TA Andri PN. (1103101)

download TA Andri PN. (1103101)

of 195

Transcript of TA Andri PN. (1103101)

PERMODELAN ALAT PENYIRAMAN TANAMAN SECARA OTOMATIS BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) OMRON TIPE CPM2A

TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan Program Studi Strata Satu Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Nasional

Oleh : ANDRI PRIBADI NOER 11-2003-101

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL BANDUNG 2010

PERMODELAN ALAT PENYIRAMAN TANAMAN SECARA OTOMATIS BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC CONTROL (PLC) OMRON TIPE CPM2A

Oleh : ANDRI PRIBADI NOER 11-2003-101

Bandung, 21 September 2010 Telah d disetujui untuk sidang Tugas Akhir

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL BANDUNG 2010

Barang siapa menghendaki dunia, Maka dia harus mencapainya dengan ilmu. Barang siapa menghendaki akhirat, Maka dia harus mencapainya dengan ilmu. Dan barang siapa menghendaki keduanya, Maka dia harus mencapainya dengan ilmu. (Sabda Rasulullah S.A.W) Ya Allah Perkayalah kami ini dengan keilmuan Hiasi hati kami dengan kesabaran Muliakan wajah kami dengan ketaqwaan Perindalah fisik kami dengan kesehatan Serta terimalah amal ibadah kami dengan kelipat gandaan Karena hanya Engkau Dzat penguasa sekalian alam Aamiin.......

Laporan tugas akhir ini ku persembahkan untuk keluargaku tercinta, Mohammed Dioda Noer,OneChu, dan Mami Chino Bonita-ku.

ABSTRAK Pada saat ini perkembangan teknologi modern (IPTEK) semakin meningkat dengan pesat, salah satunya adalah sistem otomatisasi dengan memanfaatkan teknologi komputer yang dapat kita temukan di berbagai bidang, mulai dari dunia industri, rumah tangga bahkan bidang pertanian. Yang menjadi salah satu alasan utama banyaknya penggunaan dan pemanfaatan sistem otomatisasi teknologi komputer adalah karena komputer mampu melakukan pekerjaan yang berulang secara terus-menerus, tanpa mengenal waktu, hal ini dapat dimanfaatkan untuk membantu manusia mengerjakan pekerjaan yang rutinitas. Sistem penyiraman secara otomatis ini berbasiskan PLC Omron tipe CPM2A, dirancang dengan tujuan untuk menggantikan peran manusia dalam penyiraman tanaman, sehingga kebutuhan air pada tanaman tidak terganggu dan efisiensi waktu dapat tercapai. Alat ini terdiri dari 2 buah solenoid valve yang akan bekerja selama satu jam secara bergantian, sebanyak dua kali dalam sehari dengan waktu kerja penyiraman pagi (pukul 06:00-07:00) dan penyiraman sore (pukul 17:00-18:00), secara kontinyu tanpa terpengaruh oleh keadaan suhu atau cuaca yang terjadi di lingkungan sekitarnya. Dalam merancang alat ini dibutuhkan pendekatan sistematis dengan prosedur: perancangan sistem kendali, penentuan input/output, perancangan dan pembuatan alat, pemrograman (programing), dan menjalankan sistem (run the system). Karena setiap tanaman mempunyai kebutuhan kadar air yang berbeda-beda, maka lamanya waktu penyiraman harus lebih disesuaikan dengan kebutuhan air dari tanaman itu sendiri, hal ini bisa dilakukan dengan cara mengatur lamanya waktu penyiraman pada TIMER yang ada pada program (ladder diagram). Pada saat melakukan simulasi penyiraman, lamanya waktu yang digunakan adalah: SVO_A (15 detik), SVO_B (15 detik), POMPA ATAS (30 detik), JEDA 1 (30 detik) dan JEDA 2 (30 detik). Setelah dilakukan pengujian alat, hasilnya menunjukkan bahwa sistem dapat bekerja sesuai dengan rancangan. Permodelan alat penyiraman tanaman secara otomatis ini direkomendasikan untuk jenis tanaman yang membutuhkan banyak air dan rutinitas.

Kata kunci: penyiraman otomatis, PLC Omron, solenoid valve, pompa, SV Inlet, SV Outlet, penyiraman pagi, penyiraman sore.

i

KATA PENGANTAR

Bismillahirrahmanirrahim Assalamualakum Wr. Wb.

Alhamdulillah, segala puji dan syukur kekhadirat Allah SWT yang akhirnya penyusun dapat menyelesaikan Laporan Tugas Ahir ini. Laporan ini disusun dalam rangka memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan Program Studi Strata Satu di Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Nasional Bandung. Kami mengambil judul PERMODELAN ALAT PENYIRAMAN TANAMAN SECARA OTOMATIS BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) OMRON TIPE CPM2A. Dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini penyusun banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini penyusun ingin mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Allah SWT, atas semua nikmat dan karunia-Nya beserta panutan kita Muhammad Rasulullah SAW. 2. Kedua orang tua, Ayahanda Bapak H. Isya (Alm.) beserta Ibunda Hj. Nurhayati dan keluarga besar di Argentina - Cianjur. 3. Kakanda Lusi Susianti, ST. beserta Ade Tatang Rusmana, ST. dan Riza Luthfi Rusmana (Izzo), serta keluarga besar tercinta di Balikpapan. 4. Bapak Nasrun Harianto, MT., selaku dosen Pembimbing I yang telah membimbing dan membantu merefisi laporan tugas akhir ini. 5. Ibu Siti Saodah, MT., selaku Pembimbing II laporan tugas akhir ini. 6. Bapak Drs. Iyan Sukhyar, Pak Encep, Cepi dan Disa di Bengkel Listrik STMN 1 Karawang yang telah banyak membantu dalam merancang dan merealisasikan alat tugas akhir ini. 7. Bapak Syahrial, MT. dan Bapak Teguh Arfiyanto, ST., sebagai dosen penguji yang telah banyak memberikan saran dan refisinya.

ii

8. Seluruh dosen beserta staf di Jurusan Teknik Elektro yang telah banyak membantu. 9. Puspitasari C.I.P.I.T.Z Putri yang tak henti-hentinya memberikan doa dan semangat 2 JUTA-nya (te amo mi Mami CHINO Bonita). 10. Andrian dan Raynaldi yang telah mengenalkan PLC-nya. 11. OneChu Familia (BadDoeYz, Double O, BlackPoppa), DHC Family, Los Chinos, CULOvers, Selly CHEY Saniati Lestari, Sandra Febriani, Daddy Yankee dan Reggaeton Artist lainnya yang lagulagunya selalu setia menemani pada saat penyusunan laporan. 12. Teman-teman seperjuangan TA (Hendrawan DJ Ukoen, Jeremia Purbanta, Ekky Fizi, Badrul, Angger, Gilang, Bang Natsir, Igoy, Ashdos, Dian, Irul, Rangga,Vina, Dayat, Aris, Fadlin, Chaliq, Dudi). 13. Keluarga besar MXPRXSQUADZ03 (terutama Arie DP, Bayu Adhi, Ewink, Nurdin, MasterMadz), Glen Setengah, HME Itenas, serta semua pihak yang tidak dapa disebutkan satu-persatu.

Dalam laporan tugas akhir ini masih banyak terdapat kekurangan, oleh karena itu kritik dan saran dari pembaca sangatlah kami harapkan. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amiin.

Wassalamualakum Wr. Wb.

Bandung, September 2010

Penyusun

iii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK ........................................................................................................... i KATA PENGANTAR......................................................................................... ii DAFTAR ISI........................................................................................................ iv DAFTAR GAMBAR........................................................................................... viii DAFTAR TABEL ............................................................................................... xi DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah.................................................................................. I-1 1.2 Tujuan dan Manfaat ........................................................................................ I-5 1.3 Pembatasan Masalah ....................................................................................... I-6 1.4 Metode Pengumpulan Data ............................................................................. I-7 1.5 Sistematika Penulisan ..................................................................................... I-7

BAB II PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLERS (PLC) 2.1 Pendahuluan ....................................................................................................II-1 2.1.1 Sejarah PLC ................................................................................... II-2 2.1.2 Pengertian PLC .............................................................................. II-4 2.2 Komponen-komponen PLC ............................................................................ II-9 2.2.1 Central Processing Unit (CPU) .................................................... II-10 2.2.2 Memori........................................................................................... II-11 2.2.3 Pemrograman ................................................................................. II-11 2.2.4 Catu Daya....................................................................................... II-12

iv

2.2.5 Masukan (Input)............................................................................. II-13 2.2.6 Pengaturan/Antarmuka Masukan................................................... II-16 2.2.7 Keluaran (Output) .......................................................................... II-16 2.2.8 Pengaturan/Antarmuka Keluaran................................................... II-18 2.2.9 Jalur Ekstensi/Tambahan ............................................................... II-18 2.3 Operasional PLC ............................................................................................. II-18 2.4 Contoh Gerbang Logika.................................................................................. II-20 2.4.1 AND dan NAND............................................................................ II-20 2.4.2 OR dan NOR.................................................................................. II-21 2.5 Aplikasi PLC...................................................................................................II-22

BAB III KOMPONEN YANG DIGUNAKAN 3.1 PLC Omron ..................................................................................................... III-1 3.1.1 Umum ............................................................................................ III-1 3.1.2 PLC Omron Tipe CPM2A ............................................................. III-1 3.1.3 Struktur Unit CPU.......................................................................... III-4 3.1.4 Mode Kerja .................................................................................... III-5 3.1.5 Struktur Memori PLC Omron Tipe CPM2A .................................III-6 3.1.6 Keuntungan dan Kerugian PLC ..................................................... III-10 3.2 Solenoid Valve (SV)......................................................................................... III-13 3.2.1 Pendahuluan................................................................................... III-13 3.2.2 Prinsip Kerja .................................................................................. III-15 3.3 Relay................................................................................................................ III-17 3.3.1 Pendahuluan................................................................................... III-17 3.3.2 Prinsip Kerja .................................................................................. III-18 3.3.3 Relay Sebagai Pengendali .............................................................. III-19

v

3.4 Motor Induksi..................................................................................................III-20 3.4.1 Pendahuluan................................................................................... III-20 3.4.2 Prinsip Kerja .................................................................................. III-22 3.5 Sensor Air ....................................................................................................... III-25 3.5.1 Pendahuluan................................................................................... III-25 3.5.2 Prinsip Kerja .................................................................................. III-26

BAB

IV

PERANCANGAN

DAN

SIMULASI

ALAT

PENYIRAMAN

TANAMAN OTOMATIS BERBASIS PLC OMRON TIPE CPM2A 4.1 Rancangan Sistem Kendali ............................................................................. IV-2 4.2 Penentuan I/O..................................................................................................IV-3 4.3 Perancangan dan Pembuatan Alat...................................................................IV-4 4.3.1 Peralatan yang dibutuhkan ............................................................. IV-4 4.3.2 Kebutuhan Bahan........................................................................... IV-5 4.3.3 Perlengkapan Safety Kerja ............................................................. IV-6 4.3.4 Pelaksanaan Kerja.......................................................................... IV-6 4.4 Pemrograman (Programming) ........................................................................ IV-7 4.4.1 Identifikasi Input, Output, dan Kondisi ......................................... IV-9 4.4.2 Pemrograman Menggunakan Syswin 3.4 ....................................... IV-10 4.4.3 Pembuatan Program Ladder Diagram ........................................... IV-12 4.5 Menjalankan Sistem (Run the System)............................................................ IV-21 4.5.1 Download Program Ladder Diagram ke Omron CPM2A ........... IV-21 4.5.2 Cara Kerja ...................................................................................... IV-23 4.5.3 Pengujian dan Analisa....................................................................IV-28 4.6 Simulasi Alat...................................................................................................IV-30

vi

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ..................................................................................................... V-1 5.2 Saran................................................................................................................ V-2

