1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pemakaian sistem kontrol otomatis di industri saat ini merupakan kebutuhanyang sangat utama untuk menjaga proses produksi agar berjalan seperti yang direncanakan. Dengan tidak adanya gangguan selama proses produksi maka hasil yang diperoleh akan menghasilkan produk yang berkualitas baik.

Pemakaian sistem kontrol secara manual atau konvensional banyakmengalami gangguan dan mempunyai banyak kelemahan, antara lain : sulitnya perawatan, pengawatan banyak, sulit menentukan kesalahan pada sistem, modifikasi membutuhkan waktu yang lama dan sebagainya. Karena hal tersebut membuat pemakaian sistem kontrol beralih pada sistem otomatisasi dengan menggunakan Programmable Logic Controllers (PLC).

1.2 Tujuan Penulisan

Sesuai dengan kurikulum pendidikan Teknik Pemanfaatan Tenaga ListrikSMK Negeri 7 Semarang maka siswa semester 8 berkewajiban membuat laporan rancangan tugas akhir untuk mata pelajaran PLC dan Pneumatik Hidrolik. Tujuan perancangan tugas akhir agar siswa dapat :

2

1. Untuk memenuhi nilai tugas semester 8.2. Menjelaskan apa itu stroble marking machine.3. Mempermudah dalam penjelasan atau penjabaran suatu

hasil karya. 4. Sebagai bahan referensi sekolah dan siswa apabila suatu

saat laporan ini diperlukan.

1.3 Alasan Pemilihan JudulLaporan ini berjudul “ALAT PENYORTIR BOTOL” alasannya

penggunaan sistem PLC dan pneumatik pada alat tersebut dapat dijadikan pengetahuan tentang proses bagaimana botol minum dipilih sesuai standart yang sudah ditetapkan agar botol layak untuk dikonsumsi oleh masyarakat.

1.4 Pembatasan MasalahSistem yang dirancang ini mencakup hal-hal yang akan

dibahas sebagai berikut:1. Komponen-komponen pada alat atau sistem yang

digunakan.2. Perencanaan sistem PLC dan pneumatic pada alat

tersebut.3. Sistem pada alat yang digunakan.4. Prinsip kerja pada alat.5. Proses yang akan dikendalikan.

1.5 Perumusan Masalah

Perumusan masalah dalam tugas akhir ini meliputi :

3

1. Cara kerja pengontrolan pompa secara otomatis menggunakan PLC.

2. Komponen dan bahan penyusun alat control.

3. Pemecahan masalah menggunakan gambar rangkaian.

1.6 Sistematika Penulisan Laporan

Dalam penyusunan laporan ini, sistematika pembahasan tiap bab diuraikan

sebagai berikut:

BAB I : PENDAHULUAN

Berisi tentang latar belakang pembuatan laporan, tujuan penulisan,

alasan pemilihan judul, pembatasan masalah, perumusan masalah, dan

sistematika penulisan laporan.

BAB II : LANDASAN TEORI

Menguraikan tentang Dasar-Dasar mengenai PLC dan Pneumatik serta

Proximity Switch yang digunakan dalam Alat Penyortir Botol.

BAB III : PERENCANAAN ALAT PENYORTIR BOTOL MENGGUNAKAN

SISTEM PLC DAN PNEUMATIK

Berisi tentang hasil perancangan system secara keseluruhan.

BAB IV : KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi tentang kesimpulan, saran dan penutup tentang Tugas Akhir

yang telah diselesaikan.

4

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 PLC (Programmable Logic Controller)

PLC adalah device kontrol yang juga membutuhkan sistem kontrol

pendukung sebagaimana device-device kontrol lainnya, dan untuk mengaktifkan

kerja dari device ini maka dibutuhkan sumber tegangan dari luar yang disusun

dalam sebuah sistem kontrol yang bertujuan untuk mengatur dan melindungi

sistem.

2.1.1 Pengertian PLC (Programmable Logic Controller)

Programmable Logic Controllers (PLC) adalah komputer elektronik

yang mudah digunakan (user friendly) yang memiliki fungsi kendali untuk

berbagai tipe dan tingkat kesulitan yang beraneka ragam.

PLC merupakan salah satu jenis komputer ringkas yang

digunakansebagai kontrol alat–alat otomasi yang ada di kalangan industri.

5

Di dalamPLC terdapat sebuah mikroprosesor yang merupakan otak dari

alat inidan untuk memori data menggunakan EEPROM. Sebagai

bahasaprogramnya, digunakan diagram bahasa logika yang dalam tampilan

tatapmuka (interface) menggunakan diagram tangga (ladder) dan

bahasamnemonic. Alat ini dirancang untuk tahan terhadap temperatur

yangrelatif tinggi, daerah yang berdebu dan kotor, tahan terhadap noise

yangbersumber dari mesin-mesin yang ada di sekitarnya, tahan

guncangan,dan kondisi yang tidak stabil.

Pada PLC, terdapat terminal input–output yang dapat diatur

sesuaikebutuhan. Terminal–terminal tersebut nantinya akan terhubung

dengansensor dan aktuator sesuai dengan fungsinya. Terdapat dua macam

jenisinput-output yang terdapat pada PLC, yaitu relay (digital) dan

transistor. (analog). Koneksi tipe relay adalah koneksi yang bekerja dalam

bentukdigital (1 dan 0). Dengan kata lain, fungsi yang didapat dari

koneksitersebut hanyalah ON dan OFF. Pada tipe transistor koneksi

bekerjadengan fungsi analog. Untuk tipe ini, terbagi lagi menjadi 2 macam,

yaitujenis PNP (sourcing) dan NPN (sinking). Penyambungan koneksi

padatipe PLC analog harus lebih diperhatikan komponen input-output

yangakan terkoneksi dengan PLC harus sesuai dengan tipe PLC analog

yangdigunakan. Contoh; untuk PLC analog tipe PNP harus

menggunakankomponen–komponen yang mempunyai tipe PNP. Jika tidak

sesuai,terminal kemungkinan besar akan terbakar. Berbeda dengan PLC

relayyang sumber tegangannya dapat diatur sesuai keinginan.

