TUGAS AKHIR Sistem Pengisian dan Penutupan Produk Minuman pada Miniatur Sistem Kendali Terdistribusi Berbasis PLC Omron CPM2A Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

TUGAS AKHIR

  

Sistem Pengisian dan Penutupan Produk Minuman pada

Miniatur Sistem Kendali Terdistribusi

Berbasis PLC Omron CPM2A

  

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknilogi Universitas Sanata Dharma

  

Disusun oleh :

YOHANNES EKO HADI NUGROHO

NIM : 045114037

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

FINAL PROJECT

  

Filling And Sealing System of the Drink Packing

at Miniature of Distributed Control Systems

Based On PLC Omron CPM2A

  Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to Obtain the SARJANA TEKNIK Degree Electrical Engineering Study Program

  Electrical Engineering Department Sience and Technology Faculty Sanata Dharma University

  

By :

YOHANNES EKO HADI NUGROHO

Student Number : 045114037

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

  Tugas Akhir ini Kupersembahkan Kepada: Bapak dan Ibuku tercinta, Adik-adikku tersayang

Dan kepada semua pihak yang selalu memberikan semangat,

dorongan dan doa.

  Jika kau pikir kau kalah, kau kalah

Jika kau pikir kau tidak berani, kau tidak berani

Jika kau ingin menang, tetapi berpikir kau tidak bisa,

Hampir pasti kau takkan bisa.

  Jika kau pikir akan kalah, kau kalah Karena di dunia kita tahu, Sukses berawal dari kemauan orang Semua ada di pikiran. Kemenangan dalam kehidupan tidak selalu berpihak Kepada yang lebih kuat atau lebih cepat

Karena cepat atau lambat pemenangnya adalah

Ia YANG BERPIKIR IA DAPAT!

NAPOLEON HILL

  

INTISARI

  Tujuan dari penelitian ini adalah membuat aplikasi sistem kontrol otomatis menggunakan PLC Omron CPM2A. Berdasarkan kelebihan yang dimiliki PLC dapat dibuat aplikasi berupa sistem pengisian dan penutupan produk minuman otomatis. Sistem ini merupakan bagian dari sistem kendali terdistribusi (DCS). Sistem DCS memungkinkan komunikasi dengan PLC lain melalui terminal SCADA.

  Sistem Pengisian dan Penutupan Produk Minuman ini terdiri dari proses pengisian dan proses penutupan. Sistem pengisian terdiri dari solenoid valve, sensor posisi dan tangki penampung yang dilengkapi sensor ketinggian cairan. Proses pengisian dimulai ketika sensor posisi mendeteksi gelas pada conveyor. Proses selanjutnya adalah motor conveyor berhenti, kemudian solenoid valve on sampai level cairan menyentuh sensor batas bawah. Sistem penutupan terdiri dari sensor posisi, pneumatik, pemanas dan thermostat. Proses penutupan dimulai ketika sensor posisi mendeteksi gelas pada conveyor, selanjutnya adalah motor

  

conveyor berhenti dan kemudian dimulai proses pengepresan plastik tutup gelas.

  Dari hasil pengujian dan analisa, sistem ini dapat melakukan pengisian cairan pada gelas sebanyak 150 cc selama 19 menit. Proses penutupan plastik tutup gelas berlangsung selama 6 menit. Sistem Penutupan masih mengalami kendala pada proses pemotongan plastik tutup gelas yang tidak merata. Kendala yang dihadapi disebabkan karena kesulitan pemasangan alat secara presisi. Kata kunci: PLC Omron CPM2A, solenoid valve, pneumatik, thermostat, konveyor, sistem kendali terdistribusi (DCS)

  ABSTRACT This project is designed to control system using PLC Omron CPM2A. This system is a apart of DCS (Distributed Control System) which is able to link with other PLC through SCADA terminal.

  Filling and sealing system of the drink packing consists of filling and sealing process. Filling system consists of a solenoid valve, position sensor, and tank completed by a sensor for measuring height of liquid. Filling process starts when the position sensor detects a glass on conveyor which makes the motor of the conveyor stop. Then, solenoid valve will be active until level of liquid is touching lower limit switch. Sealing system consists of a position sensor, pneumatic, heater, and thermostat. The packing process begins when position sensor detects a glass on conveyor and motor of conveyor will stop automatically, and continue with pressing up the cover of the glass.

  The result of the experiment and analysis showing that this system can fill 150cc in a glass within 19 minutes. Sealing process took 6 minutes to press the plastic cover of the glass. However, it was found a problem which is unable to cut the plastic cover of the glass neatly because it is quite difficult to set up the device properly.

  Keywords : PLC Omron CPMA2A, solenoid valve, pneumatic, thermostat, conveyor, distributed control system.

KATA PENGANTAR

  Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah Bapa atas segala kasih, karunia dan berkat perlindungan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir ini. Tugas akhir ini berjudul “Sistem Pengisian dan Penutupan Produk Minuman pada Miniatur Sistem Kendali Terdistribusi Berbasis PLC Omron CPM2A”.

  Tugas akhir ini ditulis bertujuan untuk memenuhi salah satu syarat dalam memperoleh gelar sarjana teknik pada program studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma. Penulisan tugas akhir ini berdasarkan pada hasil-hasil yang penulis peroleh pada perancangan alat, pembuatan alat, dan sampai pada pengujian alat.

  Penulisan skripsi ini dapat diselesaikan berkat bantuan, dorongan, dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

  1. Ibu B. Wuri Harini, S.T., M.T. sebagai dosen pembimbing I yang telah bersedia memberikan ide, saran, semangat, kesabaran, bimbingan dan waktu bagi penulis dalam menyelesaikan tugas akhir.

  2. Bapak Ir. Tjendro sebagai pembimbing II yang telah bersedia memberikan ide, saran, dan bimbingan untuk penulis dalam menyelesaikan tugas akhir.

