TUGAS AKHIR SISTEM PENYIMPANAN BARANG ... AKHIR SISTEM PENYIMPANAN BARANG OTOMATIS KE DALAM RAK MENGGUNAKAN PLC OMRON CPM2A Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar

TUGAS AKHIR

SISTEM PENYIMPANAN BARANG OTOMATIS KE

DALAM RAK MENGGUNAKAN PLC OMRON

CPM2A

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Disusun Oleh:

STEFANUS RAKA PRABASWORO WISNU MURTI

NIM : 125114046

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2016

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

FINAL PROJECT

AUTOMATED STORAGE SYSTEMS GOODS INTO

THE RACK USING PLC OMRON CPM2A

I a partial fulfiment of the requirments

for the degree of Sarjana Teknik

Electrical Engineering Program

Department of Electrical Engineering

Faculty of Science and Technology of the University of Sanata Dharma

Stefanus Raka Prabasworo Wisnu Murti

NIM : 125114046

STUDY PROGRAM ELECTRICAL ENGINEERING

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2016


iii


iv


v

HALAMAN PERSEMBAHAN

Skripsi ini kupersembahkan :

Rasa penuh syukur kepada Tuhan Yesus, Bunda Maria dan Santo Yusuf atas

kelimpahan berkat dan rahmat-Nya yang tiada henti hingga saat ini.

Untuk Bapak tercinta “ Carolus Lwanga Sudibiyanto” dan Ibu tercinta “ Yasinta

Sumiyati” yang tiada henti mendidik,memberi dorongan dan membiayai serta doa yang

selalu mendampingi. Terimakasi untuk semuanya.


vi


vii


viii

INTISARI

Pada penelitian ini penulis membuat “Sistem penyimpanan barang otomatis ke

dalam rak menggunakan PLC OMRON CPM2A”. Alat ini berfungsi untuk menyimpan

barang secara otomatis dengan membedakan 3 jenis balok berdasarkan ketinggiannya. Tiga

balok tersebut akan disimpan ke dalam rak sesuai dengan ukuran ketinggian. Alat ini dapat

memindahkan benda ke dalam rak penyimpanan menggunakan konveyor, motor

pendorong dan juga lift. Jumlah benda yang ada di dalam rak akan ditampilkan pada

SCADA . Terdapat tombol pada SCADA untuk memberi perintah ke PLC.

Sistem ini menggunakan output berupa 3 motor DC 12V untuk menggerakkan 3

buah konveyor untuk membawa balok, 1 motor DC 12V penggerak lift, 1 motor DC 12V

sebagai pendorong balok masuk ke dalam rak, 1 motor DC 12 V sebagai pendorong keluar

solenoid sebagai pendorong keluar , dan menggunakan input berupa 3 buah sensor

photodioda sebagai pendeteksi ketinggian benda,serta 3 buah optocoupler sebagai sensor

lantai, 2 buah limit switch pendeteksi keberadaan benda. Pengguna dapat mengendalikan

PLC melalui SCADA pada komputer.

Hasil daripada alat ini yaitu program PLC menggunakan CX Progremmer dan

SCADA dapat berjalan dengan baik. Akan tetapi alat ini dikatakan belum sempurna

dikarenakan beberapa mekanikal yang belum selesai, seperti pendorong benda masuk dan

pendorong benda keluar. Sebagian masih sebatas simulasi pada modul PLC OMRON

CPM2A.

Kata kunci: rak, konveyor, PLC CPM2A.


ix

ABSTRACT

In designing the writer tries to create a tool called "automatic storage system into a

rack using the PLC OMRON CPM2A". This tool serves to store the goods automatically

differentiate into three types based on the height of objects Three beams will be stored into

the rack in accordance with the size of the measure the height. This tool can move objects

into storage shelves using a conveyor, booster and also lift. The number of objects in the

rack will be displayed on SCADA. There is a button on SCADA to give commands to the

PLC.

This system uses the output of a three 12V DC motor to drive the 3 pieces of the

conveyor to bring the beam, 1 piece 12V DC motors driving elevator, 1 piece of 12V DC

motor as the driving beams into the rack, 1piece 12 V DC motors as driving out the

solenoid as the driving out, and using the input in the form of 3 sensors photodiode as a

detector height of objects, as well as 3 pieces of the optocoupler as a floor sensor, 2 piececs

limit switch sensing the presence of objects. Users can control the PLC via the SCADA

computer.

The results of this tool is a program rather than using CX Programmer PLC and

SCADA can run well. However, this tool is said to be not perfect due to some mechanical

unfinished, like plunger incoming objects and object driving out. Some are still limited to

simulations on OMRON CPM2A PLC module.

Keyword: rack, conveyor, PLC.


x

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena atas segala

berkat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan baik.

Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi syarat memperoleh gelar sarjana.

Selama pembuatan tugas akhir ini penulis menyadari bahwa begitu banyak pihak

yang memberikan bantuan baik berupa idea tau gagasan, dukungan moral, maupun bantuan

materi. Oleh karena itu, peneliti ingin mengucapkan terimakasih kepada :

1. Drs. Johanes Eka Priyatma, M.Sc., Ph.D, Rektor Universitas Sanata Dharma

2. Sudi Mungkasi, S.Si., M. Math. Sc., Ph. D Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi

3. Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Elektro

Universitas Sanata Dharma.

4. Bernadeta Wuri Harini M.T, dosen pembimbing yang dengan penuh setia,

kesabaran dan pengertian untuk membimbing dalam menyelesaikan Tugas

Akhir ini.

5. Ir Prima Ari M.T. dan Djoko Suwarno S.Si., M.T. selaku dosen penguji yang

telah memberi masukkan, kritik dan saran serta merevisi penulisan tugas akhir

ini.

6. Seluruh dosen yang telah mengajarkan banyak ilmu yang bermanfaat selama

menempuh pendidikan di Universitas Sanata Dharma.

7. Keluarga penulis terutama bapak, ibu, kakak dan adek yang telah banyak

memberikan dukungan doa, kasih sayang dan motivasi selama menempuh

pendidikan di Universitas Sanata Dharma.

8. Keluarga besarku yang telah memberi dukungan selama menempuh pendidikan

di Universitas Sanata Dharma.

9. Sahabat – sahabatku :Luluk Ariyanto, Adovan Pujianta Ginting, Yudhi,

Nenu,Satrio Kuncoro yang selalu ada untuk membantuku, menyemangatiku

dan menghiburku.

10. Teman – teman seperjuangan Teknik Elektro 2012 yang telah menemani pada

saat menempuh pendidikan di Universitas Sanata Dhama.


xi


xii

DAFTAR ISI

TUGAS AKHIR ..................................................................................................................... i

FINAL PROJECT ................................................................................................................. ii

LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................................. iii

LEMBAR PENGESAHAN...................................................................................................iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................................ v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN......................................................................vi

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA.............................................................vii

INTISARI ........................................................................................................................... viii

ABSTRACT ......................................................................................................................... ix

KATA PENGANTAR ........................................................................................................... x

DAFTAR ISI ....................................................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................... xv

DAFTAR TABEL ............................................................................................................... xx

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................................... 1

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

1.1 Tujuan dan Manfaat ................................................................................................ 2

1.1.1 Tujuan .............................................................................................................. 2

1.1.2 Manfaat ............................................................................................................ 3

1.2 Batasan Masalah ..................................................................................................... 3

1.3 Metode Penelitian ................................................................................................... 4

BAB II DASAR TEORI ....................................................................................................... 6

2.1 PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) [1] ..................................... 6

2.1.1 PLC Omron CPM2A 30 I/O Terminal [2]....................................................... 9

2.1.2 Peta Memori .................................................................................................. 10


xiii

2.1.3 Intruksi-intruksi dalam PLC .......................................................................... 11

2.2 Solenoid [3] ........................................................................................................... 11

2.3 Sensor Photodioda [4] ........................................................................................... 12

2.4 Relay [5] ............................................................................................................... 15

2.5 Motor DC [6] ........................................................................................................ 16

2.6 Photointeruprtor [7] .............................................................................................. 21

2.7 Regulator Tegangan IC [8] ................................................................................... 21

2.8 Limit Switch [9] ..................................................................................................... 22

2.9 LED [9] ................................................................................................................. 23

2.10 Komunikasi Host Link [9] ..................................................................................... 25

BAB III RANCANGAN PENELITIAN ............................................................................ 30

3.1. Perancangan Sistem .............................................................................................. 30

3.2. MODEL SISTEM ................................................................................................. 30

3.3. Perancangan Perangkat Keras ............................................................................... 33

3.3.1 Pendeteksi Ketinggian Benda ........................................................................ 33

3.3.2 Konveyor ....................................................................................................... 34

3.3.3 Lift/ Elevator.................................................................................................. 35

3.3.4 Pendorong Benda ........................................................................................... 36

3.3.5 Perancangan sensor Photointeruptor ............................................................. 37

3.3.6 Perancangan Sensor Photodioda .................................................................. 38

3.3.7 Rangkaian Relay ............................................................................................ 40

3.3.8 Perancangan push button start/stop dan emergency ...................................... 42

3.3.9 Kabel RS-232 ................................................................................................ 42

3.3.10 Motor DC ....................................................................................................... 43

3.3.11 Catu Daya ...................................................................................................... 44

3.4. Perancangan Perangkat Lunak .............................................................................. 45

3.4.1 Proses Pemasukan ......................................................................................... 47


xiv

3.4.2 Proses Pengeluaran ........................................................................................ 47

3.4.3 Perancangan sistem emergency ..................................................................... 47

3.4.4 Perancangan Software HMI ........................................................................... 48

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................ 57

4.1 Cara Kerja Alat ..................................................................................................... 57

4.2 Pengujian sistem ................................................................................................... 59

4.3 Analisa Perangkat Keras ....................................................................................... 61

4.3.1 Pengamatan Kecepatan Motor Konveyor dan Lift ........................................ 61

4.3.2 Pengamatan Relay Motor .............................................................................. 63

4.4 Analisa Perangkat lunak ....................................................................................... 64

4.4.1 Pembahasan Diagram Ladder ........................................................................ 64

4.4.2 Pembahasan SCADA ..................................................................................... 76

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................. 80

5.1 Kesimpulan ........................................................................................................... 80

5.2 Saran ..................................................................................................................... 80

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................... 81

LAMPIRAN ........................................................................................................................ 82


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Memperlihatkan blok model yang akan dirancang ............................................ 5

Gambar 2. 1 Pemrograman PLC dengan diagram tangga ..................................................... 8

Gambar 2. 2 PLC Omron CPM2A 30 I/O terminal ............................................................... 9

Gambar 2. 3 Rangkaian sensor ............................................................................................ 14

Gambar 2. 4 Konstruksi Relay ........................................................................................... 15

Gambar 2. 5 Simbol pada perangkat keras Relay ................................................................ 15

Gambar 2. 6 Simbol pada peragkat lunak Relay ................................................................. 16

Gambar 2. 7 Motor D.C Sederhana ..................................................................................... 17

Gambar 2. 8 Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor . ...................... 17

Gambar 2. 9 Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor. ....................... 18

Gambar 2. 10 konduktor listrik berbentuk U ....................................................................... 18

Gambar 2. 11 Reaksi garis fluks. ......................................................................................... 19

Gambar 2. 12 Prinsip kerja motor dc ................................................................................... 20

Gambar 2. 13 Contoh rangkaian Photointeruptor. .............................................................. 21

Gambar 2. 14 Bentuk fisik Photointeruptor. ....................................................................... 21

Gambar 2. 15 Contoh rangkaian regulator tegangan ........................................................... 22

Gambar 2. 16 Kedudukan Kontak Limit Switch ................................................................. 23

Gambar 2. 17 Konfigurasi LED .......................................................................................... 24

Gambar 2. 18 Rangkaian Indikator LED ............................................................................. 25


xvi

Gambar 2. 19 One to one communication ........................................................................... 26

Gambar 2. 20 One to N communication .............................................................................. 26

Gambar 2. 21 Blok diagram prosedur host link communication PLC CPM 2A ................. 27

Gambar 2. 22 Format Command frame ............................................................................... 28

Gambar 2. 23 FCS calculation range. ................................................................................. 29

Gambar 2. 24 Contoh perhitungan FCS. ............................................................................. 29

Gambar 3. 1 Model sistem rak penyimpanan otomatis tampak 3 dimensi .......................... 31

Gambar 3. 2 Gambar tampak samping kiri.......................................................................... 31

Gambar 3. 3 Gambar tampak depan .................................................................................... 31

Gambar 3. 4 Gambar tampak atas ....................................................................................... 32

Gambar 3. 5 Konstruksi pendeteksi tinggi benda ................................................................ 33

Gambar 3. 6 Dimensi peletakan sensor pendeteksi tinggi benda ........................................ 33

Gambar 3. 7 Dimensi sensor tinggi tampak samping kanan ............................................... 34

Gambar 3. 8 Konstruksi photodioda sebagai sensor tinggi benda ...................................... 34

Gambar 3. 9 Konstruksi konveyor ....................................................................................... 35

Gambar 3. 10 Konstruksi lift/ elevator ................................................................................ 35

Gambar 3. 11 Dimensi penggerak sistem lift tampak depan ............................................... 36

Gambar 3. 12 Konstruksi sistem pendorong ....................................................................... 37

Gambar 3. 13 Dimensi sistem pendorong benda ................................................................. 37

Gambar 3. 14 Rangkaian elektronis Photointeruptor. ......................................................... 38

Gambar 3. 15 Rangkaian sensor photodioda ....................................................................... 39


xvii

Gambar 3. 16 Skema rangkaian relay untuk keluaran dari PLC ......................................... 40

Gambar 3. 17 Skema rangkaian relay pembalik putaran motor .......................................... 40

Gambar 3. 18 Rangkaian elektronis relay ........................................................................... 41

Gambar 3. 19 Rangkaian elektronis relay pembalik putaran motor. ................................... 41

Gambar 3. 20 Peletakan tombol start/ stop dan emergency pada HMI ............................... 42

Gambar 3. 21 Rangkaian regulator tegangan. ..................................................................... 44

Gambar 3. 22 Pengkabelan PLC ......................................................................................... 47

Gambar 3. 23 Diagram Alir Penyimpnan Barang Otomatis ................................................ 49

Gambar 3. 24 Diagram Alir Subrutin untuk Sistem Pengisian............................................ 50

Gambar 3. 25 Flowchart subrutin proses pemasukan ......................................................... 51

Gambar 3. 26 Flowchart subrutin untuk sistem pengeluaran ............................................. 52

Gambar 3. 27 Flowchart subrutin proses pengeluaran barang ............................................ 53

Gambar 3. 28 Flowchart subrutin konveyor 2 kembali ke lantai 1 ..................................... 54

Gambar 3. 29 Flowchart subrutin sistem Emergency ......................................................... 54