Definisi Programmable Logic Controller menurut Capiel (1982)

adalah : sistem elektronik yang beroperasi secara digital dan di desain

untuk pemakaian di lingkungan industri, dimana sistem ini menggunakan

memori yang dapat diprogram untuk penyimpanan secara internal

instruksi-instruksi yang mengimplementasikan fungsi-fungsi spesifik

6

seperti logika, urutan, perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik untuk

mengontrol mesin atau proses melalui modul-modul I/O digital maupun

analog.

Prinsip kerja PLC:

1. Input scanning : masukan dari perangkat input

2. Processing : mengolah/ evaluasi oleh program yang ditanamkan

3. Output Scanning : menghasilkan keluaran/ output

Bagian bagian PLC:

1. CPU : berfungsi untuk mengontrol dan mengawasi operasi dalam

PLC, melaksanakan program

2. Memory : menyimpan program dan menyediakan lokasi

penyimpanan dari hasil perhitungan

3. Input/Outpot : setiap I/O memiliki alamat dan nomorurutan untuk

digunakan selama membuat program

4. Power supply

7

Gambar 2.1 PLC Omron CPM 2A/20 CDR

BAHASA PEMOGRAMAN

Terdapat banyak pilihan bahasa untuk membuat program dalam

PLC. Masing-masing bahasa mempunyai keuntungan dan kerugian

tergantung dari sudut pandang kita sebagai user / pemogram. Pada

umumnya terdapat 2 bahasa pemograman sederhana dari PLC , yaitu

pemograman diagram ladder dan bahasa instruction list. (mnemonic

code).Diagram Ladder adalah bahasa yang dimiliki oleh setiap PLC.

8

LADDER DIAGRAM

Diagram Ladder menggambarkan program dalam bentuk

grafik. Diagram ini dikembangkan dari kontak-kontak relay yang

terstruktur yang menggambarkan aliran arus listrik. Dalam diagram

ladder terdapat dua buah garis vertical dimana garis vertical sebelah

kiri dihubungkan dengan sumber tegangan positip catu daya dan

garis sebelah kanan dihubungkan dengan sumber tegangan negatip

catu daya.

Program ladder ditulis menggunakan bentuk pictorial atau

simbol yang secara umum mirip dengan rangkaian kontrol relay.

Program ditampilkan pada layar dengan elemen-elemen seperti

normally open contact, normally closed contact, timer, counter,

sequencer dll ditampilkan seperti dalam bentuk pictorial.

Dibawah kondisi yang benar, listrik dapat mengalir dari rel

sebelah kiri ke rel sebelah kanan, jalur rel seperti ini disebut sebagai

ladder line (garis tangga). Peraturan secara umum di dalam

menggambarkan program ladder diagram adalah :

1. Daya mengalir dari rel kiri ke rel kanan

2. Output koil tidak boleh dihubungkan secara langsung di rel

sebelah kiri.

3. Tidak ada kontak  yang diletakkan disebelah kanan output

coil

4. Hanya diperbolehkan satu output koil pada ladder line.

Dengan diagram ladder, gambar diatas direpresantisakan menjadi

9

Gambar 2.2 Diagram Ladder

Diantara dua garis ini dipasang kontak-kontak yang

menggambarkan kontrol dari switch, sensor atau output. Satu baris

dari diagram disebut dengan satu rung. Input menggunakan symbol  [

]  (kontak normally open) dan [/] (kontak normally close). Output

mempunyai symbol  (  ) yang terletak paling kanan.

Memori Circuit (Latching)

Rangkaian yang bersifat mengingat kondisi sebelumnya

seringkali dibutuhkan dalam kontrol logic. Pada rangkaian ini hasil

keluaran dikunci (latching) dengan menggunakan kontak hasil

keluaran itu sendiri, sehingga walaupun input sudah berubah, kondisi

output tetap.

10

Gambar 2.3 Rangkaian Latching

Operasi Logika

OR:

Tabel kebenaran logika OR adalah sebagai berikut,

Tabel 2.1 Konversi ke Ladder Diagram OR

11

Gambar 2.4 Diagram Ladder OR

AND

Tabel kebenaran logika AND adalah sebagai berikut,

Tabel 2.2 Konversi ke Ladder Diagram AND

Gambar 2.5 Diagram Ladder AND

12

NOT

Tabel kebenaran logika NOT adalah sebagai berikut,

Tabel 2.3 Konversi ke Ladder Diagram NOT

Gambar 2.6 Diagram Ladder NOT

NOR

Merupakan pengembangan dari logika AND, OR, NOT.

Tabel kebenaran logika NOR adalah sebagai berikut,

Tabel 2.4 Konversi ke Ladder Diagram NOR

13

Gambar 2.7 Diagram Ladder NOR

XOR

Logikan ini merupakan pengembangan dari logika AND, OR dan

NOT.

Tabel kebenaran logika XOR adalah sebagai berikut,

Tabel 2.5 Konversi ke Ladder Diagram XOR

Gambar 2.8 Diagram Ladder XOR

14

TIMER

Timer berfungsi untuk mengaktifkan suatu keluaran dengan

interval waktu yang dapat diatur. Timerdapat diatur untuk ON Delay

atau Off Delay, pada On Delay Timer akan On setelah input ditekan

selang waktu yang ditentukan. Kebalikannya pada fungsi Off Delay

fungsi timer akan tetap dalam keadaan On selama rentang waktu

tertentu meskipun input pemicu telah dilepas. Pengaturan waktu

dilakukan melaui nilai setting (preset value). Timer tersebut akan

bekerja bila diberi input dan mendapat pulsa clock. Untuk pulsa clock

sudah disediakan oleh pembuat PLC. Besarnya nilai pulsa clock pada

setiap timer tergantung pada nomor timer yang digunakan. Saat input

timer ON maka timer mulai mencacah pulsa dari 0 sampai preset

value. Bila sudah mencapai preset value maka akan mengaktifkan

Output yang telah ditentukan.

COUNTER

Fungsi counter adalah mencacah pulsa yang masuk. Sepintas

cara kerja counter dan timer mirip. Perbedaannya adalah timer

mencacah pulsa internal sedangkan counter mencacah pulsa dari luar.

Terdapat mode inkremental atau cacah naik dan dekremental atau

cacah turun..

Berdasarkan namanya konsep PLC adalah sebagai berikut :

1. Programmable, menunjukkan kemampuan dalam hal memori

untuk menyimpan program yang telah dibuat yang dengan

mudah diubah-ubah fungsi atau kegunaannya.

