SCADA UNTUK SISTEM PENYORTIR BOLA BERDASARKAN …

TUGAS AKHIR

SCADA UNTUK SISTEM PENYORTIR BOLA

BERDASARKAN WARNA BERBASIS PLC M221

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

Memperoleh gelar sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Disusun oleh :

ALEXANDER CHRISTANTO KASRAN

NIM : 155114033

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2019

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

FINAL PROJECT

SCADA FOR BALL SORTING SYSTEM BASED ON

COLOR USING PLC M221

In a partial fulfillment of the requirements

for the degree of Sarjana Teknik

Department of Electrical Engineering

Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University

Arranged by:

ALEXANDER CHRISTANTO KASRAN

NIM: 155114033

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2019


iii

HALAMAN PERSETUJUAN


iv

LEMBAR PENGESAHAN


v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

“Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini tidak memuat karya atau

bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka

sebagaimana layaknya karya ilmiah”.


vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

“HIDUP ITU SEPERTI SEPEDA. AGAR TETAP

SEIMBANG KAU HARUS TERUS BERGERAK.”

Skripsi ini saya persembahkan untuk

TUHAN YANG MAHA ESA

Keluarga Tercinta

Bangsa INDONESIA

Dan sahabat-sahabat saya


vii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:

Nama : Alexander Christanto Kasran

NIM : 155114033

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan Universitas

Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul:

SCADA UNTUK SISTEM PENYORTIR BOLA

BERDASARKAN WARNA BERBASIS PLC M221

Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada

perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk

media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas

dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa

perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap

mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.


viii

INTISARI

Sistem penyortiran ini dibuat untuk membantu dan mempermudah proses penyortiran

bola dalam dunia industri. Tujuan dari sistem ini adalah memilah bola berdasarkan 3 warna

yaitu merah, hijau dan biru dan monitoring sistem penyortiran bola dengan menggunakan

PLC M221, yang dilengkapi dengan HMI (Human Machine Interface) untuk menampilkan

proses sistem ini secara real time.

Sistem penyortiran ini dibuat dengan menggunakan PLC M221 sebagai kontroler.

sistem memiliki tiga bagian yaitu unit penurunan bola secara satu persatu, pembaca warna

bola, serta pemilah warna bola. Pada sistem penyortiran ini menggunakan sensor TCS 3200

sebagai sensor pembaca warna dan juga mengunakan sensor LDR sebagai sensor pendeteksi

posisi bola. Sensor TCS 3200 diolah didalam mikrokontroler arduino dan dikirim ke PLC

melalui rangkaian low pas filter. Setelah mikrokontroler mengirim data ke PLC maka PLC

akan melakukan proses pemilah bola sesuai warna bola dengan menggunakan motor Dc dan

limit switch sebagai sensor untuk mengghentikan motor DC. Seluruh sistem penyortiran ini

ditampilkan pada sebuah HMI (Human Machine Interface). Operator dapat memantau

proses penyortiran bola melalui tampilan HMI.

Melalui tahapan pengujian alat, didapatkan kesimpulan bahwa sistem penyortiran bola

dapat bekerja dengan baik dan HMI yang ditampilkan sesuai dengan real sistemnya. Untuk

proses pemilah bola hanya bola merah yang mengalami eror sedangkan untuk warna hijau,

biru dan warna lain bisa dibaca dengan baik. Proses penyortiran 40 bola membutuhkan

waktu selama 16 menit.

Kata kunci: Penyortiran, PLC, sensor warna, HMI.


ix

ABSTRACT

This sorting system was created to help and facilitate the process of sorting the ball in

the industrial world. The purpose of this system is to sort the ball based on 3 colors

specifically red, green and blue and monitoring the ball sorting system using PLC M221,

which is equipped with HMI (Human Machine Interface) to display the process of this

system in real time.

This sorting system is made using PLC M221 as a controller. The system has three

parts namely unit for dropping ball one by one, a ball color reader, and a ball color sorter. In

this sorting system using the TCS 3200 sensor as a color reader sensor and also using the

LDR sensor as a ball position detection sensor. The TCS 3200 sensor is processed in an

Arduino microcontroller and sent to the PLC via a low-pass filter circuit. After the

microcontroller sends the data to the PLC, the PLC will process the ball sorting according

to the color of the ball by using a Dc motor and a limit switch as a sensor to stop the DC

motor. The whole sorting system is displayed on a HMI (Human Machine Interface). The

operator can monitor the ball sorting process through the HMI display.

Through the tool testing phase, it was concluded that the ball sorting system could

work well and the HMI displayed was in accordance with the real system. For the ball sorting

process only red balls that experience errors while for green, blue and other colors can be

read well. The process of sorting 40 balls takes 16 minutes.

Keywords: Sorting, PLC, color sensor, HMI.


x

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan penyertaan-Nya, sehingga

penulis dapat menyelesaikan pembuatan tugas akhir dan laporan tugas akhir ini dengan

lancar. Tujuan dari tugas akhir ini adalah sebagai salah satu syarat untuk mencapai derajat

sarjana Program Studi Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Tuhan Yang Maha Esa yang selalu setia mendampingi dan memberikan berkat, serta

penyertaan kepada penulis.

2. Bapak Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc.,Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma.

3. Bapak Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik

Elektro, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma dan selaku dosen

penguji tugas akhir yang telah memberi masukan, bimbingan serta saran untuk

menyempurnakan penulisan tugas akhir ini.

4. Ir. Theresia Prima Ari Setiyani M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang

selalu memberikan masukan dan dorongan, kepada penulis untuk berkembang dan

berproses, selalu sabar dan meluangkan waktunya untuk bimbingan sehingga tugas

akhir dapat diselesaikan dengan hasil yang memuaskan.

5. Bapak Dr. Ir. Linggo Sumarno, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik yang

selalu memberikan masukan dan dorongan, kepada penulis untuk berkembang dan

berproses selama berkuliah sehingga bisa sampai ditahap sekarang ini.

6. Bapak Djoko Untoro Suwarno, S.Si., M.T., selaku dosen penguji tugas akhir yang

telah memberi masukan, bimbingan serta saran untuk menyempurnakan penulisan

tugas akhir ini.

7. Bapak dan Ibu dosen yang mengajarkan banyak hal dan memberikan pengalaman

dalam proses pembelajaran selama penulis menempuh pendidikan di Program Studi

Teknik Elektro, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

8. Orang Tua dan kakak, pacar, dan seluruh keluarga yang memberikan semangat,

dorongan dan doa untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini.


xi

9. Seluruh teman-teman yang sudah memberikan dukungannya selama penulisan tugas

akhir ini, khususnya untuk teman-teman Teknik Elektro angkatan 2015, teman-

teman grup Offline, Horsemen, EndTA serta teman-teman semasa sekolah.

10. Seluruh staf dan karyawan Universitas Sanata Dharma atas pelayanan yang diberikan

untuk mahasiswa.

11. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang mendukung penulis

selama perkuliahan dan pengerjaan tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini jauh dari sempurna. Oleh sebab itu segala

kritik, saran dan masukkan yang membangun sangat diharapkan. Akhir kata semoga tugas

akhir ini dapat berguna dan bermanfaat bagi yang membaca.


xii

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL (BAHASA INDONESIA)…………………………………………i

HALAMAN SAMPUL (BAHASA INGGRIS)……………………………………….……ii

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................................. iii

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................................. iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................................................................ v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ..................................................... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN .................................................................... vii

INTISARI ........................................................................................................................... viii

ABSTRACT ......................................................................................................................... ix

KATA PENGANTAR ........................................................................................................... x

DAFTAR ISI ....................................................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................... xvi

DAFTAR TABEL .............................................................................................................. xix

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................................. 1

1.1. Latar Belakang ........................................................................................................ 1

1.2. Tujuan Penelitian .................................................................................................... 2

1.3. Manfaat Penelitian .................................................................................................. 2

1.4. Batasan Masalah ..................................................................................................... 3

1.5. Metode Penelitian ................................................................................................... 3

BAB II DASAR TEORI ........................................................................................................ 5

2.1. Sensor Warna TCS3200 .......................................................................................... 5

2.2. Arduino Uno ........................................................................................................... 7

2.3. Konveyor ................................................................................................................ 9

2.3.1. Belt Konveyor ............................................................................................... 10

2.4. Motor DC .............................................................................................................. 10

2.5. Relay ..................................................................................................................... 11

2.6. Limit Switch ......................................................................................................... 12

2.7. Buzzer ................................................................................................................... 13

2.8. Led ........................................................................................................................ 14


xiii

2.9. PLC (Programmable Logic Controllers) ............................................................... 15

2.9.1. PLC M221 ..................................................................................................... 17

2.9.2. Diagram Ladder ............................................................................................. 19

2.9.3. Fungsi-fungsi Logika Dasar .......................................................................... 20

2.10. SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) ..................................... 21

2.10.1. Arsitektur Sistem SCADA ............................................................................ 22

2.10.2. Wonderware Intouch ..................................................................................... 23

2.11. Komunikasi via Ethernet ................................................................................... 27

2.12. Wonderware MODBUS Ethernet I/O Server (MBENET) ................................ 28

BAB III PERANCANGAN PENELITIAN ........................................................................ 30

3.1. Perancangan Perangkat Keras Mekanis ................................................................ 31

3.1.1. Perancangan Penurunan Bola Secara Satu Persatu ....................................... 31

3.1.2. Perancangan Conveyor .................................................................................. 32

3.1.3. Perancangan Palang Pemisah Bola ................................................................ 33

3.2. Blok Diagram Sistem ............................................................................................ 33

3.3. Perancangan Perangkat Keras Elektronis ............................................................. 35

3.3.1. Rangkaian Sensor Warna............................................................................... 35

3.3.2. Data Range Warna Dan Keluaran Arduino Ke PLC ..................................... 36

3.3.3. Rangkaian Arduino Ke PLC M221 ............................................................... 37

3.4. Rangkaian PLC ..................................................................................................... 37

3.4.1. Rangkaian Input PLC .................................................................................... 37

3.4.2. Rangkaian Output PLC .................................................................................. 38

3.5. Perancangan Programmable Logic Controller (PLC) ........................................... 40

3.6. Perancangan Software HMI .................................................................................. 41

3.7. Perancangan Diagram Alir .................................................................................... 43

3.7.1. Proses Pembaca Sensor Warna ...................................................................... 45

3.7.2. Perancangan Unit Penyortiran ....................................................................... 46

3.7.3. Perancangan Unit Penyortiran Bola Warna Merah ....................................... 47

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................. 48

4.1. Perubahan Perancangan ........................................................................................ 48

4.1.1. Tempat Sensor Warna ................................................................................... 48


xiv

4.1.2. Penambahan Sensor LDR .............................................................................. 49

4.1.3. Perubahan Rangkaian Dari Arduino Ke PLC ................................................ 50

4.1.4. Perubahan Pada Tampilan HMI .................................................................... 51

4.2. Implementasi Perangkat Keras ............................................................................. 52

4.2.1. Pengendali Bola Turun Satu Persatu ............................................................. 52

4.2.2. Hasil Implementasi Konveyor ....................................................................... 53

4.2.3. Palang Pemisah Bola ..................................................................................... 54

4.2.4. Relay Pembalik Putaran Motor ..................................................................... 55

4.3. Hasil Pengamatan Sistem ...................................................................................... 56

4.3.1. Program Arduino ........................................................................................... 56

4.3.2. Hasil Pengamatan Pada Arduino ................................................................... 58

4.3.3. Hasil Data Proses Aktif Sistem ..................................................................... 60

4.3.4. Hasil Proses Deteksi Tiap Warna Bola.......................................................... 61

4.3.5. Hasil Proses Bola Penuh ................................................................................ 63

4.3.6. Data proses pemilah warna bola .................................................................... 65

4.3.7. Analisis Hardware keseluruhan sistem .......................................................... 70

4.3.8. Hasil Pengamatan Sub Sistem ....................................................................... 72

4.4. Implementasi Perangkat Lunak............................................................................. 73

4.4.1. Tombol Start Dan Stop .................................................................................. 73

4.4.2. Ladder Pengendali Bola Turun Satu Persatu ................................................. 74

4.4.3. Ladder Input Analog PLC ............................................................................. 74

4.4.4. Ladder Pengendali Konveyor ........................................................................ 75

4.4.5. Ladder Pengendali Palang Pemisa Bola ........................................................ 76

4.4.6. Ladder Penghitung Jumlah Bola.................................................................... 76

4.4.7. Ladder Pengendali Led Indikator Dan Buzzer .............................................. 77

4.4.8. Scripts Animasi Pada Intouch........................................................................ 77

4.4.9. Tagname Dictionary ...................................................................................... 86

4.5. Komunikasi antara HMI dan PLC ........................................................................ 87

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 85

5.1. Kesimpulan ........................................................................................................... 85

5.2. Saran ..................................................................................................................... 85


xv

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................... 86

LAMPIRAN ........................................................................................................................ 88


xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Blok diagram sistem penyortiran bola berdasarkan warna ............................... 4

Gambar 2.1. Sensor warna TCS3200 .................................................................................... 5

Gambar 2.2. Grafik karakteristik sensor TCS3200 ............................................................... 6

Gambar 2.3. Karakteristik perbandingan antara temparatur koefisien terhadap panjang

gelombang. ............................................................................................................................ 7

Gambar 2.4. Arduino Uno ..................................................................................................... 8

Gambar 2.5. Konfigurasi pin Arduino Uno ........................................................................... 9

Gambar 2.6. Jenis-jenis conveyor ......................................................................................... 9

Gambar 2.7. Belt conveyor .................................................................................................. 10

Gambar 2.8. Motor DC ........................................................................................................ 11

Gambar 2.9. Simbol relay .................................................................................................... 12

Gambar 2.10. Bentuk relay .................................................................................................. 12

Gambar 2.11. Simbol dan bentuk limit switch .................................................................... 13

Gambar 2.12. Konstruksi limit switch ................................................................................. 13

Gambar 2.13. Bentuk Buzzer .............................................................................................. 14

Gambar 2.14. Blog diagram CPU ........................................................................................ 16

Gambar 2.15. Bagian PLC modicon M221 tipe TM221CE40R ......................................... 17

Gambar 2.16. Ladder diagram NO ..................................................................................... 19

Gambar 2.17. Ladder diagram NC ...................................................................................... 19

Gambar 2.18. Ladder diagram logika AND ....................................................................... 20

Gambar 2.19 Ladder diagram logika OR ............................................................................ 20

Gambar 2.20. Ladder diagram logika NOT ........................................................................ 20

Gambar 2.21. Ladder diagram logika NAND ..................................................................... 21

Gambar 2.22. Ladder diagram logika NOR ........................................................................ 21

Gambar 2.23. Ladder diagram logika XOR ........................................................................ 21

Gambar 2.24. Skema sistem SCADA sederhana dalam pengendalian sistem .................... 22

Gambar 2.25. Tipe PLC dan rentang alamat yang didukung MBENET ............................. 29

Gambar 3.1 Ilustrasi sistem penyortiran berdasarkan warna berbasis PLC M221 .............. 30

Gambar 3.2. Desain sistem bola turun satu persatu ............................................................. 32

Gambar 3.3. Desain Konvenyor .......................................................................................... 32


xvii

Gambar 3.4. Desain palang pemisah bola ........................................................................... 33

Gambar 3.5. Blok diagram dari sistem penyortiran bola berdasarkan warna berbasis PLC

M221 .................................................................................................................................... 34

Gambar 3.6. Rangkaian sensor warna ................................................................................. 35

Gambar 3.7. Output arduino ke input PLC .......................................................................... 36

Gambar 3.8. Rangkaian komunikasi antara arduino dan PLC M221 .................................. 37

Gambar 3.9. Rangkaian input PLC ...................................................................................... 38

Gambar 3.10. Rangkaian palang pemisah bola 1 ................................................................ 38

Gambar 3.11. Rangkaian konveyor ..................................................................................... 39

Gambar 3.12. Rangkaian buzzer.......................................................................................... 39

Gambar 3.13. Rangkaian LED RED ................................................................................... 40

Gambar 3.14. Tampilan awal .............................................................................................. 41

Gambar 3.15. Tampilan HMI .............................................................................................. 42

Gambar 3.16. Tampilan layer alarm .................................................................................... 43

Gambar 3.17. Diagram alir sistem penyortiran bola berdasarkan warna ............................ 44

Gambar 3.18. Proses kerja sensor warna ............................................................................. 45

Gambar 3.19. Proses untuk unit penyortiran bola ............................................................... 46

Gambar 3.20. Proses penyortiran bola warna merah ........................................................... 47

Gambar 4.1. Hasil implementasi tempat sensor warna ....................................................... 48

Gambar 4.2. Hasil implementasi rangkaian sensor LDR .................................................... 49

Gambar 4.3. Rangkaian low pass filter ............................................................................... 50

Gambar 4.4. Tampilan monitoring pada HMI ..................................................................... 51

Gambar 4.5. Tampilan windows tambahan ......................................................................... 52

Gambar 4.6. Hasil implemtasi perangkat keras ................................................................... 52

Gambar 4.7. Pengendali bola turun satu persatu ................................................................. 53

Gambar 4.8. Bentuk umum konveyor ................................................................................. 54

Gambar 4.9. Palang pemisah bola ....................................................................................... 55

Gambar 4.10. Rangkaian pengendali putaran palang pemisah bola .................................... 55

Gambar 4.11. Program untuk menjalankan sensor ldr ........................................................ 56

Gambar 4.12. Program pembaca sensor warna ................................................................... 57

Gambar 4.13. Lingkaran pembuat turun bola satu persatu .................................................. 70

Gambar 4.14. Belt konveyor................................................................................................ 71


xviii

Gambar 4.15. Jalur jatuhnya bola ........................................................................................ 71

Gambar 4.16. Ladder tombol start dan stop untuk HMI ..................................................... 73

