PERANCANGAN MINIATUR TRAFFIC LIGHT PADA SIMPANG EMPAT

DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAMMABLE LOGIC CONTROL

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Melengkapi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Elektro

Program Studi Strata (S-1) Pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas HKBP Nommensen

OLEH :

SETIA FERNANDO SIHOMBING

0 2 3 3 0 0 3 8

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

KONSENTRASI TEKNIK KENDALI

UNIVERSITAS HKBP NOMMENSEN

2007

i

ABSTRAK

Kemacetan pada jalan raya tidak bisa kita hindari saat ini, apalagi pada

perempatan jalan atau pada perhentian lampu lalu-lintas, sementara kondisi fase

lampu lalu-lintas, badan jalan dan peralatan pengendali lampu lalu-lintas kurang

memadai yang merupakan jadi masalah yang umum terjadi di kota-kota padat. Untuk

itu diperlukan suatu alat yang dapat mengatur lalu-lintas kendaraan tersebut. Alat itu

harus mampu bekerja dalam jangka waku 24 jam tanpa henti.

Di dalam Laboratorium Rangkaian Logika dan Microprosesor telah ada alat

yang baru yaitu PLC (Programmable Logic Control). Alat ini tidak asing lagi kita

dengar apalagi di dalam lingkungan industri. Sebelum nya Simulasi Traffic light

sudah pernah di uji di laboratorium dengan menggunakan Microprosesor yang

didisain secara terprogram untuk empat persimpangan dan simulasi dapat lilakukan

dengan mode yang dapat divariasi untuk jalan satu arah dan dua arah. tetapi simulasi

traffic light degan menggunakan microprosesor ini tidak dapat melakukan perubahan

dan pelacakan program jika terjadi kesalahan

Maka penulis melakukan perancangan dan mengembangkan fasilitas

percobaan traffic light pada laboratorium dengan menggunakan PLC (Programmable

Logic Control) sebagai alat pengendalian traffic light tersebut. Dengan penambahan

panel yang baru untuk simulasi traffic light yang lebih besar dan sesuai dengan alur

alur kendaraan Indonesia, serta membuat pengujian dan program simulasi yang dapat

dimodifikasi, melalui penelitian ini akan dirancang suatu sistem traffic light dengan

perempatan jalan empat simpang dengan sistem 12 bit keluaran.

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Penulisan

Peningkatan alat transportasi darat semakin meningkat dan mengakibatkan

kemacetan lalulintas pada perhentian lampu lalulintas yang semakin lama semakin

bertambah padat dan merupakan masalah yang umum yang terjadi di kotakota besar.

Untuk itu diperlukan suatu peralatan traffic light yang memegang peranan yang

sangat penting dalam menjaga kelancaran lalulintas terutama pada persimpangan

jalan yang rawan dengan kemacetan. Kadang kala walaupun di suatu persimpangan

sudah ada traffic light, namun masih seringkali terjadi kemacetan. Hal ini dapat

terjadi karena lamanya pengendalian lampu merah dan hijau pada masingmasing

persimpangan yang tidak sesuai dengan kondisi kepadatan kendaraan pada setiap

persimpangan jalan.

Sistem Traffic Light adalah suatu suatu sistem mode pengendalian Traffic

Light di persimpangan jalan raya seperti yang kita lihat sehari- hari. Sistem Traffic

Light sangat beraneka ragam, salah satunya pada persimpangan 4 simpang dengan 12

arah (seperti Jl. Kol. Yos Sudarso simpang Glugur dengan mode setiap jalan menuju

3 arah, belok kiri, lurus dan belok kanan di atur dengan Traffic Light dan termasuk

lagi jalan kaki), jika semakin banyak jumlah simpang jalan atau jalur lalu lintas

yang dilalui maka semakin rumit sistem pengendalian yang dilakukan untuk sebuah

sistem Traffic Light.

Alat Traffic Light yang ada di Laboratorium Rangkaian Logika dan

Mikroprosessor ini didukung perkembangan teknologi mikroprosessor yang sampai

sekarang masih umum untuk industri dengan jenis mikroprosessor ini yaitu dengan

seri 8085 dengan 256 jenis perintah program. Hingga saat ini, salah satu seri

mikroprosessor yaitu seri 8085 dengan satu unit mikrokomputer seri LN 8085lah

yang masih digunakan dalam praktikum mikroprosessor namun dengan fasilitas dan

percobaan yang sangat minimum.

2

Laboratorium Mikroprosessor Universitas HKBP Nommensen memiliki

fasilitas simulasi Traffic Light terprogram untuk 2 pola, yaitu satu jalur lurus dengan

dua arah dan satu persimpangan jalan yang juga untuk dua arah, tetapi dapat

dilakukan dengan mode yang dapat divariasikan untuk jalan satu arah atau untuk

jalan dua arah dan ditambah dengan keberadaan satu Zebra Cross (penyeberangan

bagi pejalan kaki) pada posisi jalan utama. Laboratorium ini memiliki program

khusus yang dapat menjalankan langsung Traffic Light yang dimaksud dengan alamat

memori G8800H CR untuk kondisi awal atau start, dan alamat 1000H untuk kondisi

Cold Start. Akan tetapi program yang sudah ada ini tidak bisa dimodifikasi dengan

cara program ulang, dan alur program ini mengikuti pola Traffic Light di Eropa

dengan posisi berkendaraan di jalur kanan jalan raya.

Untuk itu melalui penelitian di lapangan maka akan dirancang suatu sistem

Traffic Light yang dalam bentuk umum menggunakan Programmable Logic Control

yang dapat divariasikan, terutama dalam urutan fase penggunaan alur Traffic Light

menurut jalan yang dikehendaki serta dapat mengatur waktu pergeseran fase sesuai

dengan yang dikehendaki dimana pengaturan waktu adalah variable dan sistem nya

pemograman sistemnya dapat diubah dengan mudah dan efisien.

1.2. Perumusan Masalah

Pada umumnya sistem traffic light memiliki 3 pola yaitu: Pertama bahwa

sistem traffic light yang ada mengikuti pola eropa. Kedua sistem traffic light tersebut

hanya bisa untuk tiga simpang dengan kondisi yang ada dan ketiga programnya

permanen atau tidak dapat dimodifkasi. Untuk itu diasumsikan suatu rancangan baru

terdapat suatu fase lampu lalu lintas yang mengalami kepadatan lalu lintas pada

perhentian dan persimpangan jalan empat simpang. Melalui proses survei data

lapangan, tentang kepadatan traffic di lokasi yang dipilih dan proses pemilihan fase

lampu lalu lintas sedemikian rupa sehingga diperoleh fase sistem yang diinginkan.

3

1.3. Tujuan Penulisan

Sesuai dengan latar belakang permasalahan yang dinyatakan sebelumnya,

maka tujuan penulisan ini antara lain :

Untuk mengembangkan sistem traffic light tiga simpang menjadi empat

simpang dengan alat pada sistem pengaturan fase lampu lalu lintas empat simpang

dengan menggunakan Programable Logic Control (PLC) pada Laboratorium

Rangkaian Logika FT. UHN. Dan membangun suatu program dengan menggunakan

bahasa pemogramannya STEP 7 yaitu bahasa pemograman dari PLC Siemens yang

bervariasi sesuai dengan hasil survei data dilapangan, tentang proses pemilihan fase

dan waktu yang diperlukan untuk sinkronisasi Traffic Light yang diperlukan.

1.4. Batasan Masalah

Mengingat bahwa pembahasan dalam perancangan yang dilakukan dapat

meluas, maka tulisan ini mempunyai batasan sebagai berikut :

1. Kasus yang diasumsikan adalah perempatan jalan yang padat pada

perhentian lampu lalu lintasnya (contoh kasus pada perempatan Jalan

Sutomo, bambu, pelita, krakatau) di kota Medan.