15

2. Logic, menunjukkan kemampuan dalam memproses input

secara aritmatik dan logic (ALU), yakni melakukan operasi

membandingkan, menjumlahkan, mengalikan, membagi,

mengurangi, negasi, AND, OR, dan lain sebagainya.

3. Controller, menunjukkan kemampuan dalam mengontrol dan

mengatur proses sehingga menghasilkan output yang

diinginkan.

PLC ini dirancang untuk menggantikan suatu rangkaian relay

sequensial dalam suatu sistem kontrol. Selain dapat diprogram, alat

ini juga dapat dikendalikan, dan dioperasikan oleh orang yang tidak

memiliki pengetahuan di bidang pengoperasian komputer secara

khusus. PLC ini memiliki bahasa pemrograman yang mudah

dipahami dan dapat dioperasikan bila program yang telah dibuat

dengan menggunakan software yang sesuai dengan jenis PLC yang

digunakan sudah dimasukkan.

Fungsi dan kegunaan PLC sangat luas. Dalam prakteknya PLC

dapat dibagi secara umum dan secara khusus.

Secara umum fungsi PLC adalah sebagai berikut:

1. Sekuensial Control.

PLC memproses input sinyal biner menjadi output yang

digunakan untuk keperluan pemrosesan teknik secara

berurutan (sekuensial), disini PLC menjaga agar semua step

atau langkah dalam proses sekuensial berlangsung dalam

urutan yang tepat.

16

2. Monitoring Plant.

PLC secara terus menerus memonitor status suatu

sistem (misalnya temperatur, tekanan, tingkat ketinggian) dan

mengambil tindakan yang diperlukan sehubungan dengan

proses yang dikontrol (misalnya nilai sudah melebihi batas)

atau menampilkan pesan tersebut pada operator.

3. Shutdown System

Prinsip kerja sebuah PLC adalah menerima sinyal

masukan proses yang dikendalikan lalu melakukan

serangkaian instruksi logika terhadap sinyal masukan tersebut

sesuai dengan program yang tersimpan dalam memori lalu

menghasilkan sinyal keluaran untuk mengendalikan aktuator

atau peralatan lainnya.

Kelebihan dan Kekurangan PLC :

Dalam industri-industri yang ada sekarang ini, kehadiran PLC

sangat dibutuhkan terutama untuk mengendalikan suatu sistem.

Dengan menggunakan PLC akan diperoleh banyak keuntungan

diantaranya adalah sebagai berikut :

1. Fleksibel

Pada masa lalu, tiap perangkat elektronik yang berbeda

dikendalikan dengan pengendaliannya masing-masing. Misal

sepuluh mesin membutuhkan sepuluh pengendali tetapi kini

hanya dengan satu PLC, kesepuluh mesin tersebut dapat

dijalankan dengan programnya masing-masing.

17

2. Perubahan dan Pengkoreksian Kesalahan sistem lebih mudah

Bila salah satu sistem akan diubah atau dikoreksi, maka

pengubahannya hanya dilakukan pada program yang terdapat

di komputer, dalam waktu yang relatif singkat, setelah itu di

download ke PLC-nya. Apabila tidak menggunakan PLC,

misalnya relay, maka perubahannya dilakukan dengan cara

mengubah pengkabelannya. Cara ini mebutuhkan waktu yang

cukup lama.

3. Jumlah Kontak yang Banyak

Jumlah kontak yang dimiliki oleh PLC pada masing-

masing coil lebih banyak daripada kontak yang dimiliki oleh

sebuah relay.

4. Harganya Lebih Murah

PLC mampu menyederhanakan banyak pengkabelan

dibandingkan dengan sebuah relay. Maka harga dari sebuah

PLC lebih murah dibandingkan dengan harga beberapa buah

relay yang mapu melakukan pengkabelan dengan jumlah yang

sama dengan sebuah PLC. PLC mencakup relay, timers,

counter, squence, dan berbagai fungsi lainnya.

5. Kecepatan Operasi

Kecepatan operasi PLC lebih cepat dibandingkan

dengan relay. Kecepatan PLC ditentukan dengan waktu

scannya dalam satuan milisecond.

18

6. Sifatnya Tahan Uji

Solid state device lebih tahan uji dibandingkan dengan

relay dan timer mekanik atau elektrik. PLC merupakan solid

state device sehingga bersifat lebih tahan uji.

7. Menyederhanakan Komponen Komponen Sistem Kontrol

Dalam PLC juga terdapat counter, relay dan komponen-

komponen lainnya, sehingga tidak membutuhkan counter,

timer ataupun komponen-komponen lainnya sebagai peralatan

tambahan.

Selain kelebihan yang telah disebutkan di atas, maka ada

kerugian yang dimiliki oleh PLC, yaitu :

1. Teknologi yang masih baru

Pengubahan sistem kontrol lama yang

menggunakan ladder atau relay ke konsep komputer

PLC merupakan hal yang sulit bagi sebagian orang.

2. Buruk Untuk Aplikasi Program yang Tetap

Beberapa aplikasi merupakan aplikasi dengan

satu fungsi. Sedangkan PLC dapat mencakup beberapa

fungsi sekaligus. Pada aplikasi dengan satu fungsi

jarang sekali dilakukan perubahan bahkan tidak sama

sekali, sehingga penggunaan PLC pada aplikasi

dengan satu fungsi akan memboroskan biaya.

19

3. Pertimbangan Lingkungan

Dalam suatu pemrosesan, lingkungan mungkin

mengalami pemanasan yang tinggi, vibrasi yang

kontak langsung dengan alat-alat elektronik di dalam

PLC sehingga tidak berfungsi optimal.

4. Operasi Dengan Rangkaian yang Tetap

Jika rangkaian pada sebuah operasi tidak diubah

maka penggunaan PLC lebih mahal dibanding dengan

peralatan kontrol lainnya. PLC akan menjadi lebih

efektif bila program pada proses tersebut di upgrade

secara periodik.

Ada 3 sistem kontrol pendukung yang harus diinstal pada

sistem kontrol PLC yaitu :

a Kontrol rangkaian daya yang mensuplai tegangan

sumber ke PLC dan untuk sumber cadangan bagi

penambahan sistem.

b Kontrol rangkaian input yang mensuplai tegangan

sumber ke inputan PLC.

c Kontrol rangkaian output yang mensuplai tegangan

sumber ke outputan PLC.

