FTI-20406916 JURNAL

RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL KONVEYOR PENGHITUNG BARANG

MENGGUNAKAN PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) OMRON

TIPE CPM1A 20 CDR

UJANG SONJAYA/20406916

Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin

ABSTRAKSI

Kebutuhan manusia semakin lama semakin meningkat, berkembang dan bervariasi, untuk

memenuhi kebutuhan tersebut industri membutuhkan suatu alat yang dapat mengontrol dan

mengendalikan proses permesinan secara otomatis dan dapat diaplikasikan di semua mesin

industri sehingga menghasilkan produk dalam jumlah besar, presisi, dan dengan mutu yang

baik yang pada akhirnya dapat memenuhi kebutuhan manusia. Berdasarkan Fenomena di

atas industri yang bergerak di bidang rekayasa teknik kontrol menghasilkan sebuah alat

yaitu PLC. PLC (Programmable Logic Controller) adalah suatu alat berbasis mikroprosesor

yang dapat diprogram untuk mengontrol dan mengendalikan proses permesinan secara

otomatis. PLC banyak digunakan sebagai sistem kontrol otomatis di setiap aspek industri

mulai dari industri manufaktur, industri perakitan, industri elektronik, industri pengepakan

dan lain-lain. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk merancang dan membuat sistem

kontrol konveyor penghitung barang menggunakan PLC. sistem kontrol menggunakan PLC

ini memiliki jalur masukan sebagai input yaitu 2 buah tombol untuk menyalakan dan

mematikan kerja sistem, dan 2 buah sensor untuk mengontrol keberadaan barang diatas

konveyor barang dan menghitungnnya kemudian dimasukan ke dalam kotak kemasan/box

yang berada di atas konveyor box, dan jalur keluaran sebagai output yaitu 2 buah motor DC

untuk menggerakan 2 buah konveyor tersebut. PLC yang digunakan sebagai sistem kontrol

harus diprogram, bahasa pemrograman yang digunakan adalah diagram tangga dan kode

mnemonik, diagram tangga dibuat menggunakan software syswin versi 3.4 melalui komputer,

dan kode mnenonik dibuat menggunakan programming console. Setelah program dibuat

kemudian disimulasikan menggunakan PLC Simulator untuk mengetahui apakah program

tersebut benar atau tidak.

Kata Kunci : Konveyor, PLC, Programming console, Syswin, PLC Simulator

1. PENDAHULUAN Kemajuan teknologi otomasi industri

pada saat ini sudah semakin pesat dan luas

hal ini didorong oleh kebutuhan industri

yang semakin berkembang dan bervariasi

dari tahun ketahun, kemajuan ini dapat kita

lihat dengan semakin banyak industri yang

menggunakan sistem otomasi dalam

menjalankan proses-proses produksinya,

seperti pada industri perakitan mobil,

industri manufactur, industri makanan,

industri minuman, industri elektronik,

industri kosmetik, dan lain sebagainya.

Begitu pesat dan luas penggunaan

sistem otomasi disetiap bidang industri,

yang mana sistem otomasi tersebut tidak

lepas dari penggunaan sistem kontrol

konvensional yang terdiri dari beberapa

komponen yaitu Relai, Kontaktor,

magnetik kontaktor , namun sistem

tersebut sudah semakin ditinggalkan

karena memiliki banyak kelemahan dan

digantikan oleh kehadiran PLC (

Programmable Logic Controller ) yang

memiliki banyak kelebihan.

PLC (Programmable Logic Controller )

merupakan sebuah alat yang digunakan

untuk menggantikan rangkaian sederetan

relai yang dijumpai pada sistem kontrol

proses konvensional, dirancang untuk

mengontrol suatu proses permesinan

secara otomatis. Jenis dan tipe PLC sangat

banyak dan berpariasi sesuai dengan

perusahaan yang mengeluarakan produk

PLC tersebut.

PLC banyak digunakn pada aplikasi-

aplikasi industri, misalnya pada proses

pengepakan, penanganan bahan, perakitan

otomatis dan lain-lain. Dengan kata lain,

hampir semua aplikasi yang memerlukan

kontrol listrik atau elektronik

membutuhkan PLC. Maka oleh karena itu

penulis mencoba merancang, membuat

dan meneliti sistem kontrol konveyor

penghitung barang menggunakan PLC

Omron tipe CPM1A 20 CDR

2. LANDASAN TEORI 2.1. PLC (Programmable Logic

Controller)

2.1.1 Pengertian PLC

PLC (Programmable Logic Controller)

ialah rangkaian elektronik berbasis

mikroprosesor yang beroperasi secara

digital, menggunakan programmable

memory untuk menyimpan instruksi yang

berorientasi kepada pengguna, untuk

melakukan fungsi khusus seperti logika,

sequencing, timing, arithmetic, melalui

input baik analog maupun discrete /

digital, untuk berbagai proses

permesinan[14]

PLC merupakan sebuah alat yang

digunakan untuk menggantikan rangkaian

sederetan relai yang banyak dijumpai pada

sistem kontrol konvensional, dirancang

untuk mengontrol suatu proses

permesinan[2]

PLC jika dibandingkan dengan sistem

kontrol konvensional memilki banyak

kelebihan antara lain :

1. Butuh waktu yang tidak lama untuk membangun, memelihara, memperbaiki

dan Mengembangkan sistem kendali,

pengembangan sistem yang mudah.

