II-1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN TEORI DASAR

II.1 Tinjauan Pustaka

Teknologi mengalami perkembangan salah satunya yaitu teknologi robotik

[2]. Pada awalnya robot adalah suatu alat mekanik yang dapat melakukan tugas

fisik secara otomatis dimana sistemnya sudah tertanam di dalam mikrokontroller

dengan tugas sederhana [3]. Perusahaan saat ini membutuhkan sebuah sistem

otomasi yang menunjang kegiatan/pekerjaan dimana keamanan dan tingkat

keandalan sistem yang tinggi. Saat ini mengangkat benda merupakan pekerjaan

yang menguras tenaga manusia, sehingga dibuatlah fungsi robot untuk

mengangkat barang guna mengurangi pekerjaan fisik yang dapat menguras

tenaga, menghindari terjadinya kecelakaan kerja dan memindahkan barang dari

tempat satu ke tempat lain [3].

Untuk menekan angka kecelakaan kerja dan jumlah korban semakin

meningkat, maka perlu dilakukan suatu tindakan yang mengutamakan

keselamatan. Maka lengan robot sangat cocok untuk digunakan pada perusahaan

manufaktur dimana para pegawai bekerja langsung dengan mesin-mesin besar

sebagai contoh mesin injection yang bisa menghasilkan cetakan-cetakan bahan

yang diperlukan. sehingga pekerja tidak harus terlalu mendekati mesin untuk

mengambil hasil cetakan yang di hasilkan oleh mesin, dan yang melakukan

pekerjaan berbahaya ini yaitu lengan robot.

Penelitian ini menjelaskan desain sistem kendali lengan robot bersendi

menggunakan pemodelan kinematik. Fokus utama dari sistem ini untuk

mengendalikan end efektor lengan robot untuk mencapai posisi yang diinginkan

dalam ruang kerja menggunakan pemrograman MATLAB, mikrokontroler dan

inverse kinematik pemodelan [4]. Pada jurnal di atas metode pengendalian posisi

lengan robot yaitu dengan metode Invers kinematik menggunakan MATLAB.

Pada jurnal selanjutnya yang berjudul “Robot Lengan Pemindah Barang

Berdasarkan Ukurannya Berbasis Mikrokontroler“ yaitu menjelaskan kendali

robot lengan pemindah barang,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-2

tujuannya yaitu agar dapat mengelompokkan benda sesuai dengan ukuran objek

dan hasilnya dapat mengangkat benda, namun sensor photodiode sering kali

pembacaan benda melakukan kesalahan [5]. Dilihat dari kedua jurnal diatas masih

mengalami kekurangan salah satunya pembacaan benda , saya mengharapkan

dengan menggunakan sensor proximity maka pembacaan benda tidak lagi

mengalami kesalahan. Sensor proximity digunakan pada lengan robot untuk

mendeteksi benda dengan bantuan LED infra red sebagai pengirim data dan

photodioda sebagai penerima data [6]. Pada lengan robot jenis kartesian

mempunyai 3 titik sumbu koordinat yaitu X, Y dan Z. Keuntungan lengan robot

jenis kartesian memiliki kendali posisi yang mudah dan mempunyai mekanik

yang kuat, sangat efektif untuk mengangkat objek yang berat [7]. Kontrol posisi

secara akurat dibutuhkan untuk berbagai bidang salah satunya dibidang industri

untuk menentukan pergerakan lengan robot misalnya menentukan posisi dari satu

tempat ke tempat lainnya berdasarkan kendali program yang diinginkan[8]. Suatu

robot lengan dapat berpindah-pindah posisi dengan adanya penggerak(aktuator),

aktuator pada robot kartesian ini yaitu motor servo AC. Pada jurnal ini yang

berjudul “Pengontrolan (Posisi) Motor Servo AC Dengan Metoda Pengaturan

Volt/Hertz” pada jurnal ini yaitu membahas mengenai control posisi yang baik

dengan metoda Volt/hertz, dengan tujuan agar motor servo sebagai bergerak bisa

dengan tepat berada di posisi yang diinginkan, metoda yang digunakan yaitu

dengan control posisi on/off dan hasil yang dicapai respon posisi baik.[9]. Pada

jurnal selanjutnya yang berjudul “Sistem Kendali Servo Posisi dan Kecepatan

Motor dengan PLC” pada jurnal ini membahas mengenai kendali pada motor

servo baik kecepatan maupun posisi, tujuannya yaitu untuk mendapatkan posisi

yang dinginkan dan juga cepat sebagai penggerak(actuator) pada robot dan hasil

yang dicapai yaitu dari control posisi mempunyai error yaitu 2,24% sampai

22,22% dan control kecepatan 0,67% sampai 2,92% [1]. Programmer Logic

Controller adalah suatu perangkat pengendali yang mempunyai beberapa

keunggulan dibandingkan jenis pengendali yang lain, antara lain; mudah dalam

melakukan instalasi, mudah dalam pengembangan dan modifikasi sistem, mudah

dalam melakukan pemrograman, terdapat fungsi diagnostik dalam PLC sehingga

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-3

mudah dan cepat dalam pendeteksian kesalahan, serta mudah dalam merubah

urutan proses atau operasional sistem [10].

