Alat penyortir botol minum berbasis plc
Download as DOCX, PDF•8 likes•21,103 views
Dokumen tersebut membahas tentang penggunaan sistem kontrol otomatis menggunakan PLC pada industri. Sistem kontrol manual memiliki banyak kelemahan sehingga beralih ke sistem otomatis menggunakan PLC. Dokumen ini juga menjelaskan tujuan, alasan pemilihan judul, pembatasan masalah, dan sistematika penulisan laporan tugas akhir mengenai alat penyortir botol menggunakan sistem PLC dan pneumatik.
![8
1. Daya mengalir dari rel kiri ke rel kanan
2. Output koil tidak boleh dihubungkan secara langsung di rel
sebelah kiri.
3. Tidak ada kontak yang diletakkan disebelah kanan output
coil
4. Hanya diperbolehkan satu output koil pada ladder line.
Dengan diagram ladder, gambar diatas direpresantisakan menjadi
Gambar 2.2 Diagram Ladder
Diantara dua garis ini dipasang kontak-kontak yang
menggambarkan kontrol dari switch, sensor atau output. Satu baris
dari diagram disebut dengan satu rung. Input menggunakan symbol [
] (kontak normally open) dan [/] (kontak normally close). Output
mempunyai symbol ( ) yang terletak paling kanan.
Memori Circuit (Latching)
Rangkaian yang bersifat mengingat kondisi sebelumnya
seringkali dibutuhkan dalam kontrol logic. Pada rangkaian ini hasil](https://image.slidesharecdn.com/alatpenyortirbotolminum-160618092348/85/Alat-penyortir-botol-minum-berbasis-plc-8-320.jpg)
Alat penyortir botol minum berbasis plc
- 1. 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pemakaian sistem kontrol otomatis di industri saat ini merupakan kebutuhanyang sangat utama untuk menjaga proses produksi agar berjalan seperti yang direncanakan. Dengan tidak adanya gangguan selama proses produksi maka hasil yang diperoleh akan menghasilkan produk yang berkualitas baik. Pemakaian sistem kontrol secara manual atau konvensional banyakmengalami gangguan dan mempunyai banyak kelemahan, antara lain : sulitnya perawatan, pengawatan banyak, sulit menentukan kesalahan pada sistem, modifikasi membutuhkan waktu yang lama dan sebagainya. Karena hal tersebut membuat pemakaian sistem kontrol beralih pada sistem otomatisasi dengan menggunakan Programmable Logic Controllers (PLC). 1.2 Tujuan Penulisan Sesuai dengan kurikulum pendidikan Teknik Pemanfaatan Tenaga ListrikSMK Negeri 7 Semarang maka siswa semester 8 berkewajiban membuat laporan rancangan tugas akhir untuk mata pelajaran PLC dan Pneumatik Hidrolik. Tujuan perancangan tugas akhir agar siswa dapat : 1. Untuk memenuhi nilai tugas semester 8. 2. Menjelaskan apa itu stroble marking machine. 3. Mempermudah dalam penjelasan atau penjabaran suatu hasil karya.
- 2. 2 4. Sebagai bahan referensi sekolah dan siswa apabila suatu saat laporan ini diperlukan. 1.3 Alasan Pemilihan Judul Laporan ini berjudul “ALAT PENYORTIR BOTOL” alasannya penggunaan sistem PLC dan pneumatik pada alat tersebut dapat dijadikan pengetahuan tentang proses bagaimana botol minum dipilih sesuai standart yang sudah ditetapkan agar botol layak untuk dikonsumsi oleh masyarakat. 1.4 Pembatasan Masalah Sistem yang dirancang ini mencakup hal-hal yang akan dibahas sebagai berikut: 1. Komponen-komponen pada alat atau sistem yang digunakan. 2. Perencanaan sistem PLC dan pneumatic pada alat tersebut. 3. Sistem pada alat yang digunakan. 4. Prinsip kerja pada alat. 5. Proses yang akan dikendalikan. 1.5 Perumusan Masalah Perumusan masalah dalam tugas akhir ini meliputi : 1. Cara kerja pengontrolan pompa secara otomatis menggunakan PLC. 2. Komponen dan bahan penyusun alat control. 3. Pemecahan masalah menggunakan gambar rangkaian.
- 3. 3 1.6 Sistematika Penulisan Laporan Dalam penyusunan laporan ini, sistematika pembahasan tiap bab diuraikan sebagai berikut: BAB I : PENDAHULUAN Berisi tentang latar belakang pembuatan laporan, tujuan penulisan, alasan pemilihan judul, pembatasan masalah, perumusan masalah, dan sistematika penulisan laporan. BAB II : LANDASAN TEORI Menguraikan tentang Dasar-Dasar mengenai PLC dan Pneumatik serta Proximity Switch yang digunakan dalam Alat Penyortir Botol. BAB III : PERENCANAAN ALAT PENYORTIR BOTOL MENGGUNAKAN SISTEM PLC DAN PNEUMATIK Berisi tentang hasil perancangan system secara keseluruhan. BAB IV : KESIMPULAN DAN SARAN Berisi tentang kesimpulan, saran dan penutup tentang Tugas Akhir yang telah diselesaikan.
- 4. 4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 PLC (Programmable Logic Controller) PLC adalah device kontrol yang juga membutuhkan sistem kontrol pendukung sebagaimana device-device kontrol lainnya, dan untuk mengaktifkan kerja dari device ini maka dibutuhkan sumber tegangan dari luar yang disusun dalam sebuah sistem kontrol yang bertujuan untuk mengatur dan melindungi sistem. 2.1.1 Pengertian PLC (Programmable Logic Controller) 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. PLC merupakan salah satu jenis komputer ringkas yang digunakansebagai kontrol alat–alat otomasi yang ada di kalangan industri. Di dalamPLC terdapat sebuah mikroprosesor yang merupakan otak dari alat inidan untuk memori data menggunakan EEPROM. Sebagai bahasaprogramnya, digunakan diagram bahasa logika yang dalam tampilan tatapmuka (interface) menggunakan diagram tangga (ladder) dan bahasamnemonic. Alat ini dirancang untuk tahan terhadap temperatur yangrelatif tinggi, daerah yang berdebu dan kotor, tahan terhadap noise yangbersumber dari mesin-mesin yang ada di sekitarnya, tahan guncangan,dan kondisi yang tidak stabil.
