Jurnal Egy

11

APLIKASI PLC PADA TANGAN ROBOT PEMISAH BENDA LOGAM DAN NON LOGAM BERBASIS HUMAN MACHINE INTERFACE

Budi SetiyawanAlumni Angkatan 2009 Program Studi Pendidikan Teknik Elektronika

Drs. Wisnu Djatmiko, MTDosen Pembimbing I

Syufrijal, ST. MTDosen Pembimbing II

Eggy Retno YuliasihMahasiswa Program Studi Pendidikan Teknik Elektronika REG.

(5215122657)

Abstract

Robot hand separator metal objects and non-metal-based HMI. Utilizing the Proximity as metal detectors, detection, systems and items goods using superbright detection as a transmitter that emits light and a photodiode as a receiver of light. Right proximity induktif sensors and sensor optic as an input to the PLC which is rocessed into an output signal to enable the driver (relay) DC motor, double. DC motors are used as a source of metal conveyor motion and non-metal, metal or driving and non-metal, open-close clasp hands, slide the motor side to side while cylinder servers as a source of up-down motion of the hand.The results robotic hand separator metal object and non-metals showed that the robot an work automatically and manually (using monitoring system) in accordance with esigned system. Proximity induktif sensors are used for the detection of metal goods as superbright sensor detection system used on the goods and deliver goods (low) to the PLC and then processed by the PLC and then released back to the contact to the driver circuit to drivea DC motor and double cylinder. Process I/O is processed by PLC and then integrated into the system interfacing via RS 232 cable, with a monitoring as a function of the control system of robotic arms working separatora and metal object on-metallic screen HMI.

Kata kunci : PLC, HMI (Human Machine Interfacing), Touch screen, Sensor logam Proximity, Konveyor, Motor DC, Relay, Robot.

Aplikasi PLC Pada Tangan Robot Pemisah Benda Logam Dan Non Logam Berbasis Human Machine Interface (Budi Setyawan)

Programable Logic Control (PLC) dan Human Machine Interface (HMI) adalah salah satu contoh dari kemajuan teknologi tersebut. Dalam pemanfaatan PLC tersebut banyak diaplikasikan dalam dunia industri 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 pada input mesin serta dapat pula dijadikan sebagai indikator output dengan grafik dan berbagai macam tampilan sesuai yang diinginkan oleh pengguana. Penambahan daftar menu dalam tampilan HMI akan lebih memudahkan operator dalam membuat wiring pengkabelan setinggi kemungkinan hubungan pendek atau konsleting pada antara kabel lebih minimum.

Atas dasar hal tersebutlah penulis membuat skripsi dengan pemanfaatan aplikasi Programmable Logic Control (PLC) dan Human Machine Interface (HMI) dengan judul: “APLIKASI PLC PADA TANGAN ROBOT PEMISAH BENDA LOGAM BERBASIS HUMAN MACHINE INTERFACE”.

Perumusan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

“Bagaimana membuat aplikasi PLC pada tangan robot pemisah benda logam dan non logam dengan sistem monitoring HMI touchscreen dengan sensor proximity jenis induktif untuk mendeteksi benda bahan logam plat besi dan sensor cahaya sebagai sensor ketinggian”.

PLC (Programmer Logic Controller)

Berdasarkan standar yang dikeluarkan oleh National Electrical Manufacturer Association (NEMA) ICS3-1978 Part. ICS3-304, PLC didefinisikan sebagai berikut. Sebuah Progammable Controller adalah sebuah alat elektronika yang bekerja secara digital yang menggunakan memori yang dapat di program untuk penyimpanan intenal dari intruksi yang menerapkan fungsi tertentu; seperti logika, sekuensial, timing, counting, dang aritmatika untuk mengontrol, melalui modul input/output analog atau digital, bermacam tipe mesin atau proses melalui analog atau digital input/output moduls.

