BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Traffic Light

Traffic light adalah lampu yang digunakan untuk mengatur kelancaran

lalulintas disuatu persimpangan jalan dengan cara member kesempatan

pengguna jalan dari masing-masing arah untuk berjalan secara bergantian.

(http://etd.eprints.ums.ac.id, 2009)

2.2 Programmable Logic Control ( PLC )

(Balza.2007) PLC atau diterjemahkan sebagai kontroler yang dapat

diprogram (Programmable Logic Controller), adalah sebuah komputer khusus

yang banyak digunakan untuk otomasi proses produksi di industri. Tidak seperti

komputer biasa, PLC telah didesain sebagai alat control yang memiliki banyak

jalur input dan output, dengan dilengkapi ketahanan untuk kondisi lingkungan

yang buruk (debu, lembab, panas, dingin dan lain-lain).

2.3 Perbandingan PLC Dengan Jenis Kontroler Lainnya

2.3.1 PLC dengan Control Relay

Perancangan PLC pada awalnya dimaksudkan untuk menggantikan kontrol

relay yang tidak fleksibel. Beberapa keuntungan penggunaan PLC relatif terhadap

control relay untuk pengontrolan mesin atau proses diantaranya adalah:

bersifat software, artinya fungsi kontrol dapat secara mudah diubah dengan

mengganti program dengan software. 3 hal keuntungan penggunaan PLC relatif

terhadap control relay untuk proses sebagai berikut :

a. Implementasi proyek cepat

b. Pengabelan relatif sederhana dan rapi

c. Monitoring proses terintegrasi.

2.3.2 PLC dengan Sistem Konvensional

Dalam sistem pembuatan sistem monitoring lebih khusus lagi dengan

menggunakan PLC, memiliki perbedaan dalam sustu sistem konvensional seperti

berikut:

1) Relatif mudah untuk melakukan perubahan pada strategi control yang akan

diterapkan, karena logika kontrol yang digunakan diwujudkan dalam

bentuk perangkat lunak.

2) Jumlah relay yang diperlukan dapat dikurangi hingga tinggal seperlimanya

saja.

3) Lebih mudah untuk menginstalasinya karena pengkabelannya lebih

sederhana.

4) Lebih mudah untuk menemukan kesalahan dan kerusakan karena PLC

memiliki fasilitas self-diagnosis.

5) Secara umum biaya yang diperlukan lebih kecil, baik dari segi biaya

pengadaan maupun pemeliharaan.

6) Tahan bekerja terus-menerus dalam lingkungan kerja yang umum

dijumpai dipabrik-pabrik, misalnya temperatur tinggi, tekanan tinggi,

kelembaban tinggi, atau beracun.

2.3.3 PLC dengan Mikrocontroller

(Iwan, 2005) Mikrocontroller pada dasarnya adalah sebuah komputer

yang dirancang untuk melakukan tugas-tugas control. Secara fungsional, PLC dan

Mikrocontroller ini hamper sama, tetapi secara teknis pengontrolan mesin atau

plant dengan Mikrocontroller relatif lebih sulit. Hal ini terkait dengan perangkat

keras dan perangkat lunak dari Mikrocontroller tersebut. dalam hal ini,

pengontrolan mesin atau plant dengan Mikrocontroller memerlukan perancangan

pengondisi sinyal tambahan pada port input/output-nya, dan umumnya

pemograman Mikrocontroller ini dilakukan dengan menggunakan bahasa

assembler yang relatif sulit dipelajari.

2.3.4 PLC dengan Personal Komputer

(Iwan, 2005) Dengan perangkat antarmuka tambahan misalnya PPI 8255,

sebuah PC dapat digunakan untuk mengendalikan peralatan luar, tetapi filosofi

perancangan PC tidak dimaksudkan untuk digunakan sebagai perangkat

pengontrolan, melainkan pengolahan data ( misalnya PC tidak dirancang untuk

ditempatkan pada lokasi dengan getaran ekstrim yang umu dijumpai di pabrik).

(Iwan, 2005) Dalam sistem kontrol ini, sebuah PC selain dapat digunakan

sebagai perangkat pemograman, PLC juga umum digunakan untuk monitoring

dan menjadi perangkat komunikasi antar PLC dengan komputer utama, misalnya

pada sistem kontrol skala besar. Dengan kata lain, saat ini dapat dikatakan bahwa

komputer merupakan mitra tak terpisahkan dalam penggunaan PLC.