2. Ketahanan PLC jauh lebih baik, Lebih murah.

3. Mengkonsumsi daya lebih rendah, 4. Pendeteksian kesalahan yang mudah

dan cepat,

5. Pengkabelan lebih sedikit, 6. Perawatan yang mudah, 7. Tidak membutuhkan ruang kontrol

yang besar,

8. Tidak membutuhkan spare part yang banyak, dan lain-lain.

2.1.2. Jenis-jenis PLC Berdasarkan jumlah input/output yang

dimilikinya ini. secara umum PLC dapat

dibagi menjadi tiga kelompok besar:

1. PLC mikro. PLC dapat dikatagorikan mikro jika jumlah input/ output pada

PLC ini kurang dari 32 terminal

2. PLC mini. Katagori ukuran mini ini adalah jika PLC tersebut memiliki

jumlah input/output antara 32 sampai

128 terminal.

3. PLC large. PLC ukuran ini dikenal juga dengan PLC tipe rack PLC dapat

dikatagorikan sebagai PLC besar jika

jumlah input/ output-nya lebih dari 128

terminal.

Fasilitas, kemampuan, dan fungsi yang

tersedia pada setiap kategori tersebut pada

umumnya berbeda satu dengan lainnya.

Semakin sedikit jumlah input/output pada

PLC tersebut maka jenis instruksi yang

tersedia juga semakin terbatas.

2.1.3. Komponen-komponen Utama

PLC

Komponen Utama atau perangkat keras

penyusun PLC adalah (1) Catu Daya /

Power Supply, (2) CPU (Central

Processing Unit) yang didalamnya

terdapat prosesor, dan memori, (3) Modul

Masukan (Input Modul), dan Modul

Keluaran (Output Modul), dan (4)

Perangkat Pemrograman.

Gambar 2.1 Komponen-komponen

utama PLC[3]

A. Catu Daya (Power Supply). Catu daya listrik digunakan untuk

memberikan pasokan daya keseluruh

komponen-komponen PLC. Kebanyakan

PLC bekerja dengan catu daya 24 VDC

atau 220 VAC, beberapa PLC catu

dayanya terpisah (sebagai modul

tersendiri), yang demikian biasanya

merupakan PLC besar, sedangkan PLC

medium atau kecil catu dayanya sudah

menyatu.

B. CPU ( Central Processing Unit ). CPU atau Unit Pengolahan Pusat,

terdiri dari 3 komponen penyusun : (1)

Prosesor, (2) Memori dan (3) Catu Daya (

Power Supply )

Gambar 2.2 Komponen utama

penyusun CPU[5]

Prosesor merupakan otak dari sebuah

PLC , fungsi utama adalah mengatur tugas

pada keseluruhan sistem PLC,

mengerjakan berbagai operasi antara lain

mengeksekusi program, menyimpan dan

mengambil data dari memori, membaca

nilai input dan mengatur nilai output,

memeriksa kerusakan, melakukan operasi-

operasi matematis, manipulasi data, tugas-

tugas diagnostik, serta melakukan

komunikasi dengan perangkat lain.

Gambar 2.3 Sistem PLC

[4]

Memori adalah area dalam CPU PLC

tempat data serta program disimpan dan

dieksekusi oleh prosesor, pengetahuan

tentang sistem memori pada PLC akan

sangat membantu dalam memahami cara

kerja PLC.

Secara umum memori dapat dibagi dua

kategori: Volatile ( mudah hilang ) dan

Nonvolatile, program atau data pada

memori volatile akan hilang jika catu daya

PLC mati. Memori ini juga dikenal dengan

nama RAM ( Random Acces Memory ).

Dalam sebagian PLC memori jenis RAM

masih digunakan untuk menyimpan

program pengguna ( aplikasi ) dengan

menggunakan baterai sebagai back up

daya jika catu daya mati. Adapun sifat dari

memori nonvolatile yaitu program atau

data yang tersimpan di dalamnya tidak

akan hilang walaupun catu daya PLC mati,

yang termasuk kategori ini adalah :

ROM (Read-Only Memory ) jenis memori ini dirancang untuk menyimpan

data atau program secara permanen.

Pada PLC, ROM digunakan untuk

menyimpan sistem operasi dan bios

PROM ( Programmable Read-Only Memory ) memori ini dapat diprogram

ulang dengan menggunakan alat

pemrograman khusus. digunakan untuk

back up program.

EPROM ( Erasable Programmable Read-Only Memory ) memori ini

turunan dari jenis PROM yang dapat

diprogram ulang setelah program yang

sebelumnya dihapus dengan

menggunakan Sinar Ultraviolet.

EEPROM ( Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory )

adalah memori nonvolatile yang

menyerupai RAM. Kebanyakan PLC

menggunakan memori jenis ini untuk

menyimpan program pengguna, alasan

utama adalah kemudahan dalam

mengubah program pada memori

tersebut, yaitu hanya dengan

menggunakan prangkat pemrograman

PLC itu sendiri, misalnya Komputer

atau unit miniprogramer. Salah satu

kerugian memori jenis ini adalah

keterbatasan dalam kemampuan hapus-

tulisnya ( Erase/Write ) yaitu sekitar

10.000 kali.

C. Modul Masukan dan Modul Keluaran. Modul masukan dan keluaran adalah

perantara antara PLC dengan perangkat

keras masukan dan perangkat keras

keluaran. Gambar 2.4 menunjukan posisi

keduanya dalam sistem PLC. Modul

masukan dan keluaran pada PLC mini

umumnya sudah Built in di PLC.

Tujuannya adalah melindungi CPU PLC

dari sinyal yang tidak dikehendaki yang

dapat merusak CPU itu sendiri. Modul

masukan dan modul keluaran ini berfungsi

untuk mengkonversi atau mengubah

sinyal-sinyal masukan dari perangkat keras

masukan ke sinyal-sinyal yang sesuai

dengan tegangan kerja CPU PLC

(misalnya masukan dari sensor dengan

tegangan kerja 5 Volt DC harus

dikonversikan menjadi tegangan 24 Volt

DC agar sesuai dengan tegangan kerja

CPU PLC). Hal ini dapat dilakukan

dengan mudah yaitu dengan menggunakan

opto-isolator sebagaimana ditunjukan pada

gambar 2.5.

