Kampus III Paingan Maguwoharjo, Sleman, Yogyakarta,
1
dradjad@staff.usd.ac.id Abstract
This paper applies the Programmable Logic Control (PLC) as a controller in the fourth floor service elevator application. The PLC used here is an OMRON Type CPM1A 30 I/O CDR. The prototype of 4-th floor service elevator is made completely with control unit, AC motor, lift car, frame, panel button and LED display for indicator. The task to be explained here are to call and send the lift car to every floor randomly. The PLC does the task as call and send the lift car by using programming PLC namely ladder diagram as a programming language.
Keywords : service elevator, PLC programming, call and send the lift car, ladder diagram
1. Pendahuluan 1.1.Latar belakang
Service elevator atau lebih dikenal dengan istilah lift barang dapat digunakan secara
nyata baik di industri, perkantoran dan medis. Lift barang sering kali difungsikan pada
bangunan-bangunan bertingkat yang memerlukan mobilitas barang antar lantai. Lift barang
merupakan suatu ruangan atau bilik kecil yang didesain sedemikian rupa agar dapat bergerak naik dan turun dari lantai yang satu menuju lantai yang lain sebagai alat
transportasi barang-barang dalam suatu bangunan bertingkat. Seperti prinsip kerja lift pada
umumnya, lift barang ini juga bekerja berdasarkan instruksi dari tombol pemanggilan dan
pengiriman pada tiap lantai [6].
Prototipe Lift Barang 4 lantai ini dikendalikan oleh Programmable Logic Control
(PLC). Pemrograman PLC pada aplikasi lift barang ini didasarkan pada perintah
pengiriman dan pemanggilan barang dari satu lantai ke lantai yang lain. Pada prinsipnya,
pergerakan naik dan turunnya lift akan mengikuti aturan berdasarkan program yang
dimasukkan ke dalam PLC sesuai dengan sekuensial yang telah ditentukan. Tingkat kerumitan dari program PLC tergantung pada permasalahan atau sekuensial yang akan diterjemahkan ke dalam program [1].
1.2.Tujuan
Tujuan dari penelitian/rancangan ini adalah:
1. membuat sebuah prototipe lift barang 4 lantai dengan kendali PLC
2. menyediakan modul praktek terkait dengan topik pemrograman PLC,
pengendalian motor listrik dan inverter
3. menjadi acuan bagi pengembangan model lift yang sesungguhnya oleh produsen
lift
1.3.Permasalahan
a) Pengiriman kotak lift
Kondisi awal kotak lift berada di lantai satu. Ketika tombol angka 2 di lantai satu
di lantai dua, maka pintu kemudian terbuka untuk beberapa saat dan kembali menutup. Pada saat pintu sedang terbuka, tombol penahan pintu dapat ditekan untuk menjaga pintu agar tetap terbuka. Pada pengiriman menuju dua lantai sekaligus,
misalnya kondisi awal kotak lift berada di lantai satu. Ketika tombol angka 2 dan 3 di
lantai satu ditekan, kotak lift segera bergerak naik. Pada saat sampai di lantai dua,
kotak lift berhenti dan pintu membuka untuk beberapa saat kemudian menutup
kembali [5]. Setelah pintu tertutup, kotak lift bergerak naik menuju lantai tiga. Ketika
kotak lift sampai di lantai tiga, maka pintu membuka sesaat dan menutup kembali.
Dimungkinkan ada tombol penahan pintu yang berfungsi mencegah pintu menutup untuk memberi waktu ketika mengeluarkan barang.
b) Pemanggilan kotak lift
Kondisi awal kotak lift berada di lantai satu. Apabila tombol Call ditekan, maka pintu
terbuka dan siap untuk mengisikan barang ke dalam kotak lift. Apabila kotak lift
dipanggil ke lantai dua, maka tekan tombol Call di lantai dua, sama halnya bila
melakukan pemanggilan kotak lift dari lantai tiga dan lantai empat [5].