  3. Bapak Martanto, S.T., M.T dan Bapak Pius Yozy Merucahyo, S.T., M.T selaku penguji yang telah bersedia memberikan kritik dan saran.

  4. Bapak Ony dan Bapak Wicak Mekatronika Sanata Dharma yang telah bersedia memberikan saran pada pembuatan alat.

  6. Eri, Taufik, Bekti, Stenly dan semua pihak yang berjuang bersama menyelesaikan tugas akhir di lab TA.

  7. Laboran TE Mas Broto, Mas Suryana, Mas Mardi, Mas Hardi dan Mas Yusuf atas semua bantuannya selama di Lab.

  8. Segenap Karyawan sekretariat fakultas sains dan teknologi

  9. Semua teman ITI, BIGPALA, Kos 99 yang telah memberikan bantuan, dukungan dan penghiburan.

  Penulis menyadari bahwa pada penulisan tugas akhir ini banyak terdapat kesalahan dan kekurangannya, oleh sebab itu kritik dan saran dari berbagai pihak sangat diharapkan agar penulis dapat lebih maju dan lebih baik.

  Akhirnya penulis juga berharap semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Dan kiranya Tuhan akan membalas kebaikan kepada semua yang telah membantu penulis sampai saat ini.

  Yogyakarta, 23 Juni 2009 Penulis

  Daftar Isi

  Cover Bahasa Indonesia i

  Cover Bahasa Inggris ii

  Lembar Pengesahan oleh Pembimbing iii Lembar Pengesahan oleh Penguji iv

  Lembar Pernyataan Keaslian Karya Tulis v Halaman Persembahan dan Motto Hidup vi Intisari vii Abstract viii Lembar Pernyataan Persetujuan Publikasi Karya Ilmiah ix Kata Pengantar x

  Daftar Isi xii

  Daftar Gambar xvi

  Daftar Tabel xx

Bab I Pendahuluan

  1.1 Latar Belakang Masalah

  3

  2.1 Distributed Control Systems 6

  6

  4 Bab II Dasar Teori

  1.7 Sistematika penulisan

  4

  1.6 Metode Penelitian

  1.5 Manfaat Penulisan

  1

  3

  1.4 Tujuan Penulisan

  2

  1

  2

  1.2 Rumusan Masalah

  1.3 Batasan Masalah

  2.2.1 Bagian-bagian PLC Omron CPM 2A

  9

  2.2.1.1 Central Processing Unit 10

  2.2.1.2 Memori CPU

  10

  2.2.1.3 Struktur Memori PLC Omron CPM2A

  12

  2.2.2 Dasar-Dasar Logika Diagram Ladder

  15

  2.2.2.1 Kontak Normally Open (NO) dan Normally Close

  15 (NC)