Gambar 2.4 Rangkaian modul

masukan[2]

Dengan menggunakan opto-isolator

maka tidak ada hubungan kabel sama

sekali antara perangkat keras

masukan/keluaran dengan unit CPU.

Secara optic dipisahkan (perhatikan

gambar 2.5) dengan kata lain, sinyal

ditransmisikan melalui cahaya. Cara

kerjanya sederhana, perangkat keras

masukan akan memberikan sinyal untuk

menghidupkan LED (dalam opto-isolator)

akibatnya phototransistor akan menerima

cahaya dan akan menghantarkan arus

(ON), CPU akan melihatnya sebagai

logika nol. Begitu juga sebaliknya, saat

sinyal masukan tidak ada lagi maka LED

akan mati dan phototransistor akan

berhenti menghantar sinyal (OFF), CPU

akan melihatnya sebagai logika satu.

Perbedaan antara modul masukan dan

modul keluaran adalah LED pada modul

masukan dihidupkan oleh perangkat keras

masukan sementara LED pada modul

keluaran dihidupkan oleh CPU PLC.

Gambar 2.5 Rangkaian modul

keluaran[2]

D. Perangkat Pemrograman (Programming Device).

Programming Device adalah alat untuk

memasukan (membuat atau mengedit)

program ke dalam PLC. Ada 2 perangkat

program yang biasa digunakan (1)

Miniprogrammer atau Programming

Console, dan (2) Komputer.

D.1. Miniprogrammer atau Konsole.

Miniprogrammer atau Programming

Console (biasa disebut Konsol) adalah

sebuah perangkat seukuran kalkulator saku

yang berfungsi untuk memasukkan

instruksi-instruksi program ke dalam PLC.

Umumnya, instruksi-instruksi program

dimasukan dengan mengetikkan simbol-

simbol diagram tangga dengan

menggunakan kode mnemonik (Mnemonic

Code).

Sebagai contoh, untuk memprogram

diagram tangga pada gambar dibawah ini

dengan menggunakan PLC produksi

OMRON maka diketikkan instruksi -

instruksi pada Programming Console

sebagai berikut:

Gambar 2.6 Diagram tangga yang akan

diketik pada konsol[5]

Tabel 2.1 Contoh kode mnemonik dan

pengalamatannya untuk gambar 2.7

Kode Mnemonik Alamat

LD 00000

OR 00002

AND 00001

OUT 00100

LD 00002

OUT 00101

Dalam hal ini, simbol-simbol LD, OR

LD, AND OUT adalah kode mnemonik

yang dapat berbeda, tergantung vendor

pembuat PLC ( misalnya instruksi LD

ekivalen dengan instruksi STR pada PLC

produksi Allen Bradley ) sedangkan

bilangan numeris 00000, 00002, 00100,

dan 00100 adalah parameter yang berupa

alamat-alamat terminal masukan dan

terminal keluaran PLC tersebut

Pada umumnya, miniprogrammer

dirancang untuk kompatibel dengan dua

atau lebih PLC dalam sebuah tipe. Selain

digunakan untuk memasukkan program

diagram ladder, beberapa jenis

miniprogrammer juga dilengkapi fasilitas

untuk monitoring klan tugas-tugas

diagnostic

Gambar 2.7 Miniprogrammer

D.2. Komputer Pemrograman PLC dengan

menggunakan miniprogrammer ini akan

sangat melelahkan jika jumlah anak tangga

pada diagram ladder yang akan diprogram

berukuran relatif besar. Umumnya,

penggunaan konsol ini biasa digunakan

hanya untuk pengeditan program saja.

Untuk memasukkan program secara

keseluruhan pada PLC, dapat digunakan

Komputer.

Vendor-vendor PLC umumnya

menyertakan perangkat lunak ( Software )

untuk mengimplementasikan pemasukan

program diagram tangga, pengeditan,

dokumentasi dan monitoring ke dalam

PLC.

Gambar 2.8 Pemrograman PLC dengan

menggunakan komputer.

E. Perangkat Keras Masukan/Keluaran PLC.

PLC harus dihubungkan dengan

perangkat keras masukan sebagai

pengendali dan perangkat keras keluaran

sebagai sesuatu yang dikendalikan

sementara PLC tersebut bekerja sebagai

pemroses, seperti diperlihatkan pada

gambar di bawah ini.

Gambar 2.9 Perangkat masukan dan

perangkat keluaran PLC[3]

E.1. Perangkat Keras Masukan (Input

Device) Input Device merupakan bagian PLC

yang berhubungan dengan perangkat luar

yang memberikan masukan kepada CPU,

perangkat masukan dapat berupa tombol,

Switch, Saklar, Sensor atau perangkat ukur

lain. Perangkat masukan memicu eksekusi

logika/program pada PLC

Gambar 2.10 Perangkat keras

masukan PLC[5]

Perangkat masukan PLC terbagi dua

yaitu : Perangkat Masuka Diskrit (

Discrete Input Device ) dan Perangkat

Masukan Analog ( Analog Input Device ).

