Tugas PLC Studi Kasus [PDF]

Citation preview

IMPLEMENTASI SISTEM PLC PADA BOTTLE LINE PRODUCTION SYSTEMS



Diajukan untuk memenuhi Tugas ke-1 mata kuliah Perancangan Berbasis PLC di semester VIII



Disusun oleh: Tijar Ahmad Yusf 2212142039



TEKNIK KENDALI DAN INSTRUMENTASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO



UNIVERSITAS JENDRAL ACHMAD YANI 2016 BAB I



PENDAHULUAN



1.1 Latar Belakang Pertumbuhan industri didunia sangat pesan, salah satunya dalam bidang produksi tentunya karena kebutuhan akan industri semakin meningkat . Berdasarkan kebutuhan ini tentunya harus dibarengi dengan kuantitas produksi yang selaras dengan perkembangannya. Atas dasar itula pertumbuhan di bidang industri harus di ikuti dengan perkembangan dalam teknologi otomasi, karena jelas jika hanya mengandalkan sistem manual (tenaga operator) dalam produksi tidak akan bisa mengimbangi kebutuhan produksi. Perkembangan otomasi di bidang industri membuat proses produksi semakin mudah dan efisien. Penerapan sistem otomasi sangat di butuhkan tentunya selain untuk mempercepat proses produksi juga saving cost for payment employee. Selain memberikan solusi dalam produktivitas produksi tentunya dengan di terapkannya sistem teknologi otomasi akan menghemat pengeluaran sebuah perusahaan produksi dalam menggaji karyawan. Sistem PLC adalah salah satu solusi otomasi yang digunakan dalam penerapan industri. PLC ini bisa diaplikasikan untuk berbagai jenis kebutuhan otomatisasi di indukstri, salah satunya digunakan dalam mengedalikan pengisian botol minuman salah satu industri. Dalam pembahasan kali ini, penulis akan memberikan suatu simulasi mengenai sistem PLC digunakan dalam pengoperasian pengisian botol minuman kemasan dalam industri produksi. Disini digunakan mulai dari pemilihan botol hingga minuman terisi di dalam botol dikendalikan oleh PLC.



1



1.2 Tujuan Penulisan Adapun beberapa tujuan yang ingin dicapai dalam penulisan tugas ini adalah untuk mengetahui dan mempelajari pengimplementasian dari mata kuliah Perancangan Sistem Berbasis PLC yang dipelajari disemester VIII ini dalam dunia industri. Selain itu laporan ini juga diajukan untuk memenuhi Tugas ke-1 mata kuliah Perancangan Berbasis PLC. 1.3 Batasan Masalah Adapun batasan masalah yang akan dibahas dalam penulisan kali ini adalah sebagai berikut: a) Terdiri dari 3 limit switch yaitu sensor botol, sensor ukuran botol dan sensor penentuan botol rusak atau tidak. b) Terdiri dari 3 conveyor yaitu conveyor utama untuk menggerakan botol kosong untuk diisi, conveyor hasil botol besar dan conveyor box berisi botol rusak c) Alat berfungsi secara continue yang diawali dengan menekan tombol START dan berhenti ketika tombol STOP ditekan.



2



BAB II TINJAUAN PUSTAKA



2.1 Conveyor Conveyor



adalah



suatu



sistem



mekanik



yang



mempunyai



fungsi



memindahkan barang dari satu tempat ke tempat yang lain. Conveyor banyak dipakai di industri untuk transportasi barang yang jumlahnya sangat banyak dan berkelanjutan. Dalam kondisi tertentu, conveyor banyak dipakai karena mempunyai nilai ekonomis dibanding transportasi berat seperti truk dan mobil pengangkut. Conveyor dapat memobilisasi barang dalam jumlah banyak dan kontinyu dari satu tempat ke tempat lain. Perpindahan tempat tersebut harus mempunyai lokasi yang tetap agar sistem conveyor mempunyai nilai ekonomis. Kelemahan sistem ini adalah tidak empunyai fleksibilitas saat lokasi barang yang dimobilisasi tidak tetap dan jumlah barang yang masuk tidak kontinyu. Conveyor mempunyai berbagai jenis yang disesuaikan dengan karakteristik barang yang diangkut. Jenis-jenis conveyor tersebut antara lain Apron, Flight, Pivot, Overhead, Loadpropelling, Car, Bucket, Screw, Roller, Vibrating, Pneumatic, dan Hydraulic. Disini akan dibahas satu jenis conveyor yaitu Roller Conveyor.



