SIMULASI PEMROGRAMAN PLC UNTUK PENYALAAN LAMPU BERJALAN SECARA BERURUTAN MENGGUNAKAN APLIKASI CX-PROGRAMMER

Assalamualaikum Warohmatullahi Wabarokatuh

Perkenalkan nama saya

Yusfiya Rohman

Mahasiswa Teknik Elektro

Universitas Mercu Buana

Dosen Automasi Industri Universitas Mercu Buana
Akhmad Wahyu Dani, ST, MT
untuk lebih lengkapnya bisa langsung mengunjungi google scholar beliau karena sudah banyak Artikel yang beliau buat mengenai Teknik Elektro.
https://scholar.google.co.id/citations?user=rtqVPLEAAAAJ&hl=id

Layaknya sebuah komputer, HMI biasanya dilengkapi dengan keyboard dan mouse dan juga bisa berupa touch screen. Tujuan dari HMI adalah untuk meningkatkan interaksi antara mesin dan operator melalui tampilan layar komputer serta memenuhi kebutuhan pengguna terhadap informasi sistem yang sedang berlangsung. Terdapat banyak cara untuk membuat sebuah tampilan HMI seperti dengan aplikasi Visual Studio hingga dengan Hardware Touch Screen Panel. HMI akan memberikan suatu gambaran kondisi mesin yang berupa video, grafik, lampu dan lain-lain. Dimana pada tampilan tersebut operator dapat melihat parameter suatu system yang sedang beroperasi.

HMI dalam industri berupa sebuah tampilan layar komputer yang akan dihadapi oleh operator mesin maupun pengguna yang ingin mendapatkan data kerja mesin. Dalam penerapannya di industry Touch Screen Panel HMI lebih umum digunakan, karena kemudahan dalam pemrograman dan ketahanannya di lingkungan kerja industry. Gambar  di bawah menunjukkan contoh HMI yang lazim digunakan di industry.

 

            Gambar di atas menunjukkan HMI yang diprogram dengan menggunakan PC melalui kabel USB dan berkomunikasi dengan PLC dengan kabel serial RS 232. Yang perlu diperhatikan adalah pengaturan komunikasi serial antar ke dua komponen tersebut. HMI dapat mengakses alamat bit bit dalam PLC untuk difungsikan sebagai tombol atau display lampu. HMI juga dapat mengakses memory data pada PLC, sehingga data tersebut dapat ditampilkan menjadi grafik, level meter dan lain -lain. 

          1. Jelaskan Karakteristik dasar otomasi industri dalam 5W 1H ?

Karakteristik dasar arsitektur otomasi industri didasari dengan 5W+ 1H yaitu sebagai berikut :

• Why

Meski berbeda dalam berbagai aplikasi, tetapi struktur/arsitektur sistem kontrol yang dibangun hampir sama (mirip) satu sama lain. Alasan dasar mengapa harus memakai otomasi harus sangat kuat (disertai data pendukung), misal Pabrik A manual menghasilkan 1 juta unit per tahun – Pabrik B otomatis modern menghasilkan 10 juta unit per tahun

• Who

Otomasi dalam pembangkit listrik tidak dipakai dalam otomasi pabrik pengolahan makanan karena perbedaan mendasar, peraturan, tradisi dan hubungan dengan customer Otomasi industri sangat melekat kepada siapa perancangnya, pola pikir, pengalaman, dan partner kerja

• What

Setiap perancangan otomasi industri selalu dimulai dengan pemahaman terhadap berjalannya proses yang sudah ada (berawal dari manual/konvensional) Pendefinisian kebutuhan otomasi industri tergantung pada obyek/produk yang akan dihasilkan (output), berikut dengan variasi dan kebutuhan proses utama berikut penunjangnya

• When

Perkembangan teknologi sangat terkait erat dengan otomasi industri. Teknologi semakin cepat berkembang dan cepat menjadi usang. Hari ini perusahaan kita paling canggih, besok ,belum tentu.  Perancangan otomasi industri harus juga mempertimbangkan prediksi perkembangan teknologi – yang tidak cukup hanya dengan memakai/membeli peralatan terkini & tercanggih

