Dokumen tersebut membahas tentang penggunaan sistem kontrol otomatis menggunakan PLC pada industri. Sistem kontrol manual memiliki banyak kelemahan sehingga beralih ke sistem otomatis menggunakan PLC. Dokumen ini juga menjelaskan tujuan, alasan pemilihan judul, pembatasan masalah, dan sistematika penulisan laporan tugas akhir mengenai alat penyortir botol menggunakan sistem PLC dan pneumatik.
1. 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pemakaian sistem kontrol otomatis di industri saat ini merupakan
kebutuhanyang sangat utama untuk menjaga proses produksi agar
berjalan seperti yang direncanakan. Dengan tidak adanya gangguan selama
proses produksi maka hasil yang diperoleh akan menghasilkan produk yang
berkualitas baik.
Pemakaian sistem kontrol secara manual atau konvensional
banyakmengalami gangguan dan mempunyai banyak kelemahan, antara
lain : sulitnya perawatan, pengawatan banyak, sulit menentukan
kesalahan pada sistem, modifikasi membutuhkan waktu yang lama dan
sebagainya. Karena hal tersebut membuat pemakaian sistem kontrol
beralih pada sistem otomatisasi dengan menggunakan Programmable
Logic Controllers (PLC).
1.2 Tujuan Penulisan
Sesuai dengan kurikulum pendidikan Teknik Pemanfaatan Tenaga
ListrikSMK Negeri 7 Semarang maka siswa semester 8 berkewajiban membuat
laporan rancangan tugas akhir untuk mata pelajaran PLC dan Pneumatik
Hidrolik. Tujuan perancangan tugas akhir agar siswa dapat :
1. Untuk memenuhi nilai tugas semester 8.
2. Menjelaskan apa itu stroble marking machine.
3. Mempermudah dalam penjelasan atau penjabaran suatu hasil karya.
2. 2
4. Sebagai bahan referensi sekolah dan siswa apabila suatu saat laporan ini
diperlukan.
1.3 Alasan Pemilihan Judul
Laporan ini berjudul “ALAT PENYORTIR BOTOL” alasannya
penggunaan sistem PLC dan pneumatik pada alat tersebut dapat dijadikan
pengetahuan tentang proses bagaimana botol minum dipilih sesuai standart yang
sudah ditetapkan agar botol layak untuk dikonsumsi oleh masyarakat.
1.4 Pembatasan Masalah
Sistem yang dirancang ini mencakup hal-hal yang akan dibahas sebagai
berikut:
1. Komponen-komponen pada alat atau sistem yang digunakan.
2. Perencanaan sistem PLC dan pneumatic pada alat tersebut.
3. Sistem pada alat yang digunakan.
4. Prinsip kerja pada alat.
5. Proses yang akan dikendalikan.
1.5 Perumusan Masalah
Perumusan masalah dalam tugas akhir ini meliputi :
1. Cara kerja pengontrolan pompa secara otomatis menggunakan PLC.
2. Komponen dan bahan penyusun alat control.
3. Pemecahan masalah menggunakan gambar rangkaian.
3. 3
1.6 Sistematika Penulisan Laporan
Dalam penyusunan laporan ini, sistematika pembahasan tiap bab diuraikan
sebagai berikut:
BAB I : PENDAHULUAN
Berisi tentang latar belakang pembuatan laporan, tujuan penulisan,
alasan pemilihan judul, pembatasan masalah, perumusan masalah, dan
sistematika penulisan laporan.
BAB II : LANDASAN TEORI
Menguraikan tentang Dasar-Dasar mengenai PLC dan Pneumatik serta
Proximity Switch yang digunakan dalam Alat Penyortir Botol.
BAB III : PERENCANAAN ALAT PENYORTIR BOTOL MENGGUNAKAN
SISTEM PLC DAN PNEUMATIK
Berisi tentang hasil perancangan system secara keseluruhan.
BAB IV : KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi tentang kesimpulan, saran dan penutup tentang Tugas Akhir
yang telah diselesaikan.
4. 4
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 PLC (Programmable Logic Controller)
PLC adalah device kontrol yang juga membutuhkan sistem kontrol
pendukung sebagaimana device-device kontrol lainnya, dan untuk mengaktifkan
kerja dari device ini maka dibutuhkan sumber tegangan dari luar yang disusun
dalam sebuah sistem kontrol yang bertujuan untuk mengatur dan melindungi
sistem.
2.1.1 Pengertian PLC (Programmable Logic Controller)
Programmable Logic Controllers (PLC) adalah komputer elektronik
yang mudah digunakan (user friendly) yang memiliki fungsi kendali untuk
berbagai tipe dan tingkat kesulitan yang beraneka ragam.
PLC merupakan salah satu jenis komputer ringkas yang
digunakansebagai kontrol alat–alat otomasi yang ada di kalangan industri.
Di dalamPLC terdapat sebuah mikroprosesor yang merupakan otak dari
alat inidan untuk memori data menggunakan EEPROM. Sebagai
bahasaprogramnya, digunakan diagram bahasa logika yang dalam tampilan
tatapmuka (interface) menggunakan diagram tangga (ladder) dan
bahasamnemonic. Alat ini dirancang untuk tahan terhadap temperatur
yangrelatif tinggi, daerah yang berdebu dan kotor, tahan terhadap noise
yangbersumber dari mesin-mesin yang ada di sekitarnya, tahan
guncangan,dan kondisi yang tidak stabil.
5. 5
Pada PLC, terdapat terminal input–output yang dapat diatur
sesuaikebutuhan. Terminal–terminal tersebut nantinya akan terhubung
dengansensor dan aktuator sesuai dengan fungsinya. Terdapat dua macam
jenisinput-output yang terdapat pada PLC, yaitu relay (digital) dan
transistor. (analog). Koneksi tipe relay adalah koneksi yang bekerja dalam
bentukdigital (1 dan 0). Dengan kata lain, fungsi yang didapat dari
koneksitersebut hanyalah ON dan OFF. Pada tipe transistor koneksi
bekerjadengan fungsi analog. Untuk tipe ini, terbagi lagi menjadi 2 macam,
yaitujenis PNP (sourcing) dan NPN (sinking). Penyambungan koneksi
padatipe PLC analog harus lebih diperhatikan komponen input-output
yangakan terkoneksi dengan PLC harus sesuai dengan tipe PLC analog
yangdigunakan. Contoh; untuk PLC analog tipe PNP harus
menggunakankomponen–komponen yang mempunyai tipe PNP. Jika tidak
sesuai,terminal kemungkinan besar akan terbakar. Berbeda dengan PLC
relayyang sumber tegangannya dapat diatur sesuai keinginan.
