Pembuatan Alat Pencampur Minuman Berbasis PLC ( Anang Hudoyo ) 1
Pembuatan Alat Pencampur Minuman Berbasis PLC
Anang Hudoyo
Alumni Universitas Negeri Jakarta Program Studi Diploma III Teknik Elektronika
Yusuf Agung Permana
Mahasiswa Universitas Negeri Jakarta Program Studi Diploma III Teknik Elektronika
Pembuatan Alat Pencampur Minuman ini Berbasis PLC yang digunakan adalah PLC
OMRON CQM1 dengan menggunakan bahasa pemrograman Leader Diagram dan
diproggram dengan menggunakan software CX-Programmer Versi 5.0. Bertujuan untuk
memenuhi tugas akhir. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi gelas adalah infrared
dan photodioda, sedangkan tegangan yang diberikan sebesar 5 VDC. Sinyal yang
digunakan sebagai masukan PLC berjumlah 7 input dan sinyal yang digunakan sebagai
keluaran PLC berjumlah 6 output
Kata Kunci: Pengertian PLC, Prinsip kerja PLC, Keuntungan PLC, Fungsi Tombol PLC, Gambaran
Pembahasan Alat Tugas Akhir
Pengertian Programmable Logic Control
(PLC)
Mengingat semakin banyaknya permintaan
pasar atas hasil produksi yang dihasilkan
oleh suatu perusahaan, menuntut agar
perusahaan tersebut mampu meningkatkan
hasil produksi secara maksimal, sehingga
dapat memenuhi kebutuhan pasar dengan
proses seefisien dan seefektif mungkin.
Untuk meningkatkan hasil produksi
tersebut diperlukan sebuah peralatan yang
dapat menunjang proses produksi dan
dapat membantu mengatasi menyelesaikan
produksi yang dihasilkan sesuai dengan
permintaan. Menurut definisi yang
dikeluarkan NEMA (National Electrical
Manufacturer Assosiation) pada tahun
1978, PLC adalah peralatan elektronika
yang beroperasi secara digital dalam
lingkungan industri menggunakan memori
yang dapat diprogram untuk menyimpan
intruksi-intruksi yang mewujudkan fungsi
khusus seperti logika, sekuensial, pewaktu,
pencacah, dan aritmatika untuk
mengontrol berbagai macam mesin dengan
proses melalui modul masukan dan
keluaran baik digital ataupun analog.
PLC adalah sebuah peralatan terprogram
yang dapat menerima masukan dari
peralatan luar untuk menggerakkan
peralatan keluaran melalui modul masukan
dan keluaran sesuai dengan perintah
program yang disimpan dalam memori
bahasa program (ladder diagram)
PLC merupakan komponen elektronika
khusus berbasis satu atau lebih
mikroprosessor yang digunakan untuk
mengontrol mesin-mesin industri1
.
Pemahaman dari ketiga pendapat diatas
dapat disimpulkan bahwa PLC
(programable logic controller) adalah
suatu perangkat kendali yang mempunyai
memori untuk menyimpan program
masukan guna mengontrol peralatan atau
proses melalui modul masukan dan
keluaran baik digital maupun analog. PLC
mempunyai rangkaian saluran masukan
(input) dan saluran keluaran (output). Hasil
output yang dihasilkan ditentukan oleh
status input dan program yang dimasukkan
kedalamnya. Input dapat berupa kontak
relay, limit switch, photo switch maupun
proximitiy switch. Input tersebut
dimasukkan kedalam program PLC
kemudian akan menghasilkan output yang
berupa relay-relay maupun kontaktor.
Akan tetapi bukan berarti didalamnya
terdapat banyak relay dalam ukuran yang
sangat kecil. Didalam PLC terdapat
rangkaian elektronika digital yang dapat
difungsikan seperti kontak Normally Open
2 HD3ELKA, VOL 097, No :6, Mei 2012 : 1-11
(NO) dan bentuk kontak Normally Close
(NC) relay2
.
Satu kontak relay dalam PLC (NO atau
NC) pada dapat digunakan berkali-kali
untuk semua instruksi dasar selaian
instruksi output. Jadi dengan controller).
Prinsip Kerja PLC
Pada prinsipnya PLC bekerja dengan cara
menerima data-data dari peralatan input.
Peralatan input dapat berupa saklar,
tombol, dan sensor. Data-data yang masuk
ini berupa sinyal diskrit atau analog.
Modul ini akan mengidentifikasi serta
mengubah sinyal yang masuk kedalam
bentuk tegangan yang sesuai oleh CPU
sehingga menjadi sinyal-sinyal digital.
Kemudian oleh CPU yang ada didalam
PLC, sinyal-sinyal tersebut akan diolah
berdasarkan program yang telah disimpan
dalam memori dan selanjutnya sinyal
dikirim ke modul output. Bentuk sinyal
digital akan diubah oleh modul output
menjadi sinyal yang dapat digunakan
untuk menjalankan peralatan output yang
dapat berupa lampu, kontaktor ataupun
relay. Peralatan output inilah yang
nantinya akan mengoperasikan sistem atau
proses yang akan dikontrol.
Keuntungan PLC
Keuntungan dari penggunaan PLC didalam
otomatisasi antara lain sebagai berikut :
a) Waktu implementasi proyek
singkat.
b) PLC dapat mengontrol lebih dari
satu alat.
c) Mempunyai kontak yang banyak ,
tergantung dari kapasitas memory.
d) Operasi program PLC dapat
diamati dari layar monitor dan
kecepatan operasi yang sangat
cepat.
e) Metode pemrograman dengan
diagram tangga.
f) Program yang sudah dibuat atau
sedang dijalankan dapat disimpan
pada disket atau dicetak diatas
kertas.
g) Modifikasi lebih mudah tanpa biaya
tambahan.
h) Biaya proyek dapat dikalkulasi
dengan akurat.
i) Training penguasaan teknik lebih
cepat.
j) Perancangan dengan mudah dapat
diubah dengan software, perubahan
dan penambahan dapat dilakukan
dengan software.
k) Aplikasi control luas.
l) Kehandalan tinggi.
m) Dapat menerima kondisi
lingkungan industri yang berat.
Bagian-bagian PLC
PLC terdiri dari beberapa bagian. Bagian-
bagian merupakan satu kesatuan sehingga
sebuah PLC dapat bekerja dengan baik.
