Aplikasi Programmable Logic Controller P

Aplikasi Programmable Logic Controller (PLC) pada
Prototipe Robot Pemindah Bushing
Djulil Amri

Bhakti Yudho Suprapto

Jurusan Teknik Elektro
Universitas Sriwijaya
Palembang, Indonesia
amfz_07@yahoo.co.id

Jurusan Teknik Elektro
Universitas Sriwijaya
Palembang, Indonesia
bhakti_yudho@yahoo.com

Abstract—Salah satu pemeliharaan buldozer yang sering
dilakukan adalah penggantian bushing. Proses memasang
bushing pada bushingframe biasanya menggunakan pemanasan
terlebih dahulu dimana proses ini banyak mengalami kendala
dari segi lingkungan. Untuk mengatasi masalah tersebut

dirancanglah robot pemindah bushing dengan penggeraknya
adalah motor arus searah dan sistem gripper yang menggunakan
pneumatic. Pada penelitian ini pengendalian pergerakan robot
pemindah bushing menggunakan Programmable Logic Control
(PLC) dengan bahasa pemograman ladder diagram.
Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan, sistem kendali
yang dirancang berdasarkan pemograman PLC dan
perancangan elektrikal dapat bekerja dengan baik dan sudah
sesuai dengan yang diinginkan. Robot berhasil memindahkan
bushing seberat 25 kg dengan tekanan yang dibutuhkan sebesar
500 kPa
Keywords—Robot Pemindah Bushing; PLC; Motor arus
searah;peumatic

I.

PENDAHULUAN

Saat ini banyak perusahaan yang beroperasi di wilayah
Sumatera Selatan bergerak di bidang pertambangan khususnya

pertambangan batubara. Peralatan yang banyak digunakan
pada industri pertambangan ini diantaranya adalah buldozer .
Dalam rutinitas fungsinya, buldozer ini memerlukan
perawatan yang terjadwal dan teratur. Perawatan yang paling
sering dilakukan diantaranya adalah penggantian bushing.[1]
Namun proses memasang bushing pada bushingframe
memerlukan proses yang cukup rumit karena memerlukan
pemanasan terlebih dahulu (preheating) agar bushing tersebut
memuai sehingga mudah untuk dimasukkan pada frame-nya.
Akan tetapi hal ini menuai persoalan baru yang menyangkut
permasalahan lingkungan seperti terlihat pada gambar 1
berikut ini.

Fig. 1. Proses preheating bushing secara konvensional[1]

Selain menggunakan cara konvensional seperti terlihat pada
gambar 1, digunakan juga cara lain seperti terlihat pada gambar
2 berikut ini :

Fig. 2. Proses handling bushing secara manual setelah menggunakan bushing

heater [1]

Namun yang menjadi permasalahan adalah proses handling
bushing ke frame-nya yang menggunakan hoist crane. Hal ini
dapat membahayakan operatornya. Oleh karena itu penulis
mencoba untuk membantu permasalahan ini dengan merancang
sebuah prototipe robot untuk memindahkan bushing tersebut
berbasis Programmable Logic Controller (PLC) sebagai
pengendalinya. PLC ini digunakan karena cukup kokoh dan
tahan dalam lingkungan industri dan telah banyak digunakan di
industri sehingga pada pekerja diindustri tersebut lebih familiar
dengan kerja PLC.
II.

TINJAUAN PUSTAKA

A. Programmable Logic Controller (PLC)
PLC dapat mengendalikan multi input dan multi output,
yang terdiri dari modul input, modul output, CPU (Central
Processing Unit), dan programming device. PLC merupakan