  2.2.2.2 LOAD dan LOAD NOT

  16

  2.2.2.3 AND dan AND NOT

  16

  2.2.2.4 OR dan OR NOT

  17

  2.2.2.5 Instruksi OUTPUT dan OUTPUT NOT

  17

  2.2.2.6 Instruksi END

  18

  2.3 Light Dependent Resistor (LDR)

  18

  2.4 Dioda LASER (LASER Pointer)

  20

  2.5 Thermostat

  21

  2.6 Motor DC

  21

  2.7 Solenoid Valve 22

  2.7.1 Prinsip Kerja Solenoid Valve 23

  2.8 Pneumatik

  24

  2.8.1 Prinsip Kerja Pneumatik

  25

  2.9 Limit Switch

  25

  2.10 Relay

  26

  2.11 Heater

  27 Bab III Rancangan Penelitian

  28

  3.2.1 Prinsip Kerja Sistem Pengisian dan Pengepakan

  30

  3.2.2 Perancangan Sistem Konveyor

  32

  3.2.3 Sensor

  35

  3.2.3.1 Sensor Posisi

  36

  3.2.3.1.1 Laser Pointer Sebagai Pemancar (transmitter) 36

  3.2.3.1.2 LDR Sebagai Penerima (receiver) 37

  3.2.3.2 Sensor Ketinggian Cairan

  39

  3.2.3.3 Sensor Pembatas Panas

  40

  3.2.4 Penggerak Solenoid Valve

  40

  3.2.5 Penggerak Pneumatik

  41

  3.2.6 Rangkaian Heater 42

  3.3 Perancangan Perangkat Lunak

  42

  3.3.1 Flowchart Utama Sistem Pengisi dan Pengepak

  46

  3.3.2 Flowchart Proses Pengisian valve 2

  47

  3.3.3 Flowchart Proses Pengisian valve 3 47

  3.3.4 Flowchart Proses Pengepakan

  48 Bab IV Hasil dan Pembahasan

  49

  4.1 Cara Kerja Alat

  49

  4.2 Analisa Perangkat Keras

  51

  4.2.1 Hasil Pengujian valve 2

  51

  4.2.2 Hasil Pengujian tangki 3

  54

  4.2.3 Hasil Pengujian valve 3

  56

  4.2.4 Hasil Pengujian Sensor Posisi

  57

  4.2.5 Hasil Pengujian Pneumatik

  59

  4.2.5.2 Filter Regulator

  62

  4.2.6 Kompresor

  63

  4.2.7 Hasil Pengamatan Heater dan Penekan Tutup Gelas

  64

  4.2.7.1 Penekan Tutup Gelas

  65

  4.2.8 Hasil Pengamatan Pengepakan Gelas

  66

  4.2.8.1 Pengamatan Proses Pengepressan

  66

  4.2.8.2 Pengamatan Proses Pemotongan

  68

  4.3 Analisa Perangkat Lunak

  72

  4.3.1 Kontrol SCADA

  72

  4.3.2 Kontrol Motor Konveyor

  72

  4.3.3 Kontrol Valve 2 73

  4.3.4 Kontrol Valve 3 73

  4.3.5 Kontrol Heater 74

  4.3.6 Kontrol Kipas

  74

  4.3.7 Kontrol Pneumatik

  74

  4.3.8 Counter Hasil Produksi

  77

  4.3.9 Transfer Data ke Memory DM

  77

  4.3.10 Kontrol Gulungan Plastik

  78

  4.3.11 Kontrol Clear SCADA 78

Bab V Kesimpulan dan Saran

  80 A. Kesimpulan

  80 B. Saran

  80 Daftar Pustaka

  81 Lampiran 82

  Daftar Gambar

  18 Gambar 2.13 Rangkaian LDR aktif pada saat terang

  27 Gambar 3.1 Blok blok mini DCS

  26 Gambar 2.22 Kawat filament

  26 Gambar 2.21 Konfigurasi mekanik relay

  24 Gambar 2.20 Limit switch

  23 Gambar 2.19 Konstruksi pneumatic selinder ganda

  22 Gambar 2.18 Cara kerja solenoid valve

  21 Gambar 2.17 Prinsip kerja motor DC

  20 Gambar 2.16 Thermostat

  19 Gambar 2.15 Laser pointer

  19 Gambar 2.14 Rangkaian LDR aktif pada saat gelap

  17 Gambar 2.12 Konfigurasi LDR dengan bahan cadium sulfide

Gambar 2.1 Sistem kendali terdistribusi

  17 Gambar 2.11 Ladder diagram instruksi OUT NOT

  17 Gambar 2.10 Ladder diagram instruksi OUT

  16 Gambar 2.9 Ladder diagram logika OR dan ORNOT

  16 Gambar 2.8 Ladder diagram logika AND dan ANDNOT

  16 Gambar 2.7 Ladder diagram Load Not

  15 Gambar 2.6 Ladder diagram Load

  15 Gambar 2.5 Kontak Normally Close

  10 Gambar 2.4 Kontak Normally Open

  9 Gambar 2.3 Konfigurasi PLC Omron CPM2A

  6 Gambar 2.2 Diagram blok jaringan I/O

  28 minuman

Gambar 3.3 Konfigurasi system pengisi dan pengepak (tampak samping)

  41 Gambar 3.16 Blok diagram pneumatik

  53 Gambar 4.4 Tangki 3

  51 Gambar 4.3 Grafik volume tangki 2 vs waktu pengosongan tangki 2

  50 Gambar 4.2 Valve 2

  48 Gambar 4.1 Sistem pengisian dan pengepakan

  47 Gambar 3.21 Flowchart proses pengepakan

  47 Gambar 3.20 Flowchart proses pengisian

  46 Gambar 3.19 Flowchart proses valva 2

  42 Gambar 3.18 Flowchart utama

  41 Gambar 3.17 Rangkaian heater

  40 Gambar 3.15 Rangkaian solenoid valve

  31 Gambar 3.4 Susunan gear

  39 Gambar 3.14 Rangkaian pembatas panas

Gambar 3.13 Susunan limit switchGambar 3.12 Rangkaian penerima (receiver) 39

  35 Gambar 3.11 Rangkaian pemancar (transmitter) 36

  34 Gambar 3.10 Tempat gelas tampak samping

  34 Gambar 3.9 tempat gelas tampak atas

  33 Gambar 3.8 Tempat gelas

  33 Gambar 3.7 Susunan gear dan tempat gelas

  32 Gambar 3.6 Susunan gear tampak atas

  32 Gambar 3.5 Susunan gear tampak samping

  54

Gambar 4.6 Penampang tangki 3 setelah proses las

  65 Gambar 4.19 Penekan

  71 Gambar 4.29 Gambar hasil tampak samping

  70 Gambar 4.28 Gambar hasil tampak atas

  70 Gambar 4.27 Hasil pengukuran posisi pemotong

  69 Gambar 4.26 Hasil proses pemotongan

  69 Gambar 4.25 Pisau pneumatik

  68 Gambar 4.24 Tempat gelas

  68 Gambar 4.23 Plastik menempel pada bibir gelas

  67 Gambar 4.22 Plastik tidak menempel pada bibir gelas

  67 Gambar 4.21 Posisi gelas saat pengepressan

  66 Gambar 4.20 Posisi gelas sebelum pengepressan

  64 Gambar 4.18 Rangkaian heater

  55 Gambar 4.7 Valve 3

  63 Gambar 4.17 Thermostat

  62 Gambar 4.16 Kompresor

Gambar 4.15 Filter regulator

  61 Gambar 4.14 Skema input dan output valve pneumatic 61

  61 Gambar 4.13 Valve pneumatic (belakang)

  60 Gambar 4.12 Valve pneumatic (depan)

  59 Gambar 4.11 Rangkaian pneumatik

  58 Gambar 4.10 Pneumatik

  57 Gambar 4.9 Selisih posisi berhenti terhadap setpoint

  56 Gambar 4.8 Sensor posisi

  71

Gambar 4.28 Rung kontrol motor konveyor

  76 Gambar 4.39 Rung counter 002

  14 Tabel 3.1 Data percobaan LDR

  7 Tabel 2.2 Pembagian area DM

Tabel 2.1 Perbandingan sistem terpusat dan sistem terdistribusi

  79 Daftar Tabel

  78 Gambar 4.43 (Lanjutan) Program kontrol clear SCADA

  78 Gambar 4.42 Program kontrol clear SCADA

Gambar 4.41 Rung program kontrol gulungan plastik

  77 Gambar 4.40 Transfer data LSB tangki 2 ke memory DM 77

  76 Gambar 4.38 Rung timer 004

  72 Gambar 4.29 Rung kontrol valve 2

  76 Gambar 4.37 Rung timer 003

  75 Gambar 4.36 Rung timer 001

  75 Gambar 4.35 Rung timer 000

  74 Gambar 4.34 Rung timer 005

  74 Gambar 4.33 Rung kontrol utama pneumatik

  74 Gambar 4.32 Rung kontrol kipas

  73 Gambar 4.31 Rung kontrol heater

  73 Gambar 4.30 Rung kontrol valve 3

  38

Tabel 3.4 channel output

  44 Tabel 3.4 channel memory 45

Tabel 4.1 Hasil pengukuran pengosongan tangki 2

  52 Tabel 4.2 Hasil pengukuran sensor posisi

  58 Tabel 4.3 Tekanan regulator

  63

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah 1.1. Pada era globalisasi dimana perpindahan manusia semakin luas dan cepat, kebutuhan akan sistem untuk pengontrolan jarak jauh pun semakin meningkat [1]. Teknologi-teknologi baru untuk pengontrolan jarak jauh pun semakin banyak