Jika ada salah satu bagian yang rusak
maka sebuah PLC tidak dapat bekerja
secara maksimal. Bagian-bagian tersebut
antara lain sebagai berikut :
Terminal input power supply
Terminal Input Power Supply berfungsi
untuk memberikan pasokan Power Supply
ke seluruh bagian PLC (termaksud CPU,
memori, dan lain-lain) 3
, kebanyakan PLC
bekerja pada catu daya 24 VDC atau 220
VAC. Pengguna harus menentukan berapa
arus yang diambil dari modul keluaran dan
masukan untuk memastikan catu daya
yang bersangkutan menyediakan sejumlah
arus yang memang dibutuhkan. Catu daya
ini biasanya tidak digunakan untuk
memberikan catu daya langsung ke
masukan maupun keluaran, artinya
masukan dan keluaran murni merupakan
saklar. Pengguna harus menyediakan
sendiri catu daya terpisah untuk masukan
dan keluaran. Dengan cara demikian, tidak
akan merusak PLC tersebut karena
memiliki catu daya terpisah antara jalur-
jalur masukan dan keluaran.
Pembuatan Alat Pencampur Minuman Berbasis PLC ( Anang Hudoyo ) 3
Control processing unit (CPU)
Control Processing Unit (CPU)
merupakan otak dari PLC. CPU berfungsi
untuk mengambil intruksi dari memori,
mendekodekannya, dan kemudian
mengeksekusi intruksi tersebut. Selama
proses tersebut, CPU akan menghasilkan
sinyal kontrol, memindahkan data ke I/O
port atau sebaliknya, melakukan fungsi
aritmatika, dan logika juga mendeteksi
sinyal dari luar. CPU bertugas
menghubungkan peralatan input dan
output. CPU umumnya terdiri dari 3 (tiga)
unsur utama yaitu processor, sistem
memori dan catu daya. Arsitektur CPU
dapat berbeda untuk setiap merk.
Processor
Kecerdasan yang dimiliki oleh PLC
berasal dari suatu Integrated Circuit (IC).
Yang disebut mikroposesor, seluruh
operasi data handling, aritmatika, dan
diagnosa dilakukan oleh mikroposesor.
Tugas pokok mikroposesor adalah
memberikan komando dan mengatur
aktifitas seluruh sistem. Dalam
melaksanakan fungsinya, mikroposesor
menginterpretasi dan mengeksekusi
sekumpulan sistem program yang
tersimpan secara permanen, berada
didalam kontroller dan merupakan bagian
dari kontroller.
Memori
Memori adalah bagian penting dalam PLC,
deretan instruksi atau program, dan data
disimpan didalam sistem memori. Dua
pertimbangan pokok yang melandasi
pemakaian memori untuk menyimpan
program terapan adalah kemampuan
menyimpan program (secara permanen
atau tidak), dan fasilitas untuk perubahan.
Modul Input dan Output
Modul input dan modul output merupakan
suatu peralatan atau perangkat elektronik
yang berfungsi sebagai perantara atau
penghubung antara CPU dengan peralatan
input dan output luar. Pada jenis PLC yang
kompak modul I/O ini terpasang secara
permanen yang bergabung dengan CPU
dan catu daya sehingga I/O tersebut tidak
dapat dilepas. Akan tetapi pada jenis PLC
modular modul I/O terpisah dengan CPU
sehingga mudah untuk dilepas dan
dipasang kembali kedalam raknya.
Modul digital input
Standar modul digital input memiliki
kemampuan menerima sinyal berupa
tegangan AC/DC yang cukup tinggi
misalnya 110 V AC, 220 V AC, 24 V DC
dan sinyal yang berasal dari sensor serta
saklar, misalnya limit switch, push button,
dan lain-lain. Sinyal-sinyal ini dirubah
menjadi tegangan rendah oleh modul input
agar dapat digunakan oelh proccessor.
Modul analog I/O
Modul analog berfungsi untuk mendeteksi
sinyal analog yang berasal dari tranduser
atau temperatur (PT 100), tekanan dan
flow transmitter dengan range
tegangannya sebesar -10 V s/d 10 V dan 0
V s/d 10 V, serta range arusnya sebesar 0
s/d 20 mA dan 4 s/d 20 mA.
Modul remote I/O
Modul ini diperlukan pada sistem kontrol
yang besar, remote I/O berada pada jarak
yang cukup jauh dari CPU (antara 10000
feet) sehingga akan banyak menghemat
biaya untuk kabel penghubung maupun
biaya pemasanganya. Keuntungan lain dari
sistem ini adalah I/O subsistem dapat
diletakkan secara berkelompok mengontrol
beberapa mesin atau bagian proses yang
terpisah. Cara seperti ini akan
mempermudah dalam perawatan start-up
karena tidak melibatkan seluruh sistem.
Modul remote I/O berupa digital atau
analog, untuk modul remote I/O saluran
reanmisi menggunakan kabel dengan
impedansi 100 Ohm, sedangkan modul
remote analog I/O menggunakan kabel
coaxial.
Alat pemrograman
Alat pemrograman digunakan untuk
memasukan, megedit, memodifikasi dan
memantau program yang ada didalam
memori PLC. Alat pemrograman dapat
berupa komputer atau Hand Held
Programmer (Programming Console).
4 HD3ELKA, VOL 097, No :6, Mei 2012 : 1-11
Terminal pentanahan pengaman
(protective out terminal)
Terminal Pentanahan Pengaman adalah
terminal pengaman pentanahan yang
berfungsi untuk mengurangi resiko kejutan
listrik yang dapat beresiko fatal baik untuk
komponen ataupun orang yang dengan
tidak sengaja menyentuhnya.
Indikator masukan (indicator
input)
Indikator masukan berfungsi sebagai tanda
pada saat terminal masukan ON.
Indikator keluaran (indikator
output)
Indikator keluaran berfungsi sebagai tanda
pada saat terminal keluaran ON.
Peripheral
Peripheral kabel yang digunakan untuk
menghubungkan CPU dengan Program
Console atau peralatan peripheral lainnya,
dengan RS 232 adaptor atau RS 422.
Indicator program console
Indikator yang berfungsi untuk
memperlihatkan atau menampilkan status
operasi mode dari program console.
Indicator
Kabel penghubung satuan I/O
ekspansi.