2. Dasar Teori
Sebuah PLC (Programmable Logic Controller) adalah sebuah komputer digital yang
digunakan untuk otomasi proses-proses industri, seperti kendali mesin-mesin pada jalur
asembling. Tidak seperti komputer biasa, PLC didesain sebagai alat kendali yang memiliki
banyak jalur input dan output, kemampuan operasi pada suhu yang lebih tinggi, kekebalan
terhadap derau listrik, dan tahan terhadap getaran. Program-program disimpan dalam sebuah memori yang tidak mudah hilang. PLC adalah salah satu contoh dari sebuah sistem
waktu nyata (real time), karena outputnya dapat menghasilkan respon ke suatu input dalam
rentang waktu yang terbatas.
PLC diciptakan untuk menggantikan sistem otomasi yang menggunakan ratusan atau
ribuan rele, timer dan alat kendali konvensional lainnya. PLC ini mula-mula dipakai oleh
industri otomotif, di mana revisi software menggantikan panel control yang dirangkai
secara hardwired, pada saat dilakukan perubahan model.
Motor Listrik adalah sebuah mesin yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Motor yang digunakan adalah motor DC 12V 8A dan dilengkapi dengan
gearbox. Pada umumnya kecepatan dan percepatan motor diatur menggunakan inverter, namun karena pemilihan dengan menggunakan motor DC, maka inverter akan dibuat dan dirancang dengan menggunakan rangkaian buatan sendiri.
3. Metode penelitian
a Studi pustaka
Pada tahap ini dilakukan pencarian informasi mengenai lift dari buku. Hasil dari
tahap ini berupa informasi pengendalian lift dengan menggunakan PLC, motor listrik,
dan inverter.
b Perancangan awal
Tahap kedua adalah perancangan awal dari lift 4 lantai dengan kendali PLC. Hasil
dari tahap ini adalah desain konstruksi beserta rangkaian kendali dan rangkaian elektriknya.
c Pembuatan program PLC dan rangkaian
Pada tahap ini dimulai pembuatan program PLC yang menerjemahkan sekuensial yang telah ditetapkan dalam permasalahan dan rangkaian elektrik untuk pengaturan motor listrik.
d Pembuatan kerangka prototipe
Pada tahap ini dibuat konstruksi prototipe lift 4 lantai. Konstruksi meliputi bagian
sangkar utama lift, mekanisme membuka/menutup pintu, kerangka lift 4 lantai,
dudukan motor AC dan inverter, dan kotak panel kontrol. e Commissioning
Pada tahap ini dilakukan penggabungan dari keseluruhan sistem mulai dari
pemasangan kerangka lift 4 lantai, panel kendali PLC, pengkabelan rangkaian
elektrik, dudukan motor AC, dan inverter. Hasil dari tahap ini adalah perwujudan
desain dalam konstruksi yang utuh sebuah prototipe lift 4 lantai menggunakan
kendali PLC.
f Testing dan troubleshooting
Pada tahap ini dilakukan pengujian sistem secara keseluruhan dan pemecahan masalah bila sistem tidak bekerja seperti sekuensial yang dikehendaki. Pengujian dilakukan beberapa kali untuk melihat apakah sistem bekerja secara handal.
4. Hasil dan Pembahasan
a) Desain Prototipe Lift Barang 4 Lantai
Gambar 1. Prototipe Lift barang 4 lantai
b) Pengiriman Kotak Lift
Pengiriman dapat dilakukan menuju lebih dari satu lantai sekaligus, akan tetapi
dibatasi maksimal dua lantai. Berikut ini contoh pengiriman (lihat Gambar 2) dengan
tujuan satu lantai. Kondisi awal kotak lift berada di lantai satu. Pada kondisi ini hanya
tombol pengiriman di lantai satu yang berfungsi karena Limit switch tiap-tiap lantai
memegang peranan penting untuk mengaktifkan rangkaian relay tombol [1]. Pada saat LS1
berfungsi. Ketika tombol angka 2 ditekan, maka motor berputar menarik kotak lift
sehingga kotak lift bergerak naik, dan yang berperan menghentikan motor pada saat kotak
lift berada dilantai dua adalah sensor LDR1 yang mendeteksi keberadaan kotak lift apabila
telah sampai di lantai dua. Setelah kotak lift berhenti di lantai dua, maka pintu kemudian
terbuka untuk beberapa saat dan kembali menutup. Pada saat pintu sedang terbuka, maka tombol penahan pintu ditekan untuk menjaga pintu agar tetap terbuka.
