Pemrograman Programmable Logic Controller (PLC) Pada Mesin Finger Joint

TUGAS AKHIR

“ PEMROGRAMAN PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)
PADA MESIN FINGER JOINT ”

Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan Program Pendidikan
Sarjana Ekstensi (PPSE) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara

Oleh

Nama : Frans Gullit B Simarmata
NIM : 100422052

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014

i

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan yang maha Kuasa atas rahmat dan kasihNya yang selalu senantiasa memberikan kesehatan, pengetahuan, kekuatan, dan
kesempatan kepada penulis sehingga mampu

menyelesaikan Laporan Tugas

Akhir ini.
Laporan yang berjudul “PEMROGRAMAN PROGRAMABLE LOGIC
CONTROLLER PADA MESIN FINGER JOINT”. Laporan ini disusun sebagai
syarat untuk menyelesaikan program pendidikan studi S1 Jurusan Teknik Elektro
Program Studi Teknik Energi Listrik Universitas Sumatera Utara.
Di dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini, penulis telah banyak
mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik berupa materi,
spiritual, informasi maupun segi administrasi sehingga penulis mengucapkan
terimakasih kepada:
1. Tuhan Yang Maha Esa atas Kasih dan Berkat yang selalu dilimpahkan kepada
penulis sehingga laporan tugas akhir ini dapat terselesaikan tepat pada
waktunya.

2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik
Elektro Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Rahmat Fauzy, S.T, M.T selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Riswan Dinzi, MT selaku Dosen Pembimbing saya di Departemen
Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh Staff Pengajar di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara yang memberikan bekal ilmu kepada saya selama
mengikuti perkuliahan
6. Seluruh karyawan di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara.
7. Orang tua saya yang selalu mendukung dan mendoakan saya selama
mengikuti pendidikan S1 di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik,
Konsentrasi Teknik Konversi Energi Listrik, Universitas Sumatera Utara.

ii
Universitas Sumatera Utara

8. Teman – teman mahasiswa khususnya stambuk 2010 dan semua pihak yang
membantu saya menyelesaikan Tugas Akhir ini.

9. Serta semua pihak yang telah membantu dalam penyeleasaian Tugas Akhir ini
baik secara langsung maupun tidak langsung
Penulis menyadari laporan ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu
penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk
kesempurnaan tugas akhir ini dikemudian hari.
Akhir kata, penulis berharap laporan Tugas Akhir ini dapat berguna bagi
para pembaca.

Medan, 29 Nopember 2013
Hormat saya,

Penyusun

iii
Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Pada masa sekarang ini, pengoperasian motor–motor listrik biasanya
diaplikasikan dengan beban jenis sequence, interlock, kombinasi antara keduanya,

dan lain – lain. Sistem kontrol yang dipakai umumnya masih menggunakan sistem
kontrol konvensional. Karena itu, diperlukan sistem yang mempergunakan alat
kontrol otomatis yang lebih handal yang mempunyai banyak kelebihan–kelebihan
yang lain yang tidak dimiliki sistem kontrol konvensional. Pemanfaatan PLC
(Programmable Logic Controller) sebagai sistem kontrol yang lebih tepat.
Dengan PLC, kita semakin mudah dalam hal wiring, karena hanya memasukkan
kontrol yang sudah dirancang kedalam program PLC. Dengan PLC juga, semakin
mudah melihat titik trouble saat ada kesalahan dalam pemrograman, karena PLC
akan menunjukkan indikator yang mengindikasikan adanya trouble. Perumusan
masalah dalam Tugas Akhir ini adalah bagaimana cara memprogram
Programmable Logic Controller (PLC) pada mesin Finger Joint. Finger Joint
merupakan mesin yang populer di industri perkayuan saat ini. Mesin finger joint
adalah mesin yang berproses membentuk finger – finger di ujung – ujung dari
kayu – kayu yang masuk ke dalam mesin tersebut dan selanjutnya finger kayu
yang satu dengan finger kayu yang lainnya di satukan melalui proses jointing
menjadi satu kesatuan yang utuh dan bernilai ekonomis. PLC sepenuhnya
mengontrol kerja dari mesin finger joint tersebut. Pengoperasian program PLC
pada mesin finger joint telah berjalan sesuai dengan perencanaan dan perancangan
program yang telah dibuat. Semua sistem beroperasi sesuai dengan instruksi yang
disimpan pada PLC, baik pada mode “auto” maupun pada mode “manual”. Untuk

mode “manual”, selain berfungsi secara manual, mode ini bisa dimanfaatkan ntuk
perawatan dan pemeliharaan mesin finger joint. Penggunaan penerapan PLC ini
diharapkan dapat bermanfaat sebagai dasar dan tolak ukur untuk kemajuan
teknologi dimasa depan.

