BAB II DASAR TEORI
2.3. Motor DC
Motor DC merupakan jenis motor yang menggunakan tegangan searah sebagai sumber tenaganya. Prinsip kerja motor DC berdasar pada penghantar yang membawa arus ditempatkan dalam suatu medan magnet. Penghantar akan mengalami gaya yang dijelaskan pada sebuah kawat berarus yang dihubungkan pada kutub magnet utara dan selatan. Arah gaya dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kiri. Apabila suatu kumparan jangkar (rotor) dialiri arus listrik dalam suatu medan magnet maka akan terbangkit gaya (padarotortersebut) [6]
Gaya menimbulkan torsi yang akan menghasilkan rotasi mekanik sehingga motor akan berputar. Jadi motor DC menerima sumber arus searah jala-jala kemudian dirubah menjadi energi mekanik berupa putaran, yang nantinya dipakai oleh peralatan lain. Adapun konstruksi motor DC meliputi, sikat berfungsi untuk mensuplay arus pada jangkar melalui komutator, posisi sikat berada pada inti kumparan. Stator adalah bagian dari motor yang tidak bergerak (diam), stator pada motor DC dari magnet permanen. Fungsi dari stator adalah untuk menghasilkan medan magnet. Rotor adalah bagian dari motor yang bergerak, rotor terdiri dari dua bagian yaitu, komutator fungsinya untuk membuat arah arus jangkar mengalir dalam satu arah tertentu sehingga putaran juga searah. Jangkar adalah tempat membelitkan kabel-kabel jangkar yang berfungsi untuk menghasilkan torsi [6].
Gambar 2.12. Motor DC
2.4. PLC
(Programmable Logic Controller)PLC ialah rangkaian elektronik berbasis mikroprosesor yang beroperasi secara digital, menggunakan programmable memory untuk menyimpan instruksi yang berorientasi kepada pengguna, untuk melakukan fungsi khusus seperti logika, sequencing, timing, arithmetic, melalui input baik analog maupun discrete/digital, untuk berbagai proses permesinan [7].
PLC merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menggantikan rangkaian sederetan relay yang banyak dijumpai pada sistem kontrol konvensional, dirancang untuk mengontrol suatu proses permesinan [8]. PLC jika dibandingkan dengan sistem kontrol konvensional memilki banyak kelebihan antara lain :
1. Butuh waktu yang tidak lama untuk membangun, memelihara, memperbaiki dan mengembangkan sistem kendali, pengembangan sistem yang mudah.
2. Ketahanan PLC jauh lebih baik, 3. Mengkonsumsi daya lebih rendah,
4. Pendeteksian kesalahan yang mudah dan cepat, 5. Pengkabelan lebih sedikit dan perawatan yang mudah, 6. Tidak membutuhkan ruang kontrol yang besar,
7. Tidak membutuhkan spare part yang banyak, dan lain-lain.
2.4.1. Komponen-komponen Utama PLC
Komponen Utama atau perangkat keras penyusun PLC yang digambarkan pada gambar 2.13. adalah (1) Catu Daya / Power Supply, (2) CPU (Central Processing Unit) yang didalamnya terdapat prosesor, dan memori, (3) Modul Masukan (Input Modul), dan Modul Keluaran (Output Modul), dan (4) Perangkat Pemrograman.
Gambar 2.13. Komponen-komponen utama PLC [9]
A. Catu Daya (Power Supply)
Catu daya listrik digunakan untuk memberikan pasokan daya keseluruh komponen-komponen PLC. Kebanyakan PLC bekerja dengan catu daya 24 VDC atau 220 VAC, beberapa PLC catu dayanya terpisah (sebagai modul tersendiri), yang demikian biasanya merupakan PLC besar, sedangkan PLC medium atau kecil catu dayanya sudah menyatu.
B. CPU ( Central Processing Unit )
CPU atau Unit Pengolahan Pusat, terdiri dari 3 komponen penyusun : (1) Prosesor, (2) Memori dan (3) Catu Daya (Power Supply)
Gambar 2.14. Komponen utama penyusun CPU [10]
Prosesor merupakan otak dari sebuah PLC ,fungsi utama adalah mengatur tugas pada keseluruhan sistem PLC, mengerjakan berbagai operasi antara lain mengeksekusi program, menyimpan dan mengambil data dari memori, membaca nilai input dan mengatur nilai output, memeriksa kerusakan, melakukan operasi-operasi matematis, manipulasi data, tugas-tugas diagnostik, serta melakukan komunikasi dengan perangkat lain. Memori adalah area dalam CPU PLC tempat data serta program disimpan dan dieksekusi oleh prosesor, pengetahuan tentang sistem memori pada PLC akan sangat membantu dalam memahami cara kerja PLC.
