BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.2. Pengujian Sistem
Pengujian sistem Mesin Cuci dilakukan dengan menjalankan secara manual dan automatis sehingga fungsi komponen PLC, HMI, sensor dan aktuator dapat diamati.
4.2.1. Input Output PLC
Modifikasi dan pengawatan mesin cuci primus 20kg dinyatakan berhasil jika input dan output PLC sesuai dengan spesifikasi range dari PLC. Hasil pengukuran input / output PLC dapat dilihat pada table 4.1 dan table 4.2
Table 4.1 Tegangan Input PLC
No Input PLC Tegangan
masukan Sensor 16,8 – 28,8 VDC
1 X0 Emergency switch 24 V DC OK
2 X1 Overload 23,85 V DC OK
3 X2 Home posisi 20,88 V DC OK
4 X4 Low water level 24,13 V DC OK
5 X5 Medium water level 24,13 V DC OK
6 X6 High water level 24,13 V DC OK
7 X12 Reach temperature 24,13 V DC OK
8 X14 Ls front door close 20,88 V DC OK
9 X15 Ls front door lock 20,88 V DC OK
10 X16 Ls side door close 20,88 V DC OK
Table 4.2 Tegangan Output PLC
No Ouput PLC Tegangan
keluaran output
<30 V DC atau <240 V AC
1 Y0 Lampu run indicator 228,9 V AC OK
2 Y1 Lampu error indicator 228,4 V AC OK
3 Y2 Break 232,1 V AC OK
4 Y4 Motor CW 23,7 V DC OK
Tabel 4.2 (Lanjutan) Tegangan Output PLC No Ouput PLC Tegangan keluaran output <30 V DC atau <240 V AC 6 Y10 Speed 1 23,7 V DC OK 7 Y11 Speed 2 23,7 V DC OK 8 Y12 Speed 3 23,7 V DC OK 9 Y14 Buzzer 232,1 V AC OK 10 Y15 Heater 233,2 V AC OK
11 Y17 Input water 3 233,2 V AC OK
12 Y20 Input water 1 232,8 V AC OK
13 Y21 Input water 2 232,6 V AC OK
14 Y22 Drain 233,1 V AC OK
15 Y23 Chemical 1 233,1 V AC OK
16 Y24 Chemical 2 232,8 V AC OK
17 Y26 Solenoid open door 232,8 V AC OK
18 Y27 Solenoid lock door 232,6 V AC OK
Berdasar pada tabel 4.1. semua keluaran sensor untuk kebutuhan input PLC diantara batasan tegangan input minimal dan maksimal yang diijinkan. Tegangan masukan sensor diukur saat sensor bekerja. Dan berdasar pada table 4.2. output dari PLC berada dibawah batas tegangan atas baik tegangan DC maupun tegangan AC. Tegangan keluaran output diukur pada daya masukan ke output ataupun aktuator. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa keberhasian input – output PLC adalah 100%.
4.2.2. Diagram Pengawatan
Selama proses modifikasi susunan pengawatan mengalami perubahan, dari rancangan sebelumnya.
Perubahan pada wiring diagram daya 3 fasa yaitu penambahan jumlah pemanas menjadi 6 buah agar kecepatan pemanasan air meningkat. Diagram pengawatan daya ditunjukkan pada lampiran 4.a.
Diagram pengawatan untuk Power Supplay mengalami perubahan yaitu penambahan indikator lampu, switching serta input untuk solenoid valve karena solenoid valve mengunakan daya 220V. Power Supplay Wiring diagram yang baru ditunjukkan pada lampiran 4.b.
Sedangkan diagram pengawatan untuk input dan output PLC pada lampiran 4.c., lampiran 4.d., lampiran 4.e., dan lampiran 4.f. tidak mengalami perubahan.