2. Prinsip kerja sistem secara sederhana dari PLC sebagai memproses data

serta menambah variasi percobaan Traffic Light yang sesuai dengan

pola Traffic Light di Indonesia dan sebagai tambahan untuk keperluan

percobaan pada praktikum di Laboratorium Mikroprosessor UHN.

3. Fase lampu diatur secara terus menerus tanpa memperhatikan waktu

siangmalam, penyesuaian perhitungan waktu tunda sebenarnya di

lapangan dan interupt (permintaan dari pengguna jalan). Dan fase ini

berlaku hanya sesuai dengan kondisi jalan seperti yang diasumsikan.

1.5. Metode Pemecahan Masalah

Peralatan PLC digunakan menjalankan fase secara terus menerus yang

digerakkan oleh bahasa program yang telah dibuat dalam bahasa pemprograman yang

dijalankan sehingga menghasilkan bitbit keluaran yang diharapkan yang sesuai

4

dengan fase dalam menyalakan LED (Light Emiting Diode) yang digunakan dalam

perancangan ini sebagai lampu jalan dengan kapasitas tegangan 5 Volt.

Adapun metode pemecahan masalah yang dilakukan penulis dalam

menyelesaikan rancangan tugas akhir ini adalah:

1. Membuat suatu fase lampu lalu lintas seperti kasus yang diasumsikan.

2. Mengadakan survei daftar komponen dan literatur yang berhubungan

dengan perancangan berbasis PLC..

3. Merancang sistem pengaturan fase Traffic Light pada simpang empat

berbasis PLC di Laboratorium Mikroprocessor UHN.

4. Mengadakan uji coba dan analisa rangkaian.

1.6. Kontribusi Penelitian

Dengan tulisan ini diharapkan perancangan ini dapat mencakup hal yang

lebih luas, khususnya bagi para mahasiswa di Program Studi Teknik Elektro

Konsentrasi Teknik Kendali (Pengaturan), karena setiap mahasiswa diwajibkan

melakukan praktikum di Laboratorium Mikroprocessor dan dapat mengembangkan

sistem Traffic Light (lampu lalu lintas). Dan di sisi lain mengundang minat dan bakat

para praktikan sehingga para mahasiswa tertarik untuk mempelajari dan mendalami

aplikasi PLC.

1.7 Sistematika Penulisan

Materi pembahasan dalam tugas akhir ini diurutkan dalam lima bab yang

diuraikan sebagai berikut :

a. Bab I yaitu PENDAHULUAN

Pada bab ini diuraikan tentang latar belakang masalah, perumusan

masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metode penulisan,

kontribusi penelitian, dan sistematika penulisan.

b. Bab II yaitu DASAR TEORI

Pada bab ini diuraikan tentang dasardasar teori yang digunakan

sebagai landasan pembuatan rancangan dan penulisan laporan tugas

5

akhir ini yang berisikan penjelasan mengenai PLC dan LED (Light

Emiting Dioda).

c. Bab III yaitu PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT

Pada bab ini diuraikan tentang dasardasar teori yang digunakan

sebagai landasan pembuatan rancangan. Dimulai dengan pembuatan

blok diaram sampai pembuatan rangkaian plan sistem, serta program

yang diisikan pada MMC (Multimedia Memori Card) yang berada

pada PLC untuk menjalankan program yang di download dari

komputer untuk menjalankan PLC.

d. Bab IV yaitu PENGUJIAN SISTEM

Pada bab ini diuraikan tentang pengujian rangkaian dari sistem yang

dirancang.

e. Bab V yaitu KESIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini diuraikan tentang Kesimpulan dan saran penulis setelah

perealisasian rancangan sebagai hasil rancangan yang dilakukan.

6

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Sistem Traffic Light

Kemacetan lalulintas darat merupakan suatu hal yang umum yang terjadi

di kotakota yang berpenduduk padat. Untuk itu diperlukan suatu alat yang dapat

mengendalikan lalulintas kendaraan. Alat ini haruslah dapat bekerja secara otomatis

dalam jangka waktu dua puluh empat jam tanpa henti.

Sistem Traffic Light adalah suatu sistem yang digunakan untuk mode

pengendalian lampu lalulintas di persimpangan jalan raya seperti yang kita lihat

seharihari. Dengan semakin berkembangnya teknologi, pengendalian fase sistem

Traffic Light di beberapa negara maju dalam menerapkan suatu sistem yang dapat

memberikan sinyal atau tanda yang jelas serta waktu yang tepat untuk bergerak

hingga memungkinkan timbulnya suatu keadaan yang teratur dan nyaman

sebagaimana yang diharapkan.

Salah satu bentuk pengendalian yang dilakukan di Laboratorium Rangakian

Logika dan Mikroprosessor Fakultas Teknik UHN adalah dengan menggunakan

Mikroprosessor INTEL 8085 . Pada prinsipnya fungsi dari Mikroprosessor adalah

memberikan intruksi dalam keperluan untuk mengirimkan sinyal ke sistem Traffic

Light melalui I/O portnya, dalam hal ini Port A untuk menyalakan Traffic Light

dalam jangka waktu tertentu secara terus menerus sampai sistem ke reset.

Dalam sistem ini diperlukan suatu program looping untuk delay waktu

(waktu tunda) dalam satu fase yang berfungsi untuk menentukan lamanya masing

masing nyala lampu yang sesuai dengan keluaran port yang telah ditentukan. Untuk

itu diperlukan pembatasan penggunaan dalam jangkauan yang sesuai.

2.2. Prinsip Kerja Traffic Light

Prinsip kerja traffic light pada suatu persimpangan tidak selalu sama, hal

tersebut tergantung dari banyak persimpangan dan kondisi tata tertib jalan yang telah

diatur oleh pemerintah yang berwenang. Begitupun dengan lamanya waktu kendaraan

7

bergantian berjalan, hal tersebut disesuaikan dengan tingkat kepadatan dari

kendaraan-kendaraan yang lalu-lalang di jalan tersebut.

Sebelum melewati suatu persimpangan para pengemudi diwajibkan untuk

mematuhi rambu-rambu yang telah ditetapkan, rambu-rambu tersebut berupa lampu

petunjuk yang terdiri dari tiga buah warna. Lampu tersebut dipasang dalam sebuah

box yang diberi tiang dan ditempatkan diujung sebelah kiri, ditengah-tengah ruas

jalan atau diatas setiap jalan pada suatu persimpangan sehingga memudahkan para

pengemudi untuk melihatnya. Adapun warna lampu yang digunakan pada traffic light

untuk memberikan rambu-rambu kepada para pengemudi adalah lampu merah,

kuning dan hijau.

Gambar 2.1 di bawah memperlihatkan arti dari kode-kode warna yang

digunakan pada traffic light.

Gambar 2.1 Bentuk urutan fase dan arti warna-warna lampu lalu lintas

Merah = Berhenti

Kuning = Hati-hati

Hijau = Jalan

8

Gambar 2.2 Penempatan traffic light pada jalan simpang empat.

Lampu lalu lintas yang dikendalikan oleh PLC digunakan untuk mengontrol

jalan simpang empat. Adapun lamanya waktu kendaraan bergantian berjalan penulis

mengambil salah satu sampel lampu lalu lintas yang ada dikota medan yaitu lampu

hijau menyala selama 30 detik, lampu kuning menyala selama 3 detik dan lampu

merah menyala selama kira-kira 50 detik. Gambar 52 di bawah memperlihatkan

penempatan traffic light pada jalan simpang empat.

Berikut dijelaskan prinsip kerja traffic light pada jalan simpang empat.