Dan ketiga rangkaian control diatas berfungsi untuk :

a) Melindungi system dari arus beban lebih dan arus tanah.

b) Memberikan layanan energy listrik bagi PLC termasuk

semua device input/output.

20

c) Mengisolir keadaan error/alarm yang terjadi pada PLC.

d) Memberikan layanan sumber tegangan untuk computer/

netbook yang digunakan untuk keperluan pemeliharaan,

monitoring dan trouble shooting.

e) Melindungi system PLC dari gangguan riak riak

tegangan dan frekuensi yang tidak diinginkan.

Ada beberapa komponen utama pada rangkaian daya yaitu :

1. Sumber Tegangan Sistem

Sumber tegangan ini sama dengan sumber tegangan

induksi pada umumnya yaitu 380 VAC dan 220 VAC

untuk standar tegangan di Indonesia.

2. Transformator

Device ini berguna untuk menurunkan atau menaikkan

tegangan sehingga diperoleh tegangan output (sekunder)

sesuai dengan tegangan kerja sistem antara PLC jika yang

ada bertegangan kerja 100 V (device standar jepang)

maka diperlukan step down trafo input 380 V dan 100 V.

3. Power Supply

Device ini berguna untuk menyearahkan tegangan AC

menjadi tegangan DC yang dibutuhkan untuk sumber

tegangan kerja pada type PLC tertentu.

4. Breaker

Breaker berguna untuk memutuskan / menghubungkan

rangkaian dari sumber tegangan, istilah ini bias terjadi

21

pada saat kondisi overload, hubung singkat dan untuk

pemeliharaan, rating tegangan pun harus dipilih sesuai

dengan kapasitas beban yang dilayaninya, dalam hal ini

harus dihitung besarnya daya pada transformator yang

melayani device-device seperti power supply, PLC, Relay

dan lain-lain.

5. Earth Leakage Breaker (ELB)

Kegunannya hampir sama dengan breaker biasa yaitu

memutus-menghubungkan rangkaian dari sumber

tegangan, hanya saja ELB memiliki fungsi khusus yaitu

mengisolir sistem dari gangguan hubungkan

tanah.gangguan hubung tanah yang dimaksudkan disini

yaitu adanya arus bocor dari sistem ketanah/Ground

sehingga bisa menyebabkan adanya potensi tegangan

sentuh yang berbahaya pada keselamatan manusia. ELB

akan memutuskan sistem jika dideteksi adanya arus bocor

beberapa miliampere saja tergantung rating dari ELB

tersebut.

6. Circuit Protektor

Sebagaimana fungsi breaker, circuit protektor berfungsi

khusus untuk melindungi rangkaian dari gangguan arus

lebih dan hubung singkat, dan bisa dikatakan bahwa

circuit protektor adalah breaker dengan rating arus kecil

untuk melindungi rangkaian kontrol.

22

7. Noise Filter

Device ini berguna untuk menfilter adanya riak-riak

tegangan freukuensi yang memasuki sistem sehingga

outputnya selalu menghasilkan tegangan dan freukuensi

yang tidak mengganggu sistem kontrol PLC, Device ini

berupa hubungan seri pararel dari Induktor dan Capasitor

yang mampu meredam khususnya freukuensi-freukuensi

liar.

8. Relay

Sebagaimana diketahui bahwa relay akan selalu ada

dalam sistem kontrol bagaimana jenis dan bentuk sistem

yang dipakai, manfaatnya dalam mengatur kondisi off-on

device menyebabkan relay dipakai dalam sistem

rangkaian daya untuk sistem kontrol.

9. Maintenance Source

Device ini sama dengan stop kontak biasa yang

memberikan sumber tegangan kerja untuk

komputer/notebook bagi keperluan pemeliharaan,

memonitoring dan troubleshooting sistem kontrol PLC.

2.2 Pneumatik

Pneumatik merupakan teori atau pengetahuan tentang udara yang bergerak,

keadaan-keadaan keseimbangan udara dan syarat-syarat keseimbangan.

Perkataan pneumatik berasal bahasa Yunani “ pneuma “ yang berarti “napas”

atau “udara”. Jadi pneumatik berarti terisi udara atau digerakkan oleh udara

mampat. Pneumatik merupakan cabang teori aliran atau mekanika fluida dan

23

tidak hanya meliputi penelitian aliran-aliran udara melalui suatu sistem saluran,

yang terdiri atas pipa-pipa, selang-selang, gawai dan sebagainya, tetapi juga aksi

dan penggunaan udara mampat.

Pneumatik menggunakan hukum-hukum aeromekanika, yang menentukan

keadaan keseimbangan gas dan uap (khususnya udara atmosfir) dengan adanya

gaya-gaya luar (aerostatika) dan teori aliran (aerodinamika). Pneumatik dalam

pelaksanaan teknik udara mampat dalam industri merupakan ilmu pengetahuan

dari semua proses mekanik dimana udara memindahkan suatu gaya atau gerakan.

Jadi pneumatik meliputi semua komponen mesin atau peralatan, dalam mana

terjadi proses-proses pneumatik. Dalam bidang kejuruan teknik pneumatik dalam

pengertian yang lebih sempit lagi adalah teknik udara mampat (udara

bertekanan).

Gambar 2.9 Sistem Kerja Pneumatik

24

Komponen pneumatik beroperasi pada tekanan 8 s.d. 10 bar, tetapi dalam

praktik dianjurkan beroperasi pada tekanan 5 s.d. 6 bar untuk penggunaan yang

ekonomis.

Beberapa bidang aplikasi di industri yang menggunakan media pneumatik

dalam hal penangan material adalah sebagai berikut :

a. Pencekaman benda kerja.

b. Penggeseran benda kerja.

c. Pengaturan posisi benda kerja.

d. Pengaturan arah benda kerja

Penerapan pneumatik secara umum :

Pengemasan (packaging).