sistem kendali berbasis digital yang hanya mengenal dua
kondisi yaitu on atau off [3]. PLC dapat diprogram,
dikendalikan dan dioperasikan oleh operator yang tidak ahli
komputer sekalipun karena sifatnya yang sederhana, sehingga
memungkinkan untuk diaplikasikan dalam semua bidang
seperti pada bidang pertanian secara luas [4]. Menurut
Suhardiyanto (2006) PLC dapat dimanfaatkan dalam sistem
kendali otomatis untuk budidaya tanaman secara hidroponik
pernah diujicobakan untuk pengendalian pemberian larutan
nutrisi dalam budidaya tanaman secara hidroponik pada
berbagai umur dan jenis tanaman. Sensor kelembaban
dipasang pada media tanam sebagai bagian dari sistem kendali

tersebut [4]. Aplikasi lain dari PLC ini diantaranya yaitu pada
Pengendalian Crane untuk menempatkan peti kemas[2], dan
pada pengaturan mesin yang dipergunakan untuk memotong
kentang[5] dan masih banyak lagi. Oleh karena itu PLC
merupakan salah satu peralahan yang dapat dipergunakan pada
penelitian ini.
Sistem kendali yang akan dirancang pada robot pemindah

bushing ini menggunakan PLC, hal ini dikarenakan PLC telah
banyak digunakan secara luas dalam banyak aplikasi dan
sangat fleksibel. Penggunaan PLC sebagai pengendali pada
robot banyak sekali dipergunakan Karena bentuknya yang
rigid, mudah dalam pemrogramannya, mudah dalam
instalasinya serta mudah dalam perawatannya. Sebuah PLC
adalah sebuah alat yang digunakan untuk menggantikan
rangkaian sederetan relai yang dijumpai pada sistem kontrol
proses konvensional. PLC bekerja dengan cara mengamati
masukan (melalui sensor-sensor terkait), kemudian melakukan
proses dan melakukan tindakan sesuai yang dibutuhkan, yang
berupa menghidupkan atau mematikan keluarannya (logik, 0
atau 1, hidup atau mati). Pengguna membuat program (yang
umumnya dinamakan diagram tangga atau ladder diagram)
yang kemudian harus dijalankan oleh PLC yang bersangkutan.
Dengan kata lain, PLC menentukan aksi apa yang harus
dilakukan pada instrumen keluaran berkaitan dengan status
ukuran atau besaran yang diamati.PLC banyak digunakan pada
aplikasi-aplikasi industri, misalnya proses pengepakan,
pananganan bahan, perakitan otomatis dan lain sebagainya.

Dengan kata lain, hampir semua aplikasi yang memerlukan
kontrol listrik atau elektronik membutuhkan PLC.
Penggunaan PLC sebagai pengendali suatu sistem
memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan sistem
kontrol proses konvensional, antara lain :[2]
 Dibandingkan dengan sistem kontrol proses konvensional,
jumlah kabel yang dibutuhkan bisa berkurang hingga 80%;
 PLC mengkonsumsi daya lebih rendah dibandingkan
dengan peralatan kontrol proses konvensional (berbasis
relay);
 Fungsi diagnostik pada sebuah kontroler PLC
membolehkan pendeteksian kesalahan yang mudah dan
cepat;
 Tidak membutuhkan spare part yang banyak;
 Lebih murah dibandingkan dengan sistem konvensional,
khususnya dalam kasus penggunaan instrumen I/O yang
cukup banyak dan fungsi operasional prosesnya cukup
kompleks;
B. Sistem Pneumatik
Lengan robot yang akan dirancang ini digerakkan dengan

menggunakan sistem pneumatik,hal ini dikarenakan sistem
pneumatik ini baik dalam gerakan lurus (maju-mundur) dan
dengan sedikit tambahan bisa juga digunakan untuk rotasi atau
gerakan lainnya.Sistem pneumatik ini telah banyak digunakan
dalam industri – industri.
Pneumatik berasal dari bahasa Yunani yang berarti udara
atau angin. Sedangkan sistem pneumatik sendiri merupakan
semua sistem yang menggunakan tenaga yang disimpan dalam
bentuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu
kerja.