4.2.3. Putaran Motor
Pengujian motor induksi digunakan untuk mengetahui faktor slip, yaitu perbandingan atara kecepatan ideal terhadap pengujian motor induksi tanpa beban. Berdasar persamaan 2.7 maka kecepatan sinkron dapat dihitung sebagai berikut:
�� = .�� �� = . = 1500 rpm
Hasil pengujian tanpa beban diperoleh n = 1500, sehingga bila dimasukan persamaan 2.8 dapat diperoleh angka slip sebagai berikut:
� =���− �
�
=
5 −�5= 0 Rasio antara Motor dengan Tabung =
n:nr = 6:1
Putaran yang diinginkan dapat dilihat dari Tabel perhitungan frekuensi 4.3
Tabel 4.3 Perhitungan Frekuensi Motor No. Putaran Tabung
Hitung (Rpm) Putaran Motor Hitung (Rpm) Putaran motor Terukur (Rpm) Frekuensi Inverter (Hz) 1 5 30 30 1 2 40 240 240 8 3 150 900 900 30 4 250 1500 1500 50
Dari perhitungan tabel 4.3. menunjukkan bahwa pengaturan frekuensi pada inverter sebanding dengan kecepatan putaran tabung yang diharapkan karena tidak ada faktor slips pada putaran motor listrik tanpa beban.
Inverter yang digunakan adalah merek Toshiba seri TOSVERT VF-S15 agar dapat digunakan dengan kolaborasi perintah dari plc maka parameter yang ada didalamnya harus dirubah dapat dilihat dari table 4.4 pengarturan inverter.
Tabel 4.4 Pengaturan Parameter Inverter
Title Fuction Adjustment Range Selection Setting
Cnod Command mode section 0: Terminal block
1: Panel keypad
2: RS485 communication 3: CANopen communication 4: Communication optional
0
Fnod Frequency setting mode
selection 1 0: Setting dial 1 1: Terminal VIA 2: Terminal VIB 3: Setting dial 2 4: RS485 communication 5: Up/Down from external
logic input 6: CANopen communication 7: Communication optional 5 8: Terminal VIC 9,10: -
11: Pulse train input 12,13: - 14: Sr0 Sr1 Preset-speed frequency 1 1 Sr2 Preset-speed frequency 2 8 Sr3 Preset-speed frequency 3 30 Sr4 Preset-speed frequency 4 50
Berdasar tidak adanya faktor slips maka pengisisan parameter frekuensi pada Sr1, Sr2, Sr3 dan Sr4 sesuai dengan perhitungan tabel 4.3. Kecepatan Sr1, Sr2, Sr3 dan Sr4 diaktifkan dengan menghubungkan port CC/Common pada inverter dengan kombinasi
binnary code dari port S1, S2 dan S3. Untuk putaran searah jarum jam/Clock Wise (CW)
ataupun putaran berlawanan jarum jam/Counter Clock Wise (CCW) diaktifkan dengan menghubungkan port CC dengan port forward (F) untuk CW dan menghubungkan port CC dengan port reward (R) untuk CCW.
Gambar 4.9. Hubungan dan Kombinasi Port Pada Inverter
Gambar 4.9. menunjukkan cara menghubungkan port CC ke port-port lain sehingga didapatkan kombinasi biner untuk menentukan kecepatan dan arah putaran motor. Gambar 4.10. menunjukkan maksimal kombinasi yang terjadi.
Gambar 4.10. Kombinasi Biner Kecepatan Inverter
Dari gambar 4.10. untuk kebutuhan mesin cuci ini hanya menbutuhkan 4 kecepatan saja sehingga setup inverter yang diperlukan hanya Sr1 sampai dengan Sr4 sesuai tabel 4.4. Tanda “o” pada gambar 4.10. menunjukkan nilai 1 atau dalam artian mudahnya menghubungkan port CC dengan port yang bertanda “o”. menghubungkan port-port yang diinginkan dan yang dibutuhkan diatur pada program PLC dengan mengaktifkan output Y4 untuk CW, Y5 untuk CCW serta kombinasi berdasarkan gambar 4.10. pada output Y10 untuk S1, Y11 untuk S2 dan Y12 untuk S3 karena dalam instalasi hardware PLC kaki
common 3 dan common 4 PLC dihubungkan dengan port CC inverter. Lebih jelas dapat
dilihat pada lampiran 4e. Diagram output PLC instalasi yang akan menentukan kombinasi yang akan terjadi. Dikarenakan kombinasi yang dibutuhkan hanya 4 kecepatan maka port RES tidak diaktifkan dan tidak dikoneksikan dengan PLC.