Kabel Penghubung Satuan I/O Ekspansi
digunakan untuk menghubungkan satuan
I/O ekspansi ke CPU.
Konektor ekspansi
Konektor Ekspansi digunakan untuk
mengubungkan satuan I/O ekspansi
kesatuan I/O khusus (belum tersedia).
Fungsi Tombol-Tombol PLC
LD
Perintah LD pada pembuatan program
dimisalkan sebagai pengganti suatu kontak
dan mempunyai logika sebagai kontak NO
dan merupakan perintah awal atau sebagai
masukan pada pembuatan program pada
PLC. Simbol LD dapat dilihat pada
gambar 1.
Gambar 1. Leadder Diagram simbol LD
AND
Perintah AND ini juga mempunyai logika
sebagai kontak NO dan juga mempunyai
fungsi untuk menghubungkan seri dengan
kontak dari perintah sebelumnya. Simbol
AND dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Leadder Diagram simbol AND
OR
Sama halnya dengan perintah LD & AND,
OR juga dilogikakan sebagai kontak NO,
namun OR digunakan untuk
mempararelkan dengan kontak dari
perintah sebelumnya. Simbol OR dapat
dilihat pada gambar 3.
.
Gambar 3. Leadder Diagram simbol OR
OUT
Perintah OUT diberikan sebagai hasil akhir
dari perintah-perintah yang diberikan.
Perintah OUT akan dapat dilihat hasilnya
dengan cara memberi kode pada bit
keluaran yang mana nantinya pada
magnetic contactor, lampu, solenoid valve
dan sebagainya. Simbol OUT dapat dilihat
pada gambar 4.
.
Gambar 4. Leadder diagram simbol OUT
Pembuatan Alat Pencampur Minuman Berbasis PLC ( Anang Hudoyo ) 5
TIM
Timer pada rangkaian konvesional dapat
digantikan dengan perintah TIM pada PC
untuk rangkaian dalam PLC. Fungsinya
sama dengan timer yang ada pada
rangkaian konvesional, yaitu sebagai
penunda waktu dari kerja kontak-kontak
pada timer yang mengendalikan kontak
lain atau keluaran. Waktu yang dapat
diatur pada TIM adalah antara 0000
sampai dengan 999,0 detik. Simbol TIM
dapat dilihat pada gambar 5.
Gambar 5. Leadder Diagram simbol TIM
GAMBARAN PEMBAHASAN ALAT
TUGAS AKHIR
Pada pembuatan alat pencampur minuman
berbasis plc dilakukan dalam beberapa
tahap, tahap pertama yaitu perancangan
mekanik. Tahap kedua meliputi
perancangan rangkaian control. Tahap
ketiga yaitu meliputi penentuan port I/O
yang akan digunakan program dan
pembuatan program. Tahap keempat yaitu
melakukan tes pengujian alat.
Perancangan Alat
Alat ini memiliki 5 buah sensor infrared
dan 6 buah motor dc, dimana tiap sensor
memiliki lampu indikator berwarna merah
dan hijau. Led berwarna merah
menandakan konveyor berhenti, dan led
berwarna hijau menandakan konveyor
berjalan.
6 HD3ELKA, VOL 097, No :6, Mei 2012 : 1-11
Gambar 6. Blok Diagram
O
U
T
P
U
T
Stop
Sensor
1
Start
Sensor
2
Sensor
3
Sensor
4
Sensor
5
PLC
(Programmab
le Logic
Controll)
Motor konveyor
Motor cd
Motor pompa air
sirup
Motor Pompa air es
Motor Pengaduk
I
N
P
U
T
CPU
Catu daya
Motor Palang Pintu
Pembuatan Alat Pencampur Minuman Berbasis PLC ( Anang Hudoyo ) 7
Sistem mekanik
Perancangan Mesin pencampur minuman
berbasis plc digunakan untuk memudahkan
manusia dalam membuat minuman air
sirup. Dalam perancangan pembuatan
mesin pencampur minuman berbasis plc
ada beberapa komponen yang digunakan,
diantaranya sebagai berikut:
1. Besi siku yang digunakan sebagai
kerangka conveyor, agar lebih kuat
jika terdapat beban yang berat.
2. Alumunium digunakan sebagai
tiang – tiang keluaran air dan
pengaduk.
3. Pipa alumunium digunakan sebagai
rotor kedudukan karpet conveyor.
4. Bearing dan besi as digunakan
sebagai kedudukan pipa rotor
alumunium untuk karpet conveyor.
5. Acrilyc digunakan sebagai box
panel kendali conveyor.
6. Motor DC, gear dan karet fanbelt
digunakan untuk menggerakkan
conveyor.
Rangkaian sensor infrared dan
photo dioda
Sensor infrared pada alat pencampur
minuman berbasis plc digunakan untuk
mendeteksi adanya suatu gelas. Komponen
sensor Infrared yang digunakan pada
Mesin
MesinPencampur Minuman berbasis PLC
ini terdiri dari infrared, photodiode, IC
LM324, IC 7414, resistor, trimpot,
transistor. Sensor ini bekerja melalui
perubahan tegangan yang berasal dari
input untuk kemudian tegangan tersebut
dibandingkan menggunakan komparator
dengan sebuah nilai tegangan referensi
pada potensio.
Rangkaian Penggerak Motor DC
Dalam rangkaian ini menggunakan
rangkaian driver relay. Driver relay yang
digunakan ada yang menggunakan relay 1
kutub dan 2 kutub. Relay 2 kutub
digunakan untuk menggerakan motor cd
dan palang pintu naik dan turun, kemudian
relay 1 kutub digunakan untuk
menggerakan konveyor, pompa dc dan
pengaduk. Pada alat pencampur minuman
ini menggunakan 5 buah motor dc,
diantaranya adalah:
a. 2 buah motor DC digunakan untuk
menggerakan motor cd dan palang
pintu naik dan turun. Rangkaian terdiri
dari sebuah relay 2 kutub dengan
tegangan koil 12 volt DC, dimana
salah satu kontak NC pada relay
diberikan tegangan 12 volt DC dan
inputan ground ke PLC untuk
mengaktifkan motor. Rangkaian driver
dapat Penggerak Motor dc
b. b. 1 buah motor DC digunakan untuk
menggerakan conveyor. Rangkaian
driver ini terdiri dari 1 buah relay 1
kutub 12 volt DC. Setiap motor dc
memiliki satu buah relay 1 kutub
dimana salah satu kaki koil pada relay
diberikan 24 volt DC untuk
mengaktifkan motor conveyor dan kaki
koil yang satu lagi diberikan output
PLC. Sedangkan Output PLC yang
diberikan berupa GND (aktif low)
c. 2 buah pompa dc. Rangkaian driver
ini terdiri dari 2 buah relay 1 kutub 12
volt DC. setiap motor pompa
memiliki satu relay 1 kutub dimana
salah satu kaki koil pada relay diberikan
12 volt DC dan kaki koil yang satu lagi
diberikan output PLC. Sedangkan
Output PLC yang diberikan berupa
GND (aktif low)
d. 1 buah motor pengaduk digunakan
untuk menggerakan motor pengaduk.
