PERANCANGAN SIMULATOR CONVEYOR UNTUK DIGUNAKAN …

PERANCANGAN SIMULATOR CONVEYOR UNTUK DIGUNAKAN PADA PRAKTIKUM OTOMASI

SISTEM PRODUKSI DI JURUSAN TEKNIK INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN

Disusun oleh: Ali Sadiyoko

Bagus Arthaya

LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT

UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN BANDUNG 2004/2005

Perancangan Simulator Konveyor

LAPORAN PENELITIAN

PERANCANGAN SIMULATOR CONVEYOR

UNTUK DIGUNAKAN PADA

PRAKTIKUM OTOMASI SISTEM PRODUKSI

DI JURUSAN TEKNIK INDUSTRI

UNIVERSITAS KATOLIK PARAHY ANGAN

Disusun oleh :

Ali Sadiyoko Bagus Arthaya

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKUL TAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN 2007

Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007

Pcrancangan Simulator Kom·cyor

Daftar Isi

ABSTRAK

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Identifikasi Masalah ... 1 .2 Pembatasan Masalah ........... ........................................................... . I .3 Tujuan Pengembangan ................................................................... . I . 4 Manfaat Pengembangan . . .. . .... . . . ...... . . ... ...... .. . ........ " "· · · ....... .. . . ......... . I .5 Metodologi Pengembangan ............................................................ . 1 .6 Sistematika Laporan ....................................................................... .

BAB 1 LANDASAN TEORJ 2. I Computer-Aided Manufacturing . . .. . . . . .. . .... . .... . . . . ... . . . . . . . ... . .. .... . . . ..... . 2.2 Programmable Logic Controller .......... .. .... . . . .... ....... ............. ..... ... . 2.3 Material Handling . . . . . . . . . ... . . . ... . . . . ........ . . ... . ..... . .. .. . . . .. . . .. . . ...... . . ......... . 2.4 Conveyor . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . .......... . . ..... ... . . ...... ......... ... .. . . .. .. . . . ....... . 2.5 Relay . . . . .. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . ....... . . . .. . . .......... ...................... . 2.6 Transformator . . . . . . ..... . . . . . .... . . .. ...... . ... . . .. . . . .. . ........ . . . ... . . . . . ... . ........... . .. .

BAB3 PENGUMPULAN DATA 3 . I Cara Kerja Conveyor Awai ........................ .................................. . 3 .2 Kriteria Perancangan Sistem Conveyor Barn ......................... . 33 Kebutuhan Pengembangan ......... ... ... ......... ... ... ... ... ... ... .... . 3.4 Tahapan Pembuatan ... ...... ... ............ ... ...... ... ... ...... ... ... .. . 3 .5 Pemrograman PLC ...... ... ... ... ......... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... .

3.5. 1 Urutan Perilaku Conveyor . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . .. . . . . . . . . ... ... . . .. 3.5.2 Koneksi Input-Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .. . . . . .... . . .. . . .. . 3.5.3 Simulasi Lampu Lalu-Lintas . . . .. . .. . . . . .. . . . . ... .. . . . ... . . . . . . . ..

BAB 4 ANALISIS DAN PENGUJIAN 4. l Perangkat Kerns lnteiface . . . . . . . . . ... . .. . .. . . . . . . ... . . . .. . . .. ... ... . .... . 4.2 Perangkat Kerns Catu Daya ......... ...... ... ... ... ... .. . ...... ... ... . . . 4 . 3 Diagram Ladder PLC ... ... ... ... ...... ... ...... ... ... ... . .. ..... . ... ... . . 4.4 Pengujian Simulator Kendali . . ... ... . . . . . . . . ........ .... . ........... . ... . ......... .. ..

4.4. 1 Pengujian Perangkat Kerns ..................................................... . 4.4.2 Pengujian PLC ........................................................................ .

4.5 Altematif Lain Program PLC ..................................... ................... . 4.6 Program Ladder untuk Simulasi Lampu ... .. ... ... ...... ...... ... ... .

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... ... ... ............ ...... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 5.2 Saran ... ... ......... ... ....... . . ... ......... ... ......... ... ... ...... ... ..... .

DAFT AR PUST AKA

Hal. 3 4 5 6 6 6 7 8

10 10 1 2 15 1 6 17 1 8

20 20 22 23 24 26 27 27 28

30 30 3 1 32 35 35 37 37 4 1

4 1 41 4 1

43


2

Pcr;:ncangon Simulator Konvcyor 3

ABSTRAK

Pendidikan keteknikan tidak dapat dilepaskan dari keberadaan sebuah

laboratorium yang dapat memberikan pengalaman teknis bagi mahasiswanya. Jurusan Teknik Industri Universitas Katolik Parahyangan memiliki beberapa laboratorii.:m untuk menunjang proses belajar mengajar yang dilakukan. Salah satu laboratorium tersebut adalah Laboratorium Otomasi Sistem Produksi. Laboratorium ini berfungsi sebagai tempat bagi mahasiswa Teknik Industri untuk mengaplikasikan teori tentang pengendalian alat-alat produksi. Teori yang diperoleh di kelas, kemudian diterapkan pada sistem nyata di laboratorium ini. Salah satu sistem yang banyak digunakan di industri manufaktw· adalah sistem konveyor, yang juga dimiliki oleh laboratorium ini.

Penelitian ini dimaksudkan untuk membuat suatu simulator kendali dengan memanfaatkan konveyor yang sudah ada di laboratorium ini, sehingga dapat digunakan secara maksimal dalam praktikum-praktikum di bidang otomasi sistem produksi. Pengembangan simulator kendali ini menggunakan Programmable Logic Controller (PLC) GE Fanuc Series 90 Micro, sebagai prngendali sistem konveyor. Sementara itu, konveyor akan disimulasikan untuk m enirukan proses pengisian material/ objek pada sebuah proses produksi. Kerjasama terpadu antara hardware clan software tersebut menjadi kunci utama bagi terciptanya simulator kendali proses manufaktur yang mampu mengendalikan conveyor secara otomatis, sehingga dapat mensimulasikan sebuah proses produksi_ Desac1 dari simulator konveyor ini disiapkan untuk dapat terus dikembangkan dengan menambahkan

modul-modul tertentu. Hasil dari penelitian ini adalah berupa simulator kendali yang dapat digunakan dalam kegiatan praktikum di Laboratorium Otomasi Sistem P:roduksi.

Ali Sadiyoko & B2gus Arthaya © 2007

Pcrancnngm1 Simulator Kom:cyor --------------------4

BAB 1

PENDAHULUAN

Laboratorium Otomasi Sistem Produksi di Jurusan Teknik Industri Universitas

Katolik Parahyangan (untuk selanjutnya hanya akan disebut dengan Laboratorium

Otomasi saja) didirikan dengan visi untuk memusatkan kegiatan pengajaran dan

penelitian ke arah 'modem manufacturing industry' seperti yang tercantum dalam

kurikulum dan silabus di Jurusan Teknik Industri Universitas Katolik

Parahyangan. Laborat1)rium diharapkan akan dapat menghasilkan penelitian

penelitian di bidang c1i;oma<>i terbaru dan terdepan, baik di tingkat Indonesia,

regional Asia ataupun dunia. Sejak berdirinya Laboratorium Otomasi pada tahun

1 997, langkah pertama yang dilakukan laboratorium ini adalah berusaha

menyediakan peralatar, praktikum yang cukup representatif bagi kegiatan belajar

mengajar di Jurusan Tcknik Industri.

Dalam suatu proses produksi industri manufaktur, conveyor berfungsi untuk

membawa produk dari satu stasiun kerja ke stasiun kerja berikutnya. Pada setiap

stasiun kerja, dilakuken suatn pengerjaan/ proses terhadap produk tersebut yang

akan memberikan nilai tambah pada produk tersebut. Setiap pengerjaan pada

masing-masing stasiun kerja membutuhkan waktu yang lamanya dapat bervariasi,

bisa dalam hitungan detik maupllll menit. Oleh karena itu diperlukan conveyor

untuk berjalan membawa produk, kemudian berhenti tepat pada stasiun kerja yang

ada, menunggu selama se.ban waktu yaug telah ditentukan untuk dilakukannya

pengerjaan pada produk dalam stasiun tersebut, dan kemudian berjalan kembali

dan membawa produk ke stasiun kerja berikutnya.