Dari pengaturan kecepatan seperti pada tabel 4.4. dilakukan percobaan dan pengukuran kecepatan tabung dengan hasil pengukuran tercatat pada tabel 4.5. Pada percobaan tersebut juga diperoleh batas kecepatan aman tabung hanya sebesar 250 rpm saja dengan pengaturan Sr4 pada 50Hz. Mengapa dinyatakan aman karena batas kecepatan tersebut batas kecepatan tabung tidak bergetar. Kondisi ini terjadi karena selama percobaan dijalankan kaki-kaki mesin cuci tidak dapat ditanam pada lantai dikarenakan kondisi tempat.
Tabel 4.5. Perbandingan putaran motor No. Putaran Motor
Terprogram (Rpm) Putaran Motor Terukur (Rpm) Penyimpangan 1 30 26 13,33 % 2 240 238 0,83 % 3 900 896 0,44 % 4 1500 1495 0,33 %
Rata – rata error 3,74 %
Berdasar pada hasil percobaan tabel 4.5. diperoleh rata – rata error atau rata – rata penyimpangan putaran motor sebesar 3,74 %.
Tabel 4.6. Perbandingan putaran tabung No. Putaran Tabung
Terprogram (Rpm) Putaran Tabung Terukur (Rpm) Penyimpangan 1 5 4 20 % 2 40 39 2,5 % 3 150 148 1,33 % 4 250 247,4 1,04 %
Berdasar pada hasil percobaan tabel 4.6. diperoleh rata – rata penyimpangan putaran tabung sebesar 6,22 %
Kecepatan saat menuju home position sangat berpengaruh pada ketepatan posisi pintu tabung buka samping. Jika tidak tepat akan membuat pintu dalam tabung untuk akses masuk ke samping tidak dapat terbuka sempurna atau bahkan tidak dapat dibuka sama sekali. Karenanya dibutuhkan pengaturan frekuensi inverter agar kecepatan tabung dapat sesuai. Pengujian kecepatan terhadap ketepatan akses pintu samping tabung dapat dilihat pada tabel 4.7. Tabel 4.7 berisi tentang putaran tabung dibanding dengan jarak home position dan keadaan/kondisi pintu serta kondisi akhir sensor setelah putaran berhenti.
Tabel 4.7 Kecepatan Tabung Terhadap Pengereman
Sr 0 Putaran Tabung Jarak Sensor Terhadap titik Home Position Kondisi akhir Sensor Kondisi Pintu samping dalam (Hz) (Rpm) (cm)
1,8 8 5 OFF tidak bisa dibuka
1,7 7,5 4 OFF tidak bisa dibuka
1,6 7 4 OFF tidak bisa dibuka
1,5 6,5 4 OFF tidak bisa dibuka
1,4 6 3 OFF tidak bisa dibuka
1,3 5,5 2 OFF tidak bisa dibuka
1,2 5 1,5 OFF bisa dibuka
1,1 4,5 1 OFF bisa dibuka
1 4 1 OFF bisa dibuka
0,9 3,5 0,5 ON bisa dibuka
0,8 3 0,5 ON bisa dibuka
0,7 2,5 0 ON bisa dibuka
0,6 2 -0,5 ON bisa dibuka
0,5 1,5 -0,5 ON bisa dibuka
0,4 0 - OFF tidak bisa dibuka
0,2 0 - OFF tidak bisa dibuka
0 0 - OFF tidak bisa dibuka
Berdasar tabel 4.7. penalaan frekuensi inverter yang diijinkan agar pintu samping dalam tabung dapat dibuka secara sempurna adalah antara 0,5 Hz sampai dengan 1,2 Hz. Ketepatan pintu samping terjadi bila gaya momentum pengereman lebih besar atau sama dengan gaya momentum putar tabung. Kondisi akhir sensor On artinya sensor masih mendeteksi titik home position karena lebarnya home position sebesar 1cm.