Sebelum melangkah lebih jauh, penting

untuk memahami istilah diskrit dan analog. Karena keduanya menentukan sinyal yang akan diterima atau dihasilkan

oleh peralatan. Discrete input device

menghasilkan sinyal 0 dan 1, sedang

analog input device menghasilkan sinyal

dengan range tertentu (0, 1, 2, 3, 4, ). Demikian juga discrete output device

diaktifkan oleh sinyal 0 dan 1, sedang

analog output device dapat diaktifkan oleh

sinyal dengan range tertentu (0, 1, 2, 3, 4,

) Diskrit yang pada dasarnya hanyalah

sinyal-sinyal hidup/ mati, adapun analog yaitu sinyal-sinyal yang

amplitudonya mempresentasikan

magnitude kuantitas yang dideteksi. Sinyal

analog yang sering dijumpai adalah sinyal

arus 4-20 mA, tegangan 0-5 Volt

Perangkat keras masukan yang termasuk

discrete ( Discrete Input Device ) adalah:

Selector switches, push buttons,

thumbwheel switches

Photoelectric eyes, limit switches,

circuit breakers

Proximity switches, level switches

Motor starter contacts

Relay contacts

Fans, lights, horns, valves

Perangkat keras masukan yang termasuk

analog (Analog input device) adalah:

Temperature sensors

CO2 sensors

Pressure sensors

Humidity sensors

Flow sensors

Potentiometers.

E.2. Perangkat Keras Keluaran (Output

Device)

Output Device Merupakan bagian PLC

yang berhubungan dengan perangkat luar

yang memberikan keluaran dari CPU,

perangkat keluaran dapat berupa Motor

AC/DC, lampu, katup dan lain-lain.

Perangkat keluaran tersebut akan bekerja

sesuai dengan perintah yang dimasukan

kedalam PLC.

Gambar 2.11 Perangkat keras

keluaran[5]

Perangkat keluaran PLC juga terbagi

dua yaitu : Perangkat Keluaran Diskrit (

Discrete Output Device ) dan Perangkat

Keluaran Analog ( Analog Output Device

).

Perangkat keras keluaran yang

termasuk discrete ( Discrete Output Device

) adalah:

Alarms

Control relays

Fans, lights, horns, valves

Motor starters, solenoids

Perangkat keras keluaran yang

termasuk analog ( Analog Output Device )

adalah:

Analog Valves

Actuators

Chart Recorders

Electric Motor Drives

Analog Meters

Pressure Sensors

Pemrograman PLC

Berkaitan dengan pemrograman PLC,

ada lima model atau metode yang telah

distandardisasi penggunaannya oleh IEC

(International Electrotechnical

Commission) 1131-3 adalah sebagai

berikut:

List Instruksi (Instruction List) - Pemrograman dengan menggunakan

instruksi-instruksi bahasa level rendah

(Mnemonic), seperti LD, AND, OR dan

lain sebagainya.

Table 2.2 Contoh list instruksi

ALAMAT INSTRUKSI OPERAN

0 LD 00000

1 AND NOT 00001

2 OUT 00002

3 END

Diagram Tangga (Ladder Diagram) Pemrograman berbasis logika relai,

cocok digunakan untuk persoalan-

persoalan kontrol diskret yang

input/output hanya memiliki dua

kondisi on atau off seperti pada sistem

kontrol konveyor, lift, dan motor-motor

industri.

Gambar 2.12 Diagram tangga

Diagram Blok Fungsi ( Function Blok Diagram ) Pemrograman berbasis aliran

data Secara grafis. Banyak digunakan

untuk tujuan kontrol proses yang

melibatkan Perhitungan-perhitungan

kompleks dan akuisisi data analog.

Gambar 2.13(a) Diagram tangga (b)

Diagram blok fungsional

ekivalennya[4]

Diagram Fungsi Sekuensial (Sequential Function/Flow Charts) - Metode grafis

untuk pemrograman terstruktur yang

banyak melibatkan langkah-langkah

rumit, seperti pada bidang robotika,

perakitan kendaraan, Batch Control,

dan lain sebagainya.

Gambar 2.14 Diagram Fungsi

Sekuensial[4]

Teks Terstruktur (Structured Text) - Tidak seperti keempat metode

sebelumnya, pernrograman ini

menggunakan statemen-statemen yang

umum dijumpai pada bahasa level

tinggi (high level programming) seperti

If/Then, Do/While, Case, For/Next, dan

lain sebagainya. Dalam aplikasinya,

model ini cocok digunakan untuk

perhitungan-perhitungan matematis

yang kompleks, pemrosesan tabel, serta

fungsi fungsi kontrol yang memerlukan

algoritma khusus.

Gambar 2.15 Teks Terstruktur

Walaupun hampir semua vendor PLC

telah mendukung kelima model

pemrograman tersebut, tetapi secara de

facto sampai saat ini yang sangat luas

penggunaannya terutama di industri adalah

diagram tangga. Alasan utamanya adalah

diagram ini sangat mudah untuk dipahami

para teknisi, di pabrik umumnya telah

lebih dahulu familiar dengan jenis diagram

tangga elektromekanis, yaitu diagram

tangga dengan menggunakan simbol-

simbol komponen elektromekanis dalam

penggambaran logika kontrolnya.

Konveyor

Konveyor adalah salah satu jenis alat

pengangkut atau pemindah yang berfungsi

untuk mengangkut atau memindahkan

bahan-bahan industri yang berbentuk

padat, terdiri dari ban berbentuk bulat

menyerupai sabuk (Belt) yang diputar oleh

motor. Konveyor memiliki banyak jenis

dibuat sesuai dengan kebutuhan industri

seperti Belt Conveyor, Chain Conveyor,

Screw Conveyor

( a ) Belt Conveyor ( b ) Chain

Conveyor ( c ) Screw Conveyor

Gambar 2.36 Jenis-jenis konveyor

Dari banyak jenis konveyor maka

dipilihlah Konveyor Sabuk (Belt

Conveyor) karena lebih mudah dibuat dan

lebih hemat. Komponen utama dari

Konveyor Sabuk ini adalah : Roller, Sabuk

(Belt), Rangka, Motor DC, Roda

Gigi/Pulley.