Lampu Lalu Lintas

Zebra Cross

Jalan Ruas Jalan

Pembatas Antar Jalan

Mobil

9

a. Kondisi pertama

Pada saat lampu tanda warna hijau di jalan satu menyala dan lampu

tanda untuk mobil dua, tiga, dan empat berwarna merah. Mobil satu dapat

menuju arah jalan A2, A3, dan A4 sementara mobil di jalan dua hanya dapat

menuju jalan A3 dan mobil yang tidak menuju jalan tersebut akan berhenti

(STOP), mobil di jalan tiga hanya dapat menuju jalan A4 dan mobil yang tidak

menuju jalan A4 akan berhenti begitupun untuk mobil di jalan empat hanya

dapat menuju jalan A1 dan mobil yang tidak menuju jalan A1 akan berhenti.

Sampai lampu tanda berwarna kuning di jalan satu menyala, mobil satu masih

bisa berjalan dan akan berhenti jika lampu tanda berwarna merah menyala.

Gambar 2.3 di bawah memperlihatkan skema kerja saat lampu di jalan satu

berwarna hijau.

Gambar 2.3. Skema kerja saat lampu di jalan satu berwarna hijau.

1

A

A1

A2

A3

A4

3

2

4 STOP

Lampu tanda untuk mobil di jalan 1

Jalan menuju arah A1

Mobil di jalan 1

Mobil di jalan 4 Jalan menuju arah A4

Mobil di jalan 3

Jalan menuju arah A3

Mobil di jalan 2

Jalan menuju arah A2

10

b. Kondisi kedua

Saat lampu tanda warna merah pada jalan satu menyala, lampu hijau di

jalan dua akan menyala dan lampu-lampu tanda di jalan tiga dan empat masih

tetap lampu berwarna merah menyala. Mobil dua dapat menuju arah A1, A3, dan

A4 sementara mobil di jalan satu, tiga, dan empat berhenti dan hanya dapat

berjalan menuju jalan kearah kiri dari jalan masing-masing. Saat lampu tanda

berwarna kuning di jalan dua menyala mobil dua dapat terus berjalan dan akan

berhenti sampai lampu tanda berwarna merah menyala. Gambar 54 di bawah

memperlihatkan skema kerja saat lampu di jalan dua berwarna hijau.

Gambar 2.4. Skema kerja saat lampu di jalan dua berwarna hijau.

c. Kondisi ketiga

Saat lampu tanda di jalan dua berwarna merah menyala, lampu tanda

berwarna hijau di jalan tiga akan menyala dan lampu tanda di jalan empat , di

jalan satu masih berwarna merah. Mobil tiga dapat menuju jalan A1, A2, dan A4,

1

A1

A2

A3

A4

3

2

4

B

Mobil di jalan 4

Jalan menuju arah A4

Mobil di jalan 3

Jalan menuju arah A3 Mobil di jalan 1

Jalan menuju arah A1

Jalan menuju arah A2

Lampu tanda untuk mobil 2

11

sedangkan mobil di jalan satu, dua, dan empat harus berhenti dan hanya dapat

menuju jalan kearah kiri dari jalan masing-masing. Saat lampu tanda berwarna

kuning di jalan tiga menyala mobil tiga dapat terus berjalan dan akan berhenti

sampai lampu tanda berwarna merah menyala. Gambar 2.5 di bawah

memperlihatkan skema kerja saat lampu di jalan tiga berwarna hijau.

Gambar 2.5. Skema kerja saat lampu di jalan tiga berwarna hijau.

d. Kondisi keempat.

Saat lampu tanda warna merah di jalan tiga menyala, lampu tanda

berwarna hijau di jalan empat akan meyala dan lampu tanda di jalan satu dan dua

masih berwarna merah. Mobil empat dapat menuju jalan A1, A2, dan A3,

sedangkan mobil di jalan satu, dua, dan tiga harus berhenti dan hanya dapat

menuju jalan kearah kiri dari jalan masing-masing. Sampai lampu warna kuning

1

A1

A2

A3

A4

3

2

4

C

Jalan menuju arah A1

Mobil di jalan 1

Mobil di jalan 4

Jalan menuju arah A4

Mobil di jalan 3

Jalan menuju arah A3

Mobil di jalan 2 Jalan menuju arah A2

Lampu tanda untuk mobil 3

12

di jalan empat menyala mobil empat dapat terus berjalan dan akan berhenti jika

lampu tanda berwarna merah menyala. Saat lampu tanda warna merah di jalan

empat menyala maka lampu tanda berwarna hijau di jalan satu akan menyala dan

terjadi keadaan pada kondisi satu kemudian diteruskan kondisi dua, tiga, empat,

dan kembali lagi kekondisi satu demikian seterusnya. Gambar 56 di bawah

memperlihatkan skema kerja saat lampu di jalan empat berwarna hijau.

Gambar 2.6. Skema kerja saat lampu di jalan empat berwarna hijau.

2.3. Diagram Signal Rangkaian

Untuk lebih memahami sistem kerja lampu lalu lintas pada jalan simpang

empat, dapat digambarkan dalam bentuk diagram signal. Pada gambar diagram signal

ini dapat dilihat waktu kerja ( t ) masing-masing beban (lampu).

1

A1

A2

A3

A4

3

2

4 D

Jalan menuju arah A1

Mobil di jalan 1

Mobil di jalan 4 Jalan menuju arah A4

Mobil di jalan 3

Jalan menuju arah A3

Mobil di jalan 2

Jalan menuju arah A2

Lampu tanda untuk mobil 4

13

Tabel 2.1. Tabel Signal traffic light pada simpang empat

LAMPU FASE

M 1 K 1 H 1 M 2 K 2 H 2 M 3 K 3 H 3 M 4 K 4 H 4

Ket ;

Lampu hijau : Menyala selama 30 det ik.

Lampu kuning : Menyala selama 5 det ik.

Lampu merah : Menyala selama 50 det ik.

2.4. Pengertian dan Sejarah Programmable Logic Controller (PLC)

Programable Logic Controller singkatnya (PLC) merupakan suatu bentuk

khusus pengontrol berbasis mikroprosessor yang memanfaatkan memori yang dapat

di program untuk menyimpan instruksiinstruksi dan untuk mengimplementasikan

fungsifungsi semisal logika, sequencing, pewaktuan (timing), pencacahan (counting)

dan aritmatika guna mengontrol suatu sistem dan proses-proses.

Jadi, PLC (Programmable Logic Controller) adalah peralatan elektronik

yang bekerja secara digital memiliki memori yang dapat diprogram untuk melakukan

fungsi-fungsi khusus seperti logika, kerja berurutan (Sequencing), pewaktuan

(Timing), pencacah (Counting) dan aritmatika untuk mengendalikan plant atau sistem

melalui I/O Modules.

14

Gambar 2.7 Sebuah Programable Logic Controller

PLC dapat diprogram ,dikontrol dan dioperasikan oleh seseorang, yang pada

dasarnya menggambar garis dan peralatan dari diagram tangga (Ladder diagram).

Hasil penggambaran di komputer menggantikan external wiring (pada rangakaian

listrik) yang dibutuhkan untuk pengontrolan sebuah proses rangkaian. PLC akan

mengoperasikan semua sistem yang memiliki output device yang menjadi ON

ataupun OFF. Juga dapat mengoperasikan segala sistem dengan variabel output. PLC

dapat dioperasikan pada sisi input dengan peralatan ON-OFF (Switch) atau dengan

peralatan variabel input.

Sistem PLC pertama dikembangkan dari komputer konvensional pada akhir

tahun 1960 dan awal 1970. PLC pertama banyak dipasang pada plan automotive,

awal PLC digunakan dengan teknik automasi baru untuk mempersingkat jarak waktu

dari prosedur pengawatan konvensional. Prosedur pengawatan yang baru atau revisi

dari relay dan panel kontrol. Prosedur reprogram (pemograman ulang ) PLC telah

menggantikan rewiring (instalasi ulang) dari panel yang penuh kabel, relay, timer dan

kompenen lainnya. Jadi PLC bisa membantu mengurangi waktu rewiring yang cukup

rumit dan cukup lama, digantikan dengan cara reprogram yang lebih cepat.

