Pengendalian Motor Induksi 1 Phasa Berbasis Programmable Logic Controller (PLC).

PENGENDALIAN MOTOR INDUKSI SATU FASA BERBASIS

PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)

APLIKASI PADA LABORATORIUM KONVERSI ENERGI

TEKNIK ELEKTRO USU

Oleh :

RIZAL PINEM

NIM : 080422008

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

PENGENDALIAN MOTOR INDUKSI SATU FASA BERBASIS

PROGRAM LOGIC CONTROLLER (PLC)

APLIKASI PADA LABORATORIUM KONVERSI ENERGI

TEKNIK ELEKTRO USU

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara

Oleh : RIZAL PINEM NIM : 080422008

Sidang pada tanggal 17 september 2011 di depan penguji :

1. Ir. Sumantri Zulkarnain

: Ketua penguji

2. Ir. Riswan Dinzi MT

: Anggota Penguji

3. Ir. Surya Tarmizi Kasim MSi

: Anggota Penguji

Disetujui Oleh

Pembimbing Tugas Akhir,

Ir. Satria Ginting MT.

NIP:196005141989031002

Diketahui Oleh :

Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU

Ir. Surya Tarmizi Kasim MSi.

NIP : 195405311986011002

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha ESA, karena berkat dan rahmat-Nya maka tugas akhir ini dapat diselesaikan. Penulis mengucapakan banyak terima kasih kepada kedua orang tua, ayah saya R.T Pinem, ibu saya S. Br Barus dan kepada kedua abang saya, Hendrik Pinem Amd, dan Iwan Pinem SP. Atas nasehat yang diberikan kepada penulis selama perkuliahan dan penyusunan tugas akhir ini.

Tugs akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan kurikulum sarjana strata-1 (S-1) pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Ada pun judul tugas akhir ini adalah “PENGENDALIAN

MOTOR INDUKSI 1 PHASA BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)”

Penulis juga mengucapkan teima kasih atas semua bantuan yang telah diberikan, baik secara langsung maupun tidak langsung selama penyusunan tugas akhir ini hingga selesai, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Satia Ginting selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan dorongan dalam penyusunan tugas akhir ini.

2. Bapak Soeharwinto ST,MT selaku Dosen Wali yang telah banyak membantu dan memberikan bimbingan semasa perkuliahan.

3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim M.Si. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro.

4. Abang kami Imanuel dan Iqbal atas bantuan dan bimbingannya dalam penulisan tugas akhir ini.

5. Seluruh dosen dan karyawan Jurusan Teknik Elektro atas ilmu, bimbingan dan bantuannya hingga penulis selesai menyusun tugas akhir ini.

6. Rekan-rekan di Jurusan Teknik Elektro, yang juga telah banyak membantu penulis.

7. Rekan-rekan Permata Elshaday Simpang Gelugur (PESPG) yang telah banyak memberikan dukungan maupun doa selama pengerjaan tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini belum sempurna, baik dari segi materi meupun penyajiannya. Untuk itu saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan dalam penyempurnaan tugas akhir ini.

Terakhir penulis berharap, semoga tugas akhir ini dapat memberikan hal yang bermanfaat dan menambah wawasan bagi pembaca dan khususnya bagi penulis juga.

Medan, Juni 2011 Penulis,

Rizal Pinem Nim : 080422008

ABSTRAK

Kemajuan teknologi sekarang ini membuat banyak peralatan-peralatan listrik yang dioperasikan secara automatis. Didalam automatisasi memerlukan sarana pendukung yang sederhana, praktis dan mempunyai teknologi yang tinggi. Alat-alat kontrol ini diantaranya adalah alat kontrol berbasis mikrokontroller, saklar-sakalr automatis, dan program logic controller (PLC). Tujuan penelitian ini adalah bagaimana mengendalikan motor induksi satu fasa berbasis program logic controller yang dioperasikan secara berurutan berdasarkan setingan waktu. Baik dia dalam keadaan normal ataupun dalam keadaan abnormal. Penelitiian ini menghasilkan cara mengendalikan motor induksi satu fasa, dimana setelah motor satu bekerja, motor dua akan bekerja setelah motor satu bekerja. Dan motor dua akan tetap bekerja selama waktu yang telah ditentukan jika motor satu mengalami gangguan dan motor satu berhenti bekerja. Dan kedua motor akan berhenti bekerja jika motor dua mengalami gangguan dan motor dua berhenti bekerja. Pada keadaan normal (tombol stop ditekan) motor dua akan berhenti bekerja setelah beberapa saat ( waktu yang inginkan) setelah motor satu berhenti bekerja.

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... x

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penulisan ... 2

1.4 Batasan Penulisan ... 3

1.5 Metoda Penelitian ... 3

BAB II PLC DAN MOTOR INDUKSI TIGA FASA 2.1 PLC ... 5

2.1.1 Umum ... 5

2.1.2 Komponen Penyusun PC ... 8

2.1.3 Prinsip Kerja Dasar PLC ... 13

2.1.4 Perangkat Input-output ... 14

2.2 Motor Induksi Satu Fasa ... 19

2.2.1 Umum ... 19

2.2.2 Konstruksi Motor Induksi Satu Fasa ... 19

2.2.3 Dasar Kerja Motor induksi Satu Fasa ... 21

2.2.5 Rangkain Ekivalen Motor Induksi Satu Fasa ... 22

2.2.6 Prinsip Kerja Motor Induksi Satu Fasa ... 23

2.2.7 Jenis-jenis Motor Induksi Satu Fasa ... 25

BAB III DASAR PEMOGRAMAN PLC 3.1 Umum ... 34

3.2 Fungsi-Fungsi Logika ... 36

3.2.1 Gerbang Logika AND ... 37

3.2.2 Gerbang Logika NAND ... 38

3.2.3 Gerbang Logika OR ... 39

3.2.4 Gerbang Logika NOR ... 40

3.2.5 Gerbang Logika NOT ... 40

3.2.6 Gerbang Logika EX-OR ... 41

3.2.7 Gerbang Logika Ex-NOR ... 42

3.3 Diagram Tangga ... 43

3.4 Pemograman PLC Dengan Menggunakan GMWIN4 ... 45

3.5 Pemograman Relay-Relay Internal Pada GMWIN4 ... 52

3.5.1 Program Pengunci ... 53

3.5.2 Fungsi Set dan Reset ... 54

3.5.3 Operasi One-Shot ... 54

3.5.4 Relay Kontrol Induk (Master Control) ... 55

3.5.5 Timer Pada Gmwin4... 55

3.5.6 Counter Pada Gmwin4 ... 56

3.5.7 Compare pada Gmwin4 ... 57

BAB IV PENGENDALIAN MOTOR INDUKSI SATU PHASA BERBASIS PROGRAM LOGIC CONTROLLER (PLC)

4.1Automatisasi ... 58

4.2PengendalianMotor Induksi Satu Fasa Berbasis PLC ... 60

4.2.1 Peralatan Output/Input ... 60

4.2.2Prinsip Kerja ... 61

4.2.3Ladder Diagram ... 64

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 65

5.2 Saran ... 66

DAFTAR PUSTAKA ... 67

LAMPIRAN ... 68

             

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pengelompokan PLC Berdasarkan Jumlah I/O ... 8

Gambar 2.2 Output Relay ... 12

Gambar 2.3 Output Transistor... 12

Gambar 2.4 Diagram Blok Prinsip Kerja PLC... 13

Gambar 2.5 Sensor-Sensor Saklar... 15

Gambar 2.6 Saklar limit Switch yang Diaktuasikan oleh : (a) tuas, (b) roller... 15

Gambar 2.7 Sensor-Sensor Foto-Elektris ... 16

Gambar 2.8 (a) Enkoder Bertahap, (b) Enkoder Mutlak 3Bit ... 17

Gambar 2.9 Kontaktor ... 17

Gambar 2.10 Motor Induksi Satu Fasa ... 18

Gambar 2.11 Stator ... 20

Gambar 2.12 Rotor Sangakar ... 21

Gambar 2-14 Rangakaian Ekivalen MotorIinduksi Satu Fasa ... 23

Gambar 2-15 Rangakaian Ekivalen Motor Split Fasa ... 26

Gambar 2-16 Motor Shaded Pool ... 27

Gambar 2-17 Rangkaian Motor Shaded Pool ... 27

Gambar 2-18 Rangakain Motor universal ... 28

Gambar 2-19 Motor Kapasitor ... 29

Gambar 2-20 Pengawatan Motor Kapasitor Dengan Dua kapasitor ... 30

Gambar 2-21 Sirkuit Diaagram Motor Induksi ... 32

Gambar 3.1 Tampilan GMWIN pada System Operasi Windows 7 ... 35

Gambar 3.2 a. Logika AND Dalam Hubungan Listrik ... 37

b Gerbang Logika AND ... 38

Gambar 3.3 Gerbang Logika NAND ... 38

Gambar 3.4. a.Gerbang Logika OR dalam Hubungan Listrik, b. Gerbang Logika OR ... 39

Gambar 3.6. a. Gerbang Logika NOT Dalam Hubungan Listrik,

b. Gerbang Logika NOT ... 40

Gambar 3.7 Gerbang Logika XOR ... 41

Gambar 3.8 Gerbang Logika Ex-NOR... 42

Gambar 3.9.a Contoh Diagram,b. Membaca Sebuah Diagram Tangga ... 43

Gambar 3.10 PLC yang di Pakai ... 45

Gambar 3.11 Pengaturan Penginstalan Sofeware ... 47

Gambar 3.12 Tampilan Awal GMWIN4 Pada Sistem Operasi Windows 7 ... 48

Gambar 3.13 Tampilan Untuk Mulai Membuat Ladder Diagarm ... 48

Gambar 3.14 Tampilan Menuliskan Alamat Output dan Input... 49

Gambar 3.15 Tampilan Input/Output, dan Tampilan Menu Simulasi ... 50

Gambar 3.16 Menu Tampilan Untuk Proses Tranfer ke PLC ... 50

Gambar 3.17 Menu Tampilan Untuk Mengetahui Program dari PLC ... 51

Gambar 3.18 Kontrol Panel... 51

Gambar 3.19 Konfirmasi Penghapusan Program ... 52

Gambar 3.21 Fungsi Set dan Reset ... 54

Gambar 3.22 Timer Pada Gmwin4 ... 56

Gambar 3.23 Counter pada Gmwin4 ... 56

DAFTAR TABEL

Tabel, 2.1 Memori yang Digunakan Pada CPU PLC ... 11

Tabel 3.1 Contoh Konsep Bilangan Biner ... 37

Tabel 3.2 Tabel Kebenaran Logika AND ... 38

Tabel 3.3 Tabel Kebenaran Logika NAND ... 39

Tabel 3.4 Tabel Kebenaran Gerbang OR ... 39

Tabel 3.5 Tabel Kebenaran Gerbang NOR ... 40

Tabel 3.6 Tabel Kebenaran Gerbang NOT ... 41

Tabel 3.7 Tabel Kebenaran Gerbang Ex-OR ... 42

Tabel 3.8 Gerbang Logika Ex-NOR ... 43

Tabel 4.1 Peralatan Input/Output Yang di Gunakan ... 61

          

