TI-3222: Otomasi Sistem Produksi

(1)

TI-3222: Otomasi Sistem Produksi

Diagram Elektrik Industri

Laboratorium Sistem Produksi www.lspitb.org

TI-3222: Otomasi Sistem Produksi - 2 2

Hasil Pembelajaran

• Umum

Mahasiwa mampu untuk melakukan proses perancangan sistem otomasi, sistem mesin NC, serta merancang dan mengimplementasikan sistem kontrol logika.

• Khusus

Memahami jenis-jenis diagram elektrik serta mampu membaca dan membuat diagram elektrik

3

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

Diagram Elektrik Industri

1. Ladder Diagrams

•

Ladder Diagram adalah

sebuah representasi skematis dari sirkit elektrik. Terdapat dua buah jalur listrik yang terhubung ke sumber listrik, dan berbagai sirkit terhubung diantaranya.

•

Ladder diagram bukan

merupakan representasi fisik. Komponen elektrik dan konduktor disusun berdasarkan fungsi

elektriknya dalam sirkit, dan digambarkan secara skematis. Tujuan dari ladder diagram untuk menyederhanakan pembacaan suatu sirkit elektrik. LOAD

Target

L

₁

L

₂

Sensor

Power Line 4

Garis Tipis menunjukkan

rangkaian pengendali M OL M OL M OL M OL L3 L₂ L₁ 3-phase motor Peralatan Pengendali T1 T₂ T3 Garis Tebal menunjukkan

randkaian daya Persilangan

terhubung

Garis Tipis dan Garis Tebal

•

Dalam suatu diagram elektrik,

terdapat garis tebal dan garis tipis.

•

Garis tebal menunjukkan konduktor yang membawa listrik bertegangan tinggi, seperti jalur listrik utama.

•

Garis tipis menunjukkan sirkit pengendali seperti switches (saklar), timers, dan relays.

•

Persilangan

(2)

Sirkit Daya & Sirkit Kontrol

• Skema elektrik dipisahkan menjadi dua bagian,

yaitu sirkit daya (power circuit) dan sirkit

pengendali (control circuit).

• Tujuan pemisahan untuk memungkinkan proses

pengendalian mesin tanpa menggunakan

peralatan yang berarus tinggi (kecuali kontaktor

(penghubung) dan kabel).

• Peralatan seperti kontaktor, motor ataupun

beban lainnya yang berarus besar dapat

dikendalikan dengan menggunakan sistem

kendali yang hanya memerlukan tegangan dan

arus kecil. Sirkit daya menyediakan daya buat

motor, sedangkan sirkit pengendali menyediakan

daya untuk sistem kendali.

Penamaan Komponen: Huruf dan Angka

•

Untuk memudahkan dalam

mengenal dan

mengidentifikasi komponen-komponen elektrik yang ada dalam rangkaian, diberikan penomoran / penamaan pada komponen-komponen. CR CR4 CR1 M1 OL CR2 M1 M2 OL CR3 M3 OL CR - Control Relay M1 - Starter #1 M2 - Starter #2 M3 - Starter #3 L1 L2

Beban (load) adalah peralatan elektrik dalam jalur atau ladder diagram yang menggunakan energi listrik dari L1 ke L2.

Control Relays, Solenoida, pilot lights

adalah merupakan contoh dari beban. Perhatian! Minimum harus terdapat 1 beban dalam satu anak tangga, tanpa beban di anak tangga akan mengakibatkan terjadinya hubungan pendek (short circuit) antara L1dan L2.

7

Penamaan Komponen: Huruf dan Angka

L₁ L₂

120 V - Power Line

120 V - Pilot Light

120 V - Solenoid

Semua beban harus terhubung satu

sisinya ke L₂.

Tidak terdapat lebih dari satu beban pada satu anak tangga.

Jika diinginkan lebih dari satu beban yang dihubungkan ke jalur sirkit, maka beban

tersebut harus dihubungkan secara

paralel. Hal ini adalah untuk menjamin bahwa semua beban mendapatkan suplai tegangan yang sama.

Beban-beban dalam sirkit dioperasikan oleh peralatan kendali seperti switches,

pushbuttons, limit switches dan pressure

switches.

8

Penamaan Komponen: Huruf dan Angka

L₁ L₂

PL1 SW 1

Komponen pengendali terhubung diantara L1 dan beban

L₁ L₂ PL1 SW 1 L₁ _L 2 PL1 SW 1 SW 2 SW 2 Komponen pengendali OFF

dipasang seri

Komponen pengendali ON dipasang paralel

Peralatan kendali terhubung antara L₁dan beban.