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Hubungan PLC dengan CNC ........................................................... II-6 Gambar 2.2 Relay tunggal dan sistem relay pada mesin CNC ............................ II-7 Gambar 2.3 Contoh PLC Training Unit ............................................................... II-8 Gambar 2.4 Elemen-elemen dasar PLC ............................................................... II-9 Gambar 2.5 Diagram Blok PLC ........................................................................... II-10 Gambar 2.6 Contoh simbol device masukan ........................................................ II-14 Gambar 2.7 Slot modul masukan atau keluaran PLC .......................................... II-14 Gambar 2.8 Desktop ............................................................................................. II-15 Gambar 2.9 Handled Programmer (Omron) ....................................................... II-15 Gambar 2.10 Contoh device keluaran dan simbolnya ......................................... II-17 Gambar 2.11 Proses scanning program PLC ....................................................... II-18 Gambar 2.12 Rangkaian Elektrik AND ............................................................... II-20 Gambar 2.13 Ladder diagram AND ....................................................................II-20 Gambar 2.14 Rangkaian Elektrik OR .................................................................II-21 Gambar 2.15 Ladder diagram OR ....................................................................... II-21

Gambar 3.1 Bentuk fisik PLC Omron tipe CPM2A ............................................ III-2 Gambar 3.2 PLC Omron tipe CPM2A .................................................................III-2 Gambar 3.3 Struktur Internal Unit CPU PLC ...................................................... III-4 Gambar 3.4 Kumparan ......................................................................................... III-13 Gambar 3.5 Bentuk Solenoid Valve ..................................................................... III-14 Gambar 3.6 Bagian-bagian Solenoid Valve ......................................................... III-15 Gambar 3.7 Kondisi SV ....................................................................................... III-16 Gambar 3.8 Skema relay elektromekanik ............................................................ III-17 Gambar 3.9 Sistem kontrol berbasis relai ............................................................ III-19

viii

Gambar 3.10 Relay Omron tipe MK2P-I ............................................................. III-20 Gambar 3.11 Stator dan Rotor ............................................................................. III-21 Gambar 3.12 Rangkaian Motor Induksi ............................................................... III-22 Gambar 3.13 Rangkaian Rotor ............................................................................. III-23 Gambar 3.14 WLC Radar tipe ST-70AB ............................................................. III-25 Gambar 3.15 Prinsip kerja pelampung .................................................................III-26

Gambar 4.1 Flowchart perancangan ....................................................................IV-1 Gambar 4.2 Schematic Diagram .......................................................................... IV-2 Gambar 4.3 Input/Output ..................................................................................... IV-3 Gambar 4.4 Flowchart sistem .............................................................................. IV-8 Gambar 4.5 Tampilan ladder diagram Syswin 3.4 .............................................. IV-11 Gambar 4.6 Tampilan New Project Setup ............................................................ IV-11 Gambar 4.7 Tampilan tombol fungsi atau kondisi ladder diagram ..................... IV-12 Gambar 4.8 Tampilan alamat fungsi ....................................................................IV-12 Gambar 4.9 Contoh ladder diagram sementara ................................................... IV-13 Gambar 4.10 Menu untuk menambah atau menyisipkan network ....................... IV-13 Gambar 4.11 Kotak dialog Insert Network .......................................................... IV-14 Gambar 4.12 Tampilan setelah menambah network baru ....................................IV-14 Gambar 4.13 Tampilan contoh hasil akhir ladder diagram .................................IV-15 Gambar 4.14 Ladder diagram Sistem ..................................................................IV-16 Gambar 4.15 Rung 1 ............................................................................................ IV-17 Gambar 2.16 Rung 2 ............................................................................................ IV-17 Gambar 2.17 Rung 3 ............................................................................................ IV-18 Gambar 4.18 Rung 4 ............................................................................................ IV-18 Gambar 4.19 Rung 5 ............................................................................................ IV-19

ix

Gambar 4.20 Rung 6 ............................................................................................ IV-19 Gambar 4.21 Rung 7 ............................................................................................ IV-20 Gambar 4.22 Tampilan Serial Communication Setting ....................................... IV-21 Gambar 4.23 Tampilan tombol utilitas komunikasi PLC dan komputer ............. IV-21 Gambar 4.24 Kotak dialog Change PLC Mode ................................................... IV-22 Gambar 4.25 Contoh tampilan saat pengamatan kerja PLC ................................ IV-22 Gambar 4.26 Gerbang logika SV Inlet .................................................................IV-23 Gambar 4.27 Gerbang logika Pompa Bawah ....................................................... IV-24 Gambar 4.28 Alat penyiraman otomatis .............................................................. IV-25 Gambar 4.29 Waktu kerja .................................................................................... IV-28 Gambar 4.30 Kondisi kosong ............................................................................... IV-30 Gambar 4.31 Pengisisan tangki bawah ................................................................ IV-31 Gambar 4.32 Pengisisan tangki atas ..................................................................... IV-31 Gambar 4.33 Penyiraman Pagi/Sore (SV_A) ...................................................... IV-32 Gambar 4.34 Penyiraman Pagi/Sore (SV_B) ....................................................... IV-32

x

DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Arti lampu indikator status CPU PLC Omron CPM1A/CPM2A ......... III-3 Tabel 3.2 Pembagian Area IR pada CPM2A ....................................................... III-7 Tabel 3.3 Pembagian Area DM pada CPM2A ..................................................... III-10

Tabel 4.1 Waktu penyiraman ............................................................................... IV-2 Tabel 4.2 Peralatan yang dibutuhkan ....................................................................IV-4 Tabel 4.3 Bahan yang di butuhkan........................................................................ IV-5 Tabel 4.4 Perlengkapan Safety Kerja ...................................................................IV-6 Tabel 4.5 Konfigurasi Input/Output Sistem ......................................................... IV-9 Tabel 4.6 Tabel Kebenaran SV Inlet ....................................................................IV-23 Tabel 4.7 Tabel Kebenaran Pompa Bawah ........................................................... IV-24 Tabel 4.8 Waktu Kerja ......................................................................................... IV-27 Tabel 4.9 Data pengujian waktu simulasi alat ...................................................... IV-29

xi

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Lampiran B Lampiran C Lampiran D Lampiran E PLC Omron Solenoid Valve Relay Omron Pompa (Atman At-105) Sensor Air (WLC Radar ST-70AB)

xii

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Masalah Pada saat ini perkembangan teknologi modern (IPTEK) semakin

meningkat dengan pesat, salah satunya adalah sistem otomatisasi dengan memanfaatkan teknologi komputer yang dapat kita temukan di berbagai bidang, mulai dari dunia industri, rumah tangga bahkan bidang pertanian. Yang menjadi salah satu alasan utama banyaknya penggunaan dan pemanfaatan sistem otomatisasi teknologi komputer adalah karena komputer mampu melakukan pekerjaan yang berulang secara terus-menerus, tanpa mengenal waktu, hal ini dapat dimanfaatkan untuk membantu manusia mengerjakan pekerjaan yang rutinitas. Tanaman sangat membutuhkan air, tanpa air yang cukup tanaman akan kering dan mati. Karena tanaman menyerap sari-sari makanan yang terkandung di dalam air dan tanah. Berdasarkan fenomena tersebut kebutuhan tanaman terhadap air harus selalu dikontrol secara baik dan teratur. Untuk mengontrol kebutuhan air tersebut diperlukan alat penyiram tanaman yang efektif dan efisien. Dengan adanya alat tersebut diharapkan kebutuhan tanaman terhadap air dapat terkontrol dan terpenuhi dengan baik. Selain itu, kita juga dapat menghemat biaya operasional dan masih dapat melakukan kegiatan lain di luar itu. Banyak pertanyaan yang mendasar seputar bagaimana menyiram tanaman yang baik. Untuk menjawab itu, ada beberapa hal penting yang harus diperhatikan berkaitan dengan kebutuhan air pada saat penyiraman, yaitu:

I-1

1. Jenis, bentuk dan umur tanaman Berdasarkan kebutuhan air, umumnya ada tiga jenis tanaman, yaitu: a. Jenis suka air, memerlukan air yang cukup banyak untuk dapat hidup dengan baik, contohnya jenis Adiantum, Begonia, Calathea, Dracaena, Dieffenbachia, Monstera, Peperomia serta jenis pakis-pakisan. b. Jenis menyukai air dalam jumlah sedang, memerlukan air yang cukup tapi tidak berlebihan untuk tumbuh dalam kondisi yang sehat, contohnya adalah Aglaonema, Anthurium, Philodendron, dan lainnya. c. Jenis menyukai sedikit air, merupakan jenis tanaman yang dapat tumbuh dengan baik dalam keadaan sedikit air, contohnya berbagai jenis tanaman sukulen, kaktus, Sansiviera, Chryptanthus dan lainnya.

Bentuk daun juga harus diperhatikan, jika daunnya besar dan tipis, berarti tanaman tidak kuat kondisi kering dan membutuhkan relatif lebih banyak air dalam penyiraman. Jika daun ada lapisan lilinnya berarti sedikit tahan akan kondisi kering. Daun kecil akan menghindari penguapan air saat siang hari. Akan tetapi penting pula diketahui jenis tanamannya, apakah tanaman tersebut menyukai air atau tidak. 2. Lokasi dan kondisi sekitar tanaman Lokasi juga mempunyai andil dalam menentukan banyaknya air untuk penyiraman. Tanaman dalam pot yang diletakkan di bawah naungan dengan yang langsung di bawah sinar matahari akan mempunyai perbedaan kebutuhan air. Umumnya tanaman yang berada di daerah naungan membutuhkan jumlah air yang relatif lebih sedikit dari pada tanaman yang terkena sinar matahari langsung. Peletakan tanaman pada sumber air membutuhkan air yang berbeda dengan yang diletakkan di tengah lapangan terbuka. Peletakan di dekat sumber air merupakan jenis tanaman yang menyukai kondisi air cukup banyak untuk pertumbuhannya. Jenisnya pun berbeda dengan tanaman yang tahan akan sinar matahari.

I-2

3. Jenis media tanam Media merupakan material yang bersentuhan langsung dengan akar, bagian tanaman yang sangat penting untuk penyerapan air dan unsur hara lainnya. Media tanaman yang umum digunakan adalah tanah, humus, sekam, cocopeat, pasir malang, dan akar pakis. Masing-masing mempunyai daya ikat air yang berbeda. Humus mengandung banyak sisa-sisa bagian tanaman yang membusuk. Biasanya bersifat menahan air. Tetapi jika diletakkan di area terbuka, humus mudah kering dan berbentuk serpihan2/butiran2 halus. Sekam yang umumnya digunakan adalah jenis sekam biasa dan sekam bakar. Bentuknya yang berupa butiran-butiran sekam kasar membantu tanah dalam memperbaiki struktur tanah hingga menjadi remah-remah tidak padat sehingga air dapat mengalir dengan lancar. Untuk itu media tanam sekam murni relatif cocok untuk tanaman hias pada pot, atau campuran media tanam pada musim hujan agar air tidak merusak akar yang akan mengakibatkan busuk akar. Cocopeat relatif dapat menyimpan air hingga penggunaan media dengan campuran bahan ini sangat tepat saat musim kering, tetapi jangan biarkan media ini terlampau kering. Beda dengan pasir malang yang lebih bersifat tidak menahan air. Sangat cocok digunakan sebagai campuran media tanam pada musim hujan.Tak jarang untuk penanaman sering kali media tersebut dicampur dengan jumlah tertentu. 4. Musim Dua musim utama di Indonesia, musim kering dan musim hujan, akan mempengaruhi penyiraman terhadap tanaman. Musim kering tanaman harus diperiksa apakah memerlukan penyiraman satu-dua hari sekali sedangkan musim hujan apakah harus disiram setiap hari atau tidak. 5. Besar-kecilnya pot Terkait dengan tingkat kelembaban media dalam pot. Pot kecil akan mempunyai tingkat kelembaban yang lebih kecil jika dibandingkan dengan media pada pot yang besar. Tepai pot besar mempunyai kelebihan dalam pertumbuhan akar tanaman. Banyaknya ruang yang tersedia dapat memberikan ruang yang cukup untuk bernafasnya akar.