2.1.1



Roller Conveyor Roller conveyor merupakan suatu sistem conveyor yang penumpu utama



barang yang ditransportasikan adalah roller. Roller pada sistem ini sedikit berbeda dengan roller pada conveyor jenis yang lain. Roller pada sistem roller conveyor didesain khusus agar cocok dengan kondisi barang yang ditransportasikan, misal 3



roller diberi lapisan karet, lapisan anti karat, dan lain sebagainya. Sedangkan roller pada sistem jenis yang lain didesain cocok untuk sabuk yang ditumpunya.



Gambar 2.1 Contoh Roller Conveyor



2.1.2



Fungsi dan Spesifikasi Roller Conveyor Roller conveyor hanya bisa memindahkan barang yang berupa unit dan tidak



bisa memindahkan barang yang berbentuk bulk atau butiran. Unit yang bisa dipindahkan menggunakan roller conveyor juga harus mempunyai dimensi tertentu dan berat tertentu agar bisa ditransportasikan. Untuk memindahkan barang dalam bentuk bulk, bulk tersebut harus dikemas terlebih dahulu dalam unit agar bisa ditransportasikan menggunakan sistem ini. Spesifikasi roller conveyor juga harus disesuaikan dengan dimensi dan beban unit yang akan ditransportasikan. Rancangan sistem roller conveyor harus mempu menerima beban maksimum yang mungkin terjadi pada sistem conveyor. Selain itu, desain dimensi sistem juga harus dipertimbangkan agar sesuai dengan dimensi unit yang akan ditransportasikan. Dalam beberapa kasus dimensi unit yang lebih lebar dari dimensi lebar roller masih diperbolehkan. Kelebihan roller conveyor adalah bisa mentransformasikan pada kemiringan tertentu sehingga conveyor bisa mentranportasikan barang dari satu tingkat ke tingkat yang lain. Selain itu, roller conveyor juga bisa membelokkan jalur unit yang



4



belokkannya sangat tajam. Hal tersebut bermanfaat untuk daerah yang ruanganya terbatas. Selain itu, roller conveyor memmpunyai kemampuan untuk menggabungkan 2 jalur yang terpisah. Penggabungan 2 jalur tersebut dapat dilakukan dengan berbagai metode seperti Y-Line dan accumulating roller conveyor. 2.1.3



Komponen Roller Conveyor Komponen utama alat dan fungsi dalam sistem roller conveyor adalah sebagai



berikut: 1. Kerangka Badan Kerangka badan mempunyai fungsi untuk menopang roller agar lokasi roller tidak berpindah-pindah. Pemasangan roller dengan kerangka badan ini harus pas agar tidak terjadi getaran yang tidak diinginkan saat roller berputar. Selain itu, kerangka badan ini juga menentuka jarak antar roller yang sesuai agar unityang akan ditransportasikan tidak jatuh.



Gambar 2.2 Kerangka Badan



2. Tiang Penyangga



5



Tiang peyangga mempunyai fungsi untuk pondasi kerangka badan sistem roller conveyor. Kerangka badan ini didesain sebagai tumpuan roller conveyor terhadap tanah yang dilalui oleh sistem conveyor.



Gambar 2.2 Tiang Penyangga



3. Motor Pengerak Motor penggerak mempunyai fungsi untuk menggerakkan drive roller agar selalu berputar sesuai dengan kecepatan yang diinginkan operator. Motor penggerak ini pada umumnya ditempatkan diujung paling akhir alur roller conveyor agar bisa menjaga rantai transmisi tetap tegang.



6



Gambar 2.3 Motor Penggerak



4. Roller Roller



mempunyai



fungsi



sebagai



pemindah



barang



yang



akan



ditransportasikan. Saat roller berputar diupayakan tidak bergetar agar tidak merusak barang yang ditransportasikan. Dimensi roller juga harus sama agar barang yang diangkut tidak tersendat dan roller dapat menumpu barang dengan sempurna. Roller pada sistem roller conveyor mempunyai perhatian khusus karena merupakan komponen yang paling utama dalam sistem ini. Sehingga desain dan perawatan pada roller harus mendapatkan perhatian yang lebih utama. Berikut desain komponen roller conveyor yang pernah dianalisis di mata kuliah Tugas Desain Mesin I.



7



Gambar 2.4 Roller



5. Sistem Transmisi Sistem transmisi mempunyai fungsi untuk mentranmisikan daya pada penggerak ke sistem conveyor. Transmisi pada sister roller conveyor terbagi



8



menjadi 2 bagian, yaitu transmisi antara motor penggerak dengan drive roller dan transmisi antara drive roller dengan roller lain. Sistem transmisi antara motor penggerak dengan drive roller biasanya ditempatkan di ujung paling akhir dari jalur conveyor. Sistem transmisi ini biasanya terdiri dari motor, speed reducer, coupling, sprocket, dan rantai.