Jaringan kontrol untuk sinyal aliran yang dipakai sebagai
output ke sistem kerja tampak pada gambar berikut :

Fig. 3. Diagram blok kompenen-komponen sistem pneumatik

Elemen-elemen diatas pada penggunaan dalam sistem
pneumatik
biasanya
mempergunakan

simbol
yang
menunjukkan
fungsinya.
Simbol-simbol
itu
bisa
dikombinasikan/dirangkai untuk menghasilkan solusi pada
diagram jaringan kerja. Diagram kerja harus digambarkan
susunannya seperti struktur pada fig 4. Katup penentu arah
dapat mempunyai fungsi sebagai pengontrol sensor, prosesor
atau aktuator. Apabila katup penentu arah digunakan untuk
mengontrol gerakan sebuah silinder maka katup ini berfungsi
sebagai pengontrol aktuator. Apabila dipakai mengolah sinyal
maka katup ini berfungsi sebagai prosesor. Bagitu pula bila
dipakai sebagai peraba sebuah gerakan maka berfungsi
sebagai sensor.

Fig. 4. Struktur kompenen/elemen dalam sistem pneumatik

III.

METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan
diantaranya adalah :

dengan

beberapa

metode

A. Studi literatur
Sebelum melakukan penelitian biasanya akan dicari semua
literatur yang berkaitan erat dengan penelitiannya. Pencarian
ini dapat dicari pada buku-buku, jurnal, majalah dan datasheet.

B. Pemodelan dan Perancangan
Pada tahapan ini diagram kerja robot ini terlihat pada fig 5.

berkut ini :
Pemancar Game
Pad Wirelles

Penerima SPC
Game Pad

Mikrokontroller

IV.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bagian ini dilakukan pengujian terhadap robot.
Adapun bentuk prototipe robot yang telah dirancang seperti
yang ditunjukkan pada fig 7 berikut ini :

Motor Penggerak
Roda
H-Bridge

Motor Base
Motor Pendorong
Motor Lifter

PLC

Phenumatic

Kompresor

Fig. 5. Diagram kerja robot

Fig. 7. Rancangan prototipe robot pemindah Bushing dengan PLC

Pada fig. 5 terlihat bahwa pengendali utama yaitu PLC
yang bertugas untuk mengendalikan kerja robot berdasarkan
sinyal dari gamepad yang ditekan oleh operator. PLC ini akan
mengirimkan sinyal pada aktuator dan penggeraknya yang
berupa motor arus searah maupun silinder pneumatik.
Sedangkan perancangan robot ini dapat dilihat pada fig 6.
Berikut ini :

Sedangkan bushing yang akan diangkat memiliki dimensi
tinggi 65 cm diameter 45 cm dan tebal 1,2 cm dengan berat ±
25 kg, seperti terlihat pada fig. 8 berikut ini :

a
Fig. 8. Gambar bushing a. Bushing yang baru
digunakan

b
b. Bushing yang telah

Kemudian
dilakukan
beberapa pengujian
untuk
menentukan apakah robot ini telah berfungsi sebagaimana
mestinya atau belum.

Fig. 6. Rancangan robot pemindah Bushing dengan PLC

Pada gambar tersebut terlihat bahwa gripper akan
berbentuk bulat karena bushing yang akan dijepit berbentuk
bulat. Penggerak gripper akan dipergunakan pneumatik karena
lebih kuat dalam mencengkram bushing. Motor yang akan
dipergunakan untuk penggerak roda dan lifter yaitu motor
induksi karena memiliki torsi dan daya yang besar sehingga
akan dapat mampu mengatasi beban yang ada.
C. Pengujian
Setelah dilakukan perancangan dan pemodelan serta
dilakukan pembuatan robot. Pembuatan ini berdasarkan pada
apa yang telah dirancang dan dimodelkan. Untuk menentukan
bahwa robot ini telah sesuai dengan yang diinginkan maka
dilakukan pengujian diantaranya adalah pengujian program
PLC, pengujian kemampuan mengangkat beban, pengujian
gripper.