Definisi Programmable Logic Controller menurut Capiel (1982)
adalah : sistem elektronik yang beroperasi secara digital dan di desain
untuk pemakaian di lingkungan industri, dimana sistem ini menggunakan
memori yang dapat diprogram untuk penyimpanan secara internal
instruksi-instruksi yang mengimplementasikan fungsi-fungsi spesifik
seperti logika, urutan, perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik untuk
mengontrol mesin atau proses melalui modul-modul I/O digital maupun
analog.
Prinsip kerja PLC:
1. Input scanning : masukan dari perangkat input
2. Processing : mengolah/ evaluasi oleh program yang ditanamkan
3. Output Scanning : menghasilkan keluaran/ output
6. 6
Bagian bagian PLC:
1. CPU : berfungsi untuk mengontrol dan mengawasi operasi dalam
PLC, melaksanakan program
2. Memory : menyimpan program dan menyediakan lokasi
penyimpanan dari hasil perhitungan
3. Input/Outpot : setiap I/O memiliki alamat dan nomorurutan untuk
digunakan selama membuat program
4. Power supply
Gambar 2.1 PLC Omron CPM 2A/20 CDR
7. 7
BAHASA PEMOGRAMAN
Terdapat banyak pilihan bahasa untuk membuat program dalam
PLC. Masing-masing bahasa mempunyai keuntungan dan kerugian
tergantung dari sudut pandang kita sebagai user / pemogram. Pada
umumnya terdapat 2 bahasa pemograman sederhana dari PLC , yaitu
pemograman diagram ladder dan bahasa instruction list. (mnemonic
code).Diagram Ladder adalah bahasa yang dimiliki oleh setiap PLC.
LADDER DIAGRAM
Diagram Ladder menggambarkan program dalam bentuk
grafik. Diagram ini dikembangkan dari kontak-kontak relay yang
terstruktur yang menggambarkan aliran arus listrik. Dalam diagram
ladder terdapat dua buah garis vertical dimana garis vertical sebelah
kiri dihubungkan dengan sumber tegangan positip catu daya dan
garis sebelah kanan dihubungkan dengan sumber tegangan negatip
catu daya.
Program ladder ditulis menggunakan bentuk pictorial atau
simbol yang secara umum mirip dengan rangkaian kontrol relay.
Program ditampilkan pada layar dengan elemen-elemen seperti
normally open contact, normally closed contact, timer, counter,
sequencer dll ditampilkan seperti dalam bentuk pictorial.
Dibawah kondisi yang benar, listrik dapat mengalir dari rel
sebelah kiri ke rel sebelah kanan, jalur rel seperti ini disebut sebagai
ladder line (garis tangga). Peraturan secara umum di dalam
menggambarkan program ladder diagram adalah :
8. 8
1. Daya mengalir dari rel kiri ke rel kanan
2. Output koil tidak boleh dihubungkan secara langsung di rel
sebelah kiri.
3. Tidak ada kontak yang diletakkan disebelah kanan output
coil
4. Hanya diperbolehkan satu output koil pada ladder line.
Dengan diagram ladder, gambar diatas direpresantisakan menjadi
Gambar 2.2 Diagram Ladder
Diantara dua garis ini dipasang kontak-kontak yang
menggambarkan kontrol dari switch, sensor atau output. Satu baris
dari diagram disebut dengan satu rung. Input menggunakan symbol [
] (kontak normally open) dan [/] (kontak normally close). Output
mempunyai symbol ( ) yang terletak paling kanan.
Memori Circuit (Latching)
Rangkaian yang bersifat mengingat kondisi sebelumnya
seringkali dibutuhkan dalam kontrol logic. Pada rangkaian ini hasil
9. 9
keluaran dikunci (latching) dengan menggunakan kontak hasil
keluaran itu sendiri, sehingga walaupun input sudah berubah, kondisi
output tetap.
Gambar 2.3 Rangkaian Latching
Operasi Logika
OR:
Tabel kebenaran logika OR adalah sebagai berikut,
Tabel 2.1 Konversi ke Ladder Diagram OR
10. 10
Gambar 2.4 Diagram Ladder OR
AND
Tabel kebenaran logika AND adalah sebagai berikut,
Tabel 2.2 Konversi ke Ladder Diagram AND
Gambar 2.5 Diagram Ladder AND
11. 11
NOT
Tabel kebenaran logika NOT adalah sebagai berikut,
Tabel 2.3 Konversi ke Ladder Diagram NOT
Gambar 2.6 Diagram Ladder NOT
NOR
Merupakan pengembangan dari logika AND, OR, NOT.
Tabel kebenaran logika NOR adalah sebagai berikut,
Tabel 2.4 Konversi ke Ladder Diagram NOR
12. 12
Gambar 2.7 Diagram Ladder NOR
XOR
Logikan ini merupakan pengembangan dari logika AND, OR dan
NOT.
Tabel kebenaran logika XOR adalah sebagai berikut,
Tabel 2.5 Konversi ke Ladder Diagram XOR
Gambar 2.8 Diagram Ladder XOR
13. 13
TIMER
Timer berfungsi untuk mengaktifkan suatu keluaran dengan
interval waktu yang dapat diatur. Timerdapat diatur untuk ON Delay
atau Off Delay, pada On Delay Timer akan On setelah input ditekan
selang waktu yang ditentukan. Kebalikannya pada fungsi Off Delay
fungsi timer akan tetap dalam keadaan On selama rentang waktu
tertentu meskipun input pemicu telah dilepas. Pengaturan waktu
dilakukan melaui nilai setting (preset value). Timer tersebut akan
bekerja bila diberi input dan mendapat pulsa clock. Untuk pulsa
clock sudah disediakan oleh pembuat PLC. Besarnya nilai pulsa
clock pada setiap timer tergantung pada nomor timer yang
digunakan. Saat input timer ON maka timer mulai mencacah pulsa
dari 0 sampai preset value. Bila sudah mencapai preset value maka
akan mengaktifkan Output yang telah ditentukan.