Gambar 2.5 Sistem Transmisi



Sistem transmisi antara drive roller dengan roller biasanya ditempatkan pada kerangka badan sistem conveyor. Transmisi antar roller biasanya digunakan sproket dan rantai dengan perbandingan kecepatan putar 1:1 agar kecepatan putar antar roller sama dan barang yang ditranportasikan dapat berjalan dengan baik.



2.2 Programmable Logic Control (PLC)



9



Programmable Logic Control (PLC) pada dasarnya adalah sebuah computer yang dirancang khusus untuk mengendalikan suatu ptoses atau mesin. Proses yang dikendalikan ini dapat berupa regulasi variabel secara kontinyu seperti pada sistemsistem servo, atau hanya melibatkan control dua keadaan (ON/OFF) saja, tetapi dilakukan berulang-ulang seperti umum dijumpai pada mesin pengeboran, sistem konveyor, dan lain sebagainya. PLC memiliki perangkat masukan dan keluaran yang digunakan untuk berhubungan dengan perangkat luar seperti sensor, relai, contactor dan lain sebagainya. Bahasa pemrograman yang digunakan untuk mengoperasikan PLC berbeda dengan bahasa pemrograman biasa. Bahasa yang digunakan adalah Ladder, yang hanya berisi input-proses-output. Disebut Ladder, karena bentuk tampilan bahasa pemrogramannya memang seperti tampilan tangga. Gambar 2.1 berikut memperlihatkan konsep kendali yang dilakukan oleh sebuah PLC.



Gambar 2.6 Diagram konseptual aplikasi PLC



Walaupun istilah PLC secara bahasa berarti pengendali logika yang dapat diprogram, tetapi pada kenyataannya, PLC secara fungsional tidak lagi terbatas pada fungsi-fungsi logika saja. Dewasa ini, sebuah pLC dapat melakukan perhitunganperhitungan aritmatika yang relatif kompleks, fungsi komunikasi, dokumentasi dan lain sebagainya. Bahkan sistem kendali yang berbasiskan pada teknologi linier



10



(dengan sinyal kontinyu) dapat direalisasikan sehingga PLC sekarang dapat dilengkapi dengan modul pengendali PID.



Gambar 2.7 Jenis-jenis PLC berbagai ukuran



11



2.2.1



Komponen PLC Dalam sebuah PLC terdapat beberapa komponen yang terbagi ke dalam 2



bagian, yaitu komponen hardware dan komponen software. Komponenkomponen ini terdiri dari : a) Komponen hardware PLC :  CPU : Central Processing Unit sebagai unit pemroses data antara input 



modul, memori dan output modul.. Catu Daya (Power Supply) : berfungsi sebagai sumber tegangan bagi



 



komponen PLC. Memori : berfungsi sebagai penyimpan data dan program. Input : berfungsi sebagai penerima sinyal dari peralatan input seperti







switch dan sensor (menggunakan modul analog). Output : berfungsi mengirimkan hasil proses dari CPU ke peralatan output seperti motor, lampu, fan, dan lain-lain.







Programming Device : alat yang berfungsi untuk membuat dan memonitor ladder diagram dalam PLC seperti computer dan programming console.



b) Komponen software PLC :  Sistem Operasi PLC. Setiap PLC memiliki sistem operasi yang versi dan jenisnya tergantung pada setiap vendor dan bersifat teknologi tertutup 



(closed-system). Bahasa Program PLC yang berbentuk ladder diagram atau kode mnemonic yang dituliskan ke dalam PLC dengan menggunakan programming device atau konsol computer (GUI[graphical user interface] maupun CLI [command line interface atau text-based]).



12



2.2.2 Keunggulan PLC dibanding Sistem Konvensional PLC memiliki beberapa keunggulan disbanding sistem konvensional kontrol panel adalah sebagai berikut :      



Pengawatan lebih sedikit Perawatan relatif mudah Pelacakan sistem lebih sederhana Konsumsi daya relatif rendah Dokumentasi gambar lebih sederhana Modifikasi sistem lebih sederhana dan cepat



2.3 Limit Switch Limit switch adalah suatu alat yang berfungsi untuk memutuskan dan menghubungkan arus listrik pada suatu rangkaian, berdasarkan struktur mekanik dari limit switch itu sendiri. Limit switch memiliki tiga buah terminal, yaitu: central terminal, normally close (NC) terminal, dan normally open (NO) terminal. Sesuai dengan namanya, limit switch digunakan untuk membatasi kerja dari suatu alat yang sedang beroperasi. Terminal NC, NO, dan central dapat digunakan untuk memutuskan aliran listrik pada suatu rangkaian atau sebaliknya. Sama halnya dengan saklar pada umumnya, limit switch juga hanya mempunyai 2 kondisi, yaitu menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik. Dengan kata lain hanya mempunyai kondisi ON atau Off.