- 5. 5 Pada PLC, terdapat terminal input–output yang dapat diatur sesuaikebutuhan. Terminal–terminal tersebut nantinya akan terhubung dengansensor dan aktuator sesuai dengan fungsinya. Terdapat dua macam jenisinput-output yang terdapat pada PLC, yaitu relay (digital) dan transistor. (analog). Koneksi tipe relay adalah koneksi yang bekerja dalam bentukdigital (1 dan 0). Dengan kata lain, fungsi yang didapat dari koneksitersebut hanyalah ON dan OFF. Pada tipe transistor koneksi bekerjadengan fungsi analog. Untuk tipe ini, terbagi lagi menjadi 2 macam, yaitujenis PNP (sourcing) dan NPN (sinking). Penyambungan koneksi padatipe PLC analog harus lebih diperhatikan komponen input-output yangakan terkoneksi dengan PLC harus sesuai dengan tipe PLC analog yangdigunakan. Contoh; untuk PLC analog tipe PNP harus menggunakankomponen–komponen yang mempunyai tipe PNP. Jika tidak sesuai,terminal kemungkinan besar akan terbakar. Berbeda dengan PLC relayyang sumber tegangannya dapat diatur sesuai keinginan. Definisi Programmable Logic Controller menurut Capiel (1982) adalah : sistem elektronik yang beroperasi secara digital dan di desain 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. Prinsip kerja PLC: 1. Input scanning : masukan dari perangkat input 2. Processing : mengolah/ evaluasi oleh program yang ditanamkan 3. Output Scanning : menghasilkan keluaran/ output
- 6. 6 Bagian bagian PLC: 1. CPU : berfungsi untuk mengontrol dan mengawasi operasi dalam PLC, melaksanakan program 2. Memory : menyimpan program dan menyediakan lokasi penyimpanan dari hasil perhitungan 3. Input/Outpot : setiap I/O memiliki alamat dan nomorurutan untuk digunakan selama membuat program 4. Power supply Gambar 2.1 PLC Omron CPM 2A/20 CDR
- 7. 7 BAHASA PEMOGRAMAN Terdapat banyak pilihan bahasa untuk membuat program dalam PLC. Masing-masing bahasa mempunyai keuntungan dan kerugian tergantung dari sudut pandang kita sebagai user / pemogram. Pada umumnya terdapat 2 bahasa pemograman sederhana dari PLC , yaitu pemograman diagram ladder dan bahasa instruction list. (mnemonic code).Diagram Ladder adalah bahasa yang dimiliki oleh setiap PLC. LADDER DIAGRAM Diagram Ladder menggambarkan program dalam bentuk grafik. Diagram ini dikembangkan dari kontak-kontak relay yang terstruktur yang menggambarkan aliran arus listrik. Dalam diagram ladder terdapat dua buah garis vertical dimana garis vertical sebelah kiri dihubungkan dengan sumber tegangan positip catu daya dan garis sebelah kanan dihubungkan dengan sumber tegangan negatip catu daya. Program ladder ditulis menggunakan bentuk pictorial atau simbol yang secara umum mirip dengan rangkaian kontrol relay. Program ditampilkan pada layar dengan elemen-elemen seperti normally open contact, normally closed contact, timer, counter, sequencer dll ditampilkan seperti dalam bentuk pictorial. Dibawah kondisi yang benar, listrik dapat mengalir dari rel sebelah kiri ke rel sebelah kanan, jalur rel seperti ini disebut sebagai ladder line (garis tangga). Peraturan secara umum di dalam menggambarkan program ladder diagram adalah :
- 8. 8 1. Daya mengalir dari rel kiri ke rel kanan 2. Output koil tidak boleh dihubungkan secara langsung di rel sebelah kiri. 3. Tidak ada kontak yang diletakkan disebelah kanan output coil 4. Hanya diperbolehkan satu output koil pada ladder line. Dengan diagram ladder, gambar diatas direpresantisakan menjadi Gambar 2.2 Diagram Ladder Diantara dua garis ini dipasang kontak-kontak yang menggambarkan kontrol dari switch, sensor atau output. Satu baris dari diagram disebut dengan satu rung. Input menggunakan symbol [ ] (kontak normally open) dan [/] (kontak normally close). Output mempunyai symbol ( ) yang terletak paling kanan. Memori Circuit (Latching) Rangkaian yang bersifat mengingat kondisi sebelumnya seringkali dibutuhkan dalam kontrol logic. Pada rangkaian ini hasil
- 9. 9 keluaran dikunci (latching) dengan menggunakan kontak hasil keluaran itu sendiri, sehingga walaupun input sudah berubah, kondisi output tetap. Gambar 2.3 Rangkaian Latching Operasi Logika OR: Tabel kebenaran logika OR adalah sebagai berikut, Tabel 2.1 Konversi ke Ladder Diagram OR
- 10. 10 Gambar 2.4 Diagram Ladder OR AND Tabel kebenaran logika AND adalah sebagai berikut, Tabel 2.2 Konversi ke Ladder Diagram AND Gambar 2.5 Diagram Ladder AND
- 11. 11 NOT Tabel kebenaran logika NOT adalah sebagai berikut, Tabel 2.3 Konversi ke Ladder Diagram NOT Gambar 2.6 Diagram Ladder NOT NOR Merupakan pengembangan dari logika AND, OR, NOT. Tabel kebenaran logika NOR adalah sebagai berikut, Tabel 2.4 Konversi ke Ladder Diagram NOR