Berdasarkan penjelasan diatas masalah utama pada lengan robot yaitu

penyesuaian posisi pada lengan robot yang ingin di kendalikan salah satu cara

agar posisi sesuai dengan yang kita program. Berdasarkan kajian yang saya ambil

dari beberapa jurnal di atas maka saya ingin melakukan Tugas Akhir yang

berjudul “RANCANG BANGUN PERANGKAT PENGENDALIAN ROBOT

KARTESIAN UNTUK MESIN INJECTION BERBASIS PLC” II.2 Landasan Teori

II.2.1 Rancang Bangun

Rancang bangun merupakan sebuah penggabungan kata yang memiliki arti

di setiap katanya.

Rancang yaitu suatu kegiatan yang secara bertahap mengikuti prosedur dalam

mengartikan hasil analisis dari sebuah sistem ke dalam beberapa aspek yang

menjadi penunjang pada sistem untuk mengetahui spesifikasi komponen yang

terdapat pada rancangan suatu sistem dan bagaimana mengimplementasikan hal

tersebut.

Bangun berasal dari kata pembangunan yaitu kegiatan untuk menciptakan sebuah

karya sistem baru ataupun melakukan pengembangan sistem yang sudah untuk

lebih di sempurnakan lagi

Dari dua kata diatas maka pengertian rancang bangun adalah suatu proses

perencanaan yang menggambarkan urutan serangkaian prosedur untuk

menciptakan sistem baru. [11]

II.2.2 Sistem Kendali

Sistem kendali pada teori dasar sistem manual, otomatis, feedback dan

analisa sistem linear. Menghasilkan konsep teori jaringan dan komunikasi. Sebuah

kendali sistem merupakan interkoneksi komponen pembentuk konfigurasi akan

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-4

memberikan sistem respon untuk mengatur satu atau beberapa sistem yang

ada[12]. Pada proes sistem kendali terdapat 2 bagian yaitu manual dan otomatis.

1. Sistem kendali manual

Yaitu suatu proses pengendalian satu atau beberapa sistem yang didominasi

dengan bantuan tenaga manusia. Sehingga hasil yang muncul akan

dipengaruhi oleh operator atau user. Peran manusia akan menjadi penting,

sebab manusia berperan sebagai masukan dalam mengatur proses yang

terjadi, penglihatan manusia bertindak menjadi sensor, dan operator atau user

juga menjadi pengolahan data atau membandingkan hal yang terjadi selama

proses[13].

2. Sistem kendali otomatis

Yaitu suatu proses pengendalian yang hanya sedikit menggunakan tenaga

manusia bahkan tanpa menggunakan tenaga manusia. Pada kemajuan

teknologi, peran manusia dapat digantikan oleh sistem control yang dapat

diatur oleh perangkat lunak yang sudah disesuaikan dengan fungsinya.

Sistem kendali otomatis sudah banyak digunakan pada berbagai bidang

industri palagi pada industri dibidang proses yang mampu menimbulkan

pengaruh negative pada kesehatan ataupun keselamatan manusia[13].

Dasar untuk analisa kendali sistem yaitu dasar yang ada pada sistem

linear, yang berasumsikan hubungan antara input dan output. Hubungan yang

terjadi tersebut dapat mengatur keluaran (output) yang dihasilkan berdasarkan

ketetapan masukan (input) melalui sitem diagram. Penjelasan hubungan antara

masukan (input) dan keluaran (output) terdapat pada gambar II.1 berikut :

Gambar II.1 Diagram Blok sistemakendali

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-5

II.2.3 Model Sistem Kendali

Sistem pengendalian yaitu sistem yang berfungsi untuk dapat mengendalikan

proses kinerja dari sistem berkeja secara optimal dan akurat. Pada sistem

pengendalian terdapat dua jenis model yang umum digunakan yaitu loop terbuka

dan loop tertutup.

