Upload
lythuy
View
364
Download
22
Embed Size (px)
Citation preview
Achmad Ulul Azmy - L2F009091 Halaman 1
Makalah Seminar Kerja Praktek
PERANCANGAN APLIKASI PLC OMRON SYSMAC CPM1A
PADA MODUL PINTU GARASI OTOMATIS DI LABORATORIUM
TEKNIK KONTROL OTOMATIK TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS
DIPONEGORO Achmad Ulul Azmy (L2F009091)
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang
Jln. Prof. Soedharto, Tembalang, Semarang, Jawa Tengah, Indonesia
e-mail: [email protected]
Abstrak
PLC (Programmable Logic
Controller) atau pengendali logika yang dapat
diprogram dengan berbagai kelebihan dan
kemudahan dalam pemakaiannya merupakan
salah satu solusi untuk melakukan otomatisasi
suatu sistem. Pada pelaksanaan kerja praktik
ini, sesuai kebutuhan pembelajaran praktikum
pada Laboratorium Teknik Kontrol Otomatik
yang tidak hanya mempelajari tentang
software, namun juga hardware, makakerja
praktik ini telah disesuaikan sebagai bahan
pembelajaran. Sehingga dirancanglah sebuah
modul pintu garasi otomatis yang dikontrol
menggunakan PLC tipe OMRON SYSMAC
CPM1A.
Usaha pengontrolan modul
praktikum pintu garasi otomatis menggunakan
PLC dilakukan sebagai bentuk penerapan ilmu
dalam bangku perkuliahan sekaligus metode
pembalajaran mahasiswa, yakni metode FSM
(Finite State Machine)dan metode trial-error.
CX-Programmer digunakan untuk
memprogram PLC. Dengan Daigram Ladder
sebagai bahasas pemrogramannya.
Kerja praktik ini sesuai dengan
kebutuhan yang telah diuraikan diawal
beserta usaha mewujudkannya telah
menghasilkan modul pintu garasi otomatis
beserta pengontrolannya dengan algoritma
yang disajikan dalam artikel ini.
Kata kunci: otomatisasi pintu garasi, ladder
diagram, PLC
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan teknologi yang
begitu pesat sangat berpengaruh pada
kemajuan di bidang industri otomatisasi.
Saat ini banyak industri-industri yang
beralih pada mesin-mesin otomatis
daripada menggunakan cara-cara
konvensional. Dengan adanya alat-alat
otomatis tersebut pekerjaan industri akan
semakin mudah, presisi, efektif dan
efisien.
Dengan adanya sistem otomatisasi
pintu garasi dengan menggunakan PLC
Omron Sysmac CPM1A, diharapkan akan
menghasilkan suatu alat yang mampu
membantu pekerjaan manusia dalam
kehidupan sehari-hari denganteknologi
yang handal, sehingga dalam hal ini,
proses membuka dan menutup pintu garai
menjadi lebih mudah, efektif dan efisien.
1.2 Maksud dan Tujuan
Tujuan dari Kerja Praktek ini adalah
untuk memperkenalkan PLC sebagai salah
satu pendukung otomatisasi industri dasar
pemrograman PLC dan aplikasi PLC
khususnya seri Omron Sysmac CPM1A
yang diterapkan pada otomatisasi sistem
pintu garasi.
Achmad Ulul Azmy - L2F009091 Halaman 2
1.3 Pembatasan Masalah
Materi kerja praktek ini dibatasi
pada pengolahan PLC OMRON
SYSMAC CPM1A dari sisi perangkat
kerasnya dan pemrograman dasar bahan
ladder untuk mendukung kerja PLC dalam
aplikasinya untuk pintu garasi. Fungsi-
fungsi tambahan di luar fungsi dasar pada
pemrograman dan aplikasi-aplikasi PLC
selain aplikasi dasar tidak diulas pada
laporan kerja praktek ini.
