PEMANFAATAN PLC DAN VISUAL BASIC 6.0 PADA CHANGE OVER TEGANGAN SATU FASA PLN DAN GENSET 5.5 KVA DENGAN BEBAN RESISTIF

Priya Fachrizqon Ageng Wisudawan 2010 Program Studi Pendidikan Teknik Elektro UNJ Drs. Readysal Monantun Dosen Jurusan Teknik Elektro FT-UNJ Massus Subekti S.Pd., M.T. Dosen Jurusan Teknik Elektro FT-UNJ

Muhamad Mukhsital Azizi Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Angkatan 2011 FT-UNJ

ABSTRAK This research aims to create a series of shifting (change over) single phase voltage electricity to 5.5 KVA Genset using PLC (Programmable Logic Controller) and Visual Basic 6.0. This research was conducted in the laboratory PLC Electrical Engineering Department, State University of Jakarta in April 2010 until July 2010, using an experimental research laboratory. The design tool made in this study consisted of three parts, namely: panel design, design ladder diagrams will be uploaded to the PLC, and the design of Visual Basic 6.0 programming. The design of these three sections that serve to control the switching (change over) voltage single phase electricity and Genset. From this research we can conclude that the PLC can be conditioned as an automatic control circuit in the electromagnet by using a combination of relays on the Genset circuit, then the Visual Basic 6.0 as manual execute, change over voltage single phase electricity and Genset 5.5 KVA using halogen bulb resistive load as many as 4500 watts. From the research results change over between the voltage of single phase electricity and Genset can be known requires a very fast so as not to get a loss and make a reliable power sistem.

Latar Belakang Masalah Seiring teknologi, dengan berkembangnya tenaga manusia

meminimalisir

timbulnya

human

error.

Teknologi juga merambah dalam system operasi tenaga listrik seperti pembangkit tenaga listrik yang memiliki tegangan diatas1

penggunaan

semakin kecil, hal tersebut dilakukan untuk

rata-rata, sistem distribusi tenaga listrik, dan instalasi listrik rumah tinggal. Ketenagalistrikan saat ini dapat menjadi masalah yang besar jika dalam suatu pembangkit tenaga listrik memiliki tegangan terjadinya output tidak stabil, listrik, sering sehingga

antara

5-10

detik.

Tetapi

penulis

akan switch

mengembangkan

sistem

transfer

memanfaatkan Programmable Logic Controller dengan hitungan dibawah 5 detik secara otomatis dan menggunakan operasi manual dengan visual basic dengan generator 5.5 KVA. Berdasarkan latar belakang tersebut penulis mencoba untuk membuat alat

pemadaman

mengakibatkan banyaknya kerusakan barang elektronik pada rumah tinggal.Sistem teknologi pengoperasian modern pada pembangkit tenaga listrik harus diaplikasikan, jika terjadi ketidakstabilan saat pemadaman listrik secara bergantian atau terjadi secara signifikan. Pada keadaan ini

perpindahan tegangan PLN dan Genset dengan memanfaatkan Programmble Logic Controller secara otomatis dan visual basic secara manual.

Pembatasan MasalahDengan berkembang, adanya maka masalah ini yang hanya penelitian

membutuhkan kehandalan tenaga listrik, seperti tambahan dari luar sistem pembangkit tenaga listrik lain yang secara standby dapat

membuat rangkaian pemindah (change over) tegangan satu fasa PLN dan genset dibawah kapasitas 5.5 KVA dengan beban resistif lampu pijar halogen sebanyak 4500 watt.

menggantikan tegangan output PLN. Tegangan output pada beban ini dapat digantikan oleh genset secara otomatis, kerugian. sehingga Kerugian dapat tersebut