Dua metode kendali diatas memiliki sebuah diagram blok yang berbeda,

pembahasan yang mengenai dua metode sistem kendali yaitu sebagai berikut :

II.2.3.1 Sistem lup terbuka System open loop yaitu sebuahasistem pengendalian suatu proses dimana sistem

yang di kontrol tidak memiliki suatu output untuk umpan balik atau feedback

terhadap pengendalian input. Pada pengendalian loop terbuka masih dikendalikan

secara manual atau bisa disebut masih menggunakan bantuan manusia atau

operator[13]. Maka dari itu pada metode ini dilakukan dengan menggunakan

sistem yang diberi input step untuk menghasilkan respon open loop untuk

menghasilkan kurva yang berbentuk kurva S seperti tersebut :

Gambar II.2 Sistem Pengendalian Loop Terbuka[13]

Keterangan :

Sp = Set Point

MV = Manipulated Variable

PV = Process Variable

Controller = Pengendali

Plant = Objek yang akan dikendalikan

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-6

Pada sistem kendali lup terbuka yang terjadi pada plant atau sistem hanya

akan terjadi pada 1 siklus kerja, dimana setiap proses yang diberi masukan (input)

akan menghasilkan keluaran (output) yang linear.

II.2.3.2 Close Loop control system

Sistem kendali loop tertutup bertujuan untuk mengendalikan variable

keluaran plant yang saling berhubungan. Pada setiap proses yang berkelanjutan

saling mempengaruhi proses selanjutnya. Untuk mendapatkan keluaran yang

sesuai dengan setpoint, perlu adanya kendali pada keluaran dari plant dengan

melakukan sebuah umpan balik. Tujuan dari sistem kontrol umpan balik

(Feedback) yang berfungsi untuk mengoreksi error dari setpoint dengan proses

yang ada pada plant dan mengetahui kinerja maksinmal dari aktuator, proses yang

dilakukan pada kontrol ini relatif lambat karena perlunya menghitung terlebih

dahulu error yang didapat[12]. Diagram blok dari sebuah Sistem kendali lup

tertutup dapat dilahat, sebagai berikut :

Gambar II.3 Sistem Kendali Loop Tertutup[12]

II.2.4 Metode Sistem kendali On-Off (dua-posisi)

Sistem control On-Off yaitu elemenapembangkit yang mempunyai 2 posisi

saja. control dua posisi relative sederhana, oleh karena itu banyak diaplikasikan

oleh control diindustry. (9) Metode On-Off mempunyai karakteristik sinyal output

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-7

dari controller terdapat di salah satu nilaiamaksimum ataupun minimum

tergantung pada pembangkit sinyal salah positive maupun negative. ( 14)

Block diagram controller On-Off memiliki input r(t) dan output u(t),

berikut penjelasannya.

Gambar II.4 Diagram On –Off [14] II.2.5 Pengertian Robot

Robot adalah salahasatu alatabantubyang bisa digunakan pada kondisi

tertentu dan sangatddiperlukan pada industry. Terdapat situasi kondisi tertentu

pada industri yang tidak bisa ditanganiaoleh manusia, keadaan ini dapat

diselesaikan oleh robot.[15]

Robot mempunyai kelebihan yang tidak dipunyai oleh manusia, yaitu

mendapatkan hasil yang tetap pada saat bekerja terus-menerus , tidak akan letih

dan dapat di program lagi sehingga bisa digunakan untuk tugas yang lainnya.

Robot yang banyak pada dunia industri yaitu lengan robot.[15]

Pada robot ada yang dikenal dengan derajat kebebasan atau degree of

freedom yaitu jumlah gerakan robot yang bersifat independen(bebas) yang dapat

menyebabkan perubahan posisi dikarenakan penggerak dari robot menghasilkan

gerakan.[16]DOFasendiri bisa dihitung dengan jumlah gerakan yang bisa

dilakukan pada robot namun tidak termasuk dengan gerakan endaeffector.

Sedangkan endaeffector merupakan alat yang dipasang pada lengan robot untuk

melakukan kegiatan yang diinginkan. Endaeffector terbagi menjadi dua yaitu

capitan dan nozzel karet buat menghisap produk dengan vakum.

Endaeffector dan kesemua bagian lengan robot bekerja pada tempat yang

ditentukan.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-8

Lengan robot salah satunya berfungsi untuk mengambil benda ataupun produk.

Dalam dunia industri robot lengan untuk mengambil produk terkenal dengan

penamaan take out robot.

II.2.6 Jenis – Jenis Robot

Robot lengan memiliki lima jenis konfigurasi yang menjadi acuan dasar

dari pergerakan manipulator robot dengan anatomi masing masing yang

menyediakan area kerja yang berbeda-beda dan memiliki penempatan aplikasi di

lapangan yang berbeda-beda sesuai dengan kebutuhan,berikut lima jenis

konfigurasi robot : [3]

1. Slindris

Dasar struktur dari slindris robot yaitu horizontal dan vertical yang bisa

mengelilingi dasar strukturnya dan dapat dilihat bandingkan dengan kartesian

robot, silindris robot ini mempunyai kecepatan berpindah lebih cepat dari end

effectornya,namun kecepatannya bergantung pada inersia momen dari beban yang

ada. Konfigurasi silinder punya kemampuan jangkauan berbentukasilinder[3].