COUNTER
Fungsi counter adalah mencacah pulsa yang masuk. Sepintas
cara kerja counter dan timer mirip. Perbedaannya adalah timer
mencacah pulsa internal sedangkan counter mencacah pulsa dari luar.
Terdapat mode inkremental atau cacah naik dan dekremental atau
cacah turun..
Berdasarkan namanya konsep PLC adalah sebagai berikut :
1. Programmable, menunjukkan kemampuan dalam hal memori
untuk menyimpan program yang telah dibuat yang dengan
mudah diubah-ubah fungsi atau kegunaannya.
14. 14
2. Logic, menunjukkan kemampuan dalam memproses input
secara aritmatik dan logic (ALU), yakni melakukan operasi
membandingkan, menjumlahkan, mengalikan, membagi,
mengurangi, negasi, AND, OR, dan lain sebagainya.
3. Controller, menunjukkan kemampuan dalam mengontrol dan
mengatur proses sehingga menghasilkan output yang
diinginkan.
PLC ini dirancang untuk menggantikan suatu rangkaian relay
sequensial dalam suatu sistem kontrol. Selain dapat diprogram, alat
ini juga dapat dikendalikan, dan dioperasikan oleh orang yang tidak
memiliki pengetahuan di bidang pengoperasian komputer secara
khusus. PLC ini memiliki bahasa pemrograman yang mudah
dipahami dan dapat dioperasikan bila program yang telah dibuat
dengan menggunakan software yang sesuai dengan jenis PLC yang
digunakan sudah dimasukkan.
Fungsi dan kegunaan PLC sangat luas. Dalam prakteknya PLC
dapat dibagi secara umum dan secara khusus.
Secara umum fungsi PLC adalah sebagai berikut:
1. Sekuensial Control.
PLC memproses input sinyal biner menjadi output yang
digunakan untuk keperluan pemrosesan teknik secara
berurutan (sekuensial), disini PLC menjaga agar semua step
atau langkah dalam proses sekuensial berlangsung dalam
urutan yang tepat.
15. 15
2. Monitoring Plant.
PLC secara terus menerus memonitor status 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 pada operator.
3. Shutdown System
Prinsip kerja sebuah PLC adalah menerima sinyal
masukan proses yang dikendalikan lalu melakukan
serangkaian instruksi logika terhadap sinyal masukan tersebut
sesuai dengan program yang tersimpan dalam memori lalu
menghasilkan sinyal keluaran untuk mengendalikan aktuator
atau peralatan lainnya.
Kelebihan dan Kekurangan PLC :
Dalam industri-industri yang ada sekarang ini, kehadiran PLC
sangat dibutuhkan terutama untuk mengendalikan suatu sistem.
Dengan menggunakan PLC akan diperoleh banyak keuntungan
diantaranya adalah sebagai berikut :
1. Fleksibel
Pada masa lalu, tiap perangkat elektronik yang berbeda
dikendalikan dengan pengendaliannya masing-masing. Misal
sepuluh mesin membutuhkan sepuluh pengendali tetapi kini
hanya dengan satu PLC, kesepuluh mesin tersebut dapat
dijalankan dengan programnya masing-masing.
16. 16
2. Perubahan dan Pengkoreksian Kesalahan sistem lebih mudah
Bila salah satu sistem akan diubah atau dikoreksi, maka
pengubahannya hanya dilakukan pada program yang terdapat
di komputer, dalam waktu yang relatif singkat, setelah itu di
download ke PLC-nya. Apabila tidak menggunakan PLC,
misalnya relay, maka perubahannya dilakukan dengan cara
mengubah pengkabelannya. Cara ini mebutuhkan waktu yang
cukup lama.
3. Jumlah Kontak yang Banyak
Jumlah kontak yang dimiliki oleh PLC pada masing-
masing coil lebih banyak daripada kontak yang dimiliki oleh
sebuah relay.
4. Harganya Lebih Murah
PLC mampu menyederhanakan banyak pengkabelan
dibandingkan dengan sebuah relay. Maka harga dari sebuah
PLC lebih murah dibandingkan dengan harga beberapa buah
relay yang mapu melakukan pengkabelan dengan jumlah yang
sama dengan sebuah PLC. PLC mencakup relay, timers,
counter, squence, dan berbagai fungsi lainnya.
5. Kecepatan Operasi
Kecepatan operasi PLC lebih cepat dibandingkan
dengan relay. Kecepatan PLC ditentukan dengan waktu
scannya dalam satuan milisecond.
17. 17
6. Sifatnya Tahan Uji
Solid state device lebih tahan uji dibandingkan dengan
relay dan timer mekanik atau elektrik. PLC merupakan solid
state device sehingga bersifat lebih tahan uji.
7. Menyederhanakan Komponen Komponen Sistem Kontrol
Dalam PLC juga terdapat counter, relay dan komponen-
komponen lainnya, sehingga tidak membutuhkan counter,
timer ataupun komponen-komponen lainnya sebagai peralatan
tambahan.
Selain kelebihan yang telah disebutkan di atas, maka ada
kerugian yang dimiliki oleh PLC, yaitu :
1. Teknologi yang masih baru
Pengubahan sistem kontrol lama yang
menggunakan ladder atau relay ke konsep komputer
PLC merupakan hal yang sulit bagi sebagian orang.
2. Buruk Untuk Aplikasi Program yang Tetap
Beberapa aplikasi merupakan aplikasi dengan
satu fungsi. Sedangkan PLC dapat mencakup beberapa
fungsi sekaligus. Pada aplikasi dengan satu fungsi
jarang sekali dilakukan perubahan bahkan tidak sama
sekali, sehingga penggunaan PLC pada aplikasi
dengan satu fungsi akan memboroskan biaya.
18. 18
3. Pertimbangan Lingkungan
Dalam suatu pemrosesan, lingkungan mungkin
mengalami pemanasan yang tinggi, vibrasi yang
kontak langsung dengan alat-alat elektronik di dalam
PLC sehingga tidak berfungsi optimal.