Pemakanan (feeding)

Pengukuran (metering)

Pengaturan buka dan tutup (door or chute control)

Pemindahan material (transfer of materials)

Pemutaran dan pembalikan benda kerja (turning and inverting of parts)

Pemilahan bahan (sorting of parts)

Penyusunan benda kerja (stacking of components)

Pencetakan benda kerja (stamping and embosing of components)

Susunan sistem pneumatik adalah sebagai berikut :

1) Catu daya (energi supply)

2) Elemen masukan (sensors)

3) Elemen pengolah (processors)

4) Elemen kerja (actuators)

25

2.2.1 Alasan Pemakaian Pneumatik

Persaingan antara peralatan pneumatik dengan peralatan mekanik,

hidrolik atau elektrik makin menjadi besar. Dalam penggunaannya sistem

pneumatik diutamakan karena beberapa hal yaitu :

a. Paling banyak dipertimbangkan untuk beberapa mekanisasi,

b. Dapat bertahan lebih baik terhadap keadaan-keadaan tertentu

Sering kali suatu proses tertentu dengan cara pneumatik, berjalan

lebih rapi (efisien) dibandingkan dengan cara lainnya. Contoh :

1) Palu-palu bor dan keling pneumatik adalah jauh lebih baik

dibandingkan dengan perkakas-perkakas elektrik serupa karena

lebih ringan, lebih ada kepastian kerja dan lebih sederhana dalam

pelayanan.

2) Pesawat-pesawat pneumatik telah mengambil suatu kedudukan

monopoli yang penting pada :

a. Rem-rem udara bertekanan untuk mobil angkutan dan

gerbong-gerbong kereta api, alat-alat angkat dan alat-alat

angkut.

b. Pistol-pistol ( alat cat semprot, mesin-mesin peniup kaca,

berbagai jenis penyejukan udara, kepala-kepala asah

kecepatan tinggi ).

Udara bertekanan memiliki banyak sekali keuntungan, tetapi dengan

sendirinya juga terdapat segi-segi yang merugikan atau lebih baik

pembatasan-pembatasan pada penggunaannya. Hal-hal yang

menguntungkan dari pneumatik pada mekanisasi yang sesuai dengan tujuan

sudah diakui oleh cabang-cabang industri yang lebih banyak lagi.

Pneumatik mulai digunakan untuk pengendalian maupun penggerakan

mesin-mesin dan alat-alat.

26

2.2.2 Komponen –Komponen Pada Pneumatik

2.2.2.1 Air Service Unit

Gambar 2.10 Air Service Unit

Pada sistem pneumatik udara yang dihisap dan ditekan masih

mengandung partikel debu dan uap air. partikel ini akan

menyebabkan gangguan pada silinder dan katup kontrol. uap air

akan mengembun dan menyebabkan karat, debu akan

mengakibatkan gesekan pada piston dan karet seal. oleh karena itu

sebelum di hantarkan ke sistem udara terlebih dahulu melalui unit

air service.

Air service terdiri dari Filter (Penyaring), Regulator(Pengatur

tekanan) dan Lubricator(Pelumasan) atau disingkat FRL. filter

menyaring udara dari partikel debu dan uap air, regulator

mengatur tekanan yang di salurkan ke sistem, Lubricator

memberikan pelumasan agar udara yang disalurkan mengandung

minyak pelumas untuk memperlancar gerakan.

27

2.2.2.2 Kompresor

Gambar 2.11 Kompressor

Kompresor adalah alat pemampat atau pengkompresi udara

dengan kata lain kompresor adalah penghasil udara mampat.

Karena proses pemampatan, udara mempunyai tekanan yang lebih

tinggi dibandingkan dengan tekanan udara lingkungan (1atm).

2.2.2.3 Aktuator

Actuator adalah bagian terakhir dari output suatu sistem kontrol

pneumatik. Output biasanya digunakan untuk mengidentifikasi suatu

sistem kontrol ataupun aktuator. Pada pneumatik, jenis aktuator ada

bermacam-macam, diantaranya:

a Aktuator gerakan linier:

Single acting cylinder (silinder aksi tunggal)

Double acting cylinder (silinder aksi ganda)

b Aktuator gerakan berputar:

Motor yang digerakkan oleh udara. Motor pneumatik adalah

suatu peralatan pneumatik yang menghasilkan gerakan putar

yang sudut putarnya tidak terbatas bila terhadap peralatan ini

dialiri udara yang dimampatkan. Ada 4 jenis motor pneumatik,

28

yaitu piston motors, sliding vane motors, gear motors, turbin.

Aktuator yang berputar/gerakan putar.

2.2.2.4 Katup (Valve)

Menurut fungsinya katup-katup dikelompokkan sbb :

a) Katup kontrol arah ( Directional control valves )

b) Katup satu arah ( Non return valves )

c) Katup pengontrol tekanan ( Pressure cotrol valves )

d) Katup pengontrol aliran ( Flow control valves )

e) Katup buka-tutup ( Shut-off valves )

1. Katup kontrol arah ( Directional Control Valves )

Katup ini berfungsi untuk mengatur atau mengendalikan

arah udara terkompresi yang akan bekerja menggerakkan

aktuator. Dengan kata lain , katup ini berfungsi untuk

mengendalikan arah gerakan aktuator .

Katup KKA diberi nama berdasarkan :

Jumlah lubang / saluran kerja ( port )

Jumlah posisi kerja

Jenis penggerak katup

Nama tambahan lain sesuai dengan karakteristik katup.

29

Gambar 2.12 simbol katup kontrol arah

2. Katup satu arah ( Non return valves )

Katup ini berfungsi untuk mengatur arah aliran udara

terkompresi hanya satu arah saja yaitu bila udara telah melewati

katup tersebut maka udara tidak dapat berbalik arah. Sehingga

katup ini juga digolongkan pada katup pengarah khusus.

Macam-macam katup searah :

a) Check Valves / Katup Cek 

Gambar 2.13 Katup Cek

 Katup satu arah hanya bisa mengalirkan udara hanya dari

satu sisi saja. Udara dari arah kiri akan menekan pegas sehingga

katup terbuka dan udara akan diteruskan ke kanan.

b) Shuttle Valves / Katup Ganti

30

Gambar 2.14 Katup Ganti

Katup ini akan mengalirkan udara bertekanan dari salah

satu sisi, baik sisi kiri saja atau sisi kanan saja. Katup ini juga

disebut katup “OR” (Logic OR function).

c) Two Pressure Valves / Katup Dua Tekanan

Gambar 2.15 Katup Dua Tekanan

 Katup ini dapat bekerja apabila mendapat tekanan dari

kedua saluran masuknya, yaitu saluran X, dan saluran Y secara

bersama-sama (Bila udara yang mengalir dari satu sisi saja, maka

katup akan menutup, namun bila udara mengalir secara

bersamaan dari kedua sisinya, maka katup akan membuka,

sehingga katup ini juga disebut ”AND” (Logic AND function).

d) Quick Exhaust Valve / Katup Buang Cepat

31

Gambar 2.16 Katup Buang Cepat

Katup buangan-cepat digunakan untuk meningkatkan

kecepatan silinder. Prinsip kerja silinder dapat maju atau mundur

sampai mencapai kecepatan maksimum dengan jalan memotong

jalan pembuangan udara ke atmosfir.