Perumusan Masalah Dari pembatasan masalah di atas, maka masalah yang diteliti dan dirumuskan sebagai berikut : Bagaimana membuat rangkaian change over pada tegangan satu fasa PLN dan GENSET 5.5 KVA yang dikendalikan oleh Programmable Logic Controller dan Visual Basic 6.0. Tujuan Operasional Penelitian Penelitian ini bertujuan membuat rangkaian pemindah tegangan antara PLN dan Genset dengan menggunakan rangkaian2

meminimalisir

sangat fatal dalam orientasi industri produksi perdagangan seperti halnya dalam home

industri. Produksi industri rumah menengah ini membutuhkan kapasitas tegangan 3000-5000 watt misalnya, maka diperlukan generator sebagai cadangan tegangan, agar sistem

produksi tetap berjalan ketika pemadaman listrik oleh PLN. Saat ini ada teknologi generator yang memakai auto transfer switch berbasis

microcontroller, untuk memindahkan tegangan genset dan PLN ketika pemadaman listrik dalam hitungan detik, waktu perpindahan (t) rata-rata

elektromagnet

yang

dikendalikan

oleh

Spesifikasi Personal komputer yang digunakan adalah Pentium 4 dual core, dalam hal ini compatible untuk pemograman dalam Visual Basic dan PLC, dengan memiliki memori 1 GHz, VGA 256 MB, Hardisk 250 GHz, dengan operating sistem

Programmable Logic Controller secara otomatis serta diintruksikan manual melalui tampilan Visual Basic 6.0. Instrumen Penelitian Instrumen yang dipakai dalam

Windows Seven. 2. PLC (Programmable Logic Controller) 1. Pemrograman Ladder Diagram PLC PLC dalam penelitian ini

penelitian ini adalah: 1. PLC (Programmable Logic Control) sebagai pusat pengendali, dalam

penelitian ini digunakan PLC OMRON seri CPM 1A. dengan menggunakan Bahasa penelitian pemrograman ini PLC, dalam bahasa

berfungsi sebagai saklar yang akan memutus dan menghubungkan

digunakan

tegangan ke rangkaian control pada elektromagnet pada pemanfaatan

pemrograman Cx Programmer. 2. Rangkaian pengendali elektromagnetik menggunakan kontakor dan relai untuk change over tegangan PLN dan Genset. 3. Bahasa pemrograman Visual Basic,

change over PLN dan Genset. penelitian ini jenis PLC yang digunakan adalah OMRON Eksekusi CPM1A Visual 1 CPU Basic 20cdr. yang secara

digunakan sebagai pusat eksekusi PLC dengan sistem otomatis dan manual sebagai pengendali rangkaian change over PLN dan Genset. 4. Tegangan PLN sebagai supply primer. Tegangan Generator sebagai supply sekunder. Rancangan Penelitian Pada dasarnya rangkaian pengkondisi dan pemonitor PLC terdiri dari blok bagian, yaitu: 1. Personal Computer

mengendalikan

rangkaian

manual pengondisi visual basic ini dirangkai pada output PLC pada

masing-masing alamat PLC dan VB, pada rangkaian otomatis

menggunakan PLC, pada dasarnya menggunakan prinsip kerja relai

terhubung pada PLC mengaktifkan input PLC dalam ladder yang telah di download ke dalam PLC, relai tersebut terangkai dalam tiga kombinasi dengan 3 relai 220 volt yang akan3

dimanfaatkan tegangan PLN

sebagai dan

change Genset,

over secara

Tabel 1. Alamat input dan ouput pada PLC

otomatis tegangan ke output PLC, output PLC ini yang akan dikondisikan dan dimonitoring dalam Personal

Computer dalam mode otomatis oleh Visual Basic. Dalam bahasa pembuatan alat PLC ini, yang

pemrograman

digunakan adalah Cx programmer , PLC dikondisikan untuk dapat diatur dan dimonitor computer). Secara singkat di bawah melalaui PC (personal Setelah PLC mendapatkan

instruksi yang dikehendaki oleh PC, maka selanjutnya PLC akan

digambarkan contoh diagram tangga untuk sistem change over Tegangan PLN dan Genset secara otomatis melalui PLC.

mengaktifkan alamat output yang akan dimanfaatkan dalam pemanfaatan

otomatis dan manual dalam pengondisi dan pemonitor rangkaian change over tegangan PLN dan Genset pada

rangkaian utama panel kelistrikan secara visual. Secara pengamatan output pada PLC 1007 adalah load PLN, dimana memberikan tegangan ke beban, namun ketika tegangan PLN padam, relai mentrigger 0000 pada PLC sehingga

menghidupkan 1003 pada ON Genset dan 1005 pada starter Genset dan 1005 men-trigger timer 001 selama 1,5 detik kemudian starter Genset OFF, kondisi Gambar 1. Ladder Diagram Pengendali PLC ini berlangsung ketika PLN padam.4