Sejalan dengan tuntutan otomatisasi proses di dunia industri saat ini, maka

dipandang perlu untuk membuat simulator conveyor yang dimiliki oleh

Laboratorium Otomasi menjadi otomatis, dapat dikendalikan dengan sistem

kendali tertentu. Sistem kendali tersebut dapat berupa komputer PC ataupun PLC


Pcrancangan Simulator Konvcyor 5

(Programmahle Logic Controller). Hal ini dilakukan agar mahasiswa Jurusan

Teknik Industri UNPAR mendapatkan wawasan tentang proses pengendalian alat

sistem produksi secara komprehensif Proses praktikum di dalam n:iata kuliah

Otomasi Sistem Produksi dirancang sampai pada tahap mahasiswa dapat

memprogram sebuah alat pengendali proses produksi. Oleh karena itu, penyediaan

beberapa modul praktikum dan alat yang dapat mensimulasikan proses di industri

menjadi kebutuhan yang sangat penting/ krusial.

1.1 ldentifikasi Masalah

Laboratorium Otomasi, sebagai pelaksana Praktikum Otomasi Sistem Produksi,

memerlukan suatu simulator kendali untuk dapat mensimula5ikan proses otomasi

conveyor seperti di atas. Sistem kendali yang akan dirancang, direncanakan akan

menggunakan PLC. Hal ini disebabkan karena Laboratorium Otomasi saat ini

memiliki beberapa buah PLC (Programmable Logic Controller) dan masih belum

difungsikan secara optimal.

Simulator ini penting karena dapat memberikan gambaran sederhana namun

nyata, tentang bagaimana sistem produksi yang terotomasi di dalam suatu industri

manufaktur. Simulator ini akan digunakan sebagai modul dalam Praktikum

Otomasi Sistem Produksi, sehingga akan membantu para mahasiswa Jurusan

Teknik Industri UNPAR dalam memahami dan mengerjakan langsung bagaimana

prinsip, cara kerja, dan irnplementasi otomasi dalam dunia industri. Mahasiswa

nantinya diharapkan dapat mengerjakan langsung, dan menerapkan secara nyata

bentuk-bentuk sistem otomasi di Laboratorium Otomasi ini, untuk memperkaya

ilmu yang telah diperoleh secara teori melalui kegiatan perkuliahan. Karena

simulator ini akan digunakan dalarn proses praktikum, maka perlu dipikirkan juga

untuk merancang sebuah simulator yang memiliki beragam tingkat kesulitan/

kerumitan pemrograman.

Melihat pentingnya kebutuhan akan simulator tersebut di atas, maka penelitian ini dimaksudkan untuk mengembangkan suatu simulator kendali otomatis yang


.Pcrnncangan Simulator Konvcyor 6

mengg unakan PLC untuk mengendalikan conveyor dalam mensimulasikan suatu

proses produksi industri manufaktur yang ·:crotomasi.

1 .2 Pembatasan Masalah

Agar pengembangan pada penelitian ini tidak menyimpang dari tujuan yang ingin

dicapa� maka beberapa pembatasan masalah hams ditetapkan sebagai berikut:

I . Penelitian menggunakan conveyor yang dimiliki oleh Laboratorium Otomasi

Sistem Produksi Jurusan Teknik lndw;tri UNPAR.

2. Penelitian ini hanya akan membaha.> konsep desain pengembangan sistem

conveyor tersebut agar menjadi ciomatis dan dapat digunakan dalam

Praktikum Otomasi Sistem Produksi c\i Jurusan Teknik lndustri UNPAR.

3. PLC yang digunakan adalah PLC GE -�'anuc Series 90 Micro.

1.3 Tujuan Pengem bangan

Berdasarkan permasalahan yang dihadapi, maka perumusan tujuan dari

pengembangan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah:

Mengembangkan suatu desain simulator proses manufaktur otomatis yang

melibatkan komputer, interface, dan PLC sehingga dapat digunakan dalam

kegiatan praktikum di Laboratorium Otomasi Sistem Produksi.

1.4 Manfaat Pengembangan

Manfaat dari penelitian yang dilakukan ini adalah menciptakan suatu simulator

kendali yang memadai sehingga dapat menjadi dasar bagi pengembangan

simulator industri lainnya. Simulator kendali dapat digunakan sebagai modul

dalam Praktikum Otomasi yang diselenggarakan Laboratorium Otomasi sehingga

dapat menjadi sarana bagi para mahasiswa untuk belajar, mengerjakan langsung


Pcranc:rngan Simulat�:_ ._1<0_1_1, _·c '-yo _r ________ ____________ 7

bagaimana proses otomasi dalam dunia industri manufaktur. Bahkan juga dapat

digunakan sebagai �arana dalam bereksperimen dan mengembangkan ide-ide baru

untuk memperluas, wawasan dan memperkaya pengetahuan di bidiffig otomasi

industri.

1.5 Metodologi Pengembangan

Dalam penelitian ini, dilakukan langkah-langkah yang sistematis untuk dapat

melancarkan prose� penelitian. Langkah-langkah yang dilakukan dapat dilihat

pada gambar 1-3. P1�njelasan dari langkah-langkah metodologi penelitian tersebut

adalah sebagai beri:rnt :

I . ldentifikasi Ma,;alah.

Pada tahap pert 'ma ini, dilakukan identifikasi terhadap masalah yang dihadapi

oleh Laborator.1.1m Otomasi. Masalah yang dihadapi Laboratorium Otomasi

adalah bagaimana dapat menyediakan modul/ sistem praktikum yang memadai

untuk dapat memberikan pemahaman yang komprehensif kepada para

mahasisawa Jumsan Teknik Industr� dengan memanfaatkan peralatan yang

telah dimiliki. Modul tersebut harus dapat mencerminkan peralatan/ keadaan

sesungguhnya di dalam industri manufaktur dan harus memiliki beberapa

tingkat kesulitan, sehingga dapat dibuat sebagai modul yang berjenjang.

2. Perumusan Masalah.

Pada tahap ini, dilakukan penguraian semua f aktor yang berhubungan dengan

identifikasi masalah yang telah diuraikan sebelumnya. Pada tahap ini juga

dilakukan upaya pembatasan masalah sehingga penelitian yang dilakukan

dapat terfokus dan menghindari pembahasan yang terlalu luas.

3. Pengumpulan Data.

Pada tahap ini akan dilakukan beberapa data teknis dari beberapa komponen

dan spesifikasi produk (simulator) yang akan dibuat. Serangkaian pembahasan

dan brain stom1ing dengan beberapa dosen dan mahasiswa senior dilakukan


Pcrancangan Simulator Konycyor 8

untuk mendapatkan suatu desain simulator yang dapat memenuhi target-target

pendidikan pada mata kuliah Otomasi Sistem Produksi, Rangkaian Listrik dan

Mekatronika.

4. Perancangan Simulator Sistem Konveyor.

Setelah memperoleh data-data yang diperlukan untuk rancangan awal

simulator sistem konveyor, maka mulai dilakukan tahap-tahap ilrniah

perancangan suatu produk simulator tersebut serta mekanisme

penggunaarmya.

5. Analisis Rancangan

Pada tahap ini dilakukan analis pada rancangan produk yang telah dibuat yang

meliputi tahap-tahap perancangan produk, dimensi produk, display, wama,

dan lain-lain.

6. Kesimpulan dan Saran

Dari analisis rancangan tersebut, dapat dibuat kesimpulan untuk merangkum

solusi permasalahan yang ada dan keseluruhan penelitian yang telah

dilakukan. Saran dapat diberikan untuk peluang penelitian lebih lanjut guna

semakin memperbaiki sistem simulator yang telah dirancang. Berdasarkan

tahap-tahap di atas maka dilakukan tahap akhir berupa penulisan laporan.

1.6 Sistem atika Laporan

Laporan Akhir Penelitian ini dibagi menjadi beberapa bab yaP.g saling berkaitan

dan ditulis menurut sistematika berikut:

BAB 1 PENDAHULUAN

Bab ini menguraikan gambaran umum pengembangan yang dilakukan terdiri dari

latar belakang masalah, identifikasi masalah, pembatasan masalah, perumusan

masalah, tujuan pengembangan, manfaat pengembangan dan sistematika

penulisan.