4. Operasi Dengan Rangkaian yang Tetap
Jika rangkaian pada sebuah operasi tidak diubah
maka penggunaan PLC lebih mahal dibanding dengan
peralatan kontrol lainnya. PLC akan menjadi lebih
efektif bila program pada proses tersebut di upgrade
secara periodik.
Ada 3 sistem kontrol pendukung yang harus diinstal pada
sistem kontrol PLC yaitu :
a Kontrol rangkaian daya yang mensuplai tegangan
sumber ke PLC dan untuk sumber cadangan bagi
penambahan sistem.
b Kontrol rangkaian input yang mensuplai tegangan
sumber ke inputan PLC.
c Kontrol rangkaian output yang mensuplai tegangan
sumber ke outputan PLC.
Dan ketiga rangkaian control diatas berfungsi untuk :
a) Melindungi system dari arus beban lebih dan arus tanah.
b) Memberikan layanan energy listrik bagi PLC termasuk
semua device input/output.
19. 19
c) Mengisolir keadaan error/alarm yang terjadi pada PLC.
d) Memberikan layanan sumber tegangan untuk computer/
netbook yang digunakan untuk keperluan pemeliharaan,
monitoring dan trouble shooting.
e) Melindungi system PLC dari gangguan riak riak
tegangan dan frekuensi yang tidak diinginkan.
Ada beberapa komponen utama pada rangkaian daya yaitu :
1. Sumber Tegangan Sistem
Sumber tegangan ini sama dengan sumber tegangan
induksi pada umumnya yaitu 380 VAC dan 220 VAC
untuk standar tegangan di Indonesia.
2. Transformator
Device ini berguna untuk menurunkan atau menaikkan
tegangan sehingga diperoleh tegangan output (sekunder)
sesuai dengan tegangan kerja sistem antara PLC jika yang
ada bertegangan kerja 100 V (device standar jepang)
maka diperlukan step down trafo input 380 V dan 100 V.
3. Power Supply
Device ini berguna untuk menyearahkan tegangan AC
menjadi tegangan DC yang dibutuhkan untuk sumber
tegangan kerja pada type PLC tertentu.
4. Breaker
Breaker berguna untuk memutuskan / menghubungkan
rangkaian dari sumber tegangan, istilah ini bias terjadi
20. 20
pada saat kondisi overload, hubung singkat dan untuk
pemeliharaan, rating tegangan pun harus dipilih sesuai
dengan kapasitas beban yang dilayaninya, dalam hal ini
harus dihitung besarnya daya pada transformator yang
melayani device-device seperti power supply, PLC, Relay
dan lain-lain.
5. Earth Leakage Breaker (ELB)
Kegunannya hampir sama dengan breaker biasa yaitu
memutus-menghubungkan rangkaian dari sumber
tegangan, hanya saja ELB memiliki fungsi khusus yaitu
mengisolir sistem dari gangguan hubungkan
tanah.gangguan hubung tanah yang dimaksudkan disini
yaitu adanya arus bocor dari sistem ketanah/Ground
sehingga bisa menyebabkan adanya potensi tegangan
sentuh yang berbahaya pada keselamatan manusia. ELB
akan memutuskan sistem jika dideteksi adanya arus bocor
beberapa miliampere saja tergantung rating dari ELB
tersebut.
6. Circuit Protektor
Sebagaimana fungsi breaker, circuit protektor berfungsi
khusus untuk melindungi rangkaian dari gangguan arus
lebih dan hubung singkat, dan bisa dikatakan bahwa
circuit protektor adalah breaker dengan rating arus kecil
untuk melindungi rangkaian kontrol.
21. 21
7. Noise Filter
Device ini berguna untuk menfilter adanya riak-riak
tegangan freukuensi yang memasuki sistem sehingga
outputnya selalu menghasilkan tegangan dan freukuensi
yang tidak mengganggu sistem kontrol PLC, Device ini
berupa hubungan seri pararel dari Induktor dan Capasitor
yang mampu meredam khususnya freukuensi-freukuensi
liar.
8. Relay
Sebagaimana diketahui bahwa relay akan selalu ada
dalam sistem kontrol bagaimana jenis dan bentuk sistem
yang dipakai, manfaatnya dalam mengatur kondisi off-on
device menyebabkan relay dipakai dalam sistem
rangkaian daya untuk sistem kontrol.
9. Maintenance Source
Device ini sama dengan stop kontak biasa yang
memberikan sumber tegangan kerja untuk
komputer/notebook bagi keperluan pemeliharaan,
memonitoring dan troubleshooting sistem kontrol PLC.
2.2 Pneumatik
Pneumatik merupakan teori atau pengetahuan tentang udara yang bergerak,
keadaan-keadaan keseimbangan udara dan syarat-syarat keseimbangan.
Perkataan pneumatik berasal bahasa Yunani “ pneuma “ yang berarti “napas”
atau “udara”. Jadi pneumatik berarti terisi udara atau digerakkan oleh udara
mampat. Pneumatik merupakan cabang teori aliran atau mekanika fluida dan
22. 22
tidak hanya meliputi penelitian aliran-aliran udara melalui suatu sistem saluran,
yang terdiri atas pipa-pipa, selang-selang, gawai dan sebagainya, tetapi juga aksi
dan penggunaan udara mampat.
Pneumatik menggunakan hukum-hukum aeromekanika, yang menentukan
keadaan keseimbangan gas dan uap (khususnya udara atmosfir) dengan adanya
gaya-gaya luar (aerostatika) dan teori aliran (aerodinamika). Pneumatik dalam
pelaksanaan teknik udara mampat dalam industri merupakan ilmu pengetahuan
dari semua proses mekanik dimana udara memindahkan suatu gaya atau gerakan.
Jadi pneumatik meliputi semua komponen mesin atau peralatan, dalam mana
terjadi proses-proses pneumatik. Dalam bidang kejuruan teknik pneumatik dalam
pengertian yang lebih sempit lagi adalah teknik udara mampat (udara
bertekanan).
Gambar 2.9 Sistem Kerja Pneumatik
23. 23
Komponen pneumatik beroperasi pada tekanan 8 s.d. 10 bar, tetapi dalam
praktik dianjurkan beroperasi pada tekanan 5 s.d. 6 bar untuk penggunaan yang
ekonomis.