II. DASAR TEORI
2.1 PLC (Programmable Logic
Control)
Berdasarkan pada standar yang
dikeluarkan oleh National Electrical
Manufacture Association (NEMA) ICS3-
1978 Part ICS3-304, PLC didefinisikan
sebagai berikut : “PLC adalah suatu
peralatan elektronik yang bekerja secara
digital, memiliki memori yang dapat
diprogram menyimpan perintah-perintah
untuk melakukan fungsi-fungsi khusus
seperti logic, sequening, timing, counting,
dan aritmatika untuk mengontrol berbagai
jenis mesin atau proses melalui analog
atau digital input/output modules”.
Gambar 2.1 Fungsi PLC
2.2 PLC OMRON SYSMAC
CPM1A
PLC OMRON SYSMAC CPM1A
adalah salah satu produk PLC dari Omron
yang terbaru. CPM1A merupakan PLC
tipe paket yang tersedia dengan 10, 20, 30,
40 buah I/O (input/output). Sistem input
outputnya berupa bit. Atau lebih dikenal
dengan PLC tipe relay karena hanya
membaca masukan dan menghasilkan
keluaran dengan logika 1 atau 0.
Gambar 2.2 PLC Omron Sysmac CPM1A
40I/O
2.2.1 Karakteristik CPM1A
PLC Omron CPM1A
merupakan salah satu seri dari PLC
Omron CPM1A. PLC ini memiliki 40
terminal yang terdiri dari 24 terminal
input dan 16 terminal output. Power
supply yang dipakai berupa tegangan
DC sehingga diperlukan sebuah trafo
dalam penggunaannya.
Gambar 2.3 Terminal I/O
2.2.2 Konfigurasi Internal Input
Output
Berikut ini adalah rangkaian
internal pada PLC Omron CPM1A:
1. Internal Input
PLC Omron CPM1A merupakan
jenis PLC yang kontaktor kontaktor input
internalnya digerakkan oleh transistor.
Achmad Ulul Azmy - L2F009091 Halaman 3
Gambar 2.4 Rangkaian Internal input
2. Internal Output
PLC Omron CPM1A-40CDT
merupakan jenis PLC CPM1A yang
kontaktor kontaktor output internalnya
digerakkan oleh transistor.
Gambar 2.5 Rangkaian Sinking Internal output
Gambar 2.6 Rangkaian Sourcing Internal
output
III. PERANCANGAN SISTEM
3.1 Perancangan Perangkat Keras
3.1.1 Sketsa Sistem Otomatisasi Pintu
Garasi
Gambar modul I/O sistem pintu
garasi dapat dilihat secara lengkap pada
lampiran 1.
3.1.2 Diagram Blok Rangkaian
Input/Output PLC
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian Input
Output PLC
3.1.3 Penjelasan Tiap Blok
Berikut penjelasan tiap blok
berdasarkan gambar 3.2 :
Push Button Open berfungsi sebagai
tombol untuk menjalankan motor up
dan untuk memulai sistem.
LSA (Limit Switch Atas) berfungsi
untuk menandakan bahwa pintu garasi
sudah mencapai batas atas sekaligus
menghentikan gerakan motor up.
LSB (Limit Switch Bawah) berfungsi
untuk menandakan bahwa pintu garasi
sudah mencapai batas bawah sekaligus
menghentikan gerakan motor down.
Photodetector berfungsi untuk
mendeteksi ada atau tidaknya benda
yang sedang melewati pintu garasi,
selain itu Photodetector juga berfungsi
untuk mengaktifkan dan mereset timer
yang berfungsi menunda waktu untuk
menjalankan motor down serta
mengubah keadaan dari menutup pintu
ke membuka pintu.
Switch 1 (switch manual) berfungsi
untuk memilih mode otomatis atau
mode manual.
Switch 2 (switch buka) digunakan pada
mode manual, yang berfungsi untuk
menjalankan motor up atau motor
Achmad Ulul Azmy - L2F009091 Halaman 4
down sehingga dapat membuka atau
menutup pintu.
Motor down adalah keluaran dari
chanel output yang dihubungkan pada
sebuah relay rangkaian H-bridge yang
fungsinya untuk menjalankan motor
sehingga dapat menutup pintu garasi
otomatis.
Motor up adalah keluaran dari chanel
output yang dihubungkan pada sebuah
relay rangkaian H-bridge yang
fungsinya untuk menjalankan motor
sehingga dapat membuka pintu garasi
otomatis.
