Rancang Bangun Konveyor Penghitung BarangDengan Sistem Kendali Berbasis PLC

Sri Poernomo Sari

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas GunadarmaJl. Margonda Raya No. 100 Depok 16423

sr("ps@staff.gunadarma.ac.id

ABSTRAK

Tujuan penelitian ini adalah merancang dan membuat sebuah prototipe mesin konveyorpenghitung barang menggunakan sistem kendali PLC Omron tipe CPMlA 20 CDR. Suatuprogram diagram ladder yang menggunakan perangkat lunak syswin 3.4 dapat diterapkansebagai perintah-perintah di dalam PLC dan menghasilkan suatu keluaran yang digunakanuntuk mengerakkan dan mengendalikan prototipe konveyor penghitung barang. Penelitian inidiawali dengan tahapan penyiapan komponen penelitian. Komponen yang harns dipersiapkanadalah konveyor, rangkaian pengendali konveyor, sensor photodioda, dan PLC. PLC yangdigunakan adalah PLC Omron CPMlA 20 CDR. Selanjutnya, komponen tersebut harus diujikelaikannya untuk digunakan dalam rangkaian. Catu daya yang dipergunakan sebagai sumberenergi listrik dalam rangkaian juga harus diuji kehandalannya. Komponen dan catu daya yangtelah diuji kemudian dirakit menjadi rangkaian konveyor sebagaimana direncanakan. Tahapanselanjutnya adalah pembuatan program kendali yang akan membuat rangkaian bisa bekerjasecara otomatis. Terakhir, rangkaian yang telah selesai dikerjakan diuji apakah dapat bekerjasesuai dengan rancangan awal. Piranti lunak yang digunakan untuk memprogram PLC Syswin3.4. PLC hasil rancangan dapat diaplikaskan pada konveyor penghitung barang yang telahdibuat sesuai yang diinginkan.

Kata kunci: rancang bangun, Programmable Logic Controller, konveyor penghitung barang,sistem kendali, diagram tangga

Design and Building of Product Counter Conveyor SystemUsing PLC Control System

ABSTRACT

This paper describes the design and building process of a prototype for product counter con-veyor system using Omrono CPMlA20 CDR PLC control system. A ladder diagram programusing Syswin 3.4 software is applicable to send orders to PLC and creating output to move andcontrol the conveyor. The research started with the preparation of components. The compo-nents were conveyor, conveyor control system, photodiode censor, and PLC. We use OmronCPMlA20 CDR.Afterward; the components were tested to make sure they are in goodcondi-tion. The testing process also included power supply. After the components and power supplywere assembled together, the automatic control system was configured. The final step was an-other test run to see if the conveyor works as planned. The test result shows that the conveyorsystem and the PLC are well connected and able to perform the task of product counting.

Kata kunci: rancang bangun, Programmable Logic Controller, konveyor penghitungbarang,sistem kendali, diagram tangga

168 Jurnal Ilmiah Teknologi & Rekayasa, Volume15No.3, Desember20/0

PENDAHULUAN

Kemajuan teknologi otomasi indus-tri sangat pesat dengan semakin banyak in-dustri yang menggunakan sistem otomasidalam menjalankan proses-proses produk-sinya. Sistem otomasi tersebut tidak lepasdari ditinggalkannya penggunaan sistemkendali konvensional yang terdiri dari be-berapakomponen yaitu relai, kontaktor, dankontraktor magnetik. Sistem konvensionaltersebutdigantikan oleh kehadiran Program-mable Logic Controller (PLC). PLC memi-tiki banyak kelebihan, yaitu tidak memerlu-kan waktu lama untuk membangun, memeli-hara,memperbaiki dan mengembangkannya.Pengembangan sistem PLC relatif mudah,ketahanannyajauh lebih baik, lebih murah,mengkonsumsidaya lebih rendah, mendetek-siankesalahan lebih mudah dan cepat, sistem

( Mulai )t

pengkabelan lebih sedikit, serta perawatanyang mudah. PLC banyak digunakan padaaplikasi-aplikasi industri seperti pada prosespengepakan, penanganan bahan, perakitanotomatis, dan lain-lain.