Gambar II.5 Robot Silindris [3]

2. Polar

Struktur ini miripadengan tank yaitu terdiri dari rotaryabase,elevatedapivot ,dan

telescopi.Keuntungannya mekanik yang lebih fleksibel, konfigurasi robot ini

badan bisa berputar.“Sendi pada badanadapat mengangkat atau menurunkan

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-9

pangkal lengan secara polar.lengan ujungadapat digerakan maju mundur secara

translasi[3].”

Gambar II.6 Robot Polar [3]

3. Scara (Selective Compliance Assembly Robot Arm)

“Robot assembly bisa didesain menurut koordinat kartesian,silindris maupun

spheris.Pada beberapa aplikasi hanya membutuhkan sumbu gerak

vertical,misalnya robot assembly yang memasang komponen pada PCB.Robot ini

mempunyai lengan dengan dua artikulasi,sedangkan wirst mempunyai gerakan

linier dan rolling.Berikut adalah struktur robot assembly[3].”

Gambar II.7 Robot SCARA[3]

4. Jointed arm

“Robotaini terdiri dari tiga lengan yang dihubungkan dengan dua revolute

joint.Elbow joint menghubungkan force arm dengan upper arm .Shoulder joint

menghubungkan upper arm dengan base.Struktur robot artikulasi ini paling

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-10

popular melaksanakan fungsi layaknya pekerja pabrik di industry seperti

mengangkat barang,mengelas,memasang komponen mur dan baut.Struktur lengan

sendi cocok digunakan untuk menjangkau daerah kerja yang sempit dengan sudut

jangkauan yang beragam[3].”

Gambar II.8 Robot Jointed Arm[3]

5. Cartesian

“Robot jenis ini memiliki tiga sumbu linier (prismatic).Masing-masing sumbu

dapat bergerak ke area sumbu x,y,z. Keuntungan robot ini adalah pengontrolan

posisi yang mudah dan mempunyai struktur yang lebih kokoh[3].”

Gambar II.9 Robot Cartesian[3]

II.2.7 Pengertian Take Out Robot

Robot pada dasarnya yaitu suatu bentuk perangkat bantu proses produksi

dalam suatu kegiatan produksi. Take Out Robot sendiri yaitu suatu perangkat

bantu proses produksi dalam hal pengambilan produk baik pada hasil cetakan

mesin maupun pada conveyor.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-11

Take Out Robot berfungsi mengambil suatu produk yang sulit di jangkau

oleh manusia maupun tidak dapat diambil oleh manusia sebagai contoh produk

yang baru berhasil dicetak hasilnya panas, tidak mungkin diambil manusia karena

beresiko.

Penggunaan take out robot pada bidang industri umumnya di

pertimbangkan atas dasar faktor-faktor keselamatan kerja, kecepatan,

ketepatan/akurasi dan efisiensi.

II.2.8 DOF (Degrees of Freedom)

Derajat kebebasan (DOF) adalah istilah yang digunakan untuk

menggambarkan kebebasan gerak robot dalam ruang tiga dimensi secara spesifik

berupa kemampuan untuk bergerak maju dan mundur, atas dan bawah serta kiri

dan kekan. Untuk setiap derajat kebebasan, sebuah sendi(joint) diperlukan.[17]

Jumlah derajat kebebasan mendefinisikan konfigurasi robot. Misalnya

banyak aplikasi sederhana membutuhkan gerakan sepanjang tiga sumbu : X, Y,

dan Z yang dapat disamakan dengan tiga sendi atau tiga derajat kebebasan. Tiga

derajat kebebasan dalam lengan robot adalah lintang rotasional, lintang radial ,

dan lintang vertikal. Lintang rotasional adalah gerakan pada sumbu vertikal, yang

merupakan gerakan putar sisi ke sisi lengan robot pada pusatnya(base). Lintang

radial merupakan perpanjangan dan penarikan, yang menciptakan gerakan ke

dalam dan keluar relatif terhadap pusatnya, sedangkan lintang vertikal merupakan

gerakan naik-turun.[17]

Gambar II.10 Tiga Dasar Derajat Kebebasan Terkait dengan Pergerakan Sepanjang sumbu X,Y, dan Z [17]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-12

Untuk aplikasi yang membutuhkan lebih banyak kebebasan, derajat

tambahan dapat diperoleh dari pergelangan tangan, yang memberikan fleksibilitas

pada efektor akhir. Tiga derajat kebebasan di pergelangan tangan tersebut dikenal

dengan nama pitch,yaw, dan roll. Pitch atau membengkok adalah gerakan atas dan

bawah pergelangan tangan. Lalu yaw adalah gerakan sisi ke sisi, dan roll (putar)

gerakan yang melibatkan rotasi.[17]