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

PROTOTIPE KONVEYOR

PENGHITUNG BARANG

3.1. Pembuatan Alat Penelitian Dalam proses perancangan, dan

pembuatan prototipe konveyor penghitung

barang berbasis PLC ini diperlukan

beberapa alat dan bahan yang menunjang

pembuatannya. Selain pembuatan

perangkat keras (Hardware) yang

berwujud konveyor beserta pengendalinya

juga diperlukan pembuatan program

(Software) yang akan dimasukkan ke

dalam CPU PLC sebagai pengendali

Prototipe konveyor tersebut, program yang

akan digunakan adalah Program Diagram

Tangga (Ladder Diagram Programming)

dengan menggunakan software Sywin 3.4.

yang akan dijelaskan pada bab 4.

3.2. Diagram Alir Pembuatan Konveyor Perancangan dan pembuatan

perangkat keras ini bertujuan untuk

pembuktian dan aplikasi secara nyata dari

proses sistem pengendali yang berbentuk

sebuah prototipe, sehingga dapat dipahami

dengan mudah dan jelas. Adapun langkah-

langkah pembuatannya prototipe konveyor

adalah sebagai berikut :

Gambar 3.1 Diagram alir pembuatan

prototipe konveyor

3.3. Rangkaian Pengendali Konveyor Rangkaian pengendali yaitu rangkaian

yang berfungsi sebagai pengendali

konveyor yang juga merupakan bagian

dari perangkat keras masukan ( input

device ), rangkain pengendali terdiri dari :

1. Catu Daya 2. Sensor Cahaya 3. Tombol Start dan Tombol Stop 4. PLC

Gambar 3.9 Diagram alir

pembuatan rangkaian pengendali

konveyor

3.3.1. Catu Daya (Power Suplly) Untuk menggerakan motor konveyor

diperlukan tegangan listrik yang sesuai

dengan tegangan input motor konveyor

tersebut yaitu 12 Volt DC. Power supply

berfungsi menyuplai tegangan pada motor

DC tersebut.

Rangkaian power supply yang

digunakan terdiri dari sebuah tansformator

step down dan 4 buah dioda (diode bridge)

yang akan menghasilkan output berupa

tegangan DC. tegangan keluaran yang

dikeluarkan adalah +12 Volt DC dan +5

Volt DC. Catu daya ini mensuplai 2 buah

komponen Kelistrika yaitu :

Motor DC untuk penggerak Konveyor yang memiliki tegangan input sebesar

12 Volt DC ( sebanyak 3 buah ),

Sensor Proximity yang memiliki tegangan input +5 Volt DC, ( sebanyak

2 pasang ).

Pemasangan Catu Daya ini ditujukan

agar komponen-komponen elektrikal yang

terdapat pada prototipe konveyor yaitu

motor dc penggerak konveyor, dan 2 buah

sensor tidak rusak ketika terjadi tegangan

tidak konstan.

Pada catu daya ini, tegangan AC dari

jala-jala listrik terlebih dahulu akan

diturunkan dengan menggunakan

transformator stepdown untuk kebutuhan

regulasi sekunder. Tegangan yang

diturunkan tersebut selanjutnya akan

disearahkan oleh sebuah rectifier

(Penyearah) dan akan distabilkan

tegangannya oleh sebuah filter yang

nantinya akan diteruskan pada rangkaian

konveyor penghitung barang.

Gambar 3.10 Rangkaian catu daya

pada konveyor penghitung barang

3.3.2. Sensor Photodioda. Sensor yang digunakan dalam

rangkaian ini adalah sensor photodiode.

Sensor yang digunakan sebanyak 2 bauh

sensor 1 untuk menedeteksi keberadaan

box (selanjutnya disebut sensor box) dan

Driver

Relay

sensor 2 untuk mendeteksi (menghitung)

barang (selanjutnya disebut sensor

barang). Photodioda digunakan sebagai

detektor cahaya dan LED (Light Emiting

Dioda) yaitu dioda pemancar cahaya, yang

digunakan sebagai sumber cahaya yang

diletakkan pada suatu tempat dimana objek

dapat dideteksi ketika memotong garis

cahaya.

Photodiode dipasang berhadapan sejajar

dengan Led agar dapat menerima cahaya

dari Led, dalam kondisi normal sensor

menghasilkan logika Nol, dan ketika

cahaya terhalangi oleh benda maka akan

menghasilkan nilai logika 1.

Prinsip kerja sensor dalam kondisi

normal sensor tanpa dilewati benda adalah

Nol, dalam artian keluaran dari sensor

tidak menghasilkan tegangan sama sekali,

cahaya yang diterima oleh sensor

pothodioda diatur pada komparator agar

menghasilkan logika 0 yang berupa

tengangan sebesar 0 volt, dan jika

pothodioda tidak mendapatkan cahaya (

terhalangi oleh benda ) maka output sensor

akan menghasilkan logika 1 yang berupa

tegangan sebesar 4,5 volt, karena output

tegangan dari rangkaian sensor hanya 4,5

volt saja maka ditambahkan Driver relay,

yang fungsinya sebagai saklar otomatis

yang menghubungkan tegangan catu daya

dari PLC omron ke Jalur masukan pada

PLC Omron, agar logika 1 dan 0 dapat

dibaca oleh PLC.

Gambar 3.11 Driver sensor

proximity berbasis photodiode

3.3.3. Tombol Start dan stop. Jenis tombol yang digunakan adalah

tombol jenis Pushbutton. Menggunakan 2

buah tombol, yang pertama berfungsi

sebagai tombol start, dan yang kedua

berfungsi sebagai tombol stop.