I-3

Untuk mengetahui apakah tanaman cukup air atau tidak, dapat melihat gejala-gejala yang ditampakkan oleh tanaman, diantaranya adalah: a. Pengecekan media tanam, seperti: Jika media terasa remah lepas, berarti media sedikit mengandung air. Periksa dengan membuat lubang sebesar ibu jari dengan kedalaman 1,5-3 cm. Jika kering maka kelembaban tanaman rendah dan tanaman perlu disiram. b. Gejala fisiologis tanaman, seperti: Tanaman layu dan daun tua coklat dan mengering, dicurigai tanaman kekurangan air. Periksa media dan gejala lain apakah disebabkan oleh hama dan penyakit tanaman lainnya. Pinggiran daun berwarna coklat dan kering untuk tanaman kekurangan air. Jika berbunga dan kurang air, maka bunga akan gugur dengan cepat. Jika daun ujungnya coklat, kemungkinan besar kelebihan air. Dalam media yang terlalu lembab, akar akan membusuk. Untuk mengetahui kapan tanaman cukup air, saat menyiram, periksalah apakah air telah keluar dari lubang dasar pot. Jangan memberikannya berlebihan karena akan menutup pori-pori makro media dan mengganggu pernafasan akar tanaman. Hal-hal penting yang harus diperhatikan pada saat penyiraman adalah: 1. Gunakan air tanah atau air tadah hujan. Suhu air juga tidak terlalu panas dan tidak terlalu dingin. Juga tidak disarankan menyiram dengan air yang telah diberi pewangi atau zat kimia (selain pupuk/hormon tanaman) lainnya. 2. Hindari menyiram tanaman melalui puncak tanaman karena akan merubah kelembaban tanaman secara cepat dan dapat menyebabkan busuk pucuk tanaman. 3. Hindari membasahi tanaman pada daun yang sensitif seperti tanaman african violet atau umumnya daun yang berbulu. 4. Jika menyiram dari atas permukaan media tanam, pastikan air mengalir keluar dari lubang pot ke piring dasar pot. Biarkan 30 menit lalu buang air hingga piring pot kosong.

I-4

5. Jika menyiram dari dasar pot, perhatikan lamanya perendaman pot pada piring yang berisi air. Periksa media apakah sudah cukup basah atau belum. 6. Lebih aman untuk menyiram langsung pada media tanam, jika ingin membasahi daun, gunakan spray halus dan semprotkan pada permukaan bawah tanaman.

Penyiraman tanaman dapat dilakukan secara otomatis dengan memanfaatkan perkembangan dan kemajuan teknologi komputer yang sudah sangat maju, salah satunya adalah dengan memanfaatkan PLC

(Programmable Logic Controller). PLC merupakan sistem pengendali yang dapat diprogram dalam mengontrol dan mengatur proses penyiraman tanaman yang dapat diatur sesuai dengan kebutuhan air. Bedasarkan fenomena tersebut peneliti mempunyai ide untuk membuat alat penyiram tanaman secara otomatis. Alat ini menggunakan kontrol Programmable Logic Controller (PLC) Omron tipe CPM2A yang mudah didapat dipasaran dan cara pemrogramannya relatif mudah dipahami, yang penyusun tuangkan dalam tugas akhir dengan judul Permodelan Alat Penyiraman Tanaman Secara Otomatis Berbasis Programmable Logic Controller (PLC) Omron tipe CPM2A.

1.2

Tujuan dan Manfaat Merancang dan membuat permodelan suatu alat penyiraman

tanaman secara otomatis yang berbasis PLC Omron tipe CPM2A untuk menggantikan peran manusia dalam penyiraman tanaman, sehingga kebutuhan air pada tanaman tidak terganggu dan efisiensi waktu dapat tercapai. Alat ini terdiri dari 2 buah solenoid valve yang akan bekerja selama satu jam secara bergantian, sebanyak dua kali dalam sehari dengan waktu kerja penyiraman pagi (pukul 06:00-07:00) dan penyiraman sore (pukul 17:0018:00), secara kontinyu tanpa terpengaruh oleh keadaan suhu atau cuaca yang terjadi di lingkungan sekitarnya.

I-5

Adapun manfaatnya adalah: 1. Memanfaatkan teknologi dalam dunia pertanian. 2. Efisiensi waktu penyiraman. 3. Mengurangi faktor kelalaian dari manusia, sehingga tanaman

mendapatkan air yang cukup.

1.3

Pembatasan Masalah Untuk menghindari pembahasan yang menyimpang dari topik yang

dipilih, maka dalam penyusunan laporan tugas akhir ini permasalahannya dibatasi pada: 1. Pembuatan permodelan suatu alat penyiraman tanaman otomatis yang berbasis PLC Omron tipe CPM2A dan Syswin 3.4 sebagai software pemrogramannya. 2. Pompa yang digunakan adalah pompa aquarium merk Atman tipe At-105, 50 Watt. 3. Solenoid valve yang digunakan adalah 220 V(AC), 50 Hz, 6 Watt. 4. Sensor air yang digunakan adalah jenis Water Level Control (WLC) merk Radar tipe ST-70AB. 5. Tidak adanya detektor suhu/cuaca maupun sensor hujan yang peka terhadap lingkungan sekitar. 6. Mekanikal-elektrikal tidak diperhitungkan. 7. Alat penyiraman ini cocok untuk jenis tanaman suka air, yaitu tanaman yang memerlukan cukup banyak air untuk dapat hidup dengan baik.

Proses yang akan dibahas terdiri dari pengaturan kerja SV Inlet, pompa pengisi tangki penampungan, pengaturan level air pada tangki penampungan, hingga pengaturan kerja SV Outlet untuk penyiraman tanamannya itu sendiri.

I-6

1.4

Metode Pengumpulan Data Dalam penyusunan tugas akhir ini diperlukan beberapa metoda

pengumpulan data. Metoda yang digunakan dilakukan dengan cara : 1. Studi Literatur, yaitu mengumpulkan bahan-bahan yang diperlukan untuk menunjang penulisan laporan yang didapat dari buku-buku, website, ataupun manual handbook yang berkaitan. 2. 3. Mengembangkan bahan-bahan yang telah didapat. Berkonsultasi dengan dosen, pembimbing lapangan, dan rekan lainnya.

1.5

Sistematika Penyusunan BAB I PENDAHULUAN Bab ini menjelaskan tentang latar belakang masalah, tujuan dan manfaat, pembatasan masalah, metode pengumpulan data, dan sistematika penyusunan.

BAB II PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) Bab ini menjelaskan kajian teori tentang PLC secara umum, yaitu sejarah PLC, pengertian PLC, komponen-komponen PLC,

operasional PLC, contoh gerbang logika dan contoh aplikasi PLC yang bisa kita temukan dalam kehidupan sehari-hari.

BAB III KOMPONEN YANG DIGUNAKAN Bab ini menjelaskan tentang pengertian dan prinsip kerja dari komponen-komponen yang digunakan, yaitu PLC Omron, solenoid valve, relay, motor induksi dan sensor air.

I-7

BABIV PERANCANGAN DAN SIMULASI ALAT PENYIRAMAN TANAMAN OTOMATIS BERBASIS PLC OMRON TIPE CPM2A Bab ini menjelaskan tentang rancangan sistem kendali,

penentuan I/O, perancangan dan pembuatan alat, pemrograman (programing), menjalankan sistem (run the system), pengujian alat dan analisanya, serta simulasinya.

BAB V KESIMPULAN Bab ini menjelaskan tentang kesimpulan dari laporan tugas akhir dan saran yang akan penyusun berikan.

I-8

BAB II PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)

2.1

Pendahuluan Programmable Logic Controller (PLC) pada awalnya merupakan sebuah

kumpulan dari banyak relay yang pada proses sekuensial dirasakan tidak fleksibel dan berbiaya tinggi dalam proses otomatisai dalam suatu industri. Pada saat itu PLC penggunaannya masih terbatas pada fungsi-fungsi kontrol relai saja. Namun dalam perkembangannya PLC merupakan sistem yang dapat dikendalikan secara terprogram. Selanjutnya hasil rancangan PLC mulai berbasis pada bentuk komponen solid state yang memiliki fleksibelitas tinggi. Kerja tersebut dilakukan karena adanya prosesor pada PLC yang memproses program sistem yang dinginkan. Sebuah PLC merupakan alat yang digunakan untuk menggantikan rangkaian sederetan relai yang dijumpai pada sistem kontrol proses konvensional. PLC bekerja dengan cara mengamati masukan (melalui sensor-sensor terkait), kemudian melakukan proses dan melakukan tindakan sesuai yang dibutuhkan, yang berupa menghidupkan atau mematikan keluarannya (logika 0 atau 1, hidup atau mati). Pengguna membuat program yang umumnya dinamakan diagram tangga (ladder diagram) yang kemudian harus dijalankan oleh PLC yang bersangkutan. Dengan kata lain, PLC menentukan aksi apa yang harus dilakukan pada instrumen keluaran berkaitan dengan status suatu ukuran atau besaran yang diamati. Penggunaan kontroler PLC memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan sistem kontrol konvesional, antara lain: 1. Dibandingkan dengan sistem kontrol proses konvensional, jumlah kabel yang dibutuhkan bisa berkurang hingga 80 %; 2. PLC mengkonsumsi daya lebih rendah dibandingkan dengan sistem kontrol proses konvensional (berbasis relay);

II-1

3. Fungsi

diagnostik

pada

sebuah

kontroler

PLC

membolehkan

pendeteksian kesalahan yang mudah dan cepat; 4. Perubahan pada aurutan operasional atau proses atau aplikasi dapat dilakukan dengan mudah, hanya dengan melakukan perubahan atau penggantian program, baik melalui terminal konsol maupun komputer; 5. Tidak membutuhkan spare part yang banyak; 6. Lebih murah dibandingkan dengan sistem konvensional, khususnya dalam kasus penggunaan instrumen I/O yang cukup banyak dan fungsi operasional prosesnya cukup kompleks; 7. Ketahanan PLC jauh lebih baik dibandingkan dengan relay automekanik. Sejarah PLC [2] PLC pertama kali diperkenalkan pada tahun 1960-an. Alasan utama perancangan PLC adalah untuk menghilangkan beban ongkos perawatan dan penggantian sistem kontrol mesin berbasis relay. Bedford Associate (Bedford, MA) mengajukan usulan yang diberi nama MODICON (kepanjangan Modular Digital Controller) untuk perusahaan-perusahaan mobil di Amerika. Sedangkan perusahaan lain mengajukan sistem berbasis komputer (PDP-8). MODICON 084 merupakan PLC pertama didunia yang digunakan pada produk komersil. Saat kebutuhan produksi berubah maka demikian pula dengan sistem kontrolnya. Hal ini menjadi sangat mahal jika perubahannya terlalu sering. Karena relai merupakan alat mekanik, maka tentu saja memiliki umur hidup atau masa penggunaan yang terbatas, yang akhirnya membutuhkan jadwal perawatan yang ketat. Pelacakan kerusakan atau kesalahan menjadi cukup membosankan jika banyak relai yang digunakan. Bayangkan saja sebuah panel kontrol yang dilengkapi dengan monitor ratusan hingga ribuan relai yang terkandung pada sistem kontrol tersebut. Bagaimana kompleksnya melakukan pengkabelan pada relai-relai tersebut. Dengan demikian "pengontrol baru" (the new controller) ini harus memudahkan para teknisi perawatan dan teknisi lapangan melakukan pemrograman. Umur alat harus menjadi lebih panjang dan program proses dapat

