b. Logikanya seperti contact NO relay. c. Ladder diagram simbol Or ditunjukkan pada Gambar di bawah ini.



Gambar 2.6 Instruksi OR



6. OR NOT a. Instruksi Or not pada PLC mempunyai singkatan kode Or not. Instruksi ini dibutuhkan jika urutan kerja (sequence) pada suatu sistem kontrol hanya membutuhkan salah satu saja dari beberapa kondisi logika untuk mengeluarkan satu output. b. Logikanya seperti contact NC relay. c. Ladder diagram simbol Out ditunjukkan pada Gambar di bawah ini.



Gambar 2.7 Instruksi OR NOT



23



24



7. OUT a. Instruksi Out pada PLC mempunyai singkatan kode OUT. Instruksi ini berfungsi untuk mengeluarkan output jika semua kondisi logika ladder diagram sudah terpenuhi. b. Logikanya seperti contact NO relay. c. Ladder diagram simbol Out ditunjukkan pada Gambar di bawah ini.



Gambar 2.8 Instruksi OUT 8. OUT NOT a. Instruksi Out not pada PLC mempunyai singkatan kode Out not. Instruksi ini berfungsi untuk mengeluarkan output jika semua kondisi logika ladder diagram tidak terpenuhi. b. Ladder diagram simbol Out not ditunjukkan pada Gambar di bawah ini.



Gambar 2.9 Instruksi OUT NOT 9. Timer dan Counter Instruksi Timer dan Counter pada PLC mempunyai singkatan kode TIM dan CNT untuk Counter. Nilai Counter dan Timer pada PLC bersifat Countdown 24



25



(menghitung mundur) dari nilai awal oleh program. Setelah hitungan mundur mencapai NO maka Timer/Counter akan ON.Ladder diagram Timer (TIM) ditunjukan pada gambar di bawah ini. a)



Gambar 2.10 Instruksi Timer. Ladder diagram Counter (CNT) ditunjukan pada gambar di bawah ini. b) .



Gambar 2.11 Instruksi Counter. 10. END Instruksi END digunakan sebagai tanda program selesai, jika program tidak diberi perintah END maka PC akan memberi peringatan (error) pada display. Ladder diagram perintah END ditunjukan pada di bawah ini. END



Gambar 2.12 Instruksi END



25



26



Flowsensor YF-S201 Water Flow sensor terdiri dari tubuh katup plastik, rotor air, dan sensor hall efek. Ketika air mengalir melalui, gulungan rotor-rotor. Kecepatan perubahan dengan tingkat yang berbeda aliran. Sesuai sensor hall efek output sinyal pulsa. sensor ini hanya membutuhkan jalur 5V dc dan Ground. Perhatikan gambar di bawah ini.



Gambar 2.13 Fisik Water Flow Sensor YF-S201



Prinsip kerja sensor ini adalah dengan memanfaatkan fenomena efek Hall. Efek Hall ini didasarkan pada efek medan magnetik terhadap partikel bermuatan yang bergerak. Ketika ada arus listrik yang mengalir pada divais efek Hall yang \ditempatkan dalam medan magnet yang arahnya tegak lurus arus listrik, pergerakan pembawa muatan akan berbelok ke salah satu sisi dan menghasilkan medan listrik. Medan listrik terus membesar hingga gaya Lorentz yang bekerja pada partikel menjadi nol. Perbedaan potensial antara kedua sisi divais tersebut disebut potensial 26



27



Hall. Potensial Hall ini sebanding dengan medan magnet dan arus listrik yang melalui divais.



Ultrasonic SRF-05 Sensor



Ultrasonic



SRF-05



merupakan



sensor



pengukur



jarak yang



menggunakan ultrasonic. Dimana prinsip kerja sensor Ultrasonic ini adalah Pemancar (transmitter) mengirimkan seberkas gelombang ultrasonic, lalu diukur waktu yang dibutuhkan hingga datangnya pantulan dari obyek. Lamanya waktu ini sebanding dengan dua kali jarak sensor dengan obyek, sehingga didapat jarak sensor dengan obyek yang bisa ditentukan dengan persamaan.



Jarak =















SRF-05 memiliki kinerja yang baik dalam mendeteksi jarak, dengan tingkat akurasi yang tinggi serta deteksi yang stabil. Penggunaannya pun sangat mudah, misalnya pada Arduino cukup hubungkan keluaran dari modul sensor ini dengan pin masukan digital dari papan pengembang ini. Hitung waktu antara saat pengiriman signal dengan saat signal pantulan diterima, bagi dengan dua kali kecepatan suara, maka jarak yang terdeteksi akan segera didapatkan. Sensor Ultrasonic Devantech SRF-05 dengan spesifikasi sebagai berikut :



27



28



1. Bekerja pada tegangan DC 5 volt 2. Beban arus sebesar 30 mA – 50 mA 3. Menghasilkan gelombang dengan frekuensi 40 KHz 4. Jangkauan jarak yang dapat dideteksi 3 cm – 400 cm 5. Membutuhkan trigger input minimal sebesar 10 uS 6. Dapat digunakan dalam dua pilihan mode yaitu input trigger dan output echo terpasang pada pin yang berbeda atau input trgger dan output echo terpasang dalam satu pin yang sama.



Mode 1- SRF05 - Trigger dan Echo terpisah



Pada mode ini, untuk mengakses input dan output digunakan pin sensor utrasonik yang berbeda. Artinya satu pin akan berfungsi sebagai transmitter dan satu pin sisanya berfungsi sebagai receiver. Jadi antara Triger dan Echo di bedakan.



Gambar 2.14 Mode Trigger dan Echo terpisah Timing diagram SRF05 mode trigger dan echo yang terpisah adalah sebagai berikut : 28



29



Gambar 2.15 Timming Trigger dan Echo terpisah



Mode 2- SRF05 - Trigger dan echo dalam 1 pin



Pada mode ini menggunakan 1 pin untuk digunakan sebagai trigger dan echo. Untuk menggunakan mode ini, hubungkan pin mode pada 0 V / ground. Sinyal echo dan sinyal trigger didapat dari 1 pin saja dengan delay antara sinyal trigger dan sinyal echo kurang lebih 700 us.



29



30



Gambar 2.16. Mode Trigger dan Echo jadi satu pin Timing diagram SRF05 mode trigger dan echo yang jadi satu adalah sebagai berikut :



Gambar 2.17. Timming Trigger dan Echo jadi satu pin ATMEGA 16 AVR



merupakan



seri



mikrokontroler



Complementary



Metal



Oxide



Semiconductor (CMOS) 8-bit buatan Atmel berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi pada program dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interupsi internal dan eksternal, serial UART, programmable Watchdog Timer, power saving mode, ADC dan PWM. AVR pun mempunyai In-System Programmable (ISP) Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang (read/write) dengan koneksi secara serial yang disebut Serial Peripheral Inteface (SPI). AVR memilki keunggulan dibandingkan



30



31



dengan mikrokontroler lain. ATMEGA16 mempunyai throughput mendekati 1 Millions Instruction Per Second (MIPS) per MHz, sehingga membuat konsumsi daya menjadi rendah terhadap kecepatan proses eksekusi perintah. Beberapa keistimewaan dari AVR ATMEGA16 antara lain: 1. Mikrokontroler AVR 8 bit yang memilliki kemampuan tinggi dengan konsumsi daya rendah. 2. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16MHz 3. Memiliki kapasitas Flash memori 16 Kbyte, EEPROM 512 Byte dan SRAM 1 Kbyte 4. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D 5. CPU yang terdiri dari 32 buah register 6. Port USART untuk komunikasi serial 7. Non-volatile program memory



Gambar 2.18. ATMega 16



31



32



EXPANSION MAD 11 Expansion Unit MAD 11 ini berfungsi sebagai modul Voltage Input dari outputan sensor Ultrasonic yang dihubung langsung dengan PLC CP1E tersebut. Jadi Keluaran dari sensor modul Ultrasonic tersebut yang berupa tegangan analog dari 0 Volt sampai 5 Volt akan terlebih dahulu masuk kedalam Expansion Unit MAD 11. Kemudian Expansion membaca tegangan yang masuk tersebut sebagai data dari sensor Ultrasonic.