Gambar 4.17. Tombol start dan stop pada tampilan HMI ................................................... 73

Gambar 4.18. Ladder pengendali bola turun satu persatu ................................................... 74

Gambar 4.19. Ladder input analog PLC .............................................................................. 75

Gambar 4.20. Ladder pengendali konveyor ........................................................................ 75

Gambar 4.21. Ladder pengendali palang pemisah bola....................................................... 76

Gambar 4.22. Ladder penghitung jumlah bola .................................................................... 76

Gambar 4.23. Ladder pengendali led dan buzzer ................................................................ 77

Gambar 4.24. konfigurasi I/O pada MBENET .................................................................... 87

Gambar 4.25. Konfigurasi pada InTouch ............................................................................ 87

Gambar 4.26. Konfigurasi pada SoMachineBasic............................................................... 88


xix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Konfigurasi Pin Arduino Uno. .............................................................................. 8

Tabel 2.2. Arus maju maksimum dan tegangan untuk warna Led ...................................... 14

Tabel 2.3. (Lanjutan) Arus maju maksimum dan tegangan untuk warna led ...................... 15

Tabel 3.1. Keterangan bagian-bagian sistem penyortiran bola berdasarkan warna berbasis

PLC M221 ........................................................................................................................... 31

Tabel 3.2. Keterangan koneksi pin yang masuk pada arduino ............................................ 35

Tabel 3.3. Keterangan koneksi pin yang masuk pada arduino ............................................ 35

Tabel 3.4. Tabel range warna .............................................................................................. 36

Tabel 3.5. tabel konversi nilai ADC .................................................................................... 36

Tabel 3.6. Alamat input pada PLC ...................................................................................... 40

Tabel 3.7. Alamat output pada PLC .................................................................................... 41

Tabel 3.8. Pengamatan memori pada PLC .......................................................................... 43

Tabel 4.1. Perubahan nilai range warna bola....................................................................... 49

Tabel 4.2. Tabel keluaran arduino ke PLC dengan Low Pass filter .................................... 50

Tabel 4.3. Hasil pengamatan tampilan serial monitor pada arduino ................................... 58

Tabel 4.4. (Lanjutan) tabel pengamatan pada arduino ........................................................ 59

Tabel 4.5. Tampilan HMI proses aktif dan non aktif sistem ............................................... 60

Tabel 4.6. Tampilan HMI untuk tiap warna bola ................................................................ 61

Tabel 4.7. (Lanjutan) tampilan HMI untuk tiap warna bola ................................................ 62

Tabel 4.8. (Lanjutan) tampilan HMI untuk tiap warna bola ................................................ 63

Tabel 4.9. Tampilan HMI ketika bola penuh....................................................................... 64

Tabel 4.10. Tabel hasil percobaan pemilah bola ................................................................. 65

Tabel 4.11. (Lanjutan) tabel hasil percobaan pemilah bola ................................................. 66

Tabel 4.12. Tabel penyortiran 30 bola warna merah. .......................................................... 66

Tabel 4.13. (Lanjutan) tabel penyortiran 30 bola warna merah .......................................... 67

Tabel 4.14. Tabel penyortiran 30 bola warna hijau ............................................................. 67

Tabel 4 .15. (Lanjutan) Tabel penyortiran 30 bola warna hijau .......................................... 68

Tabel 4 .16. Tabel penyortiran 30 bola warna biru ............................................................. 68

Tabel 4.17. (Lanjutan) Tabel penyortiran 30 bola warna biru............................................. 69

Tabel 4.18. Tabel data komponen pemisah bola ................................................................. 69


xx

Tabel 4.19. Hasil pengukuran tegangan sub sistem............................................................. 72

Tabel 4.20. Scripts animasi HMI ......................................................................................... 77

Tabel 4.21. (Lanjutan) scripts animasi HMI........................................................................ 78








Tabel 4.29. Tagname yang digunakan pada HMI ............................................................... 86


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dalam dunia industri, khususnya proses produksi, penyortiran barang masih

dilakukan secara manual sehingga membutuhkan waktu yang lama dan kurang akurat pada

saat pemilihan barang tersebut. Akan tetapi jika proses produksi tersebut dilakukan secara

otomatis akan lebih menguntungkan bagi perusahaan maupun pekerja itu sendiri. Rata-rata

semua pabrik yang ada diIndonesia pasti melakukan proses penyortiran benda, oleh karena

itu dibutuhkan alat yang dapat mengerjakan hal tersebut secara otomatis. Penyortiran warna

adalah salah satu alat yang mendukung hal tersebut. Dengan memanfaatkan warna benda,

setiap benda dapat disortir secara otomatis. Selain sistem penyortiran dibutuhkan juga

pengontrolan jarak jauh yang dapat membantu memonitoring suatu sistem.

Dalam proses penyortiran dibutuhkan suatu alat yang dapat mempersingkat waktu

pengerjaan dan optimal dalam pernyotiran. PLC (Programmable Logic Controller) adalah

salah satu teknologi digital yang memiliki banyak kelebihan dan sangat membantu dalam

bidang industri masa kini. PLC merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menggantikan

sistem kontrol mesin berbasis relay dan juga dirancang untuk mengontrol suatu proses mesin

secara otomatis. PLC banyak di pakai dalam aplikasi aplikasi indutri lain misalnya pada

proses pengepakan, pencampuran bahan makan, perakitan otomatis dan lain lain. Untuk

membantu sistem secara otomatis dibutuhkan juga suatu sistem yang dapat memonitoring

sistem tersebut.

SCADA merupakan bagian dari PLC yang mampu memonitoring sistem yang

dikontrol oleh PLC. Sistem ini sangat dibutuhkan untuk melakukan suatu sistem monitoring

yang membutuhkan kecermatan dalam mengatasi suatu kondisi yang dapat terjadi sewaktu-

waktu dan sulit ditangani oleh manusia. Sistem SCADA sangat penting untuk industri yang

menerapkan konsep otomasi dan pengontrolan jarak jauh yang dapat diakses secara Real-

Time. Namun sistem pengontrolan menggunakan SCADA ini masih kurang dikenal

masyarakat Indonesia terutama diindustri indonesia bagian timur. Pada saat saya melakukan


2

kerja praktek selama 1 bulan disebuah industri, SCADA yang digunakan pada industri yang

ada di NTT masih melibatkan pihak asing dengan implementasi sistem yang terbatas,

dikarenakan mahalnya biaya investasi untuk sistem ini.

Dengan melihat latar belakang diatas pada Tugas Akhir (TA) ini akan membuat

SCADA untuk sistem penyortiran bola berdasarkan warna berbasis PLC M221. Sistem ini

merupakan pengembangan dan penelitian dari yang sudah ada sebelumnya yaitu, sistem

pengepakan produk dengan kendali PLC SIEMENS S7-300. Penelitian tersebut

menggunakan PLC SIEMENS S7-300, 2 buah konveyor dan belum menggunakan SCADA

sebagai monitoring sistem. Alat yang akan dibuat kali ini akan lebih sederhana dengan

menggunakan PLC M221, 1 buah conveyor dan SCADA sebagai monitoring sistem tersebut.

Dalam penelitian ini, penulis akan membuat sebuah miniatur sistem penyortiran

berbasis PLC M221 dengan menggunakan sensor TCS 3200 sebagai sensor pembaca warna

bola. sensor TCS 3200 akan di kontrol oleh Arduino untuk mengolah data dan mengirimkan

ke PLC. Setelah menerima data dari arduino, PLC akan mengendalikan motor DC sebagai

pemisah bola sesuai warna yang diinginkan dan buzzer untuk menandakan bahwa tempat

penampungan sudah penuh.

1.2. Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah merancang dan

mengimplementasikan aplikasi SCADA untuk monitoring controling sistem penyortiran

bola berdasarkan warna (3 warna) menggunakan PLC M221 dengan menggunakan HMI

yaitu Wondare InTouch.

1.3. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian:

1. Membantu dan mempermudah proses penyortiran yang selama ini dilakukan oleh

manusia dan mendapatkan hasil yang lebih optimal.

2. Memudahkan operator untuk mengetahui hasil penyortiran


3

1.4. Batasan Masalah

Agar tugas akhir ini bisa mengarah pada tujuan dan untuk menghindari

kompleksnya permasalahan yang muncul, maka diperlukan adanya batasan-batasan masalah

yang sesuai dengen tujuan tugas akhir ini. Adapun batasan masalahnya adalah:

1. Menggunakan bola 3 warna yaitu merah, hijau, dan biru

2. Menggunakan sensor TCS3200 sebagai sensor pembaca warna

3. Menggunakan Arduino untuk mengolah dan mengirim data yang diperoleh dari

sensor TCS3200

4. Menggunakan PLC M221 sebagai controller

5. HMI atau Human Machine Interface menggunakan software Wonderware InTouch

yang akan ditampilkan pada layar komputer

6. Membuat satu konveyor yang digerakkan oleh Motor DC.

7. Menggunakan 3 buah motor dc untuk pemilah bola sesuai warna yang diinginkan

8. Menggunakan buzzer untuk menandakan bahwa tempat penampung bola sudah

terisi 10 bola.

9. Menggunakan Relay untuk melindungi output dari tegangan berlebih dan sebagai

pengendali arah putaran motor

10. Komunikasi antara HMI dan PLC melalui Ethernet

1.5. Metode Penelitian

Berdasarkan pada tujuan yang akan dipacu metode - metode yang digunakan dalam

penyusunan tugas akhir ini adalah:

1. Studi literature, yaitu dengan cara mempelajari dan membaca tentang arduino, sensor

TCS3200, PLC dan SCADA yang akan digunakan dalam perancangan alat ini.

2. Eksperimen, yaitu dengan langsung melakukan praktek maupun pengujian terhadap

subsistem alat dalam pembuatan tugas akhir yaitu percobaan sensor warna dan

kemudian komunikasi antara arduino dan PLC

3. Perancangan subsistem hardware dan software yaitu dengan mengumpulkan data

kemudian mencari bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat, dengan

mempertimbangkan faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan.


4

Bagian yang akan dirancang adalah tempat turun bola satu persatu, conveyor, palang

pemisah bola, serta software berupa program arduino, PLC dan HMI untuk sistem

penyortiran warna ini.

4. Pembuatan subsistem hardware dan software berdasarkan gambar 1.1 Tahap ini

bertujuan untuk membuat rangkaian sensor warna, limit switch, motor Dc serta

buzzer. Adapun sofware yang akan dibuat untuk program arduino, soMachine Basic

untuk ladder PLC dan juga Wonderare InTouch untuk HMI.

5. Pengujian dan pengambilan data untuk melihat hasil yang didapat sesuai dengan data

riil fisiknya. Data yang diambil berupa proses pemilah barang sesusai warna yang

diinginkan, data tegangan analog yang diolah oleh arduino dan kestabilan conveyor

ketika membawa bola.

6. Analisa dan penyimpulan hasil percobaan. Analisa data dilakukan dengan mengamati

fungsi dari setiap unit, menganalisa sinkronisasi kecepatan dari unit penyortiran.

Sistem hardware dapat bekerja dengan baik jika pemilah warna dapat menempatkan

bola pada wadah yang sudah disediakan berdarsarkan warna yang sudah ditentukan

dan jumlah yang diinginkan. Penyimpulan hasil percobaan dapat dilakukan dengan

membandingkan hasil alat yang dibuat dengan yang dituliskan pada proposal ini.

Via Ethernet

Gambar 1.1. Blok diagram sistem penyortiran bola berdasarkan warna

PLC

M221

Motor DC,

buzzer, LED

Arduino

uno

TCS

3200

Push

Botton &

Limit

swich

HMI


5

BAB II

DASAR TEORI

Bab ini berisi tentang dasar teori dan penjelasan detail tentang peralatan apa saja

yang untuk membuat tugas akhir ini. Peralatan yang akan dibahas adalah sensor warna

TCS3200, Arduino, konvenyor sebagai perangkat penggerak, motor DC, Programmable

Logic Controller (PLC) M221, buzzer, dan LED.

2.1. Sensor Warna TCS3200

Sensor warna adalah sensor yang digunakan pada mikrokontroler untuk

pendeteksian suatu objek benda atau warna dari benda tersebut. Salah satu jenis sensor

warna yaitu TCS 3200. Sensor TCS3200 adalah sensor yang mengkonversi warna cahaya

ke nilai frekuensi. Ada dua komponen utama pembentuk sensor TCS3200 ini, yaitu

photodioda dan pengkonversi arus ke frekuensi. Didalam TCS3200, ada konverter cahaya

ke frekuensi dan membaca sebuah array 8x8 dari photodioda, 16 photodioda mempunyai

penyaring warna biru, 16 photodioda mempunyai penyaring berwarna merah, 16

photodioda mempunyai penyaring berwarna hijau, 16 photodioda untuk warna terang

tanpa penyaring. Keluaran dari sensor ini adalah gelombang kotak (duty cycle) frekuensi

yang berbanding lurus dengan intensitas cahaya (irradience). Sensor warna TCS230

merupakan sensor yang dikemas dalam chip DIP 8 pin dengan bagian muka transparan

sebagai tempat menerima intensitas cahaya yang berwarna.

Gambar 2.1. Sensor warna TCS3200


6

A. Fitur sensor warna TCS3200

1. Power: (2,7V to 5,5V)

2. Interface: Digital TTL

3. High-Resolution Convertion of Light Intensity to Frequency

4. Programmable Color and Full-Scale Output Frequency

5. Power Down Feature

6. Communicates Directly to Microcontroller

7. Size = 28,4x28,4mm

B. Catatan penggunaan

1. Tegangan VDD = 6V

2. Jarak tegangan masukkan, semua masukkan Vi = -0.3V to VDD +0.3V

3. Suhu operasi = -40ºC to 85ºC

4. Suhu penyimpanan = -40ºC to 85ºC

5. Temparatur masksimum penyolderan sesuai dengan JEDEC J-STD-020A = 260ºC

Gambar 2.2. Grafik karakteristik sensor TCS3200

Pada gambar 2.2 ini menunjukkan sensor warna terdiri dari 4 kelompok photodioda,

dengan masing-masing kelompok mempunyai sesnsitivitas yang berbeda-beda satu dengan

yang lain.


7

Gambar 2.3. Karakteristik perbandingan antara temparatur koefisien terhadap panjang

gelombang.

Dari gambar 2.3 dapat dilihat semakin besar temperatur koefisien yang diperoleh

dari photodioda, maka semakin jauh panjang gelombang yang dihasilkan oleh sensor,

dimana keadaan temperatur koefisien tersebut dipengaruhi oleh keadaan panjang gelombang

atau pencahayaan, hal ini menunjukkan bahwa sensor TCS3200 memiliki karaktersitik

panjang gelombang yang linear.

2.2. Arduino Uno

Arduino merupakan sebuah platform dari physical computing yang bersifat open

source. Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat pengembangan, tetapi kombinasi dari

hardware, bahasa pemrograman dan Integrated Development Environment (IDE) yang

canggih. IDE adalah sebuah software yang sangat berperan untuk menulis program,

mengcompile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memory mikrokontroler.

Arduino uno adalah board mikrokontroler berbasis Atmega328. Arduino UNO memiliki 14

pin input dari output digital dimana pin 6 tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan

6 pin input analog, 16 MHz oslilator kristal, konektor USB, jack listrik dan tombol reset.

Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung

ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa menggunakan adaptor AC – DC

atau baterai. Setiap digital pin pada board Arduino Uno beroperasi pada tegangan 5 volt.

Pin-pin digital tersebut juga memunginkan dapat mengeluarkan atau menerima arus

maksimal sebesar 40 mA dan memiliki internal pull-up resistor (yang terputus secara

default) antara 20-50 KΩ. Spesifikasi Arduino Uno ditunjukan pada alokasi penempatan pin-

pin Arduino Uno pada Tabel 2.5.


8

Gambar 2.4. Arduino Uno

Tabel 2.1. Konfigurasi Pin Arduino Uno.

No Parameter Keterangan

1 ATMega 328 IC mikrokontroler yang digunakan pada Arduino Uno. IC

ATMega 328 memiliki flash memory 32 KB (dengan 0,5 KB

digunakan untuk boatloader). ATMega 328 juga memiliki 2

KB SRAM dan 1 KB EEPROM yang dapat ditulis dan dibaca

dengan EEPROM library.

2 Jack USB Untuk komunikasi mikrokontroler dengan PC

3 Jack Adaptor Masukan power eksternal bila Arduino bekerja mandiri (tanpa

komunikasi dengan PC melalui kabel serial USB.

4 Tombol Reset Tombol reset internal yang digunakan untuk mereset modul

Arduino.

5 SDA dan SCL Komunikasi Two Wire Interface (TWI) atau inter integrated

circuit (12C) dengan menggunakan wire library.

6 GND dan AREF GND = Pin ground dari regulator tegangan board

Arduino.

AREF = Tegangan Referensi untuk input analong.

7 Pin Digital Pin yang digunakan untuk menerima input digital dan

memberi output berbentuk digital (0 dan 1 atau low dan high)

8 Pin serial Digunakan untuk menerima dan mengirimkan data serial TTL

(Receiver(Rx), Transmiter(Tx)). Pin 0 dan 1 sudah terhubung

kepada pin serial USB to TTL sesuai dengan pin ATMega.

9 Pin Power Vin = Masukan tegangan input bagi Arduino ketika

menggunakan sumber tegangan eksternal.

5 V = Sumber tegangan yang dihasilkan regulator

internal board Arduino

3,3 V = Sumber tegangan yang dihasilkan regulator internal

board Arduino. Arus maksimal pada pin ini adalah 50 mA.

GND = Pin ground dari regulator tegangan board

Arduino.