Beberapa bidang aplikasi di industri yang menggunakan media pneumatik
dalam hal penangan material adalah sebagai berikut :
a. Pencekaman benda kerja.
b. Penggeseran benda kerja.
c. Pengaturan posisi benda kerja.
d. Pengaturan arah benda kerja
Penerapan pneumatik secara umum :
Pengemasan (packaging).
Pemakanan (feeding)
Pengukuran (metering)
Pengaturan buka dan tutup (door or chute control)
Pemindahan material (transfer of materials)
Pemutaran dan pembalikan benda kerja (turning and inverting of parts)
Pemilahan bahan (sorting of parts)
Penyusunan benda kerja (stacking of components)
Pencetakan benda kerja (stamping and embosing of components)
Susunan sistem pneumatik adalah sebagai berikut :
1) Catu daya (energi supply)
2) Elemen masukan (sensors)
3) Elemen pengolah (processors)
4) Elemen kerja (actuators)
24. 24
2.2.1 Alasan Pemakaian Pneumatik
Persaingan antara peralatan pneumatik dengan peralatan mekanik,
hidrolik atau elektrik makin menjadi besar. Dalam penggunaannya sistem
pneumatik diutamakan karena beberapa hal yaitu :
a. Paling banyak dipertimbangkan untuk beberapa mekanisasi,
b. Dapat bertahan lebih baik terhadap keadaan-keadaan tertentu
Sering kali suatu proses tertentu dengan cara pneumatik, berjalan
lebih rapi (efisien) dibandingkan dengan cara lainnya. Contoh :
1) Palu-palu bor dan keling pneumatik adalah jauh lebih baik
dibandingkan dengan perkakas-perkakas elektrik serupa karena
lebih ringan, lebih ada kepastian kerja dan lebih sederhana dalam
pelayanan.
2) Pesawat-pesawat pneumatik telah mengambil suatu kedudukan
monopoli yang penting pada :
a. Rem-rem udara bertekanan untuk mobil angkutan dan
gerbong-gerbong kereta api, alat-alat angkat dan alat-alat
angkut.
b. Pistol-pistol ( alat cat semprot, mesin-mesin peniup kaca,
berbagai jenis penyejukan udara, kepala-kepala asah
kecepatan tinggi ).
Udara bertekanan memiliki banyak sekali keuntungan, tetapi dengan
sendirinya juga terdapat segi-segi yang merugikan atau lebih baik
pembatasan-pembatasan pada penggunaannya. Hal-hal yang
menguntungkan dari pneumatik pada mekanisasi yang sesuai dengan
tujuan sudah diakui oleh cabang-cabang industri yang lebih banyak lagi.
Pneumatik mulai digunakan untuk pengendalian maupun penggerakan
mesin-mesin dan alat-alat.
25. 25
2.2.2 Komponen –Komponen Pada Pneumatik
2.2.2.1 Air Service Unit
Gambar 2.10 Air Service Unit
Pada sistem pneumatik udara yang dihisap dan ditekan masih
mengandung partikel debu dan uap air. partikel ini akan
menyebabkan gangguan pada silinder dan katup kontrol. uap air
akan mengembun dan menyebabkan karat, debu akan
mengakibatkan gesekan pada piston dan karet seal. oleh karena itu
sebelum di hantarkan ke sistem udara terlebih dahulu melalui unit
air service.
Air service terdiri dari Filter (Penyaring), Regulator(Pengatur
tekanan) dan Lubricator(Pelumasan) atau disingkat FRL. filter
menyaring udara dari partikel debu dan uap air, regulator
mengatur tekanan yang di salurkan ke sistem, Lubricator
memberikan pelumasan agar udara yang disalurkan mengandung
minyak pelumas untuk memperlancar gerakan.
26. 26
2.2.2.2 Kompresor
Gambar 2.11 Kompressor
Kompresor adalah alat pemampat atau pengkompresi udara
dengan kata lain kompresor adalah penghasil udara mampat.
Karena proses pemampatan, udara mempunyai tekanan yang lebih
tinggi dibandingkan dengan tekanan udara lingkungan (1atm).
2.2.2.3 Aktuator
Actuator adalah bagian terakhir dari output suatu sistem kontrol
pneumatik. Output biasanya digunakan untuk mengidentifikasi suatu
sistem kontrol ataupun aktuator. Pada pneumatik, jenis aktuator ada
bermacam-macam, diantaranya:
a Aktuator gerakan linier:
Single acting cylinder (silinder aksi tunggal)
Double acting cylinder (silinder aksi ganda)
b Aktuator gerakan berputar:
Motor yang digerakkan oleh udara. Motor pneumatik adalah
suatu peralatan pneumatik yang menghasilkan gerakan putar
yang sudut putarnya tidak terbatas bila terhadap peralatan ini
dialiri udara yang dimampatkan. Ada 4 jenis motor pneumatik,
27. 27
yaitu piston motors, sliding vane motors, gear motors, turbin.
Aktuator yang berputar/gerakan putar.
2.2.2.4 Katup (Valve)
Menurut fungsinya katup-katup dikelompokkan sbb :
a) Katup kontrol arah ( Directional control valves )
b) Katup satu arah ( Non return valves )
c) Katup pengontrol tekanan ( Pressure cotrol valves )
d) Katup pengontrol aliran ( Flow control valves )
e) Katup buka-tutup ( Shut-off valves )
1. Katup kontrol arah ( Directional Control Valves )
Katup ini berfungsi untuk mengatur atau mengendalikan
arah udara terkompresi yang akan bekerja menggerakkan
aktuator. Dengan kata lain , katup ini berfungsi untuk
mengendalikan arah gerakan aktuator .
Katup KKA diberi nama berdasarkan :
Jumlah lubang / saluran kerja ( port )
Jumlah posisi kerja
Jenis penggerak katup
Nama tambahan lain sesuai dengan karakteristik katup.
28. 28
Gambar 2.12 simbol katup kontrol arah
2. Katup satu arah ( Non return valves )
Katup ini berfungsi untuk mengatur arah aliran udara
terkompresi hanya satu arah saja yaitu bila udara telah melewati
katup tersebut maka udara tidak dapat berbalik arah. Sehingga
katup ini juga digolongkan pada katup pengarah khusus.