Gambar 2.19 Expansion Unit MAD 11



32



33



INVERTER Inverter yang kami pakai adalah inverter OMRON SYSDRIVE tipe 3G3MX2. Dimana inverter ini dapat merubah listrik AC dari 1 phasa menjadi 3 phasa. Dan dapat pula mengatur kecepatan dari motor konveyor tersebut. Inverter ini mempunyai model pemrograman yang beda dari inverter lainnya. Karena sangat banyak sekali fitur-fitur yang 33epr dieksplore, mulai dari program kecepatan, pengaturan frekuensi, monitoring tegangan maupun arus, percepatan, perlambatan, dan masih banyak lagi. Dan inverter ini dapat pula 33eprogram melalui software computer, dimana software yang digunakan adalah CX-Drive



Gambar 2.20 inverter OMRON SYSDRIVE tipe 3G3MX2 33



34



Silinder Penggerak Piston Ganda Prinsip kerjanya menggerakkan batang piston ke arah masuk dan keluar, dengan kekuatan udara dari kompresor, udara masuk dari ujung piston, dengan adanya saling bergantian masuknya udara memungkinkan adanya tabrakan udara di dalam piston. Apabila ada udara yang masuk dari ujung batang piston maka batang piston akan bergerak maju, begitu juga sebaliknya apabila ada udara yang masuk dari ujung depan piston maka batang piston akan bergerak mundur. Kesemuanya itu diatur menggunakan PLC yang telah sudah diprogram dengan program yang kami buat.



Gambar 2.21 Silinder Piston Ganda



Selenoid Valve 5/2 Solenoid valve pneumatic adalah katup yang digerakan oleh energi listrik, mempunyai kumparan sebagai penggeraknya yang berfungsi untuk menggerakan plunger yang dapat digerakan oleh arus AC maupun DC. Solenoid valve pneumatic atau katup (valve) solenoida mempunyai lubang keluaran, lubang masukan, lubang jebakan udara (exhaust) dan lubang Inlet Main. Lubang Inlet Main, berfungsi sebagai 34



35



terminal / tempat udara bertekanan masuk atau supply (service unit), lalu lubang keluaran (Outlet Port) dan lubang masukan (Outlet Port), berfungsi sebagai terminal atau tempat tekanan angin keluar yang dihubungkan ke pneumatic, sedangkan lubang jebakan udara (exhaust), berfungsi untuk mengeluarkan udara bertekanan yang terjebak saat plunger bergerak atau pindah posisi ketika solenoid valve pneumatic bekerja.



Gambar 2.22. Selenoid Valve 5/2



Prinsip Kerja Selenoid Valve 5/2 Prinsip kerja dari solenoid valve/katup (valve) solenoida yaitu katup listrik yang mempunyai koil sebagai penggeraknya dimana ketika koil mendapat supply tegangan maka koil tersebut akan berubah menjadi medan magnet sehingga menggerakan plunger pada bagian dalamnya. ketika plunger berpindah posisi maka pada lubang keluaran dari solenoid valve pneumatic akan keluar udara bertekanan yang berasal dari supply (service unit), pada umumnya solenoid valve pneumatic ini



35



36



mempunyai tegangan kerja 100/200 VAC namun ada juga yang mempunyai tegangan kerja DC.



Gambar 2.23 Pin Selenoid Valve 5/2 Berikut keterangan gambar Solenoid Valve Pneumatic: 1. Valve Body 2. Terminal masukan (Inlet Port) 3. Terminal keluaran (Outlet Port) 4. Manual Plunger 5. Terminal slot power suplai tegangan 6. Kumparan gulungan (koil) 7. Spring 8. Plunger 9. Lubang jebakan udara (exhaust from Outlet Port) 10. Lubang Inlet Main 11. Lubang jebakan udara (exhaust from inlet Port)



36



37



12. Lubang plunger untuk exhaust Outlet Port 13. Lubang plunger untuk Inlet Main 14. Lubang plunger untuk exhaust inlet Port



Reed Switch Reed switch adalah sensor yang berfungsi untuk mendeteksi letak piston silinder yang sedang bekerja sesuai yang di inginkan. Untuk sebuah pneumatic menggunakan 2 buah reed switch dimana di letakkan di ujung-ujung pneumatic. Reed switch ini mempunyai 2 buah kutub yaitu kutub positif dan kutub negatif. Salah satu kutub di hubungkan secara common dan kutub lainnya di hubungkan ke PLC, bisa dibilang reed switch ini sebagai input bagi PLC. Dengan cara kerja sebagai magnetic apabila piston melewati reed switch maka lampu reed switch akan menyala, begitu juga sebaliknya apabila menjauh maka lampu akan mati.



Gambar 2.24 Reed Switch Sensor Proximity Switch CR18-8DN Pada alat yang kami buat, kami menggunakan sensor proximity seri CR188DN, sensor proximity adalah alat pendeteksi yang bekerja berdasarkan jarak obyek



37



38



terhadap sensor. Karakteristik dari sensor ini adalah menditeksi obyek benda dengan jarak yang cukup dekat, berkisar antara 1 mm sampai beberapa centi meter saja sesuai type sensor yang digunakan. Proximity Switch ini mempunyai tegangan kerja antara 10-30 Vdc dan ada juga yang menggunakan tegangan 100-200VAC. Pada alat yang kami buat, sensor ini berfungsi untuk pendeteksi botol yang akan di stop dan botol yang akan dicekam oleh piston.



Gambar 2.25 Sensor Proximity Switch Jarak Deteksi Jarak diteksi adalah jarak dari posisi yang terbaca dan tidak terbaca sensor untuk operasi kerjanya, ketika obyek benda digerakkan oleh metode tertentu.



Gambar 2.26 Jarak Deteksi Proximity



38



39



Pengaturan jarak Mengatur jarak dari permukaan sensor memungkinkan penggunaan sensor lebih stabil dalam operasi kerjanya. Termasuk pengaruh suhu dan tegangan. Posisi objek (standar) sensing transit.



Gambar 2.27 Pengaturan Jarak Proximity Air Flow Control Pengontrolan aliran udara (Air Flow Control) berfungsi untuk menghambat atau mencekik udara dalam arah tertentu untuk mengurangi laju aliran udara. Pada unit katub pengontrolan aliran (Flow Control Valve) yang digunakan berjumlah 2 (dua) dan masing-masing dipasang pada silinder (actuator).



