Aplikasi PLC pada Tangan Robot Pemisah Benda Logam dan Non-Logam Berbasis Human Machine Interface ...

Aplikasi PLC Pada Tangan Robot Pemisah benda logam dan non-logam berbasisHuman Machine Interface (Budi Setiawan)

1

Aplikasi PLC pada Tangan Robot Pemisah Benda Logam dan Non-Logam Berbasis

Human Machine Interface

Budi Setiyawan

([email protected])

Alumni Universitas Negeri Jakarta Program Studi Pend. Teknik Elektronika 2012

Syufrijal, M.T

([email protected])

Dosen Universitas Negeri Jakarta Jurusan Teknik Elektro

Drs. Wisnu Djatmiko, M.T

([email protected])

Dosen Universitas Negeri Jakarta Jurusan Teknik Elektro

Devina Lianna Widha

([email protected])

Mahasiswa Universitas Negeri Jakarta Program Studi Pend. Teknik Elektronika

5215090178

ABSTRACT

The study was conducted with the purpose of designing, testing, and application of PLC to

realize the robot hand separator metal object and non-metal-based Human Machine Interface.

The results robotic hand separator metal objects and non-metals showed that the robot arms

can work automatically and manually (using the monitoring system) in accordance with well-

designed system. Proximity inductive sensors are used for detection of metal goods as well as

superbright sensor detection system used on the goods and deliver goods logic 0 (low) to the

PLC and then processed by the PLC and then released back to the contact given to the driver

circuit to drive a DC motor and double cylinder. Process I/O is processed by the PLC and

then integrated into the system as a function of the control system of robotic arms working

separators and metal objects from non-metallic screen HMI.

Keywords: PLC, HMI, Robot.

Haelka : 1-10 2

PENDAHULUAN

Teknologi mikro elektronika telah

mengalami kemajuan yang sangat pesat,

berawal dari ditemukannya Integrated

Circuit yang dapat menggantikan psisi

komponen analog seperti transistor, tabung

triode, hampir pada semua peralatan

elektronika, terutama yang menggunakan

teknologi digital, hal tersebut memberikan

dampak pada masyarakat pada umumnya

dan mahasiswa pada khususnya yang

cukup besar bagi kehidupan sehari-hari.

Programmable Logic Control (PLC) dan

Human Machine Interface (HMI) adalah

salah satu contoh dari kemajuan teknologi

tersebut. Dalam pemanfaatan PLC tersebut

banyak diaplikasikan dalam dunia industry

sebagai mesin robot otomatis yang dapat

bergerak bebas sesuai dengan yang telah

diprogram oleh penggunanya.

Penggunaan HMI sebagai komponen

dalam suatu rangkaian mesin robot

otomatis selain PLC dalam dunia industri

dapat dijadikan sebagai sarana interfacing

antara operator mesin dengan mesin

otomatis yang dipakai, karena dapat

menggantikan fungsi tombol input mesin

serta dapat pula dijadikan sebagai

indikator output dengan grafik dan

berbagai macam tampilan sesuai yang

diinginkan oleh pengguna. Penambahan

daftar menu dalam tampilan HMI akan

lebih memudahkan operator dalam

mengoperasikan suatu mesin otomatis,

selain lebih hemat dalam membuat wiring

(pengkabelan) sehingga kemungkinan

hubungan pendek atau konsleting antara

kabel lebih minimum.

Sistem tangan robot pemisah benda logam

dan non-logam menggunakan sensor

proximity jenis induktif untuk mendeteksi

benda bahan logam plat besi dan sensor

cahaya yang dihubungkan ke PLC CJ1M

yang dilengkapi oleh sarana interfacing

menggunakan HMI serta dipresentasikan

dalam bentuk model yang memeragakan

bagaimana sistem kerja aplikasi PLC pada

tangan robot pemisah benda logam dan

non-logam berbasis HMI.

Sebagai maksud dan tujuan dari penulisan

skripsi aplikasi PLC pada tangna robot

pemisah benda benda logam dan non-

logam berbasis HMI, yaitu memberikan

gambaran cara pandang baru mengenai

konsep-konsep sebuah alat elektronik dan

alat interfacing yang digunakan untuk

membantu sistem mesin yang bekerja

secara otomatis lebih maksimal.


3

METODE PENELITIAN

Metode yang digunakan pada penelitian

adalah metode analisis laboratorium.

Adapun langkah-langkahnya sebagai

berikut:

1. Perancangan mekanik plant tangan

robot pemisah benda logam dan

non-logam yang terdiri dari tangan

robot dan dua buah konveyor.

2. Perancangan seluruh komponen

yang dibutuhkana untuk perangkat

keras seperti, rangkaian driver

motor DC dan rangkaian sensor

cahaya (optik), pengguanaan

sensor proximity jenis induktif.

