Rancang Bangun Sistem Kontrol Lubrikasi Roda Penyangga
Cooler Untuk Memudahkan Troubleshooting Berbasis
Programmable Logic Controller (PLC)
Sugiono, Muhammad Atto’illahABSTRAK
Lubrikasi roda penyangga cooler sangat penting bagi kontinuitas kerja cooler yang merupakan bagian vital dari proses produksi semen. Pergerakan grate plate cooler harus lancar selama operasi dan tidak boleh mengalami hambatan. Maka roda-roda penyangga grate
plate harus dapat berputar secara normal. Oleh karena itu diperlukan suatu sistem kontrol
yang mengatur waktu pelumasan roda-roda tersebut sehingga tidak terjadi kemacetan atau keausan yang dapat berakibat pergerakan grate plate tidak optimal, yaitu sebuah sistem kontrol lubrikasi roda penyangga cooler yang otomatis dan handal serta mampu bekerja terus-menerus dan mudah dilakukan troubleshooting apabila terjadi masalah. Sistem kontrol yang baru ini menggantikan sistem kontrol lama yang rumit dan kadang terjadi kerusakan yang tidak dapat ditangani secara cepat. Dengan menggunakan Programmable Logic Controller (PLC) yang dilengkapi dengan program ladder, dapat dibuat sistem kontrol lubrikasi dengan harga yang lebih murah dan memberikan hasil yang optimal. Hasil pengujian sistem kontrol ini berhasil. Pada kondisi Ready, saat command masuk, sistem kontrol ini langsung bekerja sesuai dengan waktu yang telah diset. Dan memberikan sinyal alarm dengan lampu indikasi di panel serta mengirim sinyal ke Central Control Room (CCR) apabila terjadi kegagalan operasi.
Kata Kunci : cooler, sistem kontrol, pico controller, lubrikasi
PENDAHULUAN Latar Belakang
Dalam industri persemenan, cooler adalah bagian yang vital. Apabila gagal kerja maka pabrik dapat mengalami
shutdown. Fungsinya adalah mendinginkan
produk terak (clinker) setelah melalui
proses pembakaran 1400oC. Cooler
mempunyai grate yang berlapis, yang
bergerak bergantian sehingga dapat
mendorong material menuju alat
pengangkut. Di bawah grate terdapat roda-roda pejal bebas, yang menahan grate plate saat bergerak.
Sistem kontrol lubrikasi roda
penyangga cooler sangat diperlukan untuk mengatur waktu pelumasan roda-roda tersebut sehingga tidak terjadi kemacetan
atau keausan yang dapat berakibat
pergerakan grate tidak optimal. Oleh karena itu sistem kontrol lubrikasi ini harus handal dan memudahkan troubleshooting bila terjadi masalah. Maka sistem lubrikasi
ini dibuat menggunakan PLC Pico
Controller yang sangat sederhana dan
dilengkapi dengan program ladder, serta didukung komponen-komponen listrik dan lampu indikasi operasi. Sistem kontrol yang baru ini menggantikan sistem kontrol lama yang rumit dan kadang terjadi kerusakan yang tidak dapat ditangani secara cepat. Dengan desain alat ini, dapat dilakukan troubleshooting yang lebih cepat bila terjadi masalah dan mudah dipahami.
Tujuan
Tujuan pembuatan skripsi ini adalah membuat sistem kontrol lubrikasi roda
penyangga cooler berbasis PLC,
menggantikan sistem kontrol lama, untuk memudahkan troubleshooting bila terjadi masalah dan menghemat biaya pembelian. Rumusan Masalah
Mengacu pada permasalahan yang ada, maka rumusan masalah ditekankan pada :
a. Merancang sekaligus merealisasikan suatu sistem kontrol lubrikasi yang berbasis PLC, yang merupakan suku cadang yang mudah diperoleh (bersifat umum) dan telah ada pada gudang PT Semen Gresik, serta mampu melakukan fungsi-fungsi sistem kontrol yang lama. b. Membuat perangkat lunak berbasis PLC
yang mampu melaksanakan fungsi timer,
counter, dan lain-lain.
Batasan Masalah
Dalam pembuatan skripsi ini ada banyak hal yang terlibat di dalamnya, sehingga untuk mempersempit pokok pembahasan, telah ditetapkan beberapa batasan masalah :
1. Pada skripsi ini akan dibuat sistem kontrol lubrikasi roda penyangga cooler pabrik Tuban 2, dengan menggunakan PLC Pico Controller.