Macam-macam katup searah :
a) Check Valves / Katup Cek
Gambar 2.13 Katup Cek
Katup satu arah hanya bisa mengalirkan udara hanya dari
satu sisi saja. Udara dari arah kiri akan menekan pegas sehingga
katup terbuka dan udara akan diteruskan ke kanan.
b) Shuttle Valves / Katup Ganti
29. 29
Gambar 2.14 Katup Ganti
Katup ini akan mengalirkan udara bertekanan dari salah
satu sisi, baik sisi kiri saja atau sisi kanan saja. Katup ini juga
disebut katup “OR” (Logic OR function).
c) Two Pressure Valves / Katup Dua Tekanan
Gambar 2.15 Katup Dua Tekanan
Katup ini dapat bekerja apabila mendapat tekanan dari
kedua saluran masuknya, yaitu saluran X, dan saluran Y secara
bersama-sama (Bila udara yang mengalir dari satu sisi saja, maka
katup akan menutup, namun bila udara mengalir secara
bersamaan dari kedua sisinya, maka katup akan membuka,
sehingga katup ini juga disebut ”AND” (Logic AND function).
d) Quick Exhaust Valve / Katup Buang Cepat
30. 30
Gambar 2.16 Katup Buang Cepat
Katup buangan-cepat digunakan untuk meningkatkan
kecepatan silinder. Prinsip kerja silinder dapat maju atau mundur
sampai mencapai kecepatan maksimum dengan jalan memotong
jalan pembuangan udara ke atmosfir.
3. Katup pengontrol tekanan ( Pressure cotrol valves )
Macam-macam katup pengatur tekanan :
a. Pressure regulating valve (katup pengatur tekanan)
Gambar 2.17 Katup Pengatur Tekanan
Katup ini berfungsi untuk mengatur besar-kecilnya
tekanan udara terkompresi yang akan keluar dari service unit dan
bekerja pada system pneumatic ( tekanan kerja ).
b. Pressure Relief Valve Katup Pembatas tekanan atau Katup
Pengaman
31. 31
Gambar 2.18 Katup Pengaman
Katup ini berfungsi untuk membatasi tekanan kerja
maksimum pada sistem. Apabila terjadi tekanan lebih maka
katup outlet akan terbuka dan tekanan udara lebih dibuang.
c. Sequence Valve (katup sakelar tekanan)
Gambar 2.19 Katup Sakelar Tekanan
Katup ini bekerja sesuai dengan prinsip yang sama
seperti katup pembatas tekanan. Katup akan terbuka apabila
tekanan yang diatur pada pegas terlampaui. Udara mengalir dari
1 ke 2. Lubang keluaran 2 terbuka apabila sudah terbentuk
tekanan yang diatur pada saluran kontrol 12. Piston kontrol
membuka jalur 1 ke 2.
4. Katup pengontrol aliran ( Flow control valves ) / Katup
hambat/katup cekik
Katup ini berfungsi untuk mengontrol /mengendalikan
besar kecilnya aliran udara terkompresi.Hal ini diasumsikan
32. 32
bahwa besarnya aliran yaitu jumlah volume udara yang mengalir
akan mempengaruhi besar daya dorong udara tersebut.
Macam-macam flow control (Katup hambat/katup cekik):
a. Fixed flow control yaitu besarnya lubang laluan tetap (
tidak dapat disetel )
Gambar 2.20 Fixed Flow Control
b. Adjustable flow control yaitu lubang laluan dapat
disetel dengan baut penyetel. (katup hambat dua arah)
Gambar 2.21 Katup Hambat Dua Arah
c. Adjustable flow control dengan check valve by
pass.(katup hambat satu arah)
33. 33
Gambar 2.22 Katup Hambat Satu Arah
Gambar 2.23 diagram pemakaian katup cekik/hambat
5. Katup buka-tutup ( Shut-off valves )
Katup ini berfungsi untuk membuka dan menutup aliran udara
Gambar 2.24 Katup Buka Tutup
34. 34
Menurut fungsinya katup-katup dikelompokkan sbb :
a. Katup kontrol arah ( Directional control valves )
b. Katup satu arah ( Non return valves )
c. Katup pengontrol tekanan ( Pressure cotrol valves )
d. Katup pengontrol aliran ( Flow control valves )
e. Katup buka-tutup ( Shut-off valves )
Tabel 2.6 simbol katup kontrol arah
Tabel 2.7 Simbol Acting Silinder
35. 35
2.2.3 Kelebihan Menggunakan Pneumatik
a. Merupakan media/fluida kerja yang mudah didapat dan mudah diangkut
:
1) Udara dimana saja tersedia dalam jumlah yang tak terhingga.
2) Saluran-saluran balik tidak diperlukan karena udara bekas dapat
dibuang bebas ke atmosfir, sistem elektrik dan hidrolik
memerlukan saluran balik.
3) Udara bertekanan dapat diangkut dengan mudah melalui saluran-
saluran dengan jarak yang besar, jadi pembuangan udara
bertekanan dapat dipusatkan dan menggunakan saluran melingkar
semua pemakai dalam satu perusahaan dapat dilayani udara
bertekanan dengan tekanan tetap dan sama besarnya. Melalui
saluran-saluran cabang dan pipa-pipa selang, energi udara
bertekanan dapat disediakan dimana saja dalam perusahaan.
b. Bersih dan kering :
1) Udara bertekanan adalah bersih. Kalau ada kebocoran pada
saluran pipa, benda-benda kerja maupun bahan-bahan
disekelilingnya tidak akan menjadi kotor.
2) Udara bertekanan adalah kering. Bila terdapat kerusakan pipa-pipa
tidak akan ada pengotoran-pengotoran, bintik minyak
dansebagainya.
3) Dalam industri pangan , kayu , kulit dan tenun serta pada mesin-
mesin pengepakan hal yang memang penting sekali adalah bahwa
peralatan tetap bersih selama bekerja.
Sistem pneumatik yang bocor bekerja merugikan dilihat dari sudut
ekonomis, tetapi dalam keadaan darurat pekerjaan tetap dapat
berlangsung. Tidak terdapat minyak bocoran yang mengganggu
seperti pada sistem hidrolik.
36. 36
c. Aman terhadap kebakaran dan ledakan
1) Keamanan kerja serta produksi besar dari udara bertekanan tidak
mengandung bahaya kebakaran maupun ledakan.