Tujuan penelitian ini adalah meran-cang dan membuat sebuah prototipe mesinkonveyor penghitung barang menggunakansistem kendali PLC Omron tipe CPMIA 20COR. Pembuatan program diagram tanggaatau kode mnemonik sebagai perintah/masu-kan di dalam PLC yang menghasilkan suatukeluaran untuk mengontrol konveyor penghi-tung barang. Suatu program diagram ladderyang menggunakan perangkat lunak syswin3.4 dapat diterapkan sebagai perintah-perintahdidalam PLC dan menghasilkan suatu kelu-aran yang digunakan untuk mengerakkan danmengendalikan prototipe konveyor penghi-tung barang.

,J

Pembuatankonveyor

tPembuatan Rangkaian Pengendali Konveyor

Pengkabelan (Wirring) yaituProses Menghubungkan Konveyor (sebagai output)

dengan Rangkaian Pengendali konveyor (sebagai masukan)

Tidak Terhubung

1 Terlmbung

( Selesai )Gambar 1. Diagram Alir Pembuatan Prototipe Konveyor Penghitung Barang

METODE PENELITIAN

Penelitian ini diawali dengan tahapanpenyiapan komponen penelitian. Komponenyang hams dipersiapkan adalah konveyor,rangkaian pengendali konveyor, sensor pho-todioda, dan PLC. PLC yang digunakan ada-lah PLC Omron CPMIA 20 CDR. Selanjut-nya, komponen tersebut hams diuji kelaikan-nya untuk digunakan dalam rangkaian. Catudaya yang dipergunakan sebagai sumber en-ergi listrik dalam rangkaian juga hams diujikehandalannya.

Komponen dan eatu daya yang te-lah diuji kemudian dirakit menjadi rangkai-an konveyor sebagaimana direneanakan.Tahapan selanjutnya adalah pembuatan pro-gram kendali yang akan membuat rangkai-an bisa bekerja seeara otomatis. Terakhir,rangkaian yang telah selesai dikerjakan diujiapakah dapat bekerja sesuai dengan raneang-an awal. Tahapan penelitian ini dapat terlihatseeara lebih jelas melalui bagan alir yang ter-eantum pada Gambar 1.

PEMBAHASAN

PLC ialah rangkaian elektronik ber-basis mikroprosesor yang beroperasi seearadigital. PLC menggunakan programmablememory untuk menyimpan instruksi yangberorientasi kepada pengguna untuk melaku-kan fungsi seperti logika, pengurutan, peng-aturan waktu, aritrnatika, melalui masukan

.FIeld InputsPushButton c::!b-UmitSwi~UmitSwitch

,

baik analog maupun digital untuk berbagaiproses permesinan (Tang, 1998).

PLC mempakan sebuah alat yang di-gunakan untuk menggantikan rangkaian relaiyang banyak dijumpai pada sistem kontrolkonvensional (Agfianto, 2007). Komponenutama penyusun PLC adalah Catu Daya,Central Processing Unit (CPU) yang di da-lamnya terdapat prosesor dan memori, ModulMasukan dan Modul Keluaran, serta perang-kat pemrograman (Bryan dan Bryan, 1997).Gambaran mengenai komponen PLC terlihatpada Gambar 2.

Modul masukan dan keluaran adalah

perantara antara PLC dengan perangkatkeras masukan dan perangkat keras keluaran.Tujuannya adalah melindungi CPU PLC darisinyal yang tidak dikehendaki yang dapatmemsak CPU itu sendiri. Modul masukan

dan modul keluaran ini berfungsi untukmengkonversi atau mengubah sinyal-sinyalmasukan dari perangkat keras masukan kesinyal-sinyal yang sesuai dengan tegangankerja CPU PLC. Hal ini dapat dilakukandengan mudah yaitu dengan menggunakanopto-isolator.

Miniprogrammer atau ProgrammingConsole adalah sebuah perangkat yangberfungsi untuk memasukkan instruksi-instruksi program ke dalam PLC. Instruksi-instruksi program dimasukan denganmengetikkan simbol-si~bol diagram tanggadengan menggunakan' kode mnemonik(Mnemonic Code).