Ketika kondisi PLN hidup kembali secara otomatis 1007 mematikan ON Genset dan load Genset. 2. Pemrograman Interface (VB to PLC) Untuk dapat berinteraksi dan

digunakan

adalah

OMRON

seri

CPM1A CPU 20, jadi dalam penulisan program pada bahasa pemrograman Visual Basic 6.0 (VB 6.0) baud rate yang dikehendaki adalah 9600 bps

(bit/seconds). Parity yang digunakan berbentuk even, panjang data 7 bits dan stop bits 2. Susunan komunikasi dalam bahasa antara listing PC program PLC Visual

berkomunikasi antara PC dengan PLC secara langsung maka diperlukan in media antarmuka (interface), dalam penelitian ini interface yang digunakan adalah Program PC dengan

dan

pemrograman

Basic, dapat lebih jelas dilihat pada contoh listing program VB di bawah ini : Private Sub Form_Load() Comm1.CommPort = 2 Comm1.Settings = "9600,E,7,2" Comm1.PortOpen = True End Sub Tampilan Visual Basic sebagai sistem manual dan otomatis change over

menggunakan

bahasa pemrograman

Visual Basic versi 6.0 (VB 6.0), maka ada beberapa hal yang perlu

diperhatikan, agar terjadi shakehands (komunikasi) antara PC dengan PLC. Pengaturan PLC dan bahasa

pemrograman VB harus diatur sebagai berikut: 1) Kecepatan Transmisi Baud-rate = 9600 bps

Format data untuk sebuah karakter Nomor start bits Panjang data =1 = 7 bits

Event (vertical) parity = 1 bits Nomor stop bits Untuk dapat =2 berkomunikasi Gambar 2. Tampilan pengendali visual basic Gambar diatas adalah tampilan

antara PC dengan PLC maka kecepatan transfer data (baud rate) antara PC dengan PLC pun harus diset sama, dalam penelitian ini PLC yang

Visual Basic sebagai pengendali manual5

dan otomatis pada

waktu tertentu,

melingkar, mempunyai kontak koil pada notasi pin 2 dan 7 dengan kontak NO (normaly open) pada pin 1-3, dan 6-8 sedangkan kontak NC (normaly close) pada pin 1-4, dan 58. Relai ini bekerja secara

dilengkapi dengan indikator-indikator panel pada waktu memberikan input 4 command button, dan 1 text input time, berdasarkan waktu saat ini (real time). 3. Panel Elektromagnet Kontaktor Kontaktor yang digunakan ada 2 jenis, yaitu SN-21 dan SN-35. a. SN-21 Nilai arus 25 Ampere, kontak

kombinasi, menggunakan tiga relai yang bekerja berdasarkan fungsinya, relai kesatu memiliki fungsi mentrigger change over karena relai ini telah disulut pada kontak A1 dan A2 oleh tegangan PLN, kemudian

koil A1 dan A2, 3 kontak utama 220 VAC, dan 2 bagian 2NO

(normally open)/2NC (normally close) sebagai kontak bantu. b. SN-35 Nilai arus 60 Ampere, kontak

kontak NC telah terhubung kabel pada pin 1, 4, 6 dan 8 dimana NC menjadi NO tersebut dalam PLN ON, Pin 1 dan 8 terhubung dengan tegangan positif input 24 volt DC pada PLC, sedangkan pin 4 dan 6 terhubung pada input 0000 PLC dan common-nya mendapatkan negatif PLC.

koil A1 dan A2, 3 kontak utama 220 VAC, dan 2 bagian

2NO(normally

open)/2NC

(normally close) sebagai kontak bantu. Kontaktor pada tersebut rangkaian digunakan panel