2.1.1

II-2

dimodifikasi atau dirubah dengan lebih mudah. Serta harus mampu bertahan dalam lingkungan industri yang keras. Jawabannya? Penggunaan teknik pemrograman yang sudah banyak digunakan (masalah kebiasaan dan pada dasarnya bahwa 'people do not like to change') dan mengganti bagian-bagian mekanik dengan teknologi solid-state (IC atau mikroelektronika atau sejenisnya). Pada pertengahan tahun 1970-an, teknologi PLC yang dominan adalah sekuenser mesin-kondisi dan CPU berbasis bit-slice. Prosesor AMD 2901 dan 2903 cukup populer digunakan dalam MODICON dan PLC A-B. Mikroprosesor konvensional kekurangan daya dalam menyelesaikan secara cepat logika PLC untuk semua PLC, kecuali PLC kecil. Setelah mikroprosesor konvensional mengalami perbaikan dan pengembangan, PLC yang besar-besar mulai banyak menggunakannya. Bagaimanapun juga, hingga saat ini ada yang masih berbasis pada AMD 2903. Kemampuan komunikasi pada PLC mulai muncul pada awal-awal tahun 1973. Sistem yang pertama adalah Modbus-nya MODICON. Dengan demikian PLC bisa berkomunikasi dengan PLC lain dan bisa ditempatkan lebih jauh dari lokasi mesin sesungguhnya yang dikontrol. Sekarang kemampuan komunikasi ini dapat digunakan untuk mengirimkan dan menerima berbagai macam tegangan untuk membolehkan dunia analog ikut terlibat. Sayangnya, kurangnya standarisasi mengakibatkan komunikasi PLC menjadi mimpi buruk untuk protokol-protokol dan jaringan-jaringan yang tidak kompatibel. Tetapi bagaimanapun juga, saat itu merupakan tahun yang hebat untuk PLC. Pada tahun 1980-an dilakukan usaha untuk menstandarisasi komunikasi dengan protokol otomasi pabrik milik General Motor (General Motor's Manufacturring Automation Protocol (MAP)). Juga merupakan waktu untuk memperkecil ukuran PLC dan pembuatan perangkat lunak pemrograman melalui pemgromaman simbolik dengan komputer PC daripada terminal pemrogram atau penggunaan pemrogram genggam (handled programmer).

II-3

Tahun 1990-an dilakukan reduksi protokol baru dan modernisasi lapisan fisik dari protokol-protokol populer yang bertahan pada tahun 1980-an. Standar terakhir (IEC 1131-3), berusaha untuk menggabungkan bahasa pemrograman PLC dibawah satu standar internasional. Sekarang bisa dijumpai PLC-PLC yang diprogram dalam diagram fungsi blok, daftar instruksi, C dan teks terstruktur pada saat bersamaan. Pengertian PLC [2, 4] Programmable Logic Controllers (PLC) adalah komputer elektronik yang mudah digunakan (user friendly) yang memiliki fungsi kendali untuk berbagai tipe dan tingkat kesulitan yang beraneka ragam. Definisi Programmable Logic Controller menurut Capiel (1982) adalah: sistem elektronik yang beroperasi secara digital dan didisain untuk pemakaian di lingkungan industri, dimana sistem ini menggunakan memori yang dapat diprogram untuk penyimpanan secara internal instruksi-instruksi yang mengimplementasikan fungsi-fungsi spesifik seperti logika, urutan, perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau proses melalui modul-modul I/O digital maupun analog. Menurut Putra Afgianto E. (2004:1), PLC (Programmable Logic Control) adalah sebuah alat yang digunakan untuk menggantikan rangkaian sederetan relai yang dijumpai pada sistem kontrol proses konvensional. PLC bekerja dengan cara mengamati masukan (melalui sensor-sensor yang terkait), kemudian melakukan proses dan melakukan tindakan sesuai yang dibutuhkan, yang berupa menghidupkan atau mematikan keluarannya (logik, 0 atau 1, hidup atau mati). Program yang dibuat umumnya dinamakan diagram tangga atau ladder diagram yang kemudian harus dijalankan oleh PLC yang bersangkutan. Dengan kata lain, PLC menentukan aksi apa yang harus dilakukan pada instrumen keluaran berkaitan dengan status suatu ukuran atau besaran yang diamati. Menurut Suryono dan Tugino (2005:1), PLC (Programmable Logic Control) dapat dibayangkan seperti sebuah personal komputer konvensional (konfigurasi internal pada PLC mirip sekali dengan konfigurasi internal pada personal komputer). Akan tetapi dalam hal ini PLC dirancang untuk pembuatan

2.1.2

II-4

panel listrik (untuk arus kuat). Jadi bisa dianggap PLC adalah komputernya panel listrik. Ada juga yang menyebutnya dengan PC (Programmable Controller ). Dari beberapa pengertian tersebut dapat disimpulkan bahwa PLC adalah sebuah peralatan kontrol otomatis yang mempunyai memori untuk menyimpan program masukan guna mengontrol peralatan atau proses melalui modul masukan dan keluaran baik digital maupun analog.

Berdasarkan namanya konsep PLC adalah sebagai berikut: A. Programmable Menunjukkan kemampuan dalam hal memori untuk menyimpan program yang telah dibuat yang dengan mudah diubah-ubah fungsi atau kegunaannya. B. Logic Menunjukkan kemampuan dalam memproses input secara aritmatik dan logic (ALU), yakni melakukan operasi membandingkan, menjumlahkan, mengalikan, membagi, mengurangi, negasi, AND, OR, dan lain sebagainya. C. Controller Menunjukkan kemampuan dalam mengontrol dan mengatur proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan.

Selain dapat diprogram, alat ini juga dapat dikendalikan, dan dioperasikan oleh orang yang tidak memiliki pengetahuan di bidang pengoperasian komputer secara khusus. PLC ini memiliki bahasa pemrograman yang mudah dipahami dan dapat dioperasikan bila program yang telah dibuat dengan menggunakan software yang sesuai dengan jenis PLC yang digunakan sudah dimasukkan. Alat ini bekerja berdasarkan input-input yang ada dan tergantung dari keadaan pada suatu waktu tertentu yang kemudian akan menghidupkan (ON) atau mematikan (OFF) input/output. 1 menunjukkan bahwa keadaan yang diharapkan terpenuhi sedangkan 0 berarti keadaan yang diharapkan tidak terpenuhi. PLC juga dapat diterapkan untuk pengendalian sistem yang memiliki output banyak.

II-5

Fungsi dan kegunaan PLC sangat luas. Dalam prakteknya PLC dapat dibagi secara umum dan secara khusus. Secara umum fungsi PLC adalah sebagai berikut: (1) Sekuensial Control PLC memproses input sinyal biner menjadi output yang digunakan untuk keperluan pemrosesan teknik secara berurutan (sekuensial), disini PLC menjaga agar semua step atau langkah dalam proses sekuensial berlangsung dalam urutan yang tepat. (2) Monitoring Plant PLC secara terus menerus memonitor status suatu sistem (misalnya temperatur, tekanan, tingkat ketinggian) dan mengambil tindakan yang diperlukan sehubungan dengan proses yang dikontrol (misalnya nilai sudah melebihi batas) atau menampilkan pesan tersebut pada operator. Sedangkan fungsi PLC secara khusus adalah dapat memberikan input ke CNC (Computerized Numerical Control). Beberapa PLC dapat memberikan input ke CNC untuk kepentingan pemrosesan lebih lanjut. CNC bila dibandingkan dengan PLC mempunyai ketelitian yang lebih tinggi dan lebih mahal harganya. CNC biasanya dipakai untuk proses finishing, membentuk benda kerja, moulding dan sebagainya.

Gambar 2.1 Hubungan PLC dengan CNC II-6

Gambar 2.2 Relai tunggal dan sistem relai pada mesin CNC Prinsip kerja sebuah PLC adalah menerima sinyal masukan proses yang dikendalikan lalu melakukan serangkaian instruksi logika terhadap sinyal masukan tersebut sesuai dengan program yang tersimpan dalam memori lalu menghasilkan sinyal keluaran untuk mengendalikan aktuator atau peralatan lainnya. Saat ini PLC telah mengalami perkembangan yang luar biasa, baik dari segi ukuran, kepadatan komponen serta dari segi fungsinya seiring perkembangan teknologi solid state. Beberapa perkembangan perangkat keras maupun perangkat lunak PLC antara lain: 1. Ukuran semakin kecil dan kompak, 2. Jenis instruksi/fungsi semakin banyak dan lengkap, 3. Memiliki kemampuan komunikasi dan sistem dokumentasi yang semakin baik, 4. Jumlah input/output yang semakin banyak dan padat, 5. Waktu eksekusi program yang semakin cepat, 6. Pemrograman relatif semakin mudah. Hal ini terkait dengan perangkat lunak pemrograman yang semakin user friendly, 7. Beberapa jenis dan tipe PLC dilengkapi dengan modul-modul untuk tujuan kontrol kontinu, misalnya modul ADC/DAC, PID, modul Fuzzy dan lain-lain.

II-7

Perusahaan PLC saat ini sudah memulai memproduksi PLC dengan beberapa ukuran, seperti jumlah input/output, instruksi dan kemampuan lainya yang beragam. Perkembangan dewasa ini pada dasarnya dilakukan agar memenuhi dan memberikan solusi bagi kebutuhan pasar yang sangat luas. Sehingga mampu untuk menjawab permasalahan kebutuhan kontrol yang komplek dengan jumlah input/output yang mencapai ribuan. Pada dasarnya PLC merupakan sistem relai yang dikendalikan secara terprogram. Kerja tersebut dilakukan karena adanya prosesor pada PLC yang memproses program yang dinginkan. PLC dilengkapi dengan port masukan (input port) dan keluaran (output port). Adanya masukan dan keluaran PLC se secara modul akan lebih mempermudah proses pengawatan (wiring) sistem. Pada dasarnya PLC terdiri dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Adapun jenis hardware dapat berupa unit PLC berbagai merek, seperti Omron, Siemens, LG, dan lain-lain. Agar lebih mengenal fungsi dan cara kerja PLC pada umumnya, biasanya dibuat PLC Training Unit untuk keperluan pelatihan agar lebih mendalami dan memahaminya.

Gambar 2.3 Contoh PLC Training Unit

II-8

2.2

Komponen-komponen PLC [2, 4] Sistem PLC menggunakan prinsip permodulan yang memiliki

beberapa

keuntungan,

seperti

komponen-komponennya

dapat

ditambah,

dikurangi ataupun dirancang ulang untuk mendapatkan sistem yang lebih fleksibel. PLC sesungguhnya merupakan sistem mikrokontroler khusus untuk industri, artinya seperangkat perangkat lunak dan keras yang diadaptasi untuk keperluan aplikasi dalam dunia industri. Elemen-elemen dasar sebuah PLC ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar 2.4 Elemen-elemen dasar PLC Sistem PLC memiliki tiga komponen utama yaitu unit prosesor, masukan/keluaran, dan device pemrograman. Diagram kerja tiga komponen utama ini akan dijelaskan lebih rinci dengan gambar diagram blok sistem PLC seperti terdapat pada gambar di bawah ini. Urutan kerja dari gambar diagram blok dibawah ini dimulai dari device masukan yang akan memberikan sinyal pada modul masukan. Sinyal tersebut diteruskan ke prosesor dan akan diolah sesuai dengan program yang dibuat. Sinyal dari prosesor kemudian diberikan ke modul keluaran untuk mengaktifkan device keluaran. Contoh alat input berupa tombol, saklar, sensor, dan lain-lain. Sedangkan beban outputnya berupa motor, lampu, selenoid, dan lain-lain.