2.4 Mikrocontroller PIC16F877

(Dian.2009) Mikrocontroller PIC16F877 merupakan salah satu

Mikrocontroller dari keluarga PICmicro yang popular digunakan sekarang ini,

mulai dari pemula hingga para profesional. Hal tersebut karena PIC16F877 sangat

praktis dan menggunakan teknologi FLASH memori sehingga dapat di program-

hapus hingga seribu kali.

Gambar 2.1 Pin Mikrocontroller PIC16F877

( Sumber : Microchip PIC16F877 datasheet )

(Thomas. 2005) Macam-macam bahasa program yang ditetapkan oleh

(International Electronic Comminssion) IEC61131-3 adalah sebagai berikut :

1.) Ladder Diagram ( Diagram Tangga )

Lader diagram adalah bahasa pemrograman yang dibuat dari persamaan

fungsi logika dan fungsi-fungsi lain berupa pemrosesan data atau fungsi

waktu dan pencacahan.Ladder diagram terdiri dari susunan kontak-

kontak dalam satu group perintah secara horizontal dari kiri ke

kanan, dan terdiri dari banyak group perintah secara verikal.

2.) Function Blok Diagram

Function Blok Diagram adalah suatu fungsi-fungsi logika yang

disederhanakan dalam gambar blok dan dapat dihubungkan dalam suatu

fungsi atau digabungkan dengan fungsi blok lain.

3.) Statement List ( STL )

Statement List adalah bahasa program jenis tingkat rendah mirip dengan

bahasa Assembly. Instruksi yang dibuat berupa susunan sederhana menuju

ke operator yang berupa alamat atau register.

4.) Structured Text ( teks terstruktur )

Teks terstruktur merupakan bahasa tingkat tinggi yang dapat memproses

system logikaataupun alogaritma dan memungkinkan pemrosesan system

lain. Perintah umumnyamenggunakan IF…THEN…ELSE, WHILE…DO,

REPEAT…UNTIL dll.

5.) Squential Function Chart

Squential Function Chart merupakan bahasa program yang dibuat dan

disimpan dalam chart. Bagian-bagian chart memiliki fungsi urutan

langkah, transisi dan percabangan. Tiap step memilki status proses dan

bisa terdiri dari struktur yang berurutan.

2.5 Ladder Diagram

(Balza.2007) Ladder Diagram menggambarkan program dalam bentuk

grafik. Diagram ini dikembangkan dari kontak-kontak relay yang terstruktur yang

menggambarkan aliran arus listrik. Dalam Ladder Diagram terdapat dua buah

garis vertikal dimana garis vertikal sebelah kiri dihubungkan dengan sumber

tegangan positif catu daya dan garis sebelah kanan dihubungkan dengan sumber

tegangan negatif catu daya.

Ada tiga buah lambang dasar pada Ladder Diagram yang harus

diperhatikan, tiga lambang tersebut ditunjukkan pada Gambar dibawah ini :

Gambar 2.2 Lambang Dasar pada Ladder Diagram

Kontak Normally Open akan tertutup apabila bernilai "1" sehingga arus

akan mengalir atau aktif, sedangkan Normally Close akan aktif jika bernilai "0".

Beberapa operasi dasar dalam pemprograman PLC yaitu:

2.5.1 Operasi AND

Seperti pada teori rangkaian logika maka operasi AND ini menyatakan

bahwa keluaran akan berlogika "1" jika semua masukan bernilai "1". Namun

jika salah satu dari masukannya bernilai "0" (low) maka keluarannya pasti akan

bernilai "0".

Gambar 2.3 Operasi AND

( ) I I I I 12 11 Q1

II Gambar kontak untuk Normally Open

и Gambar kontak untuk Normally Close

() Gambar Coil

2.5.2 Operasi OR

Pada operasi OR jika salah satu masukan bernilai "1" maka keluarannya

akan bernilai "1"

Gambar 2.4 Operasi OR

2.5.3 Operasi Set dan Reset

Operasi ini prinsipnya sama dengan flip-flop , namun pada PLC kita

menjumpai dua jenis operasi Set dan Reset yaitu Set dominan dan Reset

Dominan. Pada Set dominan, maka jika Set bernilai "1" maka keluarannya akan

bernilai "1" walaupun pada Reset diberikan nilai "1", begitu pula sebaliknya

jika Reset dominan, maka masukkan pada Reset yang dominan terhadap

keluarannya

2.5.4 Operasi Timer

Dalam operasi timer ada dua bentuk operasi yaitu delayed-on dan delayed-

off. Pada operasi delayed-on keluaran yang kita inginkan akan bernilai "1"

(ON) setelah selang waktu yang kita inginkan. Sebaliknya delayed-off,

keluaran akan bernilai "0" (OFF) setelah selang waktu yang kita inginkan.