• Where

Otomasi juga perlu mempertimbangkan kondisi setempat. Secara sederhana, di negara berkembang mungkin teknologi 5 tahun lalu di negara maju masih dianggap baru/tidak ada tandingannya. Belum tentu juga, teknologi terbaru dari negara maju langsung dapat diadaptasi oleh kondisi lokal/setempat. Termasuk masalah keunikan dari material bahan baku

• How

Setiap perancangan otomasi industri harus didasarkan oleh tujuan menjawab Why dan bukan agar bisa mengadopsi/menerapkan teknologi terkini “latar teknologi” Otomasi dapat dilakukan dengan mengganti sebagian peralatan manual dengan peralatan otomatis, atau bahkan hanya dengan membeli sebuah peralatan untuk fungsi integrasi saja. Otomasi tidak selalu harus mengganti segalanya (at any instant time) pada suatu saat tertentu tetapi bisa dilakukan secara bertahap.

2.      Jelaskan Input dan Output pada PLC, Relay, Timer, Counter ?

Unit input/output atau sering disingkat dengan Unit I/O adalah komponen PLC yang paling penting. Komponen ini berfungsi untuk menyediakan antarmuka yang menghubungkan sistem dengan dunia luar. Keadaan tersebut memungkinkan untuk dibuat sambungan-sambungan antara perangkat-perangkat input, seperti sensor, dengan perangkat output, seperti motor dan selenoida, melalui panel-panel yang tersedia.

Demikian pula, melalui unit input/output, program-program dimasukkan dari panel program. Masing-masing point input/output memiliki sebuah alamat spesifik yang dapat digunakan oleh CPU untuk mengaksesnya.

Berikut contoh PLC dengan lokasi Input dan Outputnya

Gambar I/O pada PLC type single box

2.1. Perangkat Input pada PLC

Pada PLC, perangkat input biasanya digunakan untuk perangkat-perangkat digital dan analog, seperti saklar mekanis, potensiometer, termistor, strain gauge, dan thermocoupler. Beberapa perangkat tambahan tadi bertindak sebagai sensor, yang nantinya akan menghasilkan output digital(discrete), yaitu kondisi ‘ON(1)’/’OFF(2)’, dan dapat dihubungkan dengan mudah ke port-port input PLC.

Sensor-sensor yang menghasilkan sinyal-sinyal analog harus terlebih dahulu diubah(diconvert) menjadi sinyal-sinyal digital sebelum dihubungkan ke port-port PLC.

Contoh beberapa sensor yang umum digunakan yaitu:

• Saklar-saklar mekanik
• Saklar-saklar jarak(proximity switch)
• Sensor-sensor suhu
• Straingauge

Gambar konfigurasi I/O pada PLC secara umum

2.2. Perangkat output pada PLC

Port-port pada output sebuah PLC dapat berupa tipe relay atau tipe isolator-optik dengan transistor atau tipe triac, bergantung pada perangkat yang dihubungkan kepadanya, yang akan dikendalikan. Umumnya, sinyal digital dari salah satu kanal output sebuah PLC digunakan untuk mengendalikan sebuah aktuator yang pada saatnya mengendalikan suatu proses.Istilah aktuator sendiri digunakan untuk perangkat yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi gerakan-gerakan mekanis untuk mengendalikan proses.

Berikut ini beberapa contohnya:

• Kontaktor
• Motor
• Motor Stepper
• Katup-katup kontrol direksional

2.3. Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan dengan tenaga listrik dan merupakan komponen Elektromekanikal (kombinasi elektrik dan mekanik) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil/lilitan magnet) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Sebuah relay minimal memiliki 1 pasang Kontak NO dan Kontak NC. Prinsip kerja relay adalah menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar tersebut. Sehingga, posisi Kontak NO dan Kontak NC dapat diubah tanpa langsung disentuh oleh manusia.