Pada awal 1970 terjadi permasalahan prosedure pemograman PLC. Program sangat

sulit untuk dipahami dan membutuhkan seorang programmer ahli untuk melakukan

suatu perubahan (modifikasi). Pada akhir 1970, pengembangan terhadap pembuatan

program PLC menjadikannya lebih mudah.

Pada 1978, pengenalan chip Microprosessor meningkatkan kinerja power komputer

untuk semua sistem automasi dan menekan biaya pembuatan kompuer robot,

peralatan automasi, dan semua jenis komputer. PLC juga secara bertahap mengalami

PLC

Input Output

Program

15

pengembangan. Program PLC menjadi lebih mudah dan dimengerti oleh banyak

orang, sehingga PLC menjadi lebih mudah digunakan.

Pada 1980, beberapa perusahaan besar elektronik dan komputer serta beberapa

perusahaan divisi elektronik menemukan bahwa PLC telah menjadi produk

manufaktur mereka yang memiliki volume penjualan terbesar. Pasar untuk PLC

tumbuh dari volume 80 juta dollar pada 1978 menjadi 1 milliar dollar pertahun

sampai 1990. hal tersebut masih terus mengalami banyak peningkatan. Setiap industri

manufaktur peralatan mesin seperti computer numerical control (CNC) telah

menggunakan PLC. PLC juga digunakan pada kontrol otomatis gedung, dan kontrol

sistem keamanan.

2.5. Perangkat Keras PLC

PLC sama seperti sebuah komputer. Karena komputer lebih familiar di

masyarakat, maka jika ingin memahami tentang sistem PLC, dapat digambarkan

seperti halnya dengan sistem komputer. Kalau pada komputer yang diproses

outputnya adalah berbentuk sistem otomasi pada mesin-mesin industri (Machinery,

Robot, Assembly Line, dan lain-lain).

Isolation barrier

Gambar 2.8 Konfigurasi PLC

16

Perangkat keras PLC dibagi menjadi tiga bagian utama, yakni: Power

Supply, CPU, dan Input-Output Modul. Pada PLC tipe kecil, prosessor, solid state

memori, input output modul dan power supply, berada dalam satu paket PLC.

2.5.1. Power Supply

Standar power supply yang tersedia di lapangan rata-rata menggunakan

tegangan 220VAC/50Hz, atau 110 VAC 60 HZ. Sedang kebanyakan PLC

bekerja pada tegangan +5 VDC dan -5VDC.

Tapi ada beberapa PLC yang mempunyai catu daya, CPU dan I/O dalam satu

paket, yang ini biasanya disebut Compact. Sedangkan yang terpisah antara

satu dengan yang lainnya ini biasanya disebut dengan Modular.

CPU PLC membutuhkan tegangan input DC yang konstan. Untuk itu

digunakan filter yang akan menyempurnakan tegangan DC menjadi rata,

sehingga tidak ada ripple tegangan. Di dalam filter bisa berupa kapasitor dan

resistor, atau berupa induktor. Agar supaya tegangan tetap stabil kurang lebih

sebesar +5 VDC dan _5 VDC, serta tidak terpengaruh oleh fluktuasi beban,

maka digunakan regulator untuk menstabilkan tegangan.

Gambar 2.9 Rangkaian Power Supply PLC.

2.5.2. CPU (central Prosessing Unit)

Prosessor dan memori selalu dalam satu unit yang sama. Unit ini biasanya

disebut dengan istilah CPU (Central Prosessing Unit). Dalam CPU PLC

17

terdapat bagian-bagian seperti ROM (Read Only Memory), RAM (Random

Access Memory), Prosessor, dan Power Supply.

Gambar 2.10 Sistem Operasional CPU PLC

a. Jenis-jenis Memori

Dalam memori terdapat fix memori atau memori permanen yang

diprogram oleh manufaktur pembuat PLC. Kalau dalam komputer, fix

memori adalah seperti program DOS yang tersimpan dalam IC ROM.

Fix memory dalam ROM tidak dapat diganti atau dihapus dalam

proses operasional CPU. ROM ini bersifat non-volatile memory, yakni

memori yang tidak akan hilang meskipun terjadi power supply OFF.

Pada PLC, ROM berisikan data-data seperti fasilitas logic program,

fasilitas edit program, fasilitas monitor program, fasilitas untuk

komunikasi, dan lain-lain. Data-data tersebut tersimpan secara

permanen dan tidak akan hilang meskipun Power Supply OFF.

ROM Fix memory

Logic Edit Monitor Communicate Etc.

RAM Alterable memory Diagram Numerical Fungsi status I/O status Scratch path

etc

Prosessor Logic Clock Etc

Input Module Input

Keyboard

Monitor Output Module

18

Pada CPU juga terdapat memori yang bisa diedit atau dihapus.

Memori ini tersimpan dalam IC RAM (Random Acsses Memori). Pada

RAM berisikan data-data program user, seperti ladder diagram, data-

data memori, status I/O, dan lain-lain. Data-data tersebut bisa ditulis

atau dibaca.

Kita sudah membahas sedikit tentang ROM dan RAM, rata-rata tipe

IC solid state memory yang digunakan pada CPU PLC adalah PROM,

EPROM, EEPROM, NOVRAM. Untuk PLC siemens s7-300

menggunakan memori bantu untuk menyimpan data-data yang di

download ke dalamnya yaitu MMC (Multimedia Memory Card).

RAM (Random Acces Memory) , berfungsi sebagai tempat

penyimpanan program. Program yang telah ditulis tersimpan di dalam

RAM yang ada di dalam PLC sehingga dapat diubah/diedit melalui

programming unit, namun kerugian penyimpanan di RAM adalah

progam dan data akan hilang ketika power supply mati dan untuk

mengatasi hal ini, RAM dapat dibackup dengan batteray lithium,

sehingga meskipun power suplly mati , program dan data tidak hilang.

Umumnya bila battery tidak rusak, program dan data bisa disimpan

selama 30 hari.

ROM (Read Only Memory) , merupakan tempat penyimpanan

Operating System yang dibuat oleh pabrik pembuat PLC. Operating

System ini hanya dapat dibaca oleh prosessor dan berfungsi untuk

mengeksekusi program yang tersimpan di dalam RAM.

PROM (Programable Read Only Memory) adalah jenis IC

yang memiliki sifat hampir sama dengan ROM, yang hanya bisa

diprogram sekali saja. IC PROM banyak ditinggalkan karena

kelemahannya adalah jika diinginkan perubahan program pada PLC,

maka ic PROM tidak bisa diprogram ulang. Jadi harus diganti dengan

IC PROM yang baru kemudian dibuat lagi programnya. Hal ini sangat

tidak praktis dan tidak efisien.

19

EPROM (Eraseable Program Read Only Memory) bisa

menghapus program dengan menggunakan sinar UV (Ultra Violet).

Untuk IC tipe EPROM normal, desain fisiknya dilengkapi dengan

bagian semacam kaca, yang berfungsi untuk penyinaran sinar UV

selama beberapa menit, maka pada IC EPROM memori bit-nya akan

ter-reset menjadi 0.

Penggunaan IC tipe EPROM juga kurang praktis karena pada saat

reprogram dibutuhkan down time karena program harus dihapus

dahulu dengan sinar UV, baru kemudian diisi dengan program yang

baru. Kelemahan yang kedua, pada saat penyinaran UV, maka

program akan hilang semua, jadi jika diinginkan hanya sedikit

modifikasi program, itu tidak bisa dilakukan.

EEPROM (Electrically Eraseable Program Read Only

Memory) adalah pengembangan dari EPROM. Pada IC EEPROM,

program bisa dihapus dengan menggunakan sistem elektrik. Jadi IC

EEPROM sangat praktis dan banyak digunakan oleh user.