Pcrnncangan Simulator Konveyor 9

BAB 2 LANDASAN TEORI

Bab ini menguraikan teori-teori dan pengertian-pengertian yang ada kaitannya

dengan masalah yang ada dan selanjutnya digunakan sebagai <lasar: pemikiran

dalam pemecahan masalah.

BAB 3 PENGEMBANGAN DESAIN SISTEM KENDALi

Bab ini berisi pembahasan tentang pokok-pokok perancangan dan pengembangan

simulator kendali, pemrograman software untuk diimplementasikan pada PLC,

desain hardware dan koordinasi dari keselwuhan komponen tersebut sehingga

menjadi suatu simulator yang terintegrasi.

BAB 4 ANALISIS DAN PENGUJIAN

Bab ini berisi analisis mengenai simulator kendali yang telah dikembangkan pada

bab sebelumnya dan bab ini juga berisi tentang pengujian yang dilakukan

terhadap simulator kendali ini.

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari pengembangan yang telah dilakukan dan saran

saran yang perlu diperhatikan agar tujuan dari pengembangan dapat tercapai.


.?crancangan Simulator KonYcyor

.. BAB2

LANDASAN TEORl

2.1 Computer-Aided Manufacturing

JO

Computer-Aided Manufacturing (CAM) adalah penggunaan teknologi komputer

secara efektif untuk melakukan tugas planning, management dan control sebuah/

beberapa fungsi manufaktur [Groover, 1992]. Penggunaan teknologi komputer

pada proses manuf aktur tidak lepas dari semakin berkembangnya kemampuan

komputer dewasa ini. Kecepatan proses komputer yang semakin meningkat

membuat komputer semakin mampu untuk melakukan perhitungan yang rumit,

seperti yang diperlukan pada proses manufaktur. Ukuran dimensi komputer yang

semakin kecil membuat harga komputer menjadi lebih murah, sehingga komputer

semakin mudah untuk dimiliki.

Computer-Aided Manufacturing saat ini mulai digunakan dalam industri

manufaktur guna meningkatkan daya saing perusahaan di pasar intemasional.

Dengan menggunakan komputer, proses pengendalian mesin-mesin di lantai

produksi dapat lebih lebih mudah dilakukan. Operator hanya memasukkan nilai

tertentu (set point) dari tiap proses pada setiap mesin. Langkah selanjutnya,

operator tinggal melakukan monitoring pada proses-proses tersebut.

CAM sendiri dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu : Manufacturing Planning

dan Manufacturing Control. Manufacturing Planning adalah bagian dari CAM

yang mengu..rus masalah perencanaan proses produksi. Teknologi komputer

digunakan sebelum proses manuf aktur dilakukan terhadap sebuah material,

digunakan untuk membantu proses produksi, tapi tidak langsung berhubungan

dengan proses produksi itu sendiri (off-line). Beberapa contoh masalah

perencanaan proses produksi ini antara lain : proses penentuan biaya produksi,

proses perencanaan produksi, perencanaan penggunaan dan penjadwalan mesin,

pemrograman mesin NC dan lain sebagainya.


Pcrnncnng�n Simulator K.om cyor I l

Sedangkan Ma1111fact11ri11;; Control adalah penggunaan teknologi komputer untuk membantu mengendalikan proses produks1, secara fisik langsung berhubungan

dengan proses produksi (on-line). Beberapa contoh masalah pengend.alian proses

produksi ini antara lain : pengendalian transfer line, pengendalian kualitas,

pengendalian kerja mesin dan pengawasan proses produksi . CAM sendiri adalah

bagian dari CIM (Computer Integrated Manufacturing), di mana teknologi

komputer digunakan secara efektif untuk melakukan tugas tidak hanya fungsi

manufaktur, tapi juga fungsi bisnis dari sebuah perusahaan. Skema pembagian

fungsi CAM dan CIM dapat dilihat pada Gambar 2.1 berikut ini.

Business function

CIM

Design CAD/CAM

Gambar 2.1 Cakupan CAD/CAM dan CIM [Groover, 1 992]

Sejak tahun 1970-an, peran komputer dalam pengendalian proses produksi mulai

digantikan oleh PLC (Programmable Logic Controller). PLC banyak digunakan

dalam pengendalian proses produksi karena sif at kehandalannya. PLC memang

dirancang untuk digunakan di lantai produksi yang ekstrim, di mana komputer

tidak akan bertahan lama. PLC dirancang untuk lebih tahan terhadap suhu, debu

clan kelembaban


Perancangan Simulator Konycyor 12

2.2 Programmable Logic Controller

PLC atau Programmable Logic Controller adalah sebu&h alat pengendali

(controller) proses industri yang dapat mengatur urutan proses (sequence)

berdasar atas data/infonnasi logik yang diterima atau diprognu rikan ke dalamnya.

Definisi resmi tentang PLC yang dikeluarkan oleh NEMA (National Electrical

Manufacturing Association) adalah: [Chang, 1991]

"PLC adalah sebuah a/at elektronik digital yang me:>1ggunakan sebuah memory yang dapat diprogram (programmal• e) sebagai tempat penyimpanan internal dari sejumlah instru csi, dengan menggunakan sej11m/ah fimgsi spesifik seperti logic .. equencing. timing, counting, dan perhitungan aritmetik hingga fungsi kendali, yang diperoleh dari modul digital maupun t'nalog yang dimilikinya ... "

Aturan urutan (instruksi) yang harus dilaksanakan oleh sebt.:<h PLC dimasukkan

ke dalam memory banks PLC untuk kemudian diproses oleh prosesor yang

dimiliki. Aturan urutan proses dimasukkan ke dalam PLC d�ngan menggunakan

sebuah software (yang biasanya bersifat proprietary) yang dapat menerjemahkan

diagram urutan (ladder diagram) ke sejumlah routine program yang dapat

dimengerti mesin I PLC.

PLC adalah sebuah pengendali (controller), dar1 fungsi controller dalam sebuah

sistem manufaktur dapat dikelompokkan menjadi 4 kelompok, yaitu:

1. on-off controller

2. sequential controller

3. feedback controller

4. motion controller

Pada dasarnya, PLC hanya memiliki fungsi on-off dan sequential saja, namµn

karena tuntutan sistem kendali di industri semakin meningkat, maka PLC juga


Pcrancangan Simulator Konvcyor 1 3

dilengkapi dengan modul-modul untuk melakukan proses kendali analog (fungsi

feedback dan motion controller)_

Input untuk PLC (standar) biasanya datang dari beberapa peralatan kantak digital - .

seperti push-button, microswitch, photocell, limit switch dan proximity switch atau

peralatan analog seperti potentiometer dan thermocouple. Output PLC biasanya

langsung ke motor atau mesin Model PLC yang lebih canggih saat ini juga

memiliki modul prosesor aritmatik, monitor/display berwama, port komunikasi

serial danjuga LAN intetface.

Program

Loader

Printer

cassette

Loader

EPROM

Loader

I/0 Modules

Power

Supply

Machines/ motors

Gambar 2.2 Struktur Sistem Programmable Logic Controller [Chang, 1991]

Gambar 2-3 PL<:; GE Fanuc Series 90 Micro


Pcranc<ingan Simulator Konveyor 14

Pada Gambar 2.3 di atas, tampak PLC GE Fanuc 90 Micro yang akan digunakan

dalam penelitian ini. PLC ini memiliki 16 port input dan 8 port output. Untuk

memprogram PLC ini digunakan software Logicmaster 90 dari GE Fanuc.

Program di PLC biasanya menggunakan simbol-simbol yang lebih dikenal

sebagai ladder diagram. Contoh sebuah ladder diagram adalah sebagai berikut :

11 QI I c Rung 1

12 Q2 I c Rung2

I3 QJ I c Rung 3

14 Q4

I c Rung4 15 Q5

c Rung 5 16 Q6

c Rung 6

Gambar 2.4 Ladder Diagram PLC

Beberapa simbol yang digunakan pada sebuah ladder diagram dapat dilihat pada

tabel 2.1 berikut ini :

Tabel 2.1 Beberapa simbol diagram ladder.

No Simbol Arti -

1 () Beban, mesin, motor atau lampu

2 II Switch, normally open 3 Timer - TMR -

- PV


Perancangan Simulator Konveyor 15

4 Counter - CTR �

- PV

2.3 Material Handling

Dalam suatu sistem manufaktur otomatis yang terdiri lebih dari satu mesin proses

atau stasiun kerja, diperlukan adanya suatu mekanisme transfer antar stasiun kerja.