Gambar 2.28 Air Flow Control



39



40



Selang Selang berfungsi untuk menghubungkan satu komponen dengan komponen lain dan untuk menyalurkan udara dari compressor sampai keaktuator. Jika kontrol listrik menggunakan kabel sebagai penghantar arus listrik maka pada sistem pneumatic sebagai penghubung dengan diameter yang bervariasi, tergantung kekuatan energi udara bertekanan yang melewatinya. Selang ini biasanya mempunyai sifat elatis atau lentur yang memungkinkan selang dapat diatur maupun ditempatkan sesuai kebutuhan. Selang dibuat dari campuran plastik, karet agar tidak mudah robek dan mempunyai sifat elastis.



Gambar 2.29 Selang



Relay Relay adalah suatu piranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontakator (saklar) yang tersusun. Kontaktor akan tertutup (On) atau terbuka (Off) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan



40



41



induktor ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar dimana pergerakan kontaktor (On/Off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik. Sebagai komponen elektronika, relay mempunyai peran penting dalam sebuah sistem rangkaian elektronika dan rangkaian listrik untuk menggerakan sebuah perangkat yang memerlukan arus besar tanpa terhubung langsung dengan perangkat pengendali yang mempunyai arus kecil. Dengan demikian relay dapat berfungsi sebagai pengaman.



Gambar 2.30 Relay dan Socket



41



42



BAB III PERENCANAAN ALAT DAN PROGRAM



TATA LETAK KOMPONEN



Gambar 3.1 Perencanaan tata letak komponen



Perancangan Mesin Filling Pada perancangan ini akan dibuat sebuah mesin filling dengan mengunakan bahan besi dan stenlis. Disini mengunakan bahan besi dan stenlis karena lebih kuat dan standard minium sebuah industry.



42



43



Desain mesin filling a) Bagian Konvoyer



Gambar 3.2 Bagian Konveyor b) Bagian dudukan lengan filling dan dudukan tabung c) Bagian dudukan Module HMI



Gambar 3.3 Module HMI



43



44



d) Desain keseluruhan



Gambar 3.4 Desain Keseluruhan e) Gambar panel



Gambar 3.5 Box Panel



44



45



Pada mesin filling ini terdapat beberapa unit yaitu a) Unit panel Pada bagian ini sebagai otak atau pengontrol semua system mesin filling karena terdapat PLC dan expansi MAD11 yang berfungsi sebagai pengolah data dari sensorsensor lalu pengontrol gerakan filing sesuai dengan program yang dibuat. Serta terdapat pengaman untuk mengamankan system dari hal-hal yang tidak dinginkan berupa hubung singkat dari beban-beban yang terdapat pada mesuin filing. b) Unit Tabung Pada bagian ini berfungsi untuk menyimpan air sebelum diisikan ke botol-botol dalam keadaan kosong yang kan diisi dengan air sejumlah acuan yang akan diisikan kedalam botol-botol tersebut. Unit tabunng tersebut dibuat dari bahan alumunium dan campuran kuningan yang di desain sedemikian rupa, sehingga kita dapat mengaplikasikanya dalam tugas ahir kita menjadi tangki Mechine Filling untuk menyimpan air ataupun cairan lainya yang akan diisikan ke botol-botol yang berada diatas konveyor. Tentunya saat menngisi botol-botol yang ada pada konveyor harus ada alat yang mendeteksi keadaan air tersebut dan mengkondisikan air tersebut untuk selalu siap diisi kebotol yang jumlahnya banyak dan volume yang berbeda. Pada unit tabung memiliki beban dan sensor yang terkoneksi dengan plc diantaranya:



45



46



1. Sensor ultrasonic berserta modulnya Pada bagian ini berfungsi untuk mengukur ketinggian air dengan outputan berupa tegangan analog dengan tegangan output maximal sebesar 5 VDC pada ketinggian air sebesar 50 Cm, dengan tegangan supply sebesar 24 VDC dan outputnya 0,1 VDC/Cm. outputan dari modul ini dimasukan melalui expansi MAD11 dan akan diolah oleh PLC serta akan ditampilkan HMI SCADA. 2. Water Pump Tabung Pada bagian ini berfunsi untuk mengisi tabung dari sumber air, saat tinggi air yang dideteksi lebih lebih besar sama dengan BA(Batas Atas) maka water pump akan OFF dan saat tinggi air yang dideteksi lebih kecil sama dengan BB(batas bawah) maka akan ON sampai tinggi air lebih besar sama dengan BA maka OFF dan seterusnya. Kondisi water pump tabung akan ditampilkan melalui HMI SCADA. c) Unit Konvoyer Unit ini berfungsi untuk mengerakan botol yang berada pada jalurnya sehingga botol akan melalui langkah-langkah dalam melakukan proses pengisian botol hingga selesai. Pada unit ini terdapat beban yang berupa motor 3 fase yang terkoneksi dengan inverter sehingga putaran motor dapat diatur sesuai dengan settingan, untuk mengatur putaran motor menggunakan inverter maka perlu



46



47



mengatur setingan inverter agar dapat menggunakan tegangan refensi dari luar sebesar 0-10VDC untuk mengatur kecepatan putar Motor. Karena menggunakan tegangan refensi dari luar sebesar 0-10VDC maka kita mengunakan MAD11 sebagai tegangan refensi tersebut melalui terminal Vout(MAD11). d) Unit Filling Unit filling terdiri dari sensor proximity, flow water sensor dan reed swicth, silinder piston ganda yang di gerakannya diatur oleh program PLC melalui solenoid valve 3/5 sehingga membuat gerakannya menjadi proses filling mulai dari dari: 1) silinder piston ganda sebagai stopper yang berfungsi untuk menghentikan botol sementara agar botol dapat melakukan proses selanjutnya secara satu persatu hingga selesai. Dalam proses ini tentunya dibutuhkan sensor proximity yang berfungsi untuk mendekeksi botol sehingga saat botol berada pada posisi yang ditentukan maka stopper bekerja untuk menhentikan botol yang berada dibelakang botol yang dideteksi. 2) silinder piston ganda sebagai hold yang berfunsi sebagai pencengkam botol sehingga botol tidak bisa bergerak dan bisa untuk melakukan proses selanjutnya. Dalam proses ini tentunya dibutuhkan sensor proximity yang berfungsi untuk mendekeksi botol berada pada posisi yang ditentukan, saat botol berada pada posisi yang ditentukan maka silinder piston ganda sebagai hold akan bekerja dan akan menghentikan botol tersebut. 47



48



3) silinder piston ganda sebagai lengan atau ujung filling yang berfungsi untuk mendekatkan ujung filling agar masuk ke dalam botol melewati bibir botol. Saat ujung filling sudah berada dalam botol maka proses pengisian cairan dalam botol dimulai. 4) Pump air botol berfunsi untuk memberikan supply air ke botol, karna supply air kebotol ditentukan maka perlunya sensor untuk mengetahui aliran air yang telah diberikan kebotol tersebut maka dari itu flow water sensor diperlukan dalam proses ini sebagai sensor pembaca aliran air dalam bentuk volume (mL).