4.2.4. Level Sensor
Level sensor menggunakan sensor tekanan merek Dungs Seri LGW150 A4 dengan data statistik tekanan 30 mbar – 150 mbar sehingga range ketinggian air yang dapat tercakup oleh sensor dapat dihitung sebagimana dapat dihitung berdasar persamaan 2.6.
ℎ =�. ��
Minimum ketinggian air=
30 mbar atau sama dengan 3000 Pa sehingga ketinggian air minimum adalah
ℎ = 3 . ,
=
0,306 meter= 30,6 cm
Maksimum ketingian air=
150 mbar atau sama dengan 15000 Pa sehingga tinggi air maksimum adalah
ℎ = 3 . ,
= 1,529 meter = 152,9 cm
Berdasar persamaan 2.6 maka kepresisian dari sensor tekanan dapat dihitung dengan melihat garis angka penunjuk tekanan yang mempunyai selisih ukuran sebesar 10 mbar atau sama dengan 1000 Pa sehingga perbedaan tinggi akan berpengaruh adalah
∆ℎ =�. �� = . ,
= 0,102 meter = 10,2 cm
Dari posisi tabung dan sensor memiliki ketinggian 16 cm sehingga tekanan air yang terisi akan dapat dideteksi oleh sensor jika tabung terisi air minimal 14 cm. Diameter tabung sebesar 100cm dengan ketinggian air maksimal yaitu pada lubang over flow adalah sebesar 75cm, sehingga ketinggian air maksimal akan dideteksi oleh sensor sebesar;
� = �. �. ℎ
= 1000 . 9,81 .(0,75+0,16) = 8927.1 Pa
= 89,27 mbar
Berdasar level air yang ditentukan yaitu untuk low level sebesar 30 mbar, untuk medium
level sebesar 40 mbar dan high level sebesar 50 mbar maka kinerja sensor ketinggian diuji
dengan metode percobaan. Hasil uji sensor dapat dilihat pada table 4.8.
Tabel 4.8. Kerja Sensor Tekanan
Level Pengaturan Sensor Tinggi air Volume air
Air (mbar) (cm) (liter)
Low 30 15 26
Medium 40 25 60
High 50 34,5 104
Dengan percobaan tabel 4.8. diperoleh kesimpulan bahwa sensor tekanan mendeteksi perbedaan ketinggian air bukan pada volume yang dihasilkan dan kepresisian sensor sesuai dengan perhitungan teoritisnya. Artinya spesifikasi teknis dari sensor tekanan merek Dungs Seri LGW150 A4 dapat digunakan 100%. Namun spesifikasi sesor yang digunakan mempunyai range atas yang terlalu tinggi.
Waktu pembuangan air setelah proses prewash ataupun washing perlu diketahui untuk memberikan referensi setup pada pemrograman PLC. Lama waktu pembuangan dapat dilihat pada tabel 4.9. berikut
Tabel 4.9. Waktu Pembuangan Air
Air
Volume air (Liter)
Waktu air sampai dengan menetes
(Menit)
Waktu air sampai dengan tidak menetes
(Menit)
Low 26 0:25 0:33
Medium 60 0:46 1:07
Berdasar hasil percobaan tabel 4.9. waktu drain / waktu pembuangan air tiap levelnya berbeda. Waktu air sampai dengan menetes adalah waktu minimal yang dibutuhkan saat proses drain / waktu pembuangan air karena dalam tabung sudah tidak terdapat air. Low
level diperlukan waktu minimal 25 detik, untuk medium level diperlukan waktu minimal 46
detik dan untuk high level diperlukan waktu minimal 1:17 menit. Waktu air sampai dengan tidak menetes adalah patokan waktu maksimal untuk optimalisasi proses, keadaan air tidak menetes bearti air di saluran pembuangan / drain sudah benar – benar habis. Low level diperlukan waktu maksimal 33 detik, untuk medium level diperlukan waktu maksimal 1:07 menit dan untuk high level diperlukan waktu maksimal 1:30 menit.