3.2 Perancangan Perangkat Lunak
3.2.1 Desain Pemrograman dengan
PLC
Untuk desain Ladder diagram
pintu garasi otomatis menggunakan
pemrograman software CX-Programmer
9.0. dapat dilihat pada lampiran 2.
3.2.1.1 Kemungkinan Kondisi (State) Untuk cara kerja dari pintu garasi
otomatis dapat menggunakan pendekatan
kondisi (state) atau juga sering disebut
metode Finitie State Machine (FSM). Hal
ini dimaksudkan agar lebih mudah dalam
mendesain ladder diagram pada PLC
Kemungkinan kondisi (state) yang ada
untuk aplikasi pintu garasi otomatis adalah
sebagai berikut. Tabel 3.1 Kemungkinan State
Catatan : hidup bernilai 1 (satu), mati
bernilai 0 (nol)
Keterangan :
S0 : Kondisi pintu tertutup
S1 : Kondisi dimana pintu dalam
proses membuka
S2 : Kondisi dimana pintu dalam
proses menutup
S3 : Kondisi pintu terbuka
S4 : Kondisi menunda waktu on
MU : Relay motor up dimana arah
putaran motor sebagai pembuka pintu
MD : Relay motor down dimana arah
putaran motor sebagai penutup pintu
3.2.1.2 State Diagram
Setelah didapatkan kemungkinan
kondisi (state), yang diperlukan untuk
memudahkan dalam pembuatan program
adalah perancangan state diagram.
Dengan demikian, dapat dibuat state
diagram sebagai berikut.
Gambar 3.1 State Diagram Program
State S0, yang merepresentasikan
kondisi awal ketika sistem mati atau saat
hidup pertama kali atau bisa dikatakan
sebagai home position, dalam keadaan ini,
pintu dalam keadaan tertutup. Dari posisi
ini, sistem akan berpindah menuju ke
State S1.
State S0 akan berpindah ke state S1
apabila mendapat inputan PB yaitu ketika
push button ditekan pada mode otomatis
atau switch buka berada pada posisi ON
jika menggunakan mode manual. Pada
State S1 relay motor UP akan ON dan
motor akan membuka pintu garasi.
Achmad Ulul Azmy - L2F009091 Halaman 5
Kemudian dari State S1 akan
berpindah ke State S3 jika pintu telah
mendorong LSA. Pada State S3 ini, motor
akan kembali diam, namun pintu dalam
posisi terbuka.
Dari State S3 ini, mode manual
akan langsung menuju ke S2 jika Switch
buka berada pada posisi OFF. Akan tetapi
pada mode otomatis, State S3 akan
menuju ke State S4 jika diferential down
ON yang akan aktif jika sensor
photodetektor medeteksi perubahan logika
dari High ke low. State S4 akan
menjalankan perintah delay selama 5 detik
menggunakan timer TON0.
Ketika TON0 sudah menunda
waktu selama 5 detik atau Switch buka
berada pada posisi OFF, maka State S4
atau State S3 akan berpindah ke State S2.
Dimana pada keadaan ini relay motor
DOWN akan ON dan pintu garasi akan
menutup.
Jika pintu garasi sudah mendorong
LSB, State S2 akan berpindah menuju
State S0 kembali dan motor akan kembali
diam sehingga pintu dalam keadaan
tertutup atau jika sebelum pintu garasi
mendorong LSB, tetapi photodetektor
terhalang atau mendeteksi adanya benda,
maka State S2 akan langsung menuju ke
State S1. Dan sistem ini akan berulang
sevara terus-menerus sampai supply PLC
dimatikan.
