APLIKASI PLC MEREK OMRON SYSMAC CPM1A PADA SISTEM
GERAK OTOMATIS PINTU GARASI MOBIL
Amran Rozan
*), Jhoni Indra
**)*)
Staf Pengajar Teknik Mesin, Peliteknik Negeri Medan **)
Staf Pengajar Departemen Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan
Abstrak
Perkembangan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi saat ini, menuntut adanya sistem kerja yang tepat (akurat). System control konvensional perlahan-lahan telah ditinggalkan dan diganti dengan sistem control otomatis. Dengan mengandalkan sebuah controller yang berperan untuk mengatur operasional dari sistem yang diperlukan. PLC (Programmable Logic Controller) merupakan salah satu jenis controller yang popular digunakan dewasa ini, terutama di dalam memudahkan kerja atau operasi Industri. Sasaran utama dari penelitian ini adalah bagaimana memanfaatkan atau mengaplikasikan Teknologi PLC merek OMRON untuk mengatur pergerakan pintu garasi mobil secara otomatis, sehingga memudahkan pemilik mobil memasukan kenderaannya kedalam garasi tanpa harus turun dari kenderaannya untuk membuka pintu garasi secara manual.
Kata-kata kunci: Programmable logic controller, Gerak otomatis, Pintu garasi
1. Pendahuluan
Perkembangan industri dewasa ini, khususnya dunia industri di negara kita berjalan amat pesat seiring dengan meluasnya jenis produk-produk industri, mulai dari apa yang digolongkan sebagai industri hulu sampai dengan industri hilir. Kompleksitas pengolahan bahan mentah menjadi bahan jadi yang berproses baik secara fisika maupun secara kimia, telah memacu manusia untuk selalu meningkatkan dan memperbaiki untuk kerja sistem yang mendukung proses tersebut, agar semakin produktif dan efisien. Salah satu yang menjadi perhatian utama hal ini adalah penggunaan sistem pengendalian proses industri.
Dalam era industri modern, sistem kontrol, proses industri biasanya merujuk pada otomatisasi sistem kontrol yang digunakan. Sistem kontrol industri di mana peranan manusia masih amat dominan (misalnya dalam merespons besaran-besaran proses yang diukur oleh sistem kontrol tersebut dengan serangkaian langkah berupa pengaturan panel dan saklar-saklar yang relevan) telah banyak digeser dan digantikan oleh sistem kontrol otomatis. Sebabnya jelas mengacu pada faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi dan produktivitas industri itu sendiri, misalnya faktor
human error dan tingkat keunggulan yang ditawarkan sistem control tersebut.
Salah satu sistem kontrol yang sangat luas penggunaannya ialah Programmable Logic Controller (PLC). Penerapannya meliputi berbagai jenis industri mulai dari industri rokok, otomotif, kertas bahkan sampai pada industri tambang, misalnya pada pengendalian turbin gas dan unit
industri lanjutan hasil pertambangan. Kemudahan transisi dan sistem kontrol sebelumnya (misalnya dari sistem kontrol berbasis relay mekanis) dan kemudahan trouble-shooting dalam konfigurasi sistem merupakan dau faktor utama yang mendorong populernya PLC.
PLC merupakan sistem yang dapat memanipulasi, mengeksekusi dan atau memonitor keadaan proses pada laju yang amat cepat, dengan dasar data yang bias di program dalam sistem berbasis mikro prosesor integral. PLC menerima masukan keluaran sinyal-sinyal listrik untuk mengendalikan suatu sistem, dengan demikian besaran-besaran fisika dan kimia yang dikendalikan, sebelum diolah oleh PLC, akan dirubah menjadi sinyal listrik analog maupun digital, yang merupakan data dasarnya.
Karakter proses yang dikendalikan oleh PLC sendiri merupakan proses yang sifatnya bertahap, yakni proses itu berjalan urut untuk mencapai kondisi akhir yang diharapkan. Berdasarkan penjelasan teori dan keunggulan teknologi PLC serta berbagai aplikasi di industri, peneliti mencoba melalui penelitian ini menerapkan teknologi PLC merek OMRON seri SISMAC CPM!A sebagai penggerak otomatis pintu garasi mobil.