iv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ................................... Error! Bookmark not defined.
KATA PENGANTAR ............................................................................................. i
ABSTRAK ............................................................................................................. iv
DAFTAR ISI ........................................................................................................... v
DAFTAR TABEL ................................................................................................ viii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. ix
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xiii
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1

Latar Belakang ......................................................................................... 1

1.2

Perumusan Masalah.................................................................................. 2

1.3

Batasan Masalah ....................................................................................... 2

1.5

Manfaat ..................................................................................................... 3

BAB II LANDASAN TEORI ................................................................................. 4
2.1

Programmable Logic Controller ( PLC ) ................................................. 4

2.1.1

Pengenalan PLC ................................................................................ 4

2.1.2

Bagian-Bagian PLC .......................................................................... 5

2.2.3.1 CPU ............................................................................................... 5
2.2.3.2 Terminal Supply ............................................................................ 6
2.2.3.3 Terminal Masukan......................................................................... 6
2.2.3.4 Terminal Keluaran......................................................................... 6
2.2.3.5 Terminal Pentanahan Fungsional .................................................. 6
2.2.3.6 Indikator PC .................................................................................. 6
2.2.3.7 Terminal pentanahan pengaman.................................................... 6
2.2.3.8 Indikator masukan ......................................................................... 6
2.2.3.9 Indikator keluaran ......................................................................... 7
2.2.3.10

Memori PLC .............................................................................. 7

v
Universitas Sumatera Utara

2.2.3.11

Peripheral Port ........................................................................... 8

2.2.3.12

Exspanssion I /O ........................................................................ 8

2.1.3

Bahasa Pemograman ......................................................................... 8

2.1.4

Diagram Ladder ................................................................................ 8

2.2.3.13

Instruksi-instruksi diagram ladder ............................................. 9

2.2.3.14

Prinsip – Prinsip Diagram Ladder PLC ................................... 12

2.1.5

Eksekusi Program ........................................................................... 13

2.1.6

Personal Computer ......................................................................... 13

2.1.7

Masukan - Masukan PLC................................................................ 20

2.1.8

Keluaran PLC .................................................................................. 21

2.2

Finger Joint ............................................................................................ 21

2.2.1

Umum ............................................................................................. 21

2.2.2

Peralatan Pada Mesin Finger Joint ................................................. 22

2.2.3
Peralatan Dan Proses Kerja Masing – Masing Peralatan Pada
Mesin Finger Joint ........................................................................................ 37
2.2.3.1 Mesin Infeed ................................................................................ 40
2.2.3.2 Mesin Finger Shape Joint 1 ......................................................... 40

2.2.3.3 Mesin Infeed 2 (Transfer wood from Finger Shape Joint 1 to
Finger Shape Joint 2) ................................................................................. 47
2.2.3.4 Mesin Finger Shape Joint 2 ......................................................... 47
2.2.3.5 Mesin Infeed 3 ............................................................................. 54
2.2.3.6 Mesin Finger Joint ....................................................................... 57
2.2.4

Konstruksi Mesin Finger Joint ....................................................... 63

BAB III METODOLOGI PERANCANGAN ..................................................... 72
3.1

Tempat Dan Waktu Penelitian ............................................................... 72

3.2

Bahan dan Peralatan ............................................................................... 72

3.3

Metode Pengumpulan Data .................................................................... 72

3.4

Teknik Analisis Data .............................................................................. 73

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA .............................................................. 74

vi
Universitas Sumatera Utara

4.1

Diagram Blok ......................................................................................... 74

4.2

Wiring Diagram ...................................................................................... 75

4.3

Pemrograman Pada Software PLC Type Siemens Simatic S7 ............. 101

5.3.1

Pemrograman Pada File FC1 ........................................................ 101

5.3.2

Pemrograman Pada File OB1........................................................ 119

4.3

Screen ................................................................................................... 120

4.4

Tabel Simbol ........................................................................................ 124

4.5

Analisa Simulasi Pemrograman PLC ................................................... 128

4.5.1
Analisa Simulasi Program PLC Pada Mesin Finger Joint Dengan
Mode “Auto” .....................................................................................................
128
4.5.2
Analisa Simulasi Program PLC Pada Mesin Finger Joint Dengan
Mode “Manual” .................................................................................................
134
BAB V PENUTUP ............................................................................................. 137
5.1

Kesimpulan........................................................................................... 137

5.2

Saran ................................................................................................... 138