3.3.4. Programmable Logic Controlller (PLC)

PLC digunakan untuk mengontrol,

mekanisme kerja konveyor penghitung

barang. PLC yang digunakan adalah PLC

Omron CPM1A 20 CDR yang akan

dijelaskan secara singkat pada subbab 3.6.

3.4. Diagram Alir Pembuatan Prototipe Konveyor Penghitung Barang

Setelah pembuatan konveyor sebagai

suatu alat yang akan dikendalikan

(output), dan rangkaian pengendali yaitu

catu daya, dan sensor terpasang sebagai

alat pengendali (input), setelah itu

pemasangan PLC sebagai pemroses.. Agar

lebih jelas perhatikanlah diagram alir

Gambar 3.12 Diagram alir pembuatan

prototipe konveyor penghitung barang

Gambar 3.13. Prototipe konveyor

penghitung barang

3.5. Pengkabelan Setelah terpasang semua, maka kita

hubungkan semua rangkaian tersebut satu

dengan yang lainnya dengan cara

pengkabelan yaitu:

1. Menghubungkan catu daya dengan sensor, motor konveyor a, motor

konveyor b, tombol start, tombol stop

dan input daya PLC (catu daya

memasok daya kesemua komponen

tersebut sesuai dengan kebutuhannya

melalui terminal negatip (-))

2. Menghubungkan tombol start, tombol stop, sensor box dan sensor benda

(sebagai input) dengan terminal input

PLC (perhatikan gambar 3.18a

dibawah)

3. Menghubungkan motor konveyor a dan motor konveyor b (sebagai output)

dengan terminal output PLC

(perhatikan gambar 3.18b dibawah)

PLC

Omron

CPM 1 A

20 CDR

IN 00000

OUT 01001

IN 00002

IN 00001

OUT 01000

IN 00003

DC out

24 V

+

-

AC

in 220v

CATU DAYA

+5 V out

Ground

+12 V out

Ground

AC

Ground

220 V in

DC in

12 vR 1

R 4

R 3

R 2

In 1

In 2

In 3

In 4

in 24 v

Out 1

Out 2

Out 3

Out 4

Rangkaian Sensor

( Komparator )

Out sensor 1

Out sensor 2

Pothodiode LED

Pothodiode LED

Sensor 1

Sensor 2

DC

In 5v LM

339

Tombol

START

Tombol

STOP

Motor 1

( Konveyor pembawa benda )

M1 M2

Motor 2

( Konveyor pembawa box )

+ +_ _

In Sensor 1 In Sensor 2

Gambar 3.14. Skema pengkabelan

rangkaian keseluruhan

Gambar 3.15. Pengkabelan PLC

dengan perangkat luar

PENGUJIAN DAN

PEMBAHASAN 4.1. Pengujian Komponen.

Sebelum melakukan pengujian

prototipe konveyor penghitung barang

maka kita harus menguji setiap komponen

dari alat-alat tersebut yaitu Catu daya,

Sensor dan Motor penggerak untuk

memastikan bahwa setiap komponen

tersebut terhubung satu dengan yang lain

dan bekerja dengan baik.

Gambar 4.1 Prototipe konveyor

penghitung barang

4.1.1. Pengujian Catu Daya Dalam setiap rangkaian elektronik pasti

membutuhkan sumber tegangan atau catu

daya, dalam alat yang dibuat ini

membutuhkan catu daya tegangan DC 5

volt, dan 12 volt, Catu daya menggunakan

jenis adaptor yang dibuat sendiri, adapun

rangkain catu daya dapat dilihat pada

gambar 4.1 dibawah ini :

Gambar 4.2. Rangkaian catu daya.

Adapun langkah-langkah dalam

pengujian catu daya yaitu :

a. Menghubungkan tegangan input 220 volt dari PLN,.

b. Mengukur tegangan sebelum diode, Ground (titik 1) dan setelah rangkain

adaptor (titik 2 dan titik 3). Titik 1 ke

titik 2=5 V, titik 1 ke titik 3 = 12 V

c. Mencatat hasil pengujian.

Tabel 4.1. Hasil pengujian catu daya.

No Catu daya Masukan AC Keluaran DC

1 5 volt 220 volt 5 v

2 12 volt 220 volt 12 volt

4.1.2. Pengujian Sensor Gambar rangkaian sensor berbasis

Photodiode dan Led dan Driver relay

dapat dilihat pada Gambar 4.2 dibawah ini:

Gambar 4.3. Rangkain sensor dan driver

relay

Langkah pengujian

Cara pengujian sensor melewati

beberapa tahapan, yaitu :

- Menghubungkan catu daya 5 volt kebagian rangkaian driver sensor, dan

catu daya 12 volt ke bagian driver

relay.

- Melakukan pengujian pada bagian sensor yang diinginkan untuk

mendapatkan hasil yang diinginkan,

dengan menggunakan multimeter

digital untuk melihat apakah keluaran

dari sensor tersebut benar atau tidak.

- Mencatat hasil pengujian.

Tabel 4.2 Hasil pengujian sensor

No Sensor

photodioda

tanpa

penghalang

dengan

penghalang

1 sensor 1 0 1

2 sensor 2 0 1

4.1.3 Pengujian Motor Penggerak

Motor penggerak DC digunakan

sebagai penggerak belt konveyor untuk

membawa box dan barang, proses

pengujian dilakukan dengan memberikan

catu daya 12 volt dari adaptor ke motor

DC, motor akan berputar menggerakkan

gear yang ada pada konveyor dan memutar

belt konveyor.