IOREF = Tegangan Referensi

10 Pin Analogin Menerima input dari perangkat analog lainya.


9

Gambar 2.5. Konfigurasi pin Arduino Uno

2.3. Konveyor

Konveyor adalah suatu sistem mekanik yang mempunyai fungsi memindahkan

barang dari suatu tempat ke tempat lain. Konveyor banyak dipakai di industri untuk

transportasi barang yang jumlahnya sangat banyak dan berkelanjutan. Conveyor banyak

dipakai karena memiliki nilai ekonomis dibandingkan dengan alat trasnportasi lainnya dan

membuat jalannya proses produksi menjadi lebih efisien, oleh karena itu sistem konveyor

menjadi pilihan yang popular dalam dunia industri khususnya proses penyortiran. Pada

gambar 2.6 dijelaskan jenis konveyor yang dibuat sesuai dengan kebutuhan industri seperti

(a) Belt Conveyor, (b) Scrapper Conveyor, (c) Screw Conveyor.

(a) (b) (c)

Gambar 2.6. Jenis-jenis conveyor


10

2.3.1. Belt Konveyor

Dari banyak jenis konvenyor maka dipilihlah konveyor sabuk (Belt Conveyor)

karena lebih mudah dibuat dan hemat. Komponen utama dari konveyor sabuk ini adalah:

Roller, sabuk(Belt), rangka, Motor DC, roda gigi/pulley. Konveyor sabuk (belt conveyor)

merupakan salah satu handling sistem yang digunakan untuk memindahkan hulk load dan

juga ada yang dipakai untuk memindahkan unit load. Belt merupakan sabuk yang berputar

pada drum yang ditumpu oleh idler pulley atau stationary runways. Syarat yang harus

dipenuhi dari suatu belt adalah sifat hidrokopis harus rendah (tidak mudah lembab). Belt

harus kuat menahan beban yang direncanakan, beratnya ringan, fleksibel, masa pemakaian

yang panjang. Belt pada conveyor digunakan untuk meletakkan barang diatasnya sehingga,

lebar belt harus diperhatikan. Lebar belt ini dipengaruhi oleh lebar lebar dari barang yang

diangkut.

Lapisan Belt juga sangat menentukan kekuatan dari belt, semakin banyak lapisan

belt semakin kuat belt conveyor tersebut, selain itu lapisan belt ini dapat menyerap tegangan

longitudinal yang disebabkan oleh barang yang diangkut.

Gambar 2.7. Belt conveyor

2.4. Motor DC

Motor DC adalah jenis motor listrik yang bekerja menggunakan tegangan searah

sebagai sumber tenaganya. Prinsip kerja motor DC berdasar pada penghantar yang

membawa arus ditempatkan didalam suatu medan magnet. Penghantar akan mengalami gaya

yang dijelaskan pada sebuah kawat berarus yang dihubungkan pada kutub magnet utara dan

selatan. Arah gaya dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kiri. Apabila suatu

kumparan jangkar (rotor) dialiri arus listrik dalam suatu medan magnet maka akan

terbangkit gaya (pada rotor tersebut).


11

Gaya menimbulkan torsi yang akan menghasilkan rotasi mekanik sehingga motor

akan berputar. Jadi motor menerima sumber arus searah jala-jala kemudian diubah menjadi

energi mekanik berupa putaran, yang nantinya dipakai oleh peralatan lain. Adapun

konstruksi motor DC meliputi, sikat berfungsi mensuplay arus pada jangkar melalui

komutator, posisi sikat berapa pada inti kumparan. Stator adalah bagian dari motor yang

tidak bergerak (diam), stator motor DC dari magnet permanen. Fungsi dari stator adalah

untuk menghasilkan medan magnet. Rotor adalah bagian dari motor yang bergerak, rotor

terdiri dari dua bagian yaitu, komutator fungsinya untuk membuat arus jangkar mengalir

dalam satu arah arah tertentu sehingga putaran juga searah. Jangkar adalah tempat

membelitkan kabel-kabel jangkar yang berfungsi untuk menghasilkan torsi.

Gambar 2.8. Motor DC

2.5. Relay

Relay adalah saklar (switch) elektro-magnetik yang menggunakan tegangan DC

rendah (low power) untuk menghidupkan dan mematikan suatu alat atau sistem yang

terhubung dengan tegangan DC yang tinggi atau tegangan AC. Susunan relay yang paling

sederhana terdiri atas kumparan kawat kumparan penghantar yang digulung pada inti besi.

Susunan kontak poin relay, secara umum terdiri dari 2 jenis yaitu:

a) Normally Close (NC): yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di

posisi CLOSE (tertutup).

b) Normally Open (NO): yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di

posisi OPEN (terbuka).


12

Gambar 2.9. Simbol relay

Berdasarkan pada prinsip dasar kerjanya, relay dapat berkeja karena adanya medan

magnet yang digunakan untuk menggerakkan saklar. Saat kumparan diberikan diberikan

tegangan sebesar tegangan kerja relay maka akan timbul medan magnet pada kumparan

karena adanya arus yang mengalir pada lilitan kawat. Kumparan yang bersifat sebagai

elektromagnetik ini kemudian akan menarik saklar dari kontak NC ke kontak NO. Jika

tegangan pada kumparan dimatikan maka medan magnet pada kumparan akan hilang

sehingga pegas akan menarik saklar kekontak NC.

Gambar 2.10. Bentuk relay

2.6. Limit Switch

Limit switch merupakan jenis saklar yang dilengkapi dengan katup yang berfungsi

menggantikan tombol. Prinsip kerja limit switch sama seperti saklar Push ON yaitu hanya

akan menghubungkan pada saat katupnya ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah

ditentukan dan akan memutus saat katup tidak ditekan. Limit switch termasuk dalam

kategori sensor mekanis yaitu sensor yang akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi


13

perubahan mekanin pada sensor tersebut. Penerapan limit switch adalah sebagai sensor

posisi suatu benda atau objek yang bergerak.

Gambar 2.11. Simbol dan bentuk limit switch

Limit switch umumnya digunakan untuk:

a) Memutuskan dan menghubungkan rangkaian menggunakan objek atau benda lain.

b) Menghidupkan daya yang besar, dengan sarana yang kecil.

c) Sebagai sensor posisi atau kondisi suatu objek.

Prinsip kerja limit switch diaktifkan dengan penekanan pada tombol pada

batas/daerah yang telah ditentukan sebelumnya sehingga terjadi pemutusan atau

penghubungan rangkaian tersebut. Limit switch dua kontak yaitu NO (Normally Open) dan

kontak NC (Normally Close) dimana salah satu kontak akan aktif jika tombol tertekan.

Konstruksi limit switch dapat dilihat pada gambar 2.12.

Gambar 2.12. Konstruksi limit switch

2.7. Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah

getaran listrik menjadi menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir

sama dengan loudspeaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada

diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet,

kumparan tadi akan tertarik kedalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas

magnetnya, karena kumparan yang dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan


14

akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang

akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah

selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).

Gambar 2.13. Bentuk Buzzer

2.8. Led

Light Emitting Diode atau sering disingkat LED adalah komponen elektronika yang

dapat memancarkan cahaya ketika diberikan tegangan. LED memiliki kelebihan seperti tidak

menimbulkan panas, tahan lama, tidak mengandung bahan berbahaya seperti merkuri, dan

hemat listrik serta bentuknya yang kecil. Ada beberapa pengaplikasian LED dalam

kehidupan sehari-hari seperti: lampu penerangan jalan, lampu penerangan rumah, lampu

dekorasi interior ataupun exterior dan juga sebagai lampu indikator pada sebuah perangkat

elektronika. LED memiliki berbagai macam warna diantaranya seperti warna merah, kuning

biru, putih, hijau, jingga dan infra merah. Masing-masing warna LED memerlukan arus maju

(Forward Current) untuk dapat menyalakan LED tersebut. Arus maju untuk sebuah LED

tergolong rendah sehingga memerlukan sebuah resistor yang berfungsi sebagai pembatas

arus agar arus yang masuk tidak melewati batas arus maju pada LED tersebut sehingga tidak

merusak LED yang bersangkutan

Tabel 2.2. Arus maju maksimum dan tegangan untuk warna Led

Jenis led Warna If Max Vf(typ.) Vf Max Vr Max

standard Merah 30mA 1.7V 2.1V 5V

standard Merah terang 30mA 2.0V 2.5V 5V

standard Hijau 25mA 2.2V 2.5V 5V


15

Tabel 2.3. (Lanjutan) Arus maju maksimum dan tegangan untuk warna led

Jenis led Warna If Max Vf(typ.) Vf Max Vr Max

High intensity Biru 30mA 4.5V 5.5V 5V

Super bright Merah 30mA 1.85V 2.5V 5V

Low current Merah 30mA 1.7 2.0V 5V

Keterangan:

If Max = Arus maju maksimal

VL = tegangan led

Vf Max = tegangan maju maksimal

Vr Max = tegangan terbalik maskimal

Setelah mengetahui tegangan dan arus maju untuk masing-masing led seperti

pada tabel 2.4 maka dapat menghitung nilai resistor yang diperlukan untuk rangkaian led

agar led yang dirangkai tidak terbakar atau rusak karena kelebihan arus dan tegangan.

Untuk menghitung nilai resistor dengan menggunakan rumus berikut:

R = (VS – VL) / I (2.1)

Keterangan:

R = Nilai resistor (Ω)

VS = Tegangan input (V)

VL =Tegangan Led (V)

I = Arus maju led (A)

Dalam perhitungan Arus maju led (I) tidak boleh melebihi arus maju maksimal (IF

Max) yang telah ditentukan pada tabel 2.4

2.9. PLC (Programmable Logic Controllers)

PLC (Programmable Logic Controllers) merupakan perangkat berbasis

mikrokontroler yang beroperasi secara digital, menggunakan programmable memory untuk

menyimpan seceara internal instruksi instruksi yang melakukan fungsi khusus seperti logika,

sequencing, timing, counting, dan arimatika untuk mengontrol mesin atau proses melalui


16

modul modul I\O digital maupun analog. Pada PLC terdapat beberapa komponen pembentuk

yaitu:

A. Catu daya

Catu daya ini berfungsi sebagai sumber tegangan untuk komponen komponen yang

terdapat pada PLC. Kebanyakan PLC bekerja pada catu daya 24 VDC dan 220 VAC

B. CPU (central processing unit)

CPU merupakan bagian yang berfungsi sebagai otak dari PLC. CPU terdari 3

komponen penyusun: prosesor, memory dan catu daya (power suplay)

Gambar 2.14. Blog diagram CPU

Prosesor merupakan otak dari sebuah PLC, fungsinya adalah mengatur sistem pada

PLC, mengerjakan berbagai operasi antara lain eksekusi program menyimpan dan

mengambil data dari memory membaca nilai input dan mengatur nilai output,

memeriksa kerusakan, melakukan operasi matematis, manipulasi data, tugas-tugas

diagnosis serta melakukan komunikasi dengan perangkat lain. Memori merupakan

bagian dari CPU PLC yang merupakan tempat data serta program yang disimpan

dan dieksekusi oleh prosesor.

C. Modul masukkan dan modul keluaran

Modul masukan dan modul keluaran merupakan penghubung atau perantara PLC

dengan perangkat keras masukkan dan perangkat keras keluaran. Modul masukkan

dan keluaran berfungsi untuk mengkonversi atau mengubah sinyal-sinyal

masukkan dari perangkat keras masukan kesinyal-sinyal yang sesuai dengan

tegangan kerja CPU PLC.


17

D. Perangkat pemrograman (Programming Device)

Perangkat program PLC merupakan alat untuk membuat dan mengedit program

yang ada didalam PLC. Ada dua program yang bisa digunakan yaitu melalui

komputer dan program manual yang biasa disebut konsol (console).

2.9.1. PLC M221

PLC M221 merupakan pengontrol sistem yang akan digunakan pada tugas akhir ini

dan merupakan pruduk dari PLC schneider electric. Tipe PLC yang akan digunakan adalah

PLC Modicon M221 tipe TM221CE40R. Didalam PLC M221 ini terdapat 40 port I\O

dimana 24 port input dan 16 port output. Untuk input PLC M221 ini berupa sensor baik

diskret, numeric maupun analog, atau saklar pushbotton.

Gambar 2.15. Bagian PLC modicon M221 tipe TM221CE40R


18

Keterangan bagian PLC M221 tipe TM221CE40R

1. Status LED

2. Output removable terminal block

3. Clip-on lock for 35 mm (1.38 in.) top hat section rail (DIN-rail)

4. Ethernet port / RJ45 connector

5. 100...240 Vac power supply

6. USB mini-B programming port / For terminal connection to a programming PC

(SoMachine Basic)

7. Serial line port 1 / RJ45 connector (RS-232 or RS-485)

8. SD Card slot

9. 2 analog inputs

10. Run/Stop switch

11. Input removable terminal block

12. I/O expansion connector

13. Cartridge slot 1

14. Cartridge slot 2

15. Protective cover (SD Card slot, Run/Stop switch and USB mini-B programming port)

16. Locking hook

17. Removable analog inputs cover

18. Battery holder

Pada PLC M221 juga terdapat 3 jenis memori yang dapat digunakan sesuai dengan

fungsinya masing-masing yaitu:

a. Memori bit

Memori bit atau dilambangkan dengan %M merupakan memori yang hanya dapat

bernilai 0 dan 1, memori ini terdapat sebanyak 1024 bit.

b. Memori word

Memori word atau dilambangkan dengan %MW merupakan memori yang nilainya

dapat berubah-ubah ketika program dijalankan. Memori ini biasanya digunakan untuk

operasi counter, memori ini terdapat sebanyak 8000 word.

c. Konstanta word

Konstanta word atau dilambangkan dengan %KW merupakan memori yang

digunakan untuk menyimpan konstanta nilai tertentu dan tidak dapat berubah ketika

program dijalankan, memori ini terdapat sebanyak 512 word.


19

2.9.2. Diagram Ladder

Didalam PLC M221, ada dua cara untuk memberikan perintah untuk menjalankan

kehendak yang dibutuhkan. PLC biasanya memakai leader diagram untuk perangkat lunak

yang dibutuhkan. Untuk PLC M221 perangkat lunak yang digunakan untuk pemrograman

yaitu SoMachine Basic. Pada perangkat software ini terdapat dua bahasa pemrograman,

yaitu: IL (Instruction List) dan LD (Leader Diagram). Ada beberapa hal yang perlu

diperhatikan dalam pemrograman PLC menggunakan ladder diagram:

a. Program dibaca dari kiri ke kanan dan dari atas ke bawah.

b. Rung tidak boleh diakhiri tanpa output.

c. Output (coil) dan input (contact) ditampilkan dalam kondisi normal.

d. Input/output diidentifikasi dengan alamat.

Pada ladder diagram terdapat normal contact yang mengacu pada konsep NO

(Normally Open) dan NC (Normally Closed) dari relay contact, terdapat pada gambar 2.15

dan 2.16.

a. Normally Open (NO)

Contact ini menandakan keadaan relay yang dalam keadaan normalnya dalam posisi

terbuka, dan akan terhubung jika relay mendapat tegangan.

Gambar 2.16. Simbol NO

b. Normally Closed (NC)

Contact ini menandakan keadaan relay yang dalam keadaan normalnya dalam posisi

terhubung, dan akan terbuka jika relay mendapat tegangan.

Gambar 2.17. Simbol NC


20

2.9.3. Fungsi-fungsi Logika Dasar

Pada programmable logic controller terdapat intruksi-instruksi dasar yang banyak

digunakan dalam penyusunan diagram ladder. Instruksi-intruksi yang ada akan membentuk

suatu eksekusi diantara lain:

A. Logika AND

Logika AND merupakan kondisi dimana kedua saklar terhubung secara seri dan

kedua saklar harus tertutup untuk menghasilkan keluaran, bentuk ladder terdapat pada

gambar 2.18.

Gambar 2.18. Ladder diagram logika AND

B. Logika OR

Logika OR merupakan kondisi dimana kedua saklar terhubung secara pararel

dan cukup satu saklar yang tertutup sudah bisa menghasilkan keluaran, bentuk ladder

terdapat pada gambar 2.19.

Gambar 2.19 Ladder diagram logika OR

C. Logika NOT

Logika NOT merupakan kondisi dimana sebuah saklar dalam kondisi normal

menghasilkan keluaran, dan akan terbuka apabila mendapat sebuah masukan, bentuk

ladder terdapat pada gambar 2.20.

Gambar 2.20. Ladder diagram logika NOT


21

D. Logika NAND

Logika NAND merupakan kondisi dimana kedua saklar NOT terhubung secara

seri dan apabila kedua saklar dalam kondisi normal maka akan menghasilkan keluaran,

bentuk ladder terdapat pada gambar 2.21.

Gambar 2.21. Ladder diagram logika NAND

E. Logika NOR

Logika NOR merupakan kondisi dimana kedua saklar NOT terhubung secara

pararel dan hanya keadaan dimana kedua saklar mendapat masukan tidak dapat

menghasilkan keluaran, bentuk ladder terdapat pada gambar 2.22.

Gambar 2.22. Ladder diagram logika NOR

F. Logika XOR

Logika XOR merupakan kondisi dimana empat buah kombinasi saklar NC dan

NO yang terhubung secara seri dan pararel. Dimana akan menghasilkan keluaran jika

salah satu dari kedua input bernilai 1, bentuk ladder terdapat pada gambar 2.23.

Gambar 2.23. Ladder diagram logika XOR

2.10. SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)

SCADA merupakan sistem yang dapat melakukan pengawasan, pengendalian, dan

akuisisi data terhadap sebuah plant. Adanya jarak yang jauh antara plant dengan operator

menjadi alasan dibutuhkannya sebuah sistem SCADA yang dilengkapi dengan peralatan

komunikasi yang memadai. Menurut NIST (National Institute of Standards and


22

Technology), sistem SCADA banyak digunakan pada sistem terdistribusi seperti: sistem

distribusi air dan penampungan limbah air, saluran pipa minyak dan gas, transmisi dan

distribusi jaringan listrik, dan sistem transportasi kereta api. Sistem SCADA sederhana dapat

dilihat pada gambar 2.24.