ABSTRAK

Kemajuan teknologi sekarang ini membuat banyak peralatan-peralatan listrik yang dioperasikan secara automatis. Didalam automatisasi memerlukan sarana pendukung yang sederhana, praktis dan mempunyai teknologi yang tinggi. Alat-alat kontrol ini diantaranya adalah alat kontrol berbasis mikrokontroller, saklar-sakalr automatis, dan program logic controller (PLC). Tujuan penelitian ini adalah bagaimana mengendalikan motor induksi satu fasa berbasis program logic controller yang dioperasikan secara berurutan berdasarkan setingan waktu. Baik dia dalam keadaan normal ataupun dalam keadaan abnormal. Penelitiian ini menghasilkan cara mengendalikan motor induksi satu fasa, dimana setelah motor satu bekerja, motor dua akan bekerja setelah motor satu bekerja. Dan motor dua akan tetap bekerja selama waktu yang telah ditentukan jika motor satu mengalami gangguan dan motor satu berhenti bekerja. Dan kedua motor akan berhenti bekerja jika motor dua mengalami gangguan dan motor dua berhenti bekerja. Pada keadaan normal (tombol stop ditekan) motor dua akan berhenti bekerja setelah beberapa saat ( waktu yang inginkan) setelah motor satu berhenti bekerja.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Energi listrik menjadi kebutuhan dasar atau pokok masyarakat modern, energi listrik secara fleksibel dikonversi dari bentuk satu ke bentuk yang lain (sesuai keinginan pengguna atau manusia). Penggunaan energi listrik tergantung pada jenis peralatan-peralatan listrik dan elektronik yang digunakan secara teratur. Kemajuan di bidang teknologi sangat mendukung terhadap automatisasi mesin-mesin listrik. Automatisasi memerlukan sarana pendukung yang sederhana, praktis dan berteknologi tinggi. Alat–alat kontrol ini diantaranya alat kontrol berbasis mikrokontroller, saklar–saklar automatis, dan programmable logic controller (PLC). Program Logic Controller pada dasarnya adalah sebuah komputer yang khusus berisi fungsi kontrol dari berbagai jenis dan level secara kompleksitas, yang di pergunakan untuk mengautomatisasikan sistem kontrol pada mesin-mesin maupun proses. Karakter proses yang di kendalikan oleh PLC sendiri merupakan proses yang sifatnya bertahap, yakni proses itu berjalan urut untuk mencapai kondisi akhir yang di harapkan. Pengontrolan menggunakan PLC tidak ubahnya pengontrolan dengan menggunakan relay dan kontaktor. Prinsipnya hampir sama, hanya jika kita melakukan pengontrolan dengan menggunakan PLC pekerjaan kita akan lebih mudah dan monitoring lebih mudah dilakukan. Tujuan penelitian ini adalah bagaimana mengendalikan motor induksi satu phasa yang secara berurutan berdasarkan settinga waktu. Dalam penulisan ini, motor yang di gunakan sebanyak dua unit dan PLC di gunakan untuk

mengatur pengaturan on-off baik pada kerja normal atau pada keadaan tidak normal. Dalam hal ini dengan menggunakan PLC kegiatan pengontrolan motor listrik dapat di lakukan dengan mudah dan cepat. Selain itu PLC juga dapat di program ulang apabila di inginkan suatu perubahan di dalam proses, kita tidak perlu membongkar ulang sistem yang telah ada, kita hanya mengganti ladder diagramnya khususnya dalam wiring, dengan cara merubah programnya.

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan, yaitu : 1. Bagaimana merancang untuk membuat sistem automatis pada suatu

mesin dengan menggunakan PLC

2. Bagaimana membuat ledder dan mengaplikasikan nya pada sebuah PLC

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini adalah :

1. Untuk memenuhi persyaratan kelulusan Sarjana di Departemen Teknik Elektro Program Sarjana Ekstension Universitas Sumatera Utara.

2. Mengaplikasikan apa yang didapatkan oleh penulis tentang sistem automatisasi selama masa perkuliahan

3. Dalam pengoperasian suatu sistem kerja pada mesin, diharapkan memberikan effisiensi kerja yang baik, maka tujuan dari penulisan ini adalah untuk mendapatkan effisiensi kerja yang baik dari suatu mesin yang beroperasi secara automatis.

1.4 Batasan Masalah

Agar pembahasan lebih terarah, maka pada Tugas Akhir ini pembahasan dibatasi sebagai berikut :

1. Tidak membahas karakteristik motor induksi 1 fasa, secara mendalam 2. Tidak membahas mengenai torsi dan pembeban pada motor

3. Tidak membahas magnetic relay, Sensor, Limit Switch

4. Struktur dasar dan arsitektur serta komponen-komponen dasar PLC tidak dibahas secara mendetail, mengingat penulis hanya sebagai pengguna. 5. Sofeware yang digunakan untuk menulis program rancangan pada PLC

adalah GM WinPLC

6. Penulis hanya membahas sistem pengontrolan motor induksi satu fasa kapan dia beroperasi dan kapan tidak beroperasi dalam suatu sistem kerja.

1.5 Metode Penelitian

Metodologi penulisan yang digunakan oleh penulis dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah :

1. Studi Literatur , yaitu membaca teori-teori yang berkaitan dengan topik Tugas Akhir yang terdiri dari buku-buku referensi baik yang dimiliki oleh penulis atau dari perpustakaan dan internet.

2. Studi Bimbingan, yaitu melakukan diskusi dengan Dosen Pembimbing yang telah di tunjuk oleh Ketua Jurusan Teknik Elektro.

3. Metode Tanya Jawab, yaitu melakukan Tanya jawab dengan Dosen – Dosen Teknik Elektro, rekan-rekan penulis.

4. Pengaplikasian Secara langsung, yaitu membuat program PLC (ladder diagram) sistem pengontrolan motor induksi 1 fasa di Laboratorium Konversi Teknik Elektro USU.

                     

BAB II

PLC DAN MOTOR INDUKSI SATU FASA

2.1 PROGRAM LOGIC CONTROLLER 2.1.1 Umum

Program Logic Controller atau yang sebut dengan PLC merupakan suatu bentuk khusus pengontrol berbasis-mikroprosesor yang memanfaatkan memori yang dapat di program untuk menyimpan instruksi-instruksi dan mengimplementasikan fungsi-fungsi semisal logika, berurutan (sequencing), pewaktuan (timing), pencacahan dan aritmetika guna mengontrol mesin-mesin dan proses-proses, dan di rancang untuk di operasikan oleh para insinyur yang memiliki pengetahuan mengenai komputer dan bahasa pemograman. Piranti ini dirancang sedemikian rupa agar tidak hanya para programmer komputer saja yang dapat membuat dan mengubah program-programnya. Oleh karena itu, para perancang PLC telah menempatkan sebuah program awal di dalam piranti ini

(pre-program) yang memungkinkan program-program kontrol dimasukkan

dengan menggunakan suatu bentuk bahasa pemograman yang sederhana dan mudah di mengerti. Istikah logika (logic) dipergunakan karena pemograman yang harus dilakukan sebagian besar berkaitan dengan pengimplementasian operasi-operasi logika dan penyambungan (switching).

PLC memiliki beberapa keunggulan, ini karena sebuah perangkat pengontrol yang sama dapat dipergunakan di dalam beraneka ragam sistem kontrol. Untuk memodifikasi sebuah sistem kontrol dan aturan-aturan pengontrolan yang di jalankannya, yang harus dilakukan oleh seorang operator

hanyalah memasukkan seperangkat instruksi yang berbeda dari yang digunakan sebelumnya. Penggantian rangkaian kontrol tidak perlu dilakukan. Hasilnya adalah sebuah perangkat yang fleksibel dan hemat biaya yang dapat dipergunakan dalam sistem-sistem kontrol yang sifat dan kompleksitasnya sangat

beragam.

Beberapa kelebihan PLC jika dibandingkan dengan sistem kontrol proses konvensional, antara lain : (Referensi Nomor 1 dan 4)

1. Dibandingkan dengan sistem kontrol proses konvensional, jumlah kabel yang dibutuhkan bisa berkurang didalam wiring nya.

2. PLC mengkonsumsi daya lebih rendah dibandingkan dengan sistem kontrol proses konvensional (berbasis relay).

3. Fungsi diagnostik pada sebuah kontroler PLC memberikan pendeteksian kesalahan yang mudah dan cepat.

4. Perubahan pada urutan operasional atau proses atau aplikasi dapat dilakukan dengan mudah, hanya dengan melakukan perubahan atau penggantian program, baik melalui terminal konsol maupun komputer PC.

5. Tidak membutuhkan spare part yang banyak, perangkat kontroler sederhana. 6. Lebih mudah dibandingkan dengan sistem konvensional, khususnya dalam

kasus penggunaan instrument I/O yang cukup banyak dan fungsi operasional prosesnya cukup kompleks.

7. Ketahanan PLC jauh lebih baik dibandingkan dengan relay auto-mekanik. 8. Dokumentasi gambar sistem lebih sederhana dan mudah dimengerti. 9. Standarisasi sistem kontrol lebih mudah diterapkan.

11. Aplikasi yang universal karena suatu program ditentukan oleh fungsi yang tersedia.

12. Commissioning dan trouble shooting lebih mudah dengan menggunakan fungsi yang tersedia.

13. Programnya dapat menggunakan teks dan grafik. 14. Dapat menerima kondisi lingkungan yang berat. 15. Produksi yang relatif besar

Sedangkan kelemahan sistem dengan penggunaan PLC adalah biaya investasi awal lebih mahal dibandingkan dengan sistem kontrol konvensional (penggunaan kontaktor dan saklar).

Perangkat PLC pertama dikembangkan pada tahun 1969. Dewasa ini PLC secara luas digunakan dan telah dikembangkan dari unit-unit kecil yang berdiri sendiri (self-contained) yang hanya mampu menangani sekitar 20 inpit/output menjadi sistem-sistem modular yang dapat menangani input/output dalam jumlah besar, menangani input/output analog maupun digital, dan melaksanakan mode-mode kontrol proporsional-integral-derivatif. Berdasarkan jumlah input/output yang di milikinya, secara umum PLC dapat dibagi tiga kelompok besar, yaitu : (Referensi Nomor 1 dan 4)

 PLC mikro. PLC dapat dikategorikan mikro jika jumlah input/output pada PLC ini kurang dari 32 terminal.

 PLC mini. PLC dapat dikategorikan mini jika jumlah input/output pada PLC ini antara 32 sampai 128 terminal.

 PLC large. PLC dapat dikategorikan large jika jumlah input/output pada PLC ini mempunyai lebih dari 128 terminal.

 

Gambar 2.1 Pengelompokan PLC Berdasarkan Jumlah I/O

Fasilitas, kemampuan, dan fungsi yang tesedia pada setiap kategori tersebut pada umumnya berbeda satu dengan yang lainnya. Semakin sedikit jumlah input/output pada PLC tersebut, maka jenis instruksi yang tersedia juga semakin terbatas. Beberapa PLC bahkan dirancang semata-mata untuk menggantikan kontrol relay saja. Untuk menambah fleksibilitas penggunaannya, terutama untuk mengantisipasi perkembangan dan perluasan sistem kontrol pada

aplikasi tertentu, PLC umunya dirancang modular. Artinya, input/output PLC berupa modul-modul yang terpisah dari rack atau unit CPU.