MMC (Multimedia Memory Card) adalah memori teknologi

terbaru saat ini yang dapat di hapus dan diprogram kembali, mampu

menyimpan dengan kapasitas besar (tergantung kapasitas memori

yang dipasang). Memori ini digunakan sebagai memori tambahan

untuk PLC siemens yang dapat diprogram tanpa PLC harus ikut diikut

sertakan, artinya kita dapat membawa memori saja jika kita

memerlukan program yang baru untuk PLC tersebut.

b. Prosessor

Prosessor merupakan otak dari PLC atau komputer. Tugas prosesor

misalnya melakukan fungsi aritmatik, operasi logika, dan laian-lain.

Sejak tahun 1970 intel engineers memproduksi yang fungsinya seperti

prosesor, dengan nama mikroprosessor. Faktor yang menentukan

karakteristik mikroprosessor adalah ukuran bit dan clock speed.

20

Semakin besar kapsitas bit size, mak mikroprosessor akan bekerja

semakin cepat. Clock speed menentukan seberapa cepat

mikroprosessor mengeksekusi instruksi program. Standar clock speed

adalah dari 1 Mhz sampai 66 Mhz. Semakin tinggi kapasitas clock

speed, maka akan semakin cepat mikroprosessor dalam mengeksekusi

instruksi program. Tapi saat ini untuk bit size dan clock speed

kapasitasnya terus meningkat seiring dengan persaingan indusrti dan

terus berkembangnya ilmu elektronik.

Intel sebagai pembuat mikroprosessor, terus melakukan

pengembangan terhadap ferforma mikroprosessor.

Tabel 2.2. Data Karakteristik Mikroprosessor

Microprocessor Bit Size Clock Speed

8085 8 bit 1 Mhz

8086 16 bit 4,77 Mhz

80186 16 bit 8 Mhz

80286 16 bit 12,5 Mhz

80386 32 bit 33 Mhz

80486 32 bit 50 Mhz

Kebanyakan PLC tipe besar menggunakan IC 80486, sedangkan pada

PLC tipe kecil menggunakan IC 8085 atau 8086, tapi rata-rata

menggunakan 16 bit 10 Mhz.

2.5.3. Input-Output Divice

Input-Output adalah peralatan yang dihubungkan dengan input-output modul

PLC.

21

INPUT adalah merupakan proses pengambilan informasi atau data, yakni ON

atau OFF. Data bisa berasal dari sensor, kontak relay, tombol, selector dan

lain-lain.

OUTPUT adalah merupakan informasi atau data keluaran, yang akan

kemudian disambungkan keperangkat yang dikendalikan (plant). Contoh

peralatan output adalah motor, relay, inverter, lampu, selenoid, buzer, dan

lain-lain.

2.6. Prinsip Kerja PLC

Sebuah PLC bekerja dengan cara menerima data-data dari peralatan input

luar atau input devices. Peralatan input luar secara umum disebut sensor yang terbagi

menjadi dua jenis yaitu sensor jenis kontak dan sensor jenis non kontak . Sensor jenis

kontak contohnya yaitu push button, sakelar, limit switch, level switch dan lain-

lainnya, kemudian sensor jenis non kontak yaitu sensor magnit, sensor induktif,

sensor kapasitif, LDR dan lain sebagainya. Data-data yang masuk dari peralatan input

ini berupa sinyal-sinyal analog (berupa besaran listrik), yang selanjutnya melalui

input modules diubah menjadi sinyal digital untuk kemudian diolah oleh CPU

berdasarkan intruksi-intruksi program yang telah dibuat dan ditetapkan suatu

keputusan untuk dikirim ke output modules kemudian oleh output modules sinyal

digital ini diubah terlebih dahulu menjadi sinyal analog, sinyal analog inilah yang

akan mengaktifkan output devices yang berupa output kontrol seperti relai, kontaktor,

selenoid, dll, dan output beban seperti lampu, motor-motor dan lain sebagainya.

Secara blok diagram, prinsip kerja PLC dapat dilihat pada gambar 5 berikut :

Gambar 2.11 Skema prinsip kerja PLC

22

2.7. Instruksi Pemrograman Pada PLC

2.7.1 Waktu Run Program

Selama setiap siklus bekerja, prosesor akan membaca semua input,

mengambil nilai-nilai tersebut, mengeksekusi pogram dan meng-

update output. Proses ini disebut scanning. Proses scan terjadi secara

kontinyu dan berurutan dari pembacaan status input, pengevaluasian

logika kontrol dan memperbaharui output kemudian waktu yang

diperlukan untuk membuat suatu scan umumnya bervariasi mulai dari

1 milidetik sampai 30 milidetik hal tersebut tergantung dari

panjangnya program. Dari gambar 2.7 di bawah dapat dilihat PLC

akan mengamati inputnya kemudian membangkitkan respon kontrol

yang tepat pada outputnya.

Gambar 2.12. Siklus Run secara umum.

2.7.2 Bahasa Pemrograman Yang Digunakan

Pada PLC ada empat metode/type bahasa pemrograman yang bisa

digunakan, namun keempat bahasa pemrograman tersebut tidak semua

disupport oleh suatu PLC. Bahasa pemrograman yang digunakan

tersebut adalah Ladder diagram languages (LD), Instruction list

languages (IL) / Statement List (SL), Sequential Function Chart

23

(SFC)/Grafcet languages, dan High-level languages (biasanya Visual

Basic).

Namun umumnya bahasa pemrograman yang banyak disupport oleh

PLC adalah ladder diagram languages (LD) dan instruction list

languages (IL). Pemograman yang akan digunakan penulis hanya

ladder diagram sebagai bahasa pemrograman pada PLC Siemens.

Bahasa ladder diagram pada dasarnya adalah suatu perangkat simbol

dari perintah yang digunakan untuk menciptakan program pengontrol.

Bahasa pemrograman tersebut dirancang untuk mewakili sedekat

mungkin penampakan sistem relai yang diberi pengawatan yang secara

garis besar berfungsi untuk mengontrol output yang didasarkan pada

kondisi input.

Dengan adanya ladder diagram, penginstalasian secara hardwire

seperti pada rancangan kontrol konvensional tidak diperlukan lagi

karena hubungan kontak-kontak pada ladder diagram yang ada dalam

CPU PLC sudah terangkai secara elektronik. Program ladder diagram

dapat ditampilkan pada layar monitor kemudian elemen-elemen seperti

kontak normally open, kontak normally closed, timer, counter, relai,

dll, dinyatakan dalam bentuk gambar. Adapun aturan umum

menggambarkan suatu program ladder diagram sebagai berikut :

a. Aliran listrik/tenaga dari rel kiri ke rel kanan.

b. Suatu coil keluaran tidak dihubungkan langsung ke rel (rail)

sebelah kiri.

c. Tidak ada kontak yang ditempatkan di kanan dari suatu coil

keluaran.

d. Hanya satu dari coil keluaran dalam suatu ladder line. Tiap coil

keluaran umumnya hanya satu kali dalam suatu program.

Untuk memudahkan pemahaman suatu program pengontrol,

pembacaan ladder diagram dapat kita baca seperti suatu diagram sirkit.

24

Gambar 2.8 di bawah memperlihatkan rangkaian analog (elektrik)

untuk memudahkan dalam membaca ladder diagram.

(a)

(b)

Gambar 2.13. (a) Diagram secara elektrik , (b) Ladder diagram.

Pada gambar di atas, diagram elektrik mempunyai dua kontak

(tombol) dan satu lampu seperti halnya ladder diagram.

2.7.3 Ladder Diagram

Ladder diagram atau diagram tangga dibentuk dan dibatasi oleh dua

garis vertikal. Garis vertikal di sebelah kiri biasanya digunakan untuk

sisi masukan dan selalu dihubungkan dengan kutub positif (fasa

sumber arus/tegangan) sedangkan garis vertikal bagian kanan

digunakan untuk output dan dihubungkan dengan kutub negatif

sumber.