Gambar 2.24. Skema sistem SCADA sederhana dalam pengendalian sistem

2.10.1. Arsitektur Sistem SCADA

Pada sebuah sistem SCADA terdapat 6 bagian utama supaya sistem dapat bekerja

dengan baik yaitu:

1. Operator

Operator merupakan orang yang mengawasi sistem SCADA dan melakukan fungsi

supervisory control untuk operasi plant jarak jauh.

2. Human Machine Interfaces (HMI)

HMI menampilkan data untuk operator dan menyediakan input kontrol bagi

operator dalam berbagai bentuk seperti grafik, skematik, jendela, menu pull-down,

dan tombol.

3. Master Terminal Unit (MTU)

MTU merupakan unit master pada arsitektur master/slave, MTU berfungsi

menampilkan data pada operator melalui HMI, mengumpulkan data dari plant yang

jauh, dan mengirim sinyal kontrol ke plant yang berjauhan.

INPUT

DEVICE

OUTPUT

DEVICE

PC dan

SCADA

PLC


23

4. Communication System

Sistem komunikasi antara MTU dengan RTU ataupun antara RTU dengan field

device dapat berupa :

a. Komunikasi serial (RS232, RS422, RS485)

b. Ethernet

c. Jaringan telepon tetap

d. Leased lines

e. Internet

f. Wireless (wireless LAN, GSM network, modem radio)

5. Remote Terminal Unit (RTU)

RTU merupakan unit slave pada arsitektur master/slave. RTU mengirimkan sinyal

kontrol pada plant yang dikendalikan, mengambil data dari plant, dan mengirim

data ke MTU.

6. Field Device

Field device merupakan plant di lapangan yang terdiri dari berbagai sensor dan

aktuator. Nilai sensor dan aktuator inilah yang diawasi dan dikendalikan supaya

plant dapat berjalan sesuai dengan keinginan pengguna.

2.10.2. Wonderware Intouch

Salah satu paket SCADA yang beredar di pasaran ialah Wonderware. Software utama

yang mendasari keseluruhan program SCADA adalah Wonderware InTouch. Pada dasarnya,

InTouch adalah software Human Machine Interface yang juga dilengkapi dengan fitur dasar

SCADA.

Untuk menggunakan Wonderware InTouch, ada tiga komponen penyusun utama yang

harus diketahui yaitu:

a) InTouch Application Manager yaitu berfungsi untuk mengorganisasikan aplikasi

yang akan dibuat. Masing-masing aplikasi akan dibuatkan directory tersendiri

untuk menyimpan semua file yang berhubungan.

b) InTouch WindowMaker ialah suatu development environment dari InTouch.

Dengan WindowMaker dapat membuat halaman – halaman Human Machine

Interface (HMI) dengan grafik yang object-oriented untuk menciptakan layer

tampilan yang dapat bergerak dan dapat menerima masukan dari pengguna.


24

c) InTouch WindowViewer adalah suatu run-time environment yang dapat

menampilkan layer grafik yang telah dibuat pada WindowMaker. Layer tersebut

menampilkan hasil eksekusi dari InTouch QuickScripts yang digunakan saat

pemrograman awal.

Secara umum, ada 3 langkah dasar yang perlu dilakukan untuk membuat suatu

aplikasi pada Wonderware InTouch, yaitu:

a. Menggambar (darwing)

b. Inisialisasi tagname

c. Menggerakkan (animating)

Pada bagian ini akan dibahas khusus tentang cara menggerakkan objek-objek yang

sudah digambar dan diberi tagname pada bagian sebelumnya. Peran script tentunya sangat

penting untuk proses animasi ini.

A. Macam-macam Script

Pemrograman pada Wonderware InTouch menggunakan InTouch Quick Script.

Tipe script ini relative mudah digunakan karena memanfaatkan struktur high level

language (seperti pada Bahasa pemrograman Pascal) yang telah disederhanakan

sehingga orang awam yang bukan programmer juga dapat memprogram Wonderware

InTouch. Ada banyak cara untuk meletakkan script pada aplikasi, seperti:

1. Application. Script jenis ini digunakan untuk memprogram keseluruhan

window yang ada pada aplikasi.

2. Key. Script yang akan dilakukan saat tombol keyboard tertentu ditekan.

3. Condition. Script yang akan dikerjakan jika terjadi kondisi tertentu dari suatu

tagname, kondisi dinyatakan dalam ekspresi tertentu.

4. Data Change. Script yang akan dieksekusi jika terjadi perubahan nilai pada

tagname tertentu.

B. Animasi

Animasi adalah proses memberi “nyawa” dari objek-objek yang telah digambar dan

diberi tagname. Animasi ini penting karena akan sangat mempermudah operator dalam

memahami, mengawasi, dan mengendalikan proses-proses yang terjadi pada plant. Cara

yang mudah untuk memberikan efek animasi pada gambar ialah dengan melakukan klik

kiri objek dua kali atau meng-klik kanan dan memilih Animation Link.


25

Animation Link sendiri terdiri dari 2 bagian besar: Touch Link dan Display Link.

Touch Link digunakan untuk mengatur interaksi antara operator dengan program,

sedangkan display link digunakan untuk mengatur animasi pada tampilan objek.

Terdapat 4 jenis animasi yang akan dibahas, yaitu:

a) Animasi Diskrit

Animasi yang paling mudah dilakukan ialah animasi diskrit, yang berarti hanya ada

dua kondisi dari objek yang dimanipulasi. Misalnya, warna isi objek berpindah dari merah

ke hijau dan sebaliknya. Peralatan yang statusnya dapat ditampilkan (maupun diubah)

dengan jenis animasi ini tentunya juga peralatan diskrit (contoh: tombol, status on-off

motor, limit switch). Berikut ini pembahasan fitur yang berhubungan dengan animasi

diskrit.

Display Link-Fill Color berguna untuk memberi warna objek berdasarkan dua

kondisi yaitu True (1) dan False (0) dari ekspresi yang digunakan. Kotak Expression bisa

diisi dengan Tagname atau rumus logika tertentu yang memiliki kondisi discrete.

Pada fitur Line Color prinsip kerjanya sama dengan fill color hanya saja line color

yang berubah-ubah adalah garis pembatas objek, bukan isinya. Demikian juga halnya

dengan fitur Text Color, dimana yang berubah-ubah adalah warna teksnya.

Display Link-Miscellanous terdiri dari Blink (untuk mengatur efek kedipan),

visibility (untuk membantu proses animasi dan security), serta disable (untuk kepentingan

security).

Display Link-Visibility digunakan untuk menampilkan atau menghilangkan suatu

objek berdasarkan nilai pada expression. Visibility state mengatur apakah objek akan

tampil (on) atau hilang (off) saat nilai pada expression benar.

b) Animasi Analog

Animasi analog ialah animasi yang dilakukan dalam suatu range nilai tertentu.

Jangkauannya jauh lebih luas daripada animasi diskrit. Peralatan yang ditampilkan

kondisinya ataupun diubah statusnya ialah peralatan analog (contoh: potensiometer,

pengaturan kecepatan motor, sensor suhu analog). Contoh animasi analog misalnya ialah

animasi gerakan barang dari satu tempat ke tempat lain pada conveyor.


26

Display Link-Percent Fill-Vertical digunakan untuk mengisi objek secara vertikal

berdasarkan expression yang diberikan. Berikut ini beberapa isian yang perlu diberikan:

a. Parameter: nilai saat berada pada posisi terendah (Value at Min Fill) dan tertinggi

(Value at Max Fill).

b. Persentase isian objek ditentukan oleh Min dan Max % Fill.

c. Warna latar pengisian (background color) dan arah pengisian (direction) dapat

diatur.

Display Link-Location-Horizontal digunakan untuk menggerakkan objek secara

horizontal. Isian-isian yang perlu diberikan:

a. Besar pergerakan sesuai dengan nilai pada expression.

b. Value mendefinisikan nilai pada posisi paling kiri (At Left End) dan kanan (At Right

End).

c. Horizontal Movement digunakan untuk mendefinisikan jauh dekatnya gerakan

objek.

Display Link-Object Size (Height) digunakan untuk mengubah besarnya ukuran

ketinggian objek berdasarkan nilai yang diberikan. Anchor dipakai untuk menentukan

dari mana objek tersebut mulai berada.

c. Value Display

Value Display ialah fitur untuk menampilkan nilai/kondisi suatu instrument (misal:

sensor suhu, status nyala mati motor) ataupun nama operator pada aplikasi

Wonderware InTouch. Hal ini tentu sangat membantu operator dalam mengamati

berbagai peralatan dan proses yang terjadi pada plant, untuk mewujudkan hal di atas

digunakan link berikut.

Display Link-Value Display digunakan untuk menampilkan nilai suatu tagname di

layar, dengan keterangan:

a. Discrete: untuk objek tipe diskrit (0 atau 1)

b. Analog: untuk objek tipe analog (berupa range)

c. String: untuk objek berupa huruf (misal: nama operator)


27

d. User Input

Dengan InTouch juga dapat dibuat suatu fitur user input, dimana pengguna dapat

memasukkan input pada program untuk melakukan suatu aksi tertentu pada plant. Berikut

ini fitur-fitur yang berguna.

Pada kelompok fitur Touch Links terdapat fitur User Input yang terdiri dari:

a. Discrete: untuk inputan bilangan diskrit

b. Analog: untuk inputan bilangan analog (misal: penentuan kecepatan, posisi, suhu

yang diinginkan)

c. String: untuk inputan huruf (misal: untuk pembuatan fasilitas password)

User Input-Discrete berguna untuk memberikan input nilai diskrit tertentu (0 atau

1) dari Tagname atau hasil yang terdapat pada expression. Sedangkan Msg to user, Set

Prompt, Reset Prompt berguna untuk mengatur tampilan window yang muncul saat area

diskrit ditekan.

Slider-Horizontal berguna untuk memberikan nilai analog dengan menggeser

slider kearah horizontal, berikut isian-isian yang harus diberikan:

a. At left dan At right berisi minimal dan maksimal pada objek

b. Jarak pergeseran dapat diatur dengan mengubah nilai pada Toleft dan To right

c. Reference location menunjukkan lokasi awal sebelum slider digeser

Touch Pushbutton-Discrete Value biasanya digunakan dalam penekanan tombol.

Saat tombol ditekan, hasilnya bisa nyala atau mati berdasarkan Action:

a. Direct: memberi kondisi on sesaat (push-on)

b. Reserve: memberi kondisi off sesaat (push-off)

c. Toggle: memberi kondisi on-of bergantian jika tombol ditekan lebih dari satu kali

d. Set: memberi kondisi on terus menerus

e. Reset: memberi kondisi off terus menerus

2.11. Komunikasi via Ethernet

Komunikasi ethernet merupakan salah satu jenis komunikasi yang sering ditemui

saat ini. Komunikasi ethernet menggunakan media kabel berupa kabel UTP (Unshielded

Twisted Pair) yang tiap ujungnya terdapat konektor RJ45. Kabel UTP biasanya digunakan


28

sebagai media transfer data dalam sebuah jaringan LAN (Local Area Network). Dengan

menggunakan kabel utp, maka dapat menghubungkan setiap jaringan komputer, server,

router, switch, akses point dan lainnya sehingga menjadi sebuah jaringan yang disebut Local

Area Network (LAN).

Kelebihan Kabel Jaringan UTP (Unshielded Twisted Pair):

a. Harga kabel jaringan UTP (Unshielded Twisted Pair) terbilang murah dibandingkan

kabel jaringan lainnya.

b. Instalasi atau pemasangan kabel jaringan UTP (Unshielded Twisted Pair) terbilang

mudah.

c. Pemeliharaan kabel jaringan UTP (Unshielded Twisted Pair) terkenal mudah.

d. Ukuran konektor dan kabel jaringan UTP relatif kecil (diameter = 0,43 cm)

sehingga terbilang fleksibel dan mempermudah dalam membuat saluran kabel.

e. Kerusakan yang terjadi pada salah satu saluran kabel jaringan UTP (Unshielded

Twisted Pair) tidak akan mengganggu jaringan secara keseluruhan.

Kekurangan Kabel Jaringan UTP (Unshielded Twisted Pair):

a. Kabel jaringan UTP rentan terhadap efek interferensi elektromagnetic yang berasal

dari media atau perangkat lain.

b. Jarak jangkauan kabel jaringan UTP hanya 100 meter sehingga sangat terbatas dan

kalah jika dibandingkan dengan kabel jaringan jenis Coaxial (500 meter).

c. Adanya kemungkinan dapat dengan mudah disadap.

d. Beberapa kalangan banyak yang mengeluhkan transmisi data dari kabel jaringan

UTP cenderung lambat.

e. Diperlukan perangkat tambahan berupa pipa plastik atau pipa alumunium dalam

instalasinya demi memaksimalkan fungsi kabel jaringan UTP.

2.12. Wonderware MODBUS Ethernet I/O Server (MBENET)

MBENET adalah program aplikasi Microsoft Windows yang memungkinkan akses

data di PLC Modicon melalui jaringan Ethernet. Server hanya memerlukan kartu jaringan

Ethernet 10BaseT standar untuk mengakses jaringan Ethernet.


http://teknodaily.com/

29

Protokol komunikasi menangani elemen data dalam percakapan yang

menggunakan konvensi penamaan tiga bagian yang mencakup nama aplikasi (application

name), nama topic (Topic Name), dan nama item (Item Name).

a. Application Name

Merupakan nama program Windows (server) yang akan mengakses elemen data.

Dalam kasus data yang datang dari atau pergi ke peralatan Modicon melalui

server ini, bagian aplikasi dari alamat adalah MBENET.

b. Topic Name

Merupakan Nama yang berarti dikonfigurasi di server untuk mengidentifikasi

perangkat tertentu. Nama-nama ini kemudian digunakan sebagai nama topik

dalam semua percakapan ke perangkat itu. Misalnya, PLC209.

c. Item Name

Merupakan elemen data spesifik dalam topik yang ditentukan. Server

mendukung nama item / point yang konsisten dengan konvensi penamaan point

yang digunakan oleh PLC Modicon. Server memungkinkan pengguna memilih

Slave Type saat pengguna mengkonfigurasi definisi topik untuk PLC. Gambar

2.25 berisi rentang Alamat PLC yang didukung oleh MBENET.

Gambar 2.25. Tipe PLC dan rentang alamat yang didukung MBENET


30

BAB III

PERANCANGAN PENELITIAN

Pada bab ini akan menjelaskan alur perancangan SCADA untuk sistem penyortiran

bola berdasarkan warna berbasis PLC M221 ini diperlukan beberapa alat dan bahan yang

menunjang pembuatannya. Selain pembuatan perangkat keras (Hardware) yang berwujud

konveyor beserta pengendalinya juga diperlukan pembuatan program (Software) yang akan

dimasukkan ke dalam PLC sebagai pengendali konveyor dan juga SCADA sebagai

monitoring sistem. Alat yang akan dibuat ini akan menyortir bola sesuai warna yang telah

ditentukan yaitu merah, biru, dan hijau. Pertama-tama bola berada dalam tempat penampung

kemudian bola akan turun ketika motor berputar kearah konveyor. Ketika bola keluar dari

tempat penampung dan berada diatas konveyor, bola akan berjalan menuju sensor untuk

diketahui warnanya. Setelah bola sudah diketahui warnanya maka palang pemisah akan

turun sesuai warna bola untuk memasukkan bola kedalam wadah yang sudah disediakan.

Setalah bola sudah masuk kedalam wadah yang sudah di siapkan palang pemisah akan naik

kembali pada posisi semula. Perencanaan alat keseluruhan seperti pada gambar 3.1

Gambar 3.1 Ilustrasi sistem penyortiran berdasarkan warna berbasis PLC M221

2

10

3

7

1

6

13

16

11

12

4

8

5

9

14

4 15

4


31

Berikut merupakan keterangn bagian – bagian dari sistem penyortiran bola berdasarkan

warna berbasis PLC M221 yang terdapat pada tabel 3.1

Tabel 3.1. Keterangan bagian-bagian sistem penyortiran bola berdasarkan warna berbasis

PLC M221

No Keterangan Fungsi

1 Sensor TCS 3200 Mensensing warna bola yang lewat

2 Motor DC 1 Sebagai penggerak conveyor

3 Motor DC 2 Sebagai penggerak palang pemisah bola 1



6 Motor DC 5 Sebagai penggerak motor pemilah bola satu persatu

7 Limit switch 1 Sebagai pembatas palang pemisah bola 1 saat turun



10 Limit switch 4 Sebagai pembatas putaran motor pemilah boal satu persatu

11 Push Botton ON Menjalankan sistem secara manual

12 Push Botton OFF Menghentikan sistem secara manual

13 Buzzer Sebagai indikator bahwa tempat penampung sudah penuh

14 LED 1 Sebagai lampu indikator tempat penampung 1 sudah penuh



3.1. Perancangan Perangkat Keras Mekanis

Perancangan perangkat keras ini akan membahas mengenai dimensi dari alat yang

dirancang mulai dari proses penurunan bola secara satu persatu, conveyor serta palang

pemisah bola sesuai warna.

3.1.1. Perancangan Penurunan Bola Secara Satu Persatu

Pada perancangan ini merupakan bagian paling pertama untuk mekanisme bola

turun secara satu persatu dan jatuh keatas konveyor. Pada proses ini motor DC digunakan

sebagai penggerak putaran motor yang akan memutar bola sehingga membuat bola turun

satu persatu dengan pembatas putaran motor dibatasi oleh limit switch. Setelah bola turun

keatas konveyor motor penggerak untuk proses penurun bola akan berhenti. Bola yang

turun kemudian diproses dan dimasukkan kedalam wadah yang sudah disiapkan. Ketika

proses itu selesai motor penggerak bola turun akan bekerja kembali. Mekanisme penurunan

bola secara satu persatu dapat dilihat gambar 3.2.