  bermunculan. Konvergen antara teknologi kendali, informasi dan komunikasi telah menghasilkan teknologi pengendali terdistribusi atau Distributed Control

  

Systems (DCS), yang salah satu komponen di dalamnya adalah Programmable

Logic Controller (PLC).

  Sistem DCS memanfaatkan teknologi jaringan komputer yang kian maju, dimana pemrograman jaringan menjadi kunci utama. Model umum pemrograman jaringan adalah pemrograman client-server yang pada prinsipnya adalah sederhana. Sebuah client mengirim sinyal request ke server untuk minta data atau informasi yang disediakan oleh server. Jika permintaan dikenali atau informasi yang diminta tersedia kemudian server mengirimkan data atau informasi tersebut ke client. Sistem Kendali Terdistribusi (Distributed Control Systems) merupakan salah satu metode pengendalian yang menggunakan beberapa unit pemroses untuk mengendalikan suatu plant dengan tujuan agar beban pengendalian dapat terbagi. terdistribusi pada beberapa unit pemroses. Beberapa unit pemroses harus dapat saling bekerja sama sehingga dapat membangun suatu sistem yang terintegrasi.

  Pemakaian sistem kontrol secara manual atau konvensional banyak mengalami gangguan dan mempunyai banyak kelemahan, antara lain : sulitnya perawatan, pengawatan banyak, sulit untuk melacak kesalahan pada sistem dan membutuhkan waktu lama untuk modifikasi sistem [2]. Karena hal tersebut membuat pemakaian sistem kontrol beralih pada sistem otomatis menggunakan PLC (Programmable Logic Controller). PLC mempunyai beberapa kelebihan, antara lain : mudah diprogram, mengkonsumsi daya lebih rendah dibandingkan dengan sistem kontrol konvensional (berbasis relay), sederhana dalam pengkabelan, tidak membutuhkan spare part yang banyak, ketahanan jauh lebih baik dibandingkan dengan relay auto-mekanik dan mudah dalam troubleshooting.

  1.2. Rumusan Masalah

  Rumusan masalah yang dihadapi adalah bagaimana merancang suatu aplikasi sistem DCS berbasis PLC. Salah satu aplikasi tersebut adalah sistem pengisi dan pengepakan gelas yang bekerja secara otomatis dengan menggunakan PLC (Programmable Logic Controller) pada mini DCS (Distributed Control Systems ).

  1.3. Batasan Masalah

  Pada penelitian ini, dilakukan batasan-batasan terhadap sistem yang akan diteliti. Batasan yang dilakukan antara lain :

  1. Sistem pengisi dan pengepak merupakan bagian dari mini DCS (Distributed Control Systems).

  2. Sistem menggunakan kontrol utama PLC Omron CPM2A.

  3. Sensor posisi menggunakan dioda Laser dan LDR.

  4. Sensor ketinggian cairan menggunakan limit switch.

  5. Volume cairan isi gelas sebanyak 150 cc.

  6. Penekan tutup gelas menggunakan pneumatik.

  7. Pembatas panas menggunakan thermostat.

  8. Hasil produksi ditampilkan pada komputer pada bagian SCADA.

  9. Tutup gelas menggunakan plastik.

  10. Gelas dipasang secara manual.

  1.4. Tujuan Penelitian

  Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah :

  1. Membuat sistem pengisi dan penutupan gelas secara otomatis menggunakan PLC Omron CPM2A.

  2. Menghubungkan PLC dengan komputer utama yang berfungsi sebagai SCADA pada mini DCS (Distributed Control Systems).

  1.5. Manfaat Penelitian

  Beberapa manfaat yang diharapkan dapat diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

  1. Membantu masyarakat untuk membuat alat produksi yang bekerja secara otomatis berbasis PLC Omron CPM2A.

  2. Sebagai referensi yang dapat mendukung penelitian selanjutnya yang berkaitan aplikasi PLC Omron CPM2A.

  3. Membantu mahasiswa untuk memahami dan merancang sistem kendali terdistribusi (Distributed Control Systems) berbasis PLC Omron CPM2A.

  1.6. Metodologi Penelitian

  Agar dapat melakukan perancangan alat dengan baik, maka penulis membutuhkan suatu metode penelitian sebagai berikut:

  1. Studi literatur, yaitu dengan mempelajari berbagai informasi, baik dari buku maupun internet sehingga dapat digunakan sebagai referensi pendukung dalam penyusunan laporan.

  2. Perencanaan rancangan dan pembuatan alat dalam bentuk perangkat keras maupun perangkat lunak.

  3. Melakukan pengamatan dan pengujian terhadap hasil perancangan agar dapat diketahui apakah alat dapat bekerja dengan baik.

  1.7 Sistematika Penulisan

  Sistematika penulisan tugas akhir ini terbagi menjadi lima bab yang disusun sebagai berikut:

  BAB I. PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, tujuan dan manfaat penelitian, perumusan masalah, batasan masalah, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan.