2.1.2 Komponen Penyusun PLC

Pada dasarnya PLC sama dengan komputer namun bedanya adalah komputer dioptimalkan untuk tugas-tugas penghitungan dan penyajian data, sedangkan PLC pada dasarnya adalah adalah komputer yang didesain untuk keperluan khusus, sehingga memiliki input/output yang jelas dan dioptimalkan untuk tugas-tugas pengontrolan dan pengopersian di dalam lingkungan industri. Persamaan komputer dan PLC dapat dilihat pada kemiripan struktur dasar yang membentuk keduanya. Secara umum PLC terdiri dari 5 komponen penyusun dasar, yaitu : (Referensi Nomor 1 dan 4)

1. Unit Prosesor atau Central Processing Unit

Unit ini adalah unit yang berisi Mikroprosesor yang menginterpretasikan sinyal-sinyal input dan melaksanakan tindakan-tindakan pengontrolan, sesuai dengan program yang tersimpan di dalam memori, lalu mengkomunikasikan keputusan-keputusan yang diambilnya sebagai sinyal-sinyal kontrol ke antarmuka output. Mikroprosesor yang digunakan PLC ini dapat di kategorikan berdasarkan panjang atau ukuran jumlah bit dari register-register prosesor tersebut. Ukuran standar bit yang umum adalah 8, 16, 32 bit. Semakin panjang ukuran jumlah bit, semakin cepat proses yang terjadi pada PLC tersebut.

2. Unit Catu Daya

Unit catu daya diperlukan untuk mengkonversi tegangan ac sumber menjadi tegangan rendah dc (5 V) yang dibutuhkan oleh prosesor dan rangkaian-rangkaian di dalam modul-modul antarmuka input dan output.

3. Perangkat Pemograman

Perangkat Pemograman dipergunkan untuk memasukkan program yang dibutukan kedalam memori. Program tersebut dibuat dengan menggunakan perangkat ini dan kemudian di pindahkan kedalam unit memori PLC.

4. Unit Memori

Unit memori adalah tempat dimana program yang dipergunakan untuk melaksanakan tindakan-tindakan pengontrolan oleh mikropresesor disimpan. Pengetahuan tentang sistem memori pada PLC akan memabantu dalam memahami cara kerja PLC. Secara Umum memori dapat dibagi dalam dua kategori : volatike, dan nonvolatile. Data pada volatile memori akan hilang jika catu daya PLC mati. Memori ini juga dikenal dengan nama Random Akses

Memori. Dalam kegiatan PLC, RAM masih digunakan untuk menyimpan program pengguna (aplikasi) dengan menggunakan baterai sebagai back up daya jika power supplay mati. Sedangkan pada nonvolatile memori data yang tersimpan di dalamnya tidak akan hilang walaupun catu daya PLC mati. Yang termasuk kedalam nonvolatile memori adalah : (Referensi Nomor 1 dan 4)

 Read Only Memori (ROM)

ROM merupakan sistem yang menyediakan fasilitas penyimpanan permanen umtuk sistem operasi dan data yang tetap digunakan oleh CPU. Secara umum PLC jarang sekali menggunakan ROM untuk menyimpan program-program aplikasi pengguna, kecuali untuk apliksai-aplikasi yang program aplikasinya tidak pernah berubah. Penggunaan ROM dalam PLC umumnya digunakan untuk menyimpan bios atau program exeucutif.

 Programmable Read-Only Memori (PROM)

PROM adalah Salah satu jenis ROM, tetapi dapat diprogram ulang dengan menggunakan alat program khusus. Dalam PLC, memori jenis ini jarang sekali digunakan untuk menyimpan program pengguna. Jika pun digunakan, umumnya hanya untuk back up program saja.

 Erasable Programmeble Read Only Memori (EPROM)

Memori jenis ini adalah jenis PROM. Dalam EPROM data dapat di program setelah program sebelumnya tersimpan kemudian dihapus dengan menggunakan sinar ultraviolet.

 Electrically Erasable Programmable Read Only Memori

Pada umumnya, PLC menggunakan jenis memori ini untuk menyimpan program pengguna. Alasanya karena kemudahan dalam mengubah

program dalam memori tersebut, yaitu hanya dengan menggunakan perangkat pemograman PLC itu sendiri, misalnya komputer ataupun unit miniprogrammer. Memori jenis memiliki kerugian yaitu keterbatsan dalam hapus-tulisanya, yaitu 10.000 kali. Di dalam CPU PLC memori yang sering digunakan adalah PROM, EPROM, EEPROM, lihat table di bawah ini :

Tabel, 2.1 Memori yang Digunakan Pada CPU PLC

Jenis Aplication Eraseable by

RAM User Program No

ROM Fix Operational Memori No

PROM User Program No

EPROM User Program UV.Light

EEPROM User Program Electrical Sinyal

5. Input/Output

Bagian input/output adalah masukan dan keluaran di dalam PLC. Hal ini memungkinkan dibuatnya sambungan-sambungan antara perangkat input dengan perangkat output. Sinyal input yang mungkin tersedia pada sebuah PLC berskala besar adalah sinyal digital/diskrit 5 V, 24 V, 110 V, 240 V. Bagian ouput sering kali digolongkan ke dalam tipe relay, tipe transistor, dan tipe triac.

a. Output Relay

Dengan output relay, sinyal dari output PLC digunakan untuk mengoperasikan sebuah relay dan oleh karenanya mampu menyambungkan arus

Relay

PLC _{O utput}

memungkinkan suatu arus kecil mensklarkan arus yang relative besar, namun juga mengisolasi PLC dari rangkian eksternal. Akan tetapi, relay relative lambat untuk dioperasikan. Output relay cocok digunakan untuk pensaklaran AC dan DC. Piranti ini mampu bertahan terhadap lecutan dan tegangan transient yang cukup tinggi.

Gambar 2.2 Output Relay

b. Output Transistor

Output tipe ini menggunaka sebuah transistor untuk menyambungkan arus kerangkain eksternal. Hal ini memungkinkan proses pensaklaran yang jauh lebih cepat. Akan tetapi, piranti ini hanya hanya mampu menangani pensaklaran DC dan akan rusak oleh arus lebih maupun tegangan yang cukup tinggi. Sebagai pelindung dipergunakan sebuah sekring.

c. Ouput Triac

output tipe ini menggunakan isolator optik sebagai isolasinya, dapat digunakan untuk mengontrol beban-beban eksternal yang disambungkan kecatu daya AC. Output tipe ini hanya dapat digunakan untuk operasi-operasi AC dan sangat mudah rusak akibat arus lebih. Sekring selalu digunakan untuk melindungi output tipe ini.

Output dari input/output adalah sinyal digital dengan level 5 V, tetapi setelah pengkondisian sinyal dengan menggunakan relay, transistor, atau triac, maka output dapat berubah sebuah sinyal 24 V, 10 mA, sinyal DC 110 V, 1 A atau mungkin sinyal AC 240 V, 1 A, atau 240 V, 2 A.

2.1.3 Prinsip Kerja Dasar PLC

Prinsip kerja PLC secara singkat dapat ditunjukkan seperti pada gambar berikut :

Gambar 2.4 Diagram Blok Prinsip Kerja PLC

PLC dapat menerima data berupa sinyal analog dan digital dari komponen input device. Sinyal dari sinyal input device dapat berupa saklar-saklar, tombol- tombol tekan, peralatan pengindera dan peralatan sejenisnya. PLC juga dapat menerima sinyal analog dari input device yang berupa potensiometer, putaran

motor dan peralatan sejenisnya. Sinyal analog ini oleh modul masukan dirubah menjadi sinyal digital.

Central Processing Unit (CPU) mengolah sinyal digital yang masuk sesuai dengan program yang telah dimasukkan. Selanjutnya CPU mengambil keputusan – keputusan yang berupa sinyal dengan logika High (1) dan Low (0). Selama proses operasinya CPU sebuah PLC melakukan tiga proses utama, yaitu :

 Membaca data masukan melalui modul input.

 Mengeksekusi program control yang telah dirancang dan tersimpan pada memori PLC.

 Memperbaharui data-data pada modul output PLC.

Ketiga proses diatas dinamakan proses scanning. Dan kemudian Sinyal keluaran dapat langsung dihubungkan ke peralatan yang akan dikontrol atau dengan bantuan kontaktor untuk mengaktifkan peralatan yang akan dikontrol.

2.1.4 Perangkat Input/output.

Bagian input/ouput terdiri dari modul input dan output. System I/O membentuk interface dengan piranti medan yang dihubungkan pada pengontrol. Tujuan dari interface ini adalah menjaga kondisi berbagai sinyal yang diterima atau dikirimkan ke piranti medan eksternal.

Beberapa contoh piranti input pada PLC adalah :

1. Saklar Mekanis

sebuah saklar mekanis menghasilkan sinyal hidup atau mati sebagai akibat dari tertutup atau terbukanya saklar oleh input mekanis. Saklar semacam ini dapat digunakan untuk mengindikasi keberadaan suatu benda pada sebuah meja kerja,

Tegangan sumber _PLC Kanal input Tegangan sumber PLC Kanal input

T o m b o l u n tu k m e n g o p e ra sika n

sa kla r T u a s te rte ka n ke b a w a h o le h

b e n d a ke rja

(a )

T o m b o l u n tu k m e n g o p e ra sika n

sa kla r R o lle r te rte ka n ke b a w a h o le h

b e n d a ke rja

(b)

karena benda kerja tersebut menekan saklar hingga tertutup. Ketiadaan benda pada meja kerja di indikasi oleh saklar yang terbuka, sedangkan keberadaannya oleh saklar yang tertutup.

Gambar 2.5 Sensor-sensor Saklar

Sebutan saklar limit (limit switch) diperuntukkan bagi saklar yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan atau pergerakan sebuah komponen mesin yang bergerak. Saklar ini dapat diaktuasikan (diaktifkan) oleh roda mesin. Roda mesin dapat diputar pada kecepatan tetap untuk menutup dan membuka saklar pada suatu interval waktu tertentu.

           

Gambar 2.6  _{Saklar limit switch yang diaktuasikan oleh : (a) tuas, (b) roller}  2. Sakalr Pembatas

Saklar-saklar ini digunakan untuk mengetahui keberadaan suatu benda tanpa bersentuhan dengan benda tersebut. Terdapat sejumlah bentuk untuk saklar

jenis ini, dan beberapa diantaranya hanya cocok bagi objek-objek yang terbuat dari logam.

3. Sensor dan Saklar Fotoelektris

Piranti saklar foto-elektris dapat beroperasi sebagai tipe transmitif, dimana objek yang didektesi memotong melewati seberkas cahaya, yang umumnya adalah radiasi tipe inframerah, dan berhenti ketika mencapai detektor, atau tipe reflektif, dimana objek yang dideteksi memantulkan berkas sinar cahaya menuju detektor. Pada kedua jenis saklar ini, piranti yang digunakan untuk memancarkan radiasi umumnya dioda pemancar cahaya (light-emitting diode-LED). Detektor radiasi yang digunakan dapat berupa sebuah fototransistor, seringkali merupakan sepasang transistor yang dikenal dengan sebutan pasangan Darlington. Pasangan darlington meningkatkan sensitivitas. Bergantung pada rangkaian yang outputnya akan berubah menjadi level tinggi atau rendah ketika cahaya mengenai transistor.

Gambar 2.7 Sensor-sensor foto-elektris 4. Enkoder

Istilah enkoder di gunakan untuk menamakan sebuah perangkat yang menghasilkan output digital sebagai tanggapan atas perpindahan sudut atau linear. Sebuah enkoder pertambahan bertahap dapat mengetahui perpindahan sudut dan linear dari suatu posisi yang telah diketahui sebelumnya, sedangkan

Dioda pemancar cahaya

Detektor cahaya

Dioda pemancar dioda

LED

Sensor

cahaya _LED Sensor _sensor cahaya

(a) (b)

sebuah enkoder mutlak menginformasikan posisi sudut atau linear yang sebenarnya.