2. Piranti Penyusunan PLC
PLC yang diproduksi oleh berbagai perusahaan sistem kontrol terkemuka saat ini biasanya mempunyai cirri-ciri sendiri yang menawarkan keunggulan sistemnya, baik dari segi aplikasi (perangkat tambahan maupun modul utama
Gambar 1: Blok Diagram Modul PLC
pada umum setiap PLC (sebagaimana computer pribadi ada yang cenderung mengalami standarisasi dan komptible satu sama lain). PLC pada umumnya mengandung empat bagian (piranti) berikut ini:
1. Modul Catu Daya 2. Modul CPU 3. Modul I/O
4. Modul Perangkat Lunak
2.1 Modul Catu Daya (Power Supply/PS)
Power Supply tegangan DC ke berbagai modul PLC lainya selain modul tambahan dengan kemampuan arus total sekitar 20 A sampai 50 A, yang sama dengan battery lithium integral (yang digunakan sebagai memory backup). Seandainya PS ini gagal atau tegangan bolak balik masukannya turun dari nilai spesifiknya, isi memori akan tetap terjaga. PLC buatan Triconex USA, yakni Trisen TS3000 bahkan mempunyai dauble power supply yang berarti apabila satu PSnya gagal, PS kedua otomatis akan mengambil alih fungsi catu daya sistem
2.2 Modul CPU
Modul CPU yang juga disebut juga modul
controller atau prossor terdiri dari dua bagian: 1. Prosesor
2. Memori
Mengoperasikan dan mengkomunikasikan modul-modul PLC melalui:
1. Prosesor berfungsi bus-bus serial atau paralel yang ada, mengeksekusi program kontrol
2. Memori berfungsi menyimpan informasi digital yang bisa diubah dan berbentuk tabel, register citra atau (Relay Ladder Logic) yang merupakan program pengendali proses
2.3 Modul Program Perangkat Lunak
PLC mengenal berbagai macam perangkat lunak, termasuk State Language, SFC dan bahkan C. Yang paling populer digunakan RLL (Relay Ladder Locig). Semua bahasa pemograman tersebut dibuat berdasarkan proses sekuensial yang terjadi dalam plant (sistem yang dikendalikan). Semua instruksi dalam program akan diesekusi oleh modul CPU, dan penulisan program itu bisa dilakukan pada keadaan on line. Jadi PLC dapat bisa ditulisi program kontrol pada saat ia mengendalikan proses tanpa mengangu pengendalian yang sedang dilakukan.Eksekusi perangkat lunak tidak akan mempengaruhi operasi I/O yang tengah berlangsung.
2.4 Modul I/O
Modul I/O merupakan modul masukan dan modul keluaran yang bertugas mengatur hubungan PLC dengan piranti eksternal atau priferal yang bisa berupa suatu komputer host, saklar-saklar, unit pengerak motor dan berbagai macam sumber sinyal yang terdapat dalam plant yaitu:
1. Modul Masukan (I)
Modul masukan berfungsi untuk menerima sinyal dari unit pengindera priferal dan memberikan pengaturan sinyal, terminasi, isolasi, maupun indikator keadaan sinyal masukan. Sinyal – sinyal dari piranti periferal akan di-scan dan keadaannya akan dikomunikasikan melalui moduk antar muka dalam PLC
2. Modul Keluaran (O)
modul keluaran lainnya mencakup conditioning
terminasi dan juga pengisolasian sinyal-sinyal yang ada. Proses aktivasi itu tentu saja dilakukan dengan pengiriman sinyal-sinyal diskret dan analog yang relevan, berdasarkan watak PLC yang merupakan piranti digital.
3. Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam melaksanakan penelitian yang bersifat aplikasi rancangan model prototipe system gerak otomatis pintu garasi mobil dengan menggunakan PLC merek OMRON diperlukan pendekatan-pendekatan dan prosedur sebagai berikut:
1. Membuat blok diagram sistem gerak otomatis pintu garasi mobil dengan menggunakan PLC. 2. Rancangan prototipe sistem gerak otomatis
pintu garasi mobil. Pada tahap ini terlebih dahulu menentukan sistem-sistem apa yang dikendalikan dan bagaimana prosesnya.