Gambar 3. 30 Flowchart HMI ............................................................................................. 55

Gambar 3. 31 Form main program ..................................................................................... 56

Gambar 4. 1 Sistem hasil perancangan ................................................................................ 57

Gambar 4. 2 Form utama SCADA ...................................................................................... 58

Gambar 4. 3 Konveyor 1 ..................................................................................................... 61

Gambar 4. 4 Konveyor 3 ..................................................................................................... 62

Gambar 4. 5 Konveyor 2 dan Lift ........................................................................................ 62


xviii

Gambar 4. 6 Saat tombol start ditekan ................................................................................ 64

Gambar 4. 7 Tombol stop ditekan ....................................................................................... 65

Gambar 4. 8 Tombol emergency ditekan............................................................................. 65

Gambar 4. 9 Diagram ladder sensor ketinggian benda A ................................................... 66

Gambar 4. 10 Diagram ladder sensor ketinggian benda B .................................................. 67

Gambar 4. 11 Diagram ladder sensor ketinggian benda C.................................................. 67

Gambar 4. 12 Diagram ladder sensor lantai 1 ..................................................................... 68



Gambar 4. 15 Diagram ladder output PLC untuk motor 1 .................................................. 68

Gambar 4. 16 Pengamatan pada modul PLC saat motor 1,2 dan 3 aktif. ............................ 69

Gambar 4. 17 Diagram ladder pengaktifan motor 4 lift naik saat pemasukan .................... 70

Gambar 4. 18 Diagram ladder pengaktifan lift naik saat proses pengeluaran ..................... 71

Gambar 4. 19 pengamatan pada modul PLC proses lift naik .............................................. 71

Gambar 4. 20 Kondisi input modul PLC saat lift naik ........................................................ 71

Gambar 4. 21 Diagram ladder proses pengeluaran untuk lantai 2 dan 3 ............................. 72

Gambar 4. 22 Diagram ladder lift turun dan saklar off motor 4 .......................................... 73

Gambar 4. 23 Pengamatan pada modul PLC proses lift turun............................................. 73

Gambar 4. 24 kondisi input pada modul PLC saat lift turun ............................................... 73

Gambar 4. 25 Diagram ladder sistem pendorong benda masuk .......................................... 74

Gambar 4. 26 Pengamatan pada modul PLC proses pendorong masuk .............................. 74


xix

Gambar 4. 27 Kondisi input pada modul PLC saat proses pendorong masuk .................... 75

Gambar 4. 28 Diagram ladder sistem pendorong benda keluar .......................................... 75

Gambar 4. 29 Pengamatan pada modul PLC proses pendorong keluar. ............................. 76

Gambar 4. 30 Kondisi input pada modul PLC saat proses pendorong keluar ..................... 76

Gambar 4. 31 Form utama SCADA sistem penyimpanan .................................................. 77

Gambar 4. 32 Kondisi awal ................................................................................................. 78

Gambar 4. 33 Kondisi saat rak penuh.................................................................................. 78

Gambar 4. 34 Kondisi saat rak kosong ................................................................................ 79


xx

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Kode Mneumonik.................................................................................................. 9

Tabel 2. 2 Spesifikasi IC regulator ...................................................................................... 22

Tabel 2. 3 Contoh header code PLC CPM 2A .................................................................... 28

Tabel 2. 4 Contoh End Code PLC Omron CPM2A ............................................................ 29

Tabel 3. 1 Channel Input ..................................................................................................... 45

Tabel 3. 2 Channel Output .................................................................................................. 45

Tabel 3. 3 Channel memory ................................................................................................. 46

Tabel 4. 1 Keberhasilan perangkat keras ............................................................................. 59

Tabel 4. 2 Pengujian sistem kondisi awal............................................................................ 59

Tabel 4. 3 pengujian sistem proses pemasukan ................................................................... 60

Tabel 4. 4 Pengujian sistem proses pengeluaran ................................................................. 60

Tabel 4. 5 Hasil pengamatan kecepatan motor .................................................................... 61

Tabel 4. 6 Hasil pengamatan relay motor satu arah dan solenoid ....................................... 63

Tabel 4. 7 Hasil pengamatan relay pembalik putaran ......................................................... 63


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Seiring perkembangan teknologi yang sangat pesat, perusahaan dituntut untuk lebih

maju dalam menggunakan teknologi untuk memenuhi kebutuhan pasar. Semakin tinggi

permintaan jumlah barang maka semakin tinggi pula produksi barang yang dilakukan oleh

perusahaan. Dalam proses produksi barang diperlukan strategi agar target dapat tercapai.

Tidak hanya target produksi barang yang diutamakan ,tetapi keutuhan barang produksi

juga menjadi prioritas utama. Hal ini yang terkadang diabaikan oleh sebagian perusahaan,

bahwa dalam proses penyimpanan barang produksi yang masih manual dengan bantuan

mesin pengangkat barang resiko kerusakan barang produksi sangat tinggi akibat

kecelakaan kerja atau kelalaian manusia.

Untuk mengatasi hal tersebut maka diperlukan strategi guna memperbaiki proses

penyimpanan barang produksi yaitu dengan mengubah cara manual menjadi otomatis.

Proses penyimpanan barang produksi secara otomatis menggunakan mesin otomatis.

Diperlukan perancangan yang baik untuk membuat mesin otomatis dapat bekerja dengan

maksimal dan akurat. Dengan adanya permasalahan di atas, penulis berusaha menciptakan

sebuah sistem penyimpanan barang agar dapat mencegah resiko kerusakan barang produksi

saat penyimpanan akibat kelalaian manusia dan mengurangi kecelakaan kerja. Dalam

penyimpanan barang produksi terdapat 2 proses, yaitu proses pemasukan ke dalam rak

penyimpanan dan proses pengeluaran dari rak penyimpanan. Penelitian ini sudah pernah

dilakukan oleh mahasiswa Instisut Teknologi Bandung (ITB) Hendri Ardiansyah [1],

proses penyimpanan sudah dilakukan dengan menggabungkan dua buah plant simulator

konveyor, dengan menggunakan metode pencacah barang, sedangkan pada proses

pemilahan dilakukan oleh plant elevator, dimana proses yang dilakukan adalah memilah

barang produksi berdasarkan beratnya. Komponen yang digunakan untuk mendeteksi berat

yaitu load cell. Pemilahan barang produksi berdasarkan berat dengan sensor load cell

sangat kurang efektif. Kinerja load cell yang tidak akurat dapat mempengaruhi kinerja alat.

Pada penelitian ini,penulis akan mengembangkan sebuah alat penyimpanan barang

otomatis dengan proses pemilahan barang produksi berdasarkan ukuran. Ukuran yang


2

digunakan yaitu tinggi barang produksi. Barang produksi yang sudah dipilah akan dikirim

melalui konveyor dan ditempatkan sesuai ukuran tinggi barang produksi.

Kelebihan alat ini adalah pemilahan barang produksi yang akurat dengan

menggunakan sensor cahaya. Alat ini akan dibuat bertingkat yaitu 3 lantai dan 2 baris

disetiap lantainya, sehingga dapat menghemat tempat. Alat ini juga dilengkapi dengan

proses pengisian dan proses pengeluaran barang produksi dalam rak penyimpanan. Proses

pengisian ke dalam rak penyimpanan melalui dua tahap. Tahap pertama yaitu barang

produksi melewati pendeteksi tinggi barang produksi, kemudian tahap kedua barang

produksi tersebut akan dikirim ke rak sesuai lantai dan ukuran barang produksi. Proses

pengeluaran barang melalui dua tahap, yaitu memilih barang produksi yang akan

dikeluarkan kemudian dikirim melalui kenveyor.

Dalam penelitian ini, penulis akan membuat sebuah miniatur sistem penyimpanan

berbasis PLC, dengan menggunakan sensor photodioda sebagai pendeteksi keberadaan

benda dan memilah barang produksi berdasarkan ukuran tinggi. Sensor photodioda akan

dikontrol oleh PLC Omron CPM-2A 30 I/O terminal sebagai penggerak aktuator. Terdapat

empat bagian yang digerakan oleh motor yaitu konveyor,pengisian kedalam rak,

pengeluaran dari dalam rak dan penggerak naik turun konveyor. Konveyor, Pengeluaran

dari dalam rak, dan penggerak naik turun konveyor menggunakan motor DC 12V,

sedangkan pengisian ke dalam rak menggunakan solenoid. Kinerja alat ini bergantung pada

keakuratan konveyor. Pengeluaranan dari dalam rak dan penggerak naik turun tergantung

pada sensor photodioda dan motor DC 12V, keakuratan pengisian kedalam rak tergantung

solenid dan sensor photodioda. Penelitian ini juga menggunakan komunikasi host link

untuk menghubungkan PC (komputer pribadi) dengan PLC omron CPM2A 30 I/O sebagai

sistem pengawasan dan pengendalian dari jarak jauh menggunakan komputer.

1.1 Tujuan dan Manfaat

1.1.1 Tujuan

Penelitian ini bertujuan untuk:

1. Menghasilkan inovasi berbasis PLC untuk proses penyimpanan barang.

2. Membuat miniatur sistem pengendali dengan PLC.

3. Membuat diagram ledder untuk menjalankan PLC

4. Membuat program Visual Basic


3

1.1.2 Manfaat

1. Mengurangi kerusakan barang produksi saat penyimpanan.

2. Memudahkan penataan barang produksi dalam penyimpanan.

3. Memudahkan memilah barang produksi sesuai dengan kriteria produk.

1.2 Batasan Masalah

1. Pembuatan miniatur suatu mesin konveyor sesuai yang diinginkan dan dikendalikan

dengan perintah di dalam PLC Omron tipe CPM2A 30 I/O terminal.

2. Terdapat 3 dimensi ukuran benda yang berbentuk balok.

3. Untuk memilah berdasarkan ukuran benda menggunakan sensor photodioda.

4. Menggunakan 5 buah motor DC 12V sebagai penggerak konveyor dan 1 buah motor

DC 12V gear box sebagai penggerak naik turun konveyor.

5. Menggunakan solenoid sebagai pendorong benda keluar dari jalur konveyor.

6. Sebagai pengaman dan pengatur arah putaran motor menggunakan relay.

7. Terdapat 3 ukuran kardus berdasarkan tinggi kardus yaitu kardus A tinggi 3 cm,

kardus B tinggi 6 cm, dan kardus C tinggi 9 cm.

8. Terdapat duah proses dalam sistem ini yaitu, poses pengisian dan proses

pengeluaran. Ketika proses pengisian berlangsung tidak dapat melakukan proses

pengeluaran barang, dan juga ketika proses pengeluaran barang tidak bisa melakukan

pengisian.

9. Menggunakan konveyor vertikal menggunakan sistem lift.

10. Sensor lantai menggunakan sensor Photointeruptor. Menggunakan 3 buah sensor

Phototinteruptor, masing-masing lantai memiliki sebuah sensor Photointeruptor.

11. Menggunakan regulator tegangan sebagai power supply dengan 3 buah tegangan

keluaran 5V, 12V, dan 24V.

12. Menggunakan 3 buah konveyor.

13. Menggunakan limit switch sebagai sensor keberadaan benda dan counter jumlah.

14. Menggunakan sistem Emergency sebagai pengaman semua proses ketika terjadi

gangguan.

15. Tombol start, stop dan emergency berada pada HMI.


4

1.3 Metode Penelitian

Berdasarkan pada tujuan yang ingin dicapai metode-metode yang digunakan dalam

menyusun tugas akhir ini adalah:

1. Studi literatur, yaitu dengan membaca buku-buku dan jurnal-jurnal yang berkaitan

dengan permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini.

2. Dokumenter, yaitu dengan mendapatkan sumber informasi berdasarkan data atau

arsip yang telah ada sehingga dapat membantu penulis dalam mengerjakan tugas

akhir ini.

3. Eksperimen, yaitu dengan melakukan praktek maupun pengujian terhadap subsistem

alat dalam pembuatan tugas akhir ini.

4. Perancangan subsistem perangkat keras, Tahap ini untuk mencari bentuk model yang

optimal dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan dari faktor-faktor

permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan .

5. Pembuatan subsistem perangkat keras,Berdasarkan gambar 1.1. rangkaian akan

bekerja jika push button start pada visual basic ditekan maka motor DC 12V akan

bekerja menggerakkan konveyor.Sensor photodioda akan mendeteksi tinggi benda.

Jika sensor photodioda ini terhalang benda maka motor DC 12V akan bekerja

menggerakkan posisi konveyor naik atau turun.

6. Pembuatan program. Untuk pengontrolan dan penampil penulis menggunakan

program Visual Basic pada PC (komputer pribadi) yang didesain sedemikian rupa

agar tampilan menarik. Program pada PLC Omron CPM2A penulis menggunakan

program CX-Programer. Untuk menghubungkan PC dengan PLC Omron CPM2A

yaitu menggunakan komunikasi host link.

7. Proses pengambilan data. Pengambilan data dilakukan dengan cara percobaan proses

penyimpanan produk,kinerja sensor dan kestabilan putaran motor.

8. Analisis dan penyimpulan hasil akhir. Analisis dilakukan dengan mendeteksi ketiga

sensor photodioda sabagai sensor tinggi benda, menganalisa kinerja alat, dan

mengecek keberadaan posisi konveyor yang dipengaruhi oleh sensor tinggi benda.

Penyimpulan dilakukan dengan membandingkan seluruh proses dengan yang

direncanakan.


5

PLC OMRON CPM 2A

KOMPUTER

SENSOR PHOTODIODA

LIMIT SWITCH

RELAYSENSOR

PHOTO INTERUPTOR

RELAY

SUPPLY 24 v

SUPPLY 12 v

AKTUATOR

Gambar 1.1 Memperlihatkan blok model yang akan dirancang


6

BAB II

DASAR TEORI

2.1 PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) [1]

Pengontrol yang dapat diprogram adalah komputer yang dirancang untuk

penggunaan pada mesin. Tidak seperti komputer, pengontrol ini telah dirancang untuk

bekerja pada lingkungan industri dan dilengkapi dengan input/output khusus dan

pengendali bahasa pemrograman. Singkatan umum PC yang digunakan pada industri untuk

peranti tersebut, dapat menjadi rancu karena ini juga singkatan untuk personal komputer

(komputer pribadi). Oleh karena itu, beberapa pembuat menamakan pengontrol yang dapat

diprogram sebagai PLC, yang merupakan singkatan dari Programable Logic Controller.

Mula-mula PLC digunakan untuk mengganti logika relai, tetapi peningkatan

lingkup fungsi didapatkan pada banyak aplikasi yang lebih kompleks. Karena struktur PLC

didasarkan pada struktur yang sama seperti struktur yang dipakai pada arsitek komputer,

maka PLC tidak hanya mampu melakukan tugas pensaklaran relai, tetapi juga aplikasi lain

misalnya pencacahan, penghitungan, perbandingan dan pemrosesan dari sinyal analogi.