II-9

Gambar 2.5 Diagram Blok PLC

2.2.1

Central Processing Unit (CPU ) Bagian ini merupakan otak atau jantung PLC, karena bagian ini

merupakan bagian yang melakukan operasi/pemrosesan program yang tersimpan dalam PLC. Disamping itu CPU juga melakukan pengawasan atas semua operasional kerja PLC, transfer informasi melalui internal bus antara PLC, memori dan unit I/O. CPU itu sendiri biasanya merupakan sebuah mikrokontroler. Pada awalnya merupakan mikrokontroler 8 bit seperti 8051, namun saat ini bisa merupakan mikrokontroler 16 atau 32 bit. Biasanya untuk produk PLC buatan Jepang, mikrokontrolernya adalah Hitachi dan Fujitsu, sedangkan untuk produk Eropa banyak menggunakan Siemens dan Motorola untuk produk Amerika. CPU ini juga menangani komunikasi dengan piranti eksternal,

interkonektivitas antar bagian-bagian internal PLC, eksekusi program, manajemen memori, mengawasi atau mengamati masukan dan memberikan sinyal ke keluaran (sesuai dengan proses atau program yang dijalankan). Kontroler PLC memiliki suatu rutin kompleks yang digunakan untuk memeriksa agar dapat dipastikan memori PLC tidak rusak, hal ini dilakukan karena alasan keamanan. Hal ini bisa dijumpai dengan adanya indikator lampu pada badan PLC sebagai indikator terjadinya kesalahan atau kerusakan.

II-10

2.2.2

Memori Memori sistem yang saat ini banyak yang mengimplementasikan

penggunaan teknologi flash digunakan oleh PLC untuk sistem kontrol proses. Selain berfungsi untuk menyimpan "sistem operasi", juga digunakan untuk menyimpan program yang harus dijalankan, dalam bentuk biner, hasil terjemahan diagram tangga yang dibuat oleh pengguna atau pemrogram. Isi dari memori flash tersebut dapat berubah (bahkan dapat juga dikosongkan atau dihapus) jika memang dikehendaki seperti itu. Tetapi yang jelas, dengan penggunaan teknologi flash, proses penghapusan dan pengisian kembali memori dapat dilakukan dengan mudah dan cepat. Pemrograman PLC, biasanya dilakukan melalui kanal serial komputer yang bersangkutan. Memori pengguna dibagi menjadi beberapa blok yang memiliki fungsi khusus. Beberapa bagian memori digunakan untuk menyimpan status masukan dan keluaran. Status yang sesungguhnya dari masukan maupun keluaran disimpan sebagai logika atau bilangan '0' dan '1' (dalam lokasi bit memori tertentu). Masing-masing masukan dan keluaran berkaitan dengan sebuah bit dalam memori. Sedangkan bagian lain dari memori digunakan untuk menyimpan isi variabel-variabel yang digunakan dalam program yang dituliskan. Misalnya, nilai pewaktu atau nilai pencacah bisa disimpan dalam bagian memori ini.

2.2.3

Pemrograman Kontroler PLC dapat diprogram melalui komputer, tetapi juga bisa

diprogram melalui program manual, yang biasa disebut dengan konsol (console). Untuk keperluan ini dibutuhkan perangkat lunak, yang biasanya juga tergantung pada produk PLC-nya. Dengan kata lain, masing-masing produk PLC membutuhkan perangkat sendiri-sendiri. Saat ini fasilitas PLC dengan komputer sangat penting dalam pemrograman ulang PLC dalam dunia industri. Sekali sistem diperbaiki, program yang benar dan sesuai harus disimpan ke dalam PLC lagi. Selain itu perlu dilakukan pemeriksaan program PLC, apakah selama disimpan tidak terjadi perubahan atau sebaliknya, apakah program sudah berjalan dengan benar/tidak.

II-11

Hal ini membantu untuk menghindari situasi berbahaya dalam ruang produksi (pabrik), dalam hal ini beberapa pabrik PLC telah membuat fasilitas dalam PLCnya berupa dukungan terhadap jaringan komunikasi, yang mampu melakukan pemeriksaan program sekaligus pengawasan secara rutin apakah PLC bekerja dengan baik dan benar atau tidak. Hampir semua produk perangkat lunak untuk memprogram PLC memberikan kebebasan berbagai macam pilihan seperti: memaksa suatu saklar (masukan atau keluaran) bernilai ON atau OFF, melakukan pengawasan program (monitoring) secara real-time termasuk pembuatan dokumentasi diagram tangga yang bersangkutan. Dokumentasi diagram tangga ini diperlukan untuk memahami program sekaligus dapat digunakan untuk pelacakan kesalahan. Pemrogram dapat memberikan nama pada piranti masukan dan keluaran, komentar-komentar pada blok diagram dan lain sebagainya. Dengan pemberian dokumentasi maupun komentar pada program, maka akan mudah nantinya dilakukan pembenahan (perbaikan atau modifikasi) program dan pemahaman terhadap kerja program diagram tangga tersebut.

2.2.4

Catu Daya Catu daya listrik digunakan untuk memberikan pasokan catu daya ke

seluruh bagian PLC (termasuk CPU, memori dan lain-lain). Kebanyakan PLC bekerja pada catu daya 24 VDC atau 220 VAC. Beberapa PLC catu dayanya terpisah (sebagai modul tersendiri). Yang demikian biasanya merupakan PLC besar, sedangkan yang medium atau kecil, catu dayanya sudah menyatu. Pengguna harus menentukan berapa besar arus yang diambil dari modul keluaran/masukan untuk memastikan catu daya yang bersangkutan menyediakan sejumlah arus yang memang dibutuhkan. Catu daya listrik ini biasanya tidak digunakan untuk memberikan catu daya langsung ke masukan maupun kelauran, artinya masukan dan keluaran murni merupakan saklar (baik relai maupun opto isolator). Pengguna harus menyediakan sendiri catu daya terpisah untuk masukan dan keluaran PLC.

II-12

2.2.5

Masukan (Input) Masukan atau biasa disebut input merupakan bagian yang menerima sinyal

elektrik dari sensor atau komponen lain dan sinyal itu dialirkan ke PLC untuk diproses. Ada banyak jenis modul input yang dapat dipilih dan jenisnya tergantung dari input yang akan digunakan. Jika input adalah limit switches dan pushbutton dapat dipilih kartu input DC. Modul input analog adalah kartu input khusus yang menggunakan ADC (Analog to Digital Conversion) dimana kartu ini digunakan untuk input yang berupa variable seperti temperatur, kecepatan, tekanan dan posisi. Pada umumnya ada 8-32 input poin setiap modul inputnya. Setiap point akan ditandai sebagai alamat yang unik oleh prosesor. Kecerdasan sebuah sistem terotomasi sangat tergantung pada kemampuan sebuah PLC untuk membaca sinyal dari berbagai macam jenis sensor dan pirantipiranti masukan lainnya. Untuk mendeteksi proses atau kondisi atau status suatu keadaan atau proses yang sedang terjadi, misalnya, berapa cacah barang yang sudah diproduksi, ketinggian permukaan air, tekanan udara dan lain sebagainya, maka dibutuhkan sensor-sensor yang tepat untuk masing-masing kondisi atau keadaan yang akan dideteksi tersebut. Dengan kata lain, sinyal-sinyal masukan tersebut dapat berupa logik (ON atau OFF) maupun analog. PLC kecil biasanya hanya memiliki jalur masukan digital saja, sedangkan yang besar mampu menerima masukan analog melalui unit khusus yang terpadu dengan PLC-nya. Salah satu sinyal analog yang sering dijumpai adalah sinyal arus 4 hingga 20 mA (atau mV) yang diperoleh dari berbagai macam sensor. Lebih canggih lagi, peralatan lain dapat dijadikan masukan untuk PLC, seperti citra dari kamera dan robot. Misalnya, robot bisa mengirimkan sinyal ke PLC sebagai suatu informasi bahwa robot tersebut telah selesai memindahkan suatu objek dan lain sebagainya. Device masukan merupakan perangkat keras yang digunakan untuk memberikan sinyal kepada modul masukan. Sistem PLC memiliki jumlah device masukan sesuai dengan sistem yang diinginkan. Fungsi dari device masukan untuk memberikan perintah khusus sesuai dengan kinerja device masukan yang digunakan, misalnya untuk menjalankan atau menghentikan motor. Dalam hal tersebut seperti misalnya device masukan yang digunakan adalah push button yang

II-13

bekerja secara Normally Open (NO) ataupun Normally Close (NC). Ada bermacammacam device masukan yang dapat digunakan dalam pembentukan suatu sistem kendali seperti misalnya: selector switch, foot switch, flow switch, level switch, proximity sensors dan lain-lain. Gambar ini memperlihatkan macam-macam simbol masukan:

Keterangan : (a). NO Pushbutton (b). NC Pushbutton

(c). NO Limit Switch (d). NO Flow Switch

Gambar 2.6 Contoh simbol device masukan Modul masukan adalah bagian dari sistem PLC yang berfungsi memproses sinyal dari device masukan kemudian memberikan sinyal tersebut ke prosesor. Sistem PLC dapat memiliki beberapa modul masukan. Masingmasing modul mempunyai jumlah terminal tertentu, yang berarti modul tersebut dapat melayani beberapa device masukan. Pada umumnya modul masukan ditempatkan pada sebuah rak. Pada jenis PLC tertentu terdapat modul masukan yang ditempatkan langsung satu unit dengan prosesor ataupun catu daya dan tidak ditempatkan dengan sistem rak. Gambar ini memperlihatkan modul masukan atau keluaran dari PLC.

Gambar 2.7 Slot modul masukan atau keluaran PLC

II-14

Device masukan program berfungsi sebagai sarana untuk memasukkan atau mengisikan program ke dalam prosesor PLC yang disebut dengan pengisi program (program loader). Program Loader sering disebut sebagai device programmer yaitu alat yang digunakan untuk melakukan pengisian program ke CPU. Device programmer membuat program PLC menjadi lebih fleksibel. Device Programmer memperbolehkan pemakai untuk melakukan pengubahan program kendali baru (modifikasi) atau memeriksa benar atau tidaknya program yang telah diisikan ke dalam memori. Hal ini sangat membantu untuk keperluan perawatan ketika timbul masalah terhadap sistem. Jenis-jenis device programmer yang sering digunakan adalah desktop, handled programmer dan device programmer yang memang khusus dibuat oleh pembuat PLC. Gambar ini memperlihatkan contoh gambar device programmer.

Gambar 2.8 Desktop

Gambar 2.9 Handled Programmer (Omron)

II-15

2.2.6

Pengaturan/Antarmuka Masukan Antarmuka masukan berada di antara jalur masukan yang sesungguhnya

dengan unit CPU. Tujuannya adalah melindungi CPU dari sinyal-sinyal yang tidak dikehendaki yang bisa merusak CPU itu sendiri. Modul antar masukan ini berfungsi untuk mengkonversi atau mengubah sinyal-sinyal masukan dari luar ke sinyal-sinyal yang sesuai dengan tegangan kerja CPU yang bersangkutan, misalnya masukan dari sensor dengan tegangan kerja 24 VDC harus dikonversikan menjaid tegangan 5 VDC agar sesuai dengan tegangan kerja CPU.