BLOK DIAGRAM MESIN FILLING



Gambar 3.6. Blok diagram



48



49



Gambar 3.7 Flowchart perancangan umum



49



50



Gambar 3.8 Flowchart Run Automatis 50



51



Gambar 3.9 Flowchart Sistem Tabung



Adapun perancangan pembuatan rancang bangun sistem ini terbagi atas beberapa perangkat yang saling berhubungan yaitu perangkat elektronik (hardware) dan perangkat lunak (software) yang berisi instruksi untuk menjalankan program. a) Perancangan Umum Sistem Secara umum terdiri dalam 2 sistem yaitu sistem hardware dan sistem software. Pada rancangan bangun ini juga dilengkapi dengan catu daya, mikrokontroller ATMega 16 sebagai pengolah data hasil dari pengukuran dan



51



52



LCD 2 x 16 untuk tampilan keluarannya. Kemudian hasil dari keluaran mikrokontroller tersebut berupa tegangan DC, sehingga langsung bisa masuk kedalam Expansion MAD 11 untuk di olah PLC sebagai data sensor ketinggian air tangki. Sensor ketinggian yang digunakan adalah sensor ultrasonic ( PING ) yang bekerja berdasarkan pantulan sinyal ultrasonic. Kelebihan sensor ini ialah hanya perlu pulsa trigger sebesar 5μs untuk memicu masukan. Pada prinsipnya, sensor ini terdiri dari sebuah chip pembangkit sinyal 40 KHz, sebuah speaker ultrasonic dan sebuah mikropon ultrasonic. Sensor ini bekerja dengan cara memancarkan sinyal ultrasonic dan menghasilkan pulsa range) yang sesuai dengan waktu pantul sinyal ultrasonic saat kembali menuju sensor. Lebar pulsa pantulan (range) tersebut yang nantinya diketahui sebagai jarak target dari depan sensor. Dalam penerapannya disebuah tangki penampungan air, sensor ultrasonic diletakakan pada ujung atas tangki dan menghadap ke bawah secara tegak lurus. Transmitter dan receiver harus



langsung berhadapan dengan permukaan air.



Apabila ada benda asing yang menghalangi, sensor tidak akan mendeteksi permukaan air melainkan mendeteksi benda asing tersebut. Kondisi tersebut dapat mengakibatkan kesalahan dalam mendapatkan data yang diinginkan.



52



53



Gambar 3.10 Penempatan posisi sensor pada tangki air Pada gambar diatas diketahui bahwa tinggi tangki penampungan air adalah sebesar 55 cm. Dan bentuk dari tangki penampungan air adalah berbentuk tabung. Dengan diameter sebesar 20 cm, maka didapat jari-jari tabung sebesar 10 cm. Dan penempatan sensor ultrasonic berada diatas tabung dengan jarak 5 cm dari tutup tabung. Hal ini dikarenakan untuk mengantisipasi supaya sensor ultrasonic tidak terkena air. Dalam hal ini penulis membatasi tinggi permukaan air sebesar 48 cm saja. Karena sensor tidak bisa membaca dengan kedekatkan hanya 1 cm. Lalu setelah didapat data berapa tinggi air dalam tangki, penulis melanjutkan ke proses penghitungan volume air yang ada pada tangki tersebut dengan menggunakan rumus volume tabung



53



54



dalam hal ini untuk tinggi air menyesuaikan berapa ketinggian yang diterima oleh sensor ultrasonic tersebut. Setelah membahas volume dalam tangki tentunya penulis berpikir berapa jumlah botol yang dapat terisi oleh sekian volume yang ada pada tangki tersebut. Lalu hasil perhitungan dari volume tangki akan dibagi oleh acuan yang akan diisi kedalam botol, jadi tinggi air akan dibagi berapa milli liter yang akan diisi kedalam botol. b) Perancangan Perangkat Keras Dalam perencanaan alat pada perangkat keras (hardware) dilakukan perencanaan pada sistem mekanik dan juga sistem perencanaan pada elektronika. Pada perencanaan sistem elektronika dilakukan beberapa perencanaan terhadap rangkaian elektronika yang digunakan untuk mendriver dan mengontrol dari pada sistem mekanik.



Wiring PLC Untuk wiring PLC kali ini kita akan mengetahui bagaimana cara penghubungan PLC Omron dengan terminal input dan output. Untuk common PLC adalah ( + ) VDC. Di mana catu daya VDC tersebut sebesar 24 Volt didapat dari Unit Power Supply (UPS). Pada bagian input terdapat berbagai macam sensor-sensor di antaranya adalah : sensor ultrasonic, sensor proximity, sensor flowmeter, sensor pressure switch, sensor reed switch, dan tombol-tombol. Sedangkan pada bagian output terdapat komponen yaitu : motor AC 3 phasa, solenoid valve, indicator lamp, kipas pendingin, water pump, fuse, dan relay. 54



55



Gambar 3.11 Wiring input plc



Gambar 3.12 Wiring output plc



55



56



Catu Daya Pada alat mesin filling ini terdapat berbagai catu daya yaitu sebesar 5 VDC, 24 VDC, dan 220 VAC.  Supply 5 VDC digunakan untuk menyuplai tegangan IC mikrokontroller, LCD 2 x 16, dan menghidupkan sensor Ultrasonic.  Supply 24 VDC digunakan untuk common PLC, menghidupkan relay, dan sensor proximity, pressure, water flowsensor, solenoid valve, dan HMI.  Supply 220 VAC digunakan untuk menghidupkan motor 3 phasa, inverter, kipas pendingin, lampu indikator dan water pump.



c) Perancangan Perangkat Lunak Perancangan software digunakan untuk mengolah perubahan sinyal output dari sensor level air yang telah dikondisikan. Untuk melakukan pengolahan data ini sinyal Perancangan software ini digunakan compiler Code Vision AVR yang digunakan untuk mengcompile dan membuat kode hexa yang akan didownload ke mikrokontroler. Bahasa pemrograman yang digunakan oleh Code Vision AVR adalah bahasa pemrograman C. Pada keluaran mikrokontroller adalah berupa tegangan DC mulai 0 sampai 5 volt. Selanjutnya masuk kedalam Expansion MAD 11 dan di olah PLC untuk mengetahui data dari sensor ketinggian air tangki tersebut. Software yang digunakan untuk program diagram ladder PLC omron adalah CX-Programmer. Dan untuk tampilan monitoring ketinggian air tangki menggunakan HMI Wientek dengan software Easy Builder 8000. 56



57



Cara Kerja Sensor Level Air Tangki Adapun cara kerja dari sensor level air tangki ini adalah mula-mula sensor ultrasonic mendapatkan catu daya sebesar 5 volt, kemudian sensor ultrasonic tersebut membangkitkan sebuah sinyal ultrasonic dari rangkaian pemancar (transmitter), kemudian jika sinyal itu mengenai benda penghalang dalam hal ini dalah semua jenis benda padat (air), maka sinyal akan dipantulkan dan terima oleh rangkaian penerima (receiver). Pada sinyal tersebut menghasilkan keluaran berupa pulsa range yang sesuai dengan waktu pantul sinyal ultrasonic saat kembali menuju sensor. Lebar pantulan (range) tersebut yang nantinya diketahui sebagai jarak target dari depan sensor. Pada perencanaan kali ini jarak ketinggian tabung adalah sekitar 50 cm. Berarti air yang di sensing adalah 50 cm maksimal. Selanjutnya pada modul sensor ultrasonic tersebut juga akan mengeluarkan tegangan sebesar 0 volt sampai 5 volt. Dengan kata lain setiap kenaikan level air tiap 1 cm, maka output tegangan juga mengalami perubahan. Misalnya ketinggian air adalah sebesar 10 cm, maka tegangan yang akan dikeluarkan modul ultrasonic adalah sebesar 1 volt. Dan kalo ketinggian air sebesar 50 cm atau air penuh, maka tegangan sebesar 5 volt. Apabila pada tangki tersebut air berada pada batas bawah atau under limit, sistem warning akan bekerja dan mesin filling akan mati atau berhenti bekerja.