Rangkaian relai kesatu bekerja dengan intruksi ladder yang telah diupload. Namun ketika PLN OFF, relai kesatu kontak NC yang telah terpasang kabel menyulut ladder di dalam memory PLC sehingga proses change over terjadi melalui output PLC pada koil relai 2 dan 3 serta kontaktor 2. Relai 2 berfungsi6

elektromagnet untuk membagi antara fase dan nol, serta

pembagian hubungan ke beban. a) Relai Relai yang digunakan ada satu jenis yaitu M2kp, 8 relai pin yang secara

menggunakan

memberikan sedangkan

kondisi relai 3

ON

genset

Genset ini menggunakan premiun sebagai prime overnya, kemudian sebagai pengganti

men-starter

genset. Relai 2 mendapatkan intruksi output PLC oleh 1003 dan relai 3 mendapatkan intruksi output pada

power supply pada beban ketika tegangan PLN OFF. Kriteria Pengujian Alat Kriteria pengujian alat dengan menggunakan metode dengan rangkaian eksperimen, panel yang

1005, output PLC ini memberikan tegangan pada masing-masing koil relai.

dikendalikan oleh PLC pada pemonitor dan pengondisi VB, untuk pengujian tegangan Change over PLN dan Genset. a. Pengujian Change Over PLN dan Genset Pengujian dilakukan apakah sudah ada terjadinya sistem rangkaian Gambar 3. Kombinasi Relai b) Spesifikasi Generator Set Capacity : 5500 Watts/220V/50Hz Tank Capacity : 25 L DC Current : 12V / 8.3A Starter : Recoil/Electric Noise Level 7m distance: 74db Engine : 13.0 Hp air cooled OHV engine/3600 Rpm Operational Time (100% Max. Capacity) : 9 Hours Net Weight : 125 Kg Dimension : 700 x 575 x 515 mm7

panel dengan PLC dan VB secara langsung melalui form pada

command click atau menggunakan program timer-nya. Hasil Pengujian Pengujian Change Over PLN dan Genset Pengujian dilakukan apakah sudah ada terjadinya sistem rangkaian panel dengan PLC dan VB secara langsung melalui form pada command click atau menggunakan program timer-nya.

Adapun tabel pengujian dan gambar panel yang digunakan adalah :

listrik maka posisi output berubah menjadi 1003, 1004, 1005, dan 1006 serta

menghidupkan lampu 3, 4, 5, dan 6. Tampilan GUI Visual Basic yang kedua adalah PLN manual dengan metode

command click menyalakan output 1000 dan lampu 1 dan 2 pada PLC CPM1A . Tampilan GUI Visual Basic yang ketiga adalah Genset manual dengan metode Gambar 4. Panel Indikator Tabel 2. Hasil Pengujian konektivitas VB ke PLC pada Rangkaian Panel command click menyalakan output 1001, 1002 dan 1003 dan lampu 1, 2 dan 3 pada PLC CPM1A. Tampilan GUI Visual Basic yang keempat adalah input time dengan

metode text dengan memasukkan waktu real time pada kolom yang disediakan maka secara otomatis menyalakan genset pada waktu tertentu menyalakan output 1000, 1001, 1002, dan 1003 dan lampu 1, 2, 3, 4, 6 Hasil pengujian diatas telah pada PLC CPM1A. Tampilan GUI Visual Basic yang kelima adalah reset bekerja dengan Mematikan semua output PLC. Pengujian dengan menggunakan beban pada saat change over Cara pengujian ini dilakukan dengan mengaplikasikan beban 5000 watt dengan menggunakan lampu pijar halogen dengan nilai masing-masing kenaikan dayanya 500 watt.

mendapatkan bahwa adanya hubungan PLC oleh Visual Basic dengan inisialisasi 5 mode dengan metode perintah yang berbeda-beda, yang pertama mode otomatis pada tampilan GUI (Graphic User Interface) Visual Basic dengan metode command click. Dengan meng-click tersebut PLC menjadi kondisi otomatis pada starting awal menyulut 1004, dan 1007, secara bersamaan menghidupkan lampu 1 dan 2 jika adanya pemadaman

8

Tabel 3. Hasil Pengujian Tegangan, Arus, dan Frekuensi dengan Mode Otomatis dan Manual