32

Gambar 3.2. Desain sistem bola turun satu persatu

Pada Gambar 3.2 menunjukkan lebih detail bagian-bagian pada proses penurunan

bola secara satu persatu. Pada bagian tempat penampung kapasitas yang diberikan sebesar

2kg untuk menampung semua bola yang berwarna hijau merah dan biru. Untuk diameter

bola sendiri adalah 5cm dan diameter pada lingkaran berkisar antara 10 cm. Sedangkan

untuk dimensi tempat penampung 15x15 cm untuk bagian atas dan 10x10 cm bagian bawah.

3.1.2. Perancangan Conveyor

Pada perancangan ini konveyor digunakan untuk membawa bola menuju sensor dan

sistem pemisah bola. Conveyor tidak hanya bekerja ketika tombol ON dan OFF ditekan akan

tetapi conveyor juga akan berhenti pada saat bola memasuki bagian pembaca sensor warna

dan akan berjalan pada saat bola sudah diketahui warnanya dan dikirim ke PLC. Conveyor

ini akan digerakkan oleh motor DC yang dikendalikan oleh PLC M221 sebagai kontrolernya.

Untuk ukuran konveyor dapat dilihat pada gambar 3.3.

Gambar 3.3. Desain Konveyor

Tempat penampung

Motor DC

Lingkaran 1

Limit Switch

Pipa

Bola

Lingkaran 2

20 CM

80 CM

30 CM


33

3.1.3. Perancangan Palang Pemisah Bola

Pada sistem ini terdapat 3 buah palang pemisah bola sesuai dengan warna yang

diminta. Palang pemisah bola ini memiliki panjang 20cm dan mempunyai lebar 5cm. setiap

palang pemisah bola akan diletakkan motor DC dan limit switch. Motor DC berfungsi untuk

menggerakkan palang pemisah bola naik dan turun, sedangkan limit switch berfungsi untuk

mengatur batas ketika palang pemisah akan turun. Palang pemisah ini akan bekerja ketika

bola sudah melewati pembaca sensor warna dan warna bola itu sudah terdeteksi dan

kemudian palang pemisah akan turun sesuai dengan warna bola dan akan naik lagi setelah 5

detik. perancangan palang pemisah bola dapat dilihat pada gambar 3.4.

Gambar 3.4. Desain palang pemisah bola

3.2. Blok Diagram Sistem

Blok diagram gambar 3.5 ini merupakan penjelasan dari gambar 1.1. Gambar 3.5

merupakan blok diagram dari “sistem penyortiran bola berdasarkan warna berbasis PLC

M221” yang terdiri dari PLC M221 sebagai pengendali, sensor TCS 3200, Arduino UNO,

limit switch, dan HMI sebagai interface. Buzzer, LED, dan motor DC sebagai output, Relay

berfungsi untuk melindungi motor DC dari kelebihan tegangan dan hubung singkat serta

sebagai pembalik putaran arah motor. Arduino digunakan untuk mengubah data sensor TCS

3200 yang keluarannya berupa nilai frekuensi ke tegangan analog dan juga mengirimkannya

ke PLC. PLC berfungsi untuk mengolah data yang diperolah dari arduino dan sensor limit

switch yang menyebabkan tampilan Human Machine Interface (HMI) seperti animasi pada

HMI yang sama dengan proses yang terjadi, contohnya ketika bola berjalan diatas conveyor

maka pada HMI juga bola akan berjalan, dan ketika palang pemisah bola bergerak keatas

atau ke bawah maka HMI yang tertampil akan juga seperti itu.

Motor DC

Limit Switch

Turun


34

Via Ethernet

Gambar 3.5. Blok diagram dari sistem penyortiran bola berdasarkan warna berbasis PLC

M221

Sistem ini bekerja ketika push botton ON ditekan kemudian bola berjalan melewati

sensor TCS 3200 yang menyebabkan palang pemisah bola turun dan menutup jalannya bola

sesuai warna, dan palang pintu akan naik setelah timer selama 5 detik dan pada saat itu juga

bola sudah masuk ke wadah yang sudah disediakan. Sistem akan berhenti ketika tombol push

botton OFF ditekan maka semua proses akan terhenti.

PLC

M221

TCS

3200

Arduino

UNO

Limit swich 1

Limit swich 2

Limit swich 3

Limit swich 4

LED 1

Buzzer

LED 2

Motor DC

pemisah bola

1 Motor DC

pemisah bola

2 Motor DC

pemisah bola

3 Motor DC

pemilah bola

turun

R

E

L

A

Y

RELAY

HMI

Push Botton

ON Push Botton

OFF

Motor DC

konveyor RELAY

LED 3


35

3.3. Perancangan Perangkat Keras Elektronis

3.3.1. Rangkaian Sensor Warna

sistem penyortiran berdasarkan warna ini menggunakan sensor warna TCS 3200

untuk memilah warna bola dan kemudian data yang diambil dari sensor tcs3200 akan diolah

dalam arduino UNO kemudian dikirimkan ke dalam PLC M221. Data yang diambil oleh

sensor warna ada 3 warna yaitu merah, biru dan hijau.

Gambar 3.6. Rangkaian sensor warna

Tabel 3.2. Keterangan koneksi pin yang masuk pada arduino

No Pin sensor warna tcs3200 Pin arduino

1 S0 7

2 S1 8

3 S2 9

4 S3 10

5 OE -

6 OUT 11

7 VCC 5V

8 GROUND GROUND

Tabel 3.3. Keterangan koneksi pin yang masuk pada arduino

No Pin LED COMMON CATHODE Pin arduino

1 Red 1

2 Green 2

3 Blue 4

4 GROUND GROUND

RGB LED

COMMON

CATHODE


36

3.3.2. Data Range Warna Dan Keluaran Arduino Ke PLC

Tabel 3.4. Tabel range warna

No Warna Bola Hasil RGB

Merah Hijau Biru

1 9000(Hz) –

9200(Hz)

14000(Hz) –

14500(Hz)

18500(Hz) –

19000(Hz)

R

2 22000(Hz) –

22200(Hz)

8000(Hz) –

8500(Hz)

9000(Hz) –

9500(Hz)

G

3 17500(Hz) –

18000(Hz)

9000(Hz) –

9500(Hz)

4500(Hz) –

5000(Hz)

B

Sensor TCS3200 merupakan sensor yang mengubah warna sebuah benda menjadi

frekuensi yang nantinya diolah dalam arduino uno. Pada tabel 3.4 telah dilakukan percobaan

awal dan diperoleh range warna frekuensi yang dihasilkan berbeda-beda untuk warna merah,

hijau dan juga biru.

Gambar 3.7. Output arduino ke input PLC

Pada output arduino uno tegangan maksilmal yang dihasilkan sebesar 0V-5V

sedangkan untuk tegangan input analog PLC yang diterima sebesar 0V-10V. Akan tetapi

nilai yang terbaca pada PLC berupa decimal dari 0-1000. Untuk tiap output pada arduino

yang akan diatur dan juga input analog yang akan masuk pada PLC dapat dilihat pada tabel

3.5 untuk konversi nilai ADC serta pada gambar 3.7 grafik karakteristik input analog PLC

Tabel 3.5. tabel konversi nilai ADC

Konversi

nilai ADC

Warna Bola

Merah Hijau biru Warna lain

Tegangan 5V 3,7V 2,4V 1V

Decimal 500 370 240 100

Rumus

persaman grafik

Y = 100 x


37

3.3.3. Rangkaian Arduino Ke PLC M221

Gambar 3.8. Rangkaian komunikasi antara arduino dan PLC M221

Pada proses pengerjaan sistem pembaca warna Arduino akan membaca warna bola

dan akan dikirimkan ke PLC. Data yang akan dikirimkan dari arduino ke PLC berupa data

tegangan analog yang sebelumnya berupa frekuensi warna. Untuk wiring komunikasi antara

Arduino dan PLC M221 ada juga penambahan capasitor 330uF untuk pembangkit frekuensi

dan juga menyimpan tegangan output pada arduino dapat dilihat pada gambar 3.7. dengan

kaki pin 3 pada arduino disambungkan pada input analog PLC (+) dan dan ground pada

arduino disambungkan pada Input analog PLC (-). Data dari arduino akan disimpan pada

%IW0.0 pada memori yang ada PLC.

3.4. Rangkaian PLC

Rangkaian PLC yang akan dibuat berupa rangkaian input dan rangkaian output

yang akan dikontrol oleh PLC M221 dan juga ada rangkaian komunikasi antara PLC arduino

untuk mengirim dan menerima data.

3.4.1. Rangkaian Input PLC

Pada proses penyortiran bola berdasarkan warna ini dibutuhkan beberapa input

tambahan seperti push botton. Tombol push botton yang digunakan ada dua yakni push

botton ON dan push botton OFF. selain ada push botton input pada PLC ada juga limit switch

sebagai batasan arah putaran motor. limit switch yang dipakai untuk input PLC ada 4 buah

limit switch. Pada input PLC ini sendiri diberikan power suplay sebesar 24V yang nantinya

akan masuk pada COM yang ada PLC.


38

Gambar 3.9. Rangkaian input PLC

3.4.2. Rangkaian Output PLC

Rangakain output yang akan dibuat pada PLC ada beberapa rangkaian seperti

rangkaian untuk palang pemisah bola, konveyor, buzzer dan juga LED. Dalam pengendali

palang pemisah bola terdapat perangkat utama sebagai penggerak utama yaitu motor DC.

Motor DC ini sebagai penggerak palang pemisah bola ketika bola melewati sensor warna

palang pemisah bola akan turun kemudian memasukkan bola kedalam wadah yang sudah

disediakan setelah itu palang pemisah akan naik lagi dengan cara mengubah arah putaran

menjadi CW (clokwise) atau CCW (counter clokwise). Pada rangkaian ini prinsip kerja untuk

mengubah arah putaran motor adalah dengan mengubah polaritas dari sumber tegangan pada

motor, rangkaian dapat lihat pada gambar 3.9.

Gambar 3.10. Rangkaian palang pemisah bola 1


39

Selain sebegai penggerak pada palang pemisah bola motor DC juga dipakai untuk

menggerakan konveoyer. Untuk menggerakan konveyor daya yang diberikan untuk

menghidupkan motor konveyor sebesar 12V. Rangkaian output motor DC konveyor dapat

dilihat pada gambar 3.10

Gambar 3.11. Rangkaian konveyor

Tidak hanya berupa motor DC yang digunakan untuk keluaran dari PLC M221,

melainkan ada juga Buzzer yang digunakan untuk menandakan bahwa tempat penampung

bola sudah terisi penuh (10 bola). Untuk rangkaian Buzzer ini dapat dilihat pada gambar

3.11.

Gambar 3.12. Rangkaian buzzer

Sebagai indikator tambahan ketika wadah penampung bola sudah penuh adalah

LED. LED disini berfungsi sebegai indikator wadah berapa yang sudah penuh agar bisa

mempermudah operator untuk mengganti wadah yang sudah penuh. Nantinya ada 3 buah led

yang akan dipakai sebagai indikator pada wadah bola sesuai jumlah wadah yang sudah

disediakan. Pada rangkaian LED ini arus maksimum yang boleh dilewati led adalah sebesar


40

30mA dan tegangan kerja led merah adalah 1.7V – 2.1V berdasarkan pada persamaan 2.1

maka dapat dihitung nilai resistor yang diperlukan supaya tidak terjadi arus lebih dan

terbakar pada led.

R = (VS – VL) / I

R= (12V – 1,8V) / 0,02A

R= 10,2V / 0,02A

R= 510 Ω

Rangkaian LED ini dapat dilihat pada gambar 3.12.

Gambar 3.13. Rangkaian LED RED

3.5. Perancangan Programmable Logic Controller (PLC)

Pada sistem ini PLC yang digunakan sebagai pusat control adalah Schneider yang

memiliki 40 port I/O dengan input sebanyak 24 port dan output sebanyak 16 port. Sistem ini

menggunakan 6 port input dan 12 port output yang sudah diatur pada tabel 3.2 dan tabel 3.3.

Perancangan wiring ini untuk memudahkan operator dalam proses perancangan hardware

nantinya serta mempercepat proses apabila terjadi kesalahan ketika sistem sedang bekerja

dan memudahkan operator juga dalam proses maintenance.

Tabel 3.6. Alamat input pada PLC

No Alamat Input Komponen atau Alat

1 %I0.0 Push Botton ON

2 %I0.1 Push Botton OFF

3 %I0.2 Limit Switch 1





41

Tabel 3.7. Alamat output pada PLC

No Alamat Output Komponen atau Alat

1 %Q0.0 Motor DC 12V (conveyor)

2 %Q0.1 Motor DC 12V (palang pemisah 1) naik

3 %Q0.2 Motor DC 12V (palang pemisah 1) turun





8 %Q0.7 Motor DC 12V (pemilah bola turun)

9 %Q0.8 Buzzer

10 %Q0.9 LED 1

11 %Q0.10 LED 2

12 %Q0.11 LED 3

3.6. Perancangan Software HMI

Pada rancangan alat menggunakan tampilan untuk melihat proses pemisah bola dan

jumlah bola yang sudah masuk kedalam tempat penampung yang dikerluarkan oleh monitor

dengan menggunakan salah satu software wonderwar InTouch. Wonderware intouch ini

dihubungkan dengan PLC M221 melalui kabel USB yang dihubungkan ke CPU. Dalam

pembuatan SCADA untuk sistem penyortiran bola berdasarkan warna ini akan dibuatkan

beberapa layer seperti layer untuk tampilan awal dan layer untuk tampilan HMI. Semua

perancangan SCADA sistem ini nantinya akan ada beberapa animasi pada layer tampilan

HMI yang dibuatkan agar mempermudah operator dalam proses monitoring sistem

penyortiran tersebut.

Gambar 3.14. Tampilan awal


42

Pada gambar 3.14 layer pertama dari HMI ini akan muncul tampilan awal

pengantar sebelum masuk ke dalam layer utama yang akan menampilkan semua proses

pengerjaan pada sistem ini. Untuk tampilan awal ini tidak ada animasi yang akan diberikan

akan tetapi ada 2 tombol yang tersedia yaitu tombol open untuk membuka layer selanjutnya

dan tombol untuk menghentikan semua proses SCADA dan menutup semua layer.

Gambar 3.15. Tampilan HMI

Pada gambar 3.15 diatas menampilkan bentuk dari sistem penyortiran bola

berdasarkan warna dengan beberapa animasi dan mempunyai 2 tombol yaitu tombol start

stop yang digunakan untuk mengaktifkan dan mematikan sistem secara manual serta ada

juga tombol back yang berfungsi sebeagai tombol untuk mengembalikan ke layer utama.

Untuk animasi yang akan ditampilkan pada SCADA untuk sistem penyortiran bola

berdasarkan warna ini antara lain animasi ketika tombol start ditekan maka proses yang

terjadi adalah roda ban konveyor akan bergerak berputar dan bola berwarna putih akan

bergerak kearah pembaca warna kemudian setelah keluar dari tempat pembaca warna bola

akan langsung berwarna sesuai dengan warna bola yang ada pada konveyor realnya. Setelah

bola sudah diketahui warnanya animasinya selanjutnya adalah palang pemisah bola akan

bergerak ke bawah selema 5 detik untuk memasukkan bola kedalam wadah. Setelah bola

jatuh kedalam wadah proses animasi selanjutnya adalah palang pemisah kembali naik lagi

ke posisi semula dengan rentan waktu selama 5 detik. Ketika palang pemisah turun sekali

maka nilai akan bertambah satu pada layer yang ada pada kanan atas dan begitu seterusnya.


43

Gambar 3.16. Tampilan layer alarm

Untuk gambar 3.15 sendiri tidak beda jauh dari layer sebelumnya hanya ada

tambahan layer untuk indikator alarm ketika wadah penampung sudah penuh atau terisi 10

bola dan tampilan pada layer kanan atas sudah tertera nilai 10. Animasi yang terjadi berupa

lampu indikator akan berubah menjadi warna hijau yang akan menandakan harus digantinya

wadah penampung untuk bola. Pada tabel 3.11 merupakan pembagian memori masing-

masing kondisi yang bergantung pada apa yang akan di tampilkan pada HMI.

Tabel 3.8. Pengamatan memori pada PLC

No Masukkan memori alamat Alamat

1 Tombol start %M0

2 Tombol stop %M1

3 Indikator Led 1 %M2



6 Bola merah %MW0

7 Bola biru %MW1

8 Bola hijau %MW3

3.7. Perancangan Diagram Alir

Perancangan diagram alir ini terdiri dari beberapa tahap proses yang terjadi selama

proses penyortiran bola diantaranya ada proses awal untuk bola turun ketas konveyor secara

satu persatu kemudian proses pembaca sensor warna dan proses pemisah bola sesuai warna

yang diminta.


44

Gambar 3.17. Diagram alir sistem penyortiran bola berdasarkan warna

Berpacu pada gambar 3.1 dapat dilihat gambaran ilustrasi dari sistem penyortiran

terdiri dari beberapa bagian-bagian penting untuk melakukan proses tersebut. Pada gambar

3.17 ini merupakan diagram alir dari proses sistem penyortiran berdasarkan warna, pada

proses penyortiran ini akan dilakukan beberapa proses pengerjaan seperti pengerjaan

pertama yaitu proses penurunan bola secara satu persatu dimulai dengan motor dc pemisah

bola turun dan juga motor dc kenvoyor juga on, setelah motor dc pemisah bola turun

menyentuh limit switch 4 maka motor dc pemisah bola turun akan off dan bola akan turun

ke atas konveyor pada saat motor dc pemisah bola turun menyentuh limit switch 4 motor dc

konveyor tetap berjalan. Kemudian ada juga proses pembaca warna bola. Untuk proses

pembaca warna ini sendiri bola akan berjalan ketempat sensing agar bisa diketahui warna

dari bola tersebut. Dan terakir proses penyortiran bola yang akan disortir menggunakan

palang pemisah sesuai dengan warna yang sudah ditentukan dan akan masuk pada wadah.