2.6 Software LD Mikro

LD Mikro adalah sebuah software IDE yang membuat kode program

untuk beberapa jenis Mikrocontroller. Program editor pada LDmicro berbentuk

diagram tangga. Disamping itu, kelebihan LD Mikro adalah software ini gratis.

Tampilan LD Mikro sangat sederhana dan terdiri atas 2 buah jendela.

Jendela pertama dengan back ground hitam merupakan tempat untuk pembuatan

program logika tangga.

II 12 II

( ) 11 Q1

Sedangkan jendela kedua dengan back ground putih merupakan tempat

untuk melihat dan mengatur status variabel yang digunakan. Juga untuk

menentukan kaki Mikrocontroller mana yang dijadikan input atau output program.

Gambar 2.5 Tampilan Ladder Diagram

2.7 Software PICPgm

(Dian.2009) PICPgm adalah sebuah PC-Software untuk Mikrocontroller

PIC program menggunakan hardware programmer eksternal terhubung ke PC.

Hal ini memungkinkan untuk:

a. Program file HEX ke PIC Mikrocontroller

b. Baca isi Mikrocontroller PIC dan simpan ke file HEX

c. Menghapus Mikrocontroller PIC

d. Periksa apakah Mikrocontroller PIC kosong, yaitu tidak diprogram

(Periksa Blank)

Pengembangan Perangkat Lunak PICPgm Programmer adalah

Freeware. Ini tersedia dengan Graphical User Interface (GUI) dan Command

Line Interface. Untuk menggunakan PICPgm, Anda memerlukan lingkungan

berikut:

a. PC yang menjalankan Windows atau Linux.

b. PIC programmer

c. Paralel port (LPT), port serial (COM) atau USB port (hanya didukung

programmer USB sejauh ini PICPgm USB programmer).

Sistem operasi yang didukung:

a. Windows 98/ME/2k/XP/Vista.

b. Window XP x64 x64/Vista

c. Linux (versi baris perintah dari PICPgm saja).

Gambar 2.6 Tampilan Sofware PICPgm

2.8 Komponen-komponen

Komponen pasif adalah komponen yang dalam pengoperasiannya tidak

memerlukan sumber tegangan atau sumber arus sendiri. Komponen Aktif adalah

komponen elektronika yang dalam pengoperasiannya memerlukan sumber arus

atau sumber tegangan sendiri. (Sugiri.2004)

2.8.1 Resistor

Resistor atau yang biasa disebut tahanan atau hambatan, adalah komponen

elektronik yan memberikan hambatan terhadap perpindahan elektron (muatan

negatif). Resistor di temukan oleh George Ohm (1787-1854), satuan dari resistor

adalah Ohm.

Kemampuan resistor untuk menghambat disebut juga resistansi atau

hambatan listrik. Besarnya diekspresikan dalam satuan ohm. Suatu resistor

dikatakan memiliki hambatan satu ohm apabila resistor tersebut menjembatani

beda tahanan sebesar satu volt dan arus listrik yang timbul akibat tegangan

tersebut adalah sebesar arus ampere.

Pembacaan nilai resistor bisa dilihat pada warna cincin yang

melingkupinya, biasanya 4 cincin, 5 cincin, dan 6 cincin. Semakin banyak cincin,

semakin akurat nilai tahanannya. (Petruzella,2007)

Gambar 2.7 Pembacaan nilai resistor

( Sumber : www.elektromedis.blogspot.com )

2.8.2 Kapasitor

Kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang berfungsi untuk

menyimpan arus listrik dalam bentuk muatan. Sebuah kapasitor pada dasarnya

terbuat dari dua buah lempengan logam yang saling sejajar satu sama lain dan

diantara kedua logam tersebut terdapat bahan isolator yang sering disebut

dielektrik. Bahan dielektrik tersebut dapat mempengaruhi nilai dari kapasitansi

kapasitor tersebut. Adapun bahan dielektrik yang paling sering dipakai adalah

keramik, kertas, udara, metal film dll.