Penulisan dengan cara ladder diagram ini paling banyak digunakan

pada sistem kontrol menggunkan relay-relay atau pada sistem kontrol

25

yang menggunakan PLC, sehingga pada PLC penulisan ladder

diagram ini merupakan pengembangan dari penulisan dan

penggambaran rangkaian dalam sistem kontrol relay elektronik.

Penulisan dengan ladder diagram bertujuan untuk menampilkan

urutan-urutan kerja dari sinyalsinyal listrik. Melalui diagram ini

dapat diperlihatkan hubungan antar peraltan aktif atau tidak aktif

(hidup atau mati) sesuai dengan urutan yang ditentukan.

Penggambaran rangkaian kontrol dengan ladder diagram untuk relay

elektronik (sistem listrik) dan rangkaian kontrol menggunakan PLC,

dijelaskan melalui gambar 2.13.(a) diatas.

Penulisan program pada PLC dengan menggunakan ladder diagram,

bagian kontak-kontaknya ditulis dengan menggunakan simbol-simbol

Normally Open (NO), Normally Close (NC) dan simbol keluaran

(output). Untuk fungsi gerbang logika AND, cukup menghubungkan

secara seri kedua komponen yang terkait. Sedangkan untuk gerbang

logika OR dihubungkan secara parallel dari kedua komponen yang

terkait.

Ladder diagram pada gambar 2.13.(a), pada PLC dapat digambarkan

seperti gambar 2.13.(b).

2.7.4 Instruksi Dasar Pemograman

Instruksi dasar pemrograman merupakan yang digunakan untuk

membuat rangkaian logic dari diagram tangga atau sebaliknya.

Instruksi ini ada beberapa bagian yakni :

a. LOAD, yaitu instruksi untuk memulai program garis atau blok

pada rangkaian logic yang dimulai dengan kontak NO (Normally

Open).

26

b. LOAD NOT, yaitu instruksi yang berfungsi untuk membentuk

kontak NC (Normally Close).

c. AND, yaitu instruksi untuk menghubungkan dua atau lebih

kontak-kontak input/output secara seri.

d. NAND, yaitu instruksi untuk menghubungkan dua atau lebih

kontak-kontak input/output secara seri, tetapi kontak relay yang

kedua adalah NC.

e. OR, yaitu instruksi untuk menghubungkan dua atau lebih kontak-

kontak input/output secara paralel.

f. NOR, yaitu instruksi untuk menghubungkan dua atau lebih kontak-

kontak input/output secara paralel, tetapi kontak relay yang kedua

adalah NC.

27

g. OUT, yaitu instruksi untuk mengakhiri sebuah baris (anak tangga)

dan tanda pengalamatan output, ada beberapa jenis output didalam

PLC yaitu output yang dikeluarkan oleh PLC dan ini biasanya

dikodekan dengan simbol Q (di PLC siemens), sedangkan untuk

output didalam fungsi nya untuk menyimpan hasil tanpa harus di

keluarkan dan fungsi ini sering dikodekan dengan simbol M.

2.7.5. Instruksi Timer

Ada beberapa bagian yang harus diketahui dalam pembuatan program

ladder diagram pada PLC, yaitu kita harus terlebih dahulu mengetahui

apa arti simbol-simbol yang digunakan untuk memberikan pewaktuan

terhadap timer tersebut, misalnya untuk PLC siemens :

TV = Time value ( lamanya waktu yang kita inginkan)

S5T#1S = Instruksi untuk pewaktuan.

S5T#aH_bM_cS_dMS, dimana H = hours, M =

minutes, S = seconds, and MS = milliseconds.

BI = Keluaran biner

BCD = Binary Code Decimal

S = Set

R = Reset

28

Jenis-jenis timer yang digunakan PLC Siemens ada 5 bagian yaitu :

a. On Delay Timer

Jika PB1 ON dan PB2 OFF maka T0 akan mulai dan L akan ON

setelah waktu T0 selesai. Selama PB1 ON dan PB2 OFF L akan ON.

b. Retentive On Delay Timer

Jika PB1 ON dan PB2 OFF maka T0 akan mulai dan L akan ON

setelah waktu T0 selesai, L akan ON walaupun PB1 OFF.

c. Off Delay Timer

Jika PB1 ON dan PB2 OFF maka T0 akan mulai dan L ON, L OFF

setelah waktu T0 selesai. T0 mulai saat setelah PB1 OFF.

29

d. Pulse Timer

Jika PB1 ON dan PB2 OFF maka T0 akan mulai dan L ON saat timer

sedang berjalan, L OFF setelah waktu T0 selesai. L akan tetap ON

selama PB1 ON dan PB2 OFF saat T0 berjalan.

e. Pulse Extended Timer

Jika PB1 ON dan PB2 OFF maka T0 akan mulai dan L ON saat timer

sedang berjalan, L OFF setelah waktu T0 selesai. L akan tetap ON

walaupun PB1 OFF saat T0 berjalan.

2.7.6. Instruksi Counter

Instruksi Counter adalah suatu instruksi untuk mencacah atau

menghitung dalam satu satuan. Ada dua jenis counter yaitu counter up

dan counter down.

a. Counter UP

30

Jika PB2 ON dan PB3 OFF, counter akan aktif dan jika PB1 diubah

dari 0 ke 1, maka nilai counter akan bertambah.

L=0 if C0=0 and L=1 if C00

b. Counter Down

Counter down adalah kebalikan dari counter up, Jika PB2 ON dan PB3

OFF, counter akan aktif dan jika PB1 diubah dari 0 ke 1, maka nilai

counter akan berkurang.

L=0 if C0=0 and L=1 if C00

2.8. Program Simatic Step7

PLC yang digunakan penulis adalah PLC siemens SC-300 yang didapat

diprogram dengan program Simatic Step7 (S7) adalah software bawaan standart

pabrikan dari siemens untuk membuat suatu program diagram ladder (LD) dan

Instruction List (IL) yang dapat memprogram SC-300/400. Adapun konfigurasi dari

SC-300 adalah seperti gambar 2.9. dibawah ini :

Gambar 2.14. Konfigurasi PLC Siemens SC-300

31

Keterangan Gambar :

PS = Power Supply

CPU = Central Processing Unit

DI = Digital Input

DO = Digital Output

AI = Analog Input

AO = Analog Output

2.8.1. Jendela Program Ladder Diagram S7

Sebelum kita menjelajah lebih jauh program ladder diagram S7 perlu

kita ketahui terlebih dahulu kombinasi antara hardware dan software,

dapat kita lihat seperti gambar 2.10. dibawah ini.

Gambar 2.15. Kombinasi antara hardware dan software

32

Diagram ladder dapat dibuat melalui program S7 di dalam PC

(personal Computer), untuk mengeksekusi atau mentrasfer program

dari komputer ke PLC digunakan kabel USB (Universal Serial Bus)

Adapter.

Ada beberapa langkah untuk membangun suatu diagram ladder dapat

kita Lihat gambar 2.16.

Gambar 2.16. Menu Program LAD Simatic S7

Membuat Program baru

Membuka Program yang tersimpan Download Program

Menyimpan Program OUT

Membuat anak tangga

Kontaktor NO

Kontaktor NC

Instruksi- instruksi Program

Halaman Program

33

BAB III

PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT

3.1. Diagram Blok Sistem

Perancangan ini dilaksanakan di laboratorium mikroprosessor UHN,

perancangan sistem pengendali traffic light (lampu lalu lintas) berbasis PLC

ini mempunyai penampilan atau perlengkapan sederhana, dan didukung

dengan tersedianya fasilitas, waktu dan PLC siemens SC-300, sehingga

diperoleh sistem yang didesain dapat bekerja sesuai dengan yang diinginkan.