3. Pembuatan I/O table untuk

pemrogramn PLC Omron tipe

CJ1M dan perancangan desain

grafis tampilan untuk

pemrograman HMI sebagai sarana

interfacing.

4. Implementasi dan pengujian alat,

yaitu menguji secara langsung cara

kerja alat kemudian

mengumpulkan data-datanya dan

menyusunnya sebagai hasil akhir

dalam penulisan.

5. Analisa secara keseluruhan hasil

kerja alat, kemudian mengambil

kesimpulan dari data-data yang

diperoleh serta menetapkan saran.

LANGKAH PENELITIAN

Pelaksanaan penelitian terdiri atas:

1. Perancangan mekanik tangan robot

dan konveyor

2. Perancangan perangkat keras

(hardware)

a. Perancangan blok input

i. Penggunaan sensor

logam proximity

sebagai pendeteksi

logam

ii. Rangkaian system

pendeteksi barang pada

konveyor

iii. Rangkaian system

pendeteksi ketinggian

barang pada konveyor

b. Perancangan blok output

3. Perancangan perangkat lunak

(software)

a. Deskripsi kerja sistem

b. Penetapan I/O PLC

c. Pemrograman PLC dengan

aplikasi CX Programmer

d. Pemrograman HMI dengan

aplikasi NS Designer

Haelka : 1-10 4

HASIL PENELITIAN

1. Data Hasil Pengujian Perangkat

Keras (Hardware)

a. Data hasil pengujian

perancangan rangkaian blok

input.

Tabel pengujian sensor proximity sebagai pendeteksi logam

Jenis

BahanNama Bahan

Tahanan pada

Output Sensor

(Ω)

LOGAM

Plat (besi) Tak terhingga

Aluminium Tak terhingga

Perak Tak terhingga

Kuningan Tak terhingga

Besi murni Tak terhingga

NON-

LOGAM

Kayu Mendekati 0

Acrylic Mendekati 0

Teflon Mendekati 0

Kaca Mendekati 0

Batu Mendekati 0

Tabel pengujian sistem pendeteksi barang pada konveyor

Sensor

In Ic (LM324) Output

LM324

(VDC)

Output

7414

(VDC)

Transistor

KetVpd

(VDC)

Vreff

(VDC)

Ib

(mA)

Ic

(mA)

Vc

(VDC)

S barang 1 2,46 1,95 2,69 0,13 0 0 22,8

Tidak

Terhalang

S barang 2 2,46 1,95 2,69 0,13 0 0 22,8

S barang 3 2,41 1,94 2,68 0,13 0 0 22,8

S barang 4 2,46 1,95 2,69 0,13 0 0 22,8


5

S barang 1 0,28 1,95 0,75 4,8 2,08 5,25 0

TerhalangS barang 2 0,29 1,95 0,75 4,8 2,08 5,25 0

S barang 3 0,23 1,94 0,72 4,8 2,08 5,25 0

S barang 4 0,30 1,95 0,75 4,8 2,08 5,25 0

b. Data Hasil Pengujian Perancangan Blok Output

Tabel pengujian rangkaian driver motor DC sistem penggerak konveyor

Output PLC Tegangan

Motor

(Vdc)

Vs

(Vdc)Keterangan

Alamat Logika Output

0.04 1 0,0 0,00 23,8 Konveyor Log mati

0.05 1 0,0 0,00 23,8 Konveyor Non-Log mati

0.04 0 23,9 23,80 23,8 Konveyor Log hidup

0.05 0 23,9 23,83 23,8 Konveyor Non-Log hidup

Tabel pengujian rangkaian driver motor DC pendorong konveyor logam

Alamat

Output

PLC

Tegangan

Motor

(Vdc)

Vs

(Vdc)Keterangan

0.00 0.01

0 0 11,7 11,9 Pendorong logam mati

0 1 11,7 11,9 Pendorong logam maju

1 0 11,7 11,9 Pendorong logam mundur

1 1 0,0 11,9 Pendorong logam mati

Haelka : 1-10 6

Tabel pengujian rangkaian driver motor DC pendorong konveyor non-logam

Alamat Output

PLC

Tegangan

Motor

(Vdc)

Vs

(Vdc)Keterangan

0.00 0.01

0 0 11,6 11,9 Pendorong non-logam mati

0 1 11,6 11,9 Pendorong non-logam maju

1 0 11,6 11,9 Pendorong non-logam mundur

1 1 0,0 11,9 Pendorong non-logam mati

2. Data Hasil Pengujian Perangkat

Lunak (Software)

a. Data hasil pengujian program

otomatis PLC

b. Data hasil pengujian program

manual PLC dengan

monitoring HMI

c. Hasil perancangan tampilan

pada layar HMI

ANALISA DATA HASIL PENGUJIAN

Pengujian alat tangan robot pemisah benda

logam dan non-logam berbasis HMI terdiri

dari pengujian blok-blok rangkaian antara

lain: blok input, dan blok output.