Pengontrol yang dapat diprogram memiliki beberapa kelebihan dibandingkan jenis

pengendali relai konvensional. Relai harus diberi pengawatan kuat (hard-wired) untuk

melakukan fungsi khusus. Ketika sistem memerlukan perubahan, pengawatan relai harus

diubah, dan dimodifikasi, yang memerlukan waktu. Pada industri mobil, panel kontrol

lengkap harus diganti sebab secara ekonomis tidak mungkin melakukan pengawatan

kembali panel lama setiap ada pertukaran model. Pengontrol yang dapat diprogram

membatasi bayak pengawatan tangan berkaitan dengan rangkaian kontrol relai

konvensional. Pengontrol tersebut kecil dan murah dibandingkan dengan sistem kontrol

proses yang didasarkan relai yang ekivalen. Pengontrol yang dapat diprogram juga

menawarkan reabilitas solid-state, pemakaian daya yang lebih sedikit dan kemudahan

untuk perluasan. Jika aplikasi mempunyai lebih dari setengah-dosin relai, mungkin akan

lebih murah untuk menginstal PLC. Komputer pribadi dapat dibuat menjadi pengontrol

yang dapat diprogram namun memerlukan program untuk memproses input dan

menentukan sarana menghidupkan dan mematikan peranti beban. PLC dapat dibagi

menjadi tiga-bagian.


7

Tiga-komponen tersebut adalah CPU (central processing unit), bagian input/output (I/O)

dan peranti pemrograman. Pengontrol yang dapat diprogram adalah peranti yang

digerakkan oleh kejadian, yang berarti bahwa kejadian yang terjadi pada medan akan

mengakibatkan operasi atau terjadinya output.

CPU adalah jantung dari sistem PLC serta sistem yang didasarkan prosesor-mikro

yang mengganti relai pengendali, pencacah timer dan pembuat urutan. Pemroses muncul

hanya satu kali pada PLC. Pemroses satu-bit baik untuk menangani operasi logika. PLC

dengan pengolah kata digunakan apabila pemroses teks dan data numerik, perhitungan,

gauging (pengukuran), pengontrolan, dan perekaman, juga sinyal pemrosesan sederhana

dalam kode biner. Prinsip operasi dari CPU dapat dinyatakan secara ringkas sebagai

berikut:

1. CPU menerima (membaca) data input dari berbagai alat yang merasakan (sensing),

mengeksekusi program pemakai yang disimpan dari memori, dan mengirimkan

perintah output yang tepat untuk mengendalikan peranti.

2. Sumber daya arus searah (dc) diperlukan untuk menghasilkan tegangan level-

rendah yang digunakan oleh pemroses (prosessor) dan modul I/O. Suplai daya ini

dapat ditempatkan pada unit CPU atau mungkin sebagai unit yang ditempatkan

secara terpisah tergantung pada pembuat sistem PLC.

3. Sebagian besar CPU berisi baterai cadangan yang menjaga program operasi ada

dalam penyimpanan, pada kejadian gagalnya daya yang ditempatkan. Tipe memori

cadangan adalah satu bulan sampai satu tahun.

CPU berisi berbagai bagian listrik dan wadah (stop kontak) untuk penghubungan kabel

yang menuju unit lain, juga ke saklar kunci operasional. Operasi posisisaklar kunci adalah:

1. OFF: Sistem tidak dapat digerakkan atau diprogram

2. Run: Memungkinkan sistem bekerja tetapi tidak dapat dilakukan perubahan

program

3. Program: Output yang cacat dan memungkinkan pembuatan, modifikasi, dan

penghapusan program.

Modul memori prosesor adalah bagian utama dari CPU .Memori adalah rencana

pengendali atau program yang dilakukan atau disimpan pada pengontrol. Informasi yang

disimpan pada memori berhubungan dengan cara data input dan output harus diproses.

Kompleksitas program menentukan besarnya memori yang diperlukan. Elemen memori

menyimpan potongan individual dari informasi yang disebut bits (binari digits). Program


8

pengendali sesungguhnya dilakukan dilakukan di dalam komponen penyimpan memori

elektronis, misalnya RAM dan EEPROM. Unit yang memproses membaca atau mengamati

data dari modul input dan output dan menyimpan kondisinya pada memori. Kemudian unit

prosesor membaca atau mengamati program pemakai yang disimpan pada memori, dan

membuat keputusan yang menyebabkan output berubah. Memori dapat digolongkan

menjadi dua kategori: mudah menguap dan tidak mudah menguap. Memori yang mudah

menguap akan kehilangan informasi yang disimpannya jika semua daya yang

mengoperasikan hilang atau dilepas. Memori yang mudah menguap, mudah diganti, dan

sangat cocok untuk sebagian aplikasi apabila didukung dengan baterai cadangan. Memori

yang tidak mudah menguap dapat menahan informasi yang disimpan ketika daya

dihilangkan dengan tidak sengaja atau disengaja. PLC menggunakan banyak jenis peranti

memori yang mudah menguap dan tidak mudah menguap.

PLC menggunakan bahasa pemrograman dengan logika tingkat tinggi. Oleh karena

itu, bahasa pemrograman dalam PLC mudah dipahami. Bahasa pemrograman yang

digunakan dalam PLC menggunakan diagram tangga atau mnemonic.

Diagram tangga merupakan sebuah diagram yang digunakan untuk menggambar

secara sederhana sebuah rangkaian atau proses. Diagram tangga terdiri dari sebuah garis di

sebelah kiri yang memanjang, yang disebut bus bar, dan di sebelah kanan adalah

cabangcabangnya yang disebut garis cabang atau garis instruksi. Gambar 2.1 adalah contoh

diagram tangga yang digunakan dalam PLC dan dimasukkan melalui perangkat komputer

lewat software dari vendornya masing-masing.

1. Diagram Tangga

Gambar 2. 1 Pemrograman PLC dengan diagram tangga

2. Bahasa Pemrograman Mneumonic

Mneumonic adalah suatu bahasa yang dapat dimengerti oleh PLC untuk

menjalankan aplikasi/operasi. Dalam kode mneumonic, ada 3 struktur standar yaitu


9

alamat, instruksi, dan operan atau data, seperti ditunjukkan pada Tabel 2.1. Alamat

merupakan tempat penyimpanan instruksi di memori program. Alamat di memori

program berbeda untuk setiap instruksi. Instruksi adalah suatu set program yang

dapat dikenali oleh PLC untuk menjalankan aplikasi. Banyaknya instruksi

tergantung dari jenis PLC yang digunakan. Semakin besar kapasitasnya, berarti

semakin banyak pula instruksi yang ditampilkan. Sedangkan operan atau data

merupakan suatu penunjukan alamat dari I/O, penunjukan lokasi memori, atau

suatu data berupa bilangan (untuk timer ataupun counter).

Tabel 2. 1 Kode Mneumonik

2.1.1 PLC Omron CPM2A 30 I/O Terminal [2]

PLC yang digunakan dalam sistem kontrol jalur pengepakan barang ini adalah jenis

OMRON seri CPM2A 30 I/O. Pemilihan ini didasarkan atas ketersediaan alat. OMRON

seri CPM2A telah menyediakan koneksi RS232. Hal ini akan sangat membantu dalam

pengerjaan sistem yang menggunakan komunikasi serial.

Gambar 2. 2 PLC Omron CPM2A 30 I/O terminal


10

Pada OMRON CPM2A I/O, terdapat sejumlah terminal 18 masukan dan 12

keluaran. Terminal masukan pada CPU digunakan sebagai saluran untuk menerima sinyal

masukan dari perangkat elektronika untuk diproses di dalam CPU. Terminal keluaran

digunakan sebagai saluran untuk mengirimkan sinyal keluaran menuju aktuator. Selain

terminal masukan dan keluaran, OMRON CPM2A 30 I/O juga mempunyai saluran RS232,

expansion I/O, dan port untuk console. RS232 merupakan interface pengiriman dari PLC

menuju komputer. Jenis data yang akan dikirim adalah bentuk data biner (bit per bit

transfer) dengan kecepatan transmisi (baud rate) yang umum dipakai adalah 9600 (bit per

detik).

Peralatan yang digunakan sebagai hand-shake (jabat tangan), yang berfungsi

sebagai pemantau status yang akan diterima/ada untuk memberikan tanggapan yang stabil,

dapat membantu untuk proses pengiriman. Ketika merancang software komunikasi serial,

handshake disempurnakan dengan menambahkan karakter pengendali dalam deretan /

jumlah bit yang dikirim, yang biasa disebut sebagai start bit dan stop bit.

Port console digunakan untuk komunikasi antara PLC dengan console. Melalui

port ini, console dapat digunakan untuk menjalankan atau menghentikan PLC. Program

yang akan disimpan console ke dalam PLC dimasukkan melalui port ini.

2.1.2 Peta Memori

Memori di dalam PLC diklasifikasikan sebagai berikut : IR, AR, SR, DM, TR, TC,

HR, UM dan LR. Memori di dalam PLC memiliki fungsi sebagai berikut :

1. IR (Internal Relay) digunakan sebagai pengendali masukan/keluaran dan

manipulasi bit.

2. AR (Auxilary Relay) dipergunakan untuk tujuan tertentu, misalnya transmission

counters, bendera, dan bit kendali.

3. SR (Special Relay) berfungsi sebagai bit bendera dan bit kendali yang digunakan

untuk melihat operasi PC.

4. DM (Data Memory) digunakan untuk menyimpan data dalam bentuk word (16 bit)

dan mempertahankan data tersebut pada waktu terjadi gangguan daya.

5. TR (Temporary Relay) adalah memori yang menyediakan delapan bit yang

digunakan hanya untuk instruksi LOAD dan OUT untuk percabangan program.

6. TC ( Timer/Counter) digunakan sebagai pewaktu dan pencacah.


11

7. HR (Holding Relay) digunakan untuk menyimpan/memanipulasi berbagai macam

variasi data dan dapat diakses secara word (16 bit) atau secara bit (1 bit) dan tetap

mempertahankan status saat terjadi gangguan pada PLC.

8. UM (Using Memory) pada PLC tipe C200HS diartikan sebagai bagian memori

yang dapat dikonversikan dan ditransfer ke ROM dan akan disimpan dengan

baterai yang ada pada CPU.

9. LR (Link Relay) digunakan untuk menyalurkan data antar PC dengan menggunakan

adaptor RS 232.

2.1.3 Intruksi-intruksi dalam PLC

Instruksi dalam PLC dalam simbol mnemonic adalah sebagai berikut :

1. FUN digunakan untuk memanggil fungsi yang diinginkan (diikuti dua digit yang

diinginkan).

2. LD (load) digunakan untuk memasukkan input yang dikehendaki sebagai bagian

awal dari tangga.

3. AND digunakan untuk memasukkan input yang diseri dengan input yang

sebelumnya.

4. OR digunakan untuk memasukkan input yang diparalel dengan input sebelumnya.

5. OUT adalah keluaran dari rangkaian.

6. TIM (timer) digunakan untuk memanggil fungsi pewaktu ataupun kontak keluaran

dari fungsi timer yang ada di PLC.

7. CNT (counter) digunakan untuk memanggil fungsi pencacah ataupun kontak

keluaran dari fungsi pencacah yang ada di PLC.

8. NOT bersama LD, AND, atau OR untuk menandakan normally close. Bersama

OUT untuk menandakan keluaran invers. Bersama FUN untuk mendefinisikan

fungsi aktif sesaat.

2.2 Solenoid [3]

Solenoid adalah alat yang digunakan untuk mengubah listrik atau arus listrik

menjadi gerakan linier. Solenoid disusun dari kumparan dengan inti besi yang dapat

bergerak. Apabila kumparan diberi tenaga,inti atau terkadang disebut jangkar, akan ditarik

ke dalam kumparan. Besarnya gaya tarikan atau dorongan yang dihasilkan solenoid

ditentukan dengan jumlah lilitan kawat tembaga dan besar arus yang mengalir melalui


12

kumparan. Arus kumparan untuk solenoid DC hanya dibatasi oleh tahanan kumparan.

Dengan ditempatkan plunger, dorongan akan menjadi lebih besar dari yang dibutuhkan

sehingga sering digunakan suatu kumparan tegangan parsial solenoid yang lebih kecil.

Pada solenoid yang lebih besar dua bagian kumparan dapat digunakan, saklar cut-off

beroperasi apabila plunger hanya berada sekitar dudukan dan membuka rangkaian bagian

kumparan. Inti besi dibuat dari baja lunak dengan fluktansi rendah. Untuk solenoid DC inti

padat dapat diterima sebab arus dalam satu arah dan terus menerus. Solenoid DC memiliki

time constant, sebab induktansi kmparan memperlambat pemagnetan. Aksi ini lebih lambat

dibandingkan dengan aksi pada solenoid AC . Contoh perangkat output diskrit ialah

solenoid yang berfungsi untuh mengubah sinyal listrik menjadi gerakan mekanis

linier.contoh aplikasinya ialah sebagi pemukul atau pendorong pensortiran barang.

2.3 Sensor Photodioda [4]

Photodioda adalah suatu jenis dioda yang arus bocornya berubah-ubah kalau cahaya

yang jatuh pada dioda berubah-ubah intensitasnya.Dalam gelap nilai arus yang mengalir

kecil sehingga tahanannya sangat besar.Semakin kuat cahaya yang jatuh pada dioda maka

makin besar nilai arusnya, sehingga tahanan semakin kecil. Jika photodioda persambungan

p-n bertegangan balik disinari, maka arus akan berubah secara linier dengan kenaikan fluks

cahaya yang dikenakan pada persambungan tersebut.

Photodioda terbuat dari bahan semikonduktor. Biasanya yang dipakai adalah silicon (Si)

atau gallium arsenide (GaAs), dan lain-lain termasuk indium antimonide (InSb), indium

arsenide (InAs), lead selenide (PbSe), dan timah sulfide (PBS). Bahan-bahan ini menyerap

cahaya melalui karakteristik jangkauan panjang gelombang, misalnya: 250 nm ke 1100

untuk nm silicon, dan 800 nm ke 2,0 μm untuk GaAs.

Photodioda adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi cahaya. Berbeda dengan

diode biasa, komponen elektronika ini akan mengubah cahaya menjadi arus listrik. Cahaya

yang dapat dideteksi oleh diode foto ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya

tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X. Aplikasi diode foto mulai

dari penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada kamera

serta beberapa peralatan di bidang medis.