57



58



Cara Kerja Penghitungan Volume Air Tangki Cara kerja penghitungan volume air dalam tangki mesin filling ini pada intinya adalah, pertama kita membuat program PLC menggunakan Ladder Diagram gunanya untuk mengalikan



dengan tinggi air didalam tangki.



=



x t.air



Dari rumus diatas dijelaskan bahwa



= 3,14 r = 10 maka



= 100



t.air = 48cm Setelah didapat hasil kalinya lalu dibagi dengan acuan yang diberikan menggunakan rumus



ℎ



=















Dengan rumus diatas kita mendapatkan hasil botol yang dapat diisi dari sekian volume air dalam tangki.



58



59



Realisasi Perancangan Sistem Sebelum kita membuat alat tersebut, terlebih dahulu kita menentukan input, output dan memori-memori yang ingin digunakan untuk mesin filling, agar proses pengalamatan bisa lebih jelas dan mudah dimengerti. Sebaiknya sebelum membuat program terlebih dahulu ditentukan alamatnya. Berikut adalah alamat input dan output mesin filling dengan PLC Omron CP1E NAME



INPUT PLC



KETERANGAN



FLOW METER SENSOR



00.00



SENSOR LAJU AIR



PRESSURE SWITCH



00.02



SENSOR TEKANAN UDARA



PROXIMITY SWITCH A



00.03



SENSOR DETEKSI BOTOL I



PROXIMITY SWITCH B



00.05



SENSOR DETEKSI BOTOL II



REED SWITCH STOPPER



00.06



INPUT SENSOR



REED SWITCH HOLD A



00.07



INPUT SENSOR



REED SWITCH HOLD B



00.08



INPUT SENSOR



REED SWITCH FILLING



00.09



INPUT SENSOR



EMERGENCY PUSH BOTTON



01.00



TOMBOL DARURAT



START PUSH BOTTON



01.01



TOMBOL START



STOP PUSH BOTTON



01.02



TOMBOL STOP



Tabel 3.1 Pengalamatan Komponen Input PLC



59



60



NAME



INPUT PLC



KETERANGAN



MOTOR INVERTER



100.00



MOTOR KONVEYOR



SELENOID VALVE STOPPER



100.04



PISTON STOPPER



SELENOID VALVE HOLD



100.05



PISTON HOLD



SELENOID VALVE FILLING



100.06



PISTON FILLING



WATER PUMP



100.07



POMPA AIR



GREEN LAMP



101.00



LAMPU INDIKATOR



YELLOW LAMP



101.01



LAMPU INDIKATOR



RED BUZZER LAMP



101.02



LAMPU INDIKATOR



FAN



101.03



KIPAS MOTOR



Tabel 3.2 Pengalamatan komponen output PLC Langkah - langkah Pembuatan Alat Dalam pembuatan alat Mechine Filling dengan sistem PLC ini terdapat beberapa langkah



pembuatan : survey alat dan komponen Omron, Pembuatan



Program, Pembuatan Alat. 1. Survey Alat dan Komponen PLC Omron Dalam percobaan ini meliputi : penentuan tipe dan produk PLC Omron yang akan dipakai sebagai Hardware, kemudian menentukan tipe Flowsensor sebagai sensor pendeteksi aliran air dan memberi acuan berapa milli liter yang akaan diisi kedalam botol. Meenentukan sensor Ultrasonic untuk



60



mendeteksi level



61



ketinggian air dan volume dalam botol. Lalu menentukan komponen – komponen lain seperti Proximity dan ReedSwitch. 2. Pembuatan program Untuk pembuatan program pada Mechine Filling ini menggunakann software CX-Programmer 9.5. lalu pada sensor ultrasonic menggunakan sistem Microcontroller AT-Mega16 dan menggunakan software AVR. 3. Pembuatan Alat Pembuatan alat ini meliputi: penataan lokasi dan struktur badan alat yang bergerak, pemasangan komponen, pengkawatan sistem PLC, I/O jaringan secara portable sehingga dapat dibongkar pasang.



Langkah Pembuatan Program Ladder Diagram Untuk menjalankan PLC Omron terlebih dahulu harus membuat program yang dipahami oleh PLC Omron tersebut. Setiap pabrikan PLC biasanya sudah disertakan perangkat lunak (software) pemogramnya. Untuk PLC merek Omron software yang digunakan untuk memprogran menggunakan software CXProgrammer. Sebelum membuat program ladder diagram terlebih dahulu harus mengetahui program atau software CX- Programmer yang harus diinstal untuk menjalankan instruksi PLC. Software ini beroperasi di bawah sistem operasi Windows, oleh sebab itu pemakai software ini diharapkan sudah familier dengan sistem operasi Windows antara lain untuk menjalankan software program aplikasi,



61



62



membuat file, menyimpan file, mencetak file, menutup file, membuka file, dan keluar dari (menutup) software program. Software yang digunakan untuk membuat ladder diagram pada Mechine Filling Otomatis ini adalah CX-Programmer Ver 9.05. Langkah dari awal dalam pembuatan ladder diagram menggunakan CX-Programmer adalah sebagai berikut:



a) Start CX-Programmer Dari menu [Start], pilih [Program] > [OMRON] > [CX-one] > [CX-programmer] > [CX-programmer] untuk memulai CX-Programmer.



Gambar 3.13 Tampilan awal program cx-programmer



Setelah menu start up muncul, selanjutnya muncul lembar kerja dimana program PLC bisa dibuat.



62



63



b) Pilih [File] – [New] dari main menu



Gambar 3.14 Pembuatan program baru di cx-programmer c) Pilih [CP1E] pada Device Type



Gambar 3.15 Memilih jenis PLC



63



64



d) Klik [setting] dan pilih unit model CPU type N40, lalu tekan OK



Gambar 3.16 Memilih jenis cpu yang digunakan e) Konfirmasi koneksi USB pada network type lalu tekan OK, ladder diagram siap untuk dibuat.



Gambar 3.17 Memilih Jenis Koneksi Yang Digunakan



64



65



Berikut ini beberapa fungsi pada program CX-Programmer :



Gmbar 3.18 Menu pada cx-programmer Keterangan : 1. Title bar Menampilkan nama file data, yang dibuat dalam CX-Programmer. 2. Menu Utama Digunakan untuk memilih fungsi CX-Programmer. 3. Toolbar Menampilkan ikon untuk fungsi yang sering digunakan. Tempatkan kursor mouse di atas sebuah ikon untuk menampilkan nama fungsi yang sesuai. Pilih ViewToolbars dari menu utama untuk menampilkan / menyembunyikan toolbar. Tarik toolbar untuk mengubah posisinya.