DASAR TEORI Sistem Kontrol Lubrikasi Roda Penyangga Cooler
Sistem kontrol lubrikasi berfungsi mengatur waktu maupun urutan (sequence) kerja pelumasan. Sistem kontrol lubrikasi
bekerja terus-menerus (aktif) setelah
mendapat perintah running dan berhenti bila perintah dicabut atau terjadi alarm.
Sistem kontrol lubrikasi yang ada
sebelumnya adalah menggunakan
FARVAL SS4500, yang dirancang oleh
Dan mulai diaplikasikan di cooler pabrik tuban 2 Semen Gresik mulai tahun 1997. Selama beroperasi, yang menjadi masalah adalah troubleshooting yang sulit karena kontroler ini terdiri dari komponen-komponen kecil.
FARVAL SS4500 board mempunyai dua sinyal input, yaitu sinyal perintah
running dari Central Control Room (CCR)
dan sinyal dari cycle switch. Sinyal
output-nya ada dua, yaitu sinyal untuk
menjalankan pompa lubrikasi dan sinyal alarm ke CCR. Kontroler ini mempunyai tiga LED, yaitu hijau, kuning, dan merah, yang menginformasikan mode atau status :
1. Normal – ketika LED hijau berkedip maka kontroler mode operasi normal, yang berarti sedang beroperasi atau tidak ada alarm.
2. Cycle In Progress – ketika LED kuning berkedip maka kontroler mode lubrikasi, yang berarti pompa lubrikasi
running.
3. Fault – ketika LED merah berkedip maka kontroler mode alarm, yang berarti kontroler mendeteksi suatu masalah.
4. Standby Mode - ketika LED hijau menyala terus (tidak berkedip) maka kontroler mode standby, yang berarti menunggu perintah beroperasi.
Penjelasan mengenai kerja sistem kontrol lubrikasi roda penyangga cooler yang lama dan spesifikasinya dapat dijadikan pedoman untuk perencanaan
sistem kontrol yang baru berbasis
Programmable Logic Controller (PLC)
Dasar Teori Cooler
Grate Cooler sebagai pendingin
dengan berpendingin udara dilakukan dengan jalan melewatkan udara melalui celah-celah dari landasan (grate) dari klinker, kemudian panas akan ditransfer dari klinker ke udara. Tekanan udara yang
tinggi mengakibatkan diperlukannya
mempertahankan material flow feed dan
apabila hal ini tidak diperhatikan
perpindahan panas rata-rata dapat lebih tinggi dari keluaran yang sebenarnya dan
disebabkan karena kondisi perubahan panjang pendingin yang dilalui klinker,
undergrate dipisahkan ke dalam beberapa
kompartemen, yang mana setiap
kompartemen mempunyai fan tersendiri untuk mensuplai udara pada suatu tekanan dan volume yang kompatibel dengan kondisi pada setiap section tersebut.
Gambar 1 Grate Plate Cooler Dasar Teori Pico Controller
Pico Controller adalah sebuah relay
kontrol elektronik dengan fungsi logika,
timer, counter, dan real time clock yang
ada di dalamnya. Dengan kata lain, Pico
Controller adalah sebuah kontrol dan
peralatan input yang dapat melakukan berbagai macam tugas di dalam suatu aplikasi mesin dan bangunan.
Pico Controller diprogram
menggunakan diagram ladder. Masing-masing elemen pemrograman dimasukkan secara langsung melalui layar Pico
Controller. Atau melaui komputer (PC)
dengan menggunakan software Picosoft.
Gambar 2 Pico Controller Dasar Teori Program Ladder
Program ladder adalah salah satu metode sederhana yang digunakan untuk
program PLC. Itu adalah bahasa
pemrograman grafis berevolusi dari relay
rangkaian listrik. Setiap pernyataan
program diwakili dengan baris, yang disebut anak tangga, yang memiliki semua masukan yang relevan ke kiri dan output ke kanan.
Pemrograman PicoSoft
Software pemrograman PicoSoft
adalah sebuah program keluaran Allen Bradley, yang digunakan untuk membuat proyek program (diagram rangkaian) dan dapat di-download-kan ke Pico Controller. Komponen Pendukung
MCB adalah alat yang berfungsi untuk memutus hubungan listrik yang bekerja secara otomatis apabila ada arus atau beban lebih yang melebihi kapasitas nominal dari MCB tersebut. Tidak seperti sekering (fuse), yang beroperasi hanya sekali kemudian diganti, MCB dapat direset (baik secara manual maupun otomatis) untuk mengembalikan operasi normal.