Contoh pengiriman dengan tujuan dua lantai sekaligus (lihat Gambar 2). Kondisi
awal kotak lift berada di lantai satu. Kemudian tombol angka 2 dan tombol angka 3 pada
panel tombol di lantai satu ditekan. Motor berputar dan menarik kotak lift sehingga
bergerak naik. Pada saat sampai di lantai dua, kotak lift berhenti. Sensor LDR1 bertugas
untuk mendeteksi keberadaan kotak lift di lantai dua. Pintu membuka untuk beberapa saat
dan kemudian menutup kembali. Setelah pintu tertutup, maka Motor AC 3-Phase aktif
kembali dan menarik kotak lift sehingga bergerak naik ke lantai tiga [2]. Keberadaan kotak
lift di lantai tiga dideteksi oleh sensor LDR2. Ketika kotak lift sampai di lantai tiga maka
LDR2 aktif dan Motor AC 3-Phase berhenti berputar. Kemudian pintu membuka sesaat
dan menutup kembali. Pada lift ini terdapat tombol penahan pintu yang berfungsi
mencegah pintu untuk menutup. Tombol ini sangat berguna apabila diperlukan waktu yang
cukup lama untuk mengisi atau mengeluarkan barang menuju atau dari kotak lift. Sensor
LDR1 dan LDR2 diaktifkan oleh cahaya Led yang terdapat pada kotak lift. Jika terjadi
suatu kondisi yang mengharuskan kotak lift berhenti pada saat bergerak, maka tombol
emergency stop ditekan sehingga motor berhenti berputar dan rem aktif untuk membantu
menghentikan kotak lift.
Power ON
Kotak Lift Berada Di Lantai 2
C 1 3 4
Contoh Posisi Kotak Lift diawal Pengoperasian
2
DISPLAY Kotak Lift Bergerak Turun LS1 Aktif.Kotak Lift Berhenti2
1
Pintu Membuka Pintu Membuka Kotak Lift Bergerak Naik2
3
Pintu Membuka Kotak Lift Bergerak Naik LS3 Aktif2
3
Pintu Membuka LS4 Aktif.Kotak Lift Berhenti4
LS3 Aktif.Kotak Lift BerhentiPintu Membuka (Lihat Penjelasan Lebih Lanjut)
NB:
Ket :
Indikator menyala Indikator tidak menyala
Rem Tidak Aktif ES
c) Pemanggilan Kotak Lift
Prototipe lift barang yang dibuat ini hanya dengan satu panel tombol di lantai satu
saja. Idealnya tersedia panel tombol di tiap lantai, namun hal ini sudah direpresentasikan
dengan adanya satu panel tombol di lantai satu. Sebagai awalan kotak lift berada di lantai
satu. Pada saat kotak lift berada di lantai satu, maka Limit switch 1 aktif. Apabila tombol
Call ditekan, maka pintu terbuka dan siap mengisi barang ke dalam kotak lift. Pintu bisa
terbuka bila kondisi LS1 + S1 (call) terpenuhi, sebagai syarat untuk membuka pintu kotak
lift apabila kotak lift berada di lantai satu. Apabila kotak lift dipanggil ke lantai dua, maka
tekan tombol Call di lantai dua, sama halnya bila melakukan pemanggilan kotak lift ke
lantai tiga.
Sebagai contoh (lihat Gambar 3), apabila kotak lift berada di lantai dua dan
dilakukan pemanggilan ke lantai empat, maka tekan tombol Call di lantai empat, setelah
tombol ditekan maka motor berputar menarik kotak lift sehingga kotak lift bergerak naik ke
lantai empat. LS4 berfungsi untuk mendeteksi keberadaan kotak lift, apabila kotak lift
menyentuh LS4, maka motor berhenti berputar dan kotak lift akan berhenti.