45

3.7.1. Proses Pembaca Sensor Warna

Pada tahap ini ketika bola sudah berada diatas konveyor maka konveyor akan

berjalan selama 5 detik dan membawa bola menuju tempat sensing warna. sensor warna akan

mendeteksi warna bola yang berada diatas konveyor. Setelah diamati warna bola tersebut

data warna bola akan diolah didalam arduino dan akan melakukan perhitungan frekuensi

untuk menetukan nilai RGB yang dihasilkan. Setelah mendapatkan nilai untuk RGB

tersebut, kemudian dicocokkan dengan warna yang ada pada database dan kirim ke PLC

berupa tegangan dari 0V – 5V untuk masukkan input analog. Ketika warna bola selain warna

merah, hijau dan biru berada pada tempat sensing warna maka konveyor akan tetap berjalan.

Gambar 3.18. Proses kerja sensor warna


46

3.7.2. Perancangan Unit Penyortiran

Gambar 3.19. Proses untuk unit penyortiran bola

Pada proses ini bola sudah melewati tempat sensing dan datanya akan dikirim

diPLC untuk dibaca. Pada PLC akan membaca tegangan analog untuk tiap warna bola, jika

warna bola sesuai dengan tegangan yang diberikan oleh arduino maka PLC akan melakukan

proses selanjutnya yaitu penyortiran untuk masing-masing warna bola dari merah, hijau dan

juga biru. Untuk warna bola selain merah, hijau dan biru konveyor akan tetap on dan

membawa bola tersebut ke tempat penampung yang lain.


47

3.7.3. Perancangan Unit Penyortiran Bola Warna Merah

GAMBAR 3.20. Proses penyortiran bola warna merah

Setelah melalui proses penyortiran bola akan melewati proses palang pemisah sesuai

dengan warnanya masing-masing. Ketika bola sudah diketahui warnanya makan palang

pemisah akan turun dengan sistem kerja motor cw berputar dan berhenti ketika menyentuh

limit switch bawah. Ketika bola sudah jatuh kedalam wadah palang akan naik kembali

dengan sistem kerja motor ccw dan akan berhenti ketika sudah 5 detik.


48

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisikan hasil implementasi dari SCADA untuk sistem penyortiran

berdasarkan warna berbasis PLC M221 yang telah dibuat dan hasil percobaan yang telah

dilakukan untuk setiap komponen. Pembahasan akan dibagi dalam beberapa bagian, yaitu

hasil implementasi hardware, hasil implementasi software, dan juga hasil pengamatan. Pada

hasil pengamatan ini terdiri dari komunikasi antara mikrokontroler dan PLC, HMI dengan

PLC serta komunikasi antara PLC dengan komponen input dan output. Namun sebelumnya

akan dibahas dulu beberapa perubahan perancangan.

4.1. Perubahan Perancangan

Bagian ini menjelaskan perubahan pada implementasi sistem yang terjadi selama

proses pembuatan software dan hardware berserta alasannya.

4.1.1. Tempat Sensor Warna

Pada perancangan sebelumnya yang ada pada gambar 3.1 tempat sensor warna dibuat

berbentuk kotak dan terbuka. Namun pada saat proses pengujian ternyata sensor warna tidak

dapat membaca dengan sempurna dan nilai range frekuensi yang dihasilkan sering kali

berubah-ubah dikarenakan faktor intensitas cahaya dari luar. Untuk mengatasinya dibuat

tempat untuk sensor warna yang lebih tertutup dan diberikan cahaya yang konstan di dalam

tempat sensor warna agar nilai frekuensi yang dihasilkan oleh sensor warna itu sendiri bisa

lebih konstan dan akurat.

Gambar 4.1. Hasil implementasi tempat sensor warna


49

Perubahan tempat sensor warna ini mengakibatkan perubahan pada range nilai sensor warna

yang dihasilkan. Data nilai range warna bola sebelum tempat sensor warna diubah dapat

dilihat pada tabel 3.4 dan untuk perubahan nilai range warna bola yang baru dapat dilihat

pada tabel 4.1.

Tabel 4.1. Perubahan nilai range warna bola

No Warna Bola Hasil RGB

Merah Hijau Biru

1 13000(Hz) –

9000(Hz)

25000(Hz) –

29000(Hz)

33000(Hz) –

30000(Hz)

R

2 32000(Hz) –

30000(Hz)

13000(Hz) –

12000(Hz)

11000(Hz) –

9000(Hz)

G

3 27000(Hz) –

25000(Hz)

14000(Hz) –

13000(Hz)

11000(Hz) –

9000(Hz)

B

4.1.2. Penambahan Sensor LDR

Penambahan sensor LDR digunakan untuk mendeteksi tidaknya bola yang masuk

pada tempat sensor warna. Sehingga saat bola tidak berada pada tempat sensor warna maka

sensor warna tidak akan mensensing warna apapun yang ada didalam tempat sensor warna.

Posisi sensor LDR diletakkan di samping penghalang konveyor. Sumber tegangan untuk

sensor LDR diambil dari tegangan arduino 3,3V sedangkan untuk led mengggunakan

sumber tegangan power supply 10V. Hasil penambahan sensor LDR sendiri dapat dilihat

pada gambar 4.2

Gambar 4.2. Hasil implementasi rangkaian sensor LDR

keterangan gambar 4.2

1. Led

2. Sensor LDR

1

2


50

4.1.3. Perubahan Rangkaian Dari Arduino Ke PLC

Pada perancangan rangkaian arduino ke PLC gambar 3.8 dapat dilihat bahwa

rangkaian yang digunakan menggunakan dua buah capasitor. Penggunaan capasitor hanya

bisa menyimpan tegangan keluaran dari arduino tetapi tegangan tersebut tidak bisa stabil

dikarenakan pada PLC hanya bisa membaca nilai high dan low pada keluaran arduino. Jika

keluaran arduino langsung masuk ke PLC maka yang akan terjadi nilai analog pada PLC

sering berubah-ubah dan tidak konstan. Hasil yang tertampil pada memori %IW0.0 dapat

dilihat pada lampiran 4. Rangkaian ini akhirnya diganti dengan menggunakan rangkaian low

pass filter. Rangkaian low pass filter menggunakan resistor 1K ohm dan capasitor 10nF.

Rangkaian ini digunakan untuk menstabilkan tegangan yang keluar pada arduino dan

mengirimkannya pada PLC. Pada tabel 4.2 akan menunjukkan kestabilan tegangan input

analog dari arduino ke PLC setelah menggunakan low pass filter.

Tabel 4.2. Tabel keluaran arduino ke PLC dengan Low Pass filter

No Warna bola Keluaran PWM

Arduino

Keluaran low

pass filter

Input analog

PLC

1 Merah 4,6 V 4,5 V 415 desimal

2 Hijau 3,4 V 3,3 V 323 desimal

3 Biru 2,,2 V 2,16 V 216 desimal

4 Warna lain 1,05 V 1,03 V 103 desimal

Dari tabel 4.2 dapat dilihat bahwa keluaran pada arduino mengalami drop

tegangan sebesar 0,4 V dari keluaran yang diinginkan dan setelah menggunakan rangkaian

low pass filter tegangan yang dihasilkan pada arduino bisa dibaca dengan baik oleh PLC dan

nilai input analog yang masuk pada PLC lebih stabil. Perubahan rangkaian pada arduino

dapat dilihat pada gambar 4.3.

Gambar 4.3. Rangkaian low pass filter


51

4.1.4. Perubahan Pada Tampilan HMI

Tampilan monitoring sistem penyortiran yang dirancang dapat dilihat pada gambar

3.15. Untuk tampilan monitoring yang sekarang dibuat perubahan pada posisi animasi

palang pemisah dan tambahan lampu led untuk indikator sistem on off pada HMI serta

perubahan posisi tempat sensor warna. Terdapat juga tombol tambahan yaitu tombol reset

untuk mereset jumlah bola yang ada pada HMI.

Gambar 4.4. Tampilan monitoring pada HMI

Untuk animasi pada HMI terdapat pengurangan untuk animasi bola warna lain. Hal

ini disebabkan oleh tagname dictionary yang sudah penuh atau maksimal. Maka untuk

animasi ketika bola warna lain pada HMI tidak ada dan pada saat bola warna lain yang

dideteksi animasi yang tertampil hanyalah konveyor. Meskipun animasi bola warna lain

tidak ditampilkan di HMI namun proses yang terjadi pada sistem tetap berjalan dan

membawa bola warna lain ketempat penampung yang sudah disediakan di ujung konveyor.

Untuk keseluruhan tagname dapat dilihat pada tabel 4.29.

Selain perubahan pada menu untuk sistem penyortiran bola ini ada juga pembahan

windows. Ada 3 buah windows tambahan yang ditambahkan untuk tiap warna bola jika

penuh. Tampilan windows tambahan ini dibuat agar memudahkan operator melihat bola

mana yang sudah penuh.


52

Gambar 4.5. Tampilan windows tambahan

4.2. Implementasi Perangkat Keras

Perangkat keras yang akan dibahas meliputi pengendali bola turun satu persatu,

sensor warna, palang pemisah bola berwarna, tombol start dan stop, led indikator, dan juga

motor konveyor beserta bagian sistem secara keseluruhan. Hasil implementasi perangkat

keras secara keseluruhan dapat dilihat pada gambar 4.6.

Gambar 4.6. Hasil implemtasi perangkat keras

4.2.1. Pengendali Bola Turun Satu Persatu

Untuk proses turun bola secara satu persatu yang dirancangan pada gambar 3.2

dapat dilihat untuk lingkaran yang pertama terdapat dua lubang yang digunakan untuk

mengeluarkan bola pada tempat penampung. Tetapi selama proses aktif sistem kedua lubang

tersebut langsung mengeluarkan dua bola sekaligus. Proses yang diinginkan bola harus turun

secara satu persatu satu dan masuk kedalam tempat sensor warna. Maka dari itu lingkaran


53

pertama hanya menggunakan satu lubang saja untuk mengeluarkan satu bola kedalam tempat

sensor warna. Untuk pendali bola turun bola satu persatu ini menggunakan motor DC 12V

dengan kecepatan putar 50rpm dan juga menggunakan limit switch untuk memberhentikan

motor DC ketika bola sudah turun ke tempat sensor warna. Pengendali bola turun satu

persatu dapat dilihat pada gambar 4.7

.

Gambar 4.7. Pengendali bola turun satu persatu


1. Tempat penampung bola

2. Limit switch

3. Pipa L

4. Lingkaran 1

5. Lingkaran 2

6. Motor DC

4.2.2. Hasil Implementasi Konveyor

Konveyor dibuat dengan ukuran panjang 110 cm, tinggi 30 cm dan lebar konevor

30 cm. Setiap sisi konveyor diberikan penghalang agar ketika bola berjalan bola tidak

1

2

3

4

5 6


54

langsung jatuh dan bergerak kekiri dan kekanan tetapi mengikuti jalur yang ada pada

konveyor. Untuk penggerak konveyor sendiri menggunakan motor DC dengan spesifikasi

tegangan input 24V dan kecepatan 22rpm. Untuk bentuk konveyor sendiri dapat dilihat pada

gambar 4.8.

Gambar 4.8. Bentuk umum konveyor


1. Motor DC konveyor

2. Push botton on off

3. Buzzer

4. Led indikator sudah penuh

Untuk beberapa komponen lain yang terpasang pada badan konveyor seperti buzzer

led dan juga push botton memiliki inputan tegangan yang berbeda-beda. Tombol push botton

dan led indikator penuh diberikan tegangan masukan sebesar 24V sedangkan untuk buzzer

sendiri tegangan masukannya sebesar 10V.

4.2.3. Palang Pemisah Bola

Gambar 4.9 ini akan memperlihatkan bentuk dari palang pemisah yang sudah dibuat

berdasarkan pada perancangan sebelumnya. Palang pemisah ada 3 untuk memisahkan tiap

1 2 3 4


55

bola yaitu merah, hijau dan juga biru. Untuk menggerakan palang pemisah sendiri

digerakkan oleh motor DC 12V dengan kecepatan 50rpm. Selain palang pemisah ada juga

bagian limit switch yang digunakan untuk memberhentikan palang pemisah ketika menutup

jalur bola.

Gambar 4.9. Palang pemisah bola

Keterangan gambar 4.9

1. Hub motor

2. Limit switch

3. Motor DC

4. Palang pemisah bola

4.2.4. Relay Pembalik Putaran Motor

Untuk menggerakan motor palang pemisah dibutuhkan rangkaian relay agar bisa

membuat palang pemisah membuka dan menutup atau berputar ke arah CW atau CCW. Pada

gambar 4.10 terdapat 3 buah relay untuk tiap pengendali putaran motor palang pemisah bola.

Gambar 4.10. Rangkaian pengendali putaran palang pemisah bola

1

2

3

4


56

4.3. Hasil Pengamatan Sistem

Bagian ini akan menjelaskan tentang hasil pengamatan sistem secara keseluruhan

yang terdiri dari proses sistem utama dan sub sistem. Sistem utama terdiri dari proses

pengendalian bola agar turun satu persatu, proses pembacaan warna dan proses pemisahan

bola sesuai warna. Pada sub sistem sendiri pengamatan yang dilakukan terdiri dari data

kelistrikan yang ada pada piranti output maupun input. Pengambilan data dilakukan dengan

cara mengukur setiap tegangan yang ada pada masing-masing komponen.

4.3.1. Program Arduino

Bagian ini menjelaskan program arduino yang untuk menjalankan sensor ldr dan

sensor warna tcs 32000. Untuk program sensor ldr melakukan pendeteksian adanya benda

yang masuk kedalam tempat sensor warna. Pendeteksian adanya benda dimulai pada

program arduino dengan mengeluarkan nilai analog di pin A0. Ketika nilai analog diatas 500

maka benda sedang berada dalam tempat sensor warna dan jika nilai analog dibawah 500

menyatakan bahwa tidak adanya benda didalam tempat sensor warna. Pada saat nilai analog

A0 diatas 500 maka program selanjutnya akan menjalankan program pembacaan sensor

warna. Program sensor ldr dapat dilihat pada gambar 4.11.

Gambar 4.11. Program untuk menjalankan sensor ldr

Setelah menjalankan program untuk menjalankan sensor ldr maka program

selanjutnya adalah pembacaan warna bola. Program pembaca warna ini sekaligus program

untuk pengiriman data analog ke PLC. Untuk program pembaca warna ini dimulai ketika

nilai analog pada A0 adalah 500 maka akan mengelurkan nilai dari frequencyR, frequencyG


57

dan frequencyB. Setelah nilai dari tiap frekuensi keluar maka dilakukan perbandingan untuk

menentukan jenis warna yang diingikan. Untuk sistem ini hanya menggunakan 4 jenis warna

maka dari itu hanya satu warna awal yang dilakukan perbandingan dan yang 3 warna lain

menggunakan logika nilai analog kurang dari frequency lainnya. Program pembaca warna

dapat dilihat pada gambar 4.12

Gambar 4.12. Program pembaca sensor warna

Dari program pembaca sensor warna pada gambar 4.12 diatas menunjukkan untuk

perbandingan awal hanya untuk warna lain (kuning). Setiap pembaca warna pada program

diatas berikan delay agar tidak terjadi kesalahan pembacaan warna bola dan saat proses

pengiriman data ke PLC hanya satu data warna bola.


58

4.3.2. Hasil Pengamatan Pada Arduino

Pada bagian akan menjelaskan sistem dari sensor ldr dan sensor warna yang diolah

didalam mikrokontroler arduino. Data ini diambil berdasarkan hasil dari percobaan yang bisa

dilihat pada tabel 4.3. percobaan ini dilakukan dengan memasukkan bola warna merah, hijau,

biru dan juga warna lain (kuning) kedalam tempat sensor warna. Proses sistem pada arduino

dimulai ketika sensor ldr belum mendeteksi adanya bola yang masuk pada tempat sensor

warna maka program untuk pembaca warna tidak akan berjalan dan sebaliknya ketika sensor

ldr sudah mendeteksi adanya bola didalam tempat sensor warna maka proses selanjutnya

sensor warna akan mendeteksi warna bola. Selama sensor sudah mendeteksi warna bola

maka program akan delay selama 10 detik kemudian kembali ke proses awal yaitu sensor

ldr mendeteksi adanya bola. Program hasil arduino dapat dilihat pada serial monitor untuk

mengetahui warna bola.

Tabel 4.3. Hasil pengamatan tampilan serial monitor pada arduino

No Keterangan Serial monitor

1 Kondisi awal ketika

bola belum

memasuki tempat

sensor warna.

Tampilan di serial

monitor adalah data

kosong.


59

Tabel 4.4. (Lanjutan) tabel pengamatan pada arduino

No Keterangan Tampilan HMI

2 Kondisi ketika bola

merah masuk

kedalam tempat

sensor warna.

Tampilan diserial

monitor adalah

merah.


hijau masuk kedalam

tempat sensor warna.

Tampilan diserial

monitor adalah hijau.


biru masuk kedalam


Tampilan diserial

monitor adalah biru.

Dari tabel percobaan pengamatan tampilan serial monitor 4.3 dan tabel 4.4 sensor

warna dapat membaca warna bola dengan baik dan bisa menampilkan warna bola pada serial

monitor. Sedangkan untuk sensor ldr bisa bekerja dengan baik ketika mendeteksi ada atau

tidaknya bola didalam tempat sensor warna.