  BAB II. DASAR TEORI Bab ini berisi tentang dasar teori komponen-komponen yang akan digunakan dalam penelitian . BAB III. RANCANGAN PENELITIAN Bab ini berisi tentang diagram blok dan penjelasan cara kerja secara singkat rancangan perangkat keras dan perangkat lunak. BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi tentang pengamatan kerja dari perangkat keras dan perangkat lunak yang telah dibuat. BAB V. PENUTUP Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran untuk perbaikan alat dan penelitian selanjutnya.

BAB II DASAR TEORI

2.1. Distributed Control systems (DCS)

  Distibuted control system atau sistem kendali terdistribusi merupakan

  salah satu metode pengendalian yang menggunakan beberapa unit pemroses untuk mengendalikan suatu plant dengan tujuan agar beban pengendalian dapat terbagi [2]. Beban komputasi yang harus dilakukan terhadap plant pengendalian tersebut dirancang agar tidak tertumpu pada suatu unit pemroses, melainkan didistribusikan pada beberapa unit pemroses. Beberapa unit pemroses harus dapat saling bekerja sama sehingga dapat membangun suatu sistem yang terintegarasi.

Gambar 2.1. Sistem kendali terdistribusi [2]

  Secara garis besar, perbedaan antara sistem kendali terpusat atau central

  

control system dengan sistem kendali terdistribusi atau distributed control system

Tabel 2.1 Perbandingan sistem terpusat dan sistem terdistribusi

  Sistem kendali terpusat Sistem kendali terdistribusi (central control system) (distributed control system)

  Data terkirim melalui Membutuhkan Banyak jaringan khusus sehingga kabel membutuhkan kabel lebih sedikit

  Terprogram secara Terkonfigurasi pada setiap terpusat bagian control Resiko rusak tinggi Resiko rusak rendah

  Dengan adanya suatu sistem kendali yang terdistribusi maka semua proses yang dikendalikan dengan menggunakan sistem kendali terdistribusi akan dapat mendistribusikan kontrol ke dalam setiap stasiun-stasiun kontrol (control station). Masing-masing proses kendali akan dikendalikan oleh setiap control station sehingga gangguan-gangguan yang mungkin timbul akan mudah terlacak dan gangguan yang timbul pada salah satu proses tidak akan berpengaruh bagi proses lainnya. Sistem kendali terpusat merupakan pengendali yang bertumpu pada satu unit pemroses, sehingga setiap kondisi pemroses akan saling mempengaruhi satu dengan yang lainnya.

  Tujuan akhir sistem kendali terdistribusi adalah digunakan untuk meningkatkan kinerja sistem kendali suatu plant. Kinerja-kinerja yang dipengaruhi dengan adanya sistem kendali terdistribusi adalah :

  1. Produksi

• Mengoptimalkan jadwal produksi
• Mengoptimalkan penempatan peralatan

  3. Keselamatan kerja dan penghematan biaya

• Optimasi besar plant

  4. Peningkatan unjuk kerja suatu sistem peralatan Sedangkan keuntungan dan kelebihan yang dimiliki suatu sistem yang menggunakan kontrol DCS adalah sebagai berikut:

  1. DCS dapat dipasang untuk aplikasi dalam konfigurasi yang sangat sederhana, kemudian dapat ditingkatkan dan diperluas sesuai kebutuhan selanjutnya.

  2. Sistem dapat melakukan multifungsi paralel karena sistem tersusun dari multiprosesor.

  3. Pengkabelan pengendali lebih hemat atau sedikit dibanding dengan konfigurasi kendali komputer terpusat.

  4. Model jaringan memberikan informasi proses seluruh bagian perusahaan sehingga, menajemen pabrik dan proses berjalan lebih efisien.

  Jaringan Bus I/O (I/O bus networks) merupakan hal yang paling utama dalam sistem kontrol terdistribusi [3]. Jaringan Bus I/O memungkinkan setiap PLC berkomunikasi dengan perangkat I/O seperti halnya sebuah sistem komputer pengawas berkomunikasi dengan PLC dalam local area network (LAN).

  Arsitektur jaringan bus I/O mengikuti konfigurasi pohon, di mana setiap perangkat masukan misalnya sensor dihubungkan secara langsung pada PLC atau bus LAN.

Gambar 2.2. Diagram blok jaringan bus I/O [3] Pada gambar 2.2 ditampilkan diagram blok jaringan bus input dan output.

  Pada suatu jaringan bus I/O, PLC berhubungan langsung dengan perangkat input tanpa menggunakan modul I/O, sehingga PLC dapat berkomunikasi dengan setiap perangkat I/O berdasarkan protokol bus.

2.2. Programmable Logic Controller (PLC) 2. 2. 1 Bagian–bagian PLC Omron CPM 2A

  PLC Omron CPM2A adalah PLC yang mempunyai 18 masukan dan 12

Gambar 2.3. Konfigurasi PLC Omron CPM2A [4]

  2. 2. 1. 1 Central processing unit (CPU) Central processing unit (CPU) adalah otak dari PLC. Terdiri dari satu atau

  lebih mikroprosesor untuk mengontrol PLC. CPU menangani komunikasi dan hubungan dengan komponen lain pada sistem [5]. CPU pada PLC mempunyai tipe mikroprosesor yang sama dengan yang ditemukan pada mikrokomputer. Perbedaannya terletak pada program yang digunakan, mikroprosesor PLC hanya menulis untuk menyesuaikan ladder logic pada bahasa pemrograman lain. CPU menjalankan operating system, mengatur memori, memonitor input, mengevaluasi ladder diagram dan menghidupkan output yang tersedia.