(3)

Penomoran Kabel: Angka

1 CR-1 1 CR 1 CR-2 1 LS Cycle Start Reverse Piston FWD CR SOL A Piston FWD SOL 2 2 1 1 3 4 5 6 1 2 3

Untuk memudahkan dalam mengidentifikasi letak dari peralatan elektrik dalam ladder diagram, maka dipergunakan angka untuk penomoran lokasi kabel dan juga lokasi skema, tiap garis atau anak tangga diberikan angka, mulai dari atas ke bawah.

Fungsi Mekanik: Garis Terputus-putus

F F STOP FWD R F R R REV

penekanan terhadap salah satu tombol akan menghubungkan 1 set kontak, dan mematikan lainnya. Sedangkan garis terputus yang menghubungkan kumparan F dan R menandakan bahwa keduanya saling mengunci satu dengan lainnya secara mekanik, oleh karenanya kumparan F dan R tidak dapat melakukan kontak satu dengan lainnya secara simultan karena adanya proses penguncian mekanik antara satu dengan lainnya.

Garis terputus-putus

menunjukkan fungsi mekanik, dan bukan konduktor elektrik. Pada gambar terlihat bahwa garis terputus vertikal pada forward dan reverse pushbutton menandakan bahwa status kondisi Normally Closed dan Normally Open terhubung secara mekanik, oleh karena itu,

11

Grounded Circuit

Transformator Sumber Daya Titik Grounded Yang Benar Fuse STOP M1 START M

L

₁

L

₂

Jika sirkit kendali mendapatkan daya dari sirkit dasar (grounded

circuit), maka sirkit ini harus

dihubungkan ke bumi, sehingga arus balik dari ground di sirkit

kendali tidak menghidupkan

motor atau membuat tombol

STOP atau kendali menjadi tidak

berfungsi. Perhatikan pada

gambar di bawah ini. Ketika sirkit bekerja, maka bagian sirkit yang berada di sisi sebelah kiri dari

kumparan M merupakan sirkit

yang tidak di-grounded, atau

disebut juga sebagai "sisi aktif (hot leg)". Oleh karena itu, setiap

hubungan pendek ke ground

pada sisi ini akan memutuskan sikring dari kendali transformer

12

Grounded Circuit

Transformator Sumber Daya Titik Grounded yang salah Fuse STOP M1 START M L₁ L₂ Fault

Jika sirkit tersebut di-grounded di L_1, hubungan singkat ke tanah (ground) di

setiap bagian pada sirkit akan

mengaktifkan peralatan output.

Ini sangat berbahaya, dimana hubungan singkat ke tanah tidak akan memutuskan sikring, tapi akan mengaktifkan sirkit, menghidupkan motor secara tiba-tiba, dan

menekan tombol stop tidak akan

mematikan aliran dari kumparan M, dan

akibatnya peralatan akan rusak dan

(4)

TI-3222: Otomasi Sistem Produksi - 2 13 L₁ L₂ L₃ Motor T₁ T₂ T₃ T₁ T₂ T₃ A A 1 3 2 OL 1, 2, or 3 OL Kontak Alarm

2. Diagram Pengkawatan (Wiring Diagrams)

Wiring diagram menunjukkan koneksi aktual dan

lokasi fisik sebenarnya dari semua komponen dalam

suatu sirkit. Kumparan, sambungan, motor dan

sejenisnya diperlihatkan sesuai dengan posisi

nyatanya yang akan dijumpai pada saat instalasi. Diagram ini sangat berguna dalam menyambung

peralatan-peralatan, dan juga dalam melacak

kesalahan-kesalahan.

Bisa dijumpai pada penutup dari suatu peralatan elektrik, misalnya saja pada penutup dari penghidup motor magnetik. Contoh: Lihat gambar.

Untuk sirkit yang kecil, akan lebih menguntungkan

untuk menggunakan diagram fisik seperti ini

dibandingkan dengan diagram skematis. Akan lebih mudah untuk mengidentifikasi lokasi terminal dan kabel dari diagram fisik.

Electric chain hoist Wiring Diagram

15

Counduit Layout Diagram

(diagram penampang saluran)

• Counduit Layout Diagram (diagram penampang saluran) menunjukkan

tempat mulai dan berhentinya aliran elektrik dan menunjukkan secara jelas jalur yang dilalui oleh masing-masing aliran dari satu titik ke titik lainnya. Bersamaan dengan diagram ini juga disertakan informasi mengenai informasi saluran dan kabel, baik jumlah, ukuran, fungsi, layanan dan juga jumlah kabel dalam saluran.