65



66



4. Project tree / Project workspace Digunakan untuk mengelola program dan pengaturan. Drag & drop item untuk menyalin data.Pilih [View] - [Windows] - [Workspace] dari menu utama untuk menampilkan / menyembunyikan ruang kerja. 5. section Program dapat dibagi menjadi dan dikelola sebagai beberapa bagian. 6. Halaman kosong yang berisi project workspace dan section 7. Diagram workspace Digunakan untuk membuat dan mengedit program tangga.



Cara mengcompile program Mengcompile program berfungsi untuk memeriksa kesalahan dalam program. Berikut ini langkah- langkah mengcompile program pada CX-programmer. a)



Pilih [Program] - [Compile] dan ketika selesai di compile



66



67



Gambar 3.19 Menu untuk mengcompile program dan hasil compile



b) Jika kesalahan telah terdeteksi, klik dua kali pesan kesalahan dijendela output.



Gambar 3.20 Hasil compile yang error Cara mentransfer program ladder ke PLC Omron Untuk



mengkonfigurasi



pengaturan



CP1E,



program



transfer,



atau



mengeksekusi program, komputer dan CP1E harus terlebih dahulu terhubung secara



67



68



online.berikut ini cara menghubungkan komputer dengan PLC supaya terhubung secara online: a)



Pilih [PLC] - [Work Online] dari menu utama. Sebuah kotak dialog akan ditampilkan untuk mengkonfirmasi untuk online.



b)



Pada CX-Programmer, buka program yang akan ditransfer.



Gambar 3.21 Menu (PLC)-(Work Online)



Gambar 3.22 Peringatan saat Work Online Online status adalah satu di mana komputer dan CP1E terhubung . Untuk



68



69



mengeksekusi program yang dibuat dengan CX - Programmer pada CP1E , program ladder tersebut perlu ditransfer. Jika sistem gagal untuk online , periksa pengaturan jenis danpengaturan komunikasi PLC. Apabila sudah dalam status online maka program ladder dapat ditransfer pada PLC dengan cara sebagai berikut : a) Pilih [ PLC ] - [ transfer ] - [ To PLC ] dari menu utama . Pilihan kotak dialog download akan ditampilkan .



Gambar 3.23 Menu transfer program ke PLC



b) Klik [Ok] Sebuah kotak dialog akan ditampilkan untuk mengkonfirmasi transfer .



69



70



Gambar 3.24 Menu Download Options



c) Klik [Yes]



Gambar 3.25 Peringatan mengkoneksikan PLC



Jika kotak dialog berikut ditampilkan , klik [ Yes ] .



Gambar 3.26 Peringatan saat melakukan transfer program ke PLC



70



71



Transfer akan dimulai,download kotak dialog akan ditampilkan d) Klik [Ok] Transfer program telah selesai dilakukan



Gambar 3.27 Proses transfer program ke PLC



Setelah selesai mentransfer program maka program tersebut siap dijalankan pada PLC CP1E.



Langkah Pembuatan Program Untuk Mengetahui Volume Air Dalam Tabung Mechine Filling Untuk dapat mengetahui volume air dalam tabung terlebih dahulu kita harus mengetahui berapa tinggi air dalam tabung Mechine Filling tersebut. Lalu kita menggunakan rumus volume tabung untuk digunakan pada program Ladder Diagram. Berikut langkah-langkah membuat program untuk membuat menghitung berapa volume air dalam tabung pada software CX-Programmer :



71



72



a) Membuka terlebih dahulu program leader diagram PLC yang akan di setting menggunakan rumus volume tabung dan rumus untuk mengetahui berapa jumlah botol yang akan diisi oleh volume air tersebut. Dengan cara kilik menu [File] > [Open] > [Open File]



Gambar 3.28 Membuka Program Leadder



b) Berikut adalah program Ladder Diagram untuk convert ketinggian air dalam tabung. Hasil dari baca sensor ultrasonic



72



73



Gambar 3.29 Program Convert Ketinggian Air c) Berikut ini adalah program Ladder Diagram untuk Volume air dalam tabung. Dari alamat “D1” berupa data ketinggian air yang didapat dari sensor Ultrasonic SRF-05, lalu di kali 314 yang di dapat dari phi x “D20” yang masih dalam satuan milli liter



73



dan ditampilkan oleh alamat



74



Gambar 3.30 Progam Volume Air Dalam Tabung



d) Setelah didapat berapa volume air dalam tabung yang ditampilkan oleh alamat “D20”, lalu kita masukan rumus pembagian dengan membagi “D20” dibagi dengan setting volume yang bberada dialamat “D5” dan ditampilkan oleh alamat “D21” yang masih dalam stuan milli liter



74



75



Gambar 3.31 Program Jumlah Botol Yang Dapat diisi e) Selanjutnya program dicompile dan ditransfer ke PLC



Gambar 3.32 Transfer Setting ke PLC



75



76



Langkah terakhir adalah men-transfer program ladder diagram yang sudah disetting tadi ke PLC, Untuk cara men-taransfer program ladder sudah dijelaskan sebelumnya.



76



77



BAB IV HASIL PENGUJIAN



Analisa Cara Kerja Program PLC keseluruhan Keadaan 1 botol menuju ke proses pengisian : 1. Keadaan awal semua piston, botol kosong dan motor konveyor siaga. 2. Saat start ditekan maka konveyor akan bergerak. 3. Lalu botol melewati sensor proximity switch pertama dan piston stoper menghentikan botol yang dibelakangnya. 4. Lalu 1botol berhenti tepat dibawah bibir Flowsensor.



Keadaan 2 proses pengisian : 1. Setelah botol pertama terdeteksi sensor proximity switch yang kedua, maka piston hold mencekam botol tersebut.Lalu botol berhenti tepat dibawah bibir flow sensor, dan proses pengisian dimulai. 2. Pompa air dari tangki mesin filling memompa air menuju ke flowsensor. 3. Piston filling menurunkan flow sensor hingga bibir flowsensor masuk kedalam bibir botol. 4. Saat bibir flow sensor telah masuk kedalam bibir botol teersebut dan piston filling mendapat tekanan dari luar maka pressure switch akan menghentikan



77



78



piston filling tersebut dan flow sensor mulai mengisi air kedalam botol hingga batas acuan yanng di kehendaki Analisa Program PLC bagian Volume tabung 1. Sensor ultrasonic SRF-05 mendeteksi berapa ketinggian air dalam tangki tersebut 2. Setelah mendeteksi ketinggian air dalam tangki lalu mengirimkan data ke pengolah data DAC (Digital Analog Converter)



microcontroler AT-



MEGA16 dan ditampilkan ke LCD 2x16 setelah itu ke expansion unit MAD-11 dan terahir ke PLC CP1E N40-DRA 3. Setelah data masuk



ke PLC CP1E N40-DRA ke alamat D0 dan



ditampilkan pada alamat D1 seperti pada program dibawah ini



Gambar 4.1 Program Level Air



78



79



4. Setelah didapat berapa ketinnggian air lalu diolah ke proses volume air, yaitu dengan proses penerapan rumus volume tabung pada ladder diagram dibawah ini