Mekanisme transfer tersebut harus dapat memindahkan benda kerja dari satu

stasiun ke stasiun berikutnya secara tepat dan akurat, sehingga proses yang akan

dikerjakan terhadap benda kerja tersebut dapat dilakukan dengan akurasi yang

baik. Ada banyak jenis mekanisme yang dapat digunakan transfer benda kerja ini,

akan tetapi mekanisme-mekanisme ini dapat dikelompokkan menjadi 3 kategori,

yaitu:

• Continuous transfer

• Synchronoustrarsfer

• Nonsynchronous transfer

Jenis mekanisme transfer yang dibutuhkan harus disesuaikan dengan karakteristik

sistem manufaktur yang bersangkutan.

Continuous Transfer

Dalam suatu mekanisme transfer kontinyu, semua benda kerja bergerak dalam

kecepatan konstan rlalam sistern. Karena semua benda kerja bergerak secara

konstan, maka stasiun kerjalah yang hams dapat mengikuti posisi benda kerja.

Sistem transfer kontinyu biasanya digunakan pada proses manufaktur yang

memiliki volume yang tinggi dan variasi produk yang rendah.


Pcrancan6an Simulator Konvcyor 16

,\)111chronous Tram.fer

Synchronous transfer sering juga disebut intermillenl transfer. Kata intermittent

berarti berhenti pada interval waktu tertentu. Maka sesuai dengan,. namanya,

proses transfer intermittent bergerak memindahkan benda kerja dalam interval

waktu yang tertentu dan diskrit. Seluruh benda kerja bergerak dalam waktu yang

bersamaan, mirip dengan continuous transfer, akan tetapi pada stasiun-stasiun

kerja, benda kerja berhenti pada interval waktu tertentu. Hal ini memungkinkan

bagi benda kerja untuk dikerjakan pada posisi yang tetap; yaitu pada stasiun

stasiun kerja yang bersangkutan. Akan tetap� pada · saat dilakukan mekanisme

transfer, terpaksa stasiun kerja harus menunggu dalam keadaan idle

Nonsyncl1ronous Transfer

Penggunaan mekanisme transfer yang kontinyu dan intennittent membutuhkan

adanya line balance yang baik, yaitu beban yang ditanggung setiap stasiun kerja

besarnya adalah sama. Akan tetapi, pada kasus-kasus tertentu, ada keadaan bahwa

line balance yang baik tidak dimiliki oleh sistem manufaktur yang bersruigkutan.

Oleh karena itu, dibutuhkan adanya suatu mekanisme transfer yang lebih mampu

untuk menghadapi permasalahan lini produksi yang tidak seimbang tersebut.

Mekanisme transfer yang dimaksud adalah Nonsynchronous Transfer atau disebut

juga power-and-free transfer. Disebut demikian karena transfer tiap-tiap benda

kerja dalam sistem dilakukan secara independen.

2.4 Conveyor

Conveyor adalah sebuah peralatan elektronik yang digunakan untuk memindahkan

material dari satu mesin/ stasiun kerja ke stasiun kerja lainnya. Prinsip kerja

conveyor biasanya menggunakan motor listrik dan sabuk penghubw1g. Motor

listrik akan memutar sabuk penghubung pada suatu kecepatan tertentu, sehingga

material yang berada di atas sabtlk penghubung akan berpindah. Dari sisi

konstruksi, conveyor dapat dibedakan tnenjadi dua jenis, yaitu : Powered Roller



Conveyor dan Chain-Drive Conveyor. Perbedaan antara kedua jenis conveyor

tersebut dapat dilihat pada Garn bar 2.5

work part

(a)

()

work part •

c} (b)

Garn bar 2.5 Powered Roller Conveyor (a) dan Chain-Drive Conveyor (b)

Pada penelitian ini, conveyor yang akan digunakan adalah conw?yor dengan tipe

Chain-Drive Conveyor. Conveyor yang dimiliki Laborator.·um Otomasi ini digerakkan oleh sebuah motor DC yang dilengkapi dengan sistem pengatur

kecepatan.

2.5 Relay

Relay adalah sebuah saklar yang dioperasikan dengan memanfaatkan medan

magnet. Konstruksi dasar dari relay terdiri dari sebuah kumparan pengendali dan

sebuah lengan berpegas yang dapat tersambung pada kontak NC (Normally

Closed) dan NO (Normally Open). Ketika arus mengalir pada kumparan

pengendali relay, maka akan timbul medan magnet pada kumparan tersebut.

Medan magnet yang timbul tersebut akan menarik lengan relay. Skema sederhana

sebuah relay dapat digambarkan sebagai berikut (Gambar 2.6):


Pcrancangan Simulator Konveyor

---><---

Gamba:r 2.6 Skema kerja relay

NC

NO

18

Sebuah relay dapat memiliki kontak Normally Closed clan Normally Open. Saklar

kontak yang terdap<1t pada sebuah relay dapat berupa saklar tunggal maupun

majemuk. Pada saat diaktifkan, relay tidak langsllllg bekerja, tetapi mengalami

delay selama beberapa waktu, tergantung pada spesifikasi relay yang digunakan.

Relay dapat digunakan untuk menyusun sebuah persamaan logika yang

dipergunakan sebagai sistem kendali pada sebuah sistem otomasi. Susunan relay

dapat menghasilkan gerbang logika AND, OR, NOT atau XOR Tetapi saat ini

fungsi tersebut telah tergantikan oleh komponen logika elektronik terpadu.

Sekarang relay lebih banyak digunakan untuk memisahkan anta:ra rangkaian

pengendali dengan rangkaian terkendali.

2.6 Transformator

Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan daya clan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian Iistrik ke rangkaian listrik

lain melalui suatu gandengan magnet berdasarkan prinsip induksi elektromagnet.

Transformator digunakan secara luas baik dalam bidang tenaga listrik maupun

elektronika. Penggunaannya dalam sistem tenaga listrik memungkinkan dipilihnya

tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan. Dalam bidang

elektronika, transformator digunakan antara lain:


Pcrancangan Simulator Kom·cyor

• Sebagai gandengan/ coupling impedansi antara sumber dan beban,

• Untuk memisahkan satu rangkaian dari rangkaian yang lain,

I'!

• Untuk menghambat arus searah sambil tetap meneruskan arus bola:<

balik antara rangkaian.

Dalam bidang tenaga listrik, pemakaian transformator dikelompokkan menjadi:

• Transformator day a,

• Transformator distribusi,

• Transformator pengukuran, yang terdiri atas transformator arw

dan transformator tegangan.

Kerja transformator yang berdasarkan induksi elektromagnet, menghenda :

adanya gandengan magnet (kopling magnetik) antara rangkaian primer drn rangkaian sekunder.

---· ··---

t V2 l n2

Garn bar 2. 7 Skema kerja transformator

Pada transformator, tegangan yang terpasang pada lilitan pruner (nl) akan

dialirkan ke kumparan sekunder (n2) melalui sebuah kopling magnetik. Pada

kumparan sekunder, tegangan tersebut berubah tegangannya sesuai dengan

perbandingan jumlah lilitan pada kumparan primer dan sekunder. Pada trafo ideal,

perbandingan antara tegangan primer dengan tegangan sekunder akan sebanding

dengan perbandingan jumlah lilitan primer dengan lilitan sekunder (Pers. I).

� : V2 = n1 : n2 (Pers. l)

(Pers. 2)


Pcnmcangan Simulator Konvcyor

BAB3

PENGEMBANGAN DESAIN SIMULATOR

3.1 Cara Kerja Conveyor Awai

20

Sistem conveyor awal adalah berupa sebuah lUlit conveyor yang masih

di.kendalikan secara manual. Proses penghentian gerak dan jalan kembali dari

conveyor tersebut dilakukan oleh operator secara manual. Semua sistem kendali

conveyor terletak pada sebuah wiring box yang terdapat di sebelah conveyor. Pada

wiring box ini terdapat beberapa komponen kendali penting, antara lain : tombol

main contact, main power indicator, buzzer, emergency red lamp, sekring,

magnetic confactor, dan DC motor speed control. Skema awal rangkaian

elektronik conveyor tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.1 berikut ini:

fi1se

220 Vac

main switch

main power indicator

Motor

Emerf:ency Stop Switch

buzzer Red/amp

DC Speed Controller

220 Vac

I

Garn bar 3 .1 Rangkaian Elektroni.k Conveyor A wal


..