- 12. 12 Gambar 2.7 Diagram Ladder NOR XOR Logikan ini merupakan pengembangan dari logika AND, OR dan NOT. Tabel kebenaran logika XOR adalah sebagai berikut, Tabel 2.5 Konversi ke Ladder Diagram XOR Gambar 2.8 Diagram Ladder XOR
- 13. 13 TIMER Timer berfungsi untuk mengaktifkan suatu keluaran dengan interval waktu yang dapat diatur. Timerdapat diatur untuk ON Delay atau Off Delay, pada On Delay Timer akan On setelah input ditekan selang waktu yang ditentukan. Kebalikannya pada fungsi Off Delay fungsi timer akan tetap dalam keadaan On selama rentang waktu tertentu meskipun input pemicu telah dilepas. Pengaturan waktu dilakukan melaui nilai setting (preset value). Timer tersebut akan bekerja bila diberi input dan mendapat pulsa clock. Untuk pulsa clock sudah disediakan oleh pembuat PLC. Besarnya nilai pulsa clock pada setiap timer tergantung pada nomor timer yang digunakan. Saat input timer ON maka timer mulai mencacah pulsa dari 0 sampai preset value. Bila sudah mencapai preset value maka akan mengaktifkan Output yang telah ditentukan. COUNTER Fungsi counter adalah mencacah pulsa yang masuk. Sepintas cara kerja counter dan timer mirip. Perbedaannya adalah timer mencacah pulsa internal sedangkan counter mencacah pulsa dari luar. Terdapat mode inkremental atau cacah naik dan dekremental atau cacah turun.. Berdasarkan namanya konsep PLC adalah sebagai berikut : 1. Programmable, menunjukkan kemampuan dalam hal memori untuk menyimpan program yang telah dibuat yang dengan mudah diubah-ubah fungsi atau kegunaannya.
- 14. 14 2. 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. 3. Controller, menunjukkan kemampuan dalam mengontrol dan mengatur proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan. PLC ini dirancang untuk menggantikan suatu rangkaian relay sequensial dalam suatu sistem kontrol. 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. 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.
- 15. 15 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. 3. Shutdown System 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. Kelebihan dan Kekurangan PLC : Dalam industri-industri yang ada sekarang ini, kehadiran PLC sangat dibutuhkan terutama untuk 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 pengendaliannya masing-masing. Misal sepuluh mesin membutuhkan sepuluh pengendali tetapi kini hanya dengan satu PLC, kesepuluh mesin tersebut dapat dijalankan dengan programnya masing-masing.
- 16. 16 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 di download ke PLC-nya. Apabila tidak menggunakan PLC, misalnya relay, maka perubahannya dilakukan dengan cara mengubah pengkabelannya. Cara ini mebutuhkan waktu yang cukup 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. 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 mapu melakukan pengkabelan dengan jumlah yang sama dengan sebuah PLC. PLC mencakup relay, timers, counter, squence, dan berbagai fungsi lainnya. 5. Kecepatan Operasi Kecepatan operasi PLC lebih cepat dibandingkan dengan relay. Kecepatan PLC ditentukan dengan waktu scannya dalam satuan milisecond.
- 17. 17 6. Sifatnya Tahan Uji Solid state device lebih tahan uji dibandingkan dengan relay dan timer mekanik atau elektrik. PLC merupakan solid state device sehingga bersifat lebih tahan uji. 7. Menyederhanakan Komponen Komponen Sistem Kontrol Dalam PLC juga terdapat counter, relay dan komponen- komponen lainnya, sehingga tidak membutuhkan counter, timer ataupun komponen-komponen lainnya sebagai peralatan tambahan. Selain kelebihan 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.
- 18. 18 3. Pertimbangan Lingkungan Dalam suatu pemrosesan, lingkungan mungkin mengalami pemanasan yang tinggi, vibrasi yang kontak langsung dengan alat-alat elektronik di dalam 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. Ada 3 sistem kontrol pendukung yang harus diinstal pada sistem kontrol PLC yaitu : a Kontrol rangkaian daya yang mensuplai tegangan sumber ke PLC dan untuk sumber cadangan bagi penambahan sistem. b Kontrol rangkaian input yang mensuplai tegangan sumber ke inputan PLC. c Kontrol rangkaian output yang mensuplai tegangan sumber ke outputan PLC. Dan ketiga rangkaian control diatas berfungsi untuk : a) Melindungi system dari arus beban lebih dan arus tanah. b) Memberikan layanan energy listrik bagi PLC termasuk semua device input/output.