Gambar 2.8 (a) Enkoder bertahap, (b) Enkoder mutlak 3-bit

Sedangkan piranti outputnya seperti :

1. Kontaktor

Solenoida merupakan basis bagi sejumlah aktuator kontrol output. Ketika arus mengalir melalui selonoida, sebuah medan magnet dibangkitkan dan medan ini menarik komponen-komponen yang terbuat dari bahan besi yang ada didekatnya. Salah satu contoh aktuator seperti ini adalah kontaktor. Ketika output sebuah PLC (artinya, memberikan sinyal hidup), medan magnetic selonoida bangkit dan menarik kontak-kontak sehingga menutup saklar atau saklar-saklar. Akibatnya, suatu arus lain yang jauh lebih besar dapat disambungkan. Maka , kontaktor dapat digunakan untuk menyambungkan arus ke sebuah motor.

2. Motor Listrik

Sebuah motor memiliki kumparan-kumparan kawat yang dipancangkan dalam slot-slot pada sebuah silinder terbuat dari bahan feromagnetik. Silinder ini diberi nama armature. Armature dipasang pada suatu bentuk dudukan (bearing) dan bebas putar. Dudukan armature adalah sebuah medan magnetic yang dihasilkan oleh magnet-magnet permanen atau arus yang dialirkan melalui kumparan-kumparan kawat yang dinamakan kumparan medan. Kedua bentuk magnet ini, magnet permanen maupun electromagnet, disebut stator. Ketika arus mengalir melalui kumparan armatur, karena sebuah konduktor berarus yang berada tegak lurus terhadap sebuah medan magnet akan mengalami gaya, gaya-gaya akan bekerja pada kumparan tersebut dan akan mengakibat perputaran. Beberapa buah sikat dan komutator digunakan untuk membalikkan arah aliran arus didalam kumparan pada tiap-tiap setengah putaran, guna mempertahankan putaran kumparan. Banyak proses industri yang memanfaatkan PLC untuk menghidupkan dan mematikan sebuah motor. Hal dapat dilakukan dengan menggunakan sebuah kontaktor. Terkadang, sebuah PLC juga dibutuhkan untuk membalikkan arah putaran motor. Hal ini dilakukan dengan menggunakan relay-relay atau kontaktor yang membalikkan arah aliran arus yang di berikan ke kumparan armatur.

2.2 MOTOR INDUKSI SATU FASA 2.2.1 Umum

Pada umumnya rumah-rumah dan daerah terpencil biasanya terhubung pada sumber satu fasa, itulah sebabnya banyak mesin-mesin rumah tangga digerakkan oleh motor satu fasa. Motor satu fasa ini menggerakkan mesin cuci, lemari pendingin, kompresor pengkondisi udara, pengering padi, kipas angin, pompa air, mesin jahit, penghisap debu, jam, pemutar piringan hitam, perkakas pertukangan, dan lain lainnya. Tegangan satu fasa sebagai sumber untuk motor menimbulkan kesukaran, karena medan magnet yang ditimbulkan bukan medan putar. Medan magnet itu hanya bergetar, artinya tempatnya tetap, walaupun besar dan arahnya berubah dari saat ke saat. Rotor suatu mesin induksi yang ditempatkan dalam medan sperti ini hanya akan bertindak seolah-olah sebagai belitan sekunder dari transformator dalam keadaan hubung singkat, statornya merupakan belitan primer. Ada berbagai cara dipakai untuk mengatasi kesukaran itu. Masing-masing menghasilkan motor dengan sifat keluaran yang berbeda-beda, dan disesuaikan dengan kegunaannya.

2.2.2 Konstruksi Motor Induksi Satu Fasa

Pada umumnya konstruksi motor induksi baik yang tiga fasa maupun satu fasa terdiri dari stator dan rotor.

 Stator merupakan bagian yang diam dan mempunyai kumparan yang dapat menginduksikan medan elektromagnetik kepada kumparan rotornya

 Rotor merupakan bagian yang bergerak akibat adanya induksi magnet dari kumparan stator yang di induksikan kekumparan rotor.

 Stator

Inti besi stator dan rotor terbuat dari lapisan (lamel) baja silicon tebal 0,35-1,0 mm, tersusun rapi, masing-masing terisolasi secara electric dan diikat pada ujung-ujungnya(di klem). Antara stator dan rotor terdapat celah udara. Celah udara stator dan rotor pada motor yang kecil adalah 0,25-0,75 mm, pada motor yang besar sampai 10 mm. celah udara ini disediakan bagi kemungkinan tejadinya pelengkungan pada sumbu sebagai akibat dari pembebanan transversal pada sumbu atau sambungannya. Tarikan pada blet atau bahan-bahan yang tergantung akan menyebabkan sumbu motor melengkung.

Gambar 2.11 Stator

 Rotor

Pada motor induksi terdapat dua jenis rotor, yaitu rotor jenis sangkar dan rotor jenis belitan.

Rotor Sangakar: Belitan rotor terdiri dari atas batang penghantar masih di ditempatkan di dalam alur rotor. Ujung-ujung batang penghantar dihubung singakat oleh cincin penghubung singkat sehingga berbentuk seperti sangkar burung/sangkar tupai.

Gambar 2.12 Rotor sangakar

Rotor Belitan : terdiri atas belitan fasa banyak, belitan ini dimasukkan kedalam alur-alur inti besi rotor. Belitan ini sama dengan belitan stator biasanya ujung belitan ditarik ke cincin gesek penghubung singkat yang dipasang di sumbu rotor. Pada keadaan normal sikat karbon yang berhubungan dengan cincin gesek tadi dihubung singkat.

Gambar 2.13 Rotor Belitan

2.2.3 Dasar Kerja Motor Induksi

Bila belitan stator disambungkan kesumber tegangan, maka didalam belitan itu akan mengalir arus. Arus ini selanjutnya akan menimbulkan medan putar dicelah udara yang akan memotong penghantar pada rotor (dalam hal ini rotor masih diam). Berdasarkan hukum faraday tentang imbas magnet, maka medan putar yang secara relative merupakan magnet yang bergerak terhadap

pengahantar rotor akan akan mengimbaskan gaya gerak listrik( ggl atau emf) frekuensi ggl imbas sama dengan frekuensi jala-jala.

2.2.4 Slip

Pada keadan sebenarnya rotor tidak pernah dapat mengejar medan putar, karena bila rotor berputar sama cepatnya dengan stator, tidak timbul perbedaan kecepatan/tidak ada perubahan fluxsi sehingga tidak ada ggl imbas di dalam rotor, tidak arus dan tidak ada momen yang mendorong rotor. Itulah sebabnya rotor selalu berputar pada kecepatan sedikit dibawah kecepatan medan putar stator. Perbedaan kecepatan tergantung pada besarya beban motor. Perbedaan kecepatan antatara kecepatan rotor ( ) dengan keecepatan sinkron ( ) di sebut slip.

Dengan us jala-jala yang mengalir pada stator

Slip merupakan perbandinga slip mutalk terhadap Ns, ditunjukkan perunit atau persen oleh hubungan ;

2.2.5 Rangkaian Ekivalent Motor Induksi Satu Fasa

Dalam menentukan variable-variabel motor induksi baik yang tiga atau satu fasa, dasar yang selalu di ambil adalah satu fasa. Gambar dibawah ini merupakan rangkain ekivalen motor induksi satu fasa, namun didalam menghitung variable motor induksi tiga fasa rangkain ekivalen ini juga dapat dipakai.

 

Gambar 2.14 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Satu Fasa

Keterangan Gambar :

X 2 : Reaktansi kumparan rotor dalam ohm Rc : Tahanan inti besi

Xm : Reaktansi rangkaian penguat dalam ohm

: Arus yang mengalir pada kumparan stator bila motor tidak berbeban

: Arus rotor

E1 : Tegangan induksi pada kumparan stator dalam Volt

Prinsip kerja motor induksi satu fasa, sama dengan cara kerja mesin dua fasa. Mesin induksi satu mempunyai dua belitan di dalam alur stator, kedua belitan berbeda sebesar elektrik. Kedua belitan dialiri arus dari sumber yang

masing-masing sama besar tapi berbeda fasa . Cara seperti ini menghasilkan

medan putar dengan amplitudo kuat medan (lilitan ampere) yang sama. Prinsip kerja motor induksi satu phasa:

1. Tegangan satu phasa dipasang pada kumparan medan (stator) maka akan timbul medan putar dengan kecepatan :

ns =120.f/p

Keterangan:

ns = Kecepatan medan putar stator (rpm)

P = Jumlah Kutup f = frekuensi

2. Medan putar stator akan memotong batang-batang konduktor pada rotor Akibatnya pada kumparan jangkar (rotor) timbul tegangan induksi (GGL) yang besarnya L

4. Karena kumparan jangkar merupakan rangkaian yang tertutup ggl (E) akan menghasilkan arus (I).

5. Adanya arus (I) didalam medan magnet menimbulkan gaya (F) pada rotor.

6. Bila kopel mula yang dihasilkan oleh gaya (F) pada rotor cukup besar untuk memikul kopel beban, rotor akan berputar searah dengan medan putar stator.

7. Tegangan induksi timbul karena terpotongnya batang konduktor (rotor) oleh medan-medan putar stator, artinya agar tegangan terinduksi maka diperlukan

adanya perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator ( ) dengan

kecepatan medan putar rotor ( ).

8. Perbedaan antar nr dan ns disebut slip (S) dinyatakan dengan persamaan .

9. Bila nr = ns berarti tidak ada gerak relatif antara medan putar stator dan medan

putar rotor, sehingga tegangan tidak akan mengalir pada kumparan jangkar, sehingga tidak menghasilkan kopel.

2.2.7 Jenis-Jenis Motor Induksi Satu Fasa

Motor induksi satu fasa memiliki beberapa jenis, yaitu : 1. Motor Spilt Fasa

Kumparan stator pada motor ini terdiri dari kumparan tembaga atau kawat tembaga atau kawat tembaga yang dimasukkan dalam alur-alur stator yang dikenal dengan kumparan utama (main winding) dan kumparan kawat tembaga lain yang disebut dengan kumparan bantu (Auxiliary Winding). Kumparan utama selalu dirancang mempunyai nilai resistansi rendah dan nilai reaktansi tinggi dibanding dengan kumparan Bantu yang selalu mempunyai nilai reaktansi rendah dan resistansi tinggi. Kedua kumparan ini dihubungkan kesumber jala-jala. Dengan kondisis nilai resistansi dan reaktansi kumparan masing-masing tidak sama nilainya, maka sudut fase arus yang mengalir melalui kumparan utama. Akibat adanya beda fasa antara arus kumparan utama dan arus kumparan bantu maka pada stator akan terjadi medan magnet ini akan diinduksikan pada kumparan rotor dan akhirnya akan berputar. Adapun arah putaran rotor ditentukan oleh arah

arus yang melalui kumparan utama dan kumparan Bantu. Akibat dari arus jala-jala yang terurai menjadi dua bagian dimana yang satu menuju kumparan utama sedangkan yang lain menuju kumparan bantu, maka motor ini disebut motor Spilt fasa. Untuk mendapatkan beda fasa yang terbaik antara flux yang dibangkitkan oleh kumparan utama dan kumparan bantu sehingga motor berputar optimal, maka pada motor spilt fasa mempunyai empat kutub, penempatan awal ujung kumparan utama dan ujung kumparan bantu adalah sebesar 90o listrik. Sedangkan Untuk memutuskan arus, kumparan bantu dilengkapi dengan saklar pemutus yang dihubung seri terhadap kumparan bantu. Biasanya yang dipakai adalah saklar sentrifugal. Saklar sentrifugal model biasa terdiri dari dua bagian pokok yaitu bagian tetap dan bagian berputar. Apabila motor dalam keadaan diam maka kontak yang ada pada bagian tetap, dalam keadaan tertutup karena adanya tekanan dari bagian berputar. Pada kecepatan kira-kira 75% dari kecepatan penuh bagian yang berputar akan melepaskan tekanannya pada kontak tetap dan menyebabkan kontak terbuka.