Pcrancangan Simulator Konveyor 21

Gambar 3.1 menunjukkan bahwa motor conveyor dihidupkan dengan urutan

tcrtentu, yaitu dari fuse, main switch dan ;_)C Speed Controller. Pada saat fuse

diaktifkan, lampu indikator daya utama (n:ain power indicator) y�g berwama

hijau akan menyala. Hal ini menunjukkari ba.hwa telah ada daya listrik yang

masuk ke dalam sistem kendali conveyor. Setelah lampu hijau menyala, main

switch juga diaktifkan. Bila semua emerwncy stop tidak aktif, maka proses

selanjutnya adalah mengaktifkan DC motor speed controller.

Emergency stop

Konveyor

Gambar 3.2 llustrasi bentuk com•eyor (awal)

Bila ada salah satu emergency stop aktif, maka akan ada suara timbul dari buzzer.

Sebuah lampu indikator berwarna merah juga akan menyala. Pada saat seperti ini,

cari segera emergency stop mana yang aktif, dan segera matikan. Bila emergency

stop belum dimatikan,. maka listrik tidak akan sampai ke DC motor speed

controller.

Setelah DC motor speed control dinyalakan maka conveyor sudah siap bekerja.

Untuk menjalankan atau menghentikan conveyor, operator harus menggunakan

tombol putar (main switch) yang terdapat di bagian luar wiring box. Tombol

tersebut diputar ke arah on untuk menjalankan conveyor dan ke arah off untuk

menghentikan conveyor.


Pcrnncnngan Simulator Konvcyor 22

Dalam keadaan darurat, bila diperlukan penghentian mendadak, dapat ditekan

salah satu dari 4 Tombol Darurat terdekat . Buzzer alarm akan berbunyi dan lampu

merah darurat (Red Light) akan menyala bila salah satu tombol darurat tersebut

ditekan. Dalam keadaan darurat seperti ini, motor conveyor akan berhenti dan

tidak dapat dijalankan, sampai Tombol Darurat yang tadi ditekan, dimatikan

kembali.

3.2 .Kriteria Perancangan Sistem Conveyor Baru

Sistem pengoperas1an conveyor awal yang masih manual menjadi kelemahan

sistem ini. Hal ini tidal< sesuai dengan inti penelitian di Laboratorium Otomasi

Sistem Produksi Jurusan Teknik Industri. Cara pengoperasian conveyor yang

masih manual ini membatasi lingkup kajian tentang arti 'otomasi' itu sendiri yang

mernpakan suatu teknologi yang menggabungkan proses mekanik, elektrik, dan

komputer dalam menangani suatu proses produksi.

Sistem awal juga belum dapat menunjukkan adanya stasiun-stasiun kerja seperti

yang terdapat pada proses manufaktur nyata. Untuk keperluan praktikum,

diperlukan beberapa titik henti di sepanjang conveyor untuk mensimulasikan

stasiun kerja dan proses transfer material atau material handling dalam industri.

Menyadari adanya kelemahan yang terdapat pada sistem conveyor awal, maka

perlu diambil tindakan untuk meminimasi kelemahan tersebut. Beberapa hal yang

perlu dilakukan adalah :

• Mengembangkan sistem conveyor manual tersebut menjadi suatu

sistem conveyor yang dapat beroperasi secara otomatis, dengan tetap

dapat menunjukkan secara transparan cara kerja komponen-komponen

yang terkait.

• Meletakkan beberapa stasiun kerja di sepanJang conveyor dengan

waktu kerja tertentu pada masing-masing stasiun kerja.



Sistem conveyor awal perlu dikembangkan menjadi suatu si stem yang lebih baik.

Sistem yang barn diinginkan memiliki k riteri a sebagai berikut :

• Motor conveyor dapat dinyalakan atau dimatikan secara otomatis,

tidak lagi bergantung pada petigoperasian manusia.

• Motor conveyor otomatis bekerja j ika palette terdapat pada ujung awal

conveyor, dan otomatis berhenti j ika palette sudah berada di ujung

akhir conveyor. Agar hal ini dapat terwujud, dibutuhkan sensor pada

ujung awal dan ujung akhir conveyor.

• Pengendalian conveyor secara otomatis tersebut dilakukan dengan

PLC.

• Terdapat 3 (tiga) simulator stasiun kerja yang pada masing-masing

simulator stasiun kerja terdapat sensor untuk mendeteksi palette yang

datang ke stasiun kerja tersebut. Pemilihan sensor disesuaikan dengan

jenis-jenis sensor yang sudah dimiliki oleh Laboratorium Otomasi.

• Palette dapat berhenti tepat pada stasiun-stasiun kerja yang terdapat di

sepanjang conveyor tersebut, berhenti selama selang waktu proses

yang telah ditentukan, dan kemudian berjalan kembali secara otomatis.

3.3 Kebutuhan Pengembangan

Untuk proses pengembangan sistem awal menjadi sistem baru dengan kriteria

seperti di atas, dibutuhkan beberapa komponen penting, antara lain :

I . Sensor-sensor (photoelectric dan proximity)

2. PLC

3. Komputer dan perangkot lunak

4. Perangkat keras, yang berfungsi menjadi perantara atau

penghubung antara berbagai jenis sensor, PLC, komputer dan motor conveyor.

5. Sumber daya (power supply) yang dapat menyalurkan daya bagi

PLC dan seluruh sensor-sensor yang dipakai.



Untuk mempermudah proses pengembangan, perlu dibuat desain rancangannya

terlebih dahulu, berdasar pada kriteria desain di sub bab sebelurnny a. Gambar 3 .3 menggambarkan rancangan desain yang akan dibuat.

Kom eyor

Limit Switch I

Sensor I Sensor 2 Sensor 3

Gambar 3.3 Rancangan Desain baru Conveyor (tampak atas)

Sensor 1, Sensor 2 dan Sensor 3 (S I , S2, S3) adalah sensor untuk memmjukkan

posisi simulator stasiun kerja yang akan dikembangkan. Sedangkan Limit Switch

1 dan 2 berfungsi untuk 'merasakan' kesiapan conveyor untuk mulai berjalan dan

berhenti. Bila palette menyentuh Limit Switch I (LS I ), maka 'sinyal ' yang akan

terkirim ke pengendali adalah perintah untuk mulai menj alankan motor conveyor.

Motor conveyor akan berhenti bila palette menyentuh Limit Switch 2 (LS2) atau

berada pada daerah kerja salah satu sensor simulator stasiun kerja.

3.4 Tahapan Pem buatan

Pembuatan simulator kendali ini clibagi menjadi tiga tahap yang terpisah, y aitu

pembuatan perangkat keras, pemrograman PLC dan pemrograman perangkat

lunak. Pada subbab ini akan dibahas mengenai masi.'1g-masing tahap pembuatan

simulator kendali ini. Dalam tahap pembuatan perangkat keras ini, hams

diperhatikan beberapa kriteria desain yang diperlukan seperti ;

1. Tegangan yang digunakan adalah teganganjala-jala PLN 220 Vac.

2. Menyediakan daya dengan tegangan 24 V de dan 1 2 V de.


Perancangan Simul ator Konveyor 25

Fungsi perangkat keras ini adalah sebagai sarana penghubW1g bagi sensor-sensor,

PLC, komputer, dan motor conveyor. Selain sebagai penghubung j uga sebagai

sumber daya (power supply) bagi sensor-sensor, rel ay-relay dan PL.C. Diagram

blok sistem W1tuk perangkat keras ini dapat dilihat pada Gambar 3 . 4 pada

halaman berikutnya.

Tegangan 220 Vac

.. r

Tegangan

Penurun 1 1 0 Vac Penyeara h tegangan 12 Vdc

1 1 0 AC

Tega • • • •• 1 2

ngan Vdc

.

L� Teg

1

Ra ngka i a n sensor

angan ; 2 Vdc :

PLC

Tegangan 220 Vac

Motor DC

Gambar 3.4 Diagram Blok Sistem Perangkat Keras

Sensor yang akan digunakan adalah sensor proximity dan 2 buah sensor photo

electric. Sensor-sensor tersebut ada yang langsung dapat bekerja dengan tegangan

1 1 0 Vac dan ada pula yang harus menggunakan Power Amplifier sebagai

perantara sebelum dapat terhubung dengan PLC. Output dari PLC seluruhnya

berjumlah 6 output, dan masing-masing output tersebut menggunakan relay 220

Vac sebagai penghubung. Output QI terhubung dengan motor conveyor.