16

Diagram koneksi (Connections Diagram)

C1 M C3 C3 C3 Pump T1 T2 T3 T1 T2 T3 OL OL M L1 L2 L3 M C2 C3 C1 Pushbutton Station Combination magnetic starter C1 C3 C2

Diagram koneksi (Connections

Diagram) menunjukkan koneksi fisik

dan pengkabelan yang termasuk dalam konstruksi peralatan elektrik. Contohnya dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Gambar ini menunjukkan diagram

koneksi dari kombinasi rangkaian

magnetic line starter dengan kendali transformer. Dari sketsa ini, dapat dilihat

bahwa gambar diagram hampir

(5)

Diagram Rangkaian Perencanaan

C1 C3 C3 C3 Pump T1 T2 T3 T1 T2 T3 C1 C2 C3 L1 L2 L3 Combination magnetic starter Pushbutton Station C1 C3 C2

Diagram Rangkaian Perencanaan

untuk membantu dalam

menginstalasi ataupun melacak

kabel dalam proses instalasi yang

kompleks, maka diagram

rangkaian perencanaan sering

digunakan. Gambar ini jarang

menunjukkan detail dari papan panel, peralatan perkabelan dan

biasanya hanya menunjukkan

pengkabelan dari papan terminal,

papan panel dan peralatan

lainnya. Gambar berikut ini

merupakan contoh dari diagram ini. Pada gambar dapat dilihat

bahwa gambar merupakan

penyederhanaan dari gambar di atas.

3. Diagram Garis dan Blok

(Single-Line and Block Diagrams)

Supply

Feeder disconnecting means Feeder overcurrent protection Splitter

Motor branch circuit disconnecting means

Motor branch circuit overcurrent protection

Motor branch circuit conductors Motor branch disconnecting means Remote Control

Motor Starter

Motor overload protection Under-voltage protection Motor disconnecting means Motor overheating protection

Single Line Diagram menawarkan

kesederhanaan yang lebih dibandingkan yang lainnya, dimana diagram ini tidak memperhatikan fungsi-fungsi pembantu yang ada.

Diagram ini, seperti terlihat pada gambar di samping banyak digunakan oleh pembuat peralatan pengendali motor sebagai langkah untuk mempelajari instalasi pengendali motor. Yang ditunjukkan dalam diagram ini hanyalah bagian / peralatan penting saja. Single Line Diagram juga sering dipakai untuk menunjukkan saklar utama, dan perancangan peralatan saklar

19

Contoh lain dari Single Line Diagram

MTR Fused Switch MTR MTR MTR Line Starters Distribution Center Lighting transformers Main transformer bank Circuit breaker 20

Diagram Blok (Block Diagram)

•

Diagram Blok (Block Diagram) menunjukkan sebagian besar dari

(6)

Magnetic Motor Control Circuit

M 3 1 L₁ L₂ Pilot device M M Two wires 2 3 L1 L2 L3 OL T 3 T 2 T 1

Control device such as thermostat, float switch, or pressure switch

Rangkaian pengendali motor magnetik ini terbagi menjadi dua tipe dasar, yaitu tipe 2 kabel dan tipe 3 kabel. Tipe 2 kabel ini menggunakan perangkat utama tipe maintained-contact untuk menghasilkan low voltage release (LVR). Berikut ini merupakan salah satu contoh dari tipe 2 kabel. Perhatikan bahwa selama rangkaian ini tertutup, maka daya dapat disalurkan ke dalam kumparan dari pengendali. Jika motor berhenti karena adanya interupsi daya (berhentinya catu daya), maka peralatan kendali 2 kabel tidak akan membuka. Karena rangkaian ini tidak membuka, maka motor dapat dihidupkan langsung begitu daya diberikan kembali.

Rangkaian pengendali 2 kabel ini dipergunakan pada aplikasi seperti kipas pengisap, pompa, dimana sifat menghidupkan kembali secara otomatis diperlukan, dan tidak ada kemungkinan untuk mencelakakan operator/ orang pada saat peralatan hidup kembali setelah kehilangan daya

Magnetic Motor Control Circuit

M M Three wires 2 3 L1 L2 L3 OL T3 T2 T1 STOP START Push Button Station

M M M M OL (1) M OL L₁ L₂ START STOP M 3 2 1

Tipe 3 kabel menggunakan peralatan utama

momentary-contact dan holding circuit contact untuk menghasilkan low voltage protection (LVP). Ini berarti penghidup akan mati jika tiba-tiba terjadi kehilangan daya. Contoh yang paling umum adalah saklar start-stop, saklar tekan seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini. Rangkaian pengontrol akan lengkap / tertutup jika tombol stop dan juga holding contact berada pada starter. Jika daya diputuskan, maka penghidup (starter) akan lepas, holding

contacts akan terbuka dan memutus rangkaian pengontrol sampai tombol start ditekan kembali untuk menghidupkan motor kembali. Rangkaian ini mencegah motor untuk hidup kembali secara otomatis setelah terjadi pemutusan daya listrik. Tipe ini digunakan jika dirasakan penghidupan kembali dapat menyebabkan kecelakaan.

23

TI-3222: Otomasi Sistem Produksi