DATAMEMORY

oI U

I.I~UT

POWER SUPPLY

INPUTPush

ButtonSERIAL PORT

Gambar 2. Komponen Utama PLCSumber: Bryan & Bryan (1997)

170 Jurnal I/miah Teknologi & Rekayasa, Volume15No.3, Desember 2010

-

Persia pan Alat Penelitian

Komponen terbesar dalam rangkaianini adalah konveyor. Konveyor adalah salahsatujenis alat yang berfungsi untuk mengang-kut atau memindahkan bahan-bahan industri

yang berbentuk padat. Konveyor terdiri dariban berbentuk bulat menyerupai sabuk yangdiputar oleh motor. Penelitian ini memilihmenggunakan konveyor sabuk sebagai alatpengangkut karena lebih mudah dibuat danlebih hemat. Komponen utama dari konveyorsabuk ini adalah roller, sabuk, rangka, motorDC, dan roda gigi. Gambar 3 memperlihat-kan konveyor sabuk yang dihasilkan dalampenelitian ini.

Komponen kedua yang harus disiap-kan adalah rangkaian pengendali konveyor.Tujuan keberadaan komponen ini adalah se-bagai aplikasi pengendali konveyor. Sengajadibuat konveyor yang berbentuk prototipe,sehingga dapat dipahami dengan mudah danjelas. Rangkaian pengendali juga merupakanbagian dari perangkat keras masukan. Rang-kaian pengendali terdiri dari eatu daya, sen-sor photodiode, tombol Start-Stop, dan PLC.Gambar 4 memperlihatkan eatu daya yangdipergunakan dalam rangkaian.

Sensor Photodioda

Sensor yang digunakan dalam rangka-ian ini adalah sensor photodiode. Sensoryangdigunakan sebanyak 2 buah dimana sensor Iuntuk mendeteksi keberadaan box dan sensor

2 untuk menghitung barang (sensor barang).Photodioda digunakan sebagai detektor ea-haya dan LED (Light Emiting Dioda) yaitudioda pemanear eahaya, yang digunakan se-bagai sumber eahaya yang diletakkan padasuatu tempat dimana objek dapat dideteksiketika memotong garis eahaya.

Prinsip kerja sensor dalam kondisi nor-mal sensor tanpa dilewati benda adalah Nol,dalam artian keluaran dari sensor tidak meng-hasilkan tegangan sarna sekali, eahaya yangditerima oleh sensor pothodioda diatur padakomparator agar menghasilkan logika 0 yangberupa tengangan sebesar 0 volt, dan jikapothodioda tidak mendapatkan eahaya (ter-halangi oleh benda) maka output sensor akanmenghasilkan logika 1 yang berupa tegangansebesar 4,5 volt, karena output tegangan darirangkaian sensor hanya 4,5 volt saja makaditambahkan Driver relay, yang fungsinya se-bagai saklar otomatis yang menghubungkantegangan eatu daya dari PLC omron ke Jalurmasukan pada PLC Omron, agar logika 1dano dapat dibaea oleh PLC.

Setelah pembuatan konveyor sebagaisuatu alat yang akan dikendalikan (output),dan rangkaian pengendali yaitu eatu daya,dan sensor terpasang sebagai alat pengendali(masukan), setelah itu pemasangan PLC se-bagai pemroses seperti dijelaskan pada gam-bar 14.

Programmable Logic Controlller (PLC)

PLC digunakan untuk mengontrol, me-kanisme kerja konveyor penghitung barang.PLC yang digunakan adalah PLC OmronCPMIA 20 CDR. Bagian-bagian dari PLCOmron CPMIA. 20 CDR dijelaskan padaGambar 5.

Pengujian Komponen

Sebelum dirangkai, maka komponendari eatu daya, sensor dan motor penggerakharus diuji untuk memastikan bahwa setiapkomponen tersebut bekerja dengan baik.Setelah semua komponen diuji kelaikannya,

Gambar 3. Konveyor Sabuk

Sari, Rancang Bangun...

Gambar 4. Rangkaian Catu Daya

171

maka rangkaian tersebut dihubungkan satudengan yang lainnya. Langkah pertama ada-lah menghubungkan eatu daya dengan sen-sor, motor konveyor A, motor konveyor B,tombol start, tombol stop dan masukan dayaPLC. Kemudian tombol start, tombol stop,sensor box, dan sensor benda dihubungkandengan terminal masukan PLC. Terakhir,motor konveyor A dan motor konveyor Bdihubungkan dengan terminal output PLC.Hasil akhir rangkaian tersebut terlihat padaGambar 6.