Rangkaian driver ini terdiri dari 1
buah relay 1 kutub 12 volt DC. Salah
satu kaki koil pada relay diberikan 12
volt DC dan kaki koil yang satu lagi
diberikan output PLC. Sedangkan
Output PLC yang diberikan berupa
GND (aktif low)
8 HD3ELKA, VOL 097, No :6, Mei 2012 : 1-11
Rangkaian power supply
Rangkaian regulator digunakan sebagai
supply tegangan untuk semua rangkaian.
Rangkaian regulator ini mendapat
tegangan input 24 volt AC. Kemudian
digunakan dioda untuk
mengubahmengubah tegangan AC menjadi
DC. Untuk menyetarakan tegangan maka
digunakan regulator. Regulator 7824 yang
menghasilkan tegangan output sebesar 24
Volt, regulator 7812 yang menghasilkan
tegangan output sebesar 12 Volt, regulator
7805 yang memberikan tegangan output
sebesar 5 Volt
Pemrograman PLC
Deskripsi alat
Dalam pembuatan alat pencampur
minuman terdiri dari beberapa proses
kerja, berikut ini adalah proses kerja alat
pencampur minuan berbasis plc,
diantaranya :
a) Apabila tombol start ditekan maka
sistem dalam keadaan standby. Jika
sensor 1 terhalang gelas indikator
lampu menyala hijau, konveyor aktif
mengaktifkan timer selama 2 detik, jika
waktu yang sudah ditentukan timer
habis, maka palang pintu turun.
b) Jika sensor 2 terhalang gelas indikator
lampu menyala merah konveyor
berhenti, timer aktif dan menghitung
selama 2 detik. Jika waktu yang sudah
ditentukan timer habis, maka
mengaktifkan pompa air sirup untuk
mengisi air sirup kedalam gelas selama
5 detik, setelah waktu yang ditentukan
sesuai timer habis maka timer akan
mematikan pompa air sirup kemudian
timer aktif kembali selama 2 detik,
indikator lampu mati dan konveyor
aktif kembali.
c) Jika sensor 3 terhalang gelas maka
indikator lampu menyala merah lalu
konveyor berhenti, timer mulai
menghitung selama 2 detik. Jika waktu
yang sudah ditentukan timer habis,
maka mengaktifkan pompa air es untuk
mengisi air es kedalam gelas selama 8
detik, pompa air es mati kemudian
mengaktifkan timer selama 2 detik,
setelah waktu yang ditentukan lampu
indikator mati konveyor aktif kembali.
d) Jika sensor 4 terhalang gelas maka
indicator lampu menyala merah
konveyor berhenti, kemudian timer
mulai menghitung selama 2 detik, jika
sesuai waktu yang ditentukan timer,
maka timer akan mengaktifkan motor
cd turun, kemudian terkena LS1, lalu
timer menghitung selama 2 detik,
apabila waktu yang sudah ditentukan
sesuai timer makatimer akan
mengaktifkan motor pengaduk selama 8
detik. Setelah sesuai waktu yang
ditentukan timer, maka timer akan
mematikan motor pengaduk, kemudian
timer aktif selama 2 detik, setelah
waktu yang ditentukan timer, kemudian
motor cd naik terkena LS2 mematikan
motor cd, indikator lampu mati
konveyor aktif kembali Jika sensor 5
terhalang gelas maka indikator lampu
menyala merah konveyor berhenti, dan
air sirup siap di ambil, mengaktifkan
timer selama 2 detik, jika waktu yang
sudah ditentukan timer habis, palang
pintu naik dan sistem kembali standby.
Penentuan alamat input dan
output
Penentuan alamat yang akan dipakai
sangat penting sebelum membuat program,
alamat input yang digunakan pada
pembuatan alat pencampur minuman
berbasis plc menggunakan 7 buah input,
diantaranya terdiri dari 2 buah tombol start
stop dan 5 buah sensor. Sedangkan output
yang digunakan terdiri dari 6 buah output,
diantaranya 1 buah motor konveyor, 2
buah pompa dc, 1 buah motor cd, 1 motor
palang pintu dan 1 buah motor pengaduk.
Untuk dapat melihat alamat input dan
output pemmbuatan alat pencamur
minuman berbasis plc dapat dilihat pada
tabel 1 dan 2.
Pembuatan Alat Pencampur Minuman Berbasis PLC ( Anang Hudoyo ) 9
Tabel 1. Alamat penggunaan input CQM1
Tabel 2. Alamat penggunaan output pada
PLC CQM1
No
Alamat Input PLC
Input Alamat
1 Push Button Start 00000
2 Push Button Stop 00001
3 Sensor Gelas1 00002
4 Sensor Gelas2 00003
5 Sensor Gelas3 00004
6 Sensor Gelas4 00005
7 Sensor Gelas5 00006
No
Alamat Output PLC
Ouput Alamat
1
Motor konveyor
aktif
10000
2 Pompa 1 aktif 10001
3 Pompa 2 aktif 10002
4
Motor Pengaduk
Aktif
10003
5 Motor CD aktif 10004
6
Motor palang
pintu
10005
10 HD3ELKA, VOL 097, No :6, Mei 2012 : 1-11
Gambar 7. rangkaian sensor infrared
Gambar 8. Rangkaian driver penggerak motor DC
Gambar 9. Rangkaian driver pompa, motor pengaduk dan conveyor
Gambar 10. Rangkaian power supply
Pembuatan Alat Pencampur Minuman Berbasis PLC ( Anang Hudoyo ) 11
Rujukan Daftar Pustaka
Anang Hudoyo.2012.Omron Pasific Press,
Operation Manual,Universitas
Negeri Jakarta
Anang Hudoyo.2012. Teknik
Pemeliharaan dan Perbaikan Sistem
Elektronika Jilid 3, Universitas
Negeri Jakarta
Anang Hudoyo.2012.Factory automatic
omron. Universitas Negeri Jakarta
Anang Hudoyo.2012.Syufrizal, ST, MT,
Modul Pengendalian Logika
Terprogram, Jakarta : Universitas
Negeri Jakarta
Anang Hudoyo.2012., Prinsip-prinsip
Elektronika, Universitas Negeri
Jakarta

alat pencampur minuman berbasis PLC

  • 1.