HMI (Human Machine Interfacing)

HMI atau interaksi manusia mesin digunakan untuk membantu User memahami, mengaasi, atau mengontrol (value adjustmen) proses yang berlangsung atau juga kondisi equipment di Plant melalui Layar Monitor. Selain itu data-data yang

12HAELKA, VOL. 096, NO. 2, APRIL 2012 : 11-20

13

telah terbaca tersebut bisa disimpan / direcord / di Log dalam storage disk sehingga Trend dari proses atau equimpent bisa diketahui (per-day/per-week/per-month/ dst). Hampir setiap vendor PLC mengeluarkan HMI-nya. HMI yang dapat menampilkan equimpent plant dan sekaligus dapat dijadikan sebagai input masukan pada PLC salah satunya aalah HMI touch screen.

Prinsip Kerja Hmi Touch Screen

Sebuah layar touch screen yang paling sederhana terdiri dari tiga buah komponen utama dalam bekerja. Komponen tersebut adalah sebagai berikut :

1. Touch SensorTouch Sensor merupakan sebuah lapisan penerima input dari lur monitor. Input dari touch screen, adalah sebuah sentuhan maka sensornya juga merupakan sensor sentuh. Biasanya sensor sentuh berupa sebuah panel terbuat dari kaca yang permukaannya sangat responsif.

2. ControllerController merupakan sebuah perangkat yang digunakan untuk menghubungkan antara sensor dengan perangkat komputer yang akan memproses sentuhan-sentuhan tersebut.

3. Software atau driver

Software atau driver merupaka sebuah software pengatur yang di instal pada perangkat komputer atau PC yang tugasnya adalah untuk mengatur agar perangkat touch screen dan controller plant dapat bekerja sama untuk di-gunakan dalam berbagai macam keperluan. Software atau driver akan mengatur funsi-fungsi bagai-mana caranya menangani even-even akan membantu dalam mem-program HMI touch screen agar dapat memproses setiap sentuhan yang berasal dari sensor-sensor diatas layar touch screen agar dapat memproses setiap sentuhan yang berasal dari sensor-sensor diatas layar touch screen. Sebagai suatu contoh PLC OMRON yang telah mngeluarkan HMI-nya men-ciptakan software pemrograman untuk HMI touch screen yang telah diproduksi oleh mereka yaitu software NS designer.

Sensor Proximity Jenis Induktif

Sensor proximity jenis induktif dapat merespon atau mendeteksi benda yang terbuat dari logam atau non-logam. Sensor proximity biasanya dilengkapi dengan sebuah LED untuk menunjukan statusnya (hidup/mati) dan dilengkapi pula dengan sekrup


pengatur untuk mengatur jangkauan dan jarak pensensoran, pada permukaan sensor proximity akan me-ngirimkan sinyal gelombang magnetic.

Sensor proximity jenis induktif terdir dari suatu osilator demodulator, trigger, dan switchhing amplifier. Sensor proximity beroperasi dengan prinsip transistor osilator yang operasinya dumped ketika objek metal mendekati elemen yang beresonansi. Efisiensi dumping effect ini tergantung dari jarak dan tipe metal.

Jika objek metal memasuki medan magnet kumparan osilator, arus pusat akan diinduksi pada kumparan yang akan mengubah amplitudo osilasi. Demodulator akan mengkonversi perubahan amplitudo menjadi sinyal DC yang akan mengaktifkan trigger.

Keuntungan penggunaan sensor proximity adalah :

1) Tidak perlu ada kontak fisik secara langsung.

2) Dapat bekerja di lingkungan dengan kondisi apapun.

3) Responnya berjalan dengan cepat.

4) Awet dan tahan lama.

Konveyor

Fungsi utama dari sebuah konveyor adalah untuk memindahkan barang atau benda dari suatu tempat ke tempat yang lain. Konveyor yang akan dibuat dan dipakai adalah jenis

konveyor flat belt, karena konveyor yang digunakan meng-gunakan belt yang berfungsi sebagai alas untuk mengantarkan barang dengan arah lintasan lurus dengan permukaan rat.

Jenis mesin konveyor sangat banyak dan masing-masing berbeda me-nurut prinsip pengoperasiannya, bentuk desain peralatan serta arah pemindahan. Menurut prinsip operasinya, mesin kon-veyor dibagi atas mesin dengan aksi terputus dan kontinyu. Mesin aksi terputus meliputi berbagai jenis transportasi darat yaitu kereta api, lori, traktor, dan lain-lain. Sedangkan mesin aksi kontinyu meliputi berbagai jenis konveyor, instalasi transport dan hidroulik pneumatik.

Sifat spesifik mesin aksi kontinyu adalah membawa material tanpa pe-mutusan. Menurut jenis meterial yang ditangani, mesin konveyor dibedakan atas mesin beban curah, beban satuan atau kombinasinya.

Mesin dengan bagian penarik fleksibel memilik sifat yaitu, beban berpindah bersamaan pada bagian penarik. Bagian penarik fleksibel mentransmisikan gerakan ke pembawa beban.

Jenis tertentu mesin konveyor memindahkan beban pada arah garis lurus (horizontal, sedikit miring, vertikal atau sedikit membentuk sudut dengan bidang vertikal). Jenis lainnya mempunyai bentuk lintasann yang tidak teratur.


15

Secara umum pemilihan peralatan pemindah ditentukan oleh faktor-faktor teknis berikut :

1) Sifat material yang akan dipindahkan.

2) Kapasitas peralatan.3) Arah dan panjang lintasan

pemindah.

Motor Dc

Secara umum motor adalah mesin yang mngubah tenaga listrik menjadi tenga mekanik. Tenaga gerak tersebut berupa putaran motor.

1) Prinsip Kerja Motor DCPrinsip dasardari motor arus searah (motor DC) adalah jika sebuah kawat berarus diletakan antara kutub magnet utara dan selatan, maka apada kawat akan bekerja suatu gaya gerak lstrik yang akan menggerakan kawat.

2) Membalik Arah Putaran Motor DCUntuk membalik arah putaran DC dapat dilakukan dengan membalik arah arus jangkar. Misalkan mula-mula arah putaran ke kanan, untuk mengubah arah putaran ke kiri dilakukan dengan membalik arah arus jangkar, atau pada prinsipnya sama dengan membalik polaritas pada klemnya.

3) Konstruksi Motor DC

Motor arus searah secara garis besar memiliki dua bagian yaitu :a) Stator, merupakan bagian

motor arus searah yang tidak bergerak atau diam yang meliputi :1. Badan motor.2. Inti kutub magnet.3. Sikat.

b) Rotor, bagian dari motor arus searah yang berputar, terdiri dari :1. Jangkar.2. Lilitan jangkar.3. Komulator.

Sistem Penggerak Motor Dc Menggunakan Relay

Pada sistem penggerak motor Dc terdapat suatu rangkaian yang dapat bekerja mengontrol pergerakan atau arah putaran DC, yaitu rangkaian driver. Rangkaian driver sederhana terdiri dari komponen utama yaitu dioda dan relay.

Rangkaian driver motor digunakan sebagai penghubung antara PLC ke motor DC. digunakan driver motor karena arus yang keluar dari PLC tidak mampu mencukupi kebuuhan dari motor DC. Relay dapat bekerja apabila pada salah satu alamat output PLC yang berhubungan dengan motor yang ingin digerakan berlogika low.

Pada dasarnya semua sistem rangkaian driver motor DC memiliki rangkaian dan karakteristik yang sama


yaitu, logika yang diberikan pada input rangkaian driver motor digunakan untuk menentuan arah putaran motor ke arah forward dan reverse karena akan mempengaruhi arah arus yang diberikan pada jangkar di dalam motor DC.

Ketika salah satu alamat output pada PLC mengeluarkan logika low maka sikat positif dan sikat negatif sumber tegangan. Sehingga, motor akan berputar dengan arah putaran searah jarum jam (clockwise). Dan dengan cara yang sama ketika alamat output PLC yang lainnya berlogika low, maka terjadi kondisi yang berkebalikan yaitu motor akan berputar dengan arah putaran yang berlawanan dengan arah jarum jam (counter clockwise).

SISTEM PENDETEKSI KETINGGI-AN PADA

KONVEYOR

1. LED Super Bright

Pada dioda penyearah, energi yang timbul akibat elektron jatuh dari pita konduksi ke pita valensi dikeluarkan sebagai panas. Tetapi, pada LED Super-Bright, energi dipancarkan sebagai cahaya. Pabrik dapat membuat LED yang me-mancarkan warna hijau, hijau super-bright, putih super-bright, biru super-bright, merah super-bright. Pada masing-masing LED

membutuhkan sumber tegangan DC sebesar 1V-3V.

2. PhotodiodaPhotodioda adalah sejenis dengan dioda pada umumnya, perbedaan pokok pada photodioda dengan dioda atau LE pada umumnya adalah dipasangya sebuah lensa pemfokus sinar. Lensa tersebut berfungsi untuk memfokuskan sinar jatuh. Prinsip kerja dari photodioda adalah sebuah dioda diberi reverse bias. Makin kuat cahaya, makin banyak jumlh pembawa yang dihasilkan pem-bawa dan makin besar arus reverse, besarnya arus reverse tergantung suhu dan intensitas cahaya yang jatuh pada deplaction layer. Karenanya photo dioda merupakan detektor cahaya yang baik. Prinsip kerja Photodioda adalah sebuah doda diberi reverse bias, maka akan mengalir arus reverse tergantung suhu dan inensitas cahaya yang jatuh padanya yang dikirim oleh Super-Bright.

3. Komparator Berbasis IC LM324LM 324 suatu IC Opperational Amplifier, dengan empat input (inverting dan not-inverting). IC LM 324 berfungsi sebagai comparator atau pembanding. Jadi


17

pembanding tegangan akan membandingkan tegangan sebuah masukan dengan tegangan masukan lainnya. Dalam konfigurasi yang paling sederhana, modus lup terbuka akan mengayunkan op-amp ke dalam saturasi. Arah saturasi keluaran ditentukan oleh polaritas sinyal masukan.

4. Schmitt trigger inverter berbasis IC 7414Schmitt trigger inverter 7414 merupakan IC invereter yang berfungsi juga untuk menghilangkan adanya sinyal noise sehingga sinyal digital outputnya akan lebih rata. Sinyal digital yang dihasilkan oleh IC 7414 merupakan informasi/data yang akan diolah oleh PLC kemudian akan diolah oleh PLC kemudian akan diolah oleh CPU pada PLC.

5. Schmitt trigger (pemicu schmitt) merupakan suatu perangkat yang digunakan untuk menghasilkan bentuk gelombang persegi (pulsa). Schmitt trigger sering digunakan sebagai detektor puncak. Schmitt trigger dapat mengubah tegangan masukan dengan perubahan yang sangat lambat ke dalam kelaran yang berubah tajam bentuk gelombangnya dan timbul tepat pada harga tertentu pada tegangan masukannya.

Perancangan Mekanik Tangan Robot dan Konveyor

Dalam pembuatan mekanik plant yang terdiri dari tangan robot dan konveyor, terlebih dahulu mendesain model plant yang akan digunakan pada tangan robot pemisah benda logam dan non-logam.

1. Motor DC penggerak tangan robot ke kiri dan ke kanan.

2. Rantai pengikat yang terhubung langsung dengan motor.

3. Penempatan LED superbright sebagai transmitter.

4. Pendorong barang reject. 5. Motor DC penarik belt konveyor.6. Penempatan photodioda sebagai

reciver sinyal.7. Penempatan silinder ganda.8. Motor DC penjepit tangan robot 9. Sensor proximity jenis induktif.10. Barang logam dan non-logam.

Data Hasil Penelitian

Pengujian alat tangan robot pemisah benda logam dan non-logam berbasis HMI seperti dijelaskan pada bab sebelumnya, yaitu terdiri dari pengujian blok-blok rangkaian antara lain: blok input dan blok output.Pada rangkaian input, di-dapat 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 meng-hasilkan tahanan keluaran yang men-dekati 0.Dari hasil data pengujian sensor proximity, maka dapat di-simpulkan sensor proximity bekerja dengan baik sebagai pendeteksi benda berbahan logam. Ketika sensor didekati oleh benda berbahan logam, maka sensor akan menghasilkan tahanan keluaran sebesar tak terhingga, sehingga keluaran pada sensor proxi-mity menjadi normally close atau saklar tertutup untuk memberikan tegangan 0 volt atau aktif low terhadap bebannya yaitu coil pada PLC.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 dari pada tegangan input (negatif) maka output komparator besar (aktif high) namun sebaliknya, bila tegangan referensi lebih kecil dari pada tegangan input, maka output komparator kecil (aktif low). Sedangkan transisitor bekerja dengan baik sebagai saklar antara output sensor terhadap modul input PLC, karena dapat dengan baik