Perancangan Program.

Gambar 7 memperlihatkan urutan ken-dali konveyor penghitung barang. Tahapan

Tenninallnputtegangan 100-240 VAC

Temrinal Input unruk

Programming Console

atau untuk Komkpute1"

Terminal Outputtegangan 24 VDC

raneangan yang pertama adalah menentukanbit operen sebagai masukan bagi rangkaian.Pada rangkaianini, masukan00000diguna-kan untuk menghidupkan sistem, masukan00001 digunakan untuk mematikan sistem,00002 untuk mematikan motor konveyorbox dan menghidupkan motor konveyor ba-rang, serta masukan 00003 digunakan untukmenghitung barang dan menghidupkan mo-tor konveyor box.

Selanjutnya adalah menentukan pe-rintah keluaran. Pada rangkaian ini, keluaran01000 digunakan untuk menggerakkan kon-veyor box melalui motor konveyor 1, sedang-kan keluaran 01001 dipergunakan untukmenggerakkan konveyor barang melalui mo-tor konveyor 2.

Tennina1lnput

dari 00 san1p3i 11

lDdikasi Inputdari 00 sampai 11

Indikasi StatusPLC

Indikasi Output

dari 00 sampai 07

Tennina1 Output

dari 00 sampai 07

Gambar 5. Bagian-bagian PLC Omron CPMIA20 CDR

f ~ ~I.

'i ,'.. :.',

...

.

:;~~:r-.

' < "'\ ~, , I . ~ ~ !:,I 1-f' -.= ·

~ . .1Z'~~ ;-11'i1 'J ~'" --r:' . - -... ..-~_ ¥""t "I:' ;.;.:>., 1:-" "': ~ -.r") -,. "I"!""'JC

\.:'i.:..'

..

f ,--- I:ir , .,

I

III \~

....

1'.1 '\).~

Gambar 6. Prototipe Konveyor Penghitung Barang

172 Jurnailimiah Teknologi& Rekayasa, Volume15 No.3, Desember 2010....

PembuataD Program KeDdali

Program keDdali PLC dibuat dengandiagram tangga menggunakan perangkat lu-nak Syswin 3.4. Kode yang dipergunakanadalah kode mneumonik melalui konsol pro-gram. Bentuk diagram tangga dan kode mne-monik tersebut terlihat pada Gambar 8.

Sebelum program dimasukkan ke da-lam PLC, maka dilakukan simulasi terlebihdahulu dengan simulator PLC. Fungsinyaadalah mengetahui bahwa program telah ber-

Tombol STARTditekan

Konveyor Box ON

Konveyor Barang ONKonveyor Box OFF

jalan dengan benar.Program kemudian dimasukkan ke

dalam PLC melalui konsol dengan cara me-masang kabel penghubung dari konsol kePLC. Setelah terpasang kemudian PLC di-hidupkan sehingga konsol mendapatkandaya. Langkah selanjutnya adalah membukakata kunci pada PLC melalui layar konsol.

Setelah berhasil masuk ke dalam

memori PLC, program yang telah dibuat di-masukkan sesuai urutannya.

1II

Tidak

Tidak

Tidak

Gambar 7. Diagram Alir Konveyor Penghitung Barang

Sari, Rancang Bangun... 173

Gambar 8. Diagram Tanggga dan Kode Mnemonik

kan benda melewati sensor sebanyak 5 kali.Setelah semua benda melewati sensor, makakonveyor pembawa benda akan berhenti dankonveyor pembawa box akan berjalan. Kon-disi ini menunjukkan alat bekerja denganbaik.

Jika terjadi kegagalan dalam prosespengujian maka perlu dilakukan pemeriksaanperangkat mekanik dan elektrik. Jika tidakditemukan kesalahan maka dilakukan peme-riksaan pada bagian program. Pemeriksaandiulangi sampai alat dapat bekerja dengannormal.