Sumber: Omron

Gambar di atas adalah konstruksi sebuah relay. Sebuah Besi (Iron Core) dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk memberi medan Elektomagnet. Saat Switch ditutup, kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Contact untuk berpindah dari Posisi sebelumnya, sehingga Kontak NC akan menjadi Open dan Kontak NO akan menjadi Close.  Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

Dalam istilah yang lebih umum, relay adalah perantara untuk menjembatani 2 kondisi berbeda yang ingin saling berinteraksi. Sebagai contoh, saya memiliki perangkat kendali yang keluarannya adalah 5V DC dengan arus 50mA, namun saya ingin mengendalikan Lampu dengan tegangan kerja 220V AC dan arus 0.4A. Maka relay dapat saya gunakan sebagai perantara pengendalian tersebut seperti pada gambar di atas.

Gambar di atas adalah bentuk relay yang ada di pasaran dan simbol relay. Relay merupakan salah satu jenis dari Saklar, dimana kondisi umum sebuah Saklar juga berlaku. Umumnya saklar memiliki istilah Pole dan Throw. Pole adalah banyaknya Kontak yang dimiliki oleh sebuah relay, sedangkan Throw adalah Banyaknya kondisi yang dimiliki oleh sebuah Kontak (NO/NC).

Berdasarkan jumlah Kontak dan Jumlah Kondisi yang memungkinkan, relay dikelompokkan sebagai berikut :

• Single Pole Single Throw (SPST): Relay ini sedikitnya memiliki 4 Terminal, 2 Terminal sebagai sumber tegangan untuk Coil dan 2 terminal lain adalah untuk penyaklaran. Relay ini hanya memiliki NO atau NC saja.
• Single Pole Double Throw (SPDT) : Relay ini memiliki 5 Terminal, 2 Terminal sebagai sumber tegangan untuk Coil dan 3 terminal lain adalah untuk penyaklaran.
• Double Pole Single Throw (DPST): Relay ini memiliki 6 Terminal, diantaranya 2 terminal sebagai sumber tegangan untuk Coil dan 4 terminal lain adalah untuk penyaklaran. Relay DPST dapat dijadikan 2 Saklar yang dikendalikan oleh 1 Coil.
• Double Pole Double Throw (DPDT): Relay ini memiliki Terminal sebanyak 8 Terminal, diantaranya 2 Terminal sebagai sumber tegangan untuk Coil dan 6 Terminal lainnya yang merupakan 2 pasang Relay SPDT yang dikendalikan oleh 1 (single) Coil.

Dengan adanya lebih dari 1 kontak dalam 1 relay, hal ini membuat relay dapat mengendalikan 2 beban atau lebih secara bersamaan. Gambar di bawah adalah Penggolongan Relay berdasarkan Jumlah Pole dan Throw.

Fungsi relay yang secara umum digunakan pada Otomasi Industri adalah sebagai berikut :

1. Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
2. Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
3. Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).
4. Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)

2.4. Timer

Secara keseluruhan, prinsip kerja Timer sangat mirip dengan relay, yang membedakan hanyalah adanya waktu tunda antara waktu Timer diaktifkan dengan Coil Timer aktif. Di bawah ini adalah ilustrasi dari kontruksi sebuah Timer.

Sumber : Omron

Timer terdiri dari tiga bagian, yaitu Unit Penghitung Waktu (Timer Counter), Unit Koil, dan Unit Kontak. Timer Counter berfungsi untuk menunda pengaktifan Coil sesuai dengan pengaturan wantu yang diberikan. Timer memiliki 2 kelompok terminal utama sebagai sumber tegangan dan beberapa terminal lain sebagai Kontak. Berikut ini adalah contoh timer yang berasa di pasaran dan diagram terminalnya.

Pada gambar di atas, terminal yang harus diberi tegangan saat Timer akan diaktifkan adalah nomor 13 dan 14. Timer memiliki 4 pasang kontak dengan Common di nomor 9, 10, 11 dan 12, NO berada di nomor 5, 6, 7, dan 8, kemudian NC berada di nomor 1, 2, 3 dan 4.