    Pembuatan Alat PencampurMinuman Berbasis PLC ( Anang Hudoyo ) 1 Pembuatan Alat Pencampur Minuman Berbasis PLC Anang Hudoyo Alumni Universitas Negeri Jakarta Program Studi Diploma III Teknik Elektronika Yusuf Agung Permana Mahasiswa Universitas Negeri Jakarta Program Studi Diploma III Teknik Elektronika Pembuatan Alat Pencampur Minuman ini Berbasis PLC yang digunakan adalah PLC OMRON CQM1 dengan menggunakan bahasa pemrograman Leader Diagram dan diproggram dengan menggunakan software CX-Programmer Versi 5.0. Bertujuan untuk memenuhi tugas akhir. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi gelas adalah infrared dan photodioda, sedangkan tegangan yang diberikan sebesar 5 VDC. Sinyal yang digunakan sebagai masukan PLC berjumlah 7 input dan sinyal yang digunakan sebagai keluaran PLC berjumlah 6 output Kata Kunci: Pengertian PLC, Prinsip kerja PLC, Keuntungan PLC, Fungsi Tombol PLC, Gambaran Pembahasan Alat Tugas Akhir Pengertian Programmable Logic Control (PLC) Mengingat semakin banyaknya permintaan pasar atas hasil produksi yang dihasilkan oleh suatu perusahaan, menuntut agar perusahaan tersebut mampu meningkatkan hasil produksi secara maksimal, sehingga dapat memenuhi kebutuhan pasar dengan proses seefisien dan seefektif mungkin. Untuk meningkatkan hasil produksi tersebut diperlukan sebuah peralatan yang dapat menunjang proses produksi dan dapat membantu mengatasi menyelesaikan produksi yang dihasilkan sesuai dengan permintaan. Menurut definisi yang dikeluarkan NEMA (National Electrical Manufacturer Assosiation) pada tahun 1978, PLC adalah peralatan elektronika yang beroperasi secara digital dalam lingkungan industri menggunakan memori yang dapat diprogram untuk menyimpan intruksi-intruksi yang mewujudkan fungsi khusus seperti logika, sekuensial, pewaktu, pencacah, dan aritmatika untuk mengontrol berbagai macam mesin dengan proses melalui modul masukan dan keluaran baik digital ataupun analog. PLC adalah sebuah peralatan terprogram yang dapat menerima masukan dari peralatan luar untuk menggerakkan peralatan keluaran melalui modul masukan dan keluaran sesuai dengan perintah program yang disimpan dalam memori bahasa program (ladder diagram) PLC merupakan komponen elektronika khusus berbasis satu atau lebih mikroprosessor yang digunakan untuk mengontrol mesin-mesin industri1 . Pemahaman dari ketiga pendapat diatas dapat disimpulkan bahwa PLC (programable logic controller) adalah suatu perangkat kendali yang mempunyai memori untuk menyimpan program masukan guna mengontrol peralatan atau proses melalui modul masukan dan keluaran baik digital maupun analog. PLC mempunyai rangkaian saluran masukan (input) dan saluran keluaran (output). Hasil output yang dihasilkan ditentukan oleh status input dan program yang dimasukkan kedalamnya. Input dapat berupa kontak relay, limit switch, photo switch maupun proximitiy switch. Input tersebut dimasukkan kedalam program PLC kemudian akan menghasilkan output yang berupa relay-relay maupun kontaktor. Akan tetapi bukan berarti didalamnya terdapat banyak relay dalam ukuran yang sangat kecil. Didalam PLC terdapat rangkaian elektronika digital yang dapat difungsikan seperti kontak Normally Open
  • 2.
    2 HD3ELKA, VOL097, No :6, Mei 2012 : 1-11 (NO) dan bentuk kontak Normally Close (NC) relay2 . Satu kontak relay dalam PLC (NO atau NC) pada dapat digunakan berkali-kali untuk semua instruksi dasar selaian instruksi output. Jadi dengan controller). Prinsip Kerja PLC Pada prinsipnya PLC bekerja dengan cara menerima data-data dari peralatan input. Peralatan input dapat berupa saklar, tombol, dan sensor. Data-data yang masuk ini berupa sinyal diskrit atau analog. Modul ini akan mengidentifikasi serta mengubah sinyal yang masuk kedalam bentuk tegangan yang sesuai oleh CPU sehingga menjadi sinyal-sinyal digital. Kemudian oleh CPU yang ada didalam PLC, sinyal-sinyal tersebut akan diolah berdasarkan program yang telah disimpan dalam memori dan selanjutnya sinyal dikirim ke modul output. Bentuk sinyal digital akan diubah oleh modul output menjadi sinyal yang dapat digunakan untuk menjalankan peralatan output yang dapat berupa lampu, kontaktor ataupun relay. Peralatan output inilah yang nantinya akan mengoperasikan sistem atau proses yang akan dikontrol. Keuntungan PLC Keuntungan dari penggunaan PLC didalam otomatisasi antara lain sebagai berikut : a) Waktu implementasi proyek singkat. b) PLC dapat mengontrol lebih dari satu alat. c) Mempunyai kontak yang banyak , tergantung dari kapasitas memory. d) Operasi program PLC dapat diamati dari layar monitor dan kecepatan operasi yang sangat cepat. e) Metode pemrograman dengan diagram tangga. f) Program yang sudah dibuat atau sedang dijalankan dapat disimpan pada disket atau dicetak diatas kertas. g) Modifikasi lebih mudah tanpa biaya tambahan. h) Biaya proyek dapat dikalkulasi dengan akurat. i) Training penguasaan teknik lebih cepat. j) Perancangan dengan mudah dapat diubah dengan software, perubahan dan penambahan dapat dilakukan dengan software. k) Aplikasi control luas. l) Kehandalan tinggi. m) Dapat menerima kondisi lingkungan industri yang berat. Bagian-bagian PLC PLC terdiri dari beberapa bagian. Bagian- bagian merupakan satu kesatuan sehingga sebuah PLC dapat bekerja dengan baik. Jika ada salah satu bagian yang rusak maka sebuah PLC tidak dapat bekerja secara maksimal. Bagian-bagian tersebut antara lain sebagai berikut : Terminal input power supply Terminal Input Power Supply berfungsi untuk memberikan pasokan Power Supply ke seluruh bagian PLC (termaksud CPU, memori, dan lain-lain) 3 , kebanyakan PLC bekerja pada catu daya 24 VDC atau 220 VAC. Pengguna harus menentukan berapa arus yang diambil dari modul keluaran dan masukan untuk memastikan catu daya yang bersangkutan menyediakan sejumlah arus yang memang dibutuhkan. Catu daya ini biasanya tidak digunakan untuk memberikan catu daya langsung ke masukan maupun keluaran, artinya masukan dan keluaran murni merupakan saklar. Pengguna harus menyediakan sendiri catu daya terpisah untuk masukan dan keluaran. Dengan cara demikian, tidak akan merusak PLC tersebut karena memiliki catu daya terpisah antara jalur- jalur masukan dan keluaran.