3. Menetukan terminal/perangkat Input dan
Output (I/O).
Semua perangkat masukan (Input) dan perangkat keluaran (Output) yang akan dihubungkan dengan PLC harus ditentukan. 4. Perancangan Program
Setelah ditentukan pengalamatan (addressing) dari input maupun output, maka proses merancang program dalam ladder diagram dapat dibuat sesuai dengan urutan operasi. 5. Pemogram
Tahap ini, program yang sudah dirancang dalam ladder diagram sesuai dengan urutan
operasi, ditulis dengan alat programming dan di transfer ke CPU PLC dan kemudian dilakukan uji program.
6. Menjalankan Sistem
Pada tahap ini perlu dilakukan pengujian sistem secara keseluruhan. Untuk memastikan bahwa sistem dapat berjalan dangan aman.
4. Hasil dan Pembahasan
1. Blok Diagram Sistem Gerak Otomatis Garasi Mobil denganPLC
2. Diskripsi Kerja Sistem
Sistem ini dirancang dengan mengharapkan kemudahan bagi pengguna di dalam memasukkan kendaraannya di dalam garasi mobil. Deskripsi kerja dari sistem ini adalah dengan menempatkan sebuah sensor infra merah/PIR (passive infra red) di depan atas garasi yang berfungsi untuk mendeteksi ada tidaknya mobil yang mendekati garasi. Kemudian sebuah photo sensor yang berfungsi untuk mendeteksi ada tidaknya mobil yang lewat. Sebuah saklar pembatas (limit switch) diletakkan dibagian atas garasi pada jarak tertentu yang berfungsi untuk menghentikan gerakan pintu garasi saat membuka tas. Sebuah saklar pembatas juga diletakkan pada bagian bawah garasi pada jarak tertentu yang berfungsi untuk menghentikan gerakan pintu garasi saat menutup. Dalam rancangan prototipe sistem gerak digunakan dua motor DC yang masing-masing berfungsi sebagai pembuka dan menutup pintu garasi mobil.
Gambar 3: CPU PLC jenis OMRON SYSMAC CPM1A
Keterangan:
1. Power Supply Input Terminal 2. Functional Graunding Terminal 3. Terminal Input (12 point) 4. PC Status Indicator
5. Terminal Output (8 poin) 6. OutputIndicator
7. Input Indicator
8. Peripheral Port
Gambar 4: Prototipe dari garasi mobil
Keterangan:
M1, M2 : Motor DC Penggerak Pintu Garasi LS1, LS2 : Saklar Pembatas Gerakan Pintu garasi PIR : Pasive Infra Red
PS : Photo Sensor PG : Pintu Garasi
PIR sensor
PG
PS
LS2 LS1
3. Perancangan Flow Chart
Pembuatan Flow Chart dari sistem gerak otomatis Pintu Garasi Mobil dengan menggunakan PLC sebagai berikut:
6.
Perancangan Program
Perancangan program dari PLC merek OMRON menggunakan software dengan model
relay ladder Logic atau disebut juga dengan Ladder
Diagram. Untuk sistem gerak otomatis pintu garasi mobil, terlihat pada Gambar 5.
5.
Penentuaan Pengalamatan
(Addressing)
Untuk memudahkan di dalam pengalamatan atau addressing, maka perlu untuk penentuan Input dan Output melalui tabel (Tabel 1 dan Tabel 2).
Mulai
Selesai Power On
Menunggu Kenderaan
Alarm Pintu dibuka
Pintu ditutup Kenderaan telah masuk
Tidak masuk
Masuk
Tabel 1: Pengalamatan (addressing) Input INPUT
No Komponen Alamat Input Fungsi
1.
2.
3.
4.
5
.