Photodioda digunakan sebagai komponen pendeteksi ada tidaknya cahaya maupun

dapat digunakan untuk membentuk sebuah alat ukur akurat yang dapat mendeteksi

intensitas cahaya dibawah 1pW/cm2 sampai intensitas diatas 10mW/cm2. Photodioda


http://id.wikipedia.org/wiki/Dioda

http://id.wikipedia.org/wiki/Cahaya

http://id.wikipedia.org/wiki/Infra_merah

http://id.wikipedia.org/wiki/Cahaya_tampak

http://id.wikipedia.org/wiki/Cahaya_tampak

http://id.wikipedia.org/wiki/Ultra_ungu

http://id.wikipedia.org/wiki/Sinar-X

http://id.wikipedia.org/wiki/Penghitung

13

mempunyai resistansi yang rendah pada kondisi forward bias, kita dapat memanfaatkan

photodioda ini pada kondisi reverse bias dimana resistansi dari photodioda akan turun

seiring dengan intensitas cahaya yang masuk. Komponen ini mempunyai sensitivitas yang

lebih baik jika dibandingkan dengan diodapeka cahaya.Hal ini disebabkan karena electron

yang ditimbulkan oleh foton cahaya padajunction ini diinjeksikan di bagian Base dan

diperkuat di bagian kolektornya. Namun demikian,waktu respons dari transistor foto secara

umum akan lebih lambat dari pada dioda peka cahaya.

Jika photodioda tidak terkena cahaya, maka tidak ada arus yang mengalir ke

rangkaian pembanding, jika photodioda terkena cahaya maka photodioda akan bersifat

sebagai tegangan, sehingga Vcc dan photo dioda tersusun seri, akibatnya terdapat arus

yang mengalir ke rangkaian pembanding.

Photodioda terbuat dari bahan semikonduktor yaitu silicon (Si), atau Galium

Arsenida, dan yang lain adalah Insb, InAs, PbSe. Material-material ini meyerap cahaya

dengan karakteristik panjang gelombang mencangkup: 2500 Å – 11000 Å untuk silicon,

8000 Å – 20,000 Å untuk GaAs. Ketika sebuah photon (satu satuan energi dalam cahaya)

dari sumber cahaya diserap, hal tersebut membangkitkan suatu elektron dan menghasilkan

sepasang pembawa muatan tunggal, sebuah elektron dan sebuah hole, di mana suatu hole

adalah bagian dari kisi-kisi semikonduktor yang kehilangan elektron.

Prinsip kerja photodioda yaitu, photodioda dibuat dari semikonduktor dengan bahan

yang populer adalah silicon ( Si) atau galium arsenida ( GaAs), dan yang lain meliputi

InSb, InAs, PbSe. Material ini menyerap cahaya dengan karakteristik panjang gelombang

mencakup: 2500 Å – 11000 Å untuk silicon, 8000 Å – 20,000 Å untuk GaAs. Ketika

sebuah photon (satu satuan energi dalam cahaya) dari sumber cahaya diserap, hal tersebut

membangkitkan suatu elektron dan menghasilkan sepasang pembawa muatan tunggal,

sebuah elektron dan sebuah hole, di mana suatu hole adalah bagian dari kisi-kisi

semikonduktor yang kehilangan elektron. Arah Arus yang melalui sebuah semikonduktor

adalah kebalikan dengan gerak muatan pembawa.cara tersebut didalam sebuah photodiode

digunakan untuk mengumpulkan photon – menyebabkan pembawa muatan (seperti arus

atau tegangan) mengalir/terbentuk di bagian-bagian elektroda.

Prinsip kerja photodioda :

a) Cahaya yang diserap oleh photodioda

b) Terjadinya pergeseran foton

c) Menghasilkan pasangan electron-hole dikedua sisi


14

d) Electron menuju [+] sumber & hole menuju [-] sumber

e) Sehingga arus akan mengalir di dalam rangkaian

Gambar 2. 3 Rangkaian sensor

Saat photodioda terkena cahaya, maka akan bersifat sebagai sumber tegangan dan

nilai arus akan menjadi kecil. Saat photodioda tidak terkena cahaya, maka nilai arusnya

kecil resistansinya akan besar atau dapat diasumsikan tak hingga. Photodioda digunakan

sebagai penangkap gelombang cahaya yang dipancarkan oleh Infrared. Besarnya tegangan

atau arus listrik yang dihasilkan oleh photodioda tergantung besar kecilnya radiasi yang

dipancarkan oleh infrared.

Karakteristik photodioda :

a) Photodioda mempunyai respon 100 kali lebih cepat daripada phototransistor

b) Dikemas dengan plastik transparan yang juga berfungsi sebagai lensa. Lensa

tersebut lebih dikenal sebagai „lensa fresnel‟ dan „optical filter‟

c) Penerima infra merah juga dipengaruhi oleh „active area‟ dan „respond time‟

Aplikasi :

a) Diode sebagai kondisi open circuit jika dianalogikan seperi sakelar

b) Photodiode sebagai close circuit jika dianalogikan seperti sakelar


15

2.4 Relay [5]

Relay berfungsi untuk mengubah sinyal listrik menjadi gerakan contact pengubah

(pengubah ligika 0/1).Secara sederhana relay elektromaknetis ini didefinisikan sebagai

berikut:

a) Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup atau membuka

kontak saklar.

b) Saklar yang digerakan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik.

Prinsip kerja relay, dialam relay terdapat coil yang terbuat dari gulungan kawat yang

mendapat arus listrik sedangkan contact adalah sejenis saklar yang penggeraknnya

tergantung dari ada atau tidaknya arus listrik di coil . ketika coil mendapat energi listrik

akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik yang berpagas,dan contact akan

menutup.

Gambar 2. 4 Konstruksi Relay

Relay juga mempunyai fungsi sebagai pengendali sistem. Sehingga relay mempunyai

dua macam sombol yang digunakan pada rangkaian listrik (perangkat keras) dan program

(perangkat lunak). Berikut ini gambar simbol yang digunakan.

Gambar 2. 5 Simbol pada perangkat keras Relay


16

Gambar 2. 6 Simbol pada peragkat lunak Relay

Jenis-jenis relay dibedakan berdasarkan pole dan throw. Pole adalah banyaknya

contact yang dimiliki oleh relay. Throw adalah banyaknya kondisi (state) yang dimiliki

contact.berikut ini penggolongan relay berdasarkan jumlah pole dan throw:

a) SPST (single pole single throw)

b) DPST (double pole single throw)

c) SPDT (single pole double throw)

d) DPDT (double pole double throw)

e) 3PDT (three pole double throw)

f) 4PDT (four pole double throw)

2.5 Motor DC [6]

Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik

menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller

pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motor listrik

digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik

kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor

menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.

Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk

diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian

yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika

terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul

tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga

merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa

tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator,

dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam


17

medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa

berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen.

Catu tegangan dc dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh

komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan

pada gambar di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk

komponen yang berputar di antara medan magnet. Jika arus lewat pada suatu konduktor,

timbul medan magnet di sekitar konduktor. Arah medan magnet ditentukan oleh arah aliran

arus pada konduktor.

Gambar 2. 7 Motor D.C Sederhana

Gambar 2. 8 Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor .


18

Aturan Genggaman Tangan Kanan bisa dipakai untuk menentukan arah garis fluks di

sekitar konduktor. Genggam konduktor dengan tangan kanan dengan jempol mengarah

pada arah aliran arus, maka jari-jari anda akan menunjukkan arah garis fluks. Gambar 3

menunjukkan medan magnet yang terbentuk di sekitar konduktor berubah arah karena

bentuk U.

Gambar 2. 9 Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor.

Catatan :

Medan magnet hanya terjadi di sekitar sebuah konduktor jika ada arus mengalir pada

konduktor tersebut.

Pada motor listrik konduktor berbentuk U disebut angker dinamo. Perhatikan gambar

2.10.

Gambar 2. 10 konduktor listrik berbentuk U

Jika konduktor berbentuk U (angker dinamo) diletakkan di antara kutub uatara dan

selatan yang kuat medan magnet konduktor akan berinteraksi dengan medan magnet kutub.


19

Perhatikan gambar 2.10 . Lingkaran bertanda A dan B merupakan ujung konduktor yang

dilengkungkan (looped conductor). Arus mengalir masuk melalui ujung A dan keluar

melalui ujung B. Medan konduktor A yang searah jarum jam akan menambah medan pada

kutub dan menimbulkan medan yang kuat di bawah konduktor. Konduktor akan berusaha

bergerak ke atas untuk keluar dari medan kuat ini. Medan konduktor B yang berlawanan

arah jarum jam akan menambah medan pada kutub dan menimbulkan medan yang kuat di

atas konduktor. Konduktor akan berusaha untuk bergerak turun agar keluar dari medan

yang kuat tersebut. Gaya-gaya tersebut akan membuat angker dinamo berputar searah

jarum jam.

Gambar 2. 11 Reaksi garis fluks.

Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum :

a) Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.

b) Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran / loop,

maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan

gaya pada arah yang berlawanan.

c) Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar / torque untuk memutar kumparan.

d) Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga

putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan

elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

Pada motor dc, daerah kumparan medan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan

medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konversi dari

energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya berlangsung melalui

medan magnet, dengan demikian medan magnet disini selain berfungsi sebagai tempat


20

untuk menyimpan energi, sekaligus sebagai tempat berlangsungnya proses perubahan

energi, daerah tersebut dapat dilihat pada gambar 2.11 . Agar proses perubahan energi

mekanik dapat berlangsung secara sempurna, maka tegangan sumber harus lebih besar

daripada tegangan gerak yang disebabkan reaksi lawan. Dengan memberi arus pada

kumparan jangkar yang dilindungi oleh medan maka menimbulkan perputaran pada motor.

Gambar 2. 12 Prinsip kerja motor dc

Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan

beban motor. Beban dalam hal ini mengacu kepada keluaran tenaga putar / torque sesuai

dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan ke dalam tiga

kelompok :

a) Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi

dengan kecepatan operasinya namun torquenya tidak bervariasi. Contoh beban dengan

torque konstan adalah corveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan.

b) Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan

kecepatn operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan

fan (torque bervariasi sebagai kuadrat kecepatan).

c) Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah

dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan

adalah peralatan-peralatan mesin.

Untuk menentukan arah putaran motor digunakan kaedah Flamming tangan kiri.

Kutub-kutub magnet akan menghasilkan medan magnet dengan arah dari kutub utara ke


21

kutub selatan. Jika medan magnet memotong sebuah kawat penghantar yang dialiri arus

searah dengan empat jari, maka akan timbul gerak searah ibu jari. Gaya ini disebut gaya

Lorentz, yang besarnya sama dengan F.

Prinsip motor : aliran arus di dalam penghantar yang berada di dalam pengaruh

medan magnet akan menghasilkan gerakan. Besarnya gaya pada penghantar akan

bertambah besar jika arus yang melalui penghantar bertambah besar.

2.6 Photointeruprtor [7]

Photo-Interrupter adalah komponen optik penghasil pulsa. Komponen ini terdiri

dari Led Infrared dan Photo-Transistor yang berhadapan. Pulsa-pulsa frekuensi dihasilkan

dengan menginterupsi cahaya Infrared. Komponen Photo-Interrupter yang digunakan

adalah GP1S53. GP1S53 memilihi komponen dengan lebar 0.5 mm. Komponen ini mampu

menghasilkan pulsa dengan Response Time (Rise) maksimum 15 μs dan Response Time

(Fall) maksimum 20 μs.

Gambar 2. 13 Contoh rangkaian Photointeruptor.

Gambar 2. 14 Bentuk fisik Photointeruptor.

2.7 Regulator Tegangan IC [8]

Regulator tegangan dengan menggunakan komponen utama IC (integrated circuit)

mempunyai keuntungan karena lebih kompak (praktis) dan umunya menghasilkan

penyetabilan tegangan yang baik. Fungsi-fungsi seperti pengontrol, sampling, komparator,


22

referensi, dan proteksi yang tadinya dikerjakan oleh komponen diskret, sekarang semuanya

dirangkai dan dikemas dalam IC. Ada beberapa jenis IC yang menghasilkan tegangan

keluaran tetap baik positif maupun negatif, ada pula yang menghasilkan tegangan keluaran

yang bisa diatur. IC regulator tegangan tipe LM78xx (series) menghasilkan tegangan tetap

positif, sedangankan tipe LM79xx (series) menghasilkan tegangan negatif.

Gambar 2. 15 Contoh rangkaian regulator tegangan

Spesifikasi tegangan pada IC regulator seri LM78xx series terlihat pada tabel berikut:

Tabel 2. 2 Spesifikasi IC regulator

2.8 Limit Switch [9]

Saklar batas atau limit switch (LS) merupakan saklar yang dapat dioperasikan baik

secara otomatismaupun non otomatis. Limit switch yang bekerja secara otomatis adalah

limit switch yang tidak mempetahankan kontak, sedangkan limit switch yang bekerja

nonotomatis adalah limit switch yang mempertahankan kontak. Kontak pada limit switch

sama seperti kontak-kontak yang terdapat paada tombol tekan, yaitu mempunyai kontak

normally open (NO) dan kontak normally closed (NC). Kedudukan kontak dan bentuk dari

limit switch dapat diperlihatkan seperti pada gambar. Limit switch yang tidak

mempertahankan kontak akan bekerja apabila ada benda yang menekan rollernya,


23

sehingga kedudukan kontak NO menjadi NC dan kontak NC menjadi NO. Jika benda

sudah diangkat, roller dan limit switch kembali ke posisi semula, demikian juga kontak-

kontaknya. Jenis limit switch semacam ini dapat digunakan untuk pengoperasian motor

secara otomatis.

Gambar 2. 16 Kedudukan Kontak Limit Switch

2.9 LED [9]

LED (Light Emitting Diode) adalah komponen elektronika yang terbuat dari bahan

semi konduktor jenis dioda yang mampu memancarkan cahaya. LED mampu

menghasilkan cahaya yang berbeda- beda menurut semi konduktor yang digunakan dan

jenis bahan semi konduktor tersebut akan menghasilkan panjang gelombang yang berbeda,

sehingga cahaya yang dihasilkan berbeda pula. LED adalah salah satu jenis dioda, maka

LED memiliki dua kutub yaitu anoda dan katoda. Dalam hal ini LED akan menyala bila

ada arus listrik yang mengalir dari anoda menuju katoda.

Pemasangan kutub LED tidak boleh terbalik karena apabila terbalik LED tidak akan

menyala. Semakin tinggi arus yang mengalir pada LED maka semakin terang juga cahaya

yang dihasilkan., namun perlu diperhatikan bahwa arus yang diperbolehkan adalah 10mA-

20mA dan tegangan 1,6 volt - 3,5 volt menurut karakter warna yang dihasilkan. Apabila

arus yang mengalir melebihi 20mA, maka LED akan terbakar. Untuk menjaga supaya LED

tidak terbakar maka perlu adanya resistor sebagai penghambat arus.LED ditunjukan pada

gambar 2.13.