Kontaktor adalah peralatan listrik yang bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Pada kontaktor terdapat sebuah belitan yang mana bila dialiri arus listrik akan timbul medan magnet pada inti besinya, yang akan membuat kontaknya tertarik oleh gaya magnet yang timbul tadi. Kontak Bantu NO (Normally Open) akan menutup dan kontak Bantu NC (Normally
Close) akan membuka.
Relay adalah suatu piranti yang
menggunakan elektromagnet untuk
mengoperasikan seperangkat kontak
saklar. Susunan paling sederhana terdiri dari kumparan kawat penghantar yang dililit pada inti besi. Bila kumparan ini dienergikan, medan magnet yang terbentuk menarik armatur berporos yang digunakan sebagai pengungkit mekanisme saklar.
PERENCANAAN DAN PEMBUATAN Konfigurasi Sistem
Gambar 3 Blok Diagram Sistem Kontrol Lubrikasi
Sistem ini terbagi dalam 3 bagian, yaitu input, proses, dan output. Bagian
input terdiri dari sinyal command dari CCR
(Central Control Room) dan sinyal input dari tombol di panel. Di bagian proses hanya ada PLC Pico Controller yang memproses sinyal atau mengatur sequence
kerja sistem sesuai program yang
dijalankan. Sedangkan di bagian output, sistem ini akan memberikan sinyal ke CCR, dan ke lampu indikasi di depan panel serta memberikan perintah ke aktuator.
CYCLE TERCAPAI ? POMPA RUNNING COMMAND CCR OFF TIME TERCAPAI ? TIMER TERCAPAI ?
FAULT POMPA BERHENTI
YA YA YA TIDAK TIDAK TIDAK FINISH START
Perencanaan Panel Kontrol
Panel kontrol dibuat dari bahan besi yang mempunyai panjang (p), lebar (l), dan tinggi (t) yaitu 30 cm X 20 cm X 40 cm. Barangnya sudah jadi dan banyak terjual di pasaran. Komponen utama dirangkai di atas base plate bagian dalam panel dan berada di pintu panel untuk tombol dan lampu indikasi.
Gambar 5 Panel Kontrol Komponen yang dibutuhkan:
4 buah lampu, yaitu indikasi power,
ready, pompa running, dan alarm.
3 tombol (push button), yaitu local start, reset, dan tes lampu.
1 breaker single phase untuk safety kontroler.
1 breaker three phase untuk safety motor.
1 kontaktor untuk motor.
1 relay berfungsi sebagai kontak alam ke CCR.
Perancangan Program
Program berupa diagram ladder dibuat dengan menggunakan software Picosoft 6.0, kemudian men-download-nya ke Pico
Controller
Gambar 6 Tampilan Circuit Diagram
PLC Pico Controller Sinyal ke CCR Lampu Indikasi Aktuator Command CCR Tombol Panel
Input Proses Output
Cycle Switch POWER READY RESET ALARM PUMP RUNNING LOCAL START LAMP TEST PLC PICO SK R1 F1 5K7 4Q1 p l t
Program utama dalam sistem kontrol ini adalah program timer dan counter.
Gambar 7 Rung Timer
Gambar 8 Rung Counter
Gambar 9 Parameter Fungsi Timer di PicoSoft
Gambar 10 Parameter Fungsi Counter di PicoSoft
Perakitan dan Pemasangan Panel Kontrol
Gambar 11 Pemasangan Komponen dan Pengkabelan pada Panel
Gambar 12 Sistem Kontrol Lubrikasi Roda Penyangga Cooler yang telah Terpasang di
PENGUJIAN DAN ANALISA Pengujian Rangkaian Input Pico Controller
Tabel 1 Hasil Pengujian Sinyal Input Pico Controller
Dari hasil pengujian diketahui bahwa rangkaian sudah benar dan Pico Controller dapat menerima sinyal input.
Pengujian Rangkaian Output Pico Controller
Gambar 13 Contoh Rung Pengujian Output Pico Controller
Dengan membuat satu rung
sebagaimana Gambar 13 dan
men-download-kannya ke dalam Pico
Controller, maka output dapat diuji satu
per satu dengan cara mengganti Q01 sampai Q06.
Tabel 2 Hasil Pengujian Sinyal Output Pico Controller
Dari hasil pengujian diketahui bahwa
Pico Controller dapat mengeluarkan sinyal output..