Gambar 2.15 Rangakain Ekivalen Motor Spilt Fasa

Motor phasa belah ini banyak dipakai dipakai pada beban dengan momen awal yang rendah. Contohnya, kipas angin.

2. Motor Shaded Pole

Motor shaded pole atau motor Fasa terbelah termasuk motor satu fasa daya kecil, dan banyak digunakan untuk peralatan rumah tangga sebagai motor penggerak kipas angin, blender. Konstruksinya sangat sederhana, pada kedua ujung stator ada dua kawat yang terpasang dan dihubung singkatkan fungsinya sebagai pembelah fasa. Belitan stator dibelitkan di sekeliling inti membentuk seperti belitan transformator. Rotornya berbentuk sangkar tupai dan porosnya ditempatkan pada rumah stator ditopang dua buah bearing.

Gambar 2.16 Motor Shaded Pole

Irisan penampang motor shaded pole memperlihatkan dua bagian, yaitu bagian stator dengan belitan stator dan dua kawat shaded pole. Bagian rotor sangkar ditempatkan di tengah-tengah stator, lihat gambar 2.1

Gambar 2.17 Rangakain Motor Shaded Pole

Torsi putar dihasilkan oleh adanya pembelahan phasa oleh kawat shaded pole. Konstruksi yang sederhana, daya yang kecil, handal, mudah dioperasikan, bebas perawatan dan cukup di suplai dengan Tegangan AC 220 V, jenis motor shaded pole banyak digunakan untuk peralatan rumah tangga kecil. Contohnya, kipas angin, pemutar piringan hitam, mengasut motor sinkro

3. Motor Universal

Salah satu solusi yang paling menonjol adalah, dengan merancang mesin arus searah yang dapat bekerja dengan sumber arus bolak-balik satu fasa. Motor arus searah akan menimbulkan momen yang arahnya tergantung pada arah arus yang mengalir dalam jangkar dan polaritas medan magnet. Bila mesin arus searah dapat dirancang sehingga bila arus berbalik arah, arah medan magnetpun membalik, dan rugi-rugi fluksi bolak balik dibuat kecil. Cara memenuhi cara yang pertama adalah dengan menghubungkan medan penguat, seri dengan jangkar. Syarat kedua dapat dipenuhi dengan membuat inti terdiri dari lamel-lamel tipis.

Mesin shunt tidak dapat bekerja dengan baik karena induktansi belitan penguat lebih besar induktansi jangkar. Demikian sehingga stengah perioda berikut arah momen berlawanan, sehingga momen rata-rata dan efisiensi menjadi rendah. Motor seri yang bekerja pada sumber satu fasa di sebut motor universal karena dapat bekerja dengan baik untuk frekwensi berapa saja, dari arus searah sampai

frekwensi yang dirancang. Frekwensi paling tinggi yang pernah dirancang adalah 60 Hz.

Gambar 2.18 Rangakain Motor universal

Bentuk stator dari motor universal terdiri dari dua kutub stator. Belitan rotor memiliki dua belas alur belitan dan dilengkapi komutator dan sikat arang yang menghubungkan secara seri antara belitan stator dengan belitan rotornya. Motor universal memiliki kecepatan tinggi sekitar 3000 rpm. Motor universal dipakai pada beban dengan momen asut yang tinggi. Contohnya, bor tagan, mesin gerenda, penghisap debu, perkakas dapur.

4. Motor Kapasitor

Motor kapasitor satu fasa banyak digunakan dalam peralatan rumah tangga seperti motor pompa air, motor mesin cuci, motor lemari es, motor air conditioning. Konstruksinya sederhana dengan daya kecil dan bekerja dengan tegangan suplai PLN 220 V, oleh karena itu menjadikan motor kapasitor ini banyak dipakai pada peralatan rumah tangga.

 

Motor kapasitor dengan daya diatas 1 KW di lengkapi dengan dua buah kondensator dan satu buah saklar sentrifugal. Belitan utama U1-U2 dihubungkan dengan jala-jala L1 dan Netral N. Belitan bantu Z1-Z2 disambungkan seri dengan kondensator kerja CB, dan sebuah kondensator starting CA diseri dengan kontak normally close (NC) dari saklar sentrifugal,

Gamabar 2.20 Pengawatan Motor kapasitor dengan Dua kapasitor

Awalnya belitan utama dan belitan bantu mendapatkan tegangan dari jala-jala L1 dan Netral. Kemudian dua buah kondensator CB dan CA, keduanya membentuk loop tertutup sehingga rotor mulai berputar, dan ketika putaran mendekati 70% putaran nominalnya, saklar sentrifugal akan membuka dan kontak normally close memutuskan kondensator bantu CA. Fungsi dari dua kondensator yang disambungkan parallel, CA+CB, adalah untuk meningkatkan nilai torsi awal untuk mengangkat beban. Setelah putaran motor mencapai 70% putaran, saklar

sentrifugal terputus sehingga hanya kondensator kerja CB saja yang tetap bekerja. Jika kedua kondensator rusak maka torsi motor akan menurun drastis

5. Motor Repulsi

Motor repulsi ini sangat istimewa karakteristiknya, demikian pula harganya mahal. Ada kumutator jadi pemeliharannya lebih sulit. Motor repulsi mempunyai dua buah kumparan yaitu kumparan medan stator dan kumparan rotor. Diantara kedua kumparan tersebut adalah tidak mempunyai hubungan galvanis antara satu sama lainnya. Konstruksi rotornya hampir sama dengan rotor motor arus searah/DC. Motor repulsi mempunyai sebuah belitan stator yang diatur untuk hubungan ke sumber tegangan dan sebuah belitan rotor yang dihubungkan ke sebuah komutator. Secara prinsip motor listrik ini mempunyai belitan stator sama seperti jenis-jenis motor satu fasa, tetapi mempunyai rotor seperti rotor motor arus searah,dengan sikat-sikat yang berlawanan pada jangkar yang dihubung singkatkan. Sikat (brush) dihubungsingkatkan secara permanent. Kumparan stator dihubungkan dengan sumber arus bolak balik, sehingga mengalir arus pada stator, maka pada rotor timbul tegangan induksi. Arus induksi pada rotor menimbulkan magnit. Resultan dari kedua kutub medan dan kutub jangkar akan menyebabkan terjadinya medan putar. Medan putar ini terjadi pada kedudukan sikat digeser dari garis netral. Garis netral adalah letak garis sumbu sikat segaris dengan sumbu kumparan stator, yaitu garis medan magnit rotor sama dengan statornya. Kecepatan motor listrik dapat diatur dengan cara menggeser letak sikat ke kiri atau ke kanan dari garis netral. Semakin besar sudut pergeseran semakin besar perubahan kecepatan motor listrik demikian pula terhadap momen kopel dari motor.

Pada dasarnya Motor repulsi dapat dibedakan menjadi tiga kelompok yaitu:

1) Motor repulsi start (induction run motor)

2) Motor repulsi

3) Motor Repulsi Induction Full

Prinsip kerja dari ketiga motor listrik tersebut adalah sama hanya bedanya terletak pada sifat dan pemakaiannya. Untuk lebih jelasnya sirkuit diagram dapat dilihat pada gambar di bawah ini

.

Gambar 2.21. Sirkuit diagram motor repulsi

1) Motor repulsion start induction run motor, Dimana gerak mulanya seperti

motor repulsion, bila tercapai kecepatan penuh, kumparan rotor dihubungsingkatkan dengan menggunakan sakelar sentrifugal, maka motor akan

2) Motor repulsi, Motor dengan kumparan rotor lewat komutator dimana sikat-sikatnya dihubungsingkatkan.

3) Motor repulsion induction full motor listrik ini menggunakan rotor sangkar pada bagian bawah dari alur kumparan rotor (rotor mempunyai dua tingkat alur, yaitu alur sangkar dan alur kumparan), motor tipe ini tidak dilengkapi dengan sakelar sentrifugal. Prinsip gerak mulanya sama dengan tipe Motor repulsion start induction run motor

Kopel mula motor repulsi sama dengan motor kapasitor start yang berkisar antara 300%-350% dari kopel beban penuh. Sedangkan arus start pada motor repulse ini jauh lebih mudah 30% - 40% dibandingkan dengan jenis motor satu fasa lainnya. Variasi kecepatan waktu beban penuh terjadi slip antara 2,5 % – 5 %.

Motor repulsi dibuat dalam ukuran ¼-5 HP pada kecepatan 1800 rpm dengan kopel awal 350 % dari kopel beban penuh. Karakteristik ini sangat baik. Motor listrik beroperasi dengan kecepatan yang berubah ubah, disamping motor mempunyai gerak mula yang besar, sehingga dapat digunakan untuk beban yang berat. Motor repulsi, dipakai pada beban dengan momen asut tinggi. Contohnya, pengangkat gandum, perkakas pertanian

BAB III

DASAR PEMOGRAMAN PLC

3.1 Umum

Pada saat ini bahasa pemograman yang digunakan untuk mengoperasikan sebuah Programmable Logic Controller (PLC) terus berkembang, sejak PLC diperkenalkan pada tahun 1960. Sampai pertengahan tahun 1980, pemograman personal seperti sekarang dan penulisan bahasa pemogramannya menggunakan serangkaian elemen logika. Program kemudian dapat disimpan pada sebuah kaset tape recorder. Hal ini menyebabkan keterbatasan dalam proses dokumentasi dan penyimpanan program karena keterbatasan memori penyimpanan. Seiring dengan perkembangan waktu, pemograman PLC kemudian dituliskan dengan aplikasi spesial pada sebuah komputer pribadi yang dapat dihubungkan langsung dengan PLC. Dewasa ini PLC telah menggunakan memori yang sifatnya non-volatile seperti ROM, PROM, EPROM, EEPROM.

Kebanyakan PLC sekarang sudah menggunakan perangkat pemograman yang sifatnya friendly user sehingga pemakaian PLC yang berasal dari kalangna non programmer dapat juga mempelajarinya dengan mudah. Penggunaan komputer personal untuk memprogram sebuah PLC dapat langsung digunakan teknik pemograman sekuensial, yaitu ladder diagram. Ladder diagram dapat langsung digambar dengan menggunakan fasilitas GUI (Grafik User Interfase), seperti pemograman visual yang dapat beroperasi pada system operasi windows. Program yang telah dibuat kemudian dapat ditransfer ke PLC dengan menggunakan modul komunikasi yang telah tersedia yaitu serial port : COM .

perangkat ini juga dilengkapi dengan fasilitas monitoring dan komunikasi. Gambar 3.1 memperlihatkan contoh tampilan GUI perangkat lunak GMWIN4 untuk memprogram.

Gambar 3.1 Tampilan GMWIN pada system operasi Windows 7

Sesuai dengan ketetapan IEC (Internal Electrical Commision) 61131-3 pemograman PLC dibagi 5 standar pemograman, yaitu :

(Referensi Nomor 1 dan 4)

1. List Instruksi (Instruction List), merupakan program dengan menggunakan instruksi-instruksi bahasa level rendah (mnemonic) seperti Load, Not, And, And Invers dan sebagainya.