A. Pengujian program PLC
Hasil dari pengujian program dapat dilihat pada
gambar-gambar yang ditampilkan. Warna hijau pada gambar
menunjukkan aliran arus listrik atau pada kontak menyatakan
dalam kondisi aktif.
1. Proses
Pengendalian
Roda
Belakang
Robot

Fig. 9. Roda belakang bergerak maju

Fig. 10. Roda belakang bergerak mundur

2. Proses Pengendalian Roda Depan

Fig. 11. Roda depan berputar ke kanan

pada sistem lifter sampai lengan mengangkat bushing seberat
25kg. Hasil pengukuran output arus motor DC pada saat
sistem lifter naik dan turun dapat dilihat pada tabel berikut.
Fig. 12. Roda depan berputar ke kiri

TABLE I. PENGUJIAN ARUS OUTPUT MOTOR DC PENGGERAK SISTEM LIFTER
PADA SAAT NAIK

3. Proses Lifter Lengan Robot
No

Fig. 13. Program lifter lengan robot bergerak naik

1.
2.
3.
4.
5.

Tegangan Sumber (Volt)
Tanpa
Bushing
Bushing
Bushing
20 kg
25 kg
10,93
10,16
9,75
11,06
10,11
9,71
11,08
10,07
9,42
10,72
10,10
9,62
10,94
10,15
9,36

Tanpa
Bushing
4,9
4,4
4,2
4,6
4,2

Arus (Ampere)
Bushing
Bushing
20 kg
25 kg
8,6
11,1
8,8
10,5
8,8
11,1
8,6
10,2
8,8
10,3

Fig. 14. Program lifter lengan robot bergerak turun
4.

Proses Tiang Lifter Lengan Robot

TABLE II.

PENGUJIAN ARUS OUTPUT MOTOR DC PENGGERAK SISTEM LIFTER
PADA SAAT TURUN

Tegangan Sumber (Volt)
No

Arus (Ampere)

Tanpa
Bushing

Bushing
20 kg

Bushing
25 kg

Tanpa
Bushing

Bushing
20 kg

Bushing
25 kg

1.

12,35

12,43

12,29

0,8

0,6

0,5

2.

12,28

12,44

12,35

0,6

0,3

0,3

3.

12,26

12,40

12,37

0,6

0,4

0,3

Fig. 16. Program tiang lifter lengan robot bergerak ke kiri

4.

12,30

12,40

12,36

0,8

0,3

0,2

5. Proses pengendalian gripper robot

5.

12,36

12,38

12,35

0,7

0,5

0,3

Fig. 15. Program tiang lifter lengan robot bergerak ke kanan

Fig. 17. Pb_9 Aktif, Pneumatik_1 Aktif Dan CNT 000 Menghitung 1

Fig. 18. Pb_9 Aktif Kembali, Pneumatik_1 Tidak Aktif Dan CNT 000
Menghitung 2

Dari tabel tampak bahwa arus yang digunakan motor DC
lebih besar pada saat lifter naik daripada saat turun. Bahkan
semakin besar bushing yg diangkat, semakin kecil pula arus
yang dibutuhkan oleh motor penggerak lifter. Hal ini
disebabkan oleh gaya gravitasi bumi sehingga pada saat motor
DC menurunkan sistem lifter , gaya berat beban (bushing) ikut
menarik motor. Dari pengujian yang dilakukan pada beban
hingga sebesar 25 kg, lifter masih dapat bergerak naik ke atas
secara perlahan dan turunnya juga tidak terlalu kencang.Motor
DC yang digunakan sebagai penarik lifter ini memiliki nilai
rated current sebesar 9 A dan stall current sebesar 28A. Hal
ini mengakibatkan lifter dapat bergerak dengan baik saat
membawa bushing sebesar 20 kg karena arus yang dibutuhkan
dibawah 9 A, dan masih dapat bergerak cukup baik dengan
bushing 25 kg yang membutuhkan arus sebesar 10 A – 11 A.
C. Pengujian Sistem Pneumatik Gerakan Dorong Dan Tarik
Pada Lengan Robot