Gambar 2.15. Sistem PLC [11]
C. Modul Masukan dan Modul Keluaran
Modul masukan dan keluaran adalah perantara antara PLC dengan perangkat keras masukan dan perangkat keras keluaran. Gambar 2.16. menunjukan posisi keduanya dalam sistem PLC. Modul masukan dan keluaran pada PLC mini umumnya sudah Built in di
PLC. Tujuannya adalah melindungi CPU PLC dari sinyal yang tidak dikehendaki yang dapat merusak CPU itu sendiri. Modul masukan dan modul keluaran ini berfungsi untuk mengkonversi atau mengubah sinyal-sinyal masukan dari perangkat keras masukan ke sinyal-sinyal yang sesuai dengan tegangan kerja CPU PLC (misalnya masukan dari sensor dengan tegangan kerja 5 Volt DC harus dikonversikan menjadi tegangan 24 Volt DC agar sesuai dengan tegangan kerja CPU PLC). Hal ini dapat dilakukan dengan mudah yaitu dengan menggunakanopto-isolatorsebagaimana ditunjukan pada gambar 2.17.
Gambar 2.16. Rangkaian modul masukan [8]
Dengan menggunakan opto-isolator maka tidak ada hubungan kabel sama sekali antara perangkat keras masukan/keluaran dengan unit CPU. Secara optic dipisahkan (perhatikan gambar 2.17) dengan kata lain, sinyal ditransmisikan melalui cahaya. Cara kerjanya sederhana, perangkat keras masukan akan memberikan sinyal untuk menghidupkan LED (dalam opto-isolator) akibatnya phototransistor akan menerima cahaya dan akan menghantarkan arus (ON), CPU akan melihatnya sebagai logika nol. Begitu juga sebaliknya, saat sinyal masukan tidak ada lagi maka LED akan mati dan phototransistor akan berhenti menghantar sinyal (OFF), CPU akan melihatnya sebagai logika satu. Perbedaan antara modul masukan dan modul keluaran adalah LED pada modul masukan dihidupkan oleh perangkat keras masukan sementara LED pada modul keluaran dihidupkan oleh CPU PLC.
D. Perangkat Pemrograman (Programming Device)
Programming Device adalah alat untuk memasukan (membuat atau mengedit) program ke dalam PLC. Ada 2 perangkat program yang biasa digunakan (1) Miniprogrammer atau Programming Console, dan (2) Komputer.
MiniprogrammeratauProgramming Console(biasa disebut Konsol) adalah sebuah perangkat seukuran kalkulator saku yang berfungsi untuk memasukkan instruksi-instruksi program ke dalam PLC. Umumnya, instruksi-instruksi program dimasukan dengan mengetikkan simbol-simbol diagram tangga dengan menggunakan kodemnemonic.
Gambar 2.18.Miniprogrammer atau Programming Console
Pemrograman PLC dengan menggunakan miniprogrammer ini akan sangat melelahkan jika jumlah anak tangga pada diagram ladder yang akan diprogram berukuran relatif besar. Umumnya, penggunaan konsol ini biasa digunakan hanya untuk pengeditan program saja. Untuk memasukkan program secara keseluruhan pada PLC, dapat digunakan Komputer. Vendor-vendor PLC umumnya menyertakan perangkat lunak (Software) untuk mengimplementasikan pemasukan program diagram tangga, pengeditan, dokumentasi dan monitoring ke dalam PLC.
E. Perangkat Keras masukan/Keluaran PLC
PLC harus dihubungkan dengan perangkat keras masukan sebagai pengendali dan perangkat keras keluaran sebagai sesuatu yang dikendalikan sementara PLC tersebut bekerja sebagai pemproses, seperti diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
Input Device merupakan bagian PLC yang berhubungan dengan perangkat luar yang memberikan masukan kepada CPU, perangkat masukan dapat berupa tombol, Switch, Saklar, Sensor atau perangkat ukur lain.
Output Device Merupakan bagian PLC yang berhubungan dengan perangkat luar yang memberikan keluaran dari CPU, perangkat keluaran dapat berupa Motor AC/DC, lampu, katup dan lain-lain. Perangkat keluaran tersebut akan bekerja sesuai dengan perintah yang dimasukan kedalam PLC.
2.4.2. PLC Siemens S300
PLC sebagai pengontrol sistem, bekerja berdasarkan masukan yang diterima kemudian menentukan keluarannya sesuai dengan program yang telah di buat. PLC Siemens S300 merupakan jenis PLC Siemens yang modular. PLC ini diproduksi oleh Siemens. Seri PLC Siemens S300 yang akan digunakan pada Tugas Akhir nanti yaitu PLC Siemens S7-300 CPU 314C- 2PN/DP. Pada gambar 2.20 merupakan tampilan PLC Siemens S300 yang akan digunakan.
Gambar 2.20. PLC Siemens S7-300 CPU 314C- 2PN/DP
2.5. Simatic Manager Step 7
[12]Simatic Manager adalah aplikasi dasar untuk mengkonfigurasi atau memprogram. Fungsi-fungsi berikut ini dapat ditampilkan dalam Simatic Manager Step 7 :
a.Setup project
b. Mengkonfigurasi dan menetapkan parameter kehardware c. Mengkonfigurasihardware networks
d. Program blok
SIMATIC Managerdapat di operasikan dengan cara :
a. Offline, tidak terhubung dengan Programmable Controller Dengan bekerja pada operasi offline ini, kita dapat menguji program yang dibuat secara simulasi , dimana menu simulasi sudah tersedia pada toolbarSimatic Manager.
b. Online, terhubung dengan Programmable Controller. Kebalikan dari mode offline, pada mode operasi ini, PC terhubung langsung ke hardware, sehingga menu simulasi tidak dapat digunakan.