Pengujian Program dan Perangkat Keras
Tabel 3 Hasil Pengujian Program dan Perangkat Keras Terminal Input Pico Controller Deskripsi Yang Dilakukan Power di Terminal Input Pico Controller Display di LCD Pico Controller 1 Local Start Tekan Tombol PB1 Ada Ada 2 Reset Tekan Tombol PB2 Ada Ada 3 Lamp Test Tekan Tombol PB3 Ada Ada 4 Cycle Switch Jumper Power ke Terminal X1-5 Ada Ada 5 Command Active dari CCR Jumper Power ke Terminal X1-9 Ada Ada 6 Indikasi Pump Running Geser knob kontaktor 5K7 Ada Ada Termin al Output Pico Control ler Deskri psi Outp ut Power di Termi nal Input Kont ak Relay Outp ut Displ ay di LCD 1 Comma nd Pump Q01 Input 1 di-jumper Close d Ada 2 Lampu Pump Runnin g Q02 Input 1 di-jumper Close d Ada 3 Lampu Alarm Q03 Input 1 di-jumper Close d Ada 4 Informa si Alarm ke CCR Q04 Input 1 di-jumper Close d Ada 5 Lampu System Active Q04 Input 1 di-jumper Close d Ada 6 Indikasi System Active ke CCR Q05 Input 1 di-jumper Close d Ada
No Sebab Waktu Akibat Detail
1
Sinyal
command active masuk
Conditional Sistem aktif
Lampu system active L2 menyala dan sistem menunggu untuk pompa ON 2 Cycle switch masuk Sebelum batas waktu ON habis saat pompa running Pompa OFF Menunggu waktu ON berikutnya 3 Cycle switch tidak masuk Sampai batas waktu ON habis saat pompa running Alarm Lampu alarm L4 menyala dan sinyal command alrm ke CCR hilang 4 Local start ditekan Conditional Pompa running Kontaktor 5K7 energized 5 Tombol reset di taken Saat terjadi alarm Alarm hilang Lampu alarm L4 mati dan sinyal command alarm ke CCR ada Semua lampu L2,
Dari hasil pengujian diketahui bahwa program bekerja dengan benar dan sesuai dengan konfigurasi sistem.
KESIMPULAN
Setelah melakukan perencanaan dan pembuatan sistem kemudian dilakukan pengujian dan analisanya, maka dapat diambil kesimpulan tentang sistem kontrol lubrikasi roda penyangga cooler, yaitu sebagai berikut :
1. Sistem kontrol lubrikasi roda penyangga
cooler yang baru, menggunakan Pico Controller yang merupakan spare part
umum di gudang PT Semen Gresik, dirancang dengan mudah dari dua bagian yang terintegrasi yaitu perangkat keras dan perangkat lunak. Desain rangkaian perangkat keras disesuaikan dengan komponen yang digunakan dan support dengan Pico Controller. Sistem ini dapat menggantikan sistem kontrol lama FARVAL SS4500 dan mampu bekerja sesuai dengan sistem kontrol lama. 2. Perangkat lunak yang berupa diagram
ladder dibuat menggunakan software
PicoSoft yaitu software khusus untuk
Pico Controller yang memiliki fasilitas
fungsi timer dan counter. DAFTAR PUSTAKA
1. Bradley, Allen. 2005. User Manual
of Pico Controller. Jerman :
Rockwell Automation.
2. _______. 2004. FARVAL SS4500
Multi-Function Controller/Monitor.
USA : Bijur Delimon.
3. Firmansyah, Imam. 2006. Analisis
Sistem Pelumasan pada Mesin
Honda Civic 16 valve. Semarang.
4. Maulana, Taufan. 2007. Aplikasi
Sistem Kontrol Weight Feeder
Berbasis PLC Sebagai Pengganti
Sistem Kontrol Schenck Tipe
Multicont di PT Semen Gresik
(Persero) Tbk Pabrik Tuban 1.
Malang. 5. http://id.wikipedia.org/wiki/Circuit_ Breaker 6. http://id.wikipedia.org/wiki/Relai 7. http://jendela.web.id/misc/fungsi-lubrikasipelumasan 8. http://lachigau.wordpress.com/2009/ 02/24/grate-cooler-pabrik-semen 9. http://www.plccenter.com/Buy/FAR VAL/SS4500 10. http://ww.plc-course.com/PLC- Basic/Introduction-to-ladder-diagram-course.html 11. http://www.scribd.com/doc/267899 54/kontaktor