- 19. 19 c) Mengisolir keadaan error/alarm yang terjadi pada PLC. d) Memberikan layanan sumber tegangan untuk computer/ netbook yang digunakan untuk keperluan pemeliharaan, monitoring dan trouble shooting. e) Melindungi system PLC dari gangguan riak riak tegangan dan frekuensi yang tidak diinginkan. Ada beberapa komponen utama pada rangkaian daya yaitu : 1. Sumber Tegangan Sistem Sumber tegangan ini sama dengan sumber tegangan induksi pada umumnya yaitu 380 VAC dan 220 VAC untuk standar tegangan di Indonesia. 2. Transformator Device ini berguna untuk menurunkan atau menaikkan tegangan sehingga diperoleh tegangan output (sekunder) sesuai dengan tegangan kerja sistem antara PLC jika yang ada bertegangan kerja 100 V (device standar jepang) maka diperlukan step down trafo input 380 V dan 100 V. 3. Power Supply Device ini berguna untuk menyearahkan tegangan AC menjadi tegangan DC yang dibutuhkan untuk sumber tegangan kerja pada type PLC tertentu. 4. Breaker Breaker berguna untuk memutuskan / menghubungkan rangkaian dari sumber tegangan, istilah ini bias terjadi
- 20. 20 pada saat kondisi overload, hubung singkat dan untuk pemeliharaan, rating tegangan pun harus dipilih sesuai dengan kapasitas beban yang dilayaninya, dalam hal ini harus dihitung besarnya daya pada transformator yang melayani device-device seperti power supply, PLC, Relay dan lain-lain. 5. Earth Leakage Breaker (ELB) Kegunannya hampir sama dengan breaker biasa yaitu memutus-menghubungkan rangkaian dari sumber tegangan, hanya saja ELB memiliki fungsi khusus yaitu mengisolir sistem dari gangguan hubungkan tanah.gangguan hubung tanah yang dimaksudkan disini yaitu adanya arus bocor dari sistem ketanah/Ground sehingga bisa menyebabkan adanya potensi tegangan sentuh yang berbahaya pada keselamatan manusia. ELB akan memutuskan sistem jika dideteksi adanya arus bocor beberapa miliampere saja tergantung rating dari ELB tersebut. 6. Circuit Protektor Sebagaimana fungsi breaker, circuit protektor berfungsi khusus untuk melindungi rangkaian dari gangguan arus lebih dan hubung singkat, dan bisa dikatakan bahwa circuit protektor adalah breaker dengan rating arus kecil untuk melindungi rangkaian kontrol.
- 21. 21 7. Noise Filter Device ini berguna untuk menfilter adanya riak-riak tegangan freukuensi yang memasuki sistem sehingga outputnya selalu menghasilkan tegangan dan freukuensi yang tidak mengganggu sistem kontrol PLC, Device ini berupa hubungan seri pararel dari Induktor dan Capasitor yang mampu meredam khususnya freukuensi-freukuensi liar. 8. Relay Sebagaimana diketahui bahwa relay akan selalu ada dalam sistem kontrol bagaimana jenis dan bentuk sistem yang dipakai, manfaatnya dalam mengatur kondisi off-on device menyebabkan relay dipakai dalam sistem rangkaian daya untuk sistem kontrol. 9. Maintenance Source Device ini sama dengan stop kontak biasa yang memberikan sumber tegangan kerja untuk komputer/notebook bagi keperluan pemeliharaan, memonitoring dan troubleshooting sistem kontrol PLC. 2.2 Pneumatik Pneumatik merupakan teori atau pengetahuan tentang udara yang bergerak, keadaan-keadaan keseimbangan udara dan syarat-syarat keseimbangan. Perkataan pneumatik berasal bahasa Yunani “ pneuma “ yang berarti “napas” atau “udara”. Jadi pneumatik berarti terisi udara atau digerakkan oleh udara mampat. Pneumatik merupakan cabang teori aliran atau mekanika fluida dan
- 22. 22 tidak hanya meliputi penelitian aliran-aliran udara melalui suatu sistem saluran, yang terdiri atas pipa-pipa, selang-selang, gawai dan sebagainya, tetapi juga aksi dan penggunaan udara mampat. Pneumatik menggunakan hukum-hukum aeromekanika, yang menentukan keadaan keseimbangan gas dan uap (khususnya udara atmosfir) dengan adanya gaya-gaya luar (aerostatika) dan teori aliran (aerodinamika). Pneumatik dalam pelaksanaan teknik udara mampat dalam industri merupakan ilmu pengetahuan dari semua proses mekanik dimana udara memindahkan suatu gaya atau gerakan. Jadi pneumatik meliputi semua komponen mesin atau peralatan, dalam mana terjadi proses-proses pneumatik. Dalam bidang kejuruan teknik pneumatik dalam pengertian yang lebih sempit lagi adalah teknik udara mampat (udara bertekanan). Gambar 2.9 Sistem Kerja Pneumatik
- 23. 23 Komponen pneumatik beroperasi pada tekanan 8 s.d. 10 bar, tetapi dalam praktik dianjurkan beroperasi pada tekanan 5 s.d. 6 bar untuk penggunaan yang ekonomis. Beberapa bidang aplikasi di industri yang menggunakan media pneumatik dalam hal penangan material adalah sebagai berikut : a. Pencekaman benda kerja. b. Penggeseran benda kerja. c. Pengaturan posisi benda kerja. d. Pengaturan arah benda kerja Penerapan pneumatik secara umum : Pengemasan (packaging). Pemakanan (feeding) Pengukuran (metering) Pengaturan buka dan tutup (door or chute control) Pemindahan material (transfer of materials) Pemutaran dan pembalikan benda kerja (turning and inverting of parts) Pemilahan bahan (sorting of parts) Penyusunan benda kerja (stacking of components) Pencetakan benda kerja (stamping and embosing of components) Susunan sistem pneumatik adalah sebagai berikut : 1) Catu daya (energi supply) 2) Elemen masukan (sensors) 3) Elemen pengolah (processors) 4) Elemen kerja (actuators)
- 24. 24 2.2.1 Alasan Pemakaian Pneumatik Persaingan antara peralatan pneumatik dengan peralatan mekanik, hidrolik atau elektrik makin menjadi besar. Dalam penggunaannya sistem pneumatik diutamakan karena beberapa hal yaitu : a. Paling banyak dipertimbangkan untuk beberapa mekanisasi, b. Dapat bertahan lebih baik terhadap keadaan-keadaan tertentu Sering kali suatu proses tertentu dengan cara pneumatik, berjalan lebih rapi (efisien) dibandingkan dengan cara lainnya. Contoh : 1) Palu-palu bor dan keling pneumatik adalah jauh lebih baik dibandingkan dengan perkakas-perkakas elektrik serupa karena lebih ringan, lebih ada kepastian kerja dan lebih sederhana dalam pelayanan. 2) Pesawat-pesawat pneumatik telah mengambil suatu kedudukan monopoli yang penting pada : a. Rem-rem udara bertekanan untuk mobil angkutan dan gerbong-gerbong kereta api, alat-alat angkat dan alat-alat angkut. b. Pistol-pistol ( alat cat semprot, mesin-mesin peniup kaca, berbagai jenis penyejukan udara, kepala-kepala asah kecepatan tinggi ). Udara bertekanan memiliki banyak sekali keuntungan, tetapi dengan sendirinya juga terdapat segi-segi yang merugikan atau lebih baik pembatasan-pembatasan pada penggunaannya. Hal-hal yang menguntungkan dari pneumatik pada mekanisasi yang sesuai dengan tujuan sudah diakui oleh cabang-cabang industri yang lebih banyak lagi. Pneumatik mulai digunakan untuk pengendalian maupun penggerakan mesin-mesin dan alat-alat.