Suatu kapasitor mempunyai satuan yaitu Farad, yang menemukan adalah

Michael Faraday(1791-1867)

Satuan satuan yang sering dipakai untuk kapasitor adalah : 1 Farad =

1.000.000 µF (mikro Farad), 1 µFarad = 1.000 nF (nano Farad), 1 nFarad = 1.000

pF (piko Farad). Sifat dasar sebuah kapasitor adalah dapat menyimpan muatan

listrik, dan kapasitor juga mempunyai sifat tidak dapat dilalui arus DC (direct

Current) dan dapat dilalui arus AC (alternating current) dan juga dapat berfungsi

sebagai impedansi (resistansi yang nilainya tergantung dari frekuensi yang

diberikan). (Petruzella,2007)

Gambar 2.8 Macam-macam Kapasitor

( Sumber : www.elektronika-dasar.com )

2.8.3 Dioda

(Sugiri.2004) Dioda adalah sambungan bahan p-n yang berfungsi sebagai

penyearah. Dioda terbuat dari bahan semikonduktor yang saling dipertemukan.

Bahan tipe-p menjadi sisi anode sedangkan bahan tipe-n menjadi katode.

Bergantung pada polaritas tegangan yan diberikan kepadanya, dioda bisa berlaku

sebagai sebuah saklar tertutup (apabila bagian anoda mendapat tegangan positif,

sedangkan katodenya mendapat tegangan negatif) dan berlaku sebagai saklar

terbuka (apabila bagian anode mendapatkan tegangan negatif sedangkan katode

mendapatkan positif). Kondisi tersebut terjadi hanya pada dioda ideal-konseptual.

Pada dioda faktual (rill), perlu tegangan lebih besar dari 0.7 Volt (untuk dioda

yang terbuat dari silikon) pada anode terdapat katode agar dioda dapat

menghantarkan arus listrik. Tengangan sebesar 0,7 volt disebut sebagai tegangan

halang (barrier voltage). Dioda yang terbuat dari bahan geranium memiliki

tegangan halang kira-kira 0,3 Volt.

Gambar 2.9 Macam-macam Dioda

( Sumber : www.id.wikipedia.org )

2.8.4 Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat,

sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan,

modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam

kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya. (Petruzella,2007)

Gambar 2.10 Transistor

( Sumber : www.id.wikipedia.org )

2.8.5 Saklar

(Sugiri.2004) Saklar adalah sebuah perangkat yang digunakan

untuk memutuskan atau menghubungkan jaringan listrik. Saklar pada

dasarnya merupakan alat penyambung atau pemutus aliran listrik.

(Sugiri.2004) Secara umum saklar terdiri dari dua bilah logam yang

menempel pada suatu rangkaian, dan bisa terhubung atau terpisah sesuai dengan

keadaan sambungan (ON) atau putus (OFF) dalam rangkaian itu. Material kontak

sambungan umumnya dipilih agar tahan terhadap korosi. Pada dasarnya tombol

bisa diaplikasikan untuk sensor mekanik, karena bisa dijadikan sebagai pedoman

pada Mikrocontroller untuk pengaturan alat dalam pengontrolan.

Gambar 2.11 Simbol saklar On-Off

2.8.6 Relay

(Petruzella,2007) Relay adalah komponen elektronika berupa saklar

elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay

merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di

dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena

adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar

akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas

akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka.

Gambar 2.12 Relay

( Sumber : www.meriwardana.blogspot.com )

Relay berisi kontak diam dan kontak bergerak. Kontak yang bergerak

dipasangkan pada plunger. Kontak ditunjuk sebagai Normally Open ( NO ) dan

Normally Close( NC ). Apabila kumparan diberi tegangan, maka akan terjadi

medan elektromagnetis. Aksi dari medan pada gilirannya menyebabkan plunger

bergerak pada kumparan menutup kontak NO dan membuka kontak NC.