3. Katup pengontrol tekanan ( Pressure cotrol valves )

Macam-macam katup pengatur tekanan :

a. Pressure regulating valve (katup pengatur tekanan)

Gambar 2.17 Katup Pengatur Tekanan

 Katup ini berfungsi untuk mengatur besar-kecilnya

tekanan udara terkompresi yang akan keluar dari service unit dan

bekerja pada system pneumatic ( tekanan kerja ).

b. Pressure Relief Valve Katup Pembatas tekanan atau Katup

Pengaman

32

Gambar 2.18 Katup Pengaman

Katup ini berfungsi untuk membatasi tekanan kerja

maksimum pada sistem. Apabila terjadi tekanan lebih maka

katup outlet akan terbuka dan tekanan udara lebih dibuang.

c. Sequence Valve (katup sakelar tekanan)

Gambar 2.19 Katup Sakelar Tekanan

 Katup ini bekerja sesuai dengan prinsip yang sama

seperti katup pembatas tekanan. Katup akan terbuka apabila

tekanan yang diatur pada pegas terlampaui. Udara mengalir dari

1 ke 2. Lubang keluaran 2 terbuka apabila sudah terbentuk

tekanan yang diatur pada saluran kontrol 12. Piston kontrol

membuka jalur 1 ke 2.

4. Katup pengontrol aliran ( Flow control valves ) / Katup

hambat/katup cekik

Katup ini berfungsi untuk mengontrol /mengendalikan

besar kecilnya aliran udara terkompresi.Hal ini diasumsikan

33

bahwa besarnya aliran yaitu jumlah volume udara yang mengalir

akan mempengaruhi besar daya dorong udara tersebut.

Macam-macam flow control (Katup hambat/katup cekik):

a. Fixed flow control yaitu besarnya lubang laluan tetap

( tidak dapat disetel )

Gambar 2.20 Fixed Flow Control

b. Adjustable flow control yaitu lubang laluan dapat

disetel dengan baut penyetel. (katup hambat dua arah)

Gambar 2.21 Katup Hambat Dua Arah

c. Adjustable flow control dengan check valve by pass.

(katup hambat satu arah)

34

Gambar 2.22 Katup Hambat Satu Arah

 Gambar 2.23 diagram pemakaian katup cekik/hambat

5. Katup buka-tutup ( Shut-off valves )

Katup ini berfungsi untuk membuka dan menutup aliran udara

Gambar 2.24 Katup Buka Tutup

35

Menurut fungsinya katup-katup dikelompokkan sbb :

a. Katup kontrol arah ( Directional control valves )

b. Katup satu arah ( Non return valves )

c. Katup pengontrol tekanan ( Pressure cotrol valves )

d. Katup pengontrol aliran ( Flow control valves )

e. Katup buka-tutup ( Shut-off valves )

Tabel 2.6 simbol katup kontrol arah

Tabel 2.7 Simbol Acting Silinder

36

2.2.3 Kelebihan Menggunakan Pneumatik

a. Merupakan media/fluida kerja yang mudah didapat dan mudah

diangkut :

1) Udara dimana saja tersedia dalam jumlah yang tak terhingga.

2) Saluran-saluran balik tidak diperlukan karena udara bekas dapat

dibuang bebas ke atmosfir, sistem elektrik dan hidrolik

memerlukan saluran balik.

3) Udara bertekanan dapat diangkut dengan mudah melalui saluran-

saluran dengan jarak yang besar, jadi pembuangan udara

bertekanan dapat dipusatkan dan menggunakan saluran melingkar

semua pemakai dalam satu perusahaan dapat dilayani udara

bertekanan dengan tekanan tetap dan sama besarnya. Melalui

saluran-saluran cabang dan pipa-pipa selang, energi udara

bertekanan dapat disediakan dimana saja dalam perusahaan.

b. Bersih dan kering :

1) Udara bertekanan adalah bersih. Kalau ada kebocoran pada

saluran pipa, benda-benda kerja maupun bahan-bahan

disekelilingnya tidak akan menjadi kotor.

2) Udara bertekanan adalah kering. Bila terdapat kerusakan pipa-pipa

tidak akan ada pengotoran-pengotoran, bintik minyak

dansebagainya.

3) Dalam industri pangan , kayu , kulit dan tenun serta pada mesin-

mesin pengepakan hal yang memang penting sekali adalah bahwa

peralatan tetap bersih selama bekerja.

Sistem pneumatik yang bocor bekerja merugikan dilihat dari sudut

ekonomis, tetapi dalam keadaan darurat pekerjaan tetap dapat

berlangsung. Tidak terdapat minyak bocoran yang mengganggu

seperti pada sistem hidrolik.

37

c. Aman terhadap kebakaran dan ledakan

1) Keamanan kerja serta produksi besar dari udara bertekanan tidak

mengandung bahaya kebakaran maupun ledakan.

2) Dalam ruang-ruang dengan resiko timbulnya kebakaran atau

ledakan atau gas-gas yang dapat meledak dapat dibebaskan, alat-

alat pneumatik dapat digunakan tanpa dibutuhkan pengamanan

yang mahal dan luas. Dalam ruang seperti itu kendali elektrik

dalam banyak hal tidak diinginkan.

d. Rasional (menguntungkan)

1. Pneumatik adalah 40 sampai 50 kali lebih murah daripada tenaga

otot. Hal ini sangat penting pada mekanisasi dan otomatisasi

produksi.