2) Dalam ruang-ruang dengan resiko timbulnya kebakaran atau
ledakan atau gas-gas yang dapat meledak dapat dibebaskan, alat-
alat pneumatik dapat digunakan tanpa dibutuhkan pengamanan
yang mahal dan luas. Dalam ruang seperti itu kendali elektrik
dalam banyak hal tidak diinginkan.
d. Rasional (menguntungkan)
1. Pneumatik adalah 40 sampai 50 kali lebih murah daripada tenaga
otot. Hal ini sangat penting pada mekanisasi dan otomatisasi
produksi.
2. Komponen-komponen untuk peralatan pneumatik tanpa
pengecualian adalah lebih murah jika dibandingkan dengan
komponen-komponen peralatan hidrolik.
e. Kesederhanaan (mudah pemeliharaan)
2) Karena konstruksi sederhana, peralatan-peralatan udara
bertekanan hampir tidak peka gangguan.
3) Gerakan-gerakan lurus dilaksanakan secara sederhana tanpa
komponen mekanik, seperti tuas-tuas, eksentrik, cakera bubungan,
pegas, poros sekerup dan roda gigi.
4) Konstruksinya yang sederhana menyebabkan waktu montase
(pemasangan) menjadi singkat, kerusakan-kerusakan seringkali
dapat direparasi sendiri, yaitu oleh ahli teknik, montir atau
operator setempat.
5) Komponen-komponennya dengan mudah dapat dipasang dan
setelah dibuka dapat digunakan kembali untuk penggunaan-
penggunaan lainnya.
37. 37
f. Sifat dapat bergerak
1) Selang-selang elastik memberi kebebasan pindah yang besar
sekali dari komponen pneumatik ini.
g. Aman
1) Sama sekali tidak ada bahaya dalam hubungan penggunaan
pneumatik, juga tidak jika digunakan dalam ruang-ruang lembab
atau di udara luar. Pada alat-alat elektrik ada bahaya hubungan
singkat.
h. Dapat dibebani lebih ( tahan pembebanan lebih )
Alat-alat udara bertekanan dan komponen-komponen berfungsi
dapat ditahan sedemikian rupa hingga berhenti. Dengan cara ini
komponen-komponen akan aman terhadap pembebanan lebih.
Komponen-komponen ini juga dapat direm sampai keadaan berhenti
tanpa kerugian.
1) Pada pembebanan lebih alat-alat udara bertekanan memang akan
berhenti, tetapi tidak akan mengalami kerusakan. Alat-alat listrik
terbakar pada pembebanan lebih.
2) Suatu jaringan udara bertekanan dapat diberi beban lebih tanpa
rusak.
3) Silinder-silinder gaya tak peka pembebanan lebih dan dengan
menggunakan katup-katup khusus maka kecepatan torak dapat
disetel tanpa bertingkat.
i. Jaminan bekerja besar
Jaminan bekerja besar dapat diperoleh karena :
1) Peralatan serta komponen bangunannya sangat tahan aus.
38. 38
2) Peralatan serta komponen pada suhu yang relatif tinggi dapat
digunakan sepenuhnya dan tetap demikian.
3) Peralatan pada timbulnya naik turun suhu yang singkat tetap dapat
berfungsi.
4) Kebocoran-kebocoran yang mungkin ada tidak mempengaruhi
ketentuan bekerjanya suatu instalasi.
j. Biaya pemasangan murah
1) Mengembalikan udara bertekanan yang telah digunakan ke
sumbernya (kompresor) tidak perlu dilakukan. Udara bekas
dengan segera mengalir keluar ke atmosfir, sehingga tidak
diperlukan saluran-saluran balik, hanya saluran masuk saja.
2) Suatu peralatan udara bertekanan dengan kapasitas yang tepat,
dapat melayani semua pemakai dalam satu industri. Sebaliknya,
pengendalian-pengendalian hidrolik memerlukan sumber energi
untuk setiap instalasi tersendiri (motor dan pompa).
2.2.4 Kelemahan Menggunakan Pneumatik
a.Ketermampatan (udara).
Udara dapat dimampatkan. Oleh sebab itu adalah tidak mungkin
untuk mewujudkan kecepatan-kecepatan piston dan pengisian yang
perlahan-lahan dan tetap, tergantung dari bebannya.
Pemecahan :
Kesulitan ini seringkali diberikan dengan mengikutsertakan
elemen hidrolik dalam hubungan bersangkutan, tertama pada
pengerjaan-pengerjaan cermat ( bor, bubut atau frais ) hal ini
merupakan suatu alat bantu yang seringkali digunakan.
39. 39
b. Gangguan Suara (Bising)
Udara yang ditiup ke luar menyebabkan kebisingan (desisan)
mengalir ke luar, terutama dalam ruang-ruang kerja sangat mengganggu.
Pemecahan :
Dengan memberi peredam suara (silincer)
c. Kelembaban udara
Kelembaban udara dalam udara bertekanan pada waktu suhu
menurun dan tekanan meningkat dipisahkan sebagai tetesan air (air
embun).
Pemecahan :
Penggunaan filter-filter untuk pemisahan air embun (dan juga
untuk penyaring kotoran-kotoran).
2.3 Proximity Switch
Sensor proximity adalah sensor untuk mendeteksi ada atau tidaknya suatu
obyek. Bila obyek berada didepan sensor dan dapat terjangkau oleh sensor maka
output rangkaian sensor akan berlogika “1” atau “high” yang berarti obyek
“ada”. Sebaliknya jika obyek berada pada posisi yang tidak terjangkau oleh
sensor maka output rangkaian sensor akan bernilai “0” atau “low” yang berarti
obyek “tidak ada”.
Dalam dunia robotika, sensor proximity seringkali digunakan untuk
mendeteksi ada atau tidaknya suatu garis pembimbing gerak robot atau yang
lebih dikenal dengan istilah “line following” atau “line tracking”, juga biasa
digunakan untuk mendeteksi adanya benda-benda penghalang seperti dinding
atau benda-benda lainnya sehingga robot dapat menghindari tambrakan dengan
benda-benda tersebut.
40. 40
Jenis sensor proximity meliputi limit switch (saklar mekanik), ultrasonic
proximity, infrared proximity (infra merah), kamera dan lain sebagainya.