Kontak NO akan membuka ketika tidak ada arus mengalir pada kumparan,

tetapi tertutup secepatnya setelah kumparan menghantarkan arus atau diberi

tegangan. Kontak NC akan tertutup apabila tidak diberi daya dan membuka ketika

kumparan diberi daya.symbol relay NO dan NC dapat dilihat pada gambar

dibawah ini :

Gambar 2.13 Simbol Relay NO dan NC

2.8.7 Trafo

Transformator atau trafo adalah komponen yang digunakan untuk

mentransfer sumber energi atau tenaga dari suatu rangkaian AC ke rangkaian

lainnya. Perpindahan/transfer energi tersebut bisa menaikan atau menurunkan

energi yang ditransfer, hal ini disesuaikan dengan kebutuhannya. Untuk menaikan

tegangan dibutuhkan trafo step-up, sedangkan untuk menurunkan tegangan

dibutuhkan trafo step-down. (Sugiri.2004)

Gambar 2.14 Simbol dan bentuk trafo

( Sumber : www.id.shvoong.com )

2.8.8 Kontaktor

Kontaktor adalah jenis saklar yang bekerja secara magnetik yaitu kontak

bekerja apabila kumparan diberi energi. Kontaktor sebagai alat yang digerakan

secara magnetis untuk menyambung dan membuka rangkaian daya listrik. Sebuah

kontaktor terdiri dari koil, beberapa kontak Normally Open ( NO ) dan beberapa

Normally Close ( NC ). Pada saat satu kontaktor normal, NO akan membuka dan

pada saat kontaktor bekerja, NO akan menutup. Sedangkan kontak NC sebaliknya

yaitu ketika dalam keadaan normal kontak NC akan menutup dan dalam keadaan

bekerja kontak NC akan membuka. Koil adalah lilitan yang apabila diberi

tegangan akan terjadi magnetisasi dan menarik kontak-kontaknya sehingga terjadi

perubahan atau bekerja. Kontaktor yang dioperasikan secara elektromagnetis

adalah salah satu mekanisme yang paling bermanfaat yang pernah dirancang

untuk penutupan dan pembukaan rangkaian listrik

Kontaktor termasuk jenis saklar motor yang digerakkan oleh magnet

seperti yang telah dijelaskan di atas. Bila pada jepitan a dan b kumparan magnet

diberi tegangan, maka magnet akan menarik jangkar sehingga kontak-kontak

bergerak yang berhubungan dengan jangkar tersebut ikut tertarik. Tegangan yang

harus dipasangkan dapat tegangan bolak balik ( AC ) maupun tegangan searah

(DC), tergantung dari bagaimana magnet tersebut dirancangkan. (Petruzella,2007)

Gambar 2.15 Kontaktor

( Sumber : www.erlianas.blogspot.com )

2.8.9 MCB

MCB ( Miature Circuit Breaker ) adalah suatu alat yang digunakan untuk

melindungi sistem intalasi pada rangkain pada peralatan dari beban arus yang

melebihi kemampuannya. Biasanya arus yang mengalir pada suatu penghantar

akan menimbulkan panas, baik pada penghantar maupun alat listriknya.

Gambar 2.16 MCB

( Sumber : www.sahabat-informasi.com )

Alat ini digunakan untuk :

1) mengamankan sitem intalasi listrik. (hantaran, perlengkapan listrik, dan

peralatan lain yang menggunakan listrik.)

2) melindungi/membatasi arus lebih yang disebabkan oleh pemakain beban

yang berlebihan dan akibat hubung singkat antara fasa dengan fasa dengan

badan (body).

3) melindungi hubung singkat dengan badan mesin, alat atau perlengkapan

lainnya. Pengaman listrik harus memutuskan rangkain yang diamankan

kalau arusnya terlalu besar.

MCB harus selalu dipasang pada setiap panel dengan urutan yang sesuai.

Alat ini yang menghubungkan dan memutuskan sirkit tenaga listrik yang

bertegangan dalam kondisi operasi normal dan mampu memutuskan arus beban

arus hubung singkat. (Petruzella,2007)

2.9 Sistem Pengalihan Daya

Sistem pengalihan daya otomatis adalah suatu sistem yang digunakan

untuk mengalihkan sistem daya listrik dari PLN ke Aki ataupun sebaliknya.

Prinsip dasarnya adalah apabila daya listrik PLN mengalami pemadaman akibat

gangguan, maka dengan sendirinya sistem pengalih daya akan menghidupkan Aki

secara otomatis. (eviandrianimosy.blogspot.com, 2010)