- 25. 25 2.2.2 Komponen –Komponen Pada Pneumatik 2.2.2.1 Air Service Unit Gambar 2.10 Air Service Unit Pada sistem pneumatik udara yang dihisap dan ditekan masih mengandung partikel debu dan uap air. partikel ini akan menyebabkan gangguan pada silinder dan katup kontrol. uap air akan mengembun dan menyebabkan karat, debu akan mengakibatkan gesekan pada piston dan karet seal. oleh karena itu sebelum di hantarkan ke sistem udara terlebih dahulu melalui unit air service. Air service terdiri dari Filter (Penyaring), Regulator(Pengatur tekanan) dan Lubricator(Pelumasan) atau disingkat FRL. filter menyaring udara dari partikel debu dan uap air, regulator mengatur tekanan yang di salurkan ke sistem, Lubricator memberikan pelumasan agar udara yang disalurkan mengandung minyak pelumas untuk memperlancar gerakan.
- 26. 26 2.2.2.2 Kompresor Gambar 2.11 Kompressor Kompresor adalah alat pemampat atau pengkompresi udara dengan kata lain kompresor adalah penghasil udara mampat. Karena proses pemampatan, udara mempunyai tekanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan udara lingkungan (1atm). 2.2.2.3 Aktuator Actuator adalah bagian terakhir dari output suatu sistem kontrol pneumatik. Output biasanya digunakan untuk mengidentifikasi suatu sistem kontrol ataupun aktuator. Pada pneumatik, jenis aktuator ada bermacam-macam, diantaranya: a Aktuator gerakan linier: Single acting cylinder (silinder aksi tunggal) Double acting cylinder (silinder aksi ganda) b Aktuator gerakan berputar: Motor yang digerakkan oleh udara. Motor pneumatik adalah suatu peralatan pneumatik yang menghasilkan gerakan putar yang sudut putarnya tidak terbatas bila terhadap peralatan ini dialiri udara yang dimampatkan. Ada 4 jenis motor pneumatik,
- 27. 27 yaitu piston motors, sliding vane motors, gear motors, turbin. Aktuator yang berputar/gerakan putar. 2.2.2.4 Katup (Valve) Menurut fungsinya katup-katup dikelompokkan sbb : a) Katup kontrol arah ( Directional control valves ) b) Katup satu arah ( Non return valves ) c) Katup pengontrol tekanan ( Pressure cotrol valves ) d) Katup pengontrol aliran ( Flow control valves ) e) Katup buka-tutup ( Shut-off valves ) 1. Katup kontrol arah ( Directional Control Valves ) Katup ini berfungsi untuk mengatur atau mengendalikan arah udara terkompresi yang akan bekerja menggerakkan aktuator. Dengan kata lain , katup ini berfungsi untuk mengendalikan arah gerakan aktuator . Katup KKA diberi nama berdasarkan : Jumlah lubang / saluran kerja ( port ) Jumlah posisi kerja Jenis penggerak katup Nama tambahan lain sesuai dengan karakteristik katup.
- 28. 28 Gambar 2.12 simbol katup kontrol arah 2. Katup satu arah ( Non return valves ) Katup ini berfungsi untuk mengatur arah aliran udara terkompresi hanya satu arah saja yaitu bila udara telah melewati katup tersebut maka udara tidak dapat berbalik arah. Sehingga katup ini juga digolongkan pada katup pengarah khusus. Macam-macam katup searah : a) Check Valves / Katup Cek Gambar 2.13 Katup Cek Katup satu arah hanya bisa mengalirkan udara hanya dari satu sisi saja. Udara dari arah kiri akan menekan pegas sehingga katup terbuka dan udara akan diteruskan ke kanan. b) Shuttle Valves / Katup Ganti
- 29. 29 Gambar 2.14 Katup Ganti Katup ini akan mengalirkan udara bertekanan dari salah satu sisi, baik sisi kiri saja atau sisi kanan saja. Katup ini juga disebut katup “OR” (Logic OR function). c) Two Pressure Valves / Katup Dua Tekanan Gambar 2.15 Katup Dua Tekanan Katup ini dapat bekerja apabila mendapat tekanan dari kedua saluran masuknya, yaitu saluran X, dan saluran Y secara bersama-sama (Bila udara yang mengalir dari satu sisi saja, maka katup akan menutup, namun bila udara mengalir secara bersamaan dari kedua sisinya, maka katup akan membuka, sehingga katup ini juga disebut ”AND” (Logic AND function). d) Quick Exhaust Valve / Katup Buang Cepat
- 30. 30 Gambar 2.16 Katup Buang Cepat Katup buangan-cepat digunakan untuk meningkatkan kecepatan silinder. Prinsip kerja silinder dapat maju atau mundur sampai mencapai kecepatan maksimum dengan jalan memotong jalan pembuangan udara ke atmosfir. 3. Katup pengontrol tekanan ( Pressure cotrol valves ) Macam-macam katup pengatur tekanan : a. Pressure regulating valve (katup pengatur tekanan) Gambar 2.17 Katup Pengatur Tekanan Katup ini berfungsi untuk mengatur besar-kecilnya tekanan udara terkompresi yang akan keluar dari service unit dan bekerja pada system pneumatic ( tekanan kerja ). b. Pressure Relief Valve Katup Pembatas tekanan atau Katup Pengaman