Saklar Power On
Saklar Infra Merah
Photo sensor
Limit Switch Up
Limit Switch Down
00000
00001
00002
00003
00004
Untuk menghidupkan atau mematikan sistem
Untuk mendeteksi ada tidaknya kenderaan di depan garasi
Untuk mendeteksi kenderaan yang masuk
Untuk membuat pintu berhenti membuka
Untuk membuat pintu berhenti menutup
Tabel 2: Pengalamatan (addressing) Output
OUTPUT
No Komponen Alamat Output Fungsi
1. Motor Down 01000 Untuk menggerakkan pintu garasi (menutup)
2. Motor Up 01001 Untuk menggerakkan pintu garasi (membuka)
3. Alarm 01002 Untuk memperingatkan pada saat pintu membuka atau menutup
00000
Power On
00001 01003 00003
Motor Up
00002 01003 00004
Motor Down
01000 01000
Alarm
01001
Selesai
Gambar 5: Ladder diagram sistem gerak otomatis pintu garasi mobil End (01)
01003
01001
01000
Keterangan dari Gambar 5, bahwa sebelum sesuatu dimulai. Terlebih dahulu diaktifkan (power on) hal ini ditandai dengan bekerjanya kontak X0 sehingga
coil RO energized, sehingga semua kontak RO menutup (karena RO merupakan kontak Normally Open). Pada saat infra merah mendeteksi adanya mobil maka pada saat itu berarti kontak X1 bekerja (X1 merupakan kontak Normally Open), kontak RO bekerja, dan X3 yang juga merupakan kotak
Normally Close mengakibatkan Y1 bekerja atau dengan kata lain motor membuka pintu garasi. Karena coil Y1 energized maka kontak Y1 closed, sehingga Y2 bekerja yakni bekerjanya alarm selama motor up bekerja membuka pintu garasi. Ketika pintu menyentuh saklar up, maka kontak (X3 merupakan kontak normally close), sehingga motor akan berhenti membuka pintu (ditandai dengan deenergized-nya coil Y1, karena rangkaian terputus). Bersamaan dengan itu kontak Y1 open kembali dan berhenti berbunyi.
Ketika mobil masuk dan terdeteksi oleh photo sensor maka berdasarkan tabel 1. maka kontak X2 bekerja sehingga rangkaian dalam urutan ketiga ini mengakibatkan YO energized dalam arti bahwa motor down bekerja untuk menutup pintu garasi. Bakerjanya coil YO mengakibatkan tertutupnya kontak YO sehingga kembali Y2 bekerja yakni alarm kembali berbunyi sebagai tanda bahwa pintu garasi dalam proses menutup. Ketika pintu menyentuh saklar down, maka X4 bekerja atau membuka dan memutus rangkaian sehingga YO
deenergized. Jadi motor berhenti menutup pintu garasi dan bersamaan dengan itu maka alarm berhenti berbunyi dengan terbukanya kembali kontak YO.
7. Kasimpulan dan Saran
Kesimpulan
Berdasarkan hasil rancangan dan pengujian sistem garak otomatis pintu garasi mobil dengan PLC, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan: a. Bahwa PLC merek OMRON Sysmac CPM1A
dapat digunakan sebagai alat kendali sistem gerak otomatis pintu garasi mobil.
b. Dalam rancangan ini penggunaan piranti input dan output, yakni lima input dan tiga output.
c. Membutuhkan sedikit alur diagram ladder
dalam pemograman sistem gerak otomatis pintu garasi mobil.
Saran
Berdasarkan dari hasil rancangan dan pengujian sistem gerak otomatis pintu garasi mobil dengan mengunakan PLC merek OMRON Sysmac CPM1A, disarankan bahwa PLC merek OMRON Sysmac CPM1A memungkinkan dapat dikembangkan untuk berbagai aplikasi lanjutan.
Daftar Pustaka
C.Ray Asfahl, 1985.Robots and Manufacturing Automation, Second Editions Amarica
Frank.O Fetruzella, 1989, Programmable Logic Controller. New York, Glence Book CQM1/CPM1 Programmable Logic Controller.Programming Manual
Hubert Charles I, 1991, Electric Machines Theory, Operational, Applications, Ajustment and Control. Mac Millan Publishing Company. New York