Dari diagram keadaan diatas maka
dapat dibentuk persamaan-persamaan
sebagai berikut:
Persamaan-persamaan transisi State:
TI = PO
T2 = S0.(SM.SB+ ̅̅ ̅̅ .PB)
T3 = S1.LSA
T4 = S2.PD
T5 = S3.SM. ̅̅̅̅
T6 = S2.LSB
T7 = S3. ̅̅ ̅̅ .DifdPD
T8 = S4.TON0
Persamaan-persamaan State:
S0 = (S0+T1+ T6. ̅̅̅̅ ). ̅̅̅̅
S1 = (S1+T2+T4. ̅̅̅̅ ). ̅̅̅̅
S2 = (S2+T5+T8). ̅̅̅̅ ). ̅̅̅̅
S3 = (S3+T3). ̅̅̅̅ . ̅̅̅̅
S4 = (S4+T7). ̅̅̅̅
Persamaan-persamaan output:
MU = S1
MD = S2
Selain itu, harus diingat bahwa
untuk keadaan State S4 merupakan
keadaan delay dimana TON0 mulai ter-
energize menghitung waktu 5 detik. Dan
diferensial down (DifdPD) merupakan
instruksi dari Photodetector yang akan
aktif apabila Photodetector mendeteksi
sinyal dari High ke low. Maka dapat
dituliskan persamaannya sebagai berikut:
TON0(5s) = S0
Difd PD = PD
IV. PENGUJIAN
4.1 State 0
Gambar 3.2 Pengujian plant pintu garasi pada
state 0
State S0 merupakan kondisi pintu
dalam keadaan tertutup. Kondisi input dan
outputnya dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 3.2 kondisi I/O state 0
Achmad Ulul Azmy - L2F009091 Halaman 6
4.2 State 1
Gambar 3.3 Pengujian plant traffic light pada
state 1
State S1 merupakan kondisi
menutup pintu, relay motor up dalam
keadaan ON.
Kondisi input dan outputnya dapat
dilihat pada tabel berikut: Tabel 3.3 kondisi I/O state 1
4.3 State 2
Gambar 3.4 Pengujian plant Pintu Garasi
Otomatis pada state 2
State S2 merupakan kondisi
menutup pintu, relay motor down dalam
keadaan ON.
Kondisi input dan outputnya dapat
dilihat pada tabel berikut:
Tabel 3.4 kondisi I/O state 2
4.4 State 3
Gambar 3.5 Pengujian plant Pintu Garasi
Otomatis pada state 3
State S3 merupakan kondisi pintu
dalam keadaan terbuka. Kondisi input dan
outputnya dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 3.5 kondisi I/O state 3
4.5 State 4
State S4 merupakan kondisi timer
sedang menunda waktu menutup pintu
selama 5 detik. Kondisi input dan
outputnya dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 3.6 kondisi I/O state 4
Achmad Ulul Azmy - L2F009091 Halaman 7
V PENUTUP
5.1 Kesimpulan
1. Dalam perancangan aplikasi PLC
OMRON SYSMAC CPM1A pada
sistem pintu garasi otomatis bertujuan
untuk memudahkan proses dalam
kegiatan sehari-hari dalam hal ini
adalah proses pintu garasi otomatis.
2. Apabila dibandingkan dengan
Mikrokontroller, maka PLC memiliki
tingkat kesulitan pemrograman yang
lebih kecil karena pada PLC cukup
dengan membuat Ladder Diagram
yang cenderung mudah dipahami dan
dianalisa tanpa harus membuat
coding yang kompleks.
5.2 Saran
Karena dalam perancangan modul
pintu garasi otomatis masih terdapat
banyak kekurangan dan untuk
mengembangkan alat ini dapat dilakukan
dengan meningkatkan atau menambah
fitur-fitur antara lain:
1. Pada aplikasi perancangan sistem
modul pintu garasi otomatis, dapat
menambahkan indikator untuk
pengamanan, misal dengan
menambahkan buzzer atau
menggunakan lampu indikator
saat pintu menutup.
2. Diagram ladder program dalam
laporan ini hanya salah satu proses
cara otomatisasi pintu garasi.
Masih terdapat berbagai macam
cara untuk penngembangan
otomatisasi sistem pintu garasi
otomatis.
3. Sensor dan aktuator yang masih
menggunakan sistem sederhana,
sehingga diperlukan sensor dan
aktuator yang lebih handal, dapat
diaplikasikan di dunia nyata dan
lebih canggih.
DAFTAR PUSTAKA
[1] -------, “Buku Pedoman Teknik
Elektro 2009”, Semarang : Jurusan
Teknik Elektro Universitas
Diponegoro, 2009.