2.5. Counter 

Counter adalah rangkaian elektronika yang befungsi untuk melakukan penghitungan angka secara berurutan baik itu perhitungan maju ataupun perhitungan mundur. Yang dimaksud dengan perhitungan maju adalah di mana rangkaian akan menghitung mulai dari angka yang kecil menuju angka yang lebih besar dan sebaliknya untuk perhitungan mundur. Perintah perhitungan pada suatu Counter dikendalikan oleh masukan signal yang masuk pada terminal input signalnya. Contoh Counter dan Diagram terminal Counter  ditunjukkan seperti pada gambar di bawah:

Counter secara umum digunakan sebagai alat penghitung dalam sebuah proses, seperti halnya menghitung jumlah benda yang melewati sebuah jalur produksi pada gambar di bawah.

Sumber : Omron

Sistem tersebut menggunakan counter untuk menghitung jumlah botol yang melintas pada konveyor. Counter akan memiliki nilai target tertentu untuk dicapai,saat nilai tersebut tercapai counter akan memutuskan bagaimana dan kapan menyesuaikan outputnya berdasarkan beberapa opsi yang dipilih oleh pengguna.

3.         Starting motor ada 3 jenis yaitu DOL starter, Star delta, dan Soft starter, jelaskan masing masing starting motor, serta gambarkan wiring diagram untuk DOL Starter dan Star Delta.

a.      Direct-On-Line motor starting.

Starting dengan metoda ini menggunakan tegangan jala-jala / line penuh yang dihubungkan langsung ke terminal motor melalui rangkaia pengendali mekanik atau dengan relay kontaktor magnit. Pengendalian motor listrik dengan direct online memiliki karakteristik paling menonjol yaitu pada konsumsi arus Starting yang sangat besar, bisa mencapai 4 hingga 8 kali arus nominalnya. Adanya arus yang sangat tinggi ini menyebabkan adanya drop tegangan saat motor mulai bergerak. Sedangkan karakteristik torsinya adalah 0.5 hingga 1.5 torsi nominalnya. Berikut ini adalah rangkaian diagram daya dan diagram kontrol untuk pengendalian motor dengan DOL.

Gambar wiring diagram DOL Starting

b.      Star-delta (bintang-segitiga) motor starting.

Star awal dilakukan dalam hubngan bintang dan kemudian motor beroperasi normal dalam hungan delta. Pengendalian bintang ke delta dapat dilakukan dengan sakelar mekanik Y /Δ atau dengan relay / kontaktor magnit. Hubungan star dengan kebutuhan arus yang tinggi memberi hasil putaran motor listrik dengan kecepatan rendah tapi memiliki torsi yang tinggi, hal ini cocok digunakan untuk memulai putaran awal pada motor listrik. Sedangkan hubungan delta membutuhkan arus yang lebih besar sehingga kecepatan putaran motor listrik tinggi. Metode pengendalian motor listrik Star Delta mengkombinasikan 2 hubungan tersebut secara berurutan.

Gambar wiring diagram star-delta motor starting

Rangkaian di atas menggunakan 3 buah kontaktor dan 1 Timer (K4). Mula – mula motor dihubungkan secara Star oleh kontaktor K1 dan kontaktor K3, sekaligus memberi supply untuk Timer. Setelah setting waktu tunda Timer tercapai, kontak Timer (K4) akan memutus supply untuk kontaktor K3 dan berganti menyuplai kontaktor K2. Kombinasi K1 dan K2 akan menghubungkan motor secara Delta.

Pengendalian Motor listrik dengan Star delta banyak digunakan untuk menjalankan motor induksi rotor sangkar yang mempunyai daya di atas 5 kW (atau sekitar 7 HP). Untuk menjalankan motor dapat dipilih starter yang umum dipakai antara lain : saklar rotary Star Delta, atau dengan menggunakan rangkaian kontaktor magnet. Gambar di bawah adalah rangkaian daya pengendalian motor listrik 3 phasa dengan menggunakan rangkaian kontaktor.

c.       Soft starter (Q2),

Motor starter kontinyu dan bertahap, alternafif secara elektronik sebagai pengganti Start-delta (bintang-segitiga) motor starting. Beberapa yang dapat dilakukan adalah dengan :

·                  Tahanan Primer (Primary Resistance), Starting dengan metoda ini adalah dengan mengunakan tahanan primer untuk menurunkan tegangan yang masuk ke motor.