4.2.5. Pengaturan Suhu
Intergrasi antara thermocontrol, thermocouple dan heater menghasilkan sistem pemanas yang dihasilkan. Kerja sistem pemanas dapat dilihat pada table 4.10
Tabel 4.10 Perbandingan Suhu dan Waktu Pemanasan Level air Volume
Air (Liter) Suhu Awal (0C) Suhu Indikator (0C) Suhu Terukur (0C) Penyimpangan Waktu (Menit) Low 26 31 60 55,8 7 % 06:54 Middle 60 30 60 56,2 6,33 % 16:24 High 104 30 60 55,8 7 % 22:45
Rata – rata penyimpangan 6,78 %
Berdasar pada tabel 4.10 error ataupun penyimpangan yang terjadi antara suhu setup dengan suhu terukur adalah 6,78 %. Perbedaan suhu yang terukur lebih rendah dari suhu indikator terjadi karena suhu indicator diukur dari thermocouple tipe K yang dekat dengan
heater sedangkan suhu terukur adalah suhu dipermukaan. Pengukuran suhu dekat heater
tidak dapat dilakukan karena desin tabung yang tertutup. Suhu air tidak merata pada bawah dengan bagian permukaanya. Waktu yang dicatat pada tabel 4.10. adalah waktu patokan minimal untuk proses pencucian mengunakan air panas 60 0C. dari hasil percobaan tersebut disimpulkan bahwa waktu minimal untuk low level adalah 6:54 menit, medium level adalah 16:24 menit dan untuk high level adalah 22:45 menit.
4.2.6. Dispenser
Chemical dispenser yang digunakan adalah merek Knight tipe One Shot OS-100 L/S
dari pengujian fungsi dapat dilihat dari grafik pada gambar 4.9. dengan data lengkap pada lampiran 4.g
Gambar 4.11. Grafik Perbandingan Waktu dan Volume Air Pompa
Dari gambar 4.11. dapat ditarik kesimpulan bahwa chemical dispenser Knight tipe
One Shot OS-100 L/S mempunyai kemampuan untuk memompa cairan sebanyak 4,6 ml/detik.
4.2.7. Aktuator dan Valve
Aktuator dan valve yang terpasang pada mesin cuci diamati dengan menjalankan mode manual. Hasil dari pengamatan dapat dilihat pada table 4.11.
Tabel 4.11. Fungsi Aktuator dan Valve
No Perintah Program Aktuator / valve yang
bekerja
Hasil
1 Air Masuk Water Valve 1 ON
Water Valve 2 ON
Water Valve 3 ON
Drain Valve OFF
y = -4,6151x + 1935,5 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
Water Level
Tabel 4.11. (Lanjutan) Fungsi Aktuator dan Valve
No Perintah Program Aktuator / valve yang
bekerja
Hasil
2 Air keluar Water Valve 1 OFF
Water Valve 2 OFF
Water Valve 3 OFF
Drain Valve ON
3 Pintu terbuka Solenoid Open Door ON
Solenoid Lock Door OFF
4 Pintu tetutup Solenoid Open Door OFF
Solenoid Lock Door ON
Berdasar pada tabel 4.11. dapat ditarik kesimpulan bahwa aktuator solenoid berhasil 100%. Tabel 4.11. menunjukkan kerja aktuator berdasarkan program yang telah diisikan pada PLC. Dinyatakan 100% berhasil sebab semua aktuator dapat membuka dan menutup dengan sempurna.