- 31. 31 Gambar 2.18 Katup Pengaman Katup ini berfungsi untuk membatasi tekanan kerja maksimum pada sistem. Apabila terjadi tekanan lebih maka katup outlet akan terbuka dan tekanan udara lebih dibuang. c. Sequence Valve (katup sakelar tekanan) Gambar 2.19 Katup Sakelar Tekanan Katup ini bekerja sesuai dengan prinsip yang sama seperti katup pembatas tekanan. Katup akan terbuka apabila tekanan yang diatur pada pegas terlampaui. Udara mengalir dari 1 ke 2. Lubang keluaran 2 terbuka apabila sudah terbentuk tekanan yang diatur pada saluran kontrol 12. Piston kontrol membuka jalur 1 ke 2. 4. Katup pengontrol aliran ( Flow control valves ) / Katup hambat/katup cekik Katup ini berfungsi untuk mengontrol /mengendalikan besar kecilnya aliran udara terkompresi.Hal ini diasumsikan
- 32. 32 bahwa besarnya aliran yaitu jumlah volume udara yang mengalir akan mempengaruhi besar daya dorong udara tersebut. Macam-macam flow control (Katup hambat/katup cekik): a. Fixed flow control yaitu besarnya lubang laluan tetap ( tidak dapat disetel ) Gambar 2.20 Fixed Flow Control b. Adjustable flow control yaitu lubang laluan dapat disetel dengan baut penyetel. (katup hambat dua arah) Gambar 2.21 Katup Hambat Dua Arah c. Adjustable flow control dengan check valve by pass.(katup hambat satu arah)
- 33. 33 Gambar 2.22 Katup Hambat Satu Arah Gambar 2.23 diagram pemakaian katup cekik/hambat 5. Katup buka-tutup ( Shut-off valves ) Katup ini berfungsi untuk membuka dan menutup aliran udara Gambar 2.24 Katup Buka Tutup
- 34. 34 Menurut fungsinya katup-katup dikelompokkan sbb : a. Katup kontrol arah ( Directional control valves ) b. Katup satu arah ( Non return valves ) c. Katup pengontrol tekanan ( Pressure cotrol valves ) d. Katup pengontrol aliran ( Flow control valves ) e. Katup buka-tutup ( Shut-off valves ) Tabel 2.6 simbol katup kontrol arah Tabel 2.7 Simbol Acting Silinder
- 35. 35 2.2.3 Kelebihan Menggunakan Pneumatik a. Merupakan media/fluida kerja yang mudah didapat dan mudah diangkut : 1) Udara dimana saja tersedia dalam jumlah yang tak terhingga. 2) Saluran-saluran balik tidak diperlukan karena udara bekas dapat dibuang bebas ke atmosfir, sistem elektrik dan hidrolik memerlukan saluran balik. 3) Udara bertekanan dapat diangkut dengan mudah melalui saluran- saluran dengan jarak yang besar, jadi pembuangan udara bertekanan dapat dipusatkan dan menggunakan saluran melingkar semua pemakai dalam satu perusahaan dapat dilayani udara bertekanan dengan tekanan tetap dan sama besarnya. Melalui saluran-saluran cabang dan pipa-pipa selang, energi udara bertekanan dapat disediakan dimana saja dalam perusahaan. b. Bersih dan kering : 1) Udara bertekanan adalah bersih. Kalau ada kebocoran pada saluran pipa, benda-benda kerja maupun bahan-bahan disekelilingnya tidak akan menjadi kotor. 2) Udara bertekanan adalah kering. Bila terdapat kerusakan pipa-pipa tidak akan ada pengotoran-pengotoran, bintik minyak dansebagainya. 3) Dalam industri pangan , kayu , kulit dan tenun serta pada mesin- mesin pengepakan hal yang memang penting sekali adalah bahwa peralatan tetap bersih selama bekerja. Sistem pneumatik yang bocor bekerja merugikan dilihat dari sudut ekonomis, tetapi dalam keadaan darurat pekerjaan tetap dapat berlangsung. Tidak terdapat minyak bocoran yang mengganggu seperti pada sistem hidrolik.
- 36. 36 c. Aman terhadap kebakaran dan ledakan 1) Keamanan kerja serta produksi besar dari udara bertekanan tidak mengandung bahaya kebakaran maupun ledakan. 2) Dalam ruang-ruang dengan resiko timbulnya kebakaran atau ledakan atau gas-gas yang dapat meledak dapat dibebaskan, alat- alat pneumatik dapat digunakan tanpa dibutuhkan pengamanan yang mahal dan luas. Dalam ruang seperti itu kendali elektrik dalam banyak hal tidak diinginkan. d. Rasional (menguntungkan) 1. Pneumatik adalah 40 sampai 50 kali lebih murah daripada tenaga otot. Hal ini sangat penting pada mekanisasi dan otomatisasi produksi. 2. Komponen-komponen untuk peralatan pneumatik tanpa pengecualian adalah lebih murah jika dibandingkan dengan komponen-komponen peralatan hidrolik. e. Kesederhanaan (mudah pemeliharaan) 2) Karena konstruksi sederhana, peralatan-peralatan udara bertekanan hampir tidak peka gangguan. 3) Gerakan-gerakan lurus dilaksanakan secara sederhana tanpa komponen mekanik, seperti tuas-tuas, eksentrik, cakera bubungan, pegas, poros sekerup dan roda gigi. 4) Konstruksinya yang sederhana menyebabkan waktu montase (pemasangan) menjadi singkat, kerusakan-kerusakan seringkali dapat direparasi sendiri, yaitu oleh ahli teknik, montir atau operator setempat. 5) Komponen-komponennya dengan mudah dapat dipasang dan setelah dibuka dapat digunakan kembali untuk penggunaan- penggunaan lainnya.