Setelah pengujian dilakukan dengan clampmeter digital dengan menguji

Gambar 5. Grafik perpindahan tegangan PLN ke Genset secara otomatis Grafik diatas menggambarkan bahwa perpindahan tegangan PLN ke Genset memiliki waktu tunda sekian mili sekon, warna biru menunjukkan bahwa

tegangan, arus dan frekuensi, menghasilkan nilai-nilai yang signifikan perubahan dalam change over tegangan. Perubahan dalam change over tegangan PLN dan Genset melalui perhitungan waktu dan memakai pengukuran secara bertahap mulai beban 500 hingga 4500 watt, menghasilkan

tegangan PLN sedang melayani beban 500 hingga 4500 watt, sedangkan warna kotak merah menunjukkan waktu tunda yang mengakibatkan beban tidak

tegangan, arus dan frekuensi yang beragam, dengan perbedaan waktu yang signifikan, hasil dari perpindahan waktu tersebut

terlayani sekian mili sekon, setelah dilakukan pengujian waktu tunda

mengalami perbedaan dikarenakan karena beban yang berbeda, pengujian dengan dua system berbeda yaitu dengan mode otomatis dan manual pada tampilan VB. Pada pengujian menghasilkan grafik yang berbeda ketika kondisi tegangan PLN padam

tersebut genset akan hidup mulai dari 1: 23 mili sekon paling cepat. namun ketika PLN memberikan tegangan kembali, Genset akan mati setelah diberikan waktu tunda 5 detik, disini beban tidak mengalami mati lampu.

ataupun setelah PLN hidup kembali.

9

Gambar 7. Grafik tegangan PLN dan Genset Gambar 6. Grafik perpindahan tegangan PLN ke Genset secara manual Grafik diatas menunjukkan bahwa Grafik diatas menggambarkan bahwa perpindahan tegangan PLN ke Genset memiliki waktu tunda sekian mili sekon, warna biru menunjukkan bahwa tegangan PLN sedang melayani beban 500 hingga 4500 watt, sedangkan warna kotak merah menunjukkan waktu tunda yang adanya perbedaan tegangan antara PLN dan Genset, perbedaan diatas terdapat pada nilai tegangannya tidak selalu sama terhadap beban

mengakibatkan beban tidak terlayani sekian mili sekon, setelah dilakukan pengujian waktu tunda tersebut genset akan hidup mulai dari 1: 23 mili sekon paling cepat. namun ketika PLN memberikan tegangan kembali, Genset akan mati setelah diberikan perintah klik pada tampilan visual basic, dan mempunyai waktu tunda sangat cepat yaitu kurang dari 2 sekon. Grafik diatas menunjukkan adanya kenaikan secara linear beban terhadap arus, dikarenakan beban yang digunakan juga bertahap mulai 500 hingga 4500 watt. arus yang dihasilkan dari masing-masing sumber pun berbeda, arus PLN ternyata lebih besar dan mengalami kenaikan yang stabil yaitu10

Gambar 8. Grafik arus PLN dan Genset terhadap beban

mulai 1,3 ampere hingga 16,7 ampere, sedangkan arus pada genset mengalami nilai yang hampir sama pada permulaannya namun terjadinya banyak penurunan

grafik diatas menjelaskan bahwa PLN dan genset mengalami waktu tunda yang sama karena telah diatur melalui ladder diagram yang diupload kedalam PLC, menggunakan timer PLC. waktu tunda untuk menghidupkan starter sehingga genset

dikarenakan genset yang tidak stabil pada AVR (automatic voltage regulator) genset tersebut.

menghasilkan tegangan di set selama 3 detik, namun kurang dari 3 detik genset akan hidup, tetapi ketika genset bermasalah dengan sistem mekanisnya maka genset tersebut akan sulit hidup dan menghasilkan tegangan.

Gambar 9. Grafik frekuensi PLN dan Genset terhadap beban Grafik diatas menjelaskan bahwa

frekuensi PLN yang stabil saat diberikan pembebanan secara bertahap yaitu bernilai 50 Hz, sedangkan frekuensi genset yang tidak stabil terjadi pada saat beban naik secara terus-menerus, mengakibatkan bunyi genset berbeda dan getaran yang menurun. Grafik diatas menunjukkan bahwa adanya perbedaan waktu yang diset untuk mematikan genset baik secara manual ataupun otomatis itu dikarenakan sistem otomatis menggunakan timer PLC, Gambar 11. Grafik waktu tunda PLN dan Genset terhadap beban secara manual

sedangkan manual menggunakan perintah click, yaitu dengan meng-click maka genset Gambar 10. Grafik waktu tunda PLN dan Genset terhadap beban secara otomatis11

akan padam dengan sangat cepat.