  • 3.
    Pembuatan Alat PencampurMinuman Berbasis PLC ( Anang Hudoyo ) 3 Control processing unit (CPU) Control Processing Unit (CPU) merupakan otak dari PLC. CPU berfungsi untuk mengambil intruksi dari memori, mendekodekannya, dan kemudian mengeksekusi intruksi tersebut. Selama proses tersebut, CPU akan menghasilkan sinyal kontrol, memindahkan data ke I/O port atau sebaliknya, melakukan fungsi aritmatika, dan logika juga mendeteksi sinyal dari luar. CPU bertugas menghubungkan peralatan input dan output. CPU umumnya terdiri dari 3 (tiga) unsur utama yaitu processor, sistem memori dan catu daya. Arsitektur CPU dapat berbeda untuk setiap merk. Processor Kecerdasan yang dimiliki oleh PLC berasal dari suatu Integrated Circuit (IC). Yang disebut mikroposesor, seluruh operasi data handling, aritmatika, dan diagnosa dilakukan oleh mikroposesor. Tugas pokok mikroposesor adalah memberikan komando dan mengatur aktifitas seluruh sistem. Dalam melaksanakan fungsinya, mikroposesor menginterpretasi dan mengeksekusi sekumpulan sistem program yang tersimpan secara permanen, berada didalam kontroller dan merupakan bagian dari kontroller. Memori Memori adalah bagian penting dalam PLC, deretan instruksi atau program, dan data disimpan didalam sistem memori. Dua pertimbangan pokok yang melandasi pemakaian memori untuk menyimpan program terapan adalah kemampuan menyimpan program (secara permanen atau tidak), dan fasilitas untuk perubahan. Modul Input dan Output Modul input dan modul output merupakan suatu peralatan atau perangkat elektronik yang berfungsi sebagai perantara atau penghubung antara CPU dengan peralatan input dan output luar. Pada jenis PLC yang kompak modul I/O ini terpasang secara permanen yang bergabung dengan CPU dan catu daya sehingga I/O tersebut tidak dapat dilepas. Akan tetapi pada jenis PLC modular modul I/O terpisah dengan CPU sehingga mudah untuk dilepas dan dipasang kembali kedalam raknya. Modul digital input Standar modul digital input memiliki kemampuan menerima sinyal berupa tegangan AC/DC yang cukup tinggi misalnya 110 V AC, 220 V AC, 24 V DC dan sinyal yang berasal dari sensor serta saklar, misalnya limit switch, push button, dan lain-lain. Sinyal-sinyal ini dirubah menjadi tegangan rendah oleh modul input agar dapat digunakan oelh proccessor. Modul analog I/O Modul analog berfungsi untuk mendeteksi sinyal analog yang berasal dari tranduser atau temperatur (PT 100), tekanan dan flow transmitter dengan range tegangannya sebesar -10 V s/d 10 V dan 0 V s/d 10 V, serta range arusnya sebesar 0 s/d 20 mA dan 4 s/d 20 mA. Modul remote I/O Modul ini diperlukan pada sistem kontrol yang besar, remote I/O berada pada jarak yang cukup jauh dari CPU (antara 10000 feet) sehingga akan banyak menghemat biaya untuk kabel penghubung maupun biaya pemasanganya. Keuntungan lain dari sistem ini adalah I/O subsistem dapat diletakkan secara berkelompok mengontrol beberapa mesin atau bagian proses yang terpisah. Cara seperti ini akan mempermudah dalam perawatan start-up karena tidak melibatkan seluruh sistem. Modul remote I/O berupa digital atau analog, untuk modul remote I/O saluran reanmisi menggunakan kabel dengan impedansi 100 Ohm, sedangkan modul remote analog I/O menggunakan kabel coaxial. Alat pemrograman Alat pemrograman digunakan untuk memasukan, megedit, memodifikasi dan memantau program yang ada didalam memori PLC. Alat pemrograman dapat berupa komputer atau Hand Held Programmer (Programming Console).
  • 4.