60

4.3.3. Hasil Data Proses Aktif Sistem

Bagian ini akan menjelaskan cara kerja sistem secara keseluruhan mulai dari

tampilan awal pada HMI. Data diambil berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan

pada sistem yang sudah jadi. Percobaan dimulai saat operator menekan tombol start sampai

dengan operator menekan tombol stop pada perangkat keras atau pun pada tampilan HMI.

Proses sistem mulai aktif ditandai dengan lampu indikator berubah menjadi hijau dan

sebaliknya sistem akan mati ketika lampu indikator berubah menjadi warna merah. Hasil

percobaan proses aktif sistem dapat dilihat pada tabel 4.5.

Tabel 4.5. Tampilan HMI proses aktif dan non aktif sistem


1 Kondisi awal ketika

tombol start belum

ditekan sistem

masih mati dan

lampu indikator

awalnya berwarna

merah

2 Kondisi ketika

tombol start ditekan

pada HMI. Lampu

sistem operasi akan

berwarna hijau dan

animasi bola awal

yang belum

diketahui warnanya

memasuki tempat

sensor warna.

Berdasarkan dari hasil pengamatan sistem dari kondisi awal masih mati sampai

mulai aktif berjalan dengan baik dan tampilannya pun sesuai dengan yang diharapkan

termasuk animasi jalannya bola awal kedalam tempat sensor warna. Sedangkan pada

hardware berjalan sama seperti animasi HMI hanya saja hardwarenya tidak ada indikator

lampu start dan stop.


61

4.3.4. Hasil Proses Deteksi Tiap Warna Bola

Bagian ini akan menjelaskan tentang proses keseluruhan dari proses keluarnya bola

dari tempat sensor warna. Data diambil dari hasil percobaan yang bisa dilihat pada tabel 4.5

dan 4.5 Percobaan ini dilakukan dengan cara memasukkan warna bola yang berbeda kedalam

tempat sensor warna. Ketika bola memasuki tempat sensor warna akan mengeluarkan

tegangan dan animasi yang berbeda beda untuk tiap warna bola. Untuk warna bola merah

tegangan keluaran dari arduino ke PLC sebesar 4,5V sampai 5V, warna bola hijau tegangan

keluarannya sebesar 3V sampai 3,7V dan untuk warna bola biru sebesar 2V sampai 2,4V

serta untuk warna lain yaitu warna kuning tegangan keluaranya 0,8V sampai 1,1V.

Tabel 4.6. Tampilan HMI untuk tiap warna bola


1 Kondisi sementara

bola sudah masuk

kedalam tempat

sensor warna.


merah terdeteksi

didalam tempat

sensor warna. Bola

merah akan muncul

dan berjalan di atas

konveyor. Animasi

palang pemisah bola

merah akan berputar

menutupi arah jalan

bola.


62

Tabel 4.7. (Lanjutan) Tampilan HMI untuk tiap warna bola


3 Ketika bola merah

sudah jatuh kedalam

tempat penampung

bola merah, maka

palang pemisah bola

akan kembali naik ke

posisi semula dan

counter akan mulai

menghitung ketika

palang pemisah naik.


hijau terdeksi didalam


Bola hijau akan

muncul dan berjalan

diatas konveyor.

Animasi palang

pemisah bola hijau

akan berputar

menutupi arah jalan

bola.

5 Ketika bola hijau

sudah jatuh kedalam

tempat penampung

bola hijau maka

palang pemisah bola

akan kembali naik ke

posisi semula dan

counter akan mulai

menghitung ketika



63

Tabel 4.8. (Lanjutan) Tampilan HMI untuk tiap warna bola



biru terdeksi didalam


Bola biru akan

muncul dan berjalan

diatas konveyor.

Animasi palang

pemisah bola biru

akan berputar

menutupi arah jalan

bola.

7 Ketika bola hijau

sudah jatuh kedalam

tempat penampung

bola biru maka palang

pemisah bola akan

kembali naik ke

posisi semula dan

counter akan mulai

menghitung ketika


4.3.5. Hasil Proses Bola Penuh

Bagian ini akan menjelaskan perilaku sistem ketika tempat penampung bola sudah

penuh. Data diambil berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan dan bisa dilihat pada

tabel 4.9. Percobaan ini dilakukan dengan cara melihat jumlah bola yang sudah masuk

kedalam penampung bola yang disediakan. Setiap indikator bola ketika sudah penuh

berbeda-beda seperti windows, alarm dan juga led. Selain itu ketika semua bola sudah penuh

maka proses akan terhenti dan semua tombol akan disable sampai windows peringatan

dikeluarkan dan proses akan berjalan ketika tombol start ditekan.


64

Tabel 4.9. Tampilan HMI ketika bola penuh



merah sudah penuh

ditempat penampung

maka windows bola

merah penuh akan

muncul dan animasi

led akan berwarna

merah. Ketika

windows bola merah

muncul semua

tombol disable atau

tidak bisa ditekan

sebelum windows

ditekan tombol back


hijau sudah penuh

ditempat penampung

maka windows bola

merah penuh akan

muncul dan animasi

led akan berwarna

merah. Ketika

windows bola merah

muncul semua

tombol disable atau

tidak bisa ditekan

sebelum windows

ditekan tombol back 3 Kondisi ketika bola

biru sudah penuh

ditempat penampung

maka windows bola

merah penuh akan

muncul dan animasi

led akan berwarna

merah. Ketika

windows bola merah

muncul semua

tombol disable atau

tidak bisa ditekan

sebelum windows

ditekan tombol back


65

4.3.6. Data proses pemilah warna bola

Bagian ini merupakan hasil dari data proses pemilah bola, mulai dari bola masih

kosong ditempat penampung sampai penuh. Data diambil berdasarkan percobaan dengan

memasukkan bola merah, bola hijau, bola biru dan bola warna lain kedalam tempat sensor

warna secara acak dan pengamatan ketika tempat penampung sudah berisikan 10 bola. Hasil

percobaan dapat dilihat pada tabel 4.10.

Tabel 4.10. Tabel hasil percobaan pemilah bola

No Input warna bola Hasil deteksi

dimikrokontroler

Hasil

pemilahan

Keterangan Indikator

penuh

1 Hijau Hijau Hijau Benar OFF

2 Warna lain Warna lain - Benar -

3 Merah Merah Merah Benar OFF

4 Biru Biru Biru Benar OFF



















23 Merah Hijau Hijau Salah OFF





28 Hijau Hijau Hijau Benar ON








66

Tabel 4.11. (Lanjutan) tabel hasil percobaan pemilah bola


dimikrokontroler

Hasil

pemilahan Keterangan

Indikator

penuh



37 Merah Hijau Hijau OFF



40 Biru Biru Biru Benar ON

Dari tabel percobaan 4.10 selama proses pemilah bola terdapat kesalahan

pembacaan warna merah menjadi warna hijau. Kesalahan pembacaan warna ini

mengakibatkan HMI yang dihasilkan juga berbeda dari sistemnya. Dari 10 kali percobaan

warna bola merah terjadi 1 kali eror menjadi warna hijau. Hal ini disebabkan karena adanya

faktor pencahayaan yang masih belum stabil didalam tempat sensor warna. Sedangkan untuk

pada percobaan bola warna bola hijau dan biru selama 10 kali dapat berjalan dengan baik.

Hasil yang ada pada HMI dan juga sistem untuk bola warna hijau dan biru sudah sinkron.

Untuk waktu proses penyortiran 10 bola warna secara acak dibutuhkan waktu selama 4 menit

dan untuk 40 bola warna secara acak dibutuhkan waktu selama 16 menit.

Setelah melakukan proses pemilah bola dengan memasukkan warna bola secara

acak, proses selanjutnya untuk mencari data lebih detail untuk tiap warna bola merah, hijau

dan juga biru. Data diambil dengan memasukkan 30 bola warna merah, 30 bola warna hijau

dan 30 bola warna biru secara bergantian kedalam sensor warna.

Tabel 4.12. Tabel penyortiran 30 bola warna merah.


dimikrokontroler

Hasil


Indikator

penuh










10 Merah Merah Merah Benar ON



67

Tabel 4.13. (Lanjutan) tabel penyortiran 30 bola warna merah


dimikrokontroler

Hasil


Indikator

penuh









20 Merah Biru Biru Salah OFF

21 Merah Merah Merah Benar ON










Setelah dilakukan penyortiran untuk 30 bola warna merah didapatkan hasil

keberhasilan sensor membaca bola sebesar 96,7 %.

Tabel 4.14. Tabel penyortiran 30 bola warna hijau


dimikrokontroler

Hasil


Indikator

penuh

















68

Tabel 4 .15. (Lanjutan) Tabel penyortiran 30 bola warna hijau


dimikrokontroler

Hasil


Indikator

penuh
















Setelah dilakukan penyortiran untuk 30 bola warna hijau didapatkan hasil

keberhasilan sensor membaca bola sebesar 100 %.

Tabel 4 .16. Tabel penyortiran 30 bola warna biru


dimikrokontroler

Hasil


Indikator

penuh










10 Biru Biru Biru Benar ON











69

Tabel 4.17. (Lanjutan) Tabel penyortiran 30 bola warna biru


dimikrokontroler

Hasil


Indikator

penuh












Setelah dilakukan penyortiran untuk 30 bola warna biru didapatkan hasil

keberhasilan sensor membaca bola sebesar 100 %. Dari percobaan dengan memasukkan 30

bola merah, 30 bola biru dan 30 bola hijau sensor warna dapat membaca warna bola hijau

dan biru dengan tingkat keberhasilan sebesar 100% sedangkan untuk bola warna merah

terjadi satu kali kesalahan pembacaan warna bola dengan tingkat keberhasilan sebesar 100%.

Untuk pengamatan pada warna bola lain (kuning) tidak dilakukan lebih lanjut dikarenakan

pada perancangan ini lebih diutamakan untuk bola warna merah, hijau dan juga biru.

Berikut adalah data hasil pengamatan tiap komponen pemisah bola mulai dari

pembaca warna sampai tempat penampung bola sudah terisi 10 bola. Tabel data hasil

pengamatan tiap komponen dapat dilihat pada tabel 4.14.

Tabel 4.18. Tabel data komponen pemisah bola

Kondisi Warna bola Palang

1

Palang 2 Palang 3 Buzzer Led 1 Led 2 Led 3

0 Kosong 0 0 0 0 0 0 0

1 Merah 1 0 0 0 0 0 0

2 Hijau 0 1 0 0 0 0 0

3 Biru 0 0 1 0 0 0 0

4 Warna lain 0 0 0 0 0 0 0

10 Merah 1 0 0 1 1 0 0

11 Hijau 0 1 0 1 0 1 0

12 Biru 0 0 1 1 0 0 1


70

4.3.7. Analisis Hardware keseluruhan sistem

Pada bagian ini akan membahas keseluruhan hardware sistem yang digunakan. Ada

beberapa bagian hardware pada sistem ini masih memiliki kekurangan atau masih memiliki

kegagalan pada saat proses berlangsungnya sistem. Pada bagian yang mengalami

kekurangan ini harus diubah bentuk dan sistem kerjanya. Bagian bagian hardware yang

memiliki kekurangan antara lain pada bagian proses turun bola satu persatu, belt konveyor

dan juga jalur untuk turun bola ke tempat penampung.

Proses penurunan bola secara satu persatu merupakan proses dimana bola akan

turun secara satu persatu kedalam tempat sensor warna. Bagian-bagian yang digunakan

untuk proses ini antar lain lingkaran 1 dan lingkaran 2. Pada bagian tersebut sedikit

mengalami kegagalan pada proses penurunan bola secara satu persatu dimana bola bisa jatuh

atau terlempar keluar dari putaran lingkaran 2. Hal ini mengakibatkan bola tidak masuk

kedalam tempat sensor warna. Maka dari untuk perubahan perancangan dibutuhkan penutup

disisi samping pada lingkaran 1 agar bola tidak lagi jatuh atau terlempar keluar.

Gambar 4.13. Lingkaran pembuat turun bola satu persatu

Bagian belt konveyor yang digunakan pada sistem ini sedikit mengalami kesulitan

pada saat membawa bola menuju tempatnya dan sering kali bola yang berada diatas belt

konveyor ini tidak bisa diam dan bola terus berguling diatas belt konveyor ini. Maka dari itu

diperlukan perubahan pada bentuk dari belt ini dengan diberikan gerigi pada bagian

konveyor agar benda yang berada diatas konveyor tidak bergerak kemana-mana.

L.1

L.2


71

Gambar 4.14. Belt konveyor

Bentuk dari jalur dari konveyor yang sudah dibuat pada perancangan ini sangat

mempengaruhi arah jalan dari bola. Pada saat proses aktif sistem bola yang berjalan diatas

konveyor tidak bisa masuk kedalam tempat penampung yang sudah disediakan. Sering

terjadi keselahan bola warna biru masuk kedalam tempat penmapung bola warna merah.

Kesalahan tersebut membuat jumlah yang ada didalam tempat penampung tidak sesuai

dengan yang tertampil pada HMI. Maka dari itu perlu adanya perubahan pada bentuk dari

konveyor yang mungkin bisa dibuat lebih minimalis dan sederhana agar bola bisa masuk

kedalam tempat penampung sesuai dengan warna bola tersebut.

Gambar 4.15. Jalur jatuhnya bola


72

4.3.8. Hasil Pengamatan Sub Sistem

Pengamatan sub sistem ini dilakukan dengan cara mengukur tegangan setiap

komponen ketika ON dan OFF. Nilai tegangan dapat diliihat pada pada tabel 4.19.

Tabel 4.19. Hasil pengukuran tegangan sub sistem

No Komponen Kondisi Tegangan (V) Perancangan (V)

1 Limit switch 1 ON 23,94 24

OFF 0 0

2 Limit switch 2 ON 23,91 24

OFF 0 0

3 Push botton ON 23.95 24

OFF 0 0

4 Motor DC

konveyor

ON 23.96 12

OFF 0 0

5 Motor DC bola

turun

ON 9,8 12

OFF 0 0

6 Motor DC

palang bola

ON 1,9 12

OFF 0 0

7 Buzzer ON 9,8 12

OFF 0 0

8 Led ON 11,98 12

OFF 0 0

Berdasarkan tabel 4.19 tegangan yang dibutuhkan setiap komponen tidak sesuai

dengan perancangan, dikarenakan ada komponen seperti motor DC untuk palang pemisah

bola dan motor untuk bola turun satu persatu membutuhkan Rpm yang kecil untuk

menjalankan tugasnya, sedangkan untuk tegangan buzzer tegangan yang diberikan kecil agar

bunyi yang dihasilkan juga tidak terlalu besar jika didengar. Namun semua komponen tetap

dapat bekerja dengan baik dan tidak mengalami kelebihan beban.

Perbedaan tegangan tersebut tidak terlalu berpengaruh terhadap kinerja komponen

karena tegangan yang masuk masih berada dalam rentang tegangan kerja komponen. Error

tegangan pada implementasi dan perancangan tidak terlalu mempengaruhi kinerja dari

prototipe secara keseluruhan.


73

4.4. Implementasi Perangkat Lunak

Pada perangkat lunak ini terdapat ladder tombol start dan stop di tampilan HMI,

ladder pengendali bola turun satu persatu, ladder input analog PLC, ladder pengendali

konveyor, ladder pengendali palang pemisah bola, ladder untuk indikator led dan juga buzzer

serta tampilan pada HMI.

4.4.1. Tombol Start Dan Stop

Pada piranti input tombol start dan stop menggunakan alamat %I0.0 dan %I0.1

sedangkan pada tombol start dan stop pada HMI menggunakan alamat memori %M0 dan

%M1 bisa dilihat pada gambar 4.10. Tombol start dan stop ini berfungsi untuk mengaktifkan

dan menonaktifkan sistem secara keseluruhan dari HMI. Ladder untuk tombol start dan stop

ini menggunakan latching agar jika tombol start ditekan sesaat maka sistem akan tetap

berjalan dan mati ketika tombol stop ditekan.

Gambar 4.16. Ladder tombol start dan stop untuk HMI

Gambar 4.17. Tombol start dan stop pada tampilan HMI


74

4.4.2. Ladder Pengendali Bola Turun Satu Persatu

Pada pengendalian bola turun satu persatu digunakan motor DC sebagai

penggeraknya. Motor DC ini akan bekerja ketika tombol start awal ditekan dan setiap palang

pemisah bola naik atau kembali ke posisi awal. Sedangkan motor DC ini akan berhenti

apabila menyentuh limit switch, tombol stop ditekan dan juga setiap lampu indikator led

untuk bola penuh aktif.

Gambar 4.18. Ladder pengendali bola turun satu persatu

4.4.3. Ladder Input Analog PLC

Untuk input analog pada PLC menggunakan alamat memory %IW0.0. Setiap warna

memiliki range yang sudah diatur didalam memory %IW0.0. Untuk warna merah memiliki

range antara 400 sampai 470 desimal dengan output keluaran %M21. Untuk warna hijau

memiliki range antara 300 sampai 360 desimal dengan output keluaran %M22. Sedangkan

untuk warna biru memiliki range antara 200 sampai 240 dengan output keluaran %M23 dan

untuk range warna lain diberikan range diantara 100 sampai 120 desimal dengan output

keluaran %M65. Pada program ladder input analog PLC ini diberikan timer 3 detik sebelum

menjalankan ladder pada palang pemisah. Timer ini digunakan untuk menunggu range yang

masuk ke memori %IW0.0 stabil terlebih dahulu baru dikirim ke setiap ladder palang

pemisah bola. Ladder input analog PLC dapat dilihat digambar 4.16.