2.2.7

Keluaran (Output) Output adalah bagian PLC yang menyalurkan sinyal elektrik hasil

pemrosesan PLC ke peralatan output. Besaran informasi/sinyal elektrik itu dinyatakan dengan tegangan listrik antara 5-15 Volt DC dengan informasi diluar sistem tegangan yang bervariasi antara 24-240 volt DC mapun AC. Kartu output biasanya mempunyai 6-32 output point dalam sebuah single module. Kartu output analog adalah tipe khusus dari modul output yang menggunakan DAC (Digital to Analog Conversion). Modul output analog dapat mengambil nilai dalam 12 bit dan mengubahnya ke dalam signal analog. Biasanya signal ini memiliki nilai sebesar 0-10 volts DC atau 4-20 mA. Signal analog biasanya digunakan pada peralatan seperti motor yang mengoperasikan katup dan pneumatic position control devices. Bila dibutuhkan, suatu sistem elektronik dapat ditambahkan untuk menghubungkan modul ini ke tempat yang jauh. Proses operasi sebenarnya di bawah kendali PLC mungkin saja jaraknya jauh, dapat saja ribuan meter. Sistem otomatis tidaklah lengkap jika tidak ada fasilitas keluaran atau fasilitas untuk menghubungkan dengan alat-alat eksternal (yang dikendalikan). Beberapa alat atau piranti yang banyak digunakan adalah motor, solenoida, relai, lampu indikator, speaker dan lain sebagainya. Keluaran ini dapat berupa analog maupun digital. Keluaran digital bertingkah seperti sebuah saklar,

menghubungkan dan memutuskan jalur. Keluaran analog digunakan untuk menghasilkan sinyal analog (misalnya, perubahan tegangan untuk pengendalian motor secara regulasi linear sehingga diperoleh kecepatan putar tertentu).

II-16

Device keluaran adalah komponen-komponen yang memerlukan sinyal untuk mengaktifkan komponen tersebut. Sistem PLC mempunyai beberapa device keluaran seperti motor listrik, lampu indikator, sirine. Gambar di bawah ini memperlihatkan contoh simbol dari device keluaran yang sering digunakan.

(a). Lampu indikator

(b). Motor listrik

(c). Solenoid valve Gambar 2.10 Contoh device keluaran dan simbolnya PLC dapat mempunyai beberapa modul keluaran tergantung dari ukuran dan aplikasi sistem kendali. Device keluaran disambungkan ke modul keluaran dan akan aktif pada saat sinyal diterima oleh modul keluaran dari prosesor sesuai dengan program sistem kendali yang telah diisikan ke memorinya. Catu daya yang digunakan untuk mengaktifkan device keluaran tidak langsung dari modul keluaran tetapi berasal dari catu daya dari luar, sehingga modul keluaran sebagai sakelar yang menyalurkan catu daya dari catu daya luar ke device keluaran.

II-17

2.2.8

Pengaturan/Antarmuka Keluaran Sebagaimana pada antarmuka masukan, keluaran juga membutuhkan

antarmuka yang sama yang digunakan untuk memberikan perlindungan CPU dengan peralatan eksternal.

2.2.9

Jalur Ekstensi/Tambahan Setiap PLC biasanya memiliki jumlah masukan dan keluaran yang

terbatas. Jika diinginkan, jumlah ini dapat ditambahkan menggunakan sebuah modul keluaran dan masukan tambahan (I/O expansion atau I/O extension module). Operasional PLC [2] Sebuah PLC bekerja secara kontinyu dengna cara men-scan program. Ibaratnya kita bisa mengilustrasikan satu siklus scan ini menjadi 3 langkah atau 3 tahap. Umumnya lebih dari 3 tetapi secara garis besarnya ada 3 tahap tersebut, sebagaimana ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

2.3

Gambar 2.11 Proses scanning program PLC Keterangan : 1. Periksa status masukan, pertama PLC akan melihat masing-masing status keluaran apakah kondisinya sedang ON atau OFF. Dengan kata lain, apakah sensor yang terhubungkan dengan masukan pertama ON ? Bagaimana dengan yang terhubungkan pada masukan kedua? Demikian seterusnya, hasilnya disimpan ke dalam memori yang terkait dan akan digunakan pada langkah berikutnya; II-18

2.

Eksekusi Program, berikutnya PLC akan mengerjakan atau mengeksekusi program Anda (diagram tangga) per instruksi. Mungkin program Anda mengatakan bahwa masukan pertama statusnya ON maka keluaran pertama akan di-ON-kan. Karena PLC sudah tahu masukan yang mana saja yang ON dan OFF, dari langkah pertama dapat ditentukan apakah memang keluaran pertama harus di-ON-kan atau tidak (berdasarkan status masukan pertama). Kemudian akan menyimpan hasil eksekusi untuk digunakan kemudian;

3.

Perbaharui status keluaran, akhirnya PLC akan memperbaharui atau mengupdate status keluaran. Pembaharuan keluaran ini bergantung pada masukan mana yang ON selama langkah 1 dan hasil dari eksekusi program di langkah 2. Jika masukan pertama statusnya ON, maka dari langkah 2, eksekusi program akan menghasilkan keluaran pertama ON, sehingga pada langkah 3 ini keluaran pertama akan diperbaharui menjadi ON.

Setelah langkah 3, PLC akan menghalangi lagi scanning programnya dari langkah 1, demikian seterusnya. Waktu scan didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan untuk mengerjakan 3 langkah tersebut. Masing-masing langkah bisa memiliki waktu tanggap (response time) yang berbeda-beda, waktu total tanggap atau total response time adalah jumlah semua waktu tanggap masing-masing langkah:

waktu tanggap masukan + waktu eksekusi program + waktu tanggap keluaran = waktu tanggap total

II-19

2.4

Contoh Gerbang Logika[7]

2.4.1 AND dan NAND Logika pensaklaran AND seperti sakelar NO dan NAND seperti saklar NC. Simbol ladder diagram dari AND dan NAND seperti gambar di bawah ini:

Tabel 2.1 Logika AND dan NAND S2 0 0 1 1 S1 0 1 0 1 AND NAND 0 1 0 1 0 1 1 0

Gambar 2.12 Rangkaian Elektrik AND

Gambar 2.13 Ladder diagram AND

II-20

2.4.2 OR dan NOR Logika pensaklaran OR seperti saklar NO dan logika pensaklaran NOR seperti saklar NC. Simbol ladder diagram dari OR dan OR NOT seperti gambar di bawah ini:

Tabel 2.2 Logika OR dan NOR S2 0 0 1 1 S1 0 1 0 1 OR 0 1 1 1 NOR 1 0 0 0

Gambar 2.14 Rangkaian Elektrik OR

Gambar 2.15 Ladder diagram OR

II-21

2.5 Aplikasi PLC Pengendalian atau kontrol dengan menggunakan Programmable Logic Controller (PLC) membuat sistim menjadi lebih sederhana, secara fisik menjadi lebih kecil dan kompak, karena kontak-kontak relay magnet dapat digantikan dengan kontak-kontak digital yang tersedia dalam jumlah banyak pada PLC. Berikut ini adalah beberapa aplikasi PLC yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, diantaranya adalah: sortir produk, pengepakan barang ke dalam boks, pengisian dan pengurasan tangki air, kontrol pintu gerbang/garasi otomatis, kontrol parkir mobil, palang pintu parkir otomatis, konveyor, traffic light, lift, car wash, robot, pemrosesan makanan, eskalator otomatis, sistem perakitan peralatan elektronik, sistem pengamanan gedung, sistem pembangkitan tenaga listrik, pengendali mesin-mesin industri, kontrol cahaya, kontrol suhu, dan lain-lain.

II-22

BAB III KOMPONEN YANG DIGUNAKAN3.1 3.1.1 PLC OMRON [2] Umum Omron merupakan perusahaan yang sangat besar dengan produk-produk yang berkualitas tinggi dan kontrolernya relatif tidak begitu mahal. Tetapi tentu saja masih ada produk lain yang berkualitas lebih tinggi. Dalam pembuatan alat penyiraman tanaman secara otomatis ini penyusun menggunakan PLC Omron tipe CPM2A.

3.1.2

PLC Omron Tipe CPM2A Tiap-tiap PLC pada dasarnya merupakan sebuah mikrokontroler (CPU-nya

PLC bisa berupa mikrokontroler maupun mikroprosesor) yang dilengkapi dengan peripheral yang dapat berupa masukan digital, keluaran digital atau relay. Perangkat lunak programnya sama sekali berbeda dengan bahasa komputer seperti Pascal, Basic, C dan lain-lain. Pemrogramannya biasa dinamakan diagram tangga (ladder diagram). CMP2A merupakan produk dari Omron, perbedaan yang mendasar antara CPM1A dan CMP2A adalah fungsi dan jumlah terminal masukan dan keluarannya (I/O). Untuk CMP1A memiliki 6 input (D0-D5) dan 4 output (O0O3) yang total jumlah input-outputnya sebanyak 10 jalur. Sedangkan untuk tipe CMP2A memiliki jumlah input-output yang lebih banyak, yaitu 12 input dan 8 output yang totalnya sebanyak 20 jalur. Selanjutnya pada penyusunan tugas akhir ini penyusun menggunakan Omron tipe CPM2A.

III-1

Gambar 3.1 Bentuk fisik PLC Omron tipe CPM2A

Gambar 3.2 PLC Omron tipe CPM2A

Sebagaimana terlihat pada gambar diatas, selain adanya indikator inputoutput, terdapat juga 5macam lampu indikator, yaitu: 1. Power (PWR) 2. Running (RUN) 3. Communication (COM) 4. Error (ERR) 5. Alarm (ALM)

III-2

Arti masing-masing lampu indikator tersebut ditunjukkan pada tabel berikut ini.

Tabel 3.1 Arti lampu indikator status CPU PLC Omron CPM1A/CPM2A Indikator PWR (hijau) RUN (hijau) OFF Status ON OFF ON Keterangan Catu daya disalurkan ke PLC Catu daya tidak disalurkan ke PLC PLC dalam kondisi mode kerja RUN atau MONITOR. PLC dalam kondisi mode PROGRAM atau kesalahan fatal terjadi. COMM (oranye) OFF ON Data sedang di transfer lewat terminal peripheral atau RS-232C Data tidak sedang di transfer lewat terminal peripheral atau RS-232C. ERR/ALM (merah) Flashing ON Kesalahan fatal terjadi (PLC berhenti bekerja) Kesalahan yang tidak fatal terjadi

(PLC meneruskan operasi). OFF Mengindikasikan operasi normal. Sumber (Putra Afgianto Eko, 2004:20) Selain 5 buah lampu indikator, juga bisa ditemukan adanya fasilitas untuk melakukan hubungan komunikasi dengan komputer, melalui RS-232C atau yang lebih dikenal dengan sebutan port serial yang dapat dilihat pada gambar di atas.

III-3

3.1.3

Struktur Unit CPU Pada gambar di bawah ini kita dapat melihat struktur internal dari unit

CPU yang terdiri atas beberapa bagian, seperti memori I/O, program, rangkaian masukkan, rangkaian keluaran, dan lain-lain. (1) Memori I/O Program akan membaca dan menulis pada data area memori ini selama eksekusi. Beberapa bagian dari memori merupakan bit yang mewakili status masukkan dan keluaran PLC. Beberapa bagian dari memori I/O akan dihapus pada saat PLC dihidupkan dan beberapa bagian lainnya tidak akan berubah karena ada dukungan baterai ke memori.

Gambar 3.3 Struktur Internal Unit CPU PLC

(2) Program PLC Omron tipe CPM1A dan CPM2A menjalankan program secara siklus. Program itu sendiri dapat dibagi menjadi dua bagian. Bagian program utama yang dijalankan secara siklus dan bagian program interupsi yang akan dijalankan saat terjadi interupsi yang bersangkutan.

III-4

(3) Setup PC Setup PC mengandung berbagai macam parameter awalan (star up) dan operasional. Parameter-parameter tersebut hanya dapat diubah melalui piranti program saja (programing device), tidak dapat diubah melalui program. Beberapa program dapat diakses hanya pada saat PLC dihidupkan, sedangkan bebrapa parameter yang lainnya dapat diakses secara rutin walaupun PLC dimatikan. Penting kiranya PLC dimatikan kemudian dihiduokan kembali untuk

mengaktifkan pengaturan yang baru jika parameter hanya bisa diakses saat PLC dihidupkan.