    4 HD3ELKA, VOL097, No :6, Mei 2012 : 1-11 Terminal pentanahan pengaman (protective out terminal) Terminal Pentanahan Pengaman adalah terminal pengaman pentanahan yang berfungsi untuk mengurangi resiko kejutan listrik yang dapat beresiko fatal baik untuk komponen ataupun orang yang dengan tidak sengaja menyentuhnya. Indikator masukan (indicator input) Indikator masukan berfungsi sebagai tanda pada saat terminal masukan ON. Indikator keluaran (indikator output) Indikator keluaran berfungsi sebagai tanda pada saat terminal keluaran ON. Peripheral Peripheral kabel yang digunakan untuk menghubungkan CPU dengan Program Console atau peralatan peripheral lainnya, dengan RS 232 adaptor atau RS 422. Indicator program console Indikator yang berfungsi untuk memperlihatkan atau menampilkan status operasi mode dari program console. Indicator Kabel penghubung satuan I/O ekspansi. Kabel Penghubung Satuan I/O Ekspansi digunakan untuk menghubungkan satuan I/O ekspansi ke CPU. Konektor ekspansi Konektor Ekspansi digunakan untuk mengubungkan satuan I/O ekspansi kesatuan I/O khusus (belum tersedia). Fungsi Tombol-Tombol PLC LD Perintah LD pada pembuatan program dimisalkan sebagai pengganti suatu kontak dan mempunyai logika sebagai kontak NO dan merupakan perintah awal atau sebagai masukan pada pembuatan program pada PLC. Simbol LD dapat dilihat pada gambar 1. Gambar 1. Leadder Diagram simbol LD AND Perintah AND ini juga mempunyai logika sebagai kontak NO dan juga mempunyai fungsi untuk menghubungkan seri dengan kontak dari perintah sebelumnya. Simbol AND dapat dilihat pada gambar 2. Gambar 2. Leadder Diagram simbol AND OR Sama halnya dengan perintah LD & AND, OR juga dilogikakan sebagai kontak NO, namun OR digunakan untuk mempararelkan dengan kontak dari perintah sebelumnya. Simbol OR dapat dilihat pada gambar 3. . Gambar 3. Leadder Diagram simbol OR OUT Perintah OUT diberikan sebagai hasil akhir dari perintah-perintah yang diberikan. Perintah OUT akan dapat dilihat hasilnya dengan cara memberi kode pada bit keluaran yang mana nantinya pada magnetic contactor, lampu, solenoid valve dan sebagainya. Simbol OUT dapat dilihat pada gambar 4. . Gambar 4. Leadder diagram simbol OUT
  • 5.
    Pembuatan Alat PencampurMinuman Berbasis PLC ( Anang Hudoyo ) 5 TIM Timer pada rangkaian konvesional dapat digantikan dengan perintah TIM pada PC untuk rangkaian dalam PLC. Fungsinya sama dengan timer yang ada pada rangkaian konvesional, yaitu sebagai penunda waktu dari kerja kontak-kontak pada timer yang mengendalikan kontak lain atau keluaran. Waktu yang dapat diatur pada TIM adalah antara 0000 sampai dengan 999,0 detik. Simbol TIM dapat dilihat pada gambar 5. Gambar 5. Leadder Diagram simbol TIM GAMBARAN PEMBAHASAN ALAT TUGAS AKHIR Pada pembuatan alat pencampur minuman berbasis plc dilakukan dalam beberapa tahap, tahap pertama yaitu perancangan mekanik. Tahap kedua meliputi perancangan rangkaian control. Tahap ketiga yaitu meliputi penentuan port I/O yang akan digunakan program dan pembuatan program. Tahap keempat yaitu melakukan tes pengujian alat. Perancangan Alat Alat ini memiliki 5 buah sensor infrared dan 6 buah motor dc, dimana tiap sensor memiliki lampu indikator berwarna merah dan hijau. Led berwarna merah menandakan konveyor berhenti, dan led berwarna hijau menandakan konveyor berjalan.
  • 6.
    6 HD3ELKA, VOL097, No :6, Mei 2012 : 1-11 Gambar 6. Blok Diagram O U T P U T Stop Sensor 1 Start Sensor 2 Sensor 3 Sensor 4 Sensor 5 PLC (Programmab le Logic Controll) Motor konveyor Motor cd Motor pompa air sirup Motor Pompa air es Motor Pengaduk I N P U T CPU Catu daya Motor Palang Pintu
  • 7.
    Pembuatan Alat PencampurMinuman Berbasis PLC ( Anang Hudoyo ) 7 Sistem mekanik Perancangan Mesin pencampur minuman berbasis plc digunakan untuk memudahkan manusia dalam membuat minuman air sirup. Dalam perancangan pembuatan mesin pencampur minuman berbasis plc ada beberapa komponen yang digunakan, diantaranya sebagai berikut: 1. Besi siku yang digunakan sebagai kerangka conveyor, agar lebih kuat jika terdapat beban yang berat. 2. Alumunium digunakan sebagai tiang – tiang keluaran air dan pengaduk. 3. Pipa alumunium digunakan sebagai rotor kedudukan karpet conveyor. 4. Bearing dan besi as digunakan sebagai kedudukan pipa rotor alumunium untuk karpet conveyor. 5. Acrilyc digunakan sebagai box panel kendali conveyor. 6. Motor DC, gear dan karet fanbelt digunakan untuk menggerakkan conveyor. Rangkaian sensor infrared dan photo dioda Sensor infrared pada alat pencampur minuman berbasis plc digunakan untuk mendeteksi adanya suatu gelas. Komponen sensor Infrared yang digunakan pada Mesin MesinPencampur Minuman berbasis PLC ini terdiri dari infrared, photodiode, IC LM324, IC 7414, resistor, trimpot, transistor. Sensor ini bekerja melalui perubahan tegangan yang berasal dari input untuk kemudian tegangan tersebut dibandingkan menggunakan komparator dengan sebuah nilai tegangan referensi pada potensio. Rangkaian Penggerak Motor DC Dalam rangkaian ini menggunakan rangkaian driver relay. Driver relay yang digunakan ada yang menggunakan relay 1 kutub dan 2 kutub. Relay 2 kutub digunakan untuk menggerakan motor cd dan palang pintu naik dan turun, kemudian relay 1 kutub digunakan untuk menggerakan konveyor, pompa dc dan pengaduk. Pada alat pencampur minuman ini menggunakan 5 buah motor dc, diantaranya adalah: a. 2 buah motor DC digunakan untuk menggerakan motor cd dan palang pintu naik dan turun. Rangkaian terdiri dari sebuah relay 2 kutub dengan tegangan koil 12 volt DC, dimana salah satu kontak NC pada relay diberikan tegangan 12 volt DC dan inputan ground ke PLC untuk mengaktifkan motor. Rangkaian driver dapat Penggerak Motor dc b. b. 1 buah motor DC digunakan untuk menggerakan conveyor. Rangkaian driver ini terdiri dari 1 buah relay 1 kutub 12 volt DC. Setiap motor dc memiliki satu buah relay 1 kutub dimana salah satu kaki koil pada relay diberikan 24 volt DC untuk mengaktifkan motor conveyor dan kaki koil yang satu lagi diberikan output PLC. Sedangkan Output PLC yang diberikan berupa GND (aktif low) c. 2 buah pompa dc. Rangkaian driver ini terdiri dari 2 buah relay 1 kutub 12 volt DC. setiap motor pompa memiliki satu relay 1 kutub dimana salah satu kaki koil pada relay diberikan 12 volt DC dan kaki koil yang satu lagi diberikan output PLC. Sedangkan Output PLC yang diberikan berupa GND (aktif low) d. 1 buah motor pengaduk digunakan untuk menggerakan motor pengaduk. Rangkaian driver ini terdiri dari 1 buah relay 1 kutub 12 volt DC. Salah satu kaki koil pada relay diberikan 12 volt DC dan kaki koil yang satu lagi diberikan output PLC. Sedangkan Output PLC yang diberikan berupa GND (aktif low)
  • 8.