24

Gambar 2. 17 Konfigurasi LED

Berdasarkan gambar diatas, persamaan untuk mencari nilai tegangan menggunakan

hukum ohm yaitu V=I*R, sehingga persamaan untuk mencari nilai resistor yang digunakan

sebagai indicatoradalah:

Dimana :

V = Tegangan

I = Arus listrik

R = Resistor

Vs = Tegangan sumber

Vd = Tegangan LED

Tegangan kerja pada sebuah LED menurut warna yang dihasilkan [6]:

1. Infra merah : 1,6V

2. Merah : 1,8V – 2,1V

3. Oranye : 2,2V

4. Kuning : 2,4V

5. Hijau : 2,6V

6. Biru : 3,0V – 3,5V

7. Putih : 3,0V – 3,6V

8. Ultraviolet : 3,5V


25

Pada umumnya tegangan yang digunakan pada perancangan adalah tegangan

minimal LED (Vmin LED), tegangan minimal LED adalah sebesar 1,5V

2.10 Komunikasi Host Link [9]

Salah satu tipe komunikasi PLC Omron CPM2A adalah host link communication.

Host link merupakan komunikasi antara PC ( komputer personal) dengan PLC. PC

berfungsi sebagai master yang dapat memberikanpeinta, melakukan operasi write dan read

pada PLC. Sebaliknya PLC berfungsi sebagai slave yang hanya dapat memberikan respon

atas perintah dari PC. Gambar 2.17 dan gambar 2.18 memperlihatkan bentuk komunikasi

host link pada PLC Omron CPM2A. Host link dibedakan menjadi 2 macam yaitu

1. One to one communication (komunikasi antara PC dengan sebuah PLC,

ditunjukan pada gambar 2.16

2. One to N communications (komunikasi antar sebuah PC dengan beberapa

PLC).pada PLC CPM2A sebuah PC dapat mengontrol 32 PLC, ditunjukan

pada gambar 2.17.

Standar parameter komunikasi host link pada PLC CPM2A yaitu :baud rate 9600bps, 1

start bit, 7 bit data, 2 stop bit, even parity.

Gambar 2. 18 Rangkaian Indikator LED


26

Gambar 2. 19 One to one communication

Gambar 2. 20 One to N communication


27

Perintah-perintah yang dapat dikirim PC ke PLC terdiri dari satu rangkaian data

yang harus dikirim dengan bentuk paket terstruktur yang disebut frame. Masing-masing

likasi data atau memori data memiliki isi frame yang berbeda-beda. Panjang sebuah frame

maksimal 131 data kerakter. Gambar 2.18 memperlihatkan blok diagram prosedur host link

communication PLC CPM2A.

Pada saat host komputer mengirimkan data maka formatnya harus dalam bentuk

command frame. Command frame memiliki bagian-bagian sebagai berikut:

1. @ : Kode awal yang harus diberikan sebagai tanda komunikasi dengan

PLC

2. Node No : nomor node sebagai identitas PLC

3. Header code : petunjuk operasi write atau read dan penanda area memori PLC.

Tabel 2.3 memperlihatkan contoh Header code pada PLC Omron CPM2A

4. Text :alamat yang dituju dan jumlah word atau data yang akan dikirim ke

PLC

5. FCS (Frame Check Sequence) :untuk mengecek kesalahan frame data yang

akan dikirim.

6. Terminator : kode akhir dari sebuah frame berisi * dan ASCII 13

Gambar 2. 21 Blok diagram prosedur host link communication PLC CPM 2A


28

Tabel 2. 3 Contoh header code PLC CPM 2A

Gambar 2. 22 Format Command frame

Setelah PC selesai mengirimkan command frame, maka PLC akan memberikan

respon dengan mengirimkan response frame. Response frame memiliki bagian-bagian

sebagai berikut :

1. @ : Kode awal yang harus diberikan sebagai tanda komunikasi dengan

PLC

2. Node No : nomor node sebagai identitas PLC

3. Header code : kode yang sama dengan command frame

4. End Code : kode yang menunjukan kode pengiriman data berjalan dengan baik

atau tidak. Tabel 2.4 memperlihatkan contoh End Code pada PLC Omron CPM2A

5. Text :data respon PLC

6. FCS (Frame Check Sequence) :untuk mengecek kesalahan frame data yang

akan dikirim.

7. Terminator : kode akhir dari sebuah frame berisi * dan ASCII 13


29

Tabel 2. 4 Contoh End Code PLC Omron CPM2A

Saat sebuah frame dirimkan , kode FCS berfungsi untuk mengecek terjadinya error

pada saat transmisi. FCS merupakan data 8 bit yang dikonversikan ke dalam 2 karakter

ASCII. Gambar 2.21 memperlihatkan contoh cara perhitungan FCS. Langkah –langkah

perhitungan FCS antara lain:

1. Mengubah setiap karakter dalam bentuk kode ASCII.

2. Melakukan operasi XOR dari awal karakter (@) sampai batas FCS calculation

range. Gambar 2.20 menunjukan daerah untuk menhitung nilai FCS.

Gambar 2. 23 FCS calculation range.

Gambar 2. 24 Contoh perhitungan FCS.


30

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

3.1. Perancangan Sistem

Perancangan alat ini terdiri dari beberapa bagian, yaitu pendeteksi ukuran tinggi

benda dengan photodioda , konveyor, penggerak naik dan turun konveyor (lift), pendorong

benda masuk ke rak, dan rak penyimpanan. Penelitian ini juga menggunakan komponen

elektronik yaitu PLC Omron CPM2A 30 I/O terminal yang berfungsi untuk menyimpan

dan menjalankan program (diagram ledder), sonsor Photodioda, tombol push button,

relay, motor DC 12V, thyristor, trnsistor dan selenoid. Sensor photodioda digunakan

untuk mendeteksi ukuran tinggi benda yang dirangkai secara tegak dan mendeteksi

keberadaan benda. Sensor photodioda,thyristor dan tombol push button sabagai input ke

PLC, sedangkan motor DC 12V dan selenoid sebagai output dari PLC. Motor DC 12V

digunakan untuk menggerakan konveyor, mengatur posisi solenoid dan juga mengatur

posisi lantai konveyor. Selenoid berfungsi sebagai pendorong benda keluar dari jalur

konveyor. Sebagai kontak On/Off pada motor DC menggunakan relay.

Pembuatan program untuk menggerakan sistem ini adalah kombinasi antara waktu

menggerakkan dan menghentikan motor serta variasi waktu untuk solenoid untuk

melakukan pemindahan benda keluar dari jalur konveyor. Kombinasi kerja antara

penggerak motor, pemberhentian motor dan juga solenoid diberikan penundaan waktu atau

jeda sehingga benda yang digunakan sebagai objek dalam konveyor dalam keadaan diam

sebelum dipindahkan. Penjelasan diagram blok sistem dapat dilihat pada gambar 1.1.

3.2. MODEL SISTEM

Model sistem digunakan pada penelitian ini,diperlihatkan pada gambar 3.1.

Pemyimpanan barang ke dalam rak menggunakan PLC Omron CPM2a terdiri dari (1)

pendeteksi ketinggian benda, (2) konveyor 1, (3) motor DC 1, (4) kerangka lift, (5) motor

dc 2 , (6) konveyor 2, (7) kerangka, (8) konveyor 3, (9) motor dc 3, (10) solenoid, (11)

motor dc 4 , (12) kerangka rak penyimpan barang, (13) motor 6 penggerak lift, (14) poros ,

(15) motor 5 pendorong benda, (16) pegas. Gambar 3.2 , gambar 3.3 dan gambar 3.4

menunjukan dimensi plant dengan satuan ukuran milimeter (mm).


31

Gambar 3. 1 Model sistem rak penyimpanan otomatis tampak 3 dimensi

Gambar 3. 2 Gambar tampak samping kiri

Gambar 3. 3 Gambar tampak depan


32

Gambar 3. 4 Gambar tampak atas

Penjelasan sistem berdasarkan gambar yang ditunjukkan pada gambar 3.1. Yang

pertama yaitu pemilahan benda berdasarkan ukuran tinggi. Pada saat tombol start ditekan

sistem akan berjalan. Keberadaan dan ukuran tinggi benda akan dideteksi oleh sensor

photodioda. Sensor photodioda pendekteksi ketinggian benda akan menentukan lantai pada

rak penyimpanan, dengan menggerakkan konveyor naik atau turun. Ketika benda sampai

pada kolom dan baris rak yang dituju dan mengenai limit switch pendeteksi keberadaan

benda,motor 5 pada pendorong benda akan aktif dan mendorong benda masuk ke dalam

rak penyimpanan. Jika barisan pada rak penyimpanan sudah penuh, sistem akan berhenti

otomatis. Selanjutnya kondisi pengeluaran. Pada kondisi pengeluaran dikontrol melalui

komputer dengan program visual basic. Pemilihan kolom dan barisan rak dilakukan

dengan menekan tombol pada visual basic. Motor konveyor akan berjalan dan bergerak

naik turun sesuai rak yang dipilih. Solenoid pengeluaran akan aktif dan mendorong benda

keluar dari rak penyimpanan. Konveyor akan menerima benda yang keluar dari rak

kemudian dikirim ke penerima. Penjelasan dimensi plant perhatikan gambar 3.2 sampai

gambar 3.4 .


33

3.3. Perancangan Perangkat Keras

3.3.1 Pendeteksi Ketinggian Benda

Sensor ketinggian benda ini berfungsi sebagai pemilah benda berdasarkan ukuran

tinggi benda. Perancangan pada pendeteksi ketinggian benda menggunakan 3 buah

photodioda yang dirangkai secara tegak. Masing-masing sensor mempunyai tinggi yang

berbeda-beda, pengukuran tinggi dimulai dari permukaan konveyor. Ukuran tinggi benda

A yaitu 3 cm tinggi letak sensor 2.7 cm,ukuran tinggi benda B yaitu 6 cm tinggi letak

sensor 5,7 cm, dan ukuran tinggi benda C yaitu 9 cm tiinggi letak sensor 8,7 cm. Pada

bagian ini akan menentukan posisi lantai pada konveyor 3. Masing-masing sensor

mempunyai fungsi yang sama,selain sebagai pendeteksi tinggi benda juga berfungsi untuk

mengaktifkan motor pada penggerak lift. Konstruksi peletakan sensor photodioda

dijelaskan pada gambar 3.5 sampai gambar 3.8.

Gambar 3. 5 Konstruksi pendeteksi tinggi benda

Gambar 3. 6 Dimensi peletakan sensor pendeteksi tinggi benda


34

Gambar 3. 7 Dimensi sensor tinggi tampak samping kanan

Gambar 3. 8 Konstruksi photodioda sebagai sensor tinggi benda

3.3.2 Konveyor

Perancangan konveyor terdiri dari kerangka konveyor, motor penggerak sabuk

konveyor, sabuk konveyor. Motor penggerak yang digunakan yaitu motor DC 12 V. Pada

penelitian ini, konveyor yang digunakan sebanyak 3 buah,2 konveyor diantaranya

konveyor 1 sebagai pembawa benda untuk dipilah berdasarkan ukuran tunggi dan

konveyor 2 sebagai pembawa benda untuk dimasukan kedalam rak peyimpanan.

Sedangkan konveyor 3 digunakan pada saat pengeluaran benda dari dalam rak

penyimpanan untuk dikirim menuju penerima.


35

Gambar 3. 9 Konstruksi konveyor

3.3.3 Lift/ Elevator

Gambar 3. 10 Konstruksi lift/ elevator


36

Gambar 3. 11 Dimensi penggerak sistem lift tampak depan

Pada penelitian ini juga menggunakan lift / elevator. Lift ini berfungsi sebagai

pengatur posisi lantai pada konveyor. Yaitu posisi 1 konveyor berada pada lantai 1, posisi

2 konveyor berada pada lantai 2 dan posisi 3 konveyor berada pada lantai 3. Sebagai

penggerak menggunakan motor DC 12V denga gearbox . Pada bagian ini dilengkapi juga

photointeruptor, photointeruptor ini berfungsi sebagai pendeteksi posisi konveyor. Ketika

plat pada konveyor mengenai photointeruptor motor akan menghentikan konveyor tepat

pada lantai yang dituju. Motor penggerak diaktifkan oleh sensor pendeteksi tinggi benda.

3.3.4 Pendorong Benda

Pada penelitian ini untuk mendorong benda masuk ke dalam rak penyimpanan

menggunakan motor DC 12 V dan sensor limit switch sebagai sensor keberadaan benda.

Ketika benda mengenai limit switch maka motor 5 akan aktif dan mendorong benda masuk

ke dalam rak peyimpanan. Gambar 3.12 menunjukan konstruksi sistem pendorong.


37

Gambar 3. 12 Konstruksi sistem pendorong

Gambar 3. 13 Dimensi sistem pendorong benda

3.3.5 Perancangan sensor Photointeruptor

Sensor Photointeruptor pada perancangan ini digunakan untuk mendeteksi

keberadaan konveyor atau sensor lantai. Prinsip kerja photointerutori saat tidak ada

halangan,cahaya inframerah yang dipancarkan oleh IR LED (transmiter) dapat diterima

oleh phototransistor (receiver) sehingga keluaran photointeruptor akan belogika ”0”,

sedangkan saat terhalang cahaya inframerah tidak dapat diterima oleh phtotransistor

sehingga keluaran photointeruptor berlogika ”1”. Bagian transmiter photointeruptor

terbuat dari LED inframerah yang mempunyai Vd = 1.5 V dan Id = 20 mA,sehingga

membutuhkan hambatan masukan (R1) sebesar:


38

Pada bagian penerima terbuat dari phototransistor yang mempunyai rating

VCE(sat) = 0.4V dan Ic(on) = 4mA, sehingga membutuhkan hambatan masukan sebesar:

Gambar 3. 14 Rangkaian elektronis Photointeruptor.

3.3.6 Perancangan Sensor Photodioda

Sensor yang digunakan terdiri dari photodioda. Sensor ini nilai arus bocornya akan

berkurang bila terkena cahaya dan bekerja pada kondisi riverse bias. Untuk sensor

cahayanya digunakan LED Superbright, komponen ini mempunyai cahaya yang sangat

terang, sehingga cukup untuk mensuplai cahaya ke photodioda. Sistem ini dirancang

A

K

C

E

1

2

4

3

U1

PC817

R1

175R

R2100R

regulator 5V

reg

ula

tor 5

V

RL1PCJ-105D3MH

reg

ula

tor 2

4V

ke PLC


39

menggunakan VCC = 24V, VD= 3 V, Id = 20 mA.R2 dapat dihitung berdasarkan

persamaan sebagai berikut:

Arus Id dihasilkan saat LED mengirimkan cahaya dan photodioda menerimanya.

