TI-3222: Otomasi Sistem Produksi

(1)

TI - 3222: Otomasi Sistem Produksi

Pe r a la t a n Pe n ge n da li di I n du st r i

Laborat orium

Laborat orium Sist emSist em ProduksiProduksi

w w w .lspit b.org

w w w .lspit b.org ©

D e pa r t e m e n Te k n ik I n du st r i FTI - I TB

Hasil Pembelajaran

• Um um

Mahasiwa m am pu unt uk m elakukan proses perancangan

sist em ot om asi, sist em m esin NC, sert a m erancang dan

m engim plem ent asikan sist em kont rol logika.

• Khusus

(2)

TI-3222: Otomasi Sistem Produksi - 4

3 Peralatan Pengendali di I ndustri

1. Peralat an Pengendali Ut am a dan Pengarah ( 1)

Peralat an pengendali adalah kom ponen yang m engat ur daya

yang dikirim kan ke suat u beban elekt rik t ert ent u. Sem ua kom ponen yang diper gunakan dalam sirkit pengendali ( m ot or) dapat diklasifikasikan m enj adi pengendali ut am a ( m ot or) dan pengendali pengarah ( m ot or) .

Peralat an Pengendali Ut am a ( Prim ary Cont rol Device) , sepert i kont akt or ( m ot or) , st art er, dan cont roller m enghubungkan beban ke garis list rik.

Peralat an Pengendali Pengarah ( Pilot Cont rol Device) , sepert i relay, at au peralat an yang m engakt ivasi sirkit daya,

m engarahkan operasi dari peralat an lainnya.

Cont oh: pushbut t ons, flow swit ches, pressure swit ches dan t herm ost at .

Peralatan Pengendali di I ndustri

1. Peralat an Pengendali

Ut am a dan Pengarah ( 2)

Peralat an ini j angan dipergunakan unt uk m enghidupkan / m engalir kan daya yang besar , kecuali

per alat annya m em ilik i spesifikasi yang m em ungkinkan.

(3)

5 2. Saklar Manual

• Saklar m anual adalah saklar yang dikendalikan

dengan m enggunakan t angan, cont oh t oggle

sw it ch, slide sw it ch, rocker sw it ch, DI P sw it ches,

rot ary sw it ch, t hum bw heel sw it ches, select or

sw it ch, pushbut t on sw it ches, drum sw it ch.

2. Saklar Manual

•

Toggle Sw it ch

(4)

7 2. Saklar Manual

• Rocker Sw it ch

Merupakan hasil m odifikasi dari slide sw it ch. Dengan m enekan pada sat u sisi dari saklar akan m engakibat kan luncuran m eluncur ke bagian lainnya.

• DI P Sw it ches

DI P: Dual in Package. Merupakan saklar kecil yang didesain unt uk disat ukan pada papan sirkit . Dalam sat u DI P Sw it ches ini t erdapat beberapa saklar. Bent uk dari DI P Sw it ches ini biasanya bisa t erdiri dari t oggle swit ch, at au rocker sw it ch, at au slide sw it ch.

2. Saklar Manual

• Rot ary Sw it ch

(5)

9 2. Saklar Manual

• Thum bwheel Sw it ch

Merupakan swit ch yang diper gunakan dalam peralat an kom put er- pengendali unt uk m em berikan inform asi dari operat or ke kom put er. Keluaran dari saklar ini biasanya dalam bent uk BCD (Binary- Coded Decim al) , desim al, at aupun

hexadesim al, yang bisa digunakan unt uk kom unikasi kom put er.

2. Saklar Manual

• Select or Swit ch

Saklar ini diakt ifkan

(6)

1 1

2. Saklar Manual

• Pushbut t on Sw it ch

Ter diri dari dua j enis, yait u NO dan NC, unt uk NO, j ika saklar ini dit ekan, m aka akan m engalirkan arus, nam un j ika dilepaskan, m aka arus akan berhent i m engalir, sedangkan unt uk m odel NC adalah sebalik nya

2. Saklar Manual

• Drum Sw it ch

(7)

1 3

3. Saklar Mekanik

• Saklar ini m erupakan saklar yang digerakkan

ot om at is m elalui t ekanan, posisi, at aupun

t em perat ur.