- 37. 37 f. Sifat dapat bergerak 1) Selang-selang elastik memberi kebebasan pindah yang besar sekali dari komponen pneumatik ini. g. Aman 1) Sama sekali tidak ada bahaya dalam hubungan penggunaan pneumatik, juga tidak jika digunakan dalam ruang-ruang lembab atau di udara luar. Pada alat-alat elektrik ada bahaya hubungan singkat. h. Dapat dibebani lebih ( tahan pembebanan lebih ) Alat-alat udara bertekanan dan komponen-komponen berfungsi dapat ditahan sedemikian rupa hingga berhenti. Dengan cara ini komponen-komponen akan aman terhadap pembebanan lebih. Komponen-komponen ini juga dapat direm sampai keadaan berhenti tanpa kerugian. 1) Pada pembebanan lebih alat-alat udara bertekanan memang akan berhenti, tetapi tidak akan mengalami kerusakan. Alat-alat listrik terbakar pada pembebanan lebih. 2) Suatu jaringan udara bertekanan dapat diberi beban lebih tanpa rusak. 3) Silinder-silinder gaya tak peka pembebanan lebih dan dengan menggunakan katup-katup khusus maka kecepatan torak dapat disetel tanpa bertingkat. i. Jaminan bekerja besar Jaminan bekerja besar dapat diperoleh karena : 1) Peralatan serta komponen bangunannya sangat tahan aus.
- 38. 38 2) Peralatan serta komponen pada suhu yang relatif tinggi dapat digunakan sepenuhnya dan tetap demikian. 3) Peralatan pada timbulnya naik turun suhu yang singkat tetap dapat berfungsi. 4) Kebocoran-kebocoran yang mungkin ada tidak mempengaruhi ketentuan bekerjanya suatu instalasi. j. Biaya pemasangan murah 1) Mengembalikan udara bertekanan yang telah digunakan ke sumbernya (kompresor) tidak perlu dilakukan. Udara bekas dengan segera mengalir keluar ke atmosfir, sehingga tidak diperlukan saluran-saluran balik, hanya saluran masuk saja. 2) Suatu peralatan udara bertekanan dengan kapasitas yang tepat, dapat melayani semua pemakai dalam satu industri. Sebaliknya, pengendalian-pengendalian hidrolik memerlukan sumber energi untuk setiap instalasi tersendiri (motor dan pompa). 2.2.4 Kelemahan Menggunakan Pneumatik a.Ketermampatan (udara). Udara dapat dimampatkan. Oleh sebab itu adalah tidak mungkin untuk mewujudkan kecepatan-kecepatan piston dan pengisian yang perlahan-lahan dan tetap, tergantung dari bebannya. Pemecahan : Kesulitan ini seringkali diberikan dengan mengikutsertakan elemen hidrolik dalam hubungan bersangkutan, tertama pada pengerjaan-pengerjaan cermat ( bor, bubut atau frais ) hal ini merupakan suatu alat bantu yang seringkali digunakan.
- 39. 39 b. Gangguan Suara (Bising) Udara yang ditiup ke luar menyebabkan kebisingan (desisan) mengalir ke luar, terutama dalam ruang-ruang kerja sangat mengganggu. Pemecahan : Dengan memberi peredam suara (silincer) c. Kelembaban udara Kelembaban udara dalam udara bertekanan pada waktu suhu menurun dan tekanan meningkat dipisahkan sebagai tetesan air (air embun). Pemecahan : Penggunaan filter-filter untuk pemisahan air embun (dan juga untuk penyaring kotoran-kotoran). 2.3 Proximity Switch Sensor proximity adalah sensor untuk mendeteksi ada atau tidaknya suatu obyek. Bila obyek berada didepan sensor dan dapat terjangkau oleh sensor maka output rangkaian sensor akan berlogika “1” atau “high” yang berarti obyek “ada”. Sebaliknya jika obyek berada pada posisi yang tidak terjangkau oleh sensor maka output rangkaian sensor akan bernilai “0” atau “low” yang berarti obyek “tidak ada”. Dalam dunia robotika, sensor proximity seringkali digunakan untuk mendeteksi ada atau tidaknya suatu garis pembimbing gerak robot atau yang lebih dikenal dengan istilah “line following” atau “line tracking”, juga biasa digunakan untuk mendeteksi adanya benda-benda penghalang seperti dinding atau benda-benda lainnya sehingga robot dapat menghindari tambrakan dengan benda-benda tersebut.
- 40. 40 Jenis sensor proximity meliputi limit switch (saklar mekanik), ultrasonic proximity, infrared proximity (infra merah), kamera dan lain sebagainya. 2.3.1 Prinsip kerja Salah satu kegunaan sensor proximity yang sering dijumpai dalam dunia robotika adalah sebagai sensor garis. Sensor ini dapat dibuat dari pasangan LED dan fototransistor seperti pada gambar 2. Bila cahaya LED memantul pada garis dan diterima oleh basis fototransistor maka phptotransistor menjadi saturasi (on) sehingga tegangan output (Vout) menjadi sama dengan VCE saturasi atau mendekati 0 volt. Sebaliknya jika tidak terdapat pantulan maka basis fototransistor tidak mendapat arus bias sehingga fototransistor menjadi cut-off (C-E open), dengan demikian nilai Voutsama dengan VCC.