Gambar 4.2 Program Volume Tabung



Tertampil pada alamat D1 dikali 314 yang didapat dari 3,14 x 100 dan ditampilkan kedalam alamat D20 yang menghasilkan berapa volume tabung dalam satuan milli liter (mL) 5. Lalu pada proses perkiraan jumlah botol yang dapat diisi melakukan pembagian, yaitu dengan membagi keluaran alamat D20 dengan D5



79



80



sebagai input masukan set volum botol dan ditampilkan pada keluaran output D21. 6. Pada ahirnya akan tertampil berapa volume air dalam tabung tersebut dan berapa perkiraan jumlah botol yang dapat terisi oleh volume air tersebut. Hasil Analisa Program PLC Pada sub bahasan ini penulis akan menampilkan hitungan dari rumus yang dimasukan kedalam program Ladder Diagram pada proses perhitungan volume air dan perkiraan jumlah botol yang diisi. Berikut rumus yang digunakan



Gambar 4.3 Hasil Volume Tabung



80



81



=



x t.air



Dari rumus diatas dijelaskan bahwa



= 3,14 r = 10 maka



= 100



t.air = 48cm (menyesuaikan) jadi pada perhitungan volume air dalam tabung didapat D1 x 314 dan hasilnya pada D20 dalam satuan milli liter.



=



x t.air



= ,











x 41



= 314 x 41 = 12874 mL = 12.874 L



Setelah didapat hasil kalinya lalu dibagi dengan acuan yang diberikan menggunakan rumus



ℎ







=







81











82



Volume tabung pada alamat D20 akan dibagi D5 adalah alamat nilai acuan yanng akan diisi dalam setiap botolnya, lalu hasilnya akan di tampilkan pada alamat D21.



ℎ







=







=















= 64,37 (64 botol) Jadi perkiraan jumlah botol yang dapat diisi sejumlah 64botol Dengan rumus diatas kita mendapatkan hasil botol yang dapat diisi dari sekian volume air dalam tangki.



Analisa pemakaian HMI : Untuk penggunaan HMI nya sendiri penulis menggunakan HMI dengan merk Wientek tipe MT 6070iH. Dalam hal ini HMI merk Wientek series menyediakan berbagai layar sentuh dengan beberapa dimensi dan warna dan juga menawarkan fungsi kontrol cepat dan nyaman untuk mesin otomatis industri. Selain itu, pemrograman untuk HMI ini dengan menggunakan software Easy Builder 8000 berbasis Windows. Dengan menggunakan software ini, pengguna dapat dengan cepat mengedit gambar dan grafik dan mengatur protocol komunikasi yang sesuai. Pada HMI ini penulis mendesain menggunakan dua screen saja, yang mana satu screen pertama berisi tampilan judul, logo, jam dan tombol untuk menu auto atau



82



83



manual. Screen kedua berisi menu menu untuk menu settingan dan monitoring sensor pada mesin filling tersebut. Misalnya kecepatan motor, volume air yang diisikan ke dalam botol, tombol-tombol, lampu indikator, monitoring sensor yang berkerja dan monitoring tingkat level air dan volume serta jumlah botol yang dapat terisi pada tangki penampungan air.



Gambar 4.4. Screen utama pada HMI Pada screen utama HMI terdapat dua menu yaitu menu untuk auto dan menu untuk manual. Dimana menu auto berfungsi untuk mengoperasikan mesin secara otomatis, sedangkan menu manual berfungsi untuk mengoperasikan mesin secara manual dalam hal ini mesin dijalankan untuk mencari settingan yang pas. Atau dapat di fungsikan sebagai joke joke mekanik untuk perbaikan mesin jika terjadi kerusakan. Jika tombol auto ditekan maka akan muncul screen seperti gambar berikut :



83



84



Gambar 4.5. Screen pada menu auto Screen yang terdapat pada menu auto berisi menu untuk setting, run, indikator sensor, monitoring machine dan home untuk kembali screen utama. Jika menu setting kita tekan maka akan muncul screen seperti pada gambar berikut:



Gambar 4.6. Screen pada menu setting Pada menu setting kali ini terdapat beberapa settingan untuk mesin filling diantaranya untuk setting kecepatan motor konveyor, setting volume isi botol dan setting limit batas atas dan batas bawah air pada tangki. Pada setting kecepatan motor



84



85



kita alamatkan pada alamat data D11 pada PLC. Untuk setting volume isi botol kita alamatkan pada data D5 dan untuk setting batas atas batas bawah dialamatkan pada D3 dan D4. Screen yang berikutnya adalah menu run, dimana pada menu ini berisi tombol-tombol dan lampu indikator. Apabila mesin dihubungkan dengan catu daya 220 volt, maka lampu indikator kuning menyala, menandakan bahwa mesin sudah siap dijalankan. Untuk tombol start berfungsi mengoperasikan mesin filling, apabila tombol start ditekan maka mesin akan beroperasi dan lampu indikator hijau akan menyala. Tombol stop untuk menyetop/menghentikan operasi mesin filling dan tombol emergency digunakan sebagai tombol darurat bila sewaktu-waktu mesin mengalamai masalah atau trouble error. Apabila tombol emergency ditekan maka mesin akan OFF dan lampu emergency akan menyala dan berbunyi sebagai warning sistem.



Gambar 4.7. Screen pada menu run



85



86



Pada screen selanjutnya adalah screen indikator sensor, dimana terdapat berbagai macam sensor-sensor, mulai dari reed switch, water flow sensor dan proximity sensor. Untuk reed switch sendiri di alamatkan pada inputan PLC dari 0.06 sampai 0.09. Water flow sensor pada inputan PLC 0.00 dimana merupakan program High Speed Counter. Dan untuk proximity sensor di alamatkan pada inputan PLC 0.03 dan 0.04.



Gambar 4.8. Screen pada menu indikator sensor Screen yang terakhir adalah menu monitoring machine, dimana pada menu tersebut tedapat macam-macam komponen output pada PLC. Antara lain water pump berfungsi sebagai pompa air untuk proses filling bottle, fan berfungsi sebagai pendingin daripada motor konveyor, motor konveyor sebagai penggerak dari konveyor tersebut, lalu filling tank difungsikan sebagai indikator bila kondisi air didalam tangki berada di level batas bawah. Maka filling tank akan menyala kedipkedip menandakan bahwa tangki harus diisi ulang air supaya mesin dapat kembali



86



87



beroperasi. Sedangkan untuk indikator solenoid valve berfungsi sebagai monitor bahwa solenoid itu bekerja atau tidak, kalau lampu indikator pada solenoid valve itu menyala maka menandakan solenoid dalam kondisi ON, kalau indikator tidak menyala solenoid dalam kondisi OFF. Selanjutnya ada water level, berfungsi sebagai monitoring tingkat level air pada tangki tersebut. Lalu terdapat fitur untuk mengetahui jumlah volume air didalam tangki tersebut dan estimasi jumlah botol yang bisa untuk diisikan sesuai kapasitas volume yang ada pada tangki air.