Arus maksimum untuk photodioda adalah 20mA. Nilai R2 pada sistem dirancang dengan

menentukan I = 1mA . Persamaan digunakan untuk mencari nilai R2 sebagai berikut:

Sistem ini dirancang menggunakan resistor (R2) yang bernilai 24 KΩ Jika photodioda

terkena cahaya, maka photodioda akan bersifat sebagai sumber tegangan dan

menyababkan nilai arus yang bocor akan menjadi kecil, sehingga resistansinya besar.

Gambar 3.10 menjelaskan rankaian kelistrikan sensor photodioda.

Gambar 3. 15 Rangkaian sensor photodioda

D1LED

D2DIODE

R12k

RV1

24k

VC

C 2

4 V

ke PLC


40

3.3.7 Rangkaian Relay

Gambar 3. 16 Skema rangkaian relay untuk keluaran dari PLC

Penelitian ini menggunakan relay untuk setiap keluaran dari PLC menuju aktuator.

Relay berfungsi sebagai saklar ON/OFF yang diatur oleh PLC, jika nilai tegangan keluaran

PLC tinggi atau logika (1) maka relay akan ON, jika nilai tegangan keluaran PLC rendah

atau logika (0) relay akan OFF. Skema rangkaian relay keluaran dari PLC menuju ke

aktuator dapat dilihat pada gambar 3.16. Rangkaian relay pembalik putaran digunakan

untuk mengatur arah putaran motor DC sehingga dapat berubah arah putaran skema

rangkaian relay dijelaskan pada gambar 3.17.

Gambar 3. 17 Skema rangkaian relay pembalik putaran motor


41

Gambar 3. 18 Rangkaian elektronis relay

Gambar 3. 19 Rangkaian elektronis relay pembalik putaran motor.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

J1

CONN-H12

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

J2

CONN-H16

PLC OMRON CPM2A

RL1PCJ-105D3MH

RL2PCJ-105D3MH

RL3PCJ-105D3MH

RL4PCJ-105D3MH

RL5PCJ-105D3MH

photointeruptor A

photointeruptor B

photointeruptor C

photointeruptor 1

photointeruptor 2

regulator 24V

RL6PCJ-105D3MH

RL7PCJ-105D3MH

RL8PCJ-105D3MH

RL9PCJ-105D3MH

RL10PCJ-105D3MH

RL11PCJ-105D3MH

RL12PCJ-105D3MH

RL13PCJ-105D3MH

RL14PCJ-105D3MH

regulato 12V

motor 1 konveyor 1

motor 2 konveyor 2

motor 3 konveyor 3

motor 4 penggerak lift

motor 4 penggerak lift

motor 5 pendorong benda

motor 6 penggerak solenoid

motor 6 penggerak solenoid

solenoid

RL1QUAZ-SH-124L

RL2

QUAZ-SH-124L

+88.8

masukan dari port keluaran PLC masukan dari port keluaran PLC

COM keluaran PLC

reg

ula

tor te

ga

ng

an

+1

2 V

gro

un

d re

gu

lato

r


42

3.3.8 Perancangan push button start/stop dan emergency

Tombol Start/Stop pada perancangan ini digunakan sebagai masukan ke PLC dari

HMI untuk memulai/ menghentikan sistem penyimpanan barang otomatis. Tombol

eremgency ditambahkan pada plant ini bertujuan untuk menghentikan semua proses dari

plant apabila tejadi gangguan atau kesalahan sistem, peletakan tombol – tombol tersebut

dapat dilihat pada gambar 3.20.

Gambar 3. 20 Peletakan tombol start/ stop dan emergency pada HMI

3.3.9 Kabel RS-232

Kabel yang digunakan untuk menghubungkan antara PLC dengan PC adalah RS-232,

dikarenakan tersedianya partitur komunikasi host link pada PLC dan PC. Data proses

sistem pengoperasian pada PLC akan dikirimkan ke PC melalui komunikasi host link

menggunakan kabel serial RS-232. Data yang telah diproses di CPU PLC akan dikirim

menuju komputer. Sebelum mengirimkan data, port com yang akan digunakan harus

diinisialisasi terlebih dulu. Sistem ini menggunakan port com1 pada komputer. Agar proses

pengiriman data dapat berjalan maksimal, parameter untuk komunikasi data antara PLC

dan komputer harus diatur. Selain penggunaan port com, parameter lain yang harus diatur

adalah kecepatan transmisi data. Kecepatan transmisi data yang digunakan pada sistem ini

adalah 9600 bps, 8 bit paritas, 1 bit stop. Setelah itu, jalur port com1 harus dibuka untuk

lalu lintas data. Keluaran dari PLC akan dikonversi agar dapat diterima oleh RS-232.

Setelah keluaran sesuai dengan level logika RS-232, keluaran akan dikirimkan menuju

komputer.


43

3.3.10 Motor DC

Sistem ini menggunakan enam buah motor DC. Motor ini memiliki tegangan

maksimum 12 Volt. Perancangan ini menggunakan motor DC 12 Volt untuk

menyesuaikan dengan PLC CPM2A yang digunakan. Pada sistem ini, motor DC

digunakan untuk menggerakkan konveyor 1, konveyor 2, motor pendorong benda,

penggerak solenoid 1, penggerak sistem lift. Motor1 digunakan untuk menggerakkan

konveyor 1, motor 2 digunakan untuk menggerakkan konveyor 2 ,dan motor 3 digunakan

untuk menggerakkan konveyor 3, motor 4 digunakan untuk menggerakkan lift, motor 5

digunakan untuk mendorong benda, motor 6 digunakan untuk menggerakkan solenoid.

Motor DC 12 Volt menghasilkan torsi(τ) sebesar 8000 g-cm 108 rpm.

Motor ini diharapkan dapat menggerakkan beban dengan berat total(F) 6000 gram.

Panjang konveyor(R) yang akan digunakan adalah 15 cm. Jika diberikan berat total yang

akan digunakan adalah 6000 gram dan panjang lintasannya 15 cm, maka torsi yang

dibutuhkan dapat dihitung berdasarkan persamaan sebagai berikut:

Dengan mengetahui torsi yang dibutuhkan, maka dapat dihitung perbandingan gear

yang digunakan untuk menghubungkan motor dengan konveyor. Jika torsi yang dihasilkan

motor(τ_1) adalah 8000 gr-cm, kemudian gear pada konveyor memiliki jari-jari (r_2) 2

cm, dan gear pada motor memiliki jari-jari(r_1) 3 cm, maka torsi akhir(τ_2) yang

dihasilkan oleh motor dapat dihitung melalui persamaan sebagai berikut :

Setelah menggunakan gabungan gear, torsi akhir yang dihasilkan motor adalah

12000 gr/cm. Torsi yang dibutuhkan agar dapat bergerak adalah 6000 gr/cm. Karena Torsi

yang dihasilkan motor lebih besar daripada torsi yang dibutuhkan beban, maka beban dapat

bergerak.


44

3.3.11 Catu Daya

Pada perancangan ini dibutuhkan catu daya sebagai supply untuk mengaktifkan

sensor masukan ke PLC dan aktuator keluaran dari PLC. Catu daya untuk masukan

berbeda dengan catu daya keluaran, untuk masukan dibutuhkan tegangan sebesar 24v

sebagai catu daya sensor photodioda, 12v sebagai catu daya motor DC 12v dan solenoid,

dan 5v sebagai catu daya photointeruptor . Rangkaian yang digunakan yaitu regulator

tegangan dengan 3 buah keluaran tegangan yang berbeda. Rangkaian regulator ditunjukan

pada gambar 3.21.

Gambar 3. 21 Rangkaian regulator tegangan.

TR1TRSAT2P2S

D1

1N4004

D2

1N4004

D3

1N4004

D4

1N4004

C1220pC2

220p

C3220pC4

220p

Q1TIP3055

Q2TIP3055

VI1

VO3

GN

D2

U17805

VI1

VO3

GN

D2

U27824

V1VSINE

1

5V

CONN-SIL1

1

GND

CONN-SIL1

1

24V

CONN-SIL1

VI1

VO3

GN

D2

U37812

C51nF

C61nF

Q3TIP3055

1

12V

CONN-SIL1


45

3.4. Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan perangkat lunak terdiri dari dua bagian yaitu perancangan diagram

ledder untuk menjalankan PLC dan perancangan HMI. Perancangan perangkat lunak ini

terkait satu sama lain, dengan merancang diagram ledder akan mempermudah pembuatan

HMI. Perancangan diagram ledder menggunakan software CX Programmer, dan

perancangan HMI menggunakan software Visual Basic. Pada penelitian ini tardapat dua

proses yang akan dirancang, yaitu proses pemasukan benda ke dalam rak penyimpanan dan

proses pengeluaran benda dari dalam rak penyimpanan. Inisialisasi alamat pada sistem

penyimpanan barang melalui DM 00xx.

Tabel 3. 1 Channel Input

NO Input

Channel fungsi

PLC

1

sensor A pendeteksi tinggi

benda 0.00

2

sensor B pendeteksi tinggi

benda 0.01

3

sensor C pendeteksi tinggi

benda 0.02

4 Limit switch 0.03

5 Limit switch 2 0.09

6 Photointeruptor A rak lantai 3 0.04

7 Photointeruptor B rak lantai 2 0.05

8 Photointeruptor C rak lantai 1 0.06

9 Photointeruptor 1 0.07

10 Photointeruptor 2 0.08

Tabel 3. 2 Channel Output

NO Output

Channel fungsi

PLC

1 Motor 1 konveyor 1 10.00



4 Motor 4 penggerak lift 10.03,10.04

5 Motor 5 pendorong benda 10.05

6 Motor 6 penggerak solenoid 10.06,10.07

7 solenoid 11.00


46

Pada tabel 3.1 menampilkan alamat channel input yang terhubung dengan PLC

Omron CPM2A. Pada sistem penyimpanan barang terdapat 15 input yang terdiri dari 3

buah sensor photodioda berada pada sensor ketinggian benda yaitu channel 0.00; 0.01;

0.02. 5 buah limit switch berada pada konveyor 3 yaitu channel 0.03 berfungsi

mengaktifkan motor 5 pendorong benda dan counter jumlah benda. Sensor Photointeruptor

berfungsi sebagai pendeteksi keberadaan lantai konveyor 2,terdapat 3 buah sensor

photointeruptor pendeteksi konveyor 2 dengan channel 0.04,0.05 dan 0.06. Sebagai

pendeteksi motor 6 juga menggunakan 2 buah sensor photointeruptor dengan channel 0.07

dan 0.08. Pada tabel 3.2 menampilkan alamat output dari PLC, plant ini membutuhkan 12

keluaran dari PLC, yang terdiri dari motor konveyor 1 channel 10.00, motor konveyor 2

channel 10.01, motor 3 konveyor 3 channel 10.02, motor 4 penggerak lift channel 10.03

dan 10.04, motor 5 sebagai pendorong benda dengan channel 10.05, motor 6 sebagai

penggerak solenoid dengan channel 10.06 dan 10.07, dan selenoid dengan channel 11.00.

Pada tabel 3.3 menampilkan alamat memory DM yang digunakan untuk menyimpan

kondisi alat dari channel input maupun channel output. Rangkaian pengkabelan PLC

dijelaskan pada gambar 3.22. Flowchart penyimpnan barang otomatis dijelaskan pada

gambar 3.23.

Tabel 3. 3 Channel memory

Memory

Channel memory

PLC

Simpan data sensor A DM0001

Simpan data sensor B DM0002

Simpan data sensor C DM0003

Simpan data limit switch DM0004

Simpan data photointeruptor A DM0005

Simpan data photointeruptor B DM0006

Simpan data photointeruptor C DM0007

Emergency DM0008


47

Gambar 3. 22 Pengkabelan PLC

3.4.1 Proses Pemasukan

Proses pemasukan benda ke dalam rak penyimpanan berdasarkan ukuran tinggi

benda. Terdapat sensor photodioda yang akan mendeteksi tinggi benda, sensor ini sebagai

masukan ke PLC untuk selanjutnya diproses,dan keluaran dari PLC yaitu untuk

menggerakkan motor penggerak lift dan mengaktifkan solenoid untuk mendorong benda

masuk kedalam rak . Flow chart proses pengisian barang ke dalam rak dapat dilihat pada

gambar 3.24 dan gambar 3.25.

3.4.2 Proses Pengeluaran

Proses pengeluaran benda dari dalam rak dilakukan dengan cara menekan tombol

pada HMI. Dalam HMI tardapat pilihan untuk baris dan kolom rak penyimpanan yaitu

terdapat 3 baris rak dan 2 kolom rak. Proses pengeluaran setelah menekan tombol

selanjutnya PLC menjalankan program untuk mengaktifkan motor 4 dan selenoid 2 dan 3.

Flow chart proses pengeluaran barang dari dalam rak dapat dilihat pada gambar 3.26 dan gambar

3.27.

3.4.3 Perancangan sistem emergency

Sistem emergency sangat penting diterapkan pada semua plant. Sistem emergency

difungsikan apabila terjadi gangguan terhadap plant tersebut, gangguan – gangguan

tersebut berasal dari dalam atau luar plant. Contoh gangguan dari dalam yaitu apabila

terjadi kelasahan sistem dari dalam plant tersebut. Contoh gangguan dari luar yaitu apabila

terjadi kecelakaan kerja pada saat sistem berjalan. Flow chart sistem emergency dapat

dilihat pada gambar 3.29.


48

3.4.4 Perancangan Software HMI

HMI (Human Machine Interface) merupakan bagian yang ada dalam sistem SCADA.

HMI ini menampilkan gambar pengontrolan dari sebuah sistem yaitu penyimpanan barang

ke dalam rak yang terdiri dari tampilan jumlah benda, tombol push button, dan lampu

indikator. Lampu indikator terdiri dari 2 warna,yaitu hijau dan merah. Lampu indikator

pada saat berwarna hijau artinya pada rak tersebut masih kosong atau belum penuh, ketika

isi dalam rak penuh maka lampu indikator akan berubah warna menjadi merah. Pada setiap

rak memiliki 2 buah lampu indikator. HMI ini digunakan untuk memonitor dan mengontrol

kerja sistem dari jarak jauh. Untuk kode program pada masing – masing form dapat dilihat

di lampiran. Flowchart HMI dijelaskan pada gambar 3.30 Tampilan pada visual basic

dapat dilihat pada gambar 3.31.


49

START

PENGISIAN ?

SUBRUTIN PROSES

PENGISIAN

PENGELUARAN ?

SUBRUTIN PROSES

PENGELUARAN

STOP

YA

TIDAK

YA

TIDAK

INISIALISASI PORT PLC

MOTOR 1 KONVEYOR 1 ON

MOTOR 1 KONVEYOR 1 OFF

TERJADI GANGGUAN ?

TERJADI GANGGUAN ?

SUBRUTIN EMERGENCY

YA

TIDAK

YA

TIDAK

Gambar 3. 23 Diagram Alir Penyimpnan Barang Otomatis


50

MULAI

DETEKSI KETINGGIAN BENDA

SENSOR A TINGGI=3 CM ?