• Cont oh : lim it sw it ches, m icrosw it ches,

t em perat ure sw it ches, pressure sw it ches dan

j uga level sw it ches.

3. Saklar Mekanik

• Lim it sw it ch

(8)

1 5

3. Saklar Mekanik

• Microswit ch

Microswit ch ini m erupakan saklar " snap- act ing" yang dit em pat kan dalam kem asan yang kecil. Dalam saklar ini, proses swit ching sebenarnya t erj adi dengan kecepat an yang konst an, dan t idak dipengaruhi oleh kecepat an gerak m ekanik akt ivasinya.

3. Saklar Mekanik

• Tem perat ure Swit ch at au

Therm ost at

Therm ost at ini diper gunakan unt uk m engindra perubahan t em perat ur. Saklar ini akan akt if j ika t erj adi perubahan

t em perat ur sam pai pada level t ert ent u. Saklar ini akan

(9)

1 7

3. Saklar Mekanik

• Pr e ssu r e Sw it ch e s

Dipergunakan unt uk m engendalikan t ekanan dari cairan at aupun gas. Biasanya didesain unt uk m em buka at aupun m enut up kont akt or pada saat t ekanan t ecapai. Saklar ini m erupakan saklar yang dioperasikan secara pneum at ik ( udara) .

3. Saklar Mekanik

• Le ve l Sw it ch e s

(10)

1 9

4. Transducer & Sensor

• Tranducers adalah peralat an yang dapat m engubah energi

dari sat u bent uk ke bent uk lainnya.

Tranducers dapat dibagi m enj adi dua bagian yait u:

1. I nput Tranducers. Elect r ic- I nput Tranducer s m engubah energi non- list r ik sepert i suara, cahaya m enj adi energi list rik . 2. Out put Tranducer s. Elect ric- Out put Tranducers m erupakan

kebalikan dar i Elect r ic- I nput Tranducer s.

Ter dapat t ipe- t ipe t randucers yang dipergunakan unt uk m engkonversi energi m ek anik, m agnet ik, panas, opt ik, at aupun kim ia m enj adi arus dan t egangan list rik.

(11)

2 1

4. Transducer & Sensor

• Proxim it y Sensor

Merupakan sensor yang m endet eksi keberadaan dari suat u obj ek t anpa m elakukan kont ak fisik.

Proxim it y sensor ini akan dipergunakan dalam kondisi :

– Obj ek yang ak an didet ek si t erlalu kecil.

– Respons cepat dan kecepat an swit ching diperlukan, m isalnya dalam m enghit ung, at aupun ej ect ion cont rol applicat ions. – Obj ek har us diindra m elalui pem bat as non m et alik , sepert i kaca,

plast ik dan k ar t or kert as.

– Lingk ungan yang ber bahaya, dim ana sist em t erprot eksi dengan baik , dan t idak diharapkan adanya kont ak m ekanik.

– Jika dibut uhkan sak lar y ang panj ang um ur dan andal

– Sist em pengendali elek t r onik cepat y ang m em but uhk an signal m asukan bebas pant ulan.

I nduct ive Proxim it y Sensor adalah peralat an sensor yang diakt ifkan oleh obj ek logam .

– I nduct ive Sensor ini dapat diakt ifkan baik dalam posisi ak sial at aupun radial.

Capacit ive Proxim it y Sensor adalah sensor yang diakt ifkan oleh m at erial kondukt if at aupun non- kondukt if, sepert i kayu, plast ik, cairan, gula, t epung, at aupun gandum .