4.2. Perancangan Program. Dalam merancang program kendali

PLC haruslah menempuh tahapan-tahapan

yang sistemastis sebagai berikut:

Gambar 4.4. Diagram alir

perancangan program

4.2.1. Menguraikan Urutan Kendali Urutan kendali konveyor penghitung

barang sepereti diperlihatkan pada diagram

alir dibawah ini.

Gambar 4.5 Diagram alir konveyor

penghitung barang

4.2.2. Menentukan Bit Operan untuk Perangkat Masukan dan

Keluaran.

Untuk konveyor penghitung barang bit

operennya adalah seperti table dibawah ini.

Tabel Pengalamatan (Addressing)

Perangkat Masukan

Perangkat Masukan

No Komponen Alamat

Input Fungsi

1 Tombol

Start 00000

Menghidupkan

sistem

2 Tombol

Stop 00001

Mematikan

Sistem

3 Sensor 1 00002

Memberhentikan

box dan

menghidupkan

motor konveyor

barang

4 Sensor 2 00003

Menghitung

barang dan

menghidupkan

motor konveyor

box

Tabel Pengalamatan (Addressing)

Perangkat Keluaran

OUTPUT

No Komponen Alamat

Output Fungsi

1

Motor

Konveyor

1

01000

Menggerakan

Konveyor

Box

2

Motor

Konveyor

2

01001

Menggerakan

Konveyor

Barang

4.2.3 Membuat Program Kendali

Program kendali PLC dibuat dengan

diagram tangga menggunakan software

syswin 3.4 melalui komputer dan kode

mneumonik melalui programming console.

Gambar 4.6 Diagram tanggga dan kode

mnemonik konveyor penghitung barang

4.2.4 Membuat Program Menggunakan

Syswin 3.4

Sebelum program dimasukkan kedalam

PLC maka program dibuati menggunakan

perangkat lunak SYSWIN 3.4 yang

kemudian disimulasikan dengan

menggunakan simulator PLC. Setelah

program benar baru kemudian dimasukkan

kedalam PLC,

Gambar 4.7.Diagram alir pembuatan

program menggunakan syswin 3.4

tahapan dalam pembuatan program

menggunakan software syswin 3.4 sebagai

berikut:

a. jalankan program syswin 3.4 sehingga tampak seperti pada gambar dibawah

ini

Gambar 4.8 Tampilan awal dari

program Syswin 3.4

b. Memasukkan instruksi-instruksi yang telah dibuat kedalam diagram tangga

sesuai dengan urutan proses dan kerja

dari system keseluruhan,

Gambar 4.9.Diagram tangga konveyor

penghitung barang

Penjelasan diagram tangga gambar 4.9

Diagram tangga 1 ( Penghitungan)

Main 1

Diagram tangga Program ini digunakan

untuk mengendalikan prototipe konveyor

penghitung barang

Network 1

Memulai proses yaitu menyalakan semua

komponen konveyor penghitung barang

Gambar 4.10.Tampilan network 1

Untuk menjalankan dan menghentikan

kerja alat dibutuhkan 2 buah tombol, yaitu

tombol Start dan tombol Stop, tombol Start

diberikan operand IN 00000 pada PLC,

sedangkan tombol Stop menggunakan

operand IN 00001 pada PLC, pada saat

tombol Start ditekan maka akan

menghidupkan Start_Jalan pada operand

20000 yang menyebabkan konveyor akan

terus berjalan walau tombol Start dilepas.

Network 2

Diagram tangga untuk menjalankan

konveyor benda

Gambar 4.11. Tampilan network 2

Setelah Out 20000 ( Start_Jalan) terkunci

dalam kondisi ON maka akan

menghidupkan Konveyor_Benda yaitu

menghidupkan motor penggerak konveyor

yang membawa benda.

Network 3

Diagram tangga untuk menghitung benda

yang lewat ( pencacah benda)


Counter atau pencacah digunakan untuk

menghitung jumlah benda yang akan

masuk kedalam box, penghitungan

dilakukan sebanyak 5 kali, setelah

mencapai nilai 5 maka akan mengaktifkan

CNT 000, dan di reset oleh sensor

pembawa box ( Sensor_Box).

Network 4

Diagram tangga untuk menjalankan

konveyor box,


jaringan diagram tangga ini digunakan

untuk menghentikan konveyor benda

setelah counter / penghitung mencapai

hitungan 5, dan sekaligus menghidupkan

konveyor pembawa box.

Network 5

Mengakhiri program.


Perintah END pada program digunakan

untuk mengakhiri program, agar program

tersebut dapat bekerja dengan sempurna.

4.2.5. Menguji Program dengan menggunakan simulator PLC

Setelah seluruh program dibuat

dengan menggunakan SYSWIN 3.4,

sebelum dimasukan ke dalam PLC, maka

program harus diuji coba dengan

menggunakan Simulator PLC yaitu sebuah

program yang berfungsi untuk

membuktikan kebenaran dari sebuah

program, apakah program itu sudah betul

atau masih salah. Selain itu dapat

menetukan operand-operand yang keliru.

Gambar 4.15. Tampilan Simulator PLC

v1.0 karya Tang Tung Yan

Gambar 4.16. Tampilan PLC Simulator

dengan program penghtiung barang

4.3. Memasukkan program ke dalam PLC Menggunakan Konsol

Program PLC yang telah dibuat

dimasukkan kedalam PLC Omron dengan

menggunakan console pemrograman,

memasukkan program dengan

menggunakan console dilakukan secara

meanual, mengikuti urutan program yang

telah dibuat.