(4) Saklar Komunikasi Saklar komunikasi berfungsi untuk menentukan apakah port periperal dan RS-232C yang bekerja dengan pengaturan komunikasi standar atau pengaturan komunikasi yang ada di dalam Setup PC.

3.1.4

Mode Kerja Unit PLC Omron tipe CPM2A dapat bekerja dalam tiga mode, yaitu:

PROGRAM, MONITOR, dan RUN. Hanya satu mode saja yang bekerja atau yang aktif pada saat yang bersamaan.

(1) Mode PROGRAM Program atau diagram tangga tidak akan berjalan atau bekerja dalam Mode PROGRAM. Mode ini digunakan untuk melakukan beberapa operasi dalam persiapan eksekusi program, diantaranya: 1. Mengubah parameter-parameter inisial atau operasi sebagaimana terdapat di dalam Setup PC; 2. Menulis, menyalin atau memeriksa program; 3. Memeriksa hubungan pengkabelan dengan cara memaksa bit-bit I/O ke kondisi set atau reset.

III-5

(2) Mode MONITOR Program atau diagram tangga berjalan dalam Mode MONITOR ini dan beberapa operasi dapat dijalankan melalui sebuah piranti program. Secara umum, Mode MONITOR ini digunakan untuk melacak kesalahan (debug atau trouble shooting), operasi pengujian dan melakukan penyesuaian (adjustment), yaitu: 1. Peng-editan on-line (langsung); 2. Mengawasi memori I/O selama PLC beroperasi; 3. Memaksa set atau reset bit-bit I/O, dan mengubah nilai-nilai selama PLC beroperasi.

(3) Mode RUN Program atau diagram tangga dijalankan dengan kecepatan normal pada Mode RUN ini. Operasi-operasi seperti peng-editan on-line (langsung), memaksa set atau reset bit-bit I/O dan mengubah nilai-nilai tidak dapat dilakukan dalam mode ini, tetapi status dari bit I/O dapat diawasi.

3.1.5

Struktur Memori PLC Omron Tipe CPM2A Beberapa bagian dalam memori PLC Omron tipe CPM2A memiliki

fungsi-fungsi khusus. Masing-masing lokasi memori memiliki ukuran 16 bit atau 1 word. Beberapa word membentuk region (daerah) dan masing-masing region inilah yang memiliki fungsi-fungsi khusus. PLC tidak halnya seperti mikrokontroler yang hanya mendefinisikan sebagian fungsi-fungsi memorinya. Pada PLC, semua bagian memori

didefinisikan fngsinya secara khusus. Selain itu, dalam PLC semua lokasi memori dapat di beri alamat per-bit, atau dengan kata lain dapat diakses per-bit (bitaddresable).cukup dengan menuliskannya, misalnya 102.2=0, yang artinya lokasi memori 102 bit 2 diisi 0.

III-6

Aturan dasar penulisan memori PLC adalah : a. Word atau channel yang terdiri dari 16 bit, ditulis XXX b. Bit atau contact yang terdiri dari 1 bit, ditulis XXXXXX, dua angka yang paling belakang menunjukkan nomor contact dan sisa angka yang depan menunjukkan nomer channel.

(1) Daerah IR (Internal Relay) Bagian memori ini digunakan untuk menyimpan status masukan dan keluaran PLC. Beberapa bit berhubungan langsung dengan terminal masukkan dan keluaran PLC (terminal sekrup). Untuk CPM1A atau CPM2A masing-masing bit IR000 berhubungan langsung dengan terminal masukkan, misalnua IR000.00 atau 000.00 saja berhubungan langsung dengan terminal masukkan ke-I, sedangkan terminal masukkan ke-IV berhubungan langsung dengan bit IR.000.05 9 atau 000.05 saja. Daerah memori IR terbagi atas tiga macam area, yaitu: 1. Area masukan (input area) 2. Area keluaran (output area) 3. Area kerja (work area) Kita bisa mengakses memori ini cukup dengan angkanya saja. 000 untuk masukkan, 010 untuk keluaran, dan 200 untuk memori kerja. Untuk keterangan lebih lengkapnya kita dapat melihatnya pada tabel dibawah ini.

Tabel 3.2 Pembagian Area IR pada CPM2AArea memori Area masukkan Word IR000-IR009 (10 word) IR010-IR019 (10 word) IR020-IR049 IR200-IR231 (32 word) Bit IR000.00- IR009.15 (160 bit) IR010.00- IR019.15 (160 bit) IR020.00- IR049.15 IR200.00- IR231.15 (928 bit) Bit-bit ini dapat digunakandengan bebas di dalam program Fungsi Bit-bit ini dapat dialokasikan ke terminal-terminal I/O

Area IR

Area keluaran

Area kerja

III-7

(2) Daerah SR (Special Relay) Daerah ini merupakan bagian khusus dari lokasi memori yang digunakan sebagai bit-bit kontrol dengan status (flag), digunakan paling sering untuk pencacahan dan interupsi. Misalnya: 1. SR250 memiliki bit nomor 00 hingga 15, digunakan sebagai pengaturan kontrol analog 0. Dalam hal ini SR 250 digunakan untuk menyimpan BCD 4-digit (0000-0200) dari pengaturan kontrol analog 0. 2. SR 251 digunakan untuk pengaturan kontrol analog 1. 3. SR253.13 sebagai always ON flag (bernilai ON selama PLC hidup). 4. SR253.14 sebagai always OFF flag (bernilai OFF selama PLC hidup). 5. SR255.04 digunakan sebagai flag CARRY (CY). 6. SR255.05 digunakan sebagai Greather than (lebih besar dari). 7. SR255.06 digunakan sebagai Equal (sama dengan). 8. SR255.07 digunakan sebagai Less than (lebih keci dari).

(3) Daerah TR (Temporary Relay) Pada saat pindah ke sub-program selama eksekusi program, maka semua data yang terkait hingga batasan RETURN sub-program akan disimpan dalam daerah TR ini. Untuk CPM2A hanya terdapat 8 bit, yaitu TR0-TR7.

(4) Daerah HR (Holding Relay) Bit-bit yang terdapat pada daerah HR ini akan digunakan untuk menyimpan data dan tidak akan hilang walaupun PLC sudah tidak mendapat catu daya (PLC dalam keadaan mati), karena menggunakan baterai. Untuk CPM1A dan CPM2A, daerah HR ini terdiri dari 20 word, HR00-HR19 (320 bit), HR00HR19.15. Bit-bit HR ini digunakan bebas di dalam program sebagaimana bit-bit kerja (work bit).

III-8

(5) Derah AR (Auxiliary Relay) Daerah AR ini merupakan daerah lain yang juga digunakan untuk menyimpan bit-bit kontrol dan status, seperti status PLC, kesalahan, waktu sistem, dan sejenisnya. Seperti daerah HR, daerah AR juga dilengkapi dengan baterai, hingga data-data kontrol maupun statusnya tetap akan tersimpan dengan aman walaupun PLC sudah dimatikan. Untuk CPM2A daerah AR ini terdiri dari 24 word (AR00-AR23 atau 384, AR00.00-AR23.15). Misalnya, AR08 bit 00-03 digunakan untuk menyimpan kode kesalahan port RS-232C, dengan ketentuan tiap bit sebagai berikut: 1. 00 - Normal, 2. 01 - Kesalahan Paritas, 3. 02 - Kesalahan Frame, 4. 03 - Kesalahan Over run.

(6) Daerah LR (Link Relay) Daerah LR ini digunakan sebagai pertukaran data pada saat dilakukan koneksi atau hubungan dengan PLC yang lain. Untuk CPM1A dan CPM2A, daerah LR ini terdiri dari 16 word, LR00-LR15 (256 bit), LR00.00-LR15.15.

(7) Daerah Pewaktu/Pencacah (Timer/Counter) T/C Area Daerah ini digunakan untuk menyimpan nilai-nilai pewaktu/pencacah. Untuk tipe CPM1A terdapat 128 lokasi (TC00-TC127), dan untuk tipe CPM2A terdapat 226 lokasi (TC000-TC225).

(8) Derah DM (Data Memory) Daerah DM ini berisikan data-data yang terkait dengan pengaturan komunikasi dengan komputer dan data pada saat ada kesalahan. Penjelasannya dapat dilihat pada tabel berikut ini:

III-9

Tabel 3.3 Pembagian Area DM pada CPM2AArea memori Read/Write Word DM0000-DM1999 DM2022-DM2047 (2026 word) DM2000-DM2021 (22 word) Fungsi Area DM hanya bisa diakses dalam satuan word saja. Nilai yang tersimpan akan tetap tersimpan walaupun PLC dimatikan. Digunakan untuk menyimpan kode kesalahan (error) yang muncul. Wordword ini dapat digunakan sebagai DM baca/tulis jika fungsi pencatat kesalahan (error log) tidak digunakan. Tidak dapat ditumpangi data lain untuk program. Digunakan untuk menyimpan berbagai parameter yang mengontrol operasi PLC.

Error Log Area IR Read-only

DM6144-DM6599 (456 word) DM6600-DM6655 (56 word)

PC Setup

3.1.6

Keuntungan dan Kerugian PLC Dalam industri-industri yang ada sekarang ini, kehadiran PLC sangat

dibutuhkan terutama untuk menggantikan sistem wiring atau pengkabelan yang sebelumnya masih digunakan dalam mengendalikan suatu sistem. Dengan menggunakan PLC akan diperoleh banyak keuntungan diantaranya adalah sebagai berikut: 1. Fleksibel Pada masa lalu, tiap perangkat elektronik yang berbeda dikendalikan dengan pengendalinya masing-masing. Misal sepuluh mesin membutuhkan sepuluh pengendali, tetapi kini hanya dengan satu PLC kesepuluh mesin tersebut dapat dijalankan dengan programnya masing-masing. 2. Perubahan dan pengkoreksian kesalahan sistem lebih mudah Bila salah satu sistem akan diubah atau dikoreksi maka pengubahannya hanya dilakukan pada program yang terdapat di komputer, dalam waktu yang relatif singkat, setelah itu didownload ke PLC-nya. Apabila tidak menggunakan PLC, misalnya relay maka perubahannya dilakukan dengan cara mengubah pengkabelannya. Cara ini tentunya memakan waktu yang lama. 3. Jumlah kontak yang banyak Jumlah kontak yang dimiliki oleh PLC pada masing-masing coil lebih banyak daripada kontak yang dimiliki oleh sebuah relay. III-10

4. Harganya lebih murah PLC mampu menyederhanakan banyak pengkabelan dibandingkan dengan sebuah relay. Maka harga dari sebuah PLC lebih murah dibandingkan dengan harga beberapa buah relay yang mampu melakukan pengkabelan dengan jumlah yang sama dengan sebuah PLC. PLC mencakup relay, timers, counters, sequencers, dan berbagai fungsi lainnya. 5. Observasi visual Selama program dijalankan, operasi pada PLC dapat dilihat pada layar CRT. Kesalahan dari operasinya pun dapat diamati bila terjadi. 6. Pilot running PLC yang terprogram dapat dijalankan dan dievaluasi terlebih dahulu di kantor atau laboratorium. Programnya dapat ditulis, diuji, diobserbvasi dan dimodifikasi bila memang dibutuhkan dan hal ini menghemat waktu bila dibandingkan dengan sistem relay konvensional yang diuji dengan hasil terbaik di pabrik. 7. Kecepatan operasi Kecepatan operasi PLC lebih cepat dibandingkan dengan relay. Kecepatan PLC ditentukan dengan waktu scan-nya dalam satuan millisecond. 8. Metode Pemrograman Ladder atau Boolean Pemrograman PLC dapat dinyatakan dengan pemrograman ladder bagi teknisi, atau aljabar Boolean bagi programmer yang bekerja di sistem kontrol digital atau Boolean. 9. Sifatnya tahan uji Solid state device lebih tahan uji dibandingkan dengan relay dan timers mekanik atau elektrik. PLC merupakan solid state device sehingga bersifat lebih tahan uji. 10. Menyederhanakan komponen-komponen sistem kontrol Dalam PLC juga terdapat counter, relay dan komponen-komponen lainnya, sehingga tidak membutuhkan komponen-komponen tersebut sebagai tambahan. Penggunaan relay membutuhkan counter, timer ataupun komponenkomponen lainnya sebagai peralatan tambahan.