2. Diagram Tangga (Ladder Diagram), merupakan pemograman berbasis kontak logika relay, yang cocok digunakan untuk persoalan-persoalan control diskrit yang input-inputnya hanya memiliki dua kondisi (on/off). 3. Diagram Blog Fungsional (Function Blok Diagram), merupakan program

untuk tujuan control proses yang melibatkan akuisisi data analog dan perhitungan-perhitungan yang lebih kompleks.

4. Diagram Skuensial (Sequential Function Chart), merupakan pemograman terstruktur yang banyak menggunakan langkah-langkah rumit.

5. Teks Struktur (Structur Text), merupakan pemograman yang menggunakan statement-statement yang umum dijumpai dalam bahasa

level tingkat tinggi.

Walaupun kebanyakan PLC telah mampu menggunakan kelima model pemograman tersebut diatas, tetapi sampai pada saat ini pemograman dengan menggunakan ladder diagram lebih banyak digunakan. Hal ini disebabkan karena ladder diagram lebih mudah dipahami dan tampilannya mirip dengan wiring diagram. Alurnya dapat dilihat secara langsung, tanpa harus memahami banyak kode program seperti kode mnemonic. Selain itu dengan menggunakan ladder diagram juga bias menambahkan keterangan pada masing-masing alamat di ladder diagram, sehingga dapat langsung memahami fungsi dari masing-masing alamat pada PLC.

3.2 Fungsi-fungsi Logika

Banyak situasi control yang mengharuskan dilakukannya kombinasi tindakan-tindakan pengontrol agar kondisi-kondisi tertentu terpenuhi. Kombinasi-kombinasi logika dari pengontrolan tersebut diharapkan akan membentuk suatu rangkaian proses control yang diharapkan. Dalam kombinasi logika, hanya dikenal dua logika keadaan, yaitu situasi ON atau situasi OFF atau bias juga diandaikan dengan situsai saklar terbuka dan saklar tertutup. Dua

kondisi ini juga dapat disebut sebagai konsep bilangan biner atau konsep Boolean. Bilangan biner 1 merepresentasikan adanya sinyal, sedangkan bilangan biner 0 merepresentasikan tidak adanya sinyal. Pada system digital kondisi ini direpresentasikan oleh level tegangan yang berbeda yaitu +1V dan -0V.

Tabel 3.1 Contoh Konsep Bilangan Biner 3.2.1 Gerbang Logika AND

Gerbang AND dapat memiliki dua masukan atau lebih. Gerbang ini akan menghasilkan keluaran 1 hanya apabila semua masukannya sebesar 1. Dengan kata lain apabila salah satu masukannya 0 maka keluarannya pasti 0. Penjabaran dapat lebih disederhanakan lagi dengan mempergunakan tabel yang bernama 'Tabel Kebenaran'. Bentuk tabel kebenaran dalam kasus ini adalah sebagai berikut:

Gambar 3.2 a. Logika AND Dalam Hubungan Listrik

+1V 0V Contoh Beroperasi Tidak beroperasi Limit switch

Tertutup Terbuka Valve

ON OFF Lampu

Berjalan Berhenti Motor

= A.B

Gambar 3.2.b. Gerbang Logika AND

Tabel 3.2 Tabel Kebenaran Logika AND 3.2.2 Gerbang Logika NAND

Berlawanan dengan gerbang AND, pada gerbang NAND keluaran akan selalu 1 apabila salah satu masukannya 0. Dan keluaran akan sebesar 0 hanya apabila semua masukannya 1. Gerbang NAND ekuivalen dengan NOT AND. Tabel kebenaran gerbang NAND adalah sebagai berikut.

 

Gambar 3.3 Gerbang Logika NAND

Masukan Keluaran

A B Q

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

A B

Q

A B

     

Tabel 3.3 Tabel Kebenaran Logika NAND

3.2.3 Gerbang Logika OR 

Keluaran gerbang OR akan sebesar 0 hanya apabila semua masukannya 0. Dan keluarannya akan sebesar 1 apabila saling tidak ada salah satu masukannya yang bernilai 1.

(a) (b)

Gambar 3.4 a. Logika OR dalam hubungan listrik,b. Gerbang Logika OR            

Tabel 3.4 Tabel Kebenaran Gerbang OR Masukan Keluaran A B Q

0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0

Masukan Keluaran A B Q

0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1

A

B

3.2.4 Gerbang Logika NOR

Gerbang NOR berlawanan dengan gerbang OR, keluaran sebesar 1 hanya akan terjadi apabila semua masukannya sebesar 0.

Gambar 3.5 Gerbang Logika NOR

Tabel 3.5 Tabel Kebenaran Gerbang NOR 3.2.5 Gerbang NOT

Pada gerbang ini nilai keluarannya selalu berlawanan dengan nilai masukannya. Apabila masukannya sebesar 0 maka keluarannya akan sebesar 1 dan sebaliknya apabila masukannya sebesar 1 maka keluarannya akan sebesar 0. Pada tabel kebenaran gerbang NOT berikut, yaitu tabel yang menggambarkan hubungan antara masukan (A) dan keluaran (B) perangkat digit gerbang NOT.

Masukan Keluaran A B Q

0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0

A

B

Gambar 3.6. a. Gerbang Logika NOT Dalam Hubungan Listrik

Gambar 3.6. b. Gerbang Logika NOT

Tabel 3.6 Tabel Kebenaran Gerbang NOT 3.2.6 Gerbang Ex-OR

Apabila input A dan B ada dalam keadaan logika yang sama, maka output Q akan menghasilkan logika 0, sedangkan bila input A dan B ada dalam keadaan logika yang berbeda, maka output akan menjadi logika 1. Ex-OR sebetulnya merupakan variasi dari cara kerja logika OR

Masukan Keluaran A B 0 1 1 0

Gambar 3.7 Gerbang Logika Ex-OR

Tabel 3.7 Tabel Kebenaran Gerbang Ex-OR

3.2.7 Gerbang Ex-NOR (Exclusive NOR)

Apabila input A dan B ada dalam keadaan logika yang sama, maka output Q akan menghasilkan logika 1, sedangkan bila input A dan B ada dalam keadaan logika yang berbeda, maka output akan menjadi logika 0. Ex-NOR bisa juga dikatakan memiliki sifat dari kebalikan Ex-OR. Ex-NOR dan NOR hanyalah berbeda pada langkah ke-empat yaitu apabila A dan B pada logika 1 maka output Q juga 1, bukan 0 seperti pada logika NOR

Masukan Keluaran A B Q

0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 A

B

Q

A

B

L 1 L 2

Gambar 3.8 Gerbang Logika Ex-NOR

Tabel 3.8 Gerbang Logika Ex-NOR

3.3 Diagram Tangga (Ladder Diagram)

Diagram tangga merupakan satu garis yang menggambarkan suatu proses kontrol sekuensial yang umum dijumpai di industri. Diagram ini menunjukkan hubungan interkoneksi antara perangkat input dengan perangkat output. Dinamakan diagram tangga karena mirip dengan tangga, yaitu memliki sejumlah anak tangga sebagai tempat setiap peralatan dikoneksikan. Gambar 3.9 merupakan contoh sederhana dari diagram tangga.

(a) (b)

Masukan Keluaran A B Q

0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1

Gambar 3.9.a Contoh Diagram, b. Membaca sebuah diagram tangga

Dari gambar 3.9 di atas, garis vertikal pada diagaram tangga yang ditandai dengan L1 dan L2 pada dasarnya adalah line tegangan yang dapat berupa sumber tegangan DC dan AC. Jika sumber tegangan nya AC, maka L1 merupakan line fasa dan L2 merupakan line netral. Dan jika sumber tegangannya DC, maka L1 merupakan line positif dan L2 merupakan line negatif. Dalam menggambarkan sebuah diagram tangga (ladder diagram), ditetapkan beberapa konvensi-konvensi tertentu, antara lain : (Referensi nomor 4)

1. Dua garis vertikal pada sheet ( media untuk meletakkan komponen rangkaian) melambangkan daya. Di antara kedua garis tersebut komponen-komponen rangkaian dihubungkan sesuai dengan rancangan.

2. Masing-masing baris ladder (baca: rung) mendefinisikan suatu operasi dalam proses kendali.

3. Masing-masing baris ladder wajib untuk dimulai dengan menempatkan sebuah input atau sejumlah input dan harus diakhiri dengan menempatkan sebuah output.

4. Perancangan ladder dengan menyesuaikan pada keadaan normal (default) perangkat listrik.

5. Suatu perangkat tertentu dapat digambarkan dengan menggunakan lebih dari satu buah baris/ rung.

6. Komponen-komponen input maupun output didefinisikan dengan menggunakan pengalamatan. Alamat tersebut merupakan indikasi dari lokasi komponen input maupun output dalam memori PLC. Notasi

masing-masing produk PLC berbeda-beda bergantung pada vendor yang memproduksinya.

7. Suatu keadaan komponen output dapat dipanggil sebagai keadaan komponen input dengan memanggil alamat komponen output yang diinginkan pada komponen input.

8. Pembacaan diagram dimulai dari kiri ke kanan dan dari atas ke bawah seperti ditunjukkan pada gambar 3.9 di atas.

Dengan konvensi-konvensi diatas maka perancangan dan pembuatan ladder diagram akan semakin mempermudah kita, terutam dalam mengurutkan system kerjanya.

3.4 Pemograman PLC dengan Menggunakan GMWIN4

Dalam tugas akhir ini PLC yang digunakan untuk mengontrol suatu proses adalah PLC LG dengan spesifikasi sebagai berikut :

Gambar 3.10 PLC yang di Pakai

Dari gambar diatas maka terlihat jenis dan seri PLC yang di pakai dan berapa input dan output dari PLC yang di miliki oleh PLC tersebut, dan berapa tegangan yang di ada di dalam PLC tersebut. Dan dengan menggunakan Gmwin

sebagai vendornya maka sebelum ladder diagram kita aplikasikan kita dapat membuat simulasinya.

1. GMWIN4

Pada dasarnya setiap vendor PLC memiliki sofeware pendukung masing-masing seperti, PLC omron menggunakan program CX Progammer, PLC Siemens menggunakan program Micro Win S7, PLC Mitsubishi menggunakan program Mitsubishi GX Developer, dan PLC LG sendiri menggunakan program GMWIN4. Program pembantu ini bertujuan, agar setiap personal computer yang bermaksud untuk menggunakan PLC sebagai alat kontrol dapat berkomunikasi dengan PLC itu sendiri. Walaupun setiap merk PLC menggunakan sofeware yang berbeda-beda, namun pada dasarnya sistem operasionalnya sama.

a. Instal Software GMWIN4

Langkah-langkah dalam menginstal software GMWIN4 adalah sebagai berikut:

1. Start Windows Explorer dan klik dua kali tempat dimana software tesimpan. Kemudian klik dua kali “setup.exe” pada windows explorer, plih [start]-[program]-[Windows Explore]. Hal ini dapat dilihat pada gambar 3.10.

2. Setelah mengklik dua kali “setup.exe” maka proses penginstalan akan diproses hingga selesai.

Gambar 3.11 Pengaturan Penginstalan Sofeware b. Menggunakan Software GMWIN4

Pada saat mulai menggunakan program GMWIN4, akan mendapat dua pilihan menu, yaitu pilihan new project atau open project. Jika hendak merancang program baru, maka pilih menu new project. Tetapi bila hendak membuka file rancangan program yang sudah ada sebelumnya dan telah tersimpan, pilih open project. Jika memilih new project, maka akan terlihat tampilan new project seperti gambar 3.12 kemudian isikan nama project dan pilih tipe dan seri PLC yang digunakan, misalnya menggunakan seri : DR30U dengan tipe G7M,

setelah itu baru dapat kita mendapatkan tampilan untuk mulai membuat ladder diagarm yang akan dibuat seperti gambar 3.13.