Rangkaian penurun tegangan dan penyearah ( 1 2 Vdc dan 24 Vdc) dapat dilihat

pada gam bar berikut :



220 Vac

24 Vac

gnd 1 2

Vdc

26

Gambar 3.5 Skerna rangkaian penurun tegangan dan penyearah

Sebagai power supply, perangkat keras menggunakan dua buah trafo yaitu Trafo

Step Down dan Trafo 24 V . Trafo Step Down berfungsi menyediakan power

supply 220 Vac dan 1 1 0 Vac. Sedangkan Trafo 24 V berfungsi menyediakan

power supply 24 V de dan 1 2 V de. Karena menyediakan arus searah, maka trafo

ini dilanjutkan dengan penggunakan rectifer atau penyearah.

Rangkaian Rectifier pada gambar 3.5 menggunakan bridge diode, kapasitor dan

beberapa IC regulator. Bridge Diode dan kapasitor berfungsi menciptakan arus

searah yang stabil dari output trafo yang berupa arus colak-balik. IC yang

digunakan ada dua macam yaitu IC 7824 dan IC 78 1 2. IC 7824 berfungsi

menyediakan tegangan stabil 24 Vdc. IC 78 12 berfungsi menyediakan tegangan

stabil 1 2 V de.

3.S Pemrograman PLC

Pada penelitian in� PLC yang digunakan adalah PLC GE Fanuc Series 90 Micro

dari GE-Fanuc. PLC ini mempunyai range input dari 1 00 - 1 20 Vac dan range

output 1 00-240 Vac. Pemrograman PLC dilakukan di komputer dengan

menggunakan perangkat lunak LogicMaster 90 dari GE-Fanuc. Setelah program


Pcrancangan Sim ulator Konycyor 27

selesai, maka program tersebut ditranfer melalui kabel serial ke serial port yang

terdapat pada PLC. Program tersebut kemudian disirnpan dalam memori PLC.

Data yang diperlukan untuk menyusun diagram ladder pengendalian konveyor

adalah sebagai berikut :

1 . Urutan perilaku konveyor

2. Koneksi port input-output di PLC dengan berbagai switch dan motor.

3.5.1 Urutan Perilaku Conveyor

Perilaku yang diinginkan untuk dilakukan oleh konveyor adalah :

I . Limit switch I mendeteksi keberadaan �ebuah palet pembawa barang

dan akan langsung menyalakan motor ko�weyor.

2. Bila Sensor I (mensimulasikan stasiun k1!rja I) mendeteksi keberadaan

palet, maka motor akan berhenti selamat 3 detik dan kemudian

berjalan kembali.

3 . Bila Sensor 2 (mensimulasikan stasiun k1�rja 2) mendeteksi keberadaan

palet, maka motor akan berhenti selamat 4 detik dan kemudian

berjalan kembali.

4. Bila Sensor 3 (mensimulasikan stasiun kerja 3) mendeteksi keberadaan

palet, maka motor akan berhenti selamat 5 detik clan kemudian

berjalan kembali .

5. Bila palet sudah berada di ujung konveyor (dideteksi oleh limit switch

2), maka motor akan berhenti.

3.5.2 Koneksi Input-Output

Agar dapat berfungsi dengan baik, maka sensor-sensor dan switch yang diletakkan

pada kor:veyor harus dihubungkan de?gan port 1/0 pada PLC. Koneksi tersebut

dapat digambarkan pad.a tabel berikut :


Pcran�m1gan Simulator Konvcyor 2&

Tabel 3 . 1 Hubungan antara sensor dan port pada PLC

NO SENSOR/ MOTOR PORT DI PLC --·

1 Li m it S witch 1, LS l I2

2 Prc:ximity Sensor (Sensor 1 ), S l 1 3

3 Photoelectric sensor (Sensor 2), S2 14 -

4 Photoelectric sensor (Sensor 3), S3 IS

5 Limit Switch 2, LS2 16 6 Motor, M Ql

Setiap input PLC membutuhkan tegangan l 00- 1 20 Vac agar dapat terdeteksi oleh

PLC Sedangkan untuk outputnya PLC dapat bekerja dengan tegangan 1 00-240

V ac DalErn pengembangan simulator kendali ini digunakan tegangan input I J O

Vac dan s0bagai output digunakan tegangan 220 Vac. Tegangan input 1 1 0 Vac ini dipt: rnleh dari rangkaian perangkat keras melalui penggunaan trafo step down.

3.5.J Simulasi Lam pu Lalu-Lintas

Sistem simulasi konveyor di atas membutuhkan pengertian tentang pemrograman

PLC yang cukup tinggi . Oleh karena itu, sistem simulasi konveyor ini akan

dilengkapi dengan sistem untuk latihan pemrograman yang lebih sederhana.

Sistem pelatihan tersebut adalah simulasi lampu lalu-Iintas. Untuk itu hanya,

diperlukan 3 buah lampu berwarna merah, kuning dan hijau, yang tersambung

pada port Q7, Q8 dan Q9. Untuk latihan memasukkan input, maka port 19, 1 1 0 dan

I I 1 akan disambungkan ke switch-switch sederhana. Skema sistem simulator

untuk sistem di atas dapat dilihat pada Gambar 3 .6 di halaman berikut :



LS l

0

52 53 LS2

0 0 11 12 13 14 15 16 17 IS

5Wl 5W2 5W3

0 0 0 0 0 19 110 111

P L C GE-Fanuc 90Micro

Ql Q2 Q3 Q4 QS Q6 0 0 0 0 0

Q7 Q8 Q9 0 0 0

Gambar : 6 Skema skema hubungan komponen-komponen dengan PLC

29


Pcrancangan Simulator Kom cyor 30

BAB 4

ANALI SIS DAN PENGUJIAN

Desain sistem kendali yang telah dijabarkan pada bah sebelumnya kemudian

mulai dibangun satu-persatu. Proses pembangunan sistem kendali conveyor

dibagi dalam dua bagian, yaitu pembuatan rangkaian perangkat keras (hardware)

dan pembuatan perangkat lunak pengendalinya (software). Hardware berfungsi

sebagai sarana yang menyediakan hubungan antara sensor-sensor dengan PLC,

dan PLC dengan motor com1eyor. Selain itu hardware juga berfung&i sebagai

sumber daya bagi sensor-sensor, relay-relay dan PLC. Analisis pada subbab ini dibagi menjadi beberapa bagian menurut fungsi hardware.

4.1 Perangkat Keras Interface

Sensor-sensor yang digunakan antara lain adalah:

• Limit Switch (LS 1 dan LS2)

• Proximity Switch (PXS)

• Photo Electric Switch (PE I dan PE2)

Sensor bertugas memberikan sinyal input kepada PLC. Masalahnya adalah bahwa

PLC hanya dapat menerima input yang bertegangan 1 1 0 V ac, sedangkan beberapa

sensor tidak dapat langsung menghubungkan tegangan 1 1 0 Vac ke PLC. Limit

Switch (LS I dan LS2) yang digunakan adalah merk Omron dengan batas kerja SA

I 250 Vac. Dengan batas kerja yang demikian, limit switch tidak mengalami

masalah karena dapat langsung bekerja pada tegangan 1 1 0 Vac sesuai kebutuhan

input PLC.

Proximity Switch (PXS) tidak dapat langsung dihubungkan dengan PLC, oleh

karena itu dalam pembuatan hardware diperlukan power ampli]7er untuk

menghubungkan antara proximity switch dengan PLC. Power Amplifier yang


Pcrancangan Simulator Kom·eyor 3 1

digunakan, dipilih komponen yang dapat bekerja dengan tegangan 1 1 0 Vac,

dengan demikian power amplifier dapat Jangsung dihubungkan dengan PLC.

Photo Electric Switch (PE 1 ) adalah sensor yang eukup praktis k�ena tidak

memerlukan penghubung khusus seperti power amplifier. Sensor ini sudah

memiliki relay di dalamnya yang mampu bekerja dengan tegangan 1 1 0 Vae. Jadi

PE 1 dapat dihubungkan langsung dengan PLC.