Pada rangkaian input, didapat hasil

pengujian sistem pendeteksi logam pada

saat mendeteksi adanya bahan logam maka

akan menghasilkan tahanan keluaran

sebesar tak terhingga sedangkan apabila

tidak mendeteksi barang berbahan logam

akan menghasilkan tahanan keluaran yang

mendekati 0.

Dari hasil data pengujian sensor proximity,

maka dapat disimpulkan sensor proximity

bekerja dengan baik sebagai pendeteksi

benda berbahan logam. Ketika sensor

didekati oleh benda berbahan logam, maka

sensor proximity menjadi normally close

atau saklar tertutup untuk memberikan

tegangan 0 volt atau aktif low terhadap

bebannya yaitu coil pada PLC.

Kemudian didapat pula hasil pengujian

terhadap sensor cahaya yang terdapat pada

sistem pendeteksi barang pada konveyor

dan sistem pendeteksi ketinggian barang

pada konveyor, yaitu pada saat masing-

masing photodiode terkena cahaya


7

superbright, tegangan input (masukkan

negatif) sebesar ± 2,46 Volt lebih besar

daripada tegangan masukan referensi

(positif) sebesar ±1,98 Volt sehingga

menghasilkan output (keluaran)

komparator sebesar ±2,79 Volt (aktif

high), kemudian logikanya dibalik oleh

inverter menjadi (aktif low) dengan

tegangan sebesar 0,3 Volt maka arus yang

mengalir pada kaki basis (Ib) transistor

sebesar 0 mA sehingga transistor tetap

berada pada kondisi cut-off (saklar

terbuka). Kondisi cut-off mengakibatkan

tidak ada arus mengalir dari kolektor ke

emitter sehingga coil pada modul input

PLC tetap dalam kondisi mengambang

mengikuti common modul input yaitu

high. Sedangkan pada saat photodiode

tidak terkena cahaya infrared

menghasilkan tegangan input sebesar

±0,29 Volt lebih kecil daripada tegangan

referensi sebesar ±1,98 Volt sehingga

menghasilkan output pada komparator

sebesar ±0,75 Volt (aktif low), kemudian

output yang dihasilkan ko,mparator

logikanya dibalik oleh inverter menjadi

(aktif high) dengan tegangan sebesar 4,8

Volt, karena output pada inverter

menghasilkan tegangan sebesar 4,8 Volt,

maka akan mengalirkan arus pada kaki

basis (Ib) transistor sebesar 2,08 mA

sehingga kondisi transistor dalam keadaan

saturasi (saklar tertutup). Kondisi

transistor yang saturasi mengakibatkan

arus mengalir dari kolektor ke emitter

dengan besar tegangan pada kaki kolektor

(Vc) sebesar 0 Volt sedangkan arus pada

kolektor (Ic) sebesar 5,25 mA, transistor

yang berada dalam kondisi saturasi

menyebabkan coil pada modul nput PLC

yang semula dalam kondisi mengambang

mengikuti common modul input yaitu high

kemudian berubah karena mendapatkan

sinyal masukan dari kaki kolektor menjadi

low (aktif).

Dari hasil data pengujian sistem

pendeteksi barang dan sistem pendeteksi

ketinggian benda dengan menggunakan

aplikasi sensor cahaya, maka dapat

disimpulkan kerja dari komparator (IC

LM324) bekerja dengan baik sebagai

pembanding antara tegangan input

(negatif) dan tegangan referensi (positif).

Apabila tegangan referensi (positif) lebih

besar daripada tegangan input (negatif)

maka output komparator besar (aktif high)

namun sebaliknya, bila tegangan referensi

lebih kecil daripada tegangan input, maka

output komparator kecil (aktif low).

Sedangkan transistor bekerja dengan baik

sebagai saklar antara output sensor

terhadap modul input PLC, karena dapat

bekerja dengan baik sebagai saklar antara

output sensor terhadap modul input PLC,

karena dapat memberikan logika low

Haelka : 1-10 8

terhadap modul input PLC pada saat arus

mengalir pada basis transistor yang

menyebabkan transistor dalam keadaan

saturasi. Sebaiknya jika arus tidak

mengalir pada basis transistor maka

transistor kembali berada dalam kondisi

cut-off.