75

Gambar 4.19. Ladder input analog PLC

4.4.4. Ladder Pengendali Konveyor

Untuk ladder pengendali konveyor ini aktif ketika ladder input analog sudah

mendeteksi warna bola kemudian akan menjalakan konveyor. Sedangkan pengendali

konveyor ini akan mati ketika tombol stop ditekan dan juga setiap palang pemisah bola naik

ke posisi semula. Ladder pengendali konveyor dapat dilihat pada gambar 4.17.

Gambar 4.20. Ladder pengendali konveyor


76

4.4.5. Ladder Pengendali Palang Pemisa Bola

Pengendali palang pemisah bola ini aktif sebelum ladder pada input analog

menghidupkan salah satu memori untuk tiap warna bola. Setelah ladder input analaog

menghidupkan salah satu memory warna maka memory tersebut harus dilatch terlebih

dahulu untuk menjalankan palang pemisah ke arah bawah dikarenakan waktu pengiriman

data memory ke InTouch memerlukan waktu sekitar 0.5 detik. Palang pemisah yang

bergerak kebawah ini akan berhenti ketika palang pemisah menyentuh limit switch. Palang

pemisah ini akan menutupi jalur bola selama 10 detik satuan waktu dan setelah 10 detik

palang pemisah kembali naik selama 3 detik kemudian berhenti.

Gambar 4.21. Ladder pengendali palang pemisah bola

4.4.6. Ladder Penghitung Jumlah Bola

Untuk menghitung jumlah tiap bola yang masuk dalam tempat penampung

menggunakan operation block yang disimpan pada memori integer dengan alamat %MW10,

%MW11 dan %MW12. Setiap palang pemisah mulai naik ke posisi semula maka nilai

%MW10, %MW11 dan %MW12 akan ditambah 1.

Gambar 4.22. Ladder penghitung jumlah bola


77

4.4.7. Ladder Pengendali Led Indikator Dan Buzzer

Pada ladder untuk indikator bola sudah penuh menggunakan led dan juga buzzer.

Piranti output ini akan aktif ketika ladder pada perhitungan bola sudah mencapai 10 maka

akan menghidupkan led dan juga buzzer ini selama 3 detik kemudian mati kembali.

Gambar 4.23. Ladder pengendali led dan buzzer

4.4.8. Scripts Animasi Pada Intouch

Pada bagian ini akan berisikan tentang animasi yang terjadi pada tampilan HMI dan

juga penggunaan Condition scripts serta Application scripts untuk membuat animasi

berjalan seperti yang pada sistem.

Tabel 4.20. Scripts animasi HMI

No Keterangan Scripts

1 Mengkodisikan

untuk tampilan

utama ketika HMI

dijalan maka yang

akan tertampil

windows menu

dan menutup

windows lainnya.


78

Tabel 4.21. (Lanjutan) scripts animasi HMI

No keterangan Scripts

2 Membuat bola putih

atau bola awal berjalan

masuk kedalam tempat

sensor warna.

3 Membuat bola biru

muncul dan bola biru

jalan menuju tempat

yang diinginkan dan

mengatur kecepatan

jalannya bola biru.

4 Membuat bola hijau

muncul dan bola biru

jalan menuju tempat

yang diinginkan dan

mengatur kecepatan

jalannya bola hijau.


79



5 Membuat bola merah

muncul dan bola

merah jalan menuju

tempat yang

diinginkan dan

mengatur kecepatan

jalannya bola merah.

6 Membuat animasi roda

konveyor berputar

7 Memunculkan

windows untuk bola

biru penuh


80


No keterangan Scripts

8 Memunculkan

windows untuk bola

hijau penuh

9 Memunculkan

windows untuk bola

merah penuh

10 Membuat animasi

palang pemisah bola

merah bergerak kearah

bawah


81


No keterangan Script

11 Membuat animasi

palang pemisah bola

merah kembali naik ke

posisi semula

12 Membuat animasi

palang pemisah bola

hijau bergerak kearah

bawah

14 Membuat animasi

palang pemisah bola

hijau kembali naik ke

posisi semula


82



15 Membuat animasi

palang pemisah bola

biru bergerak kearah

bawah

16 Membuat animasi

palang pemisah bola

biru kembali naik ke

posisi semula

17 Mendisable semua

tombol ketika windows

bola biru muncul


83



18 Mengaktifkan semua

tombol ketika

windows bola biru

penuh sudah hilang.

19 Mendisable semua

tombol ketika

windows bola hijau

muncul


tombol ketika

windows bola hijau

penuh sudah hilang


84



21 Mendisable semua

tombol ketika

windows bola merah

muncul


tombol ketika

windows bola merah

penuh sudah hilang

23 Membuat animasi bola

putih kembali pada

posisi semula atau

direset kembali ke

posisi awal.


85




konveyor berhenti

ketika palang pemisah

merah mulai naik


konveyor berhenti


hijau mulai naik


konveyor berhenti


biru mulai naik


86

Dari semua scripts yang telah dibuat dari tabel 4.20 sampai tabel 4.28 bisa membuat

animasi berjalan sesuai yang diinginkan.

4.4.9. Tagname Dictionary

Pada bagian ini akan berisikan semua tagname, jenis type dan item name yang

digunakan pada HMI.

Tabel 4.29. Tagname yang digunakan pada HMI

No Tagname Type Item

1 START I/O Discrete 000001

2 STOP I/O Discrete 000002

3 RESET I/O Discrete 000008

4 BOLA_PUTIH I/O Discrete 000020

5 BOLABIRU I/O Discrete 000011

6 BOLAHIJAU I/O Discrete 000010

7 BOLAMERAH I/O Discrete 000009

8 COUNTER_BIRU I/O Integer 400011

9 COUNTER_HIJAU I/O Integer 400012

10 COUNTER_MERAH I/O Integer 400013

11 LED_BIRU I/O Discrete 000037

12 LED_HIJAU I/O Discrete 000036

13 LED_MERAH I/O Discrete 000035

14 M24 I/O Discrete 000025






20 PLANG1 Memory Integer 400025



23 LAMPUONOFF I/O Discrete 000021

24 KONVEYOR_JALAN I/O Integer 400031

25 Darurat Memory Discrete -

26 MERAH_JALAN Memory Integer -

27 HIJAU_JALAN Memory Integer -

28 BIRU_JALAN Memory Integer -

29 KONVEYOR1 I/O Discrete 000003

30 BOLA_AWAL I/O Discrete 000007

31 PUTH_JALAN Memory Integer -

32 PUTIH_JALAN I/O Integer 400010


87

4.5. Komunikasi antara HMI dan PLC

Bagian ini akan membahas tentang bagian software yang akan diatur untuk

komunikasi antrara HMI dan PLC. Adapun beberapa bagian yang perlu diatur antara lain:

Untuk pengaturan pertama komunikasi antara PLC dan HMI adalah pengaturan pada

software MBENET. MBENET berfungsi untuk menghubungkan alamat I/O maupun

memori antara PLC dan HMI. Pada MBENET diperlukan beberapa pengaturan yaitu topic

name, ip addres untuk PLC serta slave device type. Konfigurasi I/O MBENET dapat dilihat

pada gambar 4.21.

Gambar 4.24. konfigurasi I/O pada MBENET

Setelah melakukan konfigurasi pada MBENET langkah berikutnya adalah melakukan

konfigurasi pada InTouch. InTouch berfungsi sebagai penampil animasi dari sistem ini. Pada

InTouch perlu dilakukan pengaturan seperti application name yang dipakai adalah MBENET

dan juga topic name. Konfigurasi InTouch untuk HMI dapat dilihat pada gambar 4.22.

Gambar 4.25. Konfigurasi pada InTouch


88

Langkah berikutnya ketika sudah mengatur InTouch adalah melakukan konfigurasi

pada SoMachineBasic. Hal yang perlu diatur pada SoMachineBasic ini adalah pengaturan

pada IP addres untuk PLC. Konfigurasi pada SoMachineBasic dapat dilihat pada gambar

4.23

Gambar 4.26. Konfigurasi pada SoMachineBasic


85

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini akan menjelaskan kesimpulan dari proses tugas akhir yang telah dilakukan.

Bab ini juga menguraikan saran pengembangan yang dapat dilakukan sebagai

penyempurnaan sistem.

5.1. Kesimpulan

Dari hasil perancangan dan pengujian alat “SCADA untuk sistem penyortiran bola

berdasarkan warna berbasis PLC M221” diambil kesimpulan:

1. Sistem penyortiran bola berdasarkan warna berbasis PLC M221 dengan

menggunakan SCADA sebagai tampilan HMI mampu mensortir bola 3 warna

dengan tingkat keberhasilan untuk bola warna merah 96,7%, bola warna hijau 100%

dan bola warna biru 100% dan HMI yang ditampilkan juga real seperti pada

sistemnya.

2. Penggunaan sensor warna TCS3200 sebegai pendeteksi warna benda sangat

dipengaruhi oleh intesitas cahaya disekitar ruangan.

3. Komunikasi antara PLC dan HMI dapat berjalan dengan sesuai dengan yang

diharapakan.

4. Palang pemisah bola tiap warna berkerja sesuai dengan warna yang sudah

ditentukan.

5.2. Saran

Setelah melakukan pengujian maka diperoleh beberapa hal yang bisa menjadi saran

untuk perkembangan penelitian lebih lanjut:

1. Sensor pendeteksi warna bola perlu diganti dengan webcam untuk mendeteksi

warna bola dengan cepat.

2. Bagian hardware sistem seperti proses turun bola secara satu persatu, belt

konveyor dan juga bentuk dari konveyor harus didesain ulang atau dirancang lebih

minimalis agar tidak terjadi kesalahan pada saat aktif sistem.

3. Perlu adanya penambahan sensor untuk mendeteksi tiap posisi keadaan bola.


86

DAFTAR PUSTAKA

[1] "DNM the power of indutri," [Online]. Available: https://www.dnm.co.id/aplikasi-plc-

dan-manfaat-dalam-dunia-industri-modern/. [Accessed 14 februari 2019].

[2] "SCADA," [Online]. Available: http://fungsi.info/fungsi-scada-dan-manfaatnya/.

[Accessed 21 february 2019].

[3] "SISTEM PENGEPAKAN PRODUK DENGAN," [Online]. Available:

https://docplayer.info/31442594-Tugas-akhir-sistem-pengepakan-produk-dengan-

kendali-plc-siemens-s7-300.html. [Accessed 13 november 2018].

[4] "ELEKTRONIKA DASAR," 13 JANUARI 2019. [Online]. Available:

https://elektronika-dasar.web.id/sensor-warna-tcs230/. [Accessed 13 january 2019].

[5] "ARDUINO UNO," [Online]. Available: https://ilearning.me/sample-page-

162/arduino/pengertian-arduino-uno/. [Accessed 25 januari 2019].

[6] Schneider Elektrc, modicon M221 logic controller hardware guide, pp. 201-206, 2019.

[7] "DNM," [Online]. Available: https://www.dnm.co.id/mengenal-conveyor-system/.

[Accessed 1 februari 2019].

[8] "TEKNIKELEKTRONIKA," [Online]. Available:

https://teknikelektronika.com/pengertian-motor-dc-prinsip-kerja-dc-motor/.


[9] "Immersa," [Online]. Available: http://www.immersa-lab.com/pengertian-relay-

fungsi-dan-cara-kerja-relay.htm. [Accessed 18 januari 2019].

[10] "Elektronika Dasar," [Online]. Available: https://elektronika-dasar.web.id/limit-

switch-dan-saklar-push-on/. [Accessed 9 februari 2019].

[11] "ajihfareza," WEB SITE ELEKTRONIKA, [Online]. Available:

http://www.ajifahreza.com/2017/04/menggunakan-buzzer-komponen-suara.html.

[Accessed 7 maret 2019].

[12] kitoma indonesia, "Kitoma Indonesia," [Online]. Available:

http://www.kitomaindonesia.com/article/16/programmable-logic-controller.



87

[13] H. Wicaksono, Dasar-dasar Pemrograman SCADA Software dengan Wonderware In

Touch, Yogyakarta: GRAHA ILMU, 2012.

[14] H. Wicaksono, PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER Teori, Pemrograman

dan Aplikasinya dalam Otomasi Sistem, Yogyakarta: GRAHA ILMU, 2009.


88

LAMPIRAN


L-1

Lampiran 1. Program arduino

#define S0 7

#define S1 8

#define S2 9

#define S3 10

#define sensorOut 11

int frequencyR = 0;

int frequencyG = 0;

int frequencyB = 0;

int keadaan = 0;

void setup()

pinMode(S0, OUTPUT);




pinMode(sensorOut, INPUT);

digitalWrite(S0,HIGH);

digitalWrite(S1,LOW);

Serial.begin(9600);

void loop()

unsigned int AnalogValue;

AnalogValue = analogRead(A0);

keadaan = AnalogValue;

Serial.println ("kosong");

digitalWrite(12,LOW);



delay(1000);

if ( keadaan > 500 )


L-2



frequencyR = pulseIn(sensorOut, LOW);

frequencyR = abs(frequencyR);

Serial.print("R= ");//printing name

Serial.print (frequencyR);//printing RED color frequency

Serial.print(" ");

delay(100);



frequencyG = pulseIn(sensorOut, LOW);

frequencyG = abs(frequencyG);

Serial.print("G= ");//printing name

Serial.print (frequencyG);//printing RED color frequency

Serial.print(" ");

delay(100);



frequencyB = pulseIn(sensorOut, LOW);

frequencyB = abs(frequencyB);

Serial.print("B= ");//printing name

Serial.print (frequencyB);//printing RED color frequency

Serial.println(" ");

delay(100);

if (frequencyR<=15000 && frequencyR>=4000 && frequencyG<=14000 &&

frequencyG>=6000 && frequencyB<=21000 && frequencyB>=10000)

Serial.println ("warna lain");

analogWrite(3,60);




L-3


delay (5000);

else if (frequencyR<=frequencyB && frequencyR<=frequencyG)

Serial.println ("merah");

analogWrite(3,255);

digitalWrite(12,HIGH);



delay (10000);

else if (frequencyG<=frequencyR && frequencyG<=frequencyB)

Serial.println ("hijau");

analogWrite(3,190);




delay (10000);

else if (frequencyB<= frequencyR && frequencyB<= frequencyG)

Serial.println ("biru");

analogWrite(3,125);




delay (10000);

delay(10);


L-4

if (keadaan <500)

analogWrite (3,0);

Lampiran 2 Program ladder PLC


L-5


L-6


L-7


L-8


L-9

Lampiran 3 komunikasi Via Ethernet

Konfigurasi I/O Server Pada MBENET

MBENET berfungsi untuk menghubungkan alamat I/O maupun memori antara

PLC dan juga HMI. Berikut adalah langkah-langkah yang dilakukan supaya komunikasi

antara PLC dan HMI dapat berjalan atau terhubung dengan baik:

1. Membuka aplikasi MBENET.

2. Pilih topic definition pada menu configure.

Gambar 4.19 Tampilan menu configure pada MBENET

3. Kemudian akan terlihat definisi topik yang sudah dibuat atau kosong jika belum

pernah membuat. Terdapat beberapa opsi yang dapat digunakan yaitu membuat

topik definisi baru, memodifikasi topik definisi yang sudah ada dan menghapus

topik definisi.

Gambar 4.20 Tampilan topic definition MBENET

4. Selanjutnya jika membuat topik definisi yang baru ada beberapa hal yang perlu atur

seperti topic name yang kita ingin dan juga mengatur alamat ip yang digunakan

pada alamat ip PLC.


L-10

Gambar 4.21 Pengaturan topic Definition MBENET

Konfigurasi I/O Server Pada Intouch

Pada bagian akan menjelaskan tahap selanjutnya untuk komunikasi antara PLC

dan HMI. Berikut merupakan langkah-langkah untuk konfigurasi komunikasi HMI dengan

MBENET:

1. Buka aplikasi Wonderware Intouch.

2. Pilih access names pada menu spesial.

Gambar 4.22 Tampilan menu spesial pada Wonderware Intouch


L-11

3. Akan terlihat access name yang sudah pernah dibuat sebelumnya dan akan terlihat

kosong jika belum pernah dibuat. Terdapat beberapa opsi pilihan yaitu membuat

acces name baru, memodifikasi access name, dan menghapus access name.

Gambar 4.23 Tampilan access name

4. Selanjutnya pengaturan seperti pada gambar 4.22 dengan access name sesuai

dengan yang diinginkan dan nama topik yang sudah dibuat pada MBENET.

Gambar 4.24 Pengaturan access name

Konfigurasi Alamat IP Pada PLC

Pada bagian ini akan membahan komunikasi antara PLC dengan komputer yang

dilakukan melalui jaringan ethernet. Supaya PLC dapat melakukan komunikasi dengan

komputer, maka perlu dilakukan pengaturan alamat ip pada aplikasi SoMachineBasic seperti

berikut:

1. Buka aplikasi SoMachineBasic.

2. Pilih menu configuration, kemudian gantilah tipe PLC (M221 Logic Controller)

menjadi TM221CE24R seperti pada gambar 4.23.


L-12

Gambar 4.25 Tampilan menu SoMachineBasic

3. Kemudian pilih menu ETH1, kemudian pilih opsi Fixed IP address dan isikan

alamat ip sesuai dengan yang diinginkan jika sudah selesai klik Apply maka alamat

ip PLC otomatis terganti dengan yang baru. Dapat dilihat pada gambar 4.33.

Gambar 4.26 Tampilan menu ETH1 pada SoMachineBasic


L-13

Lampiran 4 Perubahan nilai analog tanpa menggunakan low pass filter

Pada masukkan nilai analog pada PLC tanpa menggunakan rangkaian low pas

filter nilai yang dihasilkan selalu berubah-ubah.


SCADA UNTUK SISTEM PENYORTIR BOLA BERDASARKAN …

Documents

Transcript of SCADA UNTUK SISTEM PENYORTIR BOLA BERDASARKAN …