SENSOR B TINGGI=6 CM ?

SENSOR C TINGGI =9 CM ?


MOTOR 4 LIFT ONPHOTOINTERUPTOR

B DAN C OFF

MOTOR 4 LIFT ONPHOTOINTERUPTOR

C OFF



LIMIT SWITCH TERSENTUH ?






YA

TIDAK

YA YA

YA YAYA

PHOTOINTERUPTOR A TERHALANG ?

PHOTOINTERUPTOR B TERHALANG ?

MOTOR 4 LIFT OFF

YA YA

TIDAKTIDAK

TIDAKTIDAKTIDAK

TIDAK TIDAK

SUBRUTIN PROSES PEMASUKAN

KEMBALI

A

LIMIT SWITCH LIMIT SWITCHLIMIT SWITCH

PHOTOINTERUPTOR A PHOTOINTERUPTOR B

Gambar 3. 24 Diagram Alir Subrutin untuk Sistem Pengisian


51

MOTOR 5 PENDORONG BENDA ON

LIMIT SWITCH TIDAK TERSENTUH?

TIDAK

MOTOR 5 PENDORONG BENDA OFF

COUNTER JUMLAH

TAMPILKAN JUMLAH PADA

HMI

JUMLAH = 5?

YA

TIDAK

YA

KEMBALI

SUBRUTIN KONVEYOR 2 KEMBALI KE LANTAI 1

MULAI

A

Gambar 3. 25 Flowchart subrutin proses pemasukan


52

MULAI

RAK A RAK B RAK C

YAYAYA

TIDAKTIDAKTIDAK

KEMBALI


BACA PERINTAH PENGGUNA

MOTOR LIFT ONPHOTOINTERUPTOR

B DAN C OFF

PHOTO INTERUPTOR TERHALANG?

TIDAK

YA

PHOTOINTERUPTOR A

MOTOR LIFT ONPHOTOINTERUPTOR

C OFF


TIDAK

YA

PHOTOINTERUPTOR B

MOTOR LIFT OFFPHOTOINTERUPTOR

A DAN B OFF


TIDAK

YA

PHOTOINTERUPTOR C

SUBRUTIN PROSES PENGELUARAN BARANG

C

Gambar 3. 26 Flowchart subrutin untuk sistem pengeluaran


53

MULAI

SOLENOID ON

MOTOR 6 ON

MOTOR 6 OFF SOLENOID OFF

MOTOR LIFT ON

MOTOR 2 ON

PHOTOINTERUPTOR A TERHALANG?

MOTOR 3 ON KONVEYOR 3 AKTIF

YA

TIDAK

KEMBALI

LIMIT SWITCH

LIMIT SWITCH ON?

YA

TIDAK

PHOTOINTERUPTOR A

LIMIT SWITCH OFF?

YA

TIDAK

SUBRUTIN KONVEYOR 2 KEMBALI KE LANTAI 1

PHOTOINTERUPTOR 1

PHOTOINTERUPTOR 1 TERHALANG?

YA

TIDAK

MOTOR 6 ON

PHOTOINTERUPTOR 2

PHOTOINTERUPTOR 2 TERHALANG?

YA

TIDAK

MOTOR 4 LIFT OFFJUMLAH = 0?

YA

TIDAK

B

B

C

MOTOR 6 OFF

Gambar 3. 27 Flowchart subrutin proses pengeluaran barang


54

MULAI

MOTOR 4 LIFT ON

PHOTOINTERUPTOR A

TERHALANG ?

MOTOR 4 LIFT OFF

KEMBALI

YA

TIDAK

Gambar 3. 28 Flowchart subrutin konveyor 2 kembali ke lantai 1

MULAI

TEKAN TOMBOL EMERGENCY

KEMBALI

PROSES DALAM PLC BERHENTI

DATA TERAKHIR DISIMPAN DALAM

DM0008

Gambar 3. 29 Flowchart subrutin sistem Emergency


55

START

INISIALISASI PORT PLC

PILIH SISTEM PENGISIAN ATAU PENGELUARAN

SISTEM PENGISIAN ?

SISTEM PENGELUARAN ?

PROSES PENGISIAN

PROSES PENGELUARAN

TAMPILKAN JUMLAH

DALAM RAK

STOP

YA YA

TIDAK

TIDAK

TERJADI GANGGUAN?

TEKAN TOMBOL EMERGENCY

SUBRUTIN PROSES EMERGENCY

YA

TIDAK

Gambar 3. 30 Flowchart HMI


56

Gambar 3. 31 Form main program


57

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini berisi tentang hasil dan pembahasan dari alat sistem penyimpanan

barang secara otomatis yang dikontrol menggunakan SCADA yang dirancang

menggunakan Bahasa pemrograman visual basic dan dihubungkan ke PLC OMRON

CPM2A menggunakan komunikasi Host link. Pengamatan dilakukan secara menyeluruh

dan per bagian dari sebuah sistem kontrol penyimpanan barang. Dari pengujian ini akan

didapatkan data-data dan bukti-bukti hasil akhir dari perangkat keras dan perangkat lunak

yang telah dibuat. Dari data-data tersebut dapat digunakan untuk menganalisa proses kerja

sistem yang telah dibuat

4.1 Cara Kerja Alat

Gambar 4. 1 Sistem hasil perancangan


58

Gambar 4. 2 Form utama SCADA

Pada sistem penyimpanan barang terdapat dua proses yaitu proses pengisian dan

proses pengeluaran barang. Pada saat tombol start pada SCADA ditekan. Bagian yang

aktif saat proses ini yaitu motor 1 konveyor 1(channel 10.00). Ketika sensor pendeteksi

ketinggian benda, yaitu sensor A (channel 0.00), sensor B (channel 0.01), dan sensor C

(channel 0.02), mendeteksi ada benda yang lewat maka data akan dikirim ke PLC

kemudian disimpan ke dalam memori. Memori yang digunakan adalah DM0001 untuk

sensor A, DM0002 untuk sensor B dan DM0003 untuk sensor C. Setelah benda terdeteksi

sensor, benda menuju konveyor 2 dan motor 2 aktif. Motor 4 (channel 10.03) sebagai

penggerak sistem lift akan on saat benda menyentuh limit switch 1. Konveyor 2 akan

bergerak naik atau turun menuju lantai yang dituju. Motor 4 off saat konveyor 2

menyentuh sensor lantai dan motor 5 sebagai pendorong benda akan on dan mendorong

benda masuk ke dalam rak. Setelah tuas pendorong kembali ke posisi semula, motor 4

penggerak lift on (channel 10.04) berputar terbalik sehingga konveyor 2 turun hingga

lantai 1. Proses ini berulang ketika sensor pendeteksi ketinggian benda mendeteksi adanya

benda yang lewat.

Ketika pengguna menekan tombol keluar sesuai lantai yang dipilih, maka proses

yang berjalan adalah proses pengeluaran benda. Motor 4 penggerak lift on dan menuju

lantai yang dituju, kemudian solenoid (channel 11.00) dan motor 6 (channel 10.06) on


59

mengeluarkan benda menuju konveyor 2. Ketika limit switch tersentuh maka motor 6

(channel 10.07) on kembali ke posisi semula, dan motor 4 (channel 10.04) on konveyor 2

turun. Setelah sampai lantai 1 sensor optocoupler C terhalang konveyor 2 dan konveyor 3

on. Proses ini akan berulang ketika pengguna menekan tombol pengeluaran benda.

4.2 Pengujian sistem

Analisa keberhasilan perangkat keras didapatkan dari melakukan beberapa

pengujian per bagian. Seperti yang dijelaskan pada tabel 4.1 dengan melakukan percobaan

sebanyak sepuluh kali. Dari beberapa bagian yang diuji dapat dikatakan berhasil jika telah

mencapai titik keberhasilan yaitu lebih dari lima kali. Terdapat beberapa bagian yang tidak

mencapai titik keberhasilan, hal ini disebabkan belum terpasang atau masih dalam proses

pengerjaan.

Tabel 4. 1 Keberhasilan perangkat keras

No Nama bagian pengujian

keterangan percobaan berhasil gagal

1 konveyor 1 10 9 1 dapat berjalan dengan baik



4 lift 10 8 2 tidak berjalan dengan lancar

5 Pendorong kotak masuk 10 0 10 belum terpasang

6 Pendorong kotak keluar 10 0 10 belum terpasang

7 pendeteksi ketinggian 10 0 10 belum terpasang

8 sensor lantai 10 8 2 terpasang

Data pengujian sistem diambil dari hasil pengamatan pada modul PLC Omron CPM2A.

Tabel 4. 2 Pengujian sistem kondisi awal

No. kondisi channel input kondisi channel output

start stop emergency kvy 1 kvy 2 kvy3

1 0 1 0 0 0 0

2 1 0 0 1 1 1

3 0 0 1 0 0 0

keterangan kondisi

kvy 1 : konveyor 1 0 = kondisi mati 2 = bertahan kondisi terakhir

kvy 2 : konveyor 2 1 = kondisi nyala

kvy 3 : konveyor 3


60

Tabel 4. 3 pengujian sistem proses pemasukan

input output

No

pendeteksi

ketinggian sensor lantai limit

switch

motor

lift

naik

motor

lift

turun

motor

pendorong

masuk

sens

A

sens

B

sens

C

opto

A

opto

B

opto

C

1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0

2 1 0 0 0 1 1

1 1 0 1

0 0 1 0

0 0 0 0 0

3 0 1 0 1 0 1

1 1 0 1

0 0 1 0

0 0 0 0 0

4 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1

0 0 0 0

Tabel 4. 4 Pengujian sistem proses pengeluaran

No

input output

pendeteksi ketinggian sensor lantai limit

switch

motor

lift

motor

pendorong

keluar tombol

rak 3

tombol

rak 2

tombol

rak 1

opto

A

opto

B

opto

C

1 0 0 0 1 1 0 0 0 0

2 1 0 0 0 1 1 1 1 1

3 0 1 0 1 0 1 1 1 1

4 0 0 1 1 1 0 1 0 1

keterangan

sen A = sensor benda A

sen B = sensor benda B

sen C = sensor benda C

opto A = optocoupler lantai 3

opto B = optocoupler lantai 2

opto C = optocoupler lantai 1

kondisi

0 = kondisi mati

1= kondisi nyala


61

4.3 Analisa Perangkat Keras

4.3.1 Pengamatan Kecepatan Motor Konveyor dan Lift

Dengan sumber tegangan yang sama dihasilkan kecepatan yang berbeda pada masing

masing motor. Hasil pengamatan kecepatan motor dapat dilihat pada tabel 4.5. Perbedaan

kecepatan motor disebabkan kedudukan poros konveyor yang tidak lurus dan kekencangan

karet konveyor yang tidak sama. Perbedaan kecepatan motor yang sangat jauh terdapat

pada motor 4,kecepatan yang dihasilkan motor 4 sangat kecil. Motor 4 digunakan untuk

mengangkat konveyor 2.

Tabel 4. 5 Hasil pengamatan kecepatan motor

No.

Tegangan

(V)

arus

(A)

kecepatan dengan

beban (rpm)

1. motor 1 12 0.49 99

2. motor 2 12 0.5 95

3. motor 3 12 0.53 90

4. motor 4 12 0.47 76

Gambar 4. 3 Konveyor 1


62

Gambar 4. 4 Konveyor 3

Gambar 4. 5 Konveyor 2 dan Lift


63

4.3.2 Pengamatan Relay Motor

Relay digunakan untuk pengaman motor DC , karena tegangan keluaran dari PLC

OMRON sebesar 24 V sedangkan motor DC yang digunakan 12V. Pengujian relay

menggunakan power supply 24 V. Pada perancangan ini menggunakan dua buah relay,

yaitu relay motor satu arah dan relay pembalik putaran. Relay motor satu arah digunakan

pada motor 1,2,3,5, dan solenoid, relay pembalik putaran digunakan untuk arah putaran

motor 4 dan motor 6. Hasil pengamatan relay motor satu arah dapat dilihat pada tabel 4.6.

dan relay pembalik putaran dapat dilihat pada tabel 4.7.

Tabel 4. 6 Hasil pengamatan relay motor satu arah dan solenoid

No

. Relay tegangan (v) channel

output PLC

kondisi

kondisi port

keluaran relay

NC NO

1. motor 1 24 10.00 1 0 1

0 1 0

2. motor 2 24 10.01 1 0 1

0 1 0

3. motor 3 24 10.02 1 0 1

0 1 0

4. motor 5 24 10.05 1 0 1

0 1 0

5. solenoid 24 11.00 1 0 1

0 1 0

Tabel 4. 7 Hasil pengamatan relay pembalik putaran

No. Relay

tegan

gan

(V)

channel

output

PLC

kondisi output

PLC

kondisi relay arah

putaran

motor relay

1

relay

2

1. motor 4 24 10.03 1 0 1 0 kanan

10.04 0 1 0 1 kiri

2. motor 6 24 10.06 1 0 0 1 kanan

10.07 0 1 1 0 kiri


64

4.4 Analisa Perangkat lunak

4.4.1 Pembahasan Diagram Ladder

Pada saat tombol start pada SCADA ditekan channel pada diagram ladder yang

digunakan (channel 1.00). Start tetap aktif digunakan sistem latch dengan IR 200.00.

Ketika IR200.00 aktif maka semua sistem akan berjalan. Latching pada start akan berhenti

ketika tombol stop pada SCADA ditekan (channel 1.01) . Sama halnya dengan diagram

ladder tombol stop juga menngunakan sistem latch , dengan bantuan IR 200.08 saat

tombol start ditekan maka latching pada stop berhenti. IR 200.08 akan menghentikan

proses . Jika konveyor 2 tidak berada pada lantai 1 maka lift turun aktif hingga menyentuh

sensor lantai 1. Tombol emergency difungsikan untuk menghentikan secara paksa ketika

sistem berjalan mengalami gangguan yang berasal dari luar sistem. Channel yang

digunakan pada tombol emergency 1.02 dengan menggunakan IR202.13 untuk latching

dan akan dinon-aktifkan ketika 1.00 aktif. Dalam gambar 4.6 sampai gambar 4.8

menunjukan diagram ladder start,stop,dan emergency.

Gambar 4. 6 Saat tombol start ditekan


65

Gambar 4. 7 Tombol stop ditekan

Gambar 4. 8 Tombol emergency ditekan

Proses pemasukan ke dalam rak akan melalui sensor pendeteksi ketinggian sebelum

menuju rak penyimpanan. Sensor ini menggunakan sinyal output dari photodioda,yaitu

sensor benda A (channel 0.02), sensor benda B (channel 0.01), dan sensor benda C

(channel 0.00) . Pada channel 0.00 terdapat sistem latch dengan IR200.04 dan instruksi


66

DIFU 200.01, CNT000, dan MOV DM1. Latch digunakan untuk menjalankan proses

selanjutnya dan memberi tanda bahwa channel 0.00 sedang berjalan. DIFU 200.01

digunakan untuk memberi sinyal pada CNT000 yang aktif sekejap saat channel 0.00 aktif.