2.2.1.2 Memori CPU

  Karakteristik terpenting dari PLC adalah kemudahan pemakai dalam mengganti program dengan mudah dan cepat. Tujuan ini dapat dicapai dengan dimaksudkan untuk menyimpan data-data urutan instruksi ataupun program yang dapat dieksekusi oleh prosesor sesuai dengan perintah yang telah diberikan dalam program. Program ladder, nilai timer dan counter disimpan pada memori pengguna tergantung kebutuhan. Beberapa tipe memori [5]:

  (ROM)

  1. Read Only Memory

  ROM adalah memori yang bersifat nonvolatile. Program yang berada pada ROM tidak dapat dihapus selama CPU beroperasi. Program pada ROM bersifat tetap ketika sumber listrik dimatikan.

  Random Acces Memory (RAM) 2.

  RAM biasanya disebut read / write memory. RAM adalah memori yang bersifat volatile. Program hilang atau terhapus ketika sumber listrik mati.

  3. Erasable Programmable Read Only Memory (EPROM)

  Adalah PROM yang programnya dapat dihapus. Program pada EPROM dapat terhapus jika terkena sinar ultraviolet untuk beberapa menit.

  Programmable Read Only Memory (PROM) 4.

  PROM mempunyai sifat yang sama seperti ROM yang memungkinkan diprogram hanya sekali oleh pemrogram. PROM jarang digunakan karena memerlukan rangkaian pemrogaman khusus

  

Elecrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM)

5.

  Program dalam EEPROM dapat dihapus dengan sinyal elektrik. EEPROM lebih menguntungkan dibanding EPROM karena dapat menghapus atau mereset

2.2.1.3 Struktur Memori PLC Omron CPM2A 1.

  IR (Internal Relay)

  Internal relay digunakan untuk menyimpan status keluaran dan masukkan

  PLC [3]. Daerah memori IR terbagi atas tiga macam area yaitu : input area (area masukan), output area (area keluaran) dan work area (area kerja). Untuk mengakses IR adalah dengan menulis angka saja yaitu: 000 untuk input channel, 010 untuk output channel dan 200 untuk work area.

  2 . SR (Special Relay) Special relay merupakan bagian khusus dari lokasi memori yang

  digunakan sebagai bit-bit kontrol dan status (flag), digunakan untuk mencacah dan interupsi.

  3. TR (Temporary Relay) Temporary relay digunakan untuk menyimpan subprogram pada saat terjadi perpindahan subprogram selama eksekusi program .

  4. HR (Holding Relay) Holding relay Berfungsi untuk menyimpan data yang mempunyai sifat

nonvolatile , karena data tidak akan hilang walaupun PLC tidak mendapatkan catu

  daya atau PLC sudah dimatikan, karena menggunakan batere.

  5. AR (Auxilary Relay) Auxilary relay digunakan untuk menyimpan bit-bit kontrol dan status,

  misalnya: status PLC, kesalahan, waktu sistem dan lain jenis. Dengan ketentuan :

• 02 Kesalahan Frame
• 03 Kesalahan Overrun LR (Link Relay) 6.

  Link relay digunakan untuk pertukaran data saat dilakukan koneksi atau hubungan dengan PLC lain.

  TC (Timer / Counter) 7.

  Timer digunakan untuk mendefinisikan waktu sistem tunda (time delay)

  sedangkan counter digunakan sebagai penghitung [6]. Timer dalam PLC mempunyai orde 100ms dan ada juga yang mempunyai orde 10ms seperti TIMH (15). Untuk TIM000 s/d TIM 015 dapat dioperasikan secara interrupt untuk mendapatkan waktu yang lebih presisi. Daerah TC pada PLC Omron CPM2A terdapat 226 lokasi yaitu TC000 hingga TC225. [4]

8. DM (Data Memory)

  Data memori berfungsi untuk menyimpan data-data dan program penting karena isi DM tidak akan hilang (reset) walaupun sumber tegangan PLC telah off.

  Ada beberapa macam DM, diantaranya [6]: ƒ DM read/write:

  DM read/write dapat dihapus dan ditulis oleh program yang dibuat, sehingga sangat berguna untuk manipulasi data program.

  ƒ DM special I/O unit: DM special I/O unit berfungsi untuk menyimpan dan mengolah hasil dari

special i/o unit , mengatur dan mendefinisikan sistem kerja special i/o unit.

  DM history log dapat menyimpan informasi-informasi penting pada saat PLC terjadi kegagalan sistem operasionalnya.

  ƒ DM Link Test Area: DM link test area berfungsi untuk menyimpan informasi-informasi yang menunjukkan status dari sistem link PLC.

  ƒ DM setup: DM setup berfungsi untuk melakukan setup kondisi default (kondisi kerja saat PLC aktif). [6] Pada tabel 2.1 menampilkan pembagian area memory DM. Pembagian area DM tersebut meliputi, area memory, area word dan fungsi.

Tabel 2.2 Pembagian area DM. [4]

  Area memory Word Fungsi Area DM hanya bisa diakses dalam satuan

  word (16 bit). Nilai yang

  DM0000 - DM1999 tersimpan akan tetap

  Read/write DM2022 – DM2047

  tersimpan walaupun PLC (2026 word) dimatikan

  Digunakan untuk menyimpan kode Area kesalahan (error) yang

  DM DM2000 – DM2021 muncul. Word-word ini

  Error Log

  (22 word) dapat digunakan sebagai baca/tulis fungsi pencatat kesalahan (error log) tidak digunakan

  DM6144 – DM6599 Tidak dapat ditumpangi

  Read-only (456 word) data lain untuk program.