Gambar II.11 Tiga Tambahan derajat Kebebasan , pitch, yaw, dan roll yang Berasosiasi dengan Pergelangan Robot [17]

II.2.9 Mekanisme Pengendalian Take Out Robot

Berdasarkan pengendalian Take Out Robot dibagi menjadi dua yaitu :

II.2.9.1 Robot Non-Servo Robot non-servo adalah robot yang paling sederhana dan sering disebut

sebagai ”urutan terbatas,” ”pick and place,” dan ”fixed-stop robot.” Robot non-

servo merupakan sebuah sisitem dari loop terbuka. Dalam sistem loop terbuka,

tidak ada mekanisme umpan balik digunakan membandingkan posisi terprogram

dengan posisi yang sebenarnya.[17]

Robot non-servo juga terbatas dalam gerakannya. Keterbatasan ini

biasanya dalam bentuk berhenti secara mekanik. Robot tipe ini sangat baik dalam

tugas yang berulang, seperti transfer material (benda). Adapun yang perlu

diperhatikan suatu mesin non-servo diklasifikasikan sebagai robot apabila

dilengkapi dengan kontroller baik PLC (programmable Logic Controller) atau

yang lainnya seperti mikrokomputer agar dapat diproram ulang (reprogrammable)

jika tidak sesuai fungsinya.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-13

Gambar II.12 Diagram Contoh Sistem Non-servo dengan Penggunaan Limit Switch sebagai Pengaktif Controller

II.2.9.2 Robot Servo Robot servo merupakan suatu sistem loop tertutup karena terdapat umpan

balik didalamnya. Dalam sistem loop tertutup, sinyal umpan balik dikirim ke

amplifier (penguat) servo yang mempengaruhi output dari sistem. Sebuah penguat

servo menerjemahkan sinyal dari controller ke sinyal tegangan dan arus motor.

Amplifier servo digunakan dalam sistem kontrol gerak, dimana kontrol yang tepat

dari posisi atau kecepatan diperlukan. Mekanisme servo adalah jenis sistem

kontrol yang mendeteksi dan mengoreksi kesalahan.[17]

Gambar II.13 Diagram Sistem Robot Servo [17]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-14

Karakteristik robot servo diantarnya ialah relatif mahal untuk pembelian,

pengoperasian dan pemeliharannya, canggih karena sistem loop tertutupnya,

jangkauan kapabilitasnya lebar, dapat mentransfer objek dari satu titik ke titik

lainnya sepanjang dikontrok, serta pemrograman yang canggih.

Gambar II.14 Diagram Contoh Sistem Servo yang Mampu Mengoreksi Error [17]

Pengendalian Take Out Robot yaitu dengan cara mengontrol motor servo

sebagai penggerak menggunakan Servo Pack . Agar Take Out Robot melakukan

tugasnya dengan baik maka servo drive sebagai kendali motor servo harus bisa

mengontrol dengan tepat baik ketepatan posisi dalam mengambil hasil produksi

pada mesin injeksi.

Servo Pack adalah sebuah penguat elektronik khusus yang digunakan

untuk mencatu daya listrik pada motor servo secara terus-menerus mengkoreksi

setiap penyimpangan dari perilaku/karakteristik yang diharapkan. Sebuah

penggerak servo umunya menerima sinyal perintah yang diterimanya. Biasanya

sinyal perintah ini dapat merupakan posisi yang dinginkan.[17]

Sistem penggerak servo juga dilengkapi dengan sebuah sensor yang melekat pada

motor servo sebagai feedback(umpan balik) status motor yang sebenarnya.

Penggerak servo akan membandingkan status motor yang sebenarnya dengan

status motor yang diperintahkannya. Hasil proses pembandingan ini digunakan

oleh penggerak servonya untuk mengubah frekuensi tegangan atau lebar pulsa ke

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-15

motor sehingga dapat mengkoreksi setiap penyimpangan dari status yang

diharapkannya.[17]

II.2.10 PWM (Pulse Width Modulation)

Pulse width modulation”(PWM) merupakan suatu cara proses pengaturan

kecepatan secara digital yang digunakan pada motor servo dengan memberikan

pulsa-pulsa untuk waktu on dan off. Perbandingan panjang waktu on akan lebih

lama dari pada waktu off maka akan membuat motor servo berputar lebih

cepat[18].”PWM akan mengatur lebar sempitnya pulsabaktif yang dikirimkan

oleh unit kontroller ke driveramotor yang ada di dalam motor sevo.