13



Gambar 2.4 Limit Switch



Namun sistem kerja limit switch berbeda dengan saklar pada umumnya, jika pada saklar umumnya sistem kerjanya akan diatur/ dikontrol secara manual oleh manusia (baik diputar atau ditekan). Sedangkan limit switch dibuat dengan sistem kerja yang berbeda, limit switch dibuat dengan sistem kerja yang dikontrol oleh dorongan atau tekanan (kontak fisik) dari gerakan suatu objek pada aktuator, sistem kerja ini bertujuan untuk membatasi gerakan ataupun mengendalikan suatu objek/mesin tersebut, dengan cara memutuskan atau menghubungkan aliran listrik yang melalui terminal kontaknya.



Gambar 2.4 Limit Switch



14



BAB III PERANCANGAN



3.1 Diagram Blok Diagram blok dari sistem yang akan dibuat ditunjukkan pada Gambar 3.1. Diagram blok ini merupakan gambaran umum mengenai prinsip kerja sistem dari alat tersebut.



Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem



3.2.1



Deskripsi Kerja Alat Berikut adalah deskripsi keja dari Bottle Line Production Systems: 1. Botol sudah ada dalam track roller conveyor. 2. Ketika Tombol power RUN di START, botol akan melaju pada roller conveyor menuju input sensor. Ada 3 input sensor : 1. Exsisting sensor berfungsi sebagai sensing jumlah botol yang masuk pada sistem, 2. Limit switch (Large bottle sensing) berfungsi sebagai pendeteksi botol small



15



atau larg dan 3. Scrapt sensing berfungsi untuk memisahkan botol yang rusak. 3. Setelah masing-masing botol telah berlabel (dibedakan



berdasarkan



small, large dan botol rusak) oleh input sensor. Maka botol akan masuk kedalam sistem masing masing. 4. Scrapt botol akan mengaktifkan selenoid scrapt sesuai inputan yang diberikan oleh scrapt sensor di input tadi. Selenoid akan bekerja dan botol akan jatuh pada sistem scrapt yang telah dibuat. Botol tidak akan berjalan di roller conveyor yang menuju ke pengisian (flow fill) melaikan ke roller conveyor scrapt botol. 5. Large botol dan Small botol dibedakan oleh sensing input (limit switch) dimana ketika LS kontek terbaca large botol dan sebaliknya terbaca small kontek. 6. Ketika LS membaca large kontek maka otomatis akan mengaktifkan selenoid pemisah botol large dan small. Dimaka large botol akan keluar dari roller conveyor utama menuju roller conveyor khusus large botol. Sementara small botol akan tetap berada di roller conveyor utama hingga proses selesai. 7. Pengaturan switch A, B dan C berfungsi untuk mengatur kecepatan pengisian botol. 8. Tombol STOP berfungsi untuk menghentikan sistem.



16



Gambar 3.2 Ilustrasi Perancangan Bottle Line Production Systems



17



3.3 Pengalamatan Input dan Output PLC Berikut ini daftar pengalamatan pada input dan output PLC yang digunakan dalam pengoperasian alat : Tabel 3.1 Pengalamatan Input PLC No



Nama Simbol



Jenis



1.



Stop ((NC) (PB)



INPUT



Alamat I:1/0



2.



Start (PB,NO)



INPUT



I:1/1



3. 4.



Select A Select B



INPUT INPUT



I:1/2 I:1/3



Tidak digunakan Tidak digunakan



5.



Select C



INPUT



Tidak digunakan



6.



Enter (PB/NO)



INPUT



I:1/4 I:1/5



7.



LS 1 (EXIST)



INPUT



I:1/6



8



LS 2 (LARGE/SMALL)



INPUT



I:1/7



9.



LS 3 (BROKEN)



I:1/8



10.



LS 4 (FILL TUBE)



INPUT INPUT



11.



LS 5 (LARGE FILL)



INPUT



I:1/10



12.



LS 6 (SMALL FILL)



INPUT



I:1/11



13.



LS 7 (CAP)



INPUT



I:1/12



14.



LS 8 (Broken Gate)



INPUT



I:1/13



15.



LS 9 (Large Bottle gate)



INPUT



I:1/14



11.



LS 10 (Box Gate)



INPUT



I:1/15



12.