00000 00001 20000

20000

20000I

01001 01000I

oo~

ooo~

QIT 000 20000 01001

oooJ

Pengujian Alat

Pengujian alat keseluruhan dilakukandalam beberapa tahap. Tahap pertama ada-lah memutar kunei PLC ke mode RUN atauMONITOR. Hal ini dilakukan untuk me-

lihat apakah program yang telah dimasuk-kan dapat bekerja. Tahap yang kedua adalahmenghidupkan eatu daya utama untuk me-lihat apakah komponen seperti sensor danpenggerak mekanis bekerja dengan baik.

Tahapan pengujian selanjutnya adalahdengan eara meletakkan sebuah benda padakonveyor pembawa benda dan menaruh ko-tak pada konveyor pembawa kotak, pada po-sisi tidak menyentuh sensor. Setelah bendadan kotak berada pada tempat yang sesuai,rangkaian dinyalakan. Disini terlihat bahwakonveyor box berjalan menuju arah jatuhnyabenda dari konveyor pembawa benda.

Pengujian terakhir adalah memeriksarangkaian penghitung. Caranya adalah deng-an menghidupkan alat, kemudian melewat-

SIMPULAN DAN SARAN

Programmable Logic Controller(PLC) dapat diaplikaskan pada fungsi kon-veyor penghitung barang karena pemrogra-man pada PLC dapat diubah sesuai denganalat serta variasi eara kerja yang diinginkan.Diagram tangga adalah metode pembuatanprogram PLC yang efektif.

174 Jumal I/miah Teknologi & Rekayasa. Volume15 No.3, Desember 2010

o Alamat Instruksi Opt>l'and1 00000 LD 000002 00001 OR 200003 00002 ATI KaT 000014 00003 OUT 200005 00004 LD 200006 00005 Al\TI KaT 010017 00006 OUT 010008 00007 LD 000029 00008 LD KaT 0000310 00009 CKT 000

#00511 00010 LD CNT 00012 00011 OR NOT 0000313 00012 ANTI 2000014 00013 OUT 0100115 00014 EKD

Sebelum membuat alat berbasis PLC,perencanaanyang matang disertai pembuatanbagan alir cara kerja alat sangat diperlukan.Hal ini, selain mempermudah pekerjaan, jugadapatdigunakan untuk memilih tipe PLC apayang cocok untuk digunakan.

PLC saat ini sangat banyak diguna-kan oleh industri modem, oleh karena itu san-gatpenting bagi mahasiswa untuk memahamicarakerja dan sistem kendah PLC.

DAFTAR PUSTAKA

Adi, Agung Nugroho . Mekatronika. EdisiPertama. Graha Ilmu. Yogyakarta. 2010.

Agfianto,Eko Putra. PLC Konsep, Pemrogra-man dan Aplikasi. Edisi Pertama. GavaMedia. Yogyakarta. 2007.

Bolton, William. Programmable Logic Con-troller (PLC) Sebuah Pengantar. EdisiKetiga. Erlangga. Jakarta. 2004.

Bryan, L.A. & Bryan, E.A. ProgrammableController: Theory and Implementation.Second Edition. Industrial Text Compa-ny. United States of America. 1997.

Hadiyanto, Ahmad; Suyanto dkk. Pengop-

Sari, Rancang Bangun...

erasian Mesin Produksi dengan KendaliPLC. Departemen Pendidikan Nasional.2005.

Jack, Hugh. Automating Manufacturing Sys-tems with PLCs. Version5.0. GNU FreeDocumentation License. Boston. 2007.

Nachbar, G. H. Rangkaian Elektronika Pop-uler. Elex Media Komputindo. Jakarta.1988.

Omron. Sysmac CPMIA ProgrammableControllers: Operation Manual. OmronCorporation. Japan. 2007.

Omron. Syswin: Software ProgrammingTools for Omron Programmable LogicController Version3.4. Omron Corpora-tion. Japan. 1996.

Setiawan, Iwan. Programmable Logic Con-troller (PLC) dan Teknik PerancanganSistem Kontrol. Edisi Pertama.. Andi.Yogyakarta. 2006.

Wicaksono, Handy. Programmable LogicController, Teori Pemrograman danAplokasinya Dalam Otomasi Sistem.Edisi Pertama. Graha Ilmu. Yogyakarta.2009.

175