Pulse widh Modulation”(PWM) secara umum adalah sebuah cara memanipulasi

lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda,untuk

mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda.”PWMamerupakan salah satu

teknik yang ampuh digunakan dalam sistem kendali (control system),pengaturan

lebar modulasi dipergunakan untuk speed control (kendali kecepatan).Modulasi

lebar pulsa PWM dicapai atau diperoleh dengan bantuan sebuah gelombang kotak

yang mana siklus kerja atau duty cycle[18].”

Gelombangadapat diubah-ubah untukamendapatkan tegangan keluaran yang

bervariasi yang merupakan nilai rata-rata dari gelombang tersebut,”PWM pada

dasarnya adalah menyalakan (ON) dan mematikan (OFF) motor AC dengan

cepat,kuncinya adalah berapa mengatur berapa lama waktu ON dan OFF.”

Gambar II.15 Sinyal PWM

“Ton adalah waktu dimana tegangan keluaran berada pada posisi tinggi (high=1)

dan Toff adalah waktu dimana tegangn keluaran berada pada posisi rendah

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-16

(low=0),Anggap Ttotal adalah waktu 1 siklus atau penjumlahan antara Ton

dengan Toff atau biasa dikenal dengan istilah periode satu gelombang.”

II.2.11 Programmable Logic Controller

“Berdasarkanapada standar yang dikeluarkan oleh National Electrical

Manufacture Association (NEMA) ICS3-1978 Part ICS3-304, PLC didefinisikan

sebagai berikut” : “PLC adalah suatu peralatan elektronik yang bekerja secara

digital, memiliki memori yang dapat diprogram menyimpan perintah-perintah

untuk melakukan fungsi-fungsi khusus seperti logic, sequening, timing, counting,

dan aritmatika untuk mengontrol berbagai jenis mesin atau proses melalui analog

atau digital input/output modules”.

II.2.11.1 Definisi Programmable Logic Controller

“Sebuah PLC (Programmable Logic Controller) adalah sebuah alat

yang digunakan untuk menggantikan rangkaian relay yang ada pada sistem

kontrol konvensional. PLC bekerja dengan cara mengamati masukan (melalui

sensor), kemudian melakukan proses dan melakukan tindakan sesuai yang

dibutuhkan, berupa menghidupkan atau mematikan keluaran. Program yang

digunakan adalah berupa ladder diagram yang kemudian harus dijalankan oleh

PLC[19].”

Definisi lainnya menyebutkan bahwa PLC adalah bentuk yang dikhususkan

sebagai pengontrol menggunakan memori programmable untuk menyimpan

perintah dan agar diimplementasikan seperti fungsi logic, squencing, counting dan

aritmetic untukamengontrolaproses.[19]

II.2.11.2 Fungsi PLC “PLC ini dirancang untuk menggantikan satu 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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-17

digunakan.[19]. Alat ini bekerja berdasarkan input-input yang ada dan

tergantung dari keadaan pada suatu waktu tertentu yang kemudian akan

meng-on atau meng-off kan output-output. PLC juga dapat diterapkan untuk

pengendalian sistem yang memiliki output banyak. Banyak hal yang dapat

dilakukan oleh PLC yaitu sebagai”berikut :

1. Sequence Control

1. Penggantiarelayxcontrol logic.

2. Timer

3. Penggantiapengendali papanarangkaian elektronik.

4. Pengendali mesin dan proses.

2. Otomatic Control

1. Operasiaaritmatik ( +, -, x, : ).

2. Penangananainformasi.

3. Kontrolxanalog (suhu, tekanan, dan lain-lain).

4. PID (Proposional Integrator Differensiator).

5. Servosmotor control.

6. Stepperdmotor control.

3. Kontrol Pengawasan

1. Prosesfmonitor”dan alarm.

2. Monitor danadiagnosaakesalahan .

3. Antarmukaadenganckomputer (RS 232 / RCS 485).

II.2.11.3 Kelebihan PLC

“PLC memiliki keunggulan yang bagus karena seluruh perangkat kendali yang

sama dapat dipergunakan didalam beraneka ragam sistem control. Untuk

memodifikasi sebuah sistem kontrol yang sedang dijalankan, maka seorang

operator hanya perlu memasukkan seperangkat instruksi yang berbeda dari yang

digunakan sebelumnya.[19]” [

II.2.11.4 PLC Omron CJ1M PLC Omron CJ1M adalah PLC dengan type modular, yang berarti dalam PLC

CJ1M ini hanya ada PCU / memori PLC nya saja. Jika kita ingin menggunakan

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-18

PLC type ini maka kita harus menambah sendiri module baik input, output,

position module, input analog (mad 42) dll

Dari penjelasan diatas tentu penggunaan dari PLC omron type ini sangat tidak

efisien, namun di banding kan type PLC lain seperti CP1L, CP1H dll yang sudah

ada ada input dan output karna type PLC type ini sudah include input dan

ouputnya ketika kita kekurangan input, output maupun position modulenya maka

satu-satunya cara yaitu beli PLC dengan type yang sama. Hal itu berbeda dengan

type PLC CJ1M ketika kita kekurangan input, output maupun position module

kita hanya perlu membeli tambahan module tentu dari segi biaya lebih murah

membeli module di bandingkan dengan membeli PLC.