BCD



INPUT



I:3



I:1/9



Tabel 3.2 Pengalamatan Input PLC 18



Keterangan



No



Nama Simbol



Jenis



Alamat



1.



Main Conveyor



OUTPUT



O:2/0



2.



Scrap Conveyor



OUTPUT



O:2/1



3.



Divert Conveyor



OUTPUT



O:2/2



4.



Grinder



OUTPUT



O:2/3



5.



Scrap Gate



OUTPUT



O:2/4



6.



Divert Gate



OUTPUT



O:2/5



7.



Fill Tube



OUTPUT



O:2/6



8.



Large Charge



OUTPUT



O:2/7



9.



Small Charge



OUTPUT



O:2/8



10.



Cap Ram



OUTPUT



O:2/9



11.



Run Light



OUTPUT



O:2/10



12.



Display Small



OUTPUT



O:2/11



13.



Display Large



OUTPUT



O:2/12



14.



Display Scrap



OUTPUT



O:2/13



15.



Display Boxes



OUTPUT



O:2/14



3.4 Ladder Diagram



19



Keterangan



20



21



BAB IV KESIMPULAN



4.1 Hasil Implementasi Dari hasil pengimplementasian program yang dibuat terhadap bottle line production systems, program dapat menjalankan seluruh fungsi pada mesin tersebut. Berikut tampilan proses pada setiap tahapannya ; 1. Ketika tombol Start ditekan, Main Conveyor (O:2/0) akan ON dan botol akan bergerak terus menerus diatas Main Conveyor. 2. Ketika Botol mencapai LS1 (Exist) (I:1/6) , Sensor mendeteksi Apakah Botol yang masuk ke Main Conveyor ada atau tidak. LS2 (I:1/7) (LARGE/SMALL) mendeteksi apakah botol yang masuk termasuk Large Bottle atau Small Bottle. LS3 (I:1/6) (BROKEN) Mendeteksi apakah botol yang masuk Rusak atau tidak



Gambar 4.1 Limit Switch Pendeteksi botol



22



3. Limit Switch LS2 mentrigger valve Large Fill dan Small Fill untuk mulai mengisi Botol. Apabila LS2 mempunyai nilai bit 0 maka botol yang terdeteksi adalah Small Bottle, sedangkan apabila LS2 mempunyai nilai 1 botol yang terdeteksi adalah Large Bottle. Nilai bit yang terbaca LS2 akan mentrigger PLC akan menghitung berapa jumlah bit yang dibutuhkan botol dari LS2 menuju Bottle Ekstraktor 4. LS3 (Broken) bernilai 1 apabila mendeteksi botol yang rusak dan bernilai 0 apabila mendeteksi botol yang bagus. Apabila LS3 bernilai 0 maka botol akan terus dilanjutkan menuju Filling Ekstraktor, tetapi apabila LS3 bernilai 1 maka akan mentrigger solenoid Broken gate. Buka tutup Broken Gate dikendalikan oleh Limit Switch. 5. Botol Reject akan masuk ke dalam Box Reject. Conveyor Box Reject akan ON apabila nilai counter BOX Reject minimal 29. Small Bottle Bernilai 2 dan Large Bottle bernilai 3. 6. Ketika LS1 mentukan alamat botol akan dieksekusi ke alamat (I:1/9) Filling Tube, LS2 mendeteksi Large Bottle atau Small Bottle akan menentukan apakah akan diisi Large Charge (O:2/7) atau Small Charge (O:2/8). 7. Ketika Alamat bit Filling Tube Sudah terpenuhi makan botol akan diteruskan ke Cap Ram untuk memasang Tutup pada botol yang diinginkan. 8. Ketika botol sudah melewati bit pemisah di Filling Tube, Untuk LS2 yang bernilai 1 (Large Bottle) maka kemudian valve Divert Gate Akan terbuka dan Large Bottle akan terpisan ke conveyor bawah. Untuk LS2 yang bernilai 0 (Small Bottle) makan valve Divert Gate tertutup dan botol tetap berada di conveyor atas. 9. Tombol Stop akan menghentikan semua sistem.



23



DAFTAR PUSTAKA [1]



Desain Sistem Kontrol, di-update tanggal 13 April 2014, http://trikueni-desain-sistem.blogspot.co.id/2014/04/Limit-Switch.html



[2]



Anomali Sistem Roller Conveyor, di-update tanggal 04 April 2012, https://suluhmania.wordpress.com/2012/04/04/anatomi-sistemroller-conveyor/



[3]



Rakhman, Edi. 2010. BUKU AJAR SISTEM OTOMASI INDUSTRI . Bandung: Politeknik Negeri Bandung



24