Gambar 3.12 Tampilan Awal GMWIN4 Pada Sistem Operasi Windows 7

Gambar 3.13 Tampilan Untuk Mulai Membuat Ladder Diagarm

Untuk menggunakan ladder diagram, gunakan simbol - simbol pada menu bar sebagai berikut. Misalnya hendak membuat kontak NO, maka klik simbol, isikan kode input IX0.0.0 dengan cara klik Resource Global pada sebelah kiri

dan kemudia pilih dan klik add, kemudian akan muncul tampilan seperti gambar 3.13. Isi nama variable, kemudian untuk input dan output maka pilih assign (AT) dan tuliskan alamat input atau input. Jika yang kita tulis alamat input maka di awali dengan %IX0.0.,.. dan jika alamat yang kita tulis adalah output maka diawali dengan %QX0.0.,.. kemudian klik OK, dan klik OK satu kali lagi. Dan akan muncul seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.14.

Gambar 3.14 Tampilan Menuliskan Input dan Output

Pada akhir program GMWIN4, tidak perlu membuat instruksi END, karena secara otomatis instruksi tersebut sudah ada pada program. Selanjutnya klik menu simulasi, untuk mengecek apakah program yang dibuat sudah benar atau salah seperti gambar 3.15. Setelah program disimulasikan dan telah benar, maka program tersebut dapat ditransfer ke PLC.

Gambar 3.15 Tampilan Input/output dan Menu Simulasi

Pilih menu online untuk komunikasi dengan PLC yang digunakan. Kemudian pilih connect-write to PLC. Jika program tersebut hendak ditransfer dari comp ke PLC, seperti Gambar 3.16. Jika ingin mengetahui program sebelumnya yang telah tersimpan pada PLC, maka pilih menu project kemudian pilih read from PLC seperti Gambar 3.17.

Gambar 3.16 Menu Tampilan Untuk proses Tranfer ke PLC

Gambar 3.17 Menu Tampilan Untuk Mengetahui Program dari PLC c. Uninstal Software GMWIN4

Operasi untuk menghapus program dari hard disk. Adapun langkah – langkah uninstall program adalah :

1. Dari control panel, pilih dan klik dua kali “ add/remove program “. Untuk menampilkan control panel, pilih [start]-[control panel] seperti Gambar 3.18.

Gambar 3.18 Kontrol Panel

2. Pilih software yang akan dihapus, pilih “GX developer”. Setelah dipilih, klik Add/Remove. Pada layar akan muncul perintah: jika menghendaki uninstall, klik Yes. Jika tidak klik No seperti Gambar 3.19.

Gambar 3.19 Konfirmasi Penghapusan Program

3.5 Pemrograman Relay – relay Internal Pada GMWIN4

PLC memiliki elemen – elemen yang digunakan untuk menyimpan data, yaitu bit – bit. Bit – bit tersebut menjalankan fungsi – fungsi relay yang dapat memutus dan menyambungkan perangkat – perangkat lain. Elemen ini disebut relay internal. Relay internal ini bukanlah seperti relay pada umumnya, namun hanya merupakan bit – bit di dalam memori yang bekerja sebagaimana layaknya sebuah relay. Dalam menggunakan sebuah internal relay, kita perlu mengaktifkan

pada salah satu ladder diagram, sehingga outputnya dapat dipergunakan untuk mengaktifkan rangkain output atau kontak lain pada ladder diagram tersebut.

Perlu diingat bahwa relay internal ini dapat dipergunakan secara langsung untuk mengaktifkan sebuah output eksternal. Relay internal ini hanya berfungsi untuk mengaktifkan sebuah kontak internal yang secara diam – diam akan mengaktifkan sebuah output eksternal. Relay internal ini juga terdiri dari kontak – kontak Normally close (NC) dan Normally Open (NO)

Pemrograman Relay – relay Internal terdiri atas :

3.5.1 Program pengunci (lacthing)

Relay internal di sini berfungsi untuk menahan suatu keluaran (output) untuk suatu masukan yang sifatnya sementara. Hal ini diperhatikan pada Gambar 3.20 di bawah ini. Pada gambar tersebut, ketika input %IX0.0.0 dalam kondisi ON, maka relay internal akan mengunci output %QX0.0.0. %QX0.0.0 tetap dalam keadaan ON walaupun iinput %IX0.0.0 kembali pada kondisi OFF.

Gambar 3.20 Program Pengunci (lacthing)

3.5.2 Fungsi Set dan Reset

Instruksi set akan mengakibatkan relay akan mempertahankan keadannya sampai fungsi resetnya dieksekusi. Ketika IX0.0.0 berada dalam kondisi on maka K1 akan aktif. Relay ini akan terus aktif walaupun IX0.0.0 telah off. Untuk menonaktifkannya, IX0.0.1 harus di on kan sehingga kontaknya akan mengaktifkan reset relaynya K1.

Gambar 3.21 Fungsi Set dan Reset

3.5.3 Operasi One-Shot

Salah satu fungsi lain dari relay internal adalah kemampuannya untuk untuk dapat di aktifkan pada satu siklus saja. Sehingga dapat menghasilkan sebuah pulsa berdurasi tetap pada kontak-kontaknya ketika dioperasikan. Fungsi ini sering di sebut fungsi One-Shot.

3.5.4 Relay Kontrol Induk (Master Control)

Fungsi ini untuk mengendalikan seluruh bagian yang ada pada ladder diagram. Ketika input IX0.0.0 dalam kondisi on, maka input tersebut akan mengaktifkan master contorl K1. Aktifnya K1 akan mengakibatkan input IX0.0.1 dan IX0.0.2 tidak dapat mengaktifkan ouput QX0.0.1 dan QX0.0.2. Relay control induk K1 hanya mengontrol bagian antara tempatnya beroperasi dengan tempat relay K1 berada.

3.5.5 Timer Pada Gmwin4

Plc memliki beberapa tipe bentuk timer yang memiliki fungsi sendiri. Pada plc yang berukuran kecil biasanya hanya memiliki satu jenis saja, yaitu timer on-delay saja. Plc jenis LG Glofa yang digunakan penulis dalam menulis tugas akhir ini memiliki dua jenis timer yaitu on-delay dan 0ff-delay. Beberapa jenis timer pada plc adalah ;

1. Timer on-delay : Merupakan jenis timer yang on setelah waktu tunda yang telah ditetapkan tercapai. 2. Timer off-delay : Merupakan jenis

timer yang akan off setelah waktu tunda yang telah ditetapkan tercapai.

3. Timer pulsa : Merupakan jenis timer yang berubah menjadi on atau off selama periode selang waktu yang telah ditetapkan.

Setelah timer on-delay terhubung kesumber maka timer akan muliai menghitung selama 1 detik, setelah satu detik maka k1 akan aktif. Setelah timer off delay terputus dari sumber maka timer akan mulai menghitung selama 1 detik, setelah 1 detik maka K2 akan off.

Gambar 3.22 Timer Pada Gmwin4 3.5.6 Counter pada Gmwin4

Sebuah counter (pencacah) memungkinkan dilakukanya pencacahan terhadap sebuah input. Jika sebuah counter ditetapkan menghitung suatu nilai tertentu, dan ketika jumlah atau nilai telah tercapai, maka counter tersebut akan mengoperasikan kontak-kontaknya. Terdapat dua tipe counter, yaitu ; up-counter (pencacah maju), dan down counter (pencacah mundur. Up counter melakukan perhitungan maju mulai dari nol sampai dengan suatu

nilai yang telah ditetapkan. Sedangkan down counter melakukan perhitungan mundur dari harga yang telah ditetapkan sampai nilai nol.

 

Gambar 3.23 Counter pada Gmwin4 3.5.7 Compare pada Gmwin4

Fungsi compare berguna untuk membandingkan dua buah bilangan dan mengeset flag-flag (special bit) yang terkait berdasarkan hasil bandingan nya.

BAB IV

PENGENDALIAN MOTOR INDUKSI 1 PHASA BERBASIS

PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)

4.1 Automatisasi

Teknologi automatisasi mulai ada sejak berabad-abad yang lalu,terutama

sejak ditemukannya komponen cam dan governor. Pada tahun 1932, Nyquist mengembangkan suatu prosedur yang relatif sederhana untuk menentukan kestabilan sistem loop tertutup pada basis respon loop terbuka terhadap masukan tunak (Steady State) Sinusoida. Pada tahun 1934, Hazien memperkenalkan istilah servomekanisme untuk sistem kontrol posisi, membahas desain servo mekanisme yang mampu mengikuti dengan baik masukan yang berubah. Pada dekade 1940-1950 pemakaian sistem kontrol automatis telah berkembang, mulai tahun 1960 dengan berkembangnya perangkat peralatan (plant) dengan multi masukan dan multi keluaran maka sistem kontrol menjadi semakin kompleks. Selanjutnya secara berangsur-angsur mulai memanfaatkan komponen elektronik-mekanik seperti relay, dan komponen elektronik seperti transistor. Perkembangan

dalam bentuk IC (Integrated Circuit) pada awal tahun 1960–an. Teknologi automasi semakin berkembang dengan pesat sejak munculnya mikroprosesor pada tahun 1973, sejak itu teknolologi automasi telah memasuki berbagai sektor kegiatan manusia, baik yang secara khusus misalnya di dalam dunia manufaktur, maupun secara umum dalam berbagai bentuk barang yang ada di sekeliling kita seperti telefak, mesin suci dan sebagianya. Mesin cuci modern biasanya menggunakan sistem otomatisasi loop tertutup, sehingga proses pencuciannya dapat diprogram seperti yang diharapkan.

Teknologi automatisasi yang pada awalnya banyak diartikan sebagai pemakaian suatu sistem pengatur yang mampu menggerakan suatu kontruksi mekanik (manipulator) secara mandiri tanpa campur tangan manusia, dewasa ini makin berkembang dengan dimasukkannya pengertian tentang kemampuan untuk mengatur pengolahan data secara mandiri. Dalam aplikasinya kegiatan proses produksi kedua cakupan pengertian di atas pada dasarnya sangat banyak digunakan. Pengertian teknologi automatisasi yang didefisinikan sebagai penggunaan sistem pengatur yang mampu menggerakkan suatu kontruksi mekanik (manipulator) secara mandiri tanpa campur tangan manusia yang melahirkan suatu disiplin ilmu baru yang disebut sebagai mekatronika. Proses produksi industri manufaktur mobil maupun sepeda motor di Indonesia sudah semakin pesat. Meski dengan jumlah karyawan yang sedikit namun mampu menghasilkan produk yang banyak dan dengan kualitas yang sama baiknya. Pada dasarnya teknologi automatisasi dibedakan menjadi dua, yaitu automatisasi tetap

(fixed automation) dan automatisasi fleksibel (flexible Automation). Kontruksi

fleksibel automatisasi sudah menggunakan sistem pengatur berbasis komputer. Sistem pengatur berbasis komputer dirancang agar mudah dirubah sesuai dengan kebutuhan. Sebagai contoh penggunaan robot industri, gerakan robot dapat dirubah sesuai dengan kebutuhan, juga penggunaan mesin perkakas CNC. Teknologi modern ditandai dengan penggunaan fleksibel automatisasi yang semakin meluas. Fleksibel automatisasi akan terus berkembang sejalan dengan perkembangan mikroeletronika yang mendasar. Pemanfaatan teknologi automasi pada proses produksi meliputi bidang yang sangat luas, dari kegiatan seperti pada bagian product dan Marketing, Engineering, Industrial Engineering banyak yang lebih berupa pengolahan secara automatis data elektronis, sedangkan teknologi automatis yang banyak di terapkan adalah dalam bidang produksi. Pemanfaatan teknologi automatis dalam proses produksi merupakan sebagian kecil saja dari penggunaan teknologi tersebut. Sebagian besar aplikasinya dimanfaatkan secara luas dalam kehidupan sehari-hari di masyarakat. Proses automatis yang dapat kita lihat sehari-hari antara lain: mesin cuci automatik, sistem pengisian pada tandon automatik, pengering tangan automatik, dan sebagainya.