Kelebihan dan Kekurangan Alat Grafik diatas menunjukkan bahwa adanya perbedaan waktu yang diset untuk mematikan genset baik secara manual ataupun otomatis itu dikarenakan sistem otomatis menggunakan timer PLC,

Supply (UPS) sebagai supplly PLC dan PC (personal komputer). 7. Dapat dikembangkan pengendalian dengan jaringan

menggunakan internet (LAN)

sedangkan manual menggunakan perintah click, yaitu dengan meng-click maka genset akan padam dengan sangat cepat. Kesimpulan Dari hasil percobaan dan pengujian yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan, yaitu : 1. Rangkaian panel control dengan kondisi change over tegangan PLN dan genset dapat dilakukan dengan sistem otomatis. 2. Dapat diketahui bahwa sistem change waktu yang cepat

Implikasi Bidang Keteknikan Penelitian ini merupakan

pengembangan dalam dunia pemanfaatan Teknologi kelistrikan dan keteknikan yang saat ini sedang mengalami kemajuan dan perkembangan yang pesat, sehingga

aktivitas yang membutuhkan kelistrikan tidak terganggu. Implikasi Bidang Komersial Pada bidang komersial tertentu

rangkaian ini menjadi sangat bermanfaat karena dapat hilangnya masukan tegangan PLN akan merugikan bidang komersial seperti Mall, Industri, Pertokoan, bahkan bidang rumah tangga yaitu sebagai home industri yang menggunakan sistem tegangan 1 fase, maka diperlukan sistem change over untuk membuat bidang komersial tersebut berjalan sesuai dengan rencana, atau pada kondisi tertentu yang tidak memungkin sehingga dapat diatur sedemikian halnya

over membutuhkan

agar menjadikan kehandalan sistem dalam ketenagalistrikan produktivitas berjalan. 3. Sistem change over mengalami perubahan pada tegangan PLN dan Genset ketika tahap pembebanan. 4. Sistem change over berpengaruh pada arus listrik yang berbeda pada masukan PLN dan genset 5. Frekuensi genset yang tidak stabil ketika pembebanan bertahap dapat merusak ketika suatu

menjadi mudah, diharapkan mampu menjadi sebuah solusi bagi seluruh masyarakat. Saran

peralatan listrik. 6. Kurangnya Uuninterruptible Power

12

1.

Bagi mahasiswa Teknik khususnya mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Jakarta, alat ini dapat digunakan

Scaddab, Brian. 2005. Sistem Pengawatan dan Pencarian Kesalahan untuk Instalator Listrik. Bandung: Angkasa Prasetia, Retna dan Catur Edi Widodo.

sebagai sumbangan untuk menambah pengetahuan mata dengan kuliah dan wawasan dalam berhubungan instalasi listrik, PLC dan

2004. Interfacing Port Pararel dan Port Serial computer dengan Visual Basic 6.0. Yogyakarta: Penerbit Andi Muller, Wolfgang. 1983. Electrical Power Engineering Braunschweig Profiency Course.

yang

penerapan data, dan

komunikasi pemanfaatannya komputer. 2.

pemrograman

Alat ini dapat dikembangkan lebih lanjut sesuai dengan keinginan dan minat para pembaca.

Daftar Pustaka Bolton, William. Logic 2003. Programmable (PLC) Sebuah Jakarta:

Controller

Pengantar Edisi ke Tiga, Erlangga.

Harten, P. Van, E Setiawan. 1995. Insatalasi Listrik Arus Kuat I, Bandung:

Binacipta. Ibrahim, K.F. 1996. Teknik Digital,

Yogyakarta : Andi Yogyakarta. Prasimax. 2002, Microsoft Depok: Prasimax Sariadi dan Bambang Suprijanto. 1999. Perencanaan Instalasi Listrik, visual basic.

Bandung: Angkasa

13