·                  Auto Transformer, Starting dengan metoda ini adalah dengan menghubungkan motor pada taptegangan sekunder auto transformer terendah dan bertahap dinaikkan hingga mencapai kecepatan nominal motor dan motor terhubung langsung pada tegangan penuh / tegangan nominal motor.

·                  Motor Slip Ring / Rotor lilit, Untuk motor rotor lilit (Slip Ring) starting motor dilakukan dengan metoda pengaturan rintangan rotor ( Scondary Resistor ) . Motor beroperasi normal pada rotor dalam hubungan bintang.

4.    Buatlah program bel kuis dengan ketentuan sebagai berikut:

SIMULASI BEL KUIS 3 PEMAIN 

            

      KETENTUAN

a.       Bel terdiri dari 3 group

b.    Jika pemain 1 telah menekan bel, maka pemain 2 dan 3 tidak bisa menekan bel begitu juga sebaliknya  (interlock)

c.     Buzzer menyala dengan irama: beep- (jeda 1 detik) - beep – (jeda 0,02 detik)  (pulse)

d.    Buzzer akan terus berirama selama 5 detik lalu reset akan secara otomatis bekerja. (timer)

DESAIN SIMULASI PADA CX  DESIGNER

 

TABEL PENGALAMATAN 

 

LADDER DIAGRAM  

 

 

PENJELASAN PROGRAM

Terdapat 3 buah bel yaitu  Bel 1, Bel 2 dan Bel 3. Bila salah satu bel ditekan dulu maka bel yang ditekan terlambat tidak akan  bisa nyala dikarenakan ada interlock. Interlock terjadi dengan memberikan Normally Close Contact bel yang berlainan. Misal ketika Bel 1 ditekan dahulu, Bel 2 dan Bel 3 tidak akan bisa dipencet karena normally close contact dari Bel 1 ada pada ladder Bel 2 dan Bel 3. Begitu pula dengan Bel 2 atau BEL 3 berlaku hal yang sama. Ketika salah satu Bel ditekan dahulu maka maka TIMER 0000 #50 akan ON dan LAMPU dengan nomor sesuai dengan bel yang ditekan akan ON selama 5 detik dengan jeda 1 detik dan 0,02 detik dengan setting pulsa.  

LINK VIDEO TUTORIAL

Berikut link video tutorial yang telah saya buat

https://www.youtube.com/watch?v=5NIJln8n_SA

5.         Buatlah program penyalaan lampu berjalan dengan ketentuan sebagai berikut:

SIMULASI PENYALAAN LAMPU BERJALAN SECARA BERURUTAN

       KETENTUAN

a)      Lampu terdiri dari 8 lampu.

b)      Lampu menyala bergantian mulai dari lampu nomor 1 hingga nomor 8 dan kembali ke nomor 1.

c)      Setiap lampu menyala selama 20 ms

 

TABEL PENGALAMATAN

LADDER DIAGRAM

PENJELASAN PROGRAM

Program ini adalah program lampu berjalan dimana lampu berjumlah 8 buah. Terdapat 2 buah input yaitu PB START dan PB STOP untuk me-reset program. Ketika PB START ditekan, internal relay akan ON. Internal relay akan mengaktifkan LAMPU 1. LAMPU 1 akan nyala selama 2 detik sesuai dengan TIMER 1. LAMPU 1 akan mengaktifkan TIMER 2 dan LAMPU 2 selama 2 detik. LAMPU 2 berlaku hal yang sama yaitu mengaktifkan TIMER DAN LAMPU 3. Proses pada lampu 1 dan 2 akan terus berjalan sampai LAMPU 8 aktif dan program akan kembai menyalakan LAMPU 1. Program baru berhenti berjalan ketika PB STOP ditekan sekali.

TAUTAN VIDEO SIMULASI

Berikut ini adalah video simulasi lampu berjalan dengan cx-programmer yang sudsh saya unggah di youtube.com.

https://www.youtube.com/watch?v=H1SwWj2Z5WI

Terimakasih