[2] Muttaqin, Ilham, “Perancangan
Aplikasi Plc Omron Sysmac CP1L
pada Sistem Otomasi Ice Compactor
untuk Pemadatan Ice Flag”,
Semarang : Jurusan Teknik Elektro
Universitas Diponegoro, 2012
[3] -------, Laboratorium TKO,
http://www.elektro.undip.ac.id
[4] -------, Lokasi Teknik Elektro
UNDIP, Semarang,
http://www.maps.google.com
[5] Setiawan, Iwan, “Programmable
Logic Control (PLC) dan Teknik
Perancangan Sistem Kontrol”,
Yogyakarta : ANDI, 2006.
[6] B3729-PLC TRAINER SYSTEM
INSTRUCTIONS MANUAL.pdf
[7] OMRON. 2005.CPM1A Operation
Manual.pdf
[8] Swamardika Alit, “Simulasi Kontrol
Lampu Lalu Lintas Sistem Detektor
Dengan Menggunakan Sistem PLC
Untuk Persimpangan Jalan
Waribang-WR. Supratman
Denpasar”, Teknologi Elektro Vol.4
No.2 Juli - Desember 2005.
[9] OMRON. 1997.CPM1A Series
Brochure.pdf
[10] -------, Limit Switch dan Saklar Push
On, http://elektronika-
dasar.web.id/komponen/
[11] -------, Rangkaian H-bridge,
http://www.google.com
[12] CX-Programmer User Manual
Version 3.1
[13] CX-Programmer Introduction Guide
R132-E1-04.pdf
[14] CX-One Introduction Guide R145-
E1-03.pdf
Achmad Ulul Azmy - L2F009091 Halaman 8
BIOGRAFI
Achmad Ulul Azmy –
L2F009091, dilahirkan di
Semarang, 17 Maret
1991. Jenjang edukasi
ditempuh dari SD Negeri
3 Pedurungan Kidul
Semarang, SMP Negeri
29 Semarang, SMA
Negeri 2 Semarang dan sekarang sedang
menempuh studi S1 di Jurusan Teknik
Elektro Fakultas Teknik Universitas
Diponegoro dengan peminatan konsentrasi
kontrol.
Semarang, 20 Juli 2013
Mengetahui dan mengesahkan,
Dosen Pembimbing
Dr. Aris Triwiyatno, ST. MT
NIP. 197509081999031002
Achmad Ulul Azmy - L2F009091 Halaman 9
Lampiran 1
Sketsa Sistem Otomatisasi Pintu Garasi Otomatis
Gambar 1 Sketsa Sistem Otomatisasi Pintu Garasi Otomatis
Gambar diatas merupakan gambar modul pintu garasi otomatis, dimana pada kerja
praktek disini menggunakan input PB Open, LSA, LSB, photodetector, switch 1 dan
switch 2. Sedangkan output yang digunakan adalah motor up dan motor down.
Berikut keterangan gambar :
I0 : PB open
I1 : LSA
I2 : LSB
I3 : Photodetector
I4 : Switch 1 (manual-otomatis switch)
I5 : Switch 2 (open-close switch)
O0 : Motor down
O1 : Motor up
Achmad Ulul Azmy - L2F009091 Halaman 10
Lampiran 2
Ladder Diagram Keseluruhan Sistem Pintu Garasi Otomatis
Metode FSM
Achmad Ulul Azmy - L2F009091 Halaman 11
Gambar 2 Ladder Diagram Aplikasi Pintu garasi otomatis secara keseluruhan
Achmad Ulul Azmy - L2F009091 Halaman 12
Metode Trial Error
Achmad Ulul Azmy - L2F009091 Halaman 13
Tabel 1 Alamat masukan dan keluaran sistem pintu garasi otomatis
Masukan Alamat
PB Open 0.00
LSA 0.01
LSB 0.02
Photodetector 0.03
Switch Manual 0.04
Switch Buka 0.05
Keluaran Alamat
Motor Down 10.00
Motor Up 10.01
Internal Relay Alamat
photodetector 200.01
Internal relay 200.02
timer T0000