Photo Electric Switch (PE2) adalah sensor yang terdiri atas 2 bagian yaitu

transmitter dan receiver. PE2 membutuhkan power amplifier agar dapat

dihubungkan dengan PLC. Dari power amplifier baru dapat dihubungkan dengan ·.

PLC. Untuk menghubungkan antara PLC dan Motor Conveyor digunakan relay

220 Vae. Digunakannya relay 220 Vae karena output dari PLC adalah 220 Vae.

Selain itu penggunaan relay juga demi keamanan rangkaian. Dengan

menggunakan relay, kerusakan pada salah satu rangkaian tidak akan merusak

rangkaian lainnya. Jika terjadi kerusakan pada rangkaian elektronik hardware

simulator kendali tidak akan merusak rangkaian elektronik pada conveyor, atau.

sebaliknya.

4.2 Perangk�t Keras Catu Daya

Hardware di sini berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor-sensor, relay-relay

dan PLC. Kebutuhan masing-masing komponen berbeda-beda seperti di bawah

in.i: • Limit switch (LS 1 dan LS2) membutuhkan tegangan 1 1 0 Vae.

o Proximity switch (PXS) bergantung pada power amplifier. Power

Amplifier membutuhkan daya 1 1 0 V ac, dan tegangan 1 1 0 Vae untuk

hubungan ke PLC.

• Photo electric switch (PE 1 ) membutuhkan daya 1 2 V de, dan tegangan 1 1 0 V ae untuk hubungan ke PLC.

• Photo electric switch (PE2) membutuhkan daya 1 2 V de untuk transmitter

dan receiver, serta tegangan 1 1 0 Vae unruk hubungan ke PLC.



• Interface A menggunakan tegangan 24 V de untuk menggerakkan relay 24

V dc . lnte1face B tidak membutuhkan day a karena sifatnya yang pasif

• Relay-relay 220 Vac berjumlah 6 buah, yang ma�mg-masmg

membutuhkan tegangan 220 Vac agar dapat berfungsi dengan baik.

• PLC membutuhkan daya 220 Vac.

4.3 Diagram ladder PLC

Penggunaan PLC dalam simulator kendali ini dimaksudkan agar PLC tersebut

dapat digunakan dalam pengendalian conveyor dengan menggunakan PLC

sebagai kendali.

Untuk dapat melaksanakan urutan perintah yang disayaratkan pada halaman 3-8,

maka diagram ladder yang hams diprogramkan ke dalam PLC adalah

sebagaimana tergambarkan pada Gambar 4. 1 .

Rung 1 : menggambarkan kerja dU"i LS 1 (12) yang bila tertekan akan segera

menyalakan motor penggerak konveyor (Q I ) . Q6 adalah switch imajiner (dummy)

yang berfungsi untuk mematikan motor. Q6 akan aktif bila salah satu sensor dari

S I , S2 atau S3 mendeteksi kedatangan palet. Aktivasi Q6 dilakukan pada rung 2.

sernentara 16 adalah limit switch yang terletak di ujung akhir konveyor, yang

bertugas untuk mendeteksi keberadaan palet sudah sampai di ujung konveyor dan

akan segera mematikan motor konveyor.

Rung 2 : menggambarkan bahwa bila salah satu sensor dari S I , S2 atau S3

mendeteksi kedatangan palet, maka akan rnengaktifkan Q6, yang akan

memutuskan aliran energi ke motor (di rung I ), dan sekaligus akan menyalakan

OnDelayTimer I di rung 4, melalui rangkaian latch di rung 3.

Rung 3 : rangkaian latch untuk menghentikan motor dan sekaligus menyalakan

OnDelayTimer di rung 4 dan 5.

Rung 4 : menghitung sampai 3 detik sebelum motor kembali bergerak.



Ru ng 5 : menghitung sampai 4 detik sebelum motor kembali bergerak.

Ru ng 6 · menghitung sampai 5 detik sebelum motor kembali bergerak.

33



Menyalakan m otor

Ql

Rung 1

Ql � Motor berhenti karena

sensor-sensor

Q3

Menyalakan motor oleh

Q4 .. proximity switch

Q•y

Q6

Q3 Rung 2

14 Photoelectric 1 Motor berhenti & menyalakan timer

IS Photoelectric 2

Q3 Rung 3

Q2 �

Mematikan sensor

Q2 Q

3 s ONDT Rung 4 0, 1

Q4 R 3" kmdn fungsi sensor

matl

30 PV Q2 R001

Q4

s ONDT Rung 5 0,1

QS

R 4" kmdn fungsi sensor mati

40 PV Q4 ROOS

QS

TMR Rung 6 0, 1 5" kmdn fungsi sensor ma ti

50 PV R009

Gambar 4. 1 Ladder diagram PLC


Pcrancangar __ Simv._l a_lo_r_K_o_n_ve..:.)_' o_r ____________________ 35_

4.4 Pengujian Sim u la tor Kenda I i

Setelah ketiga tahap pengerjaan s imulator kendali yang berupa pembuatan

hardware, pem:rngraman PLC, clan pem:rograman software. Maka masing-masing

hasil dari tiap tahapan dilakukan ujicoba . Pada subbab ini dibahas mengena1

pengujian pada tiap-tiap tahap .

4.4.l Pengujian Perangkat Keras

Setelah pembuatan hardware selesai, maka dilakukan penguJ1an terhadap

hardware tersebut. Pengujian hardware pada pertama-tama dilakukan dengan

menggumkan multitester. Pengujian ini dilakukan dengan mengukur tegangan

tegangan yang disalurkan oleh hardware ini. Tegangan yang disalurkan oleh

hardware ini adalah 220 Vac, 1 1 0 Vac, 1 2 V de dan 24 V de.

Pengukur;m tegangan pada beberapa titik penting hardware memberikan hasil

seperti be1'ikut in.i:

Tabel 4. 1 Hasil Pengukuran

Ter.an2an yan2 diukur Hasil Pemrukuran % Deviasi 220 Vac 221 .02 Vac 0.46

1 1 0 Vac 1 1 2 . 1 3 Vac 1 .94

1 2 Vdc 1 2.04 Vdc 0.33

24 Vdc 23.97 Vdc -0. 1 3

Tt:gangan hasil pengukuran memang tidak persis tepat dengan tegangan yang

diukur tetapi karena perbedaannya sangat kecil dan masih berada dalam batas

toleransi yang diizinkan pada sistem ini (<2%) maka selisih pada hasil

pengukuran seperti di atas dapat diabaikan. Tegangan pada hardware sudah dapat

dianggap sesuai dengan tegangan yang diharapkan.


Pcrnncangan Simulator Konveyor 36

Berikutnya hardware disambungkan dengan sensor-sensor yang akan digunakan.

Sensor-sensor yang digunakan antara lain: limit switch, proximity sl 1 ' itch dan

photoelectric switch. Pengujian selanjutnya adalah melihat input y�g masuk dari

sensor.

Sensor-sensor dihalangi dengan suatu benda agar sensor tersebut mengirimkan

sinyal melalui hardware. Hal ini dilakukan untuk menguji apakah hardware

sudah dapat membaca sinyal-sinyal input yang dikirim oleh sensor-sensor.

Dapat juga dilihat reaksi dari relay-relay yang digunakan. Karena relay yang

digunakan memang transparan maka bila lengan relay bergerak dalam menjawab

sinyal yang dikirim dapat langsung terlihat dengan mudah.

Dari hasil pengujian didapatkan bahwa sinyal input dari semua sensor dapat

diterima dengan baik oleh hardware. Reaksi dari relay-relay yang digunakan juga

sesuai dengan yang direncanakan.

Selanjutnya dilakukan pengujian pada output dari hardware. Output hardware ini

sebenarnya adall'lh sinyal yang akan dikirim ke motor conveyor. Namun dalam

pengujian digunakan sebuah lampu bohlam 25 W 220 Vac sebagai ganti motor

conveyor.

Hasil penguj ian ini temyata lampu dapat menyala sesuai dengan output yang

dikirimkan oleh hardware. Pengujian selanjutnya adalah daya tahan atau kehandalan dari hardware ini .

Dalam pengujian ini hardware dinyalakan terus selama 24 jam. Hasil penguj ian

ini membuktikan bahwa hardware tetap dapat bekerja dengan baik walaupun telah

dinyalakan terns selama 24 jmn.