- 41. 41 Gambar 2.25 Prinsip Kerja Proximity Switch
- 42. 42 BAB III PERENCANAAN ALAT PENYORTIR BOTOL MENGGUNAKAN SISTEM PLC DAN PNEUMATIK 3.1 Latar Belakang Perencanaan Sistem Alat Penyortir Botol ini merupakan aplikasi dari sistem PLC dengan Pneumatik yang perlu digunakan pada pabrik-pabrik botol minum dalam jumlah yang cukup besar. Alat ini berguna untuk memilih botol minum yang akan diisi sesuai degan standart dan ketentuan yang berlaku, agar pada saat sampai ke tangan konsumen, botol masih dalam keadaan yang baik dan tidak mengubah isi dari botol tersebut. 3.2 Sasaran Pengguna Penggunaan Alat Penyortir Botol ini biasa digunakan pada pabrik-pabrik yang memproduksi air minum dalam kemasan botol, dalam bentuk plastic maupun kaca. 3.3 Alat Dan Bahan 1. PLC CPM2A/20 CDR 1 Set 2. Kompresor 1 Buah 3. Air Service Unit 1 Buah 4. 5/3 way solenoid valve 1 Buah 5. Double acting Cylinder 1 Buah 6. Selang Penghubung 1 Set 7. Power Suplly 24 V 1 Buah 8. Push Button 1 Buah 9. Kabel Penghubung 1 Set
- 43. 43 10. Sensor Proximity 1 Buah 11. Relay 2Buah 3.4 Gambar Perencanaan 3.4.1 Ladder Diagram Gambar 3.26 Ladder Diagram Alat Penyortir Botol
- 44. 44 3.4.2 Diagram Mnemonic ALAMAT INSTRUKSI OPERAND COMMAND 00000 LD 00000 Push Button ON 00001 AND LD 00001 Overload 00002 OUT 01000 K1 (Relay) 00003 LD 00002 Proximity Switch 00004 OUT 010001 K2 (Relay) 00005 LD 01000 NO K1 00006 OUT 01002 Solenoid 1 00007 LD 01001 NO K2 00008 OUT 01003 Solenoid 2 00009 END (01) - - Tabel 3.8 Diagram Mnemonic 3.4.3 Daftar I/O INPUT OUTPUT Operand Comment Operand Comment 00000 Pb. Start 01000 K1 (relay) 00001 Overload 01001 K2 (relay) 00002 Proximity Switch 01002 Solenoida 1 01003 Solenoida 2 Tabel 3.9 Daftar I/O
- 45. 45 3.4.4 Kelistrikan PLC Gambar 3.27 Rangkaian Kelistrikan PLC
- 46. 46 3.4.5 Rangkaian Kontrol Gambar 3.28 Rangkaian Kontrol Alat Penyortir Botol
- 47. 47 3.4.6 Rangkaian Pneumatik Gambar 3.29 Rangkaian Pneumatik 3.4.7 Diagram Fungsi Gambar 3.30 Diagram Fungsi
- 48. 48 Gambar 3.31 Konstruksi alat penyortir botol 3.5 Cara Kerja Sebuah benda didorong keluar ke atas ban berjalan dengan menggunakan silinder kerja ganda. Pekerjaan untuk mulai diberikan dengan menekan tombol. Apabila silinder keluar sudah mencapai posisi maximum, silinder kembali secara otomatis ke posisi semula. Untuk menjamin behwa benda benar-benar terletak di atas ban berjalan diperlukan sebuah sinyal, gunakan sensor proximity switch induksi untuk memastikan botol benar-benar dalam keadaan baik. 3.6 Prinsip Kerja Jika S1 ditekan maka arus akan mengalir menuju koil K1. Dan kontak K1pada jalur 4 akan menutup dan arus akan mengalir manuju solenoid Y1 sehingga posisi katup pada solenoid berubah menjadi 1 ke 4 dan silinder akan maju. Setelah silinder mencapai posisi maksimal sensor proximity akan aktif dan arus akan mengalir pada koil K2. Dan kontak K2 pada jalur 5 akan menutup dan arus akan mengalir ke
- 49. 49 solenoid Y2. Maka katub pada solenoid akan kembali ke posisi semula yaitu 1 ke 2. Dan silinder akan mundur kembali. 3.7 Maintenace And Repair No. Peralatan Kendala Teknis Langkah-Langkah Perbaikan 1. Konveyor Mesin Macet/Terlalu banyak beban Mengeluarkan sedikit beban dari konveyor 2. Single Acting Sylinder Tidak dapat mendorong benda ke tempat yang dimaksud Menambah tekanan udara/tekanan bar pada kompresor atau mengurangi tekanan udara pada kompresor 3. Proximity Switch Tidak dapat mendeteksi benda kerja akibat sensitifitas kurang atau alat kurang baik kondisinya Mengganti proximity switch atau memperbaiki system sensornya Tabel 3.10 Maintenace and Repair
- 50. 50 BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan Alat Penyortir Botol ini menggunakan sistem PLC dan Pneumatik yang dapat menggantikan pekerjaan menggunakan tenaga manusia dengan alat yang lebih efisien dan menghemat biaya produksi dengan hasil produksi yang lebih banyak. Alat ini berfungsi untuk memilih botol yang akan disortir dan diisi dengan air, alat ini berguna untuk memastikan agar botol berada pada tempat yang benar dan dalam keadaan yang baik. 4.2 Saran 1. Dalam penggunaan alat penyortir botol ini perlu diperhatikan pada tekanan udara yang dibutuhkan oleh silinder untuk mendorong botol agar sampai ke tempat penyortiran dengan perbandingan tekanan udara pada solenoid 60% : 40%. 2. Penggunaan Proximity Switch yang harus selalu di perhatikan kondisinya agar produksi selalu berjalan dengan baik. 3. Pasang proximity switch dengan jarak pada benda sesuai dengan kemampuan pada proximity switch/ sesuai ketentuan pada modul dan tipe proximity switch.