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 139
LAMPIRAN ........................................................................................................ 140

vii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 2 Input Mesin Infeed ............................................................................... 64
Tabel 2. 3 Output Mesin Infeed ............................................................................ 64
Tabel 2. 4 Input Mesin Finger Joint 1 .................................................................. 65
Tabel 2. 5 Output Mesin Finger Shape Joint 1 ..................................................... 65
Tabel 2. 6 Input Mesin Infeed 2 ............................................................................ 66
Tabel 2. 7 Output Mesin Infeed 2 ......................................................................... 66
Tabel 2. 8 Input Mesin Finger Shape Joint 2 ........................................................ 66
Tabel 2. 9 Output Mesin Finger Shape Joint 2 ..................................................... 67
Tabel 2. 10 Input Mesin Infeed 3 .......................................................................... 69
Tabel 2. 11 Output Mesin Infeed 3 ....................................................................... 69
Tabel 2. 12 Input Mesin Finger Joint ................................................................... 70
Tabel 2. 13 Output Mesin Finger Joint................................................................. 70
Tabel 4. 1 Pengalamatan Input Dan Output Pada Program PLC ....................... 124

viii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 PLC Type Siemens Simatic S7 .......................................................... 5
Gambar 2. 2Diagram Ladder .................................................................................. 9
Gambar 2. 3 Contoh Instruksi LD dan LD Not ..................................................... 10
Gambar 2. 4 Contoh instruksi AND dan AND NOT.............................................. 10
Gambar 2. 5 Contoh Instruksi OR dan OR NOT ................................................... 11
Gambar 2. 6 Contoh Instruksi OUT ..................................................................... 11
Gambar 2. 7 Contoh intruksi END ........................................................................ 12
Gambar 2. 8

a ) Rangkaian Kontrol Start–Stop Motor .................................... 13

Gambar 2. 9 Skema cara mengkoneksi komputer ke PLC .................................. 14
Gambar 2. 10 Tampilan software PLC Siemens pada PC..................................... 14
Gambar 2. 11 Tampilan proses simulation on/off ................................................. 15
Gambar 2. 12 Pemograman diagram Ladder pada file FC1 ................................. 16
Gambar 2. 13 Pemrograman Diagram Ladder pada file OB1 ............................... 17
Gambar 2. 14 Proses klik toolbar download pada file FC1 ................................. 17
Gambar 2. 15 Proses klik toolbar download pada file OB1 ................................. 18
Gambar 2. 16 Tampilan program RUN (monitor On) pada file FC1. ................... 18
Gambar 2. 17 Tampilan program RUN (monitor On) pada file OB1. .................. 19
Gambar 2. 18 Contoh Menghubungkan Sensor Masukan .................................... 20
Gambar 2. 19 Relai Sebagai Keluaran Pada PLC ................................................. 21
Gambar 2. 20 Konstruksi Motor Listrik 3 Fasa .................................................... 23
Gambar 2. 21 Grafik Torque – Kecepatan Motor Induksi AC 3 Fasa .................. 24
Gambar 2. 22 Silinder Pneumatik ......................................................................... 25
Gambar 2. 23 Pneumatik Sistem Single Action.................................................... 25