    8 HD3ELKA, VOL097, No :6, Mei 2012 : 1-11 Rangkaian power supply Rangkaian regulator digunakan sebagai supply tegangan untuk semua rangkaian. Rangkaian regulator ini mendapat tegangan input 24 volt AC. Kemudian digunakan dioda untuk mengubahmengubah tegangan AC menjadi DC. Untuk menyetarakan tegangan maka digunakan regulator. Regulator 7824 yang menghasilkan tegangan output sebesar 24 Volt, regulator 7812 yang menghasilkan tegangan output sebesar 12 Volt, regulator 7805 yang memberikan tegangan output sebesar 5 Volt Pemrograman PLC Deskripsi alat Dalam pembuatan alat pencampur minuman terdiri dari beberapa proses kerja, berikut ini adalah proses kerja alat pencampur minuan berbasis plc, diantaranya : a) Apabila tombol start ditekan maka sistem dalam keadaan standby. Jika sensor 1 terhalang gelas indikator lampu menyala hijau, konveyor aktif mengaktifkan timer selama 2 detik, jika waktu yang sudah ditentukan timer habis, maka palang pintu turun. b) Jika sensor 2 terhalang gelas indikator lampu menyala merah konveyor berhenti, timer aktif dan menghitung selama 2 detik. Jika waktu yang sudah ditentukan timer habis, maka mengaktifkan pompa air sirup untuk mengisi air sirup kedalam gelas selama 5 detik, setelah waktu yang ditentukan sesuai timer habis maka timer akan mematikan pompa air sirup kemudian timer aktif kembali selama 2 detik, indikator lampu mati dan konveyor aktif kembali. c) Jika sensor 3 terhalang gelas maka indikator lampu menyala merah lalu konveyor berhenti, timer mulai menghitung selama 2 detik. Jika waktu yang sudah ditentukan timer habis, maka mengaktifkan pompa air es untuk mengisi air es kedalam gelas selama 8 detik, pompa air es mati kemudian mengaktifkan timer selama 2 detik, setelah waktu yang ditentukan lampu indikator mati konveyor aktif kembali. d) Jika sensor 4 terhalang gelas maka indicator lampu menyala merah konveyor berhenti, kemudian timer mulai menghitung selama 2 detik, jika sesuai waktu yang ditentukan timer, maka timer akan mengaktifkan motor cd turun, kemudian terkena LS1, lalu timer menghitung selama 2 detik, apabila waktu yang sudah ditentukan sesuai timer makatimer akan mengaktifkan motor pengaduk selama 8 detik. Setelah sesuai waktu yang ditentukan timer, maka timer akan mematikan motor pengaduk, kemudian timer aktif selama 2 detik, setelah waktu yang ditentukan timer, kemudian motor cd naik terkena LS2 mematikan motor cd, indikator lampu mati konveyor aktif kembali Jika sensor 5 terhalang gelas maka indikator lampu menyala merah konveyor berhenti, dan air sirup siap di ambil, mengaktifkan timer selama 2 detik, jika waktu yang sudah ditentukan timer habis, palang pintu naik dan sistem kembali standby. Penentuan alamat input dan output Penentuan alamat yang akan dipakai sangat penting sebelum membuat program, alamat input yang digunakan pada pembuatan alat pencampur minuman berbasis plc menggunakan 7 buah input, diantaranya terdiri dari 2 buah tombol start stop dan 5 buah sensor. Sedangkan output yang digunakan terdiri dari 6 buah output, diantaranya 1 buah motor konveyor, 2 buah pompa dc, 1 buah motor cd, 1 motor palang pintu dan 1 buah motor pengaduk. Untuk dapat melihat alamat input dan output pemmbuatan alat pencamur minuman berbasis plc dapat dilihat pada tabel 1 dan 2.
  • 9.
    Pembuatan Alat PencampurMinuman Berbasis PLC ( Anang Hudoyo ) 9 Tabel 1. Alamat penggunaan input CQM1 Tabel 2. Alamat penggunaan output pada PLC CQM1 No Alamat Input PLC Input Alamat 1 Push Button Start 00000 2 Push Button Stop 00001 3 Sensor Gelas1 00002 4 Sensor Gelas2 00003 5 Sensor Gelas3 00004 6 Sensor Gelas4 00005 7 Sensor Gelas5 00006 No Alamat Output PLC Ouput Alamat 1 Motor konveyor aktif 10000 2 Pompa 1 aktif 10001 3 Pompa 2 aktif 10002 4 Motor Pengaduk Aktif 10003 5 Motor CD aktif 10004 6 Motor palang pintu 10005
  • 10.
    10 HD3ELKA, VOL097, No :6, Mei 2012 : 1-11 Gambar 7. rangkaian sensor infrared Gambar 8. Rangkaian driver penggerak motor DC Gambar 9. Rangkaian driver pompa, motor pengaduk dan conveyor Gambar 10. Rangkaian power supply
  • 11.
    Pembuatan Alat PencampurMinuman Berbasis PLC ( Anang Hudoyo ) 11 Rujukan Daftar Pustaka Anang Hudoyo.2012.Omron Pasific Press, Operation Manual,Universitas Negeri Jakarta Anang Hudoyo.2012. Teknik Pemeliharaan dan Perbaikan Sistem Elektronika Jilid 3, Universitas Negeri Jakarta Anang Hudoyo.2012.Factory automatic omron. Universitas Negeri Jakarta Anang Hudoyo.2012.Syufrizal, ST, MT, Modul Pengendalian Logika Terprogram, Jakarta : Universitas Negeri Jakarta Anang Hudoyo.2012., Prinsip-prinsip Elektronika, Universitas Negeri Jakarta