  Digunakan untuk DM6600 – DM6655 menyimpan berbagai

  PC setup

  9. UM (Upper Memory) Memori ini berfungsi untuk menyimpan dan menjalankan program pemakai (user program) yang mempunyai kapasitas tergantung pada masing- masing tipe PLC yang dipakai. [6]

2.2.2 Dasar-Dasar Logika Diagram Ladder

  Sebuah ladder diagram terdiri dari sebuah garis menurun ke bawah pada sisi kiri dengan garis-garis bercabang ke kanan. Garis yang ada di sebelah kiri disebut bus bar, sedangkan garis-garis cabang (the branching lines) adalah baris instruksi atau anak tangga. Sepanjang garis instruksi ditempatkan berbagai macam kondisi yang terhubung ke instruksi lain di sisi kanan. [6]

  2.2. 2.1 Kontak Normally Open (NO) dan Normally Close (NC)

  Kontak merupakan suatu komponen yang berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan arus. Ada dua jenis kontak yaitu kontak

  normally open (NO), dan kontak normally closed (NC). Kontak NO merupakan

  kontak yang kondisi normalnya kontak terputus. Kontak NC merupakan kontak yang kondisi normalnya kontak terhubung. [4]

Gambar 2.4. Kontak Normally Open [4]

  2.2.2.2 LOAD dan LOAD NOT

  10.00

  0.00 Instruksi Load

Gambar 2.6. Ladder diagram Load

  Kondisi pertama untuk mengawali sembarangan blok logika di dalam ladder diagram yaitu dengan instruksi Load (LD) dan Load Not (LD NOT) [4].

  10.00

  0.00 Instruksi Load

Gambar 2.7. Ladder diagram Load Not

  Pada instruksi Load , kondisi eksekusi on jika 0.00 juga on. Sebaliknya untuk instruksi Load Not, kondisi akan on jika 0.00 dalam kondisi off.

  2.2.2.3 AND dan AND NOT 0.00 0.01 0.02 AND NOT AND

  Instruksi Load

  10.00 Gambar 2.8. Ladder diagram logika AND dan AND NOT Merupakan instruksi sesudah instruksi LOAD dan LOAD NOT [4].

  Instruksi AND menggunakan sambungan secara seri. Logika AND mempunyai dua atau lebih masukan dan satu keluaran dengan logika normally open. Keluaran logika AND berada pada kondisi on, jika semua masukan bernilai on. Instruksi

2.2.2.4 OR dan OR NOT

  Instruksi OR menggunakan sambungan secara paralel, logika OR mempunyai dua atau lebih masukan dan satu keluaran dengan logika kontak

  

normally open . Keluaran logika OR dalam kondisi on, jika satu atau lebih

  masukannya bernilai on. Instruksi OR NOT merupakan kebalikan logika OR yang menggunakan logika kontak normally close. [4]

0.00 LOAD

  10.00

  0.01 OR NOT

  0.02 OR

Gambar 2.9. Ladder diagram logika OR dan OR NOT

2.2.2.5 Instruksi OUTPUT dan OUTPUT NOT

  10.00

  0.00 Instruksi Load

  OUT

Gambar 2.10. Ladder diagram instruksi OUT

  10.00

  0.00 Instruksi Load

  OUT Instruksi output (OUT) adalah sebuah instruksi yang digunakan untuk mengakhiri sebuah baris (anak tangga) dengan kontak normally open. Instruksi output not (OUT NOT) dengan kontak normally close. [4]

2.2.2.6 Instruksi END

  Instruksi END merupakan instruksi yang digunakan untuk mengakhiri penulisan program ladder diagram. CPU pada PLC akan mengerjakan semua instruksi dalam program dari awal (baris pertama) hingga ditemui instruksi END. Instruksi END tidak memerlukan operan dan tidak boleh diawali dengan suatu kondisi. [4]

   Light Dependent Resistor (LDR) 2.3. cadmium-sulfide Elektroda

  Subtrat keramik Terminal

Gambar 2.12. Konfigurasi LDR dengan bahan cadium sulfide [8]

  LDR disebut juga resistor peka cahaya adalah komponen elektronikT yang resistansinya akan menurun jika ada penambahan intensitas cahaya yang mengenainya [8]. LDR dibuat dari semikonduktor yang mempunyai resistansi tinggi. Jika cahaya yang mengenainya memiliki frekuensi yang cukup tinggi, foton yang diserap oleh semikonduktor akan menyebabkan elektron memiliki dihasilkan (dan pasangan lubangnya) akan mengalirkan listrik, sehingga menurunkan resistansinya.

Gambar 2.13. Rangkaian LDR aktif pada saat terang [8]Gambar 2.14. Rangkaian LDR aktif pada saat gelap [8]

  Pada gambar 2.13 ditampilkan contoh rangkaian LDR yang aktif pada saat gelap. Rangkaian mengaktifkan relay sat LDR tidak mendapat sumber cahaya. Pada gambar 2.14 ditampilkan contoh rangkaian LDR yang aktif pada saat terang. Rangkaian tersebut mengaktifkan relay saat LDR mendapat sumber cahaya yang cukup untuk memicu perubahahan resisitansi. Pada rangkaian

2.4. Dioda LASER (LASER Pointer)

  Dioda laser adalah LED yang dibuat khusus untuk dapat beroperasi sebagai laser. Laser singkatan dari light amplications by stimulated emision of

  

radiation [9]. Tidak seperti LED, dioda laser mempunyai lubang optik yang

  diperlukan untuk produksi laser. Lubang optik dibentuk dengan pelapisan sisi yang berlawanan dari chip untuk menghasilkan 2 permukaan pantul yang tinggi.

  Seperti LED, dioda laser adalah dioda sambungan PN yang pada level arus tertentu akan memancarkan cahaya.

Gambar 2.15. Laser pointer [9] Pada gambar 2.15 ditampilkan penampang laser pointer secara umum.

  Laser pointer terdiri dari bagian utama berupa dioda laser dan bagian lain yang cahaya dari laser pointer, sedangkan lensa digunakan untuk memfokuskan cahaya yang dipancarkan oleh dioda laser.

  Pada dasarnya Laser pointer dibuat dari Laser gas helium-neon (HeNe) dan radiasi Laser dihasilkan pada 633 nanometer (nm). Daya keluaran laser

  

pointer diukur dalam mili Watt (mW). Sinar Laser dengan daya keluaran tidak

  lebih dari 1 mili Watt (mW) untuk kelas 2 , laser yang menghasilkan daya 1-5 mW merupakan kelas 3a dan kelas 3b adalah laser yang memancarkan daya keluaran antara 5 mW sampai 500 mW.