Proses memasukkan program

dilakukan dengan beberapa cara dibawah

ini :

a. Memasang kabel konektor dari console pemrogram ke PLC, setelah terpasang

kemudian menghidupkan PLC sehingga

console mendapatkan catu daya dari

PLC. Kemudian membuka password

pada PLC dengan cara menekan tombol

dengan demikian password pada PLC akan

terbuka dan tampilan pada layar console

menjadi 00000.

b. Memutar posisi kunci selector ke mode Program, mode program digunakan

untuk membuat, mengedit program

pada PLC.

c. Mengecek keadaan PLC, apakah didalam memori PLC sudah terdapat

program atau belum, Jika terdapat

program didalam PLC maka program

dalam memori PLC harus dihapus

dengan cara:

d. Memulai memasukkan program yang

telah dibuat kedalam PLC, sesuai

dengan urutannya, adapun program

yang telah dibuat dapat dilihat pada

gambar dibawah ini:

Gambar 4.17. Program kode mnemonik

keseluruhan.

4.4. Pengujian Alat Pengujian alat keseluruhan

dilakukan dengan beberapa tahapan

diantaranya :

a. setelah program selesai dimasukkan kedalam PLC kemudia putar kunci

selector pada PLC ke mode RUN atau

MONITOR, hal ini dilakukan agar

program yang telah dimasukkan

kedalam PLC dapat bekerja.

b. Menghidupkan catu daya utama untuk menhidupkan komponen-komponen

pada alat, seperti sensor dan penggerak

mekanis.

c. Meletakkan benda pada konveyor pembawa benda dan menaruh box pada

konveyor pembawa box, dengan posisi

tidak menyentuh sensor.

d. Tekan tombol Start, maka konveyor box akan jalan menuju arah jatuh benda

dari konveyor pembawa benda. Dan

siklus akan bekerja secara otomatis, lalu

tekan tombol Stop untuk menghentikan

kerja dari alat.

e. Mengecek rangkaian penghitung atau counter, caranya dengan menghidupkan

alat kemudian Start, lalu lewatkan

benda melewati Sensor benda ( S 1 ),

sebanyak 5 kali, jika benar maka

konveyor pembawa benda akan

berhenti dan konveyor pembawa box

akan berjalan.

f. Jika terjadi kegagalan dalam proses pengujian maka perlu dilakukan

pengecekan perangkat mekanik dan

elektrik dari alat tersebut, jika tidak ada

kesalahan maka pengecekan selanjutnya

dilakukan pada bagian program, lalu

memperbaiki bagian yang salah sampai

alat dapat bekerja dengan normal.

4.5. Analisa Kerja Alat Setelah seluruh langkah pengujian

selesai kemudian menganalisa kerja dari

alat dan program, prinsip kerja dari alat

tersebut yaitu :

a. pada saat tombol Start ditekan maka konveyor box akan bergerak membawa

bok sampai box tersebut mencapai

sensor box.

b. Setelah sensor box aktif maka konveyor pembawa box akan berhenti, dan box

akan berhenti tepat didepan benda

keluar.

c. Saat box berhenti maka konveyor pembawa benda akan aktif dan

membawa benda menuju box

penampung, benda akan melewati

sensor benda atau sensor pendeteksi

benda, sensor benda akan menghitung

banyaknya benda yang melewatinya,

batas dari jumlah benda diatur pada

program yaitu 5 buah , setelah benda

yang lewat berjumlah 5 benda maka

konveyor pembawa benda akan

berhenti.

d. Setelah konveyor pembawa benda berhenti maka konveyor pembawa box

akan bergerak membawa box ketempat

berikutnya, sampai box berikutnya

berada pada posisi yang telah

ditentukan.

e. Alat akan bekerja seterusnya seperti itu sampai tombol Stop ditekan maka alat

akan berhenti.

DAFTAR PUSTAKA

1) Setiawan, Iwan. Programmable Logic Controller (PLC) dan Teknik Perancangan Sistem Kontrol. Edisi Pertama. Yogyakarta. Andi. 2006

2) Eko Putra, Agfianto. PLC Konsep, Pemrograman dan Aplikasi. Edisi Pertama. Yogyakarta. Gava Media. 2007

3) Wicaksono, Handy. Programmable Logic Controller, Teori Pemrograman dan Aplokasinya Dalam Otomasi Sistem. Edisi Pertama. Yogyakarta. Graha Ilmu. 2009

4) Bolton, William. Programmable Logic Controller (PLC) Sebuah Pengantar. Edisi Ketiga. Jakarta. Erlangga. 2004

5) Bryan, L.A. & E.A Bryan. Programmable Controller: Theory and Implementation. Second Edition. United States of America. Industrial Text Company. 1997

6) Hackwort, Jhon R. & Frederic D. Hackwort Jr. Programmable Logic Controller: Programming Methodes and Applicattion.

7) Omron. Syswin: Software Programming Tools for Omron Programmable Logic Controller Versi 3.4. Japan. Omron Corporation. 1996

8) Omron. Sysmac CPM1A Programmable Controllers: Opreation Manual. Japan. Omron Corporation. 2007

9) Irianto Tj, Tri.. Modul Pengenalan Dasar PLC (ProgrammableLogic Controllers) dan Dasar Pemrograman Syswin 3.2. 2005

10) Jack, Hugh. Automating Manufacturing Systems with PLCs., Version 5.0, Boston, GNU Free Documentation License, 1993-2007

11) Hadiyanto, Ahmad. Suyanto. Dkk. Pengoperasian Mesin Produksi dengan Kendali PLC., Departemen Pendidkan Nasional, 2005

12) Nachbar, G. H. Rangkaian Elektronika Populer, terjemahan, , Jakarta, Elex media komputindo, 1988.

13) Adi, Agung Nugroho . Mekatronika., Edisi Pertama, Yogyakarta, Graha Ilmu, 2010 14) Tung Yan, Tang. Simulator PLC (Software), Malaysia., Johor., 1998

Documents

FTI-20406916 JURNAL