4.2 Pengendalian Motor Induksi Satu Fasa Berbasis PLC 4.2.1 Peralatan Input-Output Yang di Gunakan

Dalam melakukan percobaan pengendalian motor induksi satu fasa berbasis PLC, terlebih dahulu harus membuat dan memperhitungkan variabel input dan outputnya dengan yang di miliki PLC itu sendiri. Karena setiap PLC mempunyai jumlah input dan output yang berbeda, misalnya pada PLC yang penulis gunakan ini, memliki 17 masukan atau input dan mempunyai 11 keluaran atau input. Karena jumlah input dan inputnya mencukupi maka PLC ini dapat dipakai untuk pengendalian motor induksi satu fasa

berbasis PLC. Pada penelitian ini peralatan input/output yang digunakan adalah sebagai berikut :

Tabel 4.1 Peralatan Input-Output Yang di Gunakan

4.2.2 Prinsip Kerja

Pada tugas akhir ini penulis membuat dua sistem kerja yaitu sistem automatis dan manual. Namun kedua sistem tetap di jalan oleh PLC. Adapun keadaan yang akan di buat pada system automatisasi adalah ;

1. Motor on seara berurutan.

2. Jika motor satu mengalami kerusakan maka motor dua off delay selama waktu yang telah ditentukan

3. Jika motor dua yang mengalami gangguan, maka kedua motor akan Off tanpa ada tundaan waktu.

INPUT OUTPUT Peralatan Alamat Peralatan Alamat

Tombol Start IX0.0.8 Motor 1 QX0.0.0 Tombol Stop IX0.0.7 Motor 2 QX0.0.1 Thermal Over Load 1 IX0.0.11 Lampu indikator M 1 QX0.0.2 Thermal Over Load 2 IX0.0.12 Alarm Indikator M 1 QX0.0.4 Switch Manual IX0.0.13 Lampu indikator M 2 QX0.0.3 On Manual M 1 IX0.0.14 Alarm Indikator M 2 QX0.0.5 On Manual M2 IX0.0.15 Lampu Indikator Auto QX0.0.9 Switch Auto IX0.0.9 Lampu Indikator Manual QX0.0.13

4. Motor di off kan secara berurutan

Dan gangguan disimulasikan dari thermal over load motor atau saklar. Pada sistem automatis prinsip kerjanya adalah sebagai berikut :

Pada saat switch automatis di aktifkan, maka yang aktif adalah relay nol

(K0) dan satu (K1) aktif sehingga kontak-kontaknya bekerja. Kontak NC K0

akan membuka sehingga sistem untuk manual menjadi terbuka. Pada keadaan ini lampu indikator automatis akan menyala. Kemudian tombol start ditekan, maka kontaktor dua (K2) akan aktif dan motor satu akan bekerja. Aktifnya K2 menyebabkan TIMER ON 1 (TON 1) bekerja. TON 1 ON delay selama 5 detik misalnya. Sehingga kontaktor tiga (K3) akan aktif setelah 5 detik dan setelah K3 aktif maka motor dua akan bekerja.

Pada saat motor satu dan dua bekerja, tiba-tiba motor satu mengalami gangguan dan motor satu off (Thermal Over Load). Lampu indikator akan menyala melalui K5, dan alarm akan berbunyi selama 10 detik atau sesuai keinginan melalui K10. Tetapi diharapkan motor dua off setelah beberapa saat setelah motor satu off. Motor dua akan terus bekerja selama tundaan waktu yang telah ditentukan dari INST5OFF atau T5OFF.

Pada Saat motor satu dan dua bekerja, tba-tiba motor dua mengalami gangguan dan motor dua off (Thermal Over Load terbuka). Lampu

indikator menyala melalui K6, dan alarm berbunyi selama 5 detik atau sesuai yang dinginkan melalui K11. Pada keadaan seperti ini motor satu juga off melalaui K9 dan tanpa ada tundaan waktu dan K9 akan memutus saluran pada motor satu. Sehingga pada keadan ini motor satu dan dua off secara bersamaan. Kedua motor dapat kembali bekerja setelah gangguan pada motor dua dapat di atasi.

Pada keadaan normal motor satu dan dua bekerja dan pada keadaan normal, motor satu dan dua ingin di matikan. Pada keadaan ini, pada saat tombol stop di tekan, motor satu langsung off melalui kontak K1, sedangkan motor dua off delay selama waktu yang ditentukan melalui Timer INST1. Setelah waktu yang ditentukan tercapai maka motor dua akan off. Dan dapat di start kembali. Dan jika dinginkan kedua motor off bersamaan maka switch automatis yang di offkan.

Sedangakan pada kerja manual, setelah switch manual kita jalankan, maka K7 akan aktif, kontak-kontak NC nya akan membuka sistem automatis, dan lampu indikator manual akan menyala, kemudian tombol ON1 kita tekan maka MO1 akan ON melalui K8, dan motor satu di off kan melalui switch ON1, kemudian tombol ON2 kita tekan maka MO2 akan ON melalui K9, dan motor dua di off kan melaui switch ON2.

4.2.3 Ladder Diagram

                                   

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Dalam hal pengendalian atau pun pengontrolan, penggunaan PLC lebih menyediakan kemudahan dibanding dengan relay. Ini karena di dalam PLC perancangan dan pembuatan program nya mudah untuk di pelajari dan dipahami, lebih fleksibel dan lebih mudah untuk dimonotoring.

2. Didalam PLC selain dengan ladder diagaram kita juga dapat menggunakan beberapa metode pemograman yaitu instruction list/mnemonic, diagram blog fungsional dan fungsi teks terstruktur, dan beberapa PLC, seperti PLC LG dengan vendor GMWIN4 sebelum kita aplikasikan langsung, kita dapat membuat simulasinya terlebih dahulu. 3. Didalam dunia industry PLC yang digunakan berbeda-beda merk didalam

melakukan proses automatisasi, akan tetapi prinsip pembelajarannya tetap mudah untuk dipahami.

4. Tugas akhir ini dapat dijadikan sebagai bahan pembelajaran dalam kita belajar control automatasasi menggunakan PLC.

5.2 Saran

Selama proses pengerjaan tugas akhir ini, tentunya tugas akhir ini tidak lepas dari berbagai kekurangan dan kelemahan, baik dari penulisan tugas akhir

ini, system maupun dari peralatan yang dibuat. Oleh karena itu untuk menyempurnakan tugas akhir ini, penulis dapat memberikan beberapa catatan,

antara lain :

1. Untuk perancangan system control dengan menggunakan PLC , agar lebih maksimal diutamakan mempunyai input dan output yang lebih banyak, misalnya motor yang digunakan diperbanyak, atau sehingga proses yang di kerjakan didalam PLC tersebut lebih banyak, sehingga lebih maksimal.

2. Untuk pengembangan yang lebih lanjut di harapkan dapat digunakan fungsi-fungsi yang lain di dalamPLC seperti pengolahan data, fungsi aritmatik, dan fungsi lainya.

3. Diharapkan tugas akhir ini dapat disempurnakan dan dikembangkan lagi, karena penulis menyadari masih banyak kekurangan dan masih jauh dari sempurna.

         

DAFTAR PUSTAKA

1. Bolton, William, 2004, “Program Logic Controller (PLC) Edisi Ketiga”, Erlangga, Jakarta

2. Jon Stenerson, 2009,” Programming Control Logix”. Clifon Park, USA

3. User Manual hand book LG Glofa seri GM PLC

4. User Manual hand book GMWIn PLC

5. Irpan, Khairul, 2009, “Simulasi Pengaturan Star-Stop dan Pembebanan

Tiga Generator Dengan Control Menggunakan PLC”, USU, Medan 6. Tarigan, Pernantin, 2001, “Rangkaian Digital Logika Digital Edisi

Kedua”, USU Press, Medan

7. Rafiquzzaman, M, 2005, “Fundamental of Digital Logic and

Microcomputer Design Edisi Kelima”, California State.

8. Theoraja B.L. A text – Book of Electrical Technology, Nurja Construction & Delevopment, New Delhi, 1989.

9. Ginting, satria, 2001, Dasar-Dasar Mesin Listrik, USU Press, Medan

10. adhika-rmd.blogspot.com/2010/01/otomasi-industri.html

11. Motor Satu Fasa, PEDC Bandung

 

                       

Lampiran 1. Ladder Diagram

           

                         

Lampiran 3. Variabel-variabel dari Ladder Diagaram Pengendalian Motor Induksi Satu Fasa Berbasis PLC

 

Lampiran 4. Sirkuit Diagram Pengendalian Motor Induksi satu Fasa Berbasis PLC

5.2 Saran

Selama proses pengerjaan tugas akhir ini, tentunya tugas akhir ini tidak lepas dari berbagai kekurangan dan kelemahan, baik dari penulisan tugas akhir

ini, system maupun dari peralatan yang dibuat. Oleh karena itu untuk menyempurnakan tugas akhir ini, penulis dapat memberikan beberapa catatan,

antara lain :

1. Untuk perancangan system control dengan menggunakan PLC , agar lebih maksimal diutamakan mempunyai input dan output yang lebih banyak, misalnya motor yang digunakan diperbanyak, atau sehingga proses yang di kerjakan didalam PLC tersebut lebih banyak, sehingga lebih maksimal.

2. Untuk pengembangan yang lebih lanjut di harapkan dapat digunakan fungsi-fungsi yang lain di dalamPLC seperti pengolahan data, fungsi aritmatik, dan fungsi lainya.

3. Diharapkan tugas akhir ini dapat disempurnakan dan dikembangkan lagi, karena penulis menyadari masih banyak kekurangan dan masih jauh dari sempurna.          

DAFTAR PUSTAKA

1. Bolton, William, 2004, “Program Logic Controller (PLC) Edisi Ketiga”, Erlangga, Jakarta

2. Jon Stenerson, 2009,” Programming Control Logix”. Clifon Park, USA 3. User Manual hand book LG Glofa seri GM PLC

4. User Manual hand book GMWIn PLC

5. Irpan, Khairul, 2009, “Simulasi Pengaturan Star-Stop dan Pembebanan Tiga Generator Dengan Control Menggunakan PLC”, USU, Medan 6. Tarigan, Pernantin, 2001, “Rangkaian Digital Logika Digital Edisi

Kedua”, USU Press, Medan

7. Rafiquzzaman, M, 2005, “Fundamental of Digital Logic and Microcomputer Design Edisi Kelima”, California State.

8. Theoraja B.L. A text – Book of Electrical Technology, Nurja Construction & Delevopment, New Delhi, 1989.

9. Ginting, satria, 2001, Dasar-Dasar Mesin Listrik, USU Press, Medan 10. adhika-rmd.blogspot.com/2010/01/otomasi-industri.html

                       

Lampiran 1. Ladder Diagram            

                         

Lampiran 3. Variabel-variabel dari Ladder Diagaram Pengendalian Motor