2. Komponen-komponen untuk peralatan pneumatik tanpa

pengecualian adalah lebih murah jika dibandingkan dengan

komponen-komponen peralatan hidrolik.

e. Kesederhanaan (mudah pemeliharaan)

2) Karena konstruksi sederhana, peralatan-peralatan udara

bertekanan hampir tidak peka gangguan.

3) Gerakan-gerakan lurus dilaksanakan secara sederhana tanpa

komponen mekanik, seperti tuas-tuas, eksentrik, cakera bubungan,

pegas, poros sekerup dan roda gigi.

4) Konstruksinya yang sederhana menyebabkan waktu montase

(pemasangan) menjadi singkat, kerusakan-kerusakan seringkali

dapat direparasi sendiri, yaitu oleh ahli teknik, montir atau

operator setempat.

5) Komponen-komponennya dengan mudah dapat dipasang dan

setelah dibuka dapat digunakan kembali untuk penggunaan-

penggunaan lainnya.

38

f. Sifat dapat bergerak

1) Selang-selang elastik memberi kebebasan pindah yang besar

sekali dari komponen pneumatik ini.

g. Aman

1) Sama sekali tidak ada bahaya dalam hubungan penggunaan

pneumatik, juga tidak jika digunakan dalam ruang-ruang lembab

atau di udara luar. Pada alat-alat elektrik ada bahaya hubungan

singkat.

h. Dapat dibebani lebih ( tahan pembebanan lebih )

Alat-alat udara bertekanan dan komponen-komponen berfungsi

dapat ditahan sedemikian rupa hingga berhenti. Dengan cara ini

komponen-komponen akan aman terhadap pembebanan lebih.

Komponen-komponen ini juga dapat direm sampai keadaan berhenti

tanpa kerugian.

1) Pada pembebanan lebih alat-alat udara bertekanan memang akan

berhenti, tetapi tidak akan mengalami kerusakan. Alat-alat listrik

terbakar pada pembebanan lebih.

2) Suatu jaringan udara bertekanan dapat diberi beban lebih tanpa

rusak.

3) Silinder-silinder gaya tak peka pembebanan lebih dan dengan

menggunakan katup-katup khusus maka kecepatan torak dapat

disetel tanpa bertingkat.

i. Jaminan bekerja besar

Jaminan bekerja besar dapat diperoleh karena :

1) Peralatan serta komponen bangunannya sangat tahan aus.

39

2) Peralatan serta komponen pada suhu yang relatif tinggi dapat

digunakan sepenuhnya dan tetap demikian.

3) Peralatan pada timbulnya naik turun suhu yang singkat tetap dapat

berfungsi.

4) Kebocoran-kebocoran yang mungkin ada tidak mempengaruhi

ketentuan bekerjanya suatu instalasi.

j. Biaya pemasangan murah

1) Mengembalikan udara bertekanan yang telah digunakan ke

sumbernya (kompresor) tidak perlu dilakukan. Udara bekas

dengan segera mengalir keluar ke atmosfir, sehingga tidak

diperlukan saluran-saluran balik, hanya saluran masuk saja.

2) Suatu peralatan udara bertekanan dengan kapasitas yang tepat,

dapat melayani semua pemakai dalam satu industri. Sebaliknya,

pengendalian-pengendalian hidrolik memerlukan sumber energi

untuk setiap instalasi tersendiri (motor dan pompa).

2.2.4 Kelemahan Menggunakan Pneumatik

a.Ketermampatan (udara).

Udara dapat dimampatkan. Oleh sebab itu adalah tidak mungkin

untuk mewujudkan kecepatan-kecepatan piston dan pengisian yang

perlahan-lahan dan tetap, tergantung dari bebannya.

Pemecahan :

Kesulitan ini seringkali diberikan dengan mengikutsertakan

elemen hidrolik dalam hubungan bersangkutan, tertama pada

pengerjaan-pengerjaan cermat ( bor, bubut atau frais ) hal ini

merupakan suatu alat bantu yang seringkali digunakan.

40

b. Gangguan Suara (Bising)

Udara yang ditiup ke luar menyebabkan kebisingan (desisan)

mengalir ke luar, terutama dalam ruang-ruang kerja sangat mengganggu.

Pemecahan :

Dengan memberi peredam suara (silincer)

c. Kelembaban udara

Kelembaban udara dalam udara bertekanan pada waktu suhu

menurun dan tekanan meningkat dipisahkan sebagai tetesan air (air

embun).

Pemecahan :

Penggunaan filter-filter untuk pemisahan air embun (dan juga

untuk penyaring kotoran-kotoran).

2.3 Proximity Switch

Sensor proximity adalah sensor untuk mendeteksi ada atau tidaknya suatu

obyek. Bila obyek berada didepan sensor dan dapat terjangkau oleh sensor maka

output rangkaian sensor akan berlogika “1” atau “high” yang berarti obyek

“ada”. Sebaliknya jika obyek berada pada posisi yang tidak terjangkau oleh

sensor maka output rangkaian sensor akan bernilai “0” atau “low” yang berarti

obyek “tidak ada”.

Dalam dunia robotika, sensor proximity seringkali digunakan untuk

mendeteksi ada atau tidaknya suatu garis pembimbing gerak robot atau yang

lebih dikenal dengan istilah “line following” atau “line tracking”, juga biasa

digunakan untuk mendeteksi adanya benda-benda penghalang seperti dinding

atau benda-benda lainnya sehingga robot dapat menghindari tambrakan dengan

benda-benda tersebut.

41

Jenis sensor proximity meliputi limit switch (saklar mekanik), ultrasonic

proximity, infrared proximity (infra merah), kamera dan lain sebagainya.

           

2.3.1 Prinsip kerja

Salah satu kegunaan sensor proximity yang sering dijumpai dalam

dunia robotika adalah sebagai sensor garis. Sensor ini dapat dibuat dari

pasangan LED dan fototransistor seperti pada gambar 2. Bila cahaya LED

memantul pada garis dan diterima oleh basis fototransistor maka

phptotransistor menjadi saturasi (on) sehingga tegangan output (Vout)

menjadi sama dengan VCE saturasi atau mendekati 0 volt. Sebaliknya jika

tidak terdapat pantulan maka basis fototransistor tidak mendapat arus bias

sehingga fototransistor menjadi cut-off (C-E open), dengan demikian nilai

Voutsama dengan VCC.