Diagram blok sistem yang dibuat akan mempermudah perancangan sistem

yang akan didesain dan merupakan salah satua penyerdehanaan dari rangkaian

dan saling berhubung antara beberapa komponen yaitu buffer dan decoder,

serta penjelasan gambaran umum dari sistem. Diagram blok secara umum

dilihat pada gambar 3.1, berikut :

Gambar 3.1 Blok Diagram Secara Umum

Prinsip kerja diagram blok diatas secara umum adalah, setelah melakukan

tabulasi dan data survei pada pengalamatan di lapangan (jalan raya) kemudian

membuat tabel dan disusun dengan program, dimana merupakan input dari

PLC. Berdasarkan program yang disusun dari PLC yang melakukan tugas

dengan memberikan output yang sesuai dengan output yang sesuai dengan

yang diinginkan. Dengan mengeluarkan data dari terminal keluaran PLC dan

langsung kerangkaian miniatur Traffic Light dengan rangkaian LED (Light

Emiting Dioda). Sesuai dengan rancangan lampu traffic light berubah menurut

waktu, maka terdapat tundaan waktu sesuai dengan kondisi jalan tersebut.

MODUL

DISPLAY

Program

CPU

Computer

PLC Traffic Light

34

Caranya adalah dengan mengeluarkan output yang menyatakan arah jalan

yang dimulai dan yang mana yang berhenti, dan waktu ditunda sesuai dengan

kondisi jalan tersebut. Demikian demikian seterusnya dengan perubahan

output untuk keadaan jalan berikutnya.

Desain traffic light yang diinginkan adalah dengan mengambil model traffic

light secara umum, dengan skema gambar 3.2

Dalam hal ini diperlihatkan gambaran persimpangan jl.Sutomo, jl.Bambu

terdapat masing-masing 3 buah lampu yaitu:

Mx = Lampu Merah

Kx = Lampu Kuning

Hx = Lampu Hijau

Gambar 3.2 Model persimpanganTraffic Light

Jl.Bam

bu

Ke G

aharu

Ke Nommensen Jl.Sutomo

Jl.Sutomo

Jl.Bam

bu

Ke Krakatau

Ke P

elita I

L1

L2

L3

L4

35

Traffic light seperti model gambar diatas dibuat dengan 6 fase utama dimana

dalam satu fase hanya satu jalan yang aktif 10 detik pertama, fase kedua

disusul lampu yang sejajar atau satu arah dengan jalan tersebut 20 detik ,fase

ketiganya lampu kuning selama 3 detik untuk memberi peringatan supaya

berhenti, fase ke empat lampu merah yang pertama, dan fase kelima lampu

kuning yang kedua, dan fase ke enam merah yang kedua. Urutan fase dan

lamanya lampu beroperasi pada sebuah traffic light adalah seperti pada tabel

3.1.

Tabel 3.1. Siklus Traffic Light

LAMPU FASE

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Back to1

L1

M1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1

K1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0

H1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0

L2

M2 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0

K2 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

H2 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1

L3

M3 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1

K3 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

H3 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0

L4

M4 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

K4 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0

H4 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0

WAKTU (t) 5 3 10 20 3 5 3 10 20 3 5

Untuk mengetahui selengkapnya lihat keterangan tabel 3.1 sebagai berikut :

a. Pada saat lampu merah1 atau M1 menyala 5 detik pertama, lampu hijau2 atau

H2 masih menyala selama 5 detik juga dan semua lampu yang lain menyala

lampu merah.(fase 1).

36

b. Pada saat lampu kuning2 (K2) menyala semua lampu yang lainnya masih

lampu merah. (fase 2)

c. Selang 3 detik L2 berubah menjadi lampu merah, saat itu juga L3 berubah

menjadi lampu hijau atau H3 ON dan semua lampu yang lainnya masih lampu

merah. (fase 3)

d. Setelah selang waktu 10 detik kemudian L4 berubah menjadi lampu hijau (H4

ON) dan L1, L2 masih lampu merah. (fase 4).

e. Setelah H3 ON selama 30 detik, L3 berubah menjadi kuning (K3 ON) selam

3 detik dan H4 masih ON dan lampu yang lainnya (L1 dan L2) masih lampu

merah. (fase5)

f. Setelah 3 detik M3 ON dan H4 masih ON selama 5 detik. (fase 6)

g. Setelah 5 detik H4 berubah K4 ON selama 3 detik. (fase 7), sementara semua

lampu yang lainnya masih lampu merah.

h. Pada saat L4 merah (M4 ON), H1 ON selama 30 detik

i. H1 ON lebih awal menyala dari H2 selama 10 detik, artinya H1 ON lebih

dulu ON selama 10 detik kemudian baru disusul oleh H2 ON.

j. Setelah H1 ON selama 30 detik, H2 masih ON dan L1 Berubah menjadi

kuning (K1 ON) selam 3 detik. Setelah itu kembali ke awal ( JUMP) secara

berulang ulang.

Tabel 3.2 Lamanya lampu Traffic light menyala.

LAMPU WAKTU

Merah1 (M1) 49

Hijau1 (H1) 30

Merah2 (M2) 51

Hijau2 (H2) 28

Merah3 (M3) 49

Hijau3 (H3) 30

Merah4 (M4) 51

Hijau4 (H4) 28

37

3.2. Desain Rangkaian Komponen

Laboratorium Rangkaian Logika dan Mikroprosessor UHN memiliki PLC

Siemens SC-300, dengan 32 I/O yang dapat diprogram. Berarti dapat melayani 16

buah lampu. Modul traffic light yang ada di laboratorium terdiri dari 1 simpang dan 1

jalan utama dan zebra cross. Jalan utama memiliki lampu dengan cara hidup yang

sama, side road dengan hanya jalan persimpangan, 1 Zebra Cross. Jadi jumlah lampu

yang diperlukan adalah hanya 8 buah dan modul tersebut diprogram dengan

mikroprosessor.

Desain yang diinginkan penulis memerlukan 12 lampu seperti pada gambar

3.2. untuk itu penulis melakukan pengembangan ke 12 lampu dengan PLC Siemens

SC-300, dimana penulis membutuhkan 12 bit keluaran PLC.

Karena keluaran PLC adalah tegangan DC 24 V, maka disain rangkaian yang

dibuat adalah menggunakan LED (Light Emiting Dioda) sebagai display lampu

traffic light. Karena tegangan keluaran PLC 24V maka dirangkaian diberikan tahanan

sebagai penurun tegangan karena tegangan LED adalah kecil. Desain rangakaian

traffic lightnya seperti pada gambar 3.3 berikut.

38

M1

M2

M3

M4

K1

H1

K2

H2

K3

H3

K4

H4

Q0.0

Q0.1

Q0.2

Q0.3

Q0.4

Q0.5

Q0.6

Q0.7

Q1.0

Q1.1

Q1.2

Q1.3

1K

1K

1K

1K

1K

1K

1K

1K

1K

1K

1K

1K

Gambar 3.3. Desain Traffic Light

39

3.3. Perencanaan Keseluruhan

Gambar 3.4 Desain Keseluruhan Sistem Traffic Light Dengan PLC

3.4. Prinsip Kerja Perencanaan Keseluruhan

Program yang telah terdownload ke PLC akan diproses oleh CPU, Tanda-

tanda PLC sudah siap untuk di run ditunjukkan oleh sebuah indikator hijau di modul

CPU PLC. Pada gambar 3.4 terdapat sebuah saklar, fungsi saklar tersebut sebagai

pemicu mulainya program yang kita download. Saat saklar ditutup maka program

40

akan langsung beroperasi dan PLC akan mengirimkan sinyal keluaran melalui port

keluaran PLC tersebut, maka keluaran PLC akan mengirimkan output yang sesuai

dengan yang kita program. Sebenarnya tanpa melihat modul traffic light kita dapat

melihat lampu indikator keluaran PLC, yang terdapat di port keluaran PLC.