  2.5. Thermostat

Gambar 2.16. Thermostat [10]

  Thermostat adalah alat yang digunakan untuk membatasi temperatur pada suatu sistem. Thermostat mengontrol aliran energi panas yang masuk dalam sistem dengan cara switching. Dalam keadaan temperatur sesuai dengan setpoint,

  

maka thermostat akan memutus aliran dan terhubung lagi saat temperatur

  mencapai batas bawah dari spesifikasi thermostat

  2.6. Motor DC

  Motor listrik menggunakan energi listrik dan energi magnet untuk medan magnet. Motor listrik bekerja dengan prinsip bahwa dua medan magnet dapat dibuat berinteraksi untuk menghasilkan gerakan. Tujuan motor adalah untuk menghasilkan gaya gerak (torsi).

  Arah putaran motor DC magnet permanen ditentukan oleh arah arus yang mengalir pada jangkar. Pembalikan ujung-ujung jangkar tidak bisa membalik arah putaran. Salah satu keistimewaan motor DC adalah kecepatannya dapat dikontrol dengan mudah. Kecepatan motor DC magnet permanen berbanding lurus terhadap nilai tegangan yang diberikan pada jangkar. Semakin besar tegangan jangkar, semakin tinggi kecepatan motor.

Gambar 2.17. Prinsip kerja motor DC [11]

2.7. Solenoid Valve

  Solenoid valve adalah suatu katup elektromekanik yang mengatur aliran

2.7.1 Prinsip kerja Solenoid Valve Solenoid valve bekerja dengan cara mengalirkan fluida melalui diafragma.

  Aliran fluida pada solenoid valve dikendalikan oleh solenoid. Pada saat solenoid mendapat sumber tegangan maka akan membuka diafragma. Pada saat diafragma terbuka maka fluida dapat mengalir dari bagian input ke bagian output solenoid

valve. Kelebihan tekanan pada valve dikeluarkan dengan Pressure relief conduit.

Gambar 2.18. Cara kerja solenoid valve [12]

  Keterangan : A : input B : diafragma C : bilik tekanan D : pembebas tekanan

  ( Pressure relief conduit

  ) E : solenoid Dari gambar 2.18 dapat dilihat cara kerja soenoid valve. Pertama cairan masuk melalui bagian A (input). diafragma merupakan sekat rongga elastik (diafragma ) yang dikendalikan secara elektrik oleh kumparan bagian E. Pada saat kumparan E aktif menyebabkan diafragma pada kondisi open sehingga cairan atau gas dapat mengalir dari bilik tekan.

2.8. Pneumatik

Gambar 2.19. Konstruksi pneumatik silinder ganda [13]

  Keterangan :

  1. Rumah silinder

  2. Saluran masuk

  3. Saluran keluar

  4. Batang piston 5.

   Seal 6. Bearing

  7. piston Secara umum daya gerakan yang diperoleh dalam sistem pneumatik maupun hidrolik diperoleh melalui pergerakan fluida [13]. Jika pneumatik penyediaan tenaga atau torsi yang besar dengan terlebih dahulu menyimpan tenaga dalam bentuk kompresi.

  Pada umumnya silinder pneumatik atau hidrolik terdiri dari dua bagian, yaitu batang silinder dan piston. Silinder berfungsi sebagai ruang pemampatan sedangkan piston adalah bagian yang akan mendapat daya dorong dari hasil pemampatan.

  2.8. 1. Prinsip Kerja Pneumatik

  Gerakan batang piston keluar yaitu dengan memberikan udara bertekanan pada sisi permukaan piston (arah maju), sedangkan sisi yang lain (arah mundur) terbuka, maka gaya diberikan pada sisi permukaan pada piston tersebut sehingga batang piston akan terdorong keluar sampai batang piston mencapai posisi maksimum dan berhenti. Gerakan batang piston masuk diberikan oleh gaya pada sisi permukaan batang piston mundur (arah mundur) dan sisi permukaan piston (arah maju) udaranya terbuka.

2.9 Limit Switch

  Salah satu jenis sensor yang bersifat diskrit ialah limit switch. Umumnya

  

limit switch digunakan untuk mengetahui ada tidaknya suatu obyek di lokasi

  tertentu. Limit switch akan aktif jika mendapatkan sentuhan atau tekanan dari suatu benda fisik pada bagian ujung penekannya. [14]

Gambar 2.20. Limit switch

  Pada gambar 2.20 dapat dilihat tiga macam bentuk limit switch. Bagian a merupakan jenis push on button. Bagian b merupakan limit switch jenis push on

  

flexible paddle. Pada bagian c merupakan limit switch yang dilengkapi roller

pada bagian ujung penekannya.

2.10. Relay

  Relay merupakan switch yang dioperasikan secara listrik. Definisi ini tidak

  membatasi cakupan antara solid state (semikonduktor) relay dan elektromagnetik relay atau gabungan keduanya.

  Relay adalah sebuah alat kontrol listrik untuk membuka dan menutup

  kontak-kontak listrik yang mempengaruhi operasi dari suatu alat lain yang dikontrolnya dalam rangkaian yang sama atau rangkaian lain. Solid State Relay (SSR) adalah suatu alat tanpa ada bagian yang bergerak yang mempunyai fungsi seperti relay atau switch

  Elektromagnetik relay didefinisikan sebagai sebuah relay yang beroperasi atau reset selama ada pengaruh elektromagnetik yang disebabkan oleh aliran arus pada coil yang membuat beroperasinya kontak-kontak kontrol [14].

2.11. Heater

Gambar 2.22. Kawat filament [15]

  Heater listrik adalah satu peralatan elektrik yang mengkonversi energi