2.3.1 Prinsip kerja
Salah satu kegunaan sensor proximity yang sering dijumpai dalam
dunia robotika adalah sebagai sensor garis. Sensor ini dapat dibuat dari
pasangan LED dan fototransistor seperti pada gambar 2. Bila cahaya LED
memantul pada garis dan diterima oleh basis fototransistor maka
phptotransistor menjadi saturasi (on) sehingga tegangan output (Vout)
menjadi sama dengan VCE saturasi atau mendekati 0 volt. Sebaliknya jika
tidak terdapat pantulan maka basis fototransistor tidak mendapat arus bias
sehingga fototransistor menjadi cut-off (C-E open), dengan demikian nilai
Voutsama dengan VCC.
42. 42
BAB III
PERENCANAAN ALAT PENYORTIR BOTOL MENGGUNAKAN SISTEM
PLC DAN PNEUMATIK
3.1 Latar Belakang Perencanaan Sistem
Alat Penyortir Botol ini merupakan aplikasi dari sistem PLC dengan
Pneumatik yang perlu digunakan pada pabrik-pabrik botol minum dalam jumlah
yang cukup besar. Alat ini berguna untuk memilih botol minum yang akan diisi
sesuai degan standart dan ketentuan yang berlaku, agar pada saat sampai ke
tangan konsumen, botol masih dalam keadaan yang baik dan tidak mengubah isi
dari botol tersebut.
3.2 Sasaran Pengguna
Penggunaan Alat Penyortir Botol ini biasa digunakan pada pabrik-pabrik
yang memproduksi air minum dalam kemasan botol, dalam bentuk plastic
maupun kaca.
3.3 Alat Dan Bahan
1. PLC CPM2A/20 CDR 1 Set
2. Kompresor 1 Buah
3. Air Service Unit 1 Buah
4. 5/3 way solenoid valve 1 Buah
5. Double acting Cylinder 1 Buah
6. Selang Penghubung 1 Set
7. Power Suplly 24 V 1 Buah
8. Push Button 1 Buah
9. Kabel Penghubung 1 Set
43. 43
10. Sensor Proximity 1 Buah
11. Relay 2Buah
3.4 Gambar Perencanaan
3.4.1 Ladder Diagram
Gambar 3.26 Ladder Diagram Alat Penyortir Botol
44. 44
3.4.2 Diagram Mnemonic
ALAMAT INSTRUKSI OPERAND COMMAND
00000 LD 00000 Push Button ON
00001 AND LD 00001 Overload
00002 OUT 01000 K1 (Relay)
00003 LD 00002 Proximity Switch
00004 OUT 010001 K2 (Relay)
00005 LD 01000 NO K1
00006 OUT 01002 Solenoid 1
00007 LD 01001 NO K2
00008 OUT 01003 Solenoid 2
00009 END (01) - -
Tabel 3.8 Diagram Mnemonic
3.4.3 Daftar I/O
INPUT OUTPUT
Operand Comment Operand Comment
00000 Pb. Start 01000 K1 (relay)
00001 Overload 01001 K2 (relay)
00002 Proximity Switch 01002 Solenoida 1
01003 Solenoida 2
Tabel 3.9 Daftar I/O
48. 48
Gambar 3.31 Konstruksi alat penyortir botol
3.5 Cara Kerja
Sebuah benda didorong keluar ke atas ban berjalan dengan
menggunakan silinder kerja ganda. Pekerjaan untuk mulai diberikan
dengan menekan tombol. Apabila silinder keluar sudah mencapai posisi
maximum, silinder kembali secara otomatis ke posisi semula. Untuk
menjamin behwa benda benar-benar terletak di atas ban berjalan
diperlukan sebuah sinyal, gunakan sensor proximity switch induksi
untuk memastikan botol benar-benar dalam keadaan baik.
3.6 Prinsip Kerja
Jika S1 ditekan maka arus akan mengalir menuju koil K1. Dan
kontak K1pada jalur 4 akan menutup dan arus akan mengalir manuju
solenoid Y1 sehingga posisi katup pada solenoid berubah menjadi 1 ke
4 dan silinder akan maju. Setelah silinder mencapai posisi maksimal
sensor proximity akan aktif dan arus akan mengalir pada koil K2. Dan
kontak K2 pada jalur 5 akan menutup dan arus akan mengalir ke
49. 49
solenoid Y2. Maka katub pada solenoid akan kembali ke posisi semula
yaitu 1 ke 2. Dan silinder akan mundur kembali.
3.7 Maintenace And Repair
No. Peralatan Kendala Teknis Langkah-Langkah
Perbaikan
1. Konveyor Mesin Macet/Terlalu
banyak beban
Mengeluarkan sedikit beban
dari konveyor
2. Single Acting
Sylinder
Tidak dapat mendorong
benda ke tempat yang
dimaksud
Menambah tekanan
udara/tekanan bar pada
kompresor atau mengurangi
tekanan udara pada
kompresor
3. Proximity Switch Tidak dapat mendeteksi
benda kerja akibat
sensitifitas kurang atau
alat kurang baik
kondisinya
Mengganti proximity switch
atau memperbaiki system
sensornya
Tabel 3.10 Maintenace and Repair
50. 50
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Alat Penyortir Botol ini menggunakan sistem PLC dan Pneumatik yang
dapat menggantikan pekerjaan menggunakan tenaga manusia dengan alat yang
lebih efisien dan menghemat biaya produksi dengan hasil produksi yang lebih
banyak.
Alat ini berfungsi untuk memilih botol yang akan disortir dan diisi dengan
air, alat ini berguna untuk memastikan agar botol berada pada tempat yang benar
dan dalam keadaan yang baik.
4.2 Saran
1. Dalam penggunaan alat penyortir botol ini perlu diperhatikan pada tekanan
udara yang dibutuhkan oleh silinder untuk mendorong botol agar sampai ke
tempat penyortiran dengan perbandingan tekanan udara pada solenoid 60% :
40%.
2. Penggunaan Proximity Switch yang harus selalu di perhatikan kondisinya
agar produksi selalu berjalan dengan baik.
3. Pasang proximity switch dengan jarak pada benda sesuai dengan kemampuan
pada proximity switch/ sesuai ketentuan pada modul dan tipe proximity
switch.