Power ON
Kotak Lift Berada Di Lantai 1
C C C C
Contoh Posisi Kotak Lift diawal Pengoperasian
1
DISPLAY Kotak Lift Bergerak Naik LS2 Aktif.Kotak Lift Berhenti1
2
Pintu Membuka Pintu Membuka Kotak Lift Bergerak Naik LS2 Aktif1
2
Pintu Membuka LS3 Aktif.Kotak Lift Berhenti3
Kotak Lift Bergerak Naik LS2 Aktif1
2
Pintu Membuka LS3 Aktif3
LS4 Aktif.Kotak Lift Berhenti4
Pintu Membuka (Lihat Penjelasan Lebih Lanjut)
NB:
Lt.1 Lt.2 Lt.3 Lt.4
ES
Rem Tidak Aktif
Ket :
Indikator menyala Indikator tidak menyala
c) Control Unit
Gambar 4. Kotak Control Unit
Bagian-bagian dari Control Unit seperti tampak pada gambar 4:
(1) Relay Tombol: Rangkaian relay ini berperan dalam pengaturan fungsi tombol pengiriman pada tiap lantai. Tombol pengiriman hanya aktif di lantai dimana kotak lift berada. Pada rangkaian ini juga terdapat dua relay yang berfungsi mengkontrol putaran motor pintu dan motor rem (forward/reverse) [3].
(2) Relay Limit Switch: Rangkaian relay ini terhubung dengan Limit switch pada lift yaitu LS1, LS2 (LDR10, LS3 (LDR2) dan LS4. Rangkaian ini berfungsi untuk memberi sinyal pada PLC dan Rangkaian-rangkaian relay lainnya yang membutuhkan sinyal dari rangkaian ini. Led berfungsi sebagai indikator aktif atau tidaknya relay [3].
(3) Driver 7 segment: Rangkaian ini berfungsi untuk mengubah tampilan angka pada display di masing-masing lantai [3].
(4) Rangkaian Sensor LDR: Rangkaian ini berfungsi untuk mengatur kepekaan LDR terhadap cahaya luar, pengaturan dilakukan dengan cara memutar potensiometer masing-masing LDR [3].
(5) Relay 7 segments:Rangkaian relay ini berfungsi untuk memberi sinyal inputan ke Driver 7 Segment sehingga mengubah tampilan pada display [3]. Rangkaian ini
banyak berhubungan dengan Rangkaian Relay Limit Switch. Led sebagai indikator
memberi informasi relay keberapa yang aktif, angka pada indikator sesuai dengan angka yang tertera pada relay.
(6) PWM dan Relay-relay:Rangkaian PWM berfungsi untuk mengatur frekuensi yang digunakan oleh motor pintu dalam hal ini berhubungan dengan kecepatan putaran motor [3]. Pada rangkaian ini juga terdapat relay-relay eksternal yang berhubungan dengan sensor-sensor dan aplikasi lainnya yang bersifat menunjang dalam system kerja lift ini.
5. Kesimpulan
Prototipe sistem aplikasi lift barang empat lantai yang dirancang untuk mengirim dan
memanggil muatan barang telah berhasil dibuat dengan menggunakan pemrograman PLC.
Pada perumusan masalah dinyatakan bahwa lift barang ini dirancang/diprogram untuk
dapat melakukan pengiriman barang ke lebih dari satu lantai sekaligus dalam satu perintah
pengiriman. Dalam pembahasan hal itu dimungkinkan untuk diprogramkan pada lift barang
ini dan seperti dapat dilihat dalam cuplikan program PLC dari sistem aplikasi ini. Selain itu prototipe ini dapat digunakan sebagai model dan sekaligus modul praktek dalam pembelajaran untuk topik pemrograman PLC, motor AC, dan pengaturan inverter.
Daftar Pustaka
[1] Crispin, Alan J., 1997, Programmable Logic Controllers and their Engineering
Applications 2nd ed., McGraw-Hill, England
[2] Gary Rocki, Glen Mazu, 1992, Electrical Motor Controls: Automated Industrial
Systems 3rd ed., American Technical Publishers Inc., USA
[3] Histand, Michael B. dan Alciatore, David G., 1999, Introduction to Mechatronics
and Measurement Systems, American Technical Publishers Inc., USA
[4] --, 2005, Software CX Programmer, OMRON, Indonesia
[5] http://science.howstuffworks.com/elevator.htm, 8 Maret 2008