Gambar II.16 Bagian-bagian PLC CJ1M [19]

Keterangan gambar II.14 adalah :

1. Led Indicator

2. DIP Switch yang terdapat didalam kompartemen baterai yang digunakan

untuk pengaturan awal

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-19

3. Memory Card Indicators memiliki dua informasi,jika led berwarna hijau

saat lit poer menyala dipasok (bila ada daya pasok ke memory card) dan

jika led berwarna orange yaitu lit saat memori kartu sedang diakses.

4. Peripheral port adalah terbuhung keperangkat program seperti

pemograman konsol atau host.

5. RS-232C untuk komunikasi serial

6. Memory Card Connector yaitu menghubungkan memory card ke unit

CPU.

7. Memory Card Eject Button yaitu tombol keluar nya kartu memori dari init

CPU.

8. Memorycard Power Supply Switch

9. Battery Compartment.

II.2.11.5 Ladder diagram “Ladder diagram terdiri dari garis vertikal yang di sebut garis bar.

Instruksi yang dinyatakan dengan simbol digambarkan dan disusun sepanjang

garis horizontal dimulai dari kiri dan dari atas ke bawah.”

“Ladder diagram digunakan untuk menggambarkan rangkaian listrik dan

dimaksudkan untuk menunjukkan urutan kejadian, bukan hubungan kabel antar

komponen. Pada ladder diagram memungkinkan elemen-elemen elektrik

dihubungkan sedemikian rupa sehingga keluaran (output) tidak hanya

terbatas pada ketergantungan terhadap masukan (input) tetapi juga terhadap

logika.”

Bahasadladder adalah bahasa pemrograman yang menuliskan instruksi

kontrol dalam gambar. Untuk menggambarkan bahasa ladder ada beberapa

ketentuan yang perlu diperhatikan yaitu :

1. Daya mengalir dari kiri ke kanan.

2. Output ditulis pada bagian yang paling kanan.

3. Tidak ada kontak yang diletakkan di sebelah kanan output.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-20

4. Setiap output disisipkan satu kali dalam setiap program.

II.2.12 Sensor Sensor merupakan suatu komponen yang berfungsi untuk mengubah suatu

besaran tertentu menjadi satuan analog sehingga dapat dibaca oleh satuan

rangkaian elektronika [20]. Menurut Depdiknas, 2003:6) sensor juga berarti

transduser yang berfungsi mengubah besaran mekanis, sinar,kimia dll menjadi

tegangan maupun arus.

II.2.12.1 Sensor Encoder Sensor encoder adalah sebuah sensor yang posisi yang berada di dalam motor

servo. Fungsi dari sensor encoder ini yaitu untuk mendeteksi sudut putaran sebaik

mungkin. Maka motor servo dikatakan sebagai motor yang sangat presisi

dikarenakan adanya sensor encoder didalam motor servo. Sensor encoder ada 2

jenis yaitu incremental dan absolute, berikut perbedanya[21]

Tabel II.1 Perbedaan Incremental dan Absolute

Item Encoder Incremental Encoder Absolute

Output Output nilai incremental,

pulsa dihasilkan menurut

perubahan dalam sudut

putaran.

Output nilai absolut, nilai

absolut dari sudut putaran

dihasilkan.

Respon selama

pemadaman listrik

Memerlukan operasi

pengembalian ke asal

pada saat penyalaan.

Tidak memerlukan

operasi pengembalian ke

asal pada saat penyalaan.

Harga Harga rendah karena

strukturnya sederhana.

Harga tinggi karena

strukturnya rumit.

Informasi penunjang Encoder incremental

dengan beberapa slit

optic pada disk yang

berputaran,mengkonversi

Encoder absolut secara

konstan mendeteksi

posisi sumbu motor

(encoder absolut

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-21

data posisi slit menjadi

sinyal elektrik dengan

mendeteksi cahaya yang

lewat melalui slit tetap

pada fotodiode.

terpasang pada sumbu

motor). Encoder tersebut

tidak memerlukan operasi

pengembalian ke asal

pada saat penyalaan

karena tidak memerlukan

perhitungan pulsa.

II.2.12.2 Sensor Photoelectric Digunakan untuk mendeteksi benda, bila terdapat benda melewati lubang dari

sensor photoelectric maka sensor ini akan mengirimkan sinyal ke PLC[19].