Gambar 4.9. Screen pada menu monitoring machine



87



88



BAB V PENUTUP Kesimpulan Dari hasil analisa dan pengujian keseluruhan sistem pada Tugas Akhir dengan judul “PERANCANGAN PROGRAM PLC UNTUK VOLUME AIR TANGKI PADA MESIN FILLING OTOMATIS BERBASIS PLC OMRON CP1E DENGAN SENSOR ULTRASONIC SRF-05” maka dapat disimpulkan bahwa : 1. Penulis dapat menjelaskan cara kerja program volume tabung menggunakan rumus matematika yang diterapkan pada Ladder diagram. 2. interfacing volume air dan perkiraan jumlah botol dapat tertampil pada HMI dengan baik dalam satuan milli liter. 3. Pada pengujian volume tabung saling berkaitan dengan ketinggian air.



88



89



Saran Setelah penulis melakukan pembuatan alat ini, maka penulis dapat mengerti dan memahami tentang sensor Ultrasonic, PLC dan Expansion MAD 11. Untuk itu penulis memberi saran yang mungkin berguna dan bermanfaat dalam penggunaan alat ini yaitu : 1. Sensor ketinggian masih harus dihubungkan ke microcontroller sebelum dibaca oleh PLC, saran dari penulis menggunakan sensor yang dapat langsung dibaca oleh PLC. 2. Aplikasi mesin filling yang penulis buat dapat dikembangkan lagi untuk hardware maupun software agar lebih mudah dipahami, sederhana dan lebih menarik. 3. Untuk kedepanya semoga alat ini dapat dikembangkan dari segi mekanik berupa proses penutupan botol dan pelabelan merk botol.



Kritik dan saran yang bersifat membangun dan memperbaiki untuk penulis sangat diharapkan. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah memberikan motivasi dan pengarahan serta bimbingan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.



89



90



LAMPIRAN



90



1



SRF005 ULTRASONIC RANGE SENSOR Specification: The SRF005 ultrasonic range sensor detects objects in it’s path and can be used to calculate the range to the object. It is sensitive enough to detect a 3cm diameter broom handle at a distance of over 3m. Voltage



- 5V



Current



- 30mA Typ. 50mA Max.



Frequency



- 40KHz



Max Range



-3 m



Min Range



- 3 cm



Sensitivity



- Detect 3cm diameter broom handle at > 3 m



Input Trigger



- 10uS Min. TTL level pulse



Echo Pulse



- Positive TTL level signal,width proportional to range.



Small Size



- 43mm x 20mm x 17mm height



The module can be used in two different modes: Single Pin



- Single microcontroller pin (08M, and all M2 and X2 parts)



Dual Pin



- Separate PICAXE microcontroller trigger and echo pins



Most users using the latest generation (M2 and X2) PICAXE parts should select ‘single pin’ connection mode.



Single Pin Connection Mode: The PICAXE-08M and all M2/X2 parts have bi-directional pins, so the SRF005 can connect to a single i/o pin. There are two way to achieve this connection on the SRF005, via the 5 way header or via the 3 way header. The 3 way header is designed to be compatible with ‘servo extension leads’ (e.g. part DAG001) so is often the preferred method on new designs. The 5 way header is compatible with older SRF005 modules/PCBs. Using the 5 way header (note +5V and 0V are marked on the SRF005): +5V



Connect to 5V



1



2



Not used



Do not connect



Signal



Connect directly to the PICAXE pin



Mode



Connect to 0V



0V



Connect to 0V



Using the 3 way header (note SIG and 0V are marked on the SRF005): Signal (SIG) Connect directly to the PICAXE pin +5V



Connect to 5V



0V



Connect to 0V



When using the 3 pin header you MUST also solder a wire link between the mode and 0V on the 5 way header (ie a wire link between pads 4 and 5 on the 5 way header).



Technical Details (Single Pin Mode): The input/Output pin is used to trigger the SRF005 module via a ‘pulsout’ command and then the pin is converted to an input. The SRF005 module then sends out the sonic burst, and sets the pin high for the time it takes the sonic burst to be returned. Therefore the same PICAXE pin is then used to receive and time this echo pulse via a ‘pulsin’ command.



The length of the echo pulse is then divided by 5.8 to give a value in cm, and displayed on the computer screen via the ‘debug’ command. Note that a word variable, w1, is used for the echo timing, as the echo pulse may be a value greater than 255 (maximum value of a byte variable). Word variables are made up of two byte variables and so have a maximum value of 65535 (in this case w1



2



3



is made up of b2 and b3, so these two byte variables must not be used anywhere else in the program).



Dual Pin Mode - separate trigger / echo microcontroller pins: The dual pin mode is used for older PICAXE chips such as the 18X or 28X1. The SRF005 ultrasonic range finder has 5 connections pins. The 3 pin connector is not used in dual pin mode. Using the 5 way header (note +5V and 0V are marked on the SRF005): +5V



Connect to 5V



Echo



Connect directly to PICAXE input pin



Trigger



Connect directly to PICAXE output pin



Mode



Do not connect



0V



Connect to 0V



Important - Note that the ‘Mode’ (pin 4) connection MUST NOT be connected for correct operation in this separate trigger/echo mode. Take care not to overheat, and therefore damage, the solder connection pads whilst making connections. The SRF005 Echo Output is connected to a PICAXE input pin. The SRF005 Trigger Input is connected to a PICAXE output pin. Note this must be a direct connection to the PICAXE chip leg (do not connect via a darlington driver buffered output on a PICAXE project board). The following program gives an example of how to use the SRF005 module with a PICAXE microcontroller. Output 3 is used to trigger the SRF005 module via a ‘pulsout’ command. The SRF005 module then sends out the sonic burst, and sets the Echo Output connection high for the time it takes the sonic burst to be returned. Therefore the PICAXE input (input 6) is used to receive and time this echo pulse via a ‘pulsin’ command.



3



4



The length of the echo pulse is then divided by 5.8 to give a value in cm, and displayed on the computer screen via the ‘debug’ command. Note that a word variable, w1, is used for the echo timing, as the echo pulse may be a value greater than 255 (maximum value of a byte variable). Word variables are made up of two byte variables and so have a maximum value of 65535 (in this case w1 is made up of b2 and b3, so these two byte variables must not be used anywhere else in the program).



Program Code Vision AVR



/***************************************************** This program was produced by the CodeWizardAVR V2.04.4a Advanced Automatic Program Generator © Copyright 1998-2009 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com



Project : Version : Date : 9/15/2015 Author : NeVaDa Company : Comments:



Chip type



: ATmega16 4



5



Program type



: Application



AVR Core Clock frequency: 8.000000 MHz Memory model



: Small



External RAM size



:0



Data Stack size



: 256



*****************************************************/ #include #include #include



#define trigger PORTD.1 #define echo PIND.0



unsigned int U_sensor,T_air; unsigned char Vout_air; char buf[33];



// Alphanumeric LCD Module functions #asm .equ __lcd_port=0x15 ;PORTC #endasm #include



5



6



// Declare your global variables here



void ukur_sensor() { unsigned int i; U_sensor=0; delay_us(50); trigger=1; //minimum 10uS delay_us(13); trigger=0; delay_us(50); while(!echo); for (i=0;i