Fig. 19. Pb_Start Aktif Dan CNT 000 Direset

B. Pengujian arus output motor DC pada sistem lifter
Motor DC yang digunakan untuk menggerakkan sistem
lifter ini dikopel dengan katrol penggulung tali katrol dengan
menggunakan gear . Motor DC ini dapat bekerja dengan baik

Sistem pneumatik pada lengan robot berupa 2 buah
aktuator jenis silinder pneumatik linear ganda yang
dihubungkan paralel pada sebuah solenoid valve tunggal tipe
5/2 (5 lubang 2 posisi) dan terhubung pada sebuah kompresor.
Aktuator ini berfungsi untuk menarik dan mendorong gripper
yang terhubung ke lengan, sehingga nantinya gripper dapat
masuk dan keluar dari heater. Posisi dorong dan tarik aktuator

ini terjadi sesuai dengan bukaan arah angin (tekanan) pada
solenoid valve yang dikendalikan dari PLC dengan prinsip
push button. Dari pengujian yang dilakukan, aktuator ini dapat
bergerak mendorong dan menarik jika diberi angin dengan
tekanan minimal 100 KPa.

V.

KESIMPULAN

1. Robot pemindah bushing dapat menjepit, membawa,
memindahkan, dan memasang bushing hingga berat
maksimal 25 kg.
2. Sistem steering masih dapat bekerja hingga berat bushing
25 kg dengan arus sebesar 13,8 A – 15,1 A.
3. Untuk menjepit bushing dengan berat 20 kg dan 25 kg
dibutuhkan tekanan minimal 500 KPa

REFERENSI
Fig. 20. Sistem pneumatik pada lengan robot
[1]

D. Pengujian Sistem Pneumatik Pada Gripper Robot
Dari pengujian yang telah dilakukan, gripper dapat bekerja
dengan baik untuk menjepit dan menahan bushing agar
mampu di angkat dan di pindahkan dari posisi yang satu ke
posisi yang lainnya.Sama dengan sistem pneumatik pada
lengan, sistem pneumtik pada gripper ini pun memiliki
tekanan minial agar mampu menjepit atau membuka.Pada saat
tanpa bushing gripper ini dapat menjepit atau membuka
dengan tekanan minimal 200 KPa, sedangkan untuk menahan
bushing berdiameter 270 mm dapat dilihat pada tabel berikut.
TABLE III. TEKANAN MINIMAL SISTEM PNEUMATIK UNTUK MENJEPIT DAN
MENAHAN BUSHING PADA GRIPPER

Berat Bushing (kg)
20
25

Tekanan minimal
KPa
Psi
200
29
450
65,25
500
72,5

[2]

[3]
[4]

[5]

Bhakti, Y. S., and Dedy, R, “Prototype Bushing Handling Robot using
ATMega 8535 Microcontroller,” Proceeding ISSTIN 2012 (International
Seminar On Science and Technology Innovation), University of Al
Azhar, pp 86-91, 2-4 Oktpber 2012.
Bhakti, Y. S., “Simulasi Crane Untuk Penempatan Peti Kemas Berbasis
Programmable Logic Controller,” Majalah Sriwijaya, Vol.11-No.3,
April 2008.
Swainston, F., “A Systems Approach to Programmable Controller”,
Newnes. Butterworth-Heineman Ltd.,1991.
Suhardiyanto, H., A. Sapei, C. Arief, A. Mardjani, B.D. Astuti, “Sistem
Kendali Berbasis PLC untuk Pengaturan Pemberian Larutan Nutrisi
pada Jaringan Irigasi Tetes”, Jurnal Ilmiah Ilmu Komputer4(2): 42-47.
2006.
Deny, W. N., “Sistem Pengaturan Mesin Pemotongan Kentang Berbasis
Programmable Logic Controller,” Jurnal SMARTek, vol.8, No.4, pp.
270-279, November 2010.