II.2.13 Pneumatik Pneumatik adalah sebuah sistem penggerak menggunakan tekanan udara.

kata”pneuma” terdapat dari istilah Yunani kuno serta mempunyai arti napas atau

tiupan[19] aplikasi pneumatik yaitu digunakan sebagai aktuator penggerak

silinder.

II.2.13.1 Kompressor

Kompresor adalah penyedia/sumber udara bertekanan ke semua unit

pneumatic, dan kompresor dapat juga berfungsi untuk mengisi tangki atau tabung

udara dan sebagai cadangan udara dalam jangka waktu tertentu.[19]

II.2.13.2 Generator vakum

Generator Vakum adalah sebuah alat pneumatic yang berfungsi mengubah supply

udara (compressor) menjadi vakum..[19]

II.2.13.3 Regulator Regulator yaitu berfungsi untuk mengatur tekanan yang keluar dari

compressor.[19]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-22

II.2.13.4 Selenoid Valve

Selenoid Valve adalah suatu alat pneumatik yang digunakan untuk mengatur

hidup atau matinya suatu aliran suplai dari compressor.[19]

II.2.13.5 Hukum Pascal Hukum pascal membahas mengenai hubungan tekanan, gaya, luas penampang,

jika tekanan diberi sama dan di teruskan ke segala arah maka tekanannya akan

sama[19]. Dengan rumus seperti dibawah ini :

P =F

A.................................................................................................(2.1)

Keterangan : P =aTekanan (Pa)

F =aGaya (Newton)

A =aLuas penampang (m2)

II.2.14 Timing Belt dan Pulley

“Timing belt merupakan aksi gabungan antara chain dan sproket pada bentuk flat

belt. Bentuk dasarnya merupakan flat yang memiliki gigi G gigi berukuran sama

pada permukaan kotak dengan gigi pulley.”Sebagaimana penggerak gear rantai,

membutuhkan kelurusan pada perpasangan pulley.aBelt digunakan untuk

mengatasi jarak pada motor penggerak yang relatif jauh, sehingga jika

menggunakan sistem roda gigi cukup menjadi masalah baik dalam pembuatan

maupun dalam biaya . [23]

Gambar II.17 Konstruksi Timing Belt dan Pulley[23]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-23

Keuntungan timing belt ini adalah sebagai berikut:

1. aTidak terjadi slip atau variasi kecepatan

2. sMembutuhkan perawatan yang ringan

3. dMampu digunakan pada range beban yang lebar

4. fMemiliki efisiensi mekanis tinggi karena tidak terjadi gesekan atau slip,

initialatension berkurangcdan memiliki kontruksi yang tipis.

Kelemahan :

1. Biayanya mahal

2. Tidak dapat bekerja di tempat yang kotor dan berminyak

Kecepatan rasio adalah rasio antara kecepatan driver dan driven. Dinyatakan secara matematis :

“Panjang sabuk yang melewati driver dalam satu menit” :

𝜋. 𝑑1. 𝑁1 ………………………………………………………………………..2.2

“Demikian pula, panjang sabuk yang melewati driven, dalam satu menit” :

𝜋. d2. n2 ……………………………………………………………………..….2.3

“Karena panjang sabuk yang melewati driver dalam satu menit adalah sama dengan panjang sabuk yang melewati driven dalam satu menit, sehingga dimana”: 𝜋. 𝑑1. 𝑁1 = 𝜋. d2. n2…………………………………………………………...2.4

d1 = Diameterddriver

d2 = Diameterfdriven

N1 = Kecepatancdriver (r.p.m)

N2 = Kecepatanedriven/pengikut(r.p.m), sehinggaekecepatan rasio adalah :

𝑁2

𝑁1=

𝑑1

𝑑2………………………………………………………………………………………………………….…2.5.

II.2.15 Menghitung Torsi Rumus untuk mengubah berat menjadi massa yaitu [24]

T = W x d ………………………………………………………………………2.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-24

Torsi didefinisikan sebagai kekuatan suatu motor untuk mengangkat/

menggerakkan benda.

Dimana nilai W dapat di cari dengan rumus :

W = m x g ………………………………………………………………………2.7

W= symbol untuk berat diukur dalam satuan Newton

m=symbol untuk massa,diukur dalam satuan kilogram atau kg

g=symbol untuk percepatan gravitasi dilambangkan dengan satuan m/s2 memiliki

nilai gravitasi 10.

d = symbol untuk diameter pada pulley

II.2.16 Mencari jumlah putaran

Untuk mengetahui berapa kali atau jumlah motor berputar dalam 360° dapat

menggunakan persamaan [24] :

𝑛 =𝑙

𝜋.𝑑.................................................................................................................2.8

Keterangan :

n = jumlah putaran motor

π = konstanta lingkaran = 22/7

d= diameter lingkaran/pulley