III-11

11. Dokumentasi Printout dari PLC dapat langsung diperoleh dan tidak perlu melihat blueprint circuit-nya. Tidak seperti relay yang printout sirkuitnya tidak dapat diperoleh. 12. Keamanan Pengubahan pada PLC tidak dapat dilakukan kecuali PLC tidak dikunci dan diprogram. Jadi tidak ada orang yang tidak berkepentingan dapat mengubah program PLC selama PLC tersebut dikunci. 13. Dapat melakukan pengubahan dengan pemrograman ulang Karena PLC dapat diprogram ulang secara cepat, proses produksi yang bercampur dapat diselesaikan. Misal bagian B akan dijalankan tetapi bagian A masih dalam proses, maka proses pada bagian B dapat diprogram ulang dalam satuan detik. 14. Penambahan rangkaian lebih cepat Pengguna dapat menambah rangkaian pengendali sewaktu-waktu dengan cepat, tanpa memerlukan tenaga dan biaya yang besar seperti pada pengendali konvensional.

Selain keuntungan yang telah disebutkan di atas maka ada kerugian yang dimiliki oleh PLC, yaitu: 1. Teknologi yang masih baru Pengubahan sistem kontrol lama yang menggunakan ladder atau relay ke konsep komputer PLC merupakan hal yang sulit bagi sebagian orang. 2. Buruk untuk aplikasi program yang tetap Beberapa aplikasi merupakan aplikasi dengan satu fungsi. Sedangkan PLC dapat mencakup beberapa fungsi sekaligus. Pada aplikasi dengan satu fungsi jarang sekali dilakukan perubahan bahkan tidak sama sekali, sehingga penggunaan PLC pada aplikasi dengan satu fungsi akan memboroskan (biaya). 3. Pertimbangan lingkungan Dalam suatu pemrosesan, lingkungan mungkin mengalami pemanasan yang tinggi, vibrasi yang kontak langsung dengan alat-alat elektronik di dalam

III-12

PLC dan hal ini bila terjadi terus menerus, mengganggu kinerja PLC sehingga tidak berfungsi optimal. 4. Operasi dengan rangkaian yang tetap Jika rangkaian pada sebuah operasi tidak diubah maka penggunaan PLC lebih mahal dibanding dengan peralatan kontrol lainnya. PLC akan menjadi lebih efektif bila program pada proses tersebut di-upgrade secara periodik. Solenoid Valve (SV) [8] Pendahuluan Solenoid adalah salah satu jenis kumparan terbuat dari kabel panjang yang dililitkan secara rapat dan dapat diasumsikan bahwa panjangnya jauh lebih besar daripada diameternya. Dalam kasus solenoid ideal, panjang kumparan adalah tak hingga dan dibangun dengan kabel yang saling berhimpit dalam lilitannya, dan medan magnet di dalamnya adalah seragam dan paralel terhadap sumbu solenoid. Kuat medan magnet untuk solenoid ideal adalah: = 0 . . ........................................................... [1]

3.2 3.2.1

di mana:

B adalah kuat medan magnet, 0 adalah permeabilitas ruang kosong, i adalah kuat arus yang mengalir, dan n adalah jumlah lilitan.

Jika terdapat batang besi dan ditempatkan sebagian panjangnya di dalam solenoid, batang tersebut akan bergerak masuk ke dalam solenoid saat arus dialirkan. Hal ini dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan tuas, membuka pintu, atau mengoperasikan relai.

Gambar 3.4 Kumparan

III-13

Solenoid Valve (SV) atau biasa disebut katup/kran solenoid adalah peralatan elektromekanik yang berfungsi untuk mengatur atau mengontrol aliran zat cair ataupun gas. Kerja dari solenoid valve diatur atau dikontrol oleh arus listrik, dengan menggunakan atau memanfaatkan prinsip koil. Ketika koil tersebut teraliri atau tersuplay listrik maka akan menyebabkan timbulnya medan magnet, yang akan menggerakan katup. Tergantung dari jenis atau desain dari solenoid itu sendiri apakah katup itu akan membuka ataupun menutup. Ketika arus listrik atau suply listrik hilang dari koil maka solenoid valve akan kembali ke keadaan semula.

Gambar 3.5 Bentuk Solenoid Valve

Sebagian besar jenis solenoid valve terbagi menjadi dua bagian yaitu bagian dalam (inlet port) dan bagian luar (outlet port). Namun untuk beberapa jenis solenoid valve terdiri dari tiga bagian. Beberapa dari jenis nya juga terdiri dari beberapa mulut atau lubang. Solenoid valve membuat pengaturan atau pengontrolan dari aliran zat cair atau zat gas menjadi lebih mudah. Solenoid valve yang modern dapat berfungsi dengan cepat, tahan uji, bisa dipakai dalam jangka waktu yang lama, dan dengan kontruksi yang baik. Gambar di bawah ini menunjukan komponen-komponen dari solenoid valve. Pada gambar di bawah ini solenoid valve dalam keadaan normal tertutup. Jenis dari solenoid di bawah ini adalah jenis yang paling simpel dan paling mudah dimengerti prinsip kerjanya.

III-14

Gambar 3.6 Bagian-bagian Solenoid Valve Keterangan: 1.Valve Body 3.Outlet Port 5.Coil Windings 7. Plunger 9. Orifice 2. Inlet Port 4. Coil/Solenoid 6. Lead Wires 8. Spring

Solenoid valve sebenarnya merupakan gabungan dari dua unit fungsional yaitu: a. Solenoid (elektromagnet) beserta inti dan plungernya. b. Badan kran yang berisi lubang mulut pada tempat piringan dan stop kontak untuk membuka dan menutup aliran cairan.

3.2.2 Prinsip Kerja Prinsip kerja solenoid valve sebenarnya tidak jauh berbeda dengan cara kerja sebuah relay. Jika pada relay medan magnet yang ditimbulkan dari aliran arus pada kumparan digunakan untuk menarik lidah kontaktor, namun pada solenoid valve medan magnet yang ditimbulkan digunakan untuk

menggerakkan katup/klep sehingga solenoid valve berfungsi sebagai kran dalam kondisi terbuka. Zat yang dikontrol oleh solenoid valve akan masuk ke inlet-port atau bagian dalam dari solenoid valve (2). Aliran zat tersebut akan masuk melalui orifice (9) sebelum melewati bagian outlet port (3). Bagian orifice (9) akan terbuka dan tertutup oleh plunger (7).

III-15

Gambar diatas adalah jenis solenoid valve normally-closed (tertutup dalam keadaan normal). Keadaan normally closed ini menggunakan spring (8) dimana spring tersebut menekan plunger kearah yang berlawanan dengan arah terbukanya orifice atau celah. Material penutup pada plunger menyebabkan media gas atau cairan yang dikontrol oleh solenoid valve tidak bisa memasuki celah tersebut, ketika plunger terangkat oleh medan elektromagnetik yang disebabkan oleh koil, maka media gas atau udara pun bisa melewatinya.

Gambar 3.7 Kondisi SV

Kondisi 1 solenoid dalam keadaan normally-closed (NC), dimana tidak ada arus yang mengalir, sehingga tidak timbul medan magnet yang akan menggerakan plunger yang menutupi orifice atau celah dan air tidak akan bisa mengalir. Kondisi 2 saklar akan dihidupkan, sehingga arus akan mengalir. Kondisi 3 pada saat arus sudah mengalir, maka akan timbul medan magnet yang digunakan untuk melawan gaya pegas (spring), yang akan menggerakkan plunger ke atas sehingga orifice akan terbuka. Kodisi 4 orifice sudah dalam keadaan terbuka, sehingga air bisa mengalir dari inlet port menjuju outlet port. Kondisi 5 saklar dimatikan, sehingga tidak ada arus yang mengalir dan solenoid dalam keadaan normally-closed (NC) kembali. III-16

3.3

Relay [6]

3.3.1 Pendahuluan Dalam dunia elektronika, relay dikenal sebagai komponen yang dapat mengimplementasikan logika switching. Sebelum tahun 70-an, relai merupakan otak dari rangkaian pengendali. Baru setelah itu muncul PLC yang mulai menggantikan posisi relai. Relai yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana relai elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut : a. Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup (atau membuka) kontak saklar. b. Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik.

Relai bekerja karena adanya torsi yang timbul akibat dari perubahan sistem yang dilindungi sampai melebihi harga batas yang telah ditentukan. Syarat-syarat yang harus dimiliki oleh suatu relai antara lain: 1. kecepatan bereaksi, 2. selektivitas, 3. kepekaan, 4. keandalan. Secara umum, relai digunakan untuk memenuhi fungsi-fungsi berikut : a. Remote control : dapat menyalakan atau mematikan alat dari jarak jauh. b. Penguatan daya: menguatkan arus atau tegangan, contohnya adalah starting relay pada mesin mobil. c. Pengatur logika kontrol suatu sistem.

III-17

3.3.2 Prinsip Kerja Relai pengendali elektromekanis adalah saklar magnetis. Relai ini menghubungkan rangkaian beban on dan off dengan pemberian energi elektromekanis yang membuka dan menutup pada rangkaiana. Relai biasanya mempunyai satu kumparan, tetapi relai dapat mempunyai beberapa kontak. Relai terdiri dari coil dan contact. Coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedang contact adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil. Contact ada 2 jenis : Normally Open (kondisi awal sebelum diaktifkan open), dan Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close). Secara sederhana berikut ini prinsip kerja dari relai: ketika Coil mendapat energi listrik (energized), akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas, dan contact akan menutup.

Gambar 3.8 Skema relay elektromekanik

III-18

Selain berfungsi sebagai komponen elektronik, relai juga mempunyai fungsi sebagai pengendali sistem. Sehingga relai mempunyai 2 macam simbol yang digunakan pada : a. Rangkaian listrik (hardware) b. Program (software)

3.3.3 Relay Sebagai Pengendali Salah satu kegunaan utama relay dalam dunia industri ialah untuk implementasi logika kontrol dalam suatu sistem. Sebagai bahasa pemrograman digunakan konfigurasi yang disebut ladder diagram atau relay ladder logic. Berikut ini beberapa petunjuk tentang relay ladder logic (ladder diagram/LD): 1. Diagram wiring yang khusus digunakan sebagai bahasa

pemrograman untuk rangkaian kontrol relay dan switching. 2. LD tidak menunjukkan rangkaian hardware, tapi alur berpikir. 3. LD bekerja berdasar aliran logika, bukan aliran tegangan/arus.

Relay Ladder Logic terbagi menjadi 3 komponen : 1. Input - pemberi informasi 2. Logic - pengambil keputusan 3. Output - usaha yang dilakukan

Diagram

sederhana

dari

sistem

kontrol

berbasis

relai

yang

menggambarkan penjelasan di atas dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Gambar 3.9 Sistem kontrol berbasis relai

III-19

Dari gambar di atas nampak bahwa sistem kendali dengan relai ini mempunyai input device (misalnya: berbagai macam sensor, swit