Pada pengujian rangkaian driver (relay)

untuk mengaktifkan motor DC dan

mengaktifkan solenoid silinder ganda

dengan memanfaatkan sinyal keluaran

modul output PLC sebagai saklar yang

akan mengaktifkan relay 2. Motor DC

akan berputar dan solenoid akan bekerja

apabila arus mengalir pada relay jika coil

pada relay mendapatkan sumber tegangan

positif 24 Volt dari catu daya sedangkan

masukan (input) dari modul output PLC

sebesar 24 Volt, maka mengakibatkan

tidak ada arus yang mengalir di coil relay

sehingga tidak aktif dan motor DC tidak

dapat berputar sedangkan solenoid tidak

bekerja.

Untuk pengujian software atau program

dianggap berfungsi apabila semua program

yang dibuat baik secara terpisah dengan

plant maupun program yang dibuat sudah

terkoneksi dengan plant dan HMI dapat

berfungsi pada keluaran PLC. Dengan

sudah diujinya program tersebut dan hasil

pengujiannya baik, maka program yang

telah dibuat kemudian proses transfer dari

ke komputer ke PLC berhasil dapat

dianggap berfungsi dengan baik.

KESIMPULAN

1. Tangan robot pemisah benda

logam dan non-logam dengan

sistem monitoring berbasis HMI

dapat bekerja secara otomatis dan

secara manual dengan baik.

2. Tangan robot dapat memisahkan

benda logam dan non-logam ke

konveyor yang berbeda secara

otomatis dan manual.

3. Pendorong barang pada konveyor

logam dan non-logam dapat

memisahkan barang dengan

ketinggian reject dan non-reject ke

tempat yang berbeda secara manual

dan otomatis.

4. Sensor cahaya (optik) dan sensor

proximity jenis induktif sebagai

pendeteksi logam yang digunakan

dalam membuat sistem tangan

robot pemisah benda logam dan

non-logam dengan sistem

monitoring berbasis HMI dapat

bekerja dangan baik sbagai fungsi

input.


9

5. Rangkaian driver yang dirancang

bekerja dengan baik sehingga dapat

menggerakkan beban motor DC

secara bolak-balik maupun searah

dan dapat member input tegangan

kontak solenoid silinder ganda.

6. Sistem interfacing monitoring yang

dibuat dapat mengontrol secara

manual pergerakkan masing-

masing plant dengan baik disertai

tampilan yang mudah dimengerti.

7. Tampilan dalam layar HMI dapat

dijadikan sebagai indikator (pusat

informasi) maupun interfacing

sangat membantu dalam

mengoperasikan plant baik secara

manual maupun otomatis pada

sistem kerja tangan robot pemisah

benda logam dan non-logam.

Berdasarkan hasil pengujian, sistem

yang dibuat dan dirakit dapat bekerja

dengan baik sesuai dengan yang

direncanakan.

SARAN

Penulis mencoba memberikan saran

untuk mengatasi dan melengkapi

kelemahan dari sistem yang dibuat,

yaitu mengganti sensor proximity

sebagai pendeteksi logam dengan

sensor pendeteksi logam yang lebih

akurat. Apabila sensor logam lebih

maka pengembangan alat akan lebih

luas dan alat lebih aman mendeteksi

barang berbahan logam dengan jarak

jangkauan pendeteksian lebih jauh

daipada menggunakan sensor

proximity saja.

DAFTAR PUSTAKA

Buku Ajar Sensor dan Tranduser.

Universitas Diponegoro, 2005

Frank D Petruzella, Elektronika

Industri, Terj. ANDI Yogyakarta, 2004

Malvino Hanapi Gunawan, Prinsip-

Prinsip Elektronika, Jakarta: Erlangga,

1981

M. Nathanael D, Johndon, Dasar-

Dasar dan Aplikasi Sistem Kontrol

Pneumatik, 2005

Omron, Operation Manual Sysmac CJ

series, Programmable Controller, edisi

revisi, Januari, 2003

Haelka : 1-10 10

Omron, Operation Manual NS series,

Programmable Controller, edisi revisi,

Januari, 2003

Retna Prasetia dan Catur Edi, Teori

dan Praktek Interfacing Port Paralel

dan Port serial Komputer dengan

Visual Basic 6.0, Yogyakarta, 2004

Sandy Halim, Merancang Mobile

Robot Pembawa Objek menggunakan

OOPic0R, Elexmedia Komputindo,

Jakarta, 2007

Saeed B. Niku. Introduction to Robot

Analysis, Systems, Application. United

State of America, 2001

Wasito S. Elektronika dalam Industri.

Jakarta, 1986

Aplikasi PLC pada Tangan Robot Pemisah Benda Logam dan Non-Logam Berbasis Human Machine Interface ...

Documents

Transcript of Aplikasi PLC pada Tangan Robot Pemisah Benda Logam dan Non-Logam Berbasis Human Machine Interface ...