Berikut ini gambar diagram ladder sensor benda A. Hasil pengamatan ditunjukan pada

gambar 4.9.

Pada channel 0.01 terdapat sistem latch dengan IR200.05 dan instruksi DIFU 200.02,

CNT001, dan MOV DM2. Latch digunakan untuk menjalankan proses selanjutnya dan

memberi tanda bahwa channel 0.01 sedang berjalan. DIFU 200.02 digunakan untuk

memberi sinyal pada CNT001 yang aktif sekejap saat channel 0.01 aktif. Hasil pengamatan

diagram ladder sensor benda B pada gambar 4.3. Pada channel 0.02 terdapat sistem latch

dengan IR200.06 dan instruksi DIFU 200.31, CNT002, dan MOV DM3. Latch digunakan

untuk menjalankan proses selanjutnya dan memberi tanda bahwa channel 0.02 sedang

berjalan. DIFU 200.02 digunakan untuk memberi sinyal pada CNT002 yang aktif sekejap

saat channel 0.02 aktif. Hasil pengamatan diagram ladder sensor benda B pada gambar

4.10.

Gambar 4. 9 Diagram ladder sensor ketinggian benda A


67

Gambar 4. 10 Diagram ladder sensor ketinggian benda B

Gambar 4. 11 Diagram ladder sensor ketinggian benda C

Setelah benda dideteksi oleh sensor ketinggian, benda menuju konveyor 2. Motor

konveyor 2 akan berhenti ketika benda menyentuh limit switch 1. Motor 4 aktif dan naik

menuju lantai yang dituju. Sensor lantai 1 (channel 0.06), sensor lantai 2 (channel 0.05)

dan sensor lantai 3 (channel 0.04) sensor lantai akan menghentikan lift . Pada diagram

ladder sensor lantai A terdapat instruksi DIFU 200.15 yang berfungsi untuk saklar off

motor 4 ketika lift turun dan sampai lantai 1. Hal ini untuk mencegah terjadinya kesalahan


68

sistem sehingga diperlukan interlock pada masing- masing diagram ladder. Hasil

pengamatan sensor lantai ditunjukan pada gambar 4.12 hingga gambar 4.13.

Gambar 4. 12 Diagram ladder sensor lantai 1



Gambar 4. 15 Diagram ladder output PLC untuk motor 1


69

Gambar 4. 16 Pengamatan pada modul PLC saat motor 1,2 dan 3 aktif.

Keluaran dari PLC akan menjalankan motor dan solenoid. Pada channel 10.00 aktif

ketika start aktif. Pada barisan daiagram ladder motor 1 terdapat IR201.11,IR0.03,0.06,

dan IR 200.08 ini difungsikan sebagai interlock untuk mencegah terjadinya kegagalan

sistem. Dijelaskan peda gambar 4.15 dan hasil pengamatan pada modul PLC dijelasakan

pada gambar 4.16.

Pada motor 2 konveyor 2 (channel 10.01) dan motor 3 konveyor 3 (channel 10.02)

terdapat dua cara untuk mengaktifkan yaitu saat proses pemasukan ke dalam rak

(IR201.05) dan proses pengeluaran dari dalam rak (IR201.06). Pada proses pemasukan

motor 2 dan 3 aktif ketika start aktif, kemudian non-aktif ketika benda menyentuh limit

switch 1(channel 0.03). Selain itu, juga digunakan IR 201.06, IR201.03 dan IR 201.00

yang berfungsi sebagai interlock untuk mencegah kegagalan sistem.

Pada motor 4 sebagai penggerak lift digunakan dua buah channel keluaran PLC

dikarenakan motor 4 berputar bolak-balik. Kedua channel sebagai pengatur putaran motor

merupakan keluaran dari PLC yang akan diproses oleh relay pembalik putaran. Channel

keluaran PLC dijelaskan pada gambar 3.2. Channel keluaran PLC 10.03 difungsikan untuk

lift naik dan channel 10.04 untuk lift turun. Lift tidak akan aktif jika konveyor 2 berada

pada lantai 1. Terdapat dua cara untuk mengaktifkan lift naik yaitu aktif ketika proses

pemasukan dan aktif ketika proses pengeluaran. Lift aktif ketika pemasukan (IR201.10)


70

ketika limit switch 1 (IR200.07) aktif menuju lantai yang dituju hingga berhenti ketika

(IR200.12) untuk instruksi lift berhenti aktif. IR200.12 merupakan gabungan dari sensor

lantai 2 dan lantai 3. Pada barisan diagram ladder terdapat IR200.08, IR201.09,IR201.03

dan IR10.04 yang berfungsi sebagai interlock. Hasil pengamatan diagram ladder dijelaskan

pada gambar 4.17. Kondisi ini dapat dilihat pada gambar 4.20 yang menjelaskan kondisi

channel input pada modul PLC.

Pengaktifan motor 4 lift naik saat proses pengeluaran (IR201.09) dengan

mengaktifkan proses pengeluaran terlebih dahulu. Untuk pengeluaran lantai 2 dan 3

menggunakan IR201.03 dijelaskan pada gambar 4.21, ketika menyentuh sensor lantai (lift

berhenti IR200.12). Juga terdapat IR 200.07, 201.10 yang berfungsi sebagai interlock.

Diagram ladder lift naik proses pengeluaran dijelaskan pada gambar 4.18. Hasil dari

kondisi ini dapat diamati pada gambar 4.19, channel output 10.03 menyala sebagai

indikator motor 4 menyala dan lift naik. Seharusrnya channel output 10.00 tidak menyala,

terdapat kesalahan pada diagram ladder dapat dilihat pada gambar 4.6 baris ketiga.

Channel 0.06 seharusnya diletakan setelah percabangan. Kondisi gambar 4.19 terjadi saat

kondisi input seperti gambar 4.20. Gambar 4.20 menjelaskan kondisi input saat proses

pengisian.

Gambar 4. 17 Diagram ladder pengaktifan motor 4 lift naik saat pemasukan


71

Gambar 4. 18 Diagram ladder pengaktifan lift naik saat proses pengeluaran

Gambar 4. 19 pengamatan pada modul PLC proses lift naik

Gambar 4. 20 Kondisi input modul PLC saat lift naik


72

Gambar 4. 21 Diagram ladder proses pengeluaran untuk lantai 2 dan 3

Lift turun diaktifkan saat proses pemasukan. Setelah benda didorong masuk oleh

motor 5 , lift akan aktif turun hingga lantai 1 ketika motor 5 (10.05) off hingga konveyor 2

menyentuh sensor lantai 1. Channel keluaran yang digunakan untuk motor 4 lift turun

adalah 10.04. Untuk menon-aktifkan motor 4 saat lift turun menggunakan instruksi DIFD

202.01 dari motor 5 (10.05). Kondisi yang diambil pada 10.05 adalah saat perubahan on ke

off lalu menggunakan latch. Untuk menghentikan latch menggunakan sensor lantai 1

(0.06). Jika sensor lantai 1 tersentuh maka motor 4 lift turun akan berhenti. Untuk

mengaktifkan lift turun pada saat pengeluaran menggunakan limit switch 1 (IR201.07) dan

instruksi proses pengeluaran (IR201.03) kemudian disimpan dalam IR 201.07 untuk

mengaktifkan motor 4 turun (channel 10.04). Untuk menonaktifkan motor 4 menggunakan

sensor lantai 1 (channel 0.06). Hasil pengamatan dijelaskan pada gambar 4.22. hasil dari

kondisi ini dapat dilihat pada gambar 4.23, channel output 10.04 menyala sebagai indikator

motor 4 aktif lift turun. Kondisi lift turun terjadi saat input seperti pada gambar 4.24.


73

Gambar 4. 22 Diagram ladder lift turun dan saklar off motor 4

Gambar 4. 23 Pengamatan pada modul PLC proses lift turun.

Gambar 4. 24 kondisi input pada modul PLC saat lift turun

Sistem pendorong masuk diaktifkan dengan dua cara, yaitu posisi konveyor di lantai

1 dan posisi konveyor di lantai 2 dan 3. Saat proses pemasukan pada lantai 1 tidak perlu


74

mengaktifkan motor 4 lift. Ketika benda menyentuh limit switch 1 (channel 0.06)

pendorong akan langsung aktif dan mendorong benda masuk. Pada proses pemasukan

lantai 2 dan 3 perlu mengaktifkan lift terlebih dahulu,setelah benda menyentuh limit switch

1 dan lift sudah berhenti maka pendorong aktif mendorong benda masuk. Untuk mennon-

aktifkan motor 5 digunakan limit switch 2 ( 0.09) dan instruksi DIFU (200.13) untuk

menandakan limit switch 2 on kembali dan menghentikan motor 5 pada IR201.14. Hasil

pengamatan dijelaskan pada gambar 4.25. Hasil dari kondisi ini dapat dilihat pada gambar

4.26, channel output 10.05 menyala sebagai indikator pendorong aktif. Kondisi channel

input pada modul PLC dapat dilihat pada gambar 4.27.

Gambar 4. 25 Diagram ladder sistem pendorong benda masuk

Gambar 4. 26 Pengamatan pada modul PLC proses pendorong masuk


75

Gambar 4. 27 Kondisi input pada modul PLC saat proses pendorong masuk

Proses pendorong benda keluar aktif ketika proses pengeluaran aktif. Untuk lantai 1

sama halnya proses pendorong masuk yang tidak memerlulan pengaktifan lift sehingga

ketika tombol rak 1 pada SCADA ditekan (channel HR 0.02) kemudian disimpan dalam

(IR 201.00) untuk dilatch. Pengeluaran lantai 2 dan 3 membutuhkan lift sehingga

pendorong aktif ketika konveyor 2 telah mengenai sensor lantai 2 atau 3 kemudian motor 6

(channel 10.06) dan solenoid aktif bergerak maju. Setelah benda telah mengenai limit

switch 1 motor 6 akan berputar kembali ke posisi semula dan solenoid menjadi off hingga

menyentuh sensor opto 2 (channel 1.04). Hasil pengamatan dijelaskan pada gambar 4.28.

Hasil dari kondisi ini dapat dilihat pada gambar 4.29 , channel output 10.06 dan 11.00

menyala sebagai indikator motor 6 dan solenoid aktif. Kondisi ini dapat terjadi saat input

seperti pada gambar 4.30.

Gambar 4. 28 Diagram ladder sistem pendorong benda keluar


76

Gambar 4. 29 Pengamatan pada modul PLC proses pendorong keluar.

Gambar 4. 30 Kondisi input pada modul PLC saat proses pendorong keluar

4.4.2 Pembahasan SCADA

Form utama SCADA tampak seperti gambar 4.31. Menggunakan sebuah timer dan

MSComm. Timer digunakan untuk proses penerimaan data dari output PLC. MSComm

digunakan untuk komunikasi dengan PLC. Selain itu juga menggunakan 6 buah tombol.

Fungsi dari tombol yaitu memberi masukan ke PLC. Jumlah benda dalam rak akan

ditampilkan dalam textbox. Indikator jumlah benda saat penuh dan saat kosong

menggunakan shape yang bisa berubah warna hijau saat kosong dan merah saat penuh.


77

Gambar 4. 31 Form utama SCADA sistem penyimpanan

Saat SCADA dan PLC dijalankan kondisi awal tampilan tampak pada gambar 4. 32.

Jumlah benda dalam rak masih kosong dan indikator berwarna putih. Ketika tombol start

ditekan maka PLC akan menjalankan perintah. Setiap kali benda terdeteksi oleh sensor

ketinggian, nilai pada textbox bertambah 1 hingga mencapai 5. Setelah mencapai 5,benda

akan langsung dikirim ke konveyor 3 dan indikator akan berwana merah. Hasil

pengamatan kondisi saat penuh dapat dilihat pada gambar 4.33 . Tombol pengeluaran akan

memerintahkan PLC untuk melakukan proses pengeluaran benda satu per satu hingga

jumlah benda dalam rak kosong dan indikator akan berwana hijau. Hasil pegamatan dapat

dilihat pada gambar 4.34.


78

Gambar 4. 32 Kondisi awal

Gambar 4. 33 Kondisi saat rak penuh


79

Gambar 4. 34 Kondisi saat rak kosong


80

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah melakukan analisis dan pembahasan dapat disimpulkan:

1. SCADA dapat menampilkan jumlah benda dalam rak dan dapat menngoprasikan

PLC dengan menekan tombol pada SCADA.

2. Beberapa bagian pada alat ini belum dapat berjalan dengan baik.

3. Sistem sadah bisa berjalan dengan benar meskipun masih sebatas simulasi pada

Modul PLC.

5.2 Saran

Sistem penyimpanan barang otomatis ke dalam rak dapat dikembangkan :

1. Menambahkan animasi pada SCADA saat proses berjalan.

2. Mengganti bantalan as dengan bearing yang bagus sehingga putaran konveyor dan

lift menjadi lebih halus.

3. Dalam pembuatan mekanikal harus benar- benar presisi supaya dapat berjalan

dengan baik.


81

DAFTAR PUSTAKA

[1] [6] Ardiansyah,Hendri.2013. Perancangan sistem pengepakan dan penyortian barang

berbasis PLC Twido,jurnal Reka elkomika-373.

http://ejurnal.itenas.ac.id/index.php/rekaelkomika/article/view/355

[2] Wicaksono,Handy.2009.. Programmable Logic Control. Yogyakarta : Graha Ilmu.

Hal 30-42.

[3] https://www.pens.ac.id/uploadta/downloadmk.php?id=1846 Ayendra Alim

Muhamad,2008

[4] Ardiansyah,Hendri.2013. Perancangan sistem pengepakan dan penyortian barang

berbasis PLC Twido,jurnal Reka elkomika-373

[5] Wicaksono,Handy.2009.. Programmable Logic Control. Yogyakarta : Graha Ilmu.

Hal 12-16.

[7] http://elektronika-dasar.web.id/pengertian-dan-struktur-thyristor/

[8] http://elektronika-dasar.web.id/transistor-sebagai-saklar/

[9] Omron, Sysmac CPM/CPM1A/CPM2A/CPM2C/SRM1(-V12) Programmable

controller: Programing Manual .Japan: Omron corporation 2001,

www.omron.com , tanggal akses 11 januari 2016.


https://www.pens.ac.id/uploadta/downloadmk.php?id=1846

82

LAMPIRAN


Documents

TUGAS AKHIR SISTEM PENYIMPANAN BARANG ... AKHIR SISTEM PENYIMPANAN BARANG OTOMATIS KE DALAM RAK MENGGUNAKAN PLC OMRON CPM2A Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar