Kelistrikan Dan Pemrograman Trainer Pemotong Dan Penghitung

KELISTRIKAN DAN PEMROGRAMAN TRAINER PEMOTONG DAN PENGHITUNG BERBASIS ELEKTRO PNEUMATIK DENGAN KONTROLLER PLC

Agung PranotoD3 Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya

Email : agungsangpemimpi@gmail.com

Agung Prijo BudijonoJurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya

Email : agung-pbudiono@yahoo.co.id

AbstrakDalam proses belajar mengajar adanya media pembelajaran tambahan sangat dibutuhkan untuk meningkatkan kompetensi mahasiswa. Media pembelajaran ini berupa suatu trainer. Pada tugas akhir ini akan di rancang sebuah trainer pemotong dan penghitung berbasis elektro pneumatik dengan kontroller menggunakan PLC. Perencanaan trainer ini diawali dengan mengetahui dan memahami prinsip kerja dari sistem kelistrikan dan sistem otomasi. Dari perancangan trainer pemotong dan penghitung berbasis elektro pneumatik dengan kontroller menggunakan PLC ini diharapkan dapat membantu mempermudah mahasiswa dalam menguasai pemrograman PLC dan sistem instalasi kelistrikannya. Dalam trainer ini sistem kelistrikan berfungsi untuk penentuan unit input dan output beserta sistem wiringnya. Inputan pada trainer ini meliputi sensor tombol – tombol, sensor proximity, dan sensor limit switch, sedangkan outputan meliputi motor DC dan valve. Setelah sistem kelistrikan dipasang langkah selanjutnya adalah membuat program. Sebelum membuat program dilakukan penyusunan algoritma program yang berfungsi untuk menentukan arah cara kerja trainer. Setelah itu kemudian dibuat dalam bentuk list program dengan menggunakan software cx programmer. Langkah terakhir ialah tahap pengujian cara kerja. Dalam pengujian ini ada dua tahap pengujian. Pengujian pertama ialah pengujian system kelistrikan. Hasilnya system wiring sudah terpasang semua antara unit input dan unit output. Tahap ke dua adalah pengujian program dengan cara menjalankan trainer. Hasilnya trainer dapat berjalan sesuai dengan algoritma cara kerja yang sebelumnya dibuat. Hasil pengujian dari dua tahap tersebut, trainer pemotong dan penghitung dapat berjalan dengan baik hal ini menunjukkan antara sistem kelistrikan wiring dan sistem pemogramannya sudah benar. Kata Kunci : Pemrograman PLC, Trainer Pemotong dan Penghitung

AbstractIn learning process there addition learning media is very need for increasing univercity students competition.This last task would be staked out cutting and counting trainer base electronic pneumatic with the controller use PLC. This trainer planning is started with knowing and understanding of worked principle from electricity and automatic system. From this planning is expected to help Univercity students in comprehend of PLC programming and istalation electricity system.In this trainer, the function electricity system is deciding unit of input and output with its wirring system. The inputs of this trainer are knobs,proximity,and limid switch censor. And the outputs are DC motor and valve. After electricity system is installed, the next step is making program. Before making program is doing arranged algoritm program that its function is chossing work direction trainer. Than make the list program using software cx programmer. The last step is testing worked method. In the testing is there are two trialing steps. The fist is testing electricity system. The result is wiring system is istalled of all between input and output unit.The second is tprogram testing with does the trainer. The result can operate harmonizing with algoritm worked method that make previously. Thew result of all the testing step is cutting and counting trainer can operate well. It is showing that between electricity and program system was right. Keywords : Programmed PLC, Trainer cutting and counting.

PENDAHULUANDunia industri tidak terlepas dari perkembagan mesin

– mesin produksi (manufaktur), mulai dari persiapan bahan baku, perakitan, sampai pengepakan barang jadi. Dalam perkembangannya perindustrian dituntut agar menghasilkan produk yang berjumlah besar. Hal ini mempengaruhi sistem dan proses dalam pembuatan suatu

produk menjadi berbeda. Jika produk yang diminta konsumen berskala kecil mungkin proses pengerjaannya masih menggunakan manusia atau dengan cara manual, tetapi dalam perjalanannya jika produk yang diminta konsumen berskala besar maka tenaga manusia ini akan tidak efisien. Oleh sebab itu dalam dunia industri

41

JRM. Volume 02 Nomor 01 Tahun 2014, 41-47

diperlukan produksi barang maupun jasa yang lebih efisien dan menghasilkan produk yang unggul.

Agar proses produksi lebih baik, kita mengenal sistem otomatisasi dimana pengerjaannya menggunakan peralatan yang bisa bekerja sendiri dengan cara memasukkan program. Seperti yang sudah diterapkan pada perindustrian barang maupun jasa, banyak pekerjaan yang menjadi lebih mudah dan efisiensinya tinggi. Sebagai contoh proses pengepakan botol minuman secara otomatis, proses pemberian label secara otomatis, proses pemotongan kertas secara otomatis dll.

Program yang dimasukkan kedalam peralatan ini juga bisa kita pelajari dengan mengetahui apa saja komponen yang ada, cara kerja masing – masing komponen, dan bagaimana pengaplikasian program tersebut di dalam suatu peralatan. Peran studi ini adalah menjelaskan bagaimana mengubah suatu peralatan yang sebelumnya dikerjakan secara manual menjadi peralatan yang dapat bekerja secara otomatis. Pengetahuan sistem otomatisasi ini juga akan sangat berguna untuk mahasiswa dalam menambah wawasan akan kemajuan teknologi yang dapat diterapkan tidak hanya di dunia industri, tetapi juga dunia pendidikan. Permasalahan yang timbul adalah bagaimana penulis bisa membuat atau merancang suatu trainer pemotong dan penghitung secara otomatis, yang bisa menjadi bahan ajar di laboratorium mekatronika. Sebelumnya sudah ada trainer pneumatik manual dan otomatis yang masih bersifat umum dan dirasa masih kurang lengkap untuk media pembelajaran.

Dengan mengaplikasikan pengetahuan yang sebelumnya hanya dapat dijumpai di dunia industri, pada waktu dekat sudah bisa dipelajari di bangku perkuliahan melalui suatu trainer. Meskipun trainer ini tidak selengkap ketika di perusahaan, tetapi diharapkan akan berguna dalam memperkenalkan sekaligus sebagai alat pembelajaran tentang peralatan yang bekerja secara otomatis. Pada akhirnya proyek tugas akhir ini akan membawa manfaat untuk pengembangan sistem otomatisasi yang digunakan dalam banyak hal dalam kehidupan sehari-hari.

Rumusan Masalah Dari uraian pembatasan masalah diatas, maka muncul rumusan masalah sebagai berikut : Bagaimana cara membuat sistem kelistikan pada

trainer pemotong dan penghitung dengan sistem kontrol menggunakan PLC.

Bagaimana cara membuat program PLC dengan software cx programmer.

Tujuan Tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : Membuat sistem kelistrikan pada trainer agar dapat

berjalan secara otomatis Mampu membuat program PLC dengan

menggunakan software CX programmer dan mentransfer ke dalam PLC

ManfaatAdapun manfaat dari perancangan trainer pemotong

dan penghitung otomatis adalah: Meningkatkan kreatifitas mahasiswa dalam

merancang dan membuat peralatan yang berbasis otomatisasi industri dalam bentuk trainer.

Mempermudah mahasiswa dalam mengenali peralatan yang ada di industri mengingat semakin berkembangnya pengetahuan tentang sistem kerja otomatis.

METODE Rancangan Penelitian

Gambar 1 Bagan Perencanaan Kegiatan

42

Kelistrikan Dan Pemrograman Trainer Pemotong Dan Penghitung

Gambar Konsep Desain Mesin

Desain rancangan mesin yang akan diwujudkan pada tugas akhir ini tampak pada gambar 2 berikut ini:

Perencanaan Algoritma fisik cara kerja trainer

Algoritma fisik berfungsi mempermudah dalam penyusunan langkah kerja trainer. Dalam algoritma fisik pada gambar 3 juga dijelaskan arah cara kerja dari sebuah trainer sehingga mudah dalam pembacaannya.

Gambar 3 Algoritma Fisik Cara Kerja Trainer

Perencanaan Langkah Kerja TrainerLangkah kerja trainer pemotong dan penghitung

berbasis elektro pneumatik dengan kontroller PLC adalah sebagai berikut:

Pada saat tombol start ditekan akan mengaktifkan konveyor B dan C sehingga kedua konveyor bergerak maju. Box yang akan digunakan untuk media pengepakan akan bergerak dan mengenai sensor C. Sensor C terdapat pada konveyor C yang dapat diatur posisinya sesuai keinginan. Setelah box mengenai sensor C maka akan menghentikan konveyor C. Pada saat yang bersamaan konveyor B akan tetap bergerak.

Tahap berikutnya adalah aktifnya konveyor B karena berhentinya box pada konveyor C. Setelah aktif, konveyor A akan bergerak maju dengan membawa benda kerja. Benda kerja yang berasal dari konveyor A akan mengenai sensor B dengan panjang yang sudah diatur. Setelah pelat mengenai sensor B maka konveyor A akan berhenti. Silinder A akan bekerja sebagai penahan benda kerja sebelum dipotong. Dalam langkah ini akan

melibatkan timer yang akan menghitung mundur sampai 3 detik sebelum pemotongan. Setelah 3 detik maka silinder B yang sudah dilengkapi dengan pisau akan bekerja dan memotong benda kerja.

Silinder poros silinder A akan turun beserta pisau pemotong melewati benda kerja dan disamping pisau yang turun sampai pada titik tertentu akan mengenai sensor A. Tahap ini akan terus berlanjut dan berulang sampai sensor A menghitung jumlah potongan. Konveyor B yang terus bergerak akan mendistibusikan potongan benda kerja kedalam box yang ada pada konveyor C. Jika jumlah potongan sudah mencapai yang diinginkan, maka timer kedua akan menghitung mundur waktu sampai 5 detik. Setelah itu konveyor C akan aktif dan box akan bergerak maju. Langkah ini kan berhenti setelah tombol stop ditekan

Perencanaan Flowchart Program

Rancangan flowchart ini sangat penting karena semua proses sistem kontrol pada trainer berawal dari benar atau salah dalam pembuatan flowchat dan berfungsi juga untuk mempermudah dan sebagai acuan dalam pembuatan program PLC nantinya. Di dalam gambar 4 flowchart pemograman ini cara kerja dari sebuah trainer sudah dapat diketahui

Gambar 4 Flowchart Pemrograman

43

Gambar 2. Trainer Pemotong Dan Penghitung

JRM. Volume 02 Nomor 01 Tahun 2014, 41-47

HASIL DAN PEMBAHASANHasil unit Trainer pemotong dan penghitung otomatis

Gambar 5 Hasil Unit Trainer

Komponen yang ada dalam kelistrikan dan pemrograman pada trainer pemotong dan penghitung adalah:

- Sistem pneumatik- PLC (programmable logic controller)- Unit control- Komputer - Kompressor - Sumber listrik

Prinsip Kerja

Sebelum merangkai kelistrikan pada trainer, prinsip kerja dari beberapa komponen harus dipahami. Prinsip kerja dari beberapa komponen adalah sebagai berikut:

Gambar 6 Diagram Kontrol

Sumber listrik 220V AC digunakan untuk menghidupkan kompresor, PLC,dan komputer.

Unit kontrol berisi terminal input output dan tombol untuk menjalankan trainer dan juga berfungsi sebagai perantara / switching dari PLC ke trainer.

Sistem pneumatik adalah aktuator/ output dari sistem.

Komputer digunakan untuk memprogram PLC. PLC digunakan untuk membuat program berdasarkan

logika yang akan menggerakkan outputan dari program secaraotomatis.

Motor DC digunakan sebagai outputan dari sistem berfungsi menggerakkan konveyor pada trainer.

Unit sensor berfungsi sebagai input dari system

Sistem kelistrikan trainer pemotong dan penghitung

Wiring output

Gambar 7 Skema Wiring Output

Gambar diatas menunjukkan skema dari sistem wiring output pada trainer pemotong dan penghitung berbasis elektropneumatik dengan kontroller PLC. Motor dan valve adalah outputan dari sistem kelistrikan. Garis warna merah berarti wiring kabel positif dan garis warna hitam berarti wiring kabel negatif .

Wiring input

Gmbar 8 Skema Wiring Input

Gambar diatas menunjukkan skema dari system wiring input pada trainer pemotong dan penghitung berbasis elektro pneumatic dengan controller PLC. Input pada wiring ini meliputi tombol start, tombol stop, sensor proximity, dan sensor limit switch. Garis warna merah pada gambar berarti wiring menggunakan kabel

44

1

3

2

4

5

6

Kelistrikan Dan Pemrograman Trainer Pemotong Dan Penghitung

positif dan warna hitam berarti wiring menggunakan kabel negatif

Pemrograman PLC OMRON SYSMAC CP1H X40DR--A

PLC (Programmable Logic Controller) digunakan untuk mengontrol trainer pemotong dan penghitung secara otomatis, sebelum menggunakan PLC kita harus memahami cara penggunaan PLC. Berikut cara penggunaan PLC OMRON CP1H-X40DR-A

Ketentuan Penulisan Program PLCMetode pemrograman PLC yang sangat umum

digunakan adalah metode pemrograman diagram tangga (ladder diagram). Karena dengan menggunakan diagram tangga kita bisa menuliskan intruksi pemrograman dengan mudah dan cepat.

Diagram-diagram tangga terdiri dari dua garis vertical yang mempresentasikan rel-rel daya. Intruksi pemrograman ditulis pada garis-garis horizontal yang disebut anak tangga (rung) dan terletak diantara dua garis vertical.

Dalam membuat diagram tangga, diterapkan aturan-aturan tertentu sebagai berikut:- Garis-garis vertical diagram mempresentasikan

rel-rel daya, dimana di antara keduanya komponen-komponen rangkaian tersambung.

- Tiap-tiap anak tangga mendefinisikan sebuah operasi di dalam proses kontrol.

- Sebuah diagram tangga dibaca dari kiri ke kanan dan dari atas ke bawah.

- Tiap-tiap anak tangga harus dimulai dengan sebuah inputan/ sejumlah input dan harus berakhir dengan setidaknya sebuah output.

- Perangkat-perangkat listrik ditampilkan dalam kondisi normalnya.

- Instruksi input-input dan output-output diidentifikasikan melalui alamat-alamatnya. Alamat-alamat ini mengidentifikasi lokasi dan nomor input atau output di dalam memori PLC (Bolton, William: 2003).

Program PLC dengan menggunakan software cx programmer

Gambar dibawah menunjukkan dari list program PLC yang dibuat di software cx-programmer. Pembuatan program mengacu pada system wiring kelistrikannya untuk mengetahui alamat alamat input dan outputnya

Gambar 9 Program PLC

Pengujian Performa

Pengujian performa ini dilakukan bertujuan untuk mengetahui komponen pneumatik dan komponen kelistrikan tersebut bekerja dengan baik atau tidak. Ada 2 (dua) pengujian performa, yaitu pengujian komponen dan pengujian system kerja trainer

Pengujian Komponen

2 buah Silinder Kerja Ganda.

Gambar 10 Pengujian Silinder Kerja Ganda

Cara pengujiannya adalah :Menutup lubang 2 dengan jari kemudian menarik batang piston. Apabila batang piston kembali dengan cepat, maka silinder tersebut

45

1 21 2

JRM. Volume 02 Nomor 01 Tahun 2014, 41-47

masih baik. Namun jika batang piston tidak kembali, silinder tersebut sudah rusak.Hasilnya: 2 buah silinder kerja ganda dapat

berfungsi dengan baik.

2 Buah Katup Dua Solenoid

Gambar 11 Pengujian Katup 5/3 Dengan Dua Solenoid

Cara pengujiannya adalah:Solenoid X diberi tegangan 24V DC, lubang 1 diberi tekanan udara dan keluar di lubang 2.Kemudian solenoid Y diberi tegangan 24V DC, lubang 1 diberi tekanan udara dan keluar di lubang 4.Apabila udara tidak keluar pada lubang 2 maupun 4, maka katup tersebut sudah rusak.Hasilnya: 2 buah katup dua solenoid dapat

berfungsi dengan baik

3 buah motor DC

Gambar 12 Pengujian Motor DC

Cara pengujiannya adalah:Motor DC di beri tegangan 24V DC. Apabila motor bekerja secara konstan maka motor DC masih berfungsi secara baikHasilnya : 3 buah motor DC dapat berfungsi

dengan baik

2 buah sensor proximity

Gambar 13 Pengujian Sensor Proximity

cara pengujiannya adalahsensor proximity di beri tegangan 24V DC kemudian benda metal didekatkan ke arah sensor proximity, benda metal yang digunakan dalam pengujian ini adalah plat besi. Jika lampu indicator sensor menyala berarti sensor proximity dalam keadaan aktif atau bekerja dan menghubungkan kontaknya, kemudian melaui kabel yang tersedia bisa dihubungkan ke perangkat lainnya seperti PLC.hasilnya : 2 buah sensor proximity dapat

berfungsi dengan baik

1 buah limit switch

Gambar 14 Pengujian Limit Switch

Cara pengujiannya adalah Limit switch di beri tegangan 24V DC kemudian dari kontak NO limit switch disambungkan lagi dengan salah satu output. Dalam pengujian ini kita ambil contoh outputan motor. Selamjutnya tekan tuas yang ada pada limit switch jika motor berputar maka limit switch dapat berfungsi dengan baik namun jika motor tidak berputar maka tuas pada limit switch sudah rusak karena pada dasarnya system kerja limit switch hampir sama dengan saklar.Hasilnya : 1 buah limit switch berfungsi

dengan baik

Pengujian sistem kerja trainerBerdasarkan pengujian komponen yang telah

dilakukan sebelumnya dan hasilnya semua komponen masih dapat berfungsi dengan baik. Selanjutnya adalah pengujian cara kerja trainer.

- Tahap pengujian sistem kerja trainer pemotong dan penghitung

Persiapan Alat Pemeriksaan Sumber Listrik dan Kompresor Pemasangan Rangkaian Kelistrikan Download program dari komputer ke PLC Jalankan trainer Pengambilan Data

46

5 1

4 2

3

X Y

Limit Switch

Motor DC

Sensor Proximity

Kelistrikan Dan Pemrograman Trainer Pemotong Dan Penghitung

- Pengujian cara kerja trainer

Pengujian dengan menekan tombol startHasilnya :konveyor B dan C berjalan , menunjukkan cara kerja, proses wearing, dan program telah dilakukan dengan benar sesuai dengan perencanaan yang telah dibuat sebelumnya.

Pengujian saat box melewati sensor proximity 2 Hasilnya : konveyor C berhenti, dan konveyor A berjalan, menunjukkan cara kerja, proses wearing, dan program telah dilakukan dengan benar sesuai dengan perencanaan yang telah dibuat sebelumnya.

Pengujian saat benda kerja menyentuh sensor limit switchHasilnya : konveyor A berhenti, sesaat kemudian proses pengepressan dan pemotongan dilakukan secara otomatis oleh system pneumatic., menunjukkan cara kerja, proses wearing, dan program telah dilakukan dengan benar sesuai dengan perencanaan yang telah dibuat sebelumnya.

Pengujian dengan menekan tombol stopHasilnya : semua cara kerja akan berhenti. Menunjukkan cara kerja, proses wearing, dan program telah dilakukan dengan benar sesuai dengan perencanaan yang telah dibuat sebelumnya.

PENUTUPSimpulan

Dari uraian diatas penulis dapat menarik kesimpulan antara lain: Pada trainer pemotong dan penghitung ini memiliki

komponen sistem kelistrikan dan sistem PLC (programmable logic controller)

Pada Sistem kelistrikan dapat dirangkai dengan benar antara unit input dan output.

Program PLC berhasil dibuat di software CX - Programmer dan dapat didownload ke dalam PLC.

Pada pengujian program dilakukan dengan 3 tahap

- Dengan penekanan tombol startHasilnya : konveyor C berjalan dan membawa box. Pada saat box melewati sensor proximity konveyor C akan berhenti dan konveyor A berjalan

- Benda kerja menyentuh sensor limit switchHasilnya : konveyor A berhenti kemudian silinder press dan cutting akan bekerja memotong benda kerja

- Pada saat pisau potong melewati sensor proximity 2Hasilnya : sensor proximity memberikan sinyal inputan pada program. Setiap pisau potong yang melewati sensor akan di nilai satu hitungan. Jika jumlah hitungan sudah mencapai yang diinginkan konveyor C akan berjalan lagi.

Hasil uji coba trainer pemotong dan penghitung secara keseluruhan dapat berjalan dengan baik, menunjukkan antara system kelistrikan da system pemrograman sudah benar

SaranAkhir dari laporan ini penulis ingin

menyampaikan beberapa saran bagi pembaca serta pengguna trainer pemotong dan penghitung otomatis berbasis PLC, tentang instalasi dan perawatan yaitu:

Saat wiring komponen kelistrikan perhatikan kabel positif dan negative, jangan sampai terbalik

Komponen sensor harus mendapatkan perawatan yang berkala agar gangguan maupun kerusakan yang terjadi dapat dicegah secara dini.

Pada saat trainer dijalankan hati- hati dengan pisau potong yang ada pada trainer.

DAFTAR PUSTAKABolton, William. 2003. Programmable Logic controller.

Jakarta: Erlangga.Pramono & Wirawan. 2008. Bahan Ajar

Pneumatik-Hidrolik. Semarang: Universitas Negeri Semarang.

Said. Hanif. 2012. Aplikasi PLC dan Sistem Pneumatik pada Industri. Yogyakarta: Andi Offset.

41