Dari basil penguJ1an di atas dapat disimpulkan bahwa hardware ini telah

berfungsi dengan baik dan cukup handal dalam kerja. Hardware ini dapat

digunakan dalam simulator kendali.


_ Pcr_ancangan Simulator Kom cyo! __ _

4.4.2 Pengujian PLC

37

Setelah ladder diagram yang disusun melalui sofiware LogicMa�ter 90 telah . .

ditransfer ke PLC dan telah disimpan ke memori PLC, maka selanjutnya

dilakukan pengujian pada PLC tersebut Pengujian dilakukan untuk mengetahui

apakah PLC dapat bekerja sesuai dengan program yang telah disimpan ke memori

PLC tersebut.

Pengujian input PLC dilakukan dengan limit switch yang diberi tegangan 1 1 0 Vac

sesuai dengan spesifikasi input PLC. Sedangkan pengujian output PLC dilakukan

dengan menggunakan lampu bohlam 25 W 220 Vac. Pada setiap input PLC I I , 12,

13, 14, 15 �an 16 disambungkan dengan limit switch, dan pada setw.p output PLC

Q I , Q2, Q3, Q4, Q5 dan Q6 disambungkan dengan lampu tersebut.

Program PLC adalah berupa ladder diagram seperti yang terdapat pada gambar

4. 1 . Jika limit switch di 1 1 ditekan maka seharusnya lampu di Q l akan menyala.

Jika limit switch di 12 ditekan maka seharusnya lampu di Q2 akan menyala,

demikian seterusnya untuk 13, 14, 15 dan 16.

Dari hasil penguj ian diperoleh hasil bahwa j ika limit switch di 1 1 ditekan lampu di

Q t menyala, j ika limit switch di 12 ditekan lampu di Q2 menyala, clemikian terjadi

seterusnya untuk I3, 14, 15 dan 16. Dari pengujian ini dapat disimpulkan bahwa

perilaku PLC telah berfungsi dengan baik sesuai dengan program ladder diagram

yang disimpan ke memori PLC tersebut. PLC dapat digunakan dalam simulator

kendali .

4.5 Alternatif Lain Program PLC

Program diagram ladder pada Gambar 4. 1 sebenarnya dapat disederhanakan lagi,

tetapi tentu ini hanya dapat dilakukan oleh orang yang sudah sangat mahir dalam

memprogram PLC. Namun dalam penilaian pada saat praktikum, jika seorang

praktikan sudah dapat memprogram seperti pada Gambar 4. 1 pun, maka dia

sebenarnya juga sudah dapat menunjukkan kemampuannya.


Pcrancangan Simulator Konrnyor 3 8

Program diagram ladder yang lebih optimal lagi dapat dil ihat pada gambar 4.2 di

halaman berikut.

I3

I3

I3

I4

IS

Q 1 3

Q 10

Menya lakan m otor

I4 IS

Q 1 2

I 4 I S

50

Q 1 1

s

R

16 / Mematikan motor Q10

Q 1 1

Q13

Q12

ONDT 0,1

P'V R001

Q 1 1

Gambar 4 .2 Altematif program ladder (jika di setiap stasiun kerja, pal et berhenti selama 5 detik)

Rung 1

Rung 2

Rung 3

Rung 4

Rung 5

Jika pemberhentian di setiap stasiun kerja bervariasi lama hentinya, maka rung 4

dapat dimodifikasi lebih lanjut. Gambar 4.3 menunjukkan modifikasi pada rung 4

Gambar 4.2. Untuk selanjutnya, rung 5 pada Gambar 4.2 akan menjadi rung 7

pada Gambar 4.3 .


Pcrancangan Simulator Kom cyor 39 ---· .. -------...-

I r I

13 Q12 s ONDT Rung 4 0,1

Q13 R

30 PV ROOl

14 Q12 s ONDT Rung 5

0,1

Q13 R

40 PV ROOS

IS Q12 s ONDT Rung 6

0, 1

Q13 R

50 PV R009 Q 10 Q11 Q11

Rung 7

Garn bar 4.3 Altematif program ladder (jika waktu henti di setiap stasiun kerja bervariasi)

4.6 Program Ladder u ntuk Simulasi Lam po

Sementara itu, program untuk latihan menggunakan I memprogram PLC dapat

dilakukan dengan menggunakan rangkaian lampu dengan berbagai variasi

program. T�gkat kesulitannya akan sangat tergantung pada asisten yang

memberikan soal, mulai yang sangat mudah sampai rumit. Gambar 4.4 akan

menggambarkan sebagian variasi program yang dapat diberikan sebagai latihan.


40 .Pcrru��angan Simulator Konv cyor -------·-----------

19 110

19

110

19

110

19

Q10

19

Q10

1 1 1

Operasi A N D

Operasi OR

_ Operasi OR dan beba n paralel

s ONDT 0, 1

R

20 PV ROOS

Fungsi On DelayTimer

s TMR 0,1

20 PV .__ __ __,

ROOS Fungsi Timer

Q7

Rung 1

Q7

Rung 1

Q7

Rung 1

Q9

Rung 1

Q9 Rung 1

Gambar 4.4 Alternatifprograrn ladder untulc latihan pemrograman PLC


Perancangan S imulator Konveyor

5. 1 Kesimpulan

BAB S

KESIMPULAN DA N SARAN

4 1

Kesimpulan yang dapat ditarik dari penelitian ini adalah, penelitian ini telah

berhasil membuat sebuah sistem simulator conveyor yang dapat berfungsi secara

otomatis dan berhenti di beberapa stasiun kerja dengan lama henti yang bervariasi

serta perangkat lunak (ladder diagram) yang mendukung sistem tersebut. Sistem

simulasi ini akan digunakan sebagai salah $atu modul di Praktikum Otomasi

Sistem Produksi di Laboratorium Otomasi Sistem Produksi Jurusan Teknik

Industri UNP AR, melengkapi modul-modul yang sudah ada. Diagram ladder

untuk simulator konveyor secara detil dapat di lihat di halaman 34.

Beberapa modul praktikum dapat dikembu1gkan dari penggunaan simulator

kendali tersebut dalam kegiatan pratikum. Beberapa modul tersebut antara lain

adalah:

A Modul pernrograman PLC dasar, dengan menggunakan lampu

B. Modul pemrograman PLC lanjut, dengan menggunakan konveyor

5.2 Saran

Saran-saran yang dapat diberikan setelah mengembangkan simulator kendali

proses manufaktur ini antara lain:

1 . Simulator kendali yang telah dikembangkan dapat dibuat dengan skala yang

lebih kecil lagi sehingga lebili kompak dan praktis untuk digunakan dalam

kegiatan perkuliahan di kelas maupun kegiatan praktikum di laboratorium.


Perancangan S imulator Konveyor 42

2. Simulator Kendali yang telah dikembangkan dalam penelitian mt selalu

terbuka bagi pengembangan selanj utnya, misalnya :

• Pengembangan pengaturan kecepatan conveyor secara otomatis melalui komputer.

• Pengembangan dengan sistem multipalette.

• Penambahan dengan sub sistem integrity check.

• Pengembangan dengan sistem client-server.

• Pengembangan dengan sistem web-based untuk menunjang bahan

web-based automation.



DAFTAR PUSTAKA

1 . Bryan, L.A, E.A. Bryan, Programmahle Controllers J1Je01:V & Imp/ mentarion, Industrial Text Co , I 992

2. hang Tien-Chien, Richard A. Wysk, Hsu-Pin Wang, ('.ompi1ter Aided Mam{focluring, Prentice-Hal l I nternational, I 99 1 .

3 . Groover, M ikell P. , l1 111omation, Production Systems, and Computer Integrated Manufacturing, Prentice-Hall International, 1 992.

4. Jacob, M ichael P., Industrial Control Electronics : Application and Design, Prentice-Hall International , 1 995.

5 . S ingh, Nanua, System Approach to Computer-Integrated Design and Manufacturing, John Wiley & Sons, Inc . , 1 996.

Ali Sa.diyoko & Bagus Arthaya © 2007

PERANCANGAN SIMULATOR CONVEYOR UNTUK DIGUNAKAN …

Documents

Transcript of PERANCANGAN SIMULATOR CONVEYOR UNTUK DIGUNAKAN …