sebagai saklar antara output sensor terhadap modul input PLC, karena dapat memberikan logika low terhadap modul input PLC pada saat arus mangalir pada basis transisitor yang menyebabkan transistor dalam keadaan saturasi. Sebaliknya, 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 selenoid silinder ganda dengan memanfaatkan sinyal keluaran modul output PLC sebagai saklar yang akan mengaktifkan relay 2. Motor DC akan berputar dan selenoid akan bekerja apabila arus mengalir pada relay sedangkan arus akan mengalir pada relay jika coil pada relay mendapatkan sumber tegangan positif 24 Volt dari satu daya sedangkan masukan (input) dari modul output PLC sebesar 0 Volt.

Kelebihan dan Kekurangan Alat1. Kelebihan Alat

a. Sistem kerja tangan robot pemisah benda logam dan non-logam dapat memisahkan benda berbahan logam dan non-logam ke konveyor yang berbeda.

b. Sistem kerja tangan robot pemisah benda logam dan non-logam pada masing-


19

masing konveyor terdapat sistem pendeteksi ketinggian barang yang dapat memisahkan barang dengan ketinggian reject atau tidak reject.

c. Sistem kerja tangan robot pemisah benda logam dan non-logam dapat bekerja secara manual dan otomatis sesuai dengan kebutuhan yang di-inginkan.

d. Sistem kerja tangan robot pemisah benda logam dan non-logam menggunakan HMI sebagai sarana inter-faceing antara operator mesin dengan plant yang dioperasikan dengan tampilan mo-nitoring sehingga plant dapat bekerja lebih maksimal.

2. Kekurangan Alat

Sensor yang digunakan dalam mendeteksi bahan logam masih menggunakan sensor proximity sehingga jangkauan sensor dalam mendeteksi objek yang berbahan logam sangat dekat. Hal tersebut dapat beresiko karena objek berbahan logam posisinya harus benar-benar rapat dengan sensor agar dapat terdeteksi oleh sensor, apabila pendeteksian logam gagal

semua barang akan dianggap berbahan no-logam oleh PLC.

Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisa yang tertulis dalam buku ini, tentang alat tangan robot pemisah benda logam dan non-logam dengan sistem monitoring berbasis HMI, maka dapat diambil kesimpulan sebagaiberikut :

1. Tangan robot pemisah benda logam dan non-logam dengan sisitem 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. Penyodok 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 berbasisi HMI


dapat bekerja dengan baik ebagai fungsi input.

5. Rangkaian driver yang di rancang bekerja dengan baik sehingga dapat menggerakan beban motor DC secara bolak-balik maupun searah dan dapat memberi input tegangan kontak selenoid silinder ganda.

6. Sistem interfacing monitoring yang dibuat dapat mengontrol secara manual pergerakan 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 meng-operasikan plant baik secara manual maupun otomatis pada sistem kerja tangan robot pemisah benda logam dan non-logam.

8. Berdasarkan hasil pengujian, sistem yang dibuat dan dirakit dapat bekerja dengan baik sesuai dengan yang direncanakan.

SARAN

Penulis mencoba untuk memberikan saran untuk mengatasi dan melengkapi kelemahan dari sistem yang di buat, yaitu mengganti sensor proximity sebgai pendeteksi logam dengan sensor pendeteksi logam yang lebih akurat. Apabila sensor pendeteksi logam lebih akurat

maka pengembangan alat akan lebih luas dan alat lebih alam dalam mendeteksi barang berbahan logam dengan jarak jangkauan pendeteksian lebih jauh daripada menggunakan sensor proximity saja.

DAFTAR PUSTAKA

Frank D Petruzella, Elektronika Industri, terj. ANDI Yogyakarta 2004.

Malvino Hanapi Gunawan, Prinsip Prinsip Elktronika, Jakarta: Erlangga, 1981.

Omron, Operation Manual Sysmac CJ series, Programmable Controller, Edisi Revisi, Januari, 2003.

Retna Prasetia, Catur Edi, Teori dan Praktek Interfacing Port Paralel dan Port Serial Komputer dengan Visual Basic 6.0, Yogyakarta, 2004.


Jurnal Egy

Documents

Transcript of Jurnal Egy