Tetapi karna lampu indikator yang ada di PLC tersebut warna hijau kita tidak dapat

mengidentifkasi keluaran yang sesuai dengan warna lampu yang sebenarnya. Maka

kita membuat suatu rangakaian Traffic Light dengan menggunakan LED (Light

Emiting Diode) sebagai lampu traffic light tersebut. Warna lampu LED yang kita

gunakan yaitu : Merah, kuning, hijau. Karena tegangan keluaran PLC adalah 24V

sementara tegangan input LED 3-5 volt maka digunakan tahanan untuk menurunkan

tegangan terhadap LED. Jumlah port keluaran yang digunakan untuk lampu LED

sesuai dengan jumlah lampu yang digunakan yaitu 12 bit.

41

BAB IV

PENGUJIAN SISTEM

4.1. Umum

Pengujian peralatan dari sistem ini sangat penting dilakukan untuk

mengetahui apakah sistem pengendali taffic light (lampu lalu lintas) ini berfungsi atau

tidak. Perancangan ini menggunkan pengujian bentuk rangkaian traffic light yang

didesain setelah melakukan tabulasi data melalui survei jalan raya simpang empat

secara umum. Apabila terjadi kesalahan pada fase lampu maka akan berakibat fatal

pada pengguna jalan, contoh kecilnya mungkin terjadi kecelakaan, kemacetan, dan

lain-lain. Oleh karena itu kita terlebih dahulu harus mengetahui fase lampu atau bit-

bit keluaran PLC.

4.2. Pengujian Rangkaian Pada PLC

Pengujian inilah yang sangat penting dalam merancang sistem pengendali

lalu-lintas. Tentunya seluruh rangkaian yang ada dihubungkan dan diuji secara

menyeluruh baik itu secara hardware maupun secara softwarenya. Pengujian ini

dilakukan untuk mengetahui apakah perangkat keras (rangkaian) dan perangkat lunak

(bahasa prgram) dapat bekerja. Adapun prosedur pengujian fungsional rangkaian

secara hardware adalah menghubungkan modul PLC dengan rangkaian lainnya.

Pada perancangan ini seluruh peralatan bekerja dengan program yang

diberikan, yang tersimpan pada PLC. Adapun flowchart keseluruhan yang digunakan

pada perancangan ini digambarkan seperti pada gambar 4.1. Ada 2 pembagian

flowchart dibawah yaitu bagian yang pertama adalah flowchart untuk Control Rung,

Control Rung berfungsi sebagai menyimpan fase kedalam memori internal PLC.

Sedangkan unutk mengeluarkan atau memanggil memori yang disimpan disebut

dengan Power Rung, Power Rung biasanya diletakkan di akhir program yang

berfungsi sebagai pengirim logika program yang hasilnya dikirim ke output.

42

Start

I.0.0 ON

T1 = 5s

M1.0

T2 = 3s

M1.1

T3 = 10s

M1.2

1

Fase 1

Fase 2

Fase 3

T4 = 20s

M1.3

Fase 4

6

43

T5 = 3s

M1.4

Fase 5

1

T6 = 5s

M1.5

Fase 6

T7 = 3s

M1.6

Fase 7

T8 = 20s

M1.7

Fase 8

2

44

2

T9 = 20s

M2.0

Fase 9

T10 = 20s

M2.1

Fase 10

3

45

M1.0,M1.1,M1.2,M1.3,M1.4,M1.5,M1.6

Q0.0

LM 1

3

M2.1

Q0.1

LK 1

M1.7, M2.0

Q0.2

LH 1

M1.2,M1.3,M1.4,M1.5,M1.6,M1.7

Q0.3

LM 2

4

46

M1.1

Q0.4

LK 2

4

M1.0,M2.0,M2.1

Q0.5

LH 2

M1.0,M1.1,M1.5,M1.6,M1.7,M2.0,M2.1

Q0.6

LM 3

M1.4

Q0.7

LK 3

5

47

Gambar 4.1. Flowchart Keseluruhan Sistem

5

M1.0,M2.0,M2.1

Q1.0

LH 3

M1.0,M1.1,M1.2,M1,7M2.0,M2.1

Q1.1

LM 4

M1.6

Q1.2

LK 4

M1.3,M1.4,M1.5

Q1.3

LH 4

6

END

48

4.2. Pengujian Program

PLC Siemens SC-300 dapat diprogram dengan 3 bahasa pemrograman yaitu:

Ladder Diagram (LAD), Instructions List (IL), dan Function Block (FB).

Dari tiga type bahasa pemrograman tersebut yang paling banyak dan umum dipakai

adalah Ladder Diagram (LAD), alasan penggunaan Ladder Diagram (LAD) adalah:

a. LAD adalah yang paling umum dan populer dipakai

b. LAD relative paling mudah dipahami karena secara umu symbol

yang dipakai mirip gambar dalam rangkaian relay/kontaktor.

c. Secara logika listrik mengalir dari rel/garis dikiri ke rel/ garis di

kanan.

d. Jalur dari kiri ke kanan ini dikenal dengan istilah ladder line.

e. LAD yang paling umum disupport oleh semua jenis PLC.

4.2.1. Program

Program terbagi dua bagian, yaitu Control Rung dan Power Rung :

a. Control Rung

Program yang menyimpan memori yang kita gunakan untuk

menyimpan waktu (fase) yang kita set, dan kita simpan di memori

internal PLC, simbol yang biasanya digunakan adalah M, contoh :

M1.0 dan seterusnya.

b. Power Rung

Program ini berfungsi sebagai memanggil memori yang kita

simpan tadi dan kita gabungkan fase berapa saja yang

menghidupkan lampu keluaran PLC misalnya : M1.7,M2.0 untuk

menghidupkan lampu hijau 1.

Pada perancangan ini seluruh perlatan bekerja dengan program yang

diberikan, yang tersimpan pada memori yang ter download di PLC. Hasil

pengujian sistem traffic light pada empat simpang dapat dilihat pada program

selengkapnya yang dituliskan pada lampiran.

49

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Setelah dilakukannya pengamatan dari hasil pernacangan dan pengujian alat,

maka didapat beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Perancangan sistem traffic light pada empat simpang berbasis PLC secara

umum dapat didesain untuk sistem 12bit.

2. Melalui penelitian ini dapat dirancang suatu sistem traffic light dalam

bentuk umum dengan menggunkan program yang bervariasi, terutama

dalam urutan fase pengunaan alur dan menurut jalan yang dikehendaki.

3. Dapat mengatur waktu pergeseran fase sesuai dengan yang dikehendaki

dalam arti pengaturan waktu adalah variabel.

4. Dari hasil perancangan pada Laboratorium Rangkaian Logika dan

Mikroprosessor memiliki panel percobaan dengan sistem traffic light 4

simpang berbasis Mikroprosessor dan jumlah fase 8 yang akan

dimodifikasi atau dikembangkan dengan merancang panel percobaan baru

menjadi sistem traffic light 4 simpang berbasis PLC dan masing-masing

simpang adalah maksimum dengan 2 arah lalu-lintas.

5.2. Saran

Dari pengamatan seluruh hasil perancangan dan pengujiannya, sampai alat ini

dapat berjalan dengan baik, di dapat beberapa saran sebagai berikut :

1. Diperlukan penelitian dilapangan dengan hasil survey yang akurat dalam

penempatan fase.

2. Sebaiknya diperlukan komponen sebagai proteksi PLC untuk menghindari

over load dan terjadinya hubung singkat.

3. Sebaiknya pada perancangan berikutnya, bengan menggunkan display

pewaktuan (Counter Down).

50

4. Hendaknya dari rancangan Traffic light dengan simpang empat dapat

bermamfaat untuk pengembangan lebih lanjut

5. untuk dapat melakukan pengembangan dari sistem pengendalian traffic

light berbasis PLC diperlukan pemahaman dan penguasaan tentang

kapasitas beban PLC, sehingga dapat memilih komponen lampu yang

digunakan.