ix
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2. 24 Pneumatik Sistem Double Action .................................................. 25
Gambar 2. 25 Gambar Solenoid Valve ................................................................. 27
Gambar 2. 26 Gambar Konstruksi Solenoid Valve............................................... 28
Gambar 2. 27 Proses Kerja Solenoid Valve.......................................................... 29
Gambar 2. 28 Aplikasi Kerja Sistem Pneumatik .................................................. 29
Gambar 2. 29 Limit Switch ................................................................................... 31
Gambar 2. 30 Proses Kerja Photo Electric Switch................................................ 32
Gambar 2. 31 Bentuk Fisik Photo Electric Switch dan Rangkaian Sensor Photo
Electric Switch ...................................................................................................... 32
Gambar 2. 32 Rangkaian Sensor Photo Electric Switch Yang Di Hubungkan ke
Terminal Masukan PLC ........................................................................................ 33
Gambar 2. 33 Peletakan Sensor Magnetic Sylinder.............................................. 35
Gambar 2. 34 Bentuk Fisik Sensor Magnetic Sylinder......................................... 35
Gambar 2. 35 Connection Diagram Pada Sensor Magnetic Sylinder ................... 35
Gambar 2. 36 Sensor Induktif Proximity .............................................................. 36
Gambar 2. 37 Sensor Kapasitif Proximity ............................................................ 37
Gambar 2. 38 Connection Diagram Sensor Proximity ......................................... 37
Gambar 2. 39 Finger Joint Tampak Keseluruhan................................................. 38
Gambar 2. 40 Mesin Infeed ................................................................................... 40
Gambar 2. 41 Infeeding......................................................................................... 41
Gambar 2. 42 Silinder Pneumatic ......................................................................... 42
Gambar 2. 43 Cutting Feeding.............................................................................. 42
Gambar 2. 44 Cutter ............................................................................................. 43
Gambar 2. 45 Shaper ............................................................................................ 43
Gambar 2. 46 Mesin Finger Shape Joint 1 Proses I ............................................. 44
Gambar 2. 47 Mesin Finger Shape Joint 1 Proses II ............................................ 45
x
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2. 48 Mesin Finger Shape Joint 1 Proses III........................................... 46
Gambar 2. 49 Mesin Finger Shape Joint 1 Tampak Samping .............................. 46
Gambar 2. 50 Hasil Finger Kayu Pada Mesin Finger Shape Joint 1 .................... 47
Gambar 2. 51 Belt Conveyor Perantara (Mesin Infeed 2 Untuk Mentransfer Kayu
dari Finger Shape Joint 1 ke Finger Shape Joint 2 .............................................. 47
Gambar 2. 52 Infeeding 2..................................................................................... 48
Gambar 2. 53 Silinder Pneumatic 2 ...................................................................... 49
Gambar 2. 54 Cutting Feeding.............................................................................. 49
Gambar 2. 55 Cutter 2 .......................................................................................... 50
Gambar 2. 56 Shaper 2 ......................................................................................... 51
Gambar 2. 57 Lem ................................................................................................ 51
Gambar 2. 58 Mesin Finger Shape Joint 2 Proses I ............................................ 52
Gambar 2. 59 Mesin Finger Shape Joint 2 Proses II ............................................ 53
Gambar 2. 60 Mesin Finger Shape Joint 2 ........................................................... 53
Gambar 2. 61 Hasil Pasangan Finger Kayu Pada Mesin Finger Shape Joint 2.... 54
Gambar 2. 62 Mesin Infeed 3 ................................................................................ 54
Gambar 2. 63 Infeeding 3...................................................................................... 55
Gambar 2. 64 Infeeding 4 (In Feeding Joint) ....................................................... 56
Gambar 2. 65 Power Feeding Roller Tampak Samping ....................................... 57
Gambar 2. 66 Power Feeding Roller Tampak Depan ........................................... 57
Gambar 2. 67 Silinder Pneumatic 3 Top sebelum beroperasi menge-press ......... 58
Gambar 2. 68 Silinder Pneumatic 3 Top setelah beroperasi menge-press ........... 58
Gambar 2. 69 Cutter 3 dan Silinder Pneumatic 3 Bottom Feeding Cutter 3 ........ 59
Gambar 2. 70 Silinder Pneumatic 4 Top ............................................................... 60
Gambar 2. 71 Silinder Pneumatic 5 Side .............................................................. 60

xi
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2. 72 Silinder Pneumatic 6 Top & Side ................................................... 61
Gambar 2. 73 3 Silinder Pneumatic 7 Top Jointing.............................................. 61
Gambar 2. 74 Sylinder Hydraulic ......................................................................... 62
Gambar 2. 75 Konstruksi Mesin Finger Joint ...................................................... 63
Gambar 2. 76 Mesin Infeed Dan Mesin Finger Shape Joint 1 ............................. 64
Gambar 2. 77 Mesin Infeed 2 Dan Mesin Finger Shape Joint 2 ......................... 66
Gambar 2. 78 Mesin Infeed 3 Dan Mesin Finger Joint ........................................ 68
Gambar 4. 1 Pemrograman Pada File FC1 ......................................................... 118
Gambar 4. 2 Pemrograman Pada File OB1 ......................................................... 119
Gambar 4. 3 Tampilan Screen Pada Simulasi Mesin Finger Joint ..................... 120

xii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Simatic S7 System Family ............................................................. 140
Lampiran 2 Position in the overall documentation structure .............................. 141
Lampiran 3 Power Supply module PS 307; 5 A ................................................. 142
Lampiran 4 SM 321; DI 32 x DC 24V ............................................................... 145
Lampiran 5 SM 322; DO 32 X DC 24 V ............................................................ 146
Lampiran 6 Konstruksi Mesin Finger Joint........................................................ 147
Lampiran 7 Mesin Finger Joint ........................................................................... 148
Lampiran 9 Motor Penggerak Konveyor ............................................................ 150
Lampiran 10 Motor Penggerak Cutter ................................................................ 151
Lampiran 11 Motor Penggerak Shaper ............................................................... 152
Lampiran 12 Photo Electric Switch .................................................................... 153
Lampiran 13 Photo Electric Switch .................................................................... 154
Lampiran 14 Shaper Dan Cutter ......................................................................... 155
Lampiran 15 Magnetic Sylinder Sensor Dan Sylinder Hydraulic ...................... 156
Lampiran 16 Cutter 3 .......................................................................................... 157

xiii
Universitas Sumatera Utara