42

                                           

Gambar 2.25 Prinsip Kerja Proximity Switch

43

BAB III

PERENCANAAN ALAT PENYORTIR BOTOL MENGGUNAKAN SISTEM

PLC DAN PNEUMATIK

3.1 Latar Belakang Perencanaan Sistem

Alat Penyortir Botol ini merupakan aplikasi dari sistem PLC dengan

Pneumatik yang perlu digunakan pada pabrik-pabrik botol minum dalam jumlah

yang cukup besar. Alat ini berguna untuk memilih botol minum yang akan diisi

sesuai degan standart dan ketentuan yang berlaku, agar pada saat sampai ke

tangan konsumen, botol masih dalam keadaan yang baik dan tidak mengubah isi

dari botol tersebut.

3.2 Sasaran Pengguna

Penggunaan Alat Penyortir Botol ini biasa digunakan pada pabrik-pabrik

yang memproduksi air minum dalam kemasan botol, dalam bentuk plastic

maupun kaca.

3.3 Alat Dan Bahan

1. PLC CPM2A/20 CDR 1 Set

2. Kompresor 1 Buah

3. Air Service Unit 1 Buah

4. 5/3 way solenoid valve 1 Buah

5. Double acting Cylinder 1 Buah

6. Selang Penghubung 1 Set

7. Power Suplly 24 V 1 Buah

8. Push Button 1 Buah

9. Kabel Penghubung 1 Set

44

10. Sensor Proximity 1 Buah

11. Relay 2Buah

3.4 Gambar Perencanaan

3.4.1 Ladder Diagram

Gambar 3.26 Ladder Diagram Alat Penyortir Botol

45

3.4.2 Diagram Mnemonic

ALAMAT INSTRUKSI OPERAND COMMAND

00000 LD 00000 Push Button ON

00001 AND LD 00001 Overload

00002 OUT 01000 K1 (Relay)

00003 LD 00002 Proximity Switch

00004 OUT 010001 K2 (Relay)

00005 LD 01000 NO K1

00006 OUT 01002 Solenoid 1

00007 LD 01001 NO K2

00008 OUT 01003 Solenoid 2

00009 END (01) - -

Tabel 3.8 Diagram Mnemonic

3.4.3 Daftar I/O

INPUT OUTPUT

Operand Comment Operand Comment

00000 Pb. Start 01000 K1 (relay)

00001 Overload 01001 K2 (relay)

00002 Proximity Switch 01002 Solenoida 1

01003 Solenoida 2

Tabel 3.9 Daftar I/O

46

3.4.4 Kelistrikan PLC

Gambar 3.27 Rangkaian Kelistrikan PLC

47

3.4.5 Rangkaian Kontrol

Gambar 3.28 Rangkaian Kontrol Alat Penyortir Botol

48

3.4.6 Rangkaian Pneumatik

Gambar 3.29 Rangkaian Pneumatik

3.4.7 Diagram Fungsi

Gambar 3.30 Diagram Fungsi

49

Gambar 3.31 Konstruksi alat penyortir botol

3.5 Cara Kerja

Sebuah benda didorong keluar ke atas ban berjalan dengan

menggunakan silinder kerja ganda. Pekerjaan untuk mulai diberikan

dengan menekan tombol. Apabila silinder keluar sudah mencapai posisi

maximum, silinder kembali secara otomatis ke posisi semula. Untuk

menjamin behwa benda benar-benar terletak di atas ban berjalan

diperlukan sebuah sinyal, gunakan sensor proximity switch induksi

untuk memastikan botol benar-benar dalam keadaan baik.

3.6 Prinsip Kerja

Jika S1 ditekan maka arus akan mengalir menuju koil K1. Dan

kontak K1pada jalur 4 akan menutup dan arus akan mengalir manuju

solenoid Y1 sehingga posisi katup pada solenoid berubah menjadi 1 ke

4 dan silinder akan maju. Setelah silinder mencapai posisi maksimal

sensor proximity akan aktif dan arus akan mengalir pada koil K2. Dan

kontak K2 pada jalur 5 akan menutup dan arus akan mengalir ke

50

solenoid Y2. Maka katub pada solenoid akan kembali ke posisi semula

yaitu 1 ke 2. Dan silinder akan mundur kembali.

3.7 Maintenace And Repair

No. Peralatan Kendala Teknis Langkah-Langkah

Perbaikan

1. Konveyor Mesin Macet/Terlalu

banyak beban

Mengeluarkan sedikit beban

dari konveyor

2. Single Acting

Sylinder

Tidak dapat mendorong

benda ke tempat yang

dimaksud

Menambah tekanan

udara/tekanan bar pada

kompresor atau mengurangi

tekanan udara pada

kompresor

3. Proximity Switch Tidak dapat mendeteksi

benda kerja akibat

sensitifitas kurang atau

alat kurang baik

kondisinya

Mengganti proximity switch

atau memperbaiki system

sensornya

Tabel 3.10 Maintenace and Repair

51

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Alat Penyortir Botol ini menggunakan sistem PLC dan Pneumatik yang

dapat menggantikan pekerjaan menggunakan tenaga manusia dengan alat yang

lebih efisien dan menghemat biaya produksi dengan hasil produksi yang lebih

banyak.

Alat ini berfungsi untuk memilih botol yang akan disortir dan diisi dengan

air, alat ini berguna untuk memastikan agar botol berada pada tempat yang benar

dan dalam keadaan yang baik.

4.2 Saran

1. Dalam penggunaan alat penyortir botol ini perlu diperhatikan pada tekanan

udara yang dibutuhkan oleh silinder untuk mendorong botol agar sampai ke

tempat penyortiran dengan perbandingan tekanan udara pada solenoid 60% :

40%.

2. Penggunaan Proximity Switch yang harus selalu di perhatikan kondisinya

agar produksi selalu berjalan dengan baik.

3. Pasang proximity switch dengan jarak pada benda sesuai dengan kemampuan

pada proximity switch/ sesuai ketentuan pada modul dan tipe proximity

switch.

52

DAFTAR PUSTAKA

http://www.elektronikamania.com/2011/09/sensor-proximity.html

http://kostino.blogspot.com/2009/12/air-service-unit.html

http://glamorous-hani.blogspot.com/2012/05/pengertian-pneumatik.html

http://onnyapriyahanda.com/sistem-pneumatik/

http://dasar-dasarplc.blogspot.com/

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