4. Transducer & Sensor

(12)

2 3

4. Transducer & Sensor

• Capacit ive Proxim it y Sensor

4. Transducer & Sensor

• Magnet ic swit ch ( reed

relay)

Sw it ch m agnet ic at au sering j uga disebut

sebagai reed- relay. Sensor ini t erdiri dari dua plat kont ak yang t erprot eksi penuh dalam ruang kaca yang m em punyai gas prot eksi. Reed relays ini cepat , lebih andal, dan m enghasilkan

(13)

2 5

4. Transducer & Sensor

•

Sensor cahaya yang paling sering dij um pai adalah phot ovolt aic at au sel solar, dim ana peralat an ini m engkonversi energi cahaya m enj adi ener gi list rik.

•

Phot oconduct ive ( Phot oresist ive) cell m erupakan salah sat u t randucers cahaya yang sering dipergunakan. Energi cahaya yang j at uh pada sel phot oconduct ive akan m engakibat kan perubahan resist ansi pada sel, j ika cahaya sedang gelap, m aka resist ansi akan t inggi, dem ikian j uga sebaliknya.

4. Transducer & Sensor

• Terdapat dua t ipe

ut am a dari sensor

phot oelekt rik ini, yait u:

1. Reflect ive- t ype phot oelect ric sensor, dipergunakan unt uk m endet eksi cahaya yang dipant ulkan dari obj ek

(14)

2 7

4. Transducer & Sensor

Fasilitas yang disediakan oleh sensor phot oelekt r ik antara lain :

1.

Deteksi non-kontak. Proses deteksi ini tidak akan mengakibatkan kerusakan baik pada target ataupun sensor.

2.

Deteksi target virtual dari segala material. Proses deteksi ini didasarkan atas jumlah cahaya yang diterima, atau perubahan dalam jumlah cahaya yang dipantulkan. Metoda ini memungkinkan untuk mendeteksi target yang terbuat dari berbagai material, misalnya kaca, logam, plastik, kayu ataupun cairan.

3.

Jarak deteksi yang jauh. Reflective-Type PhotoElectric Sensor mampu mendeteksi sampai jarak 1 (satu) meter, sedangkan Through-Beam PhotoElectric Sensor mampu memdeteksi sampai jarak 10 (sepuluh) meter.

4.

Diskriminasi warna. Sensor ini memiliki kemampuan untuk mendeteksi cahaya dari objek berdasarkan reflektansi dan penyerapan cahaya dari warna tersebut.

5.

Deteksi dengan keakuratan tinggi. Dengan istem optikal yang unik dan sirkit elektronik presisi memungkinkan deteksi objek dengan keakuratan tinggi.

4. Transducer & Sensor

•

Bar- Code

Teknologi Bar- Code adalah y ang paling banyak diim plem ent asik an di indust ri, biasanya diper gunak an unt uk

m em asukkan dat a secara cepat , dan akurat .

Sim bol Bar - Code t erdiri dar i 30 karakt er yang dienk odekan m enj adi bent uk yang bisa dibaca m esin.

(15)

2 9

4. Transducer & Sensor

• Hall- Effect Sensors

Sensor ini didesain unt uk m endet eksi keberadaan dari obj ek m agnet ik, biasanya m agnet perm anen. Biasanya digunakan unt uk m ensinyalir posisi dari kom ponen, dan sensor ini m em iliki t ingkat k et elit ian yang t inggi.

4. Transducer & Sensor

• Ult rasonic Sensors

Sensor ini dioperasikan dengan m engirim kan gelom bang suara pada t arget dan m engukur w akt u yang dibut uhkan oleh gelom bang unt uk m em ant ulkan kem bali. Wakt u yang dibut uhkan oleh gem a unt uk

(16)

3 1

4. Transducer & Sensor

• Pressure Sensors

St rain Wire Gauge Transducer akan m engkonversi

t egangan m ekanik m enj adi signal elekt rik.

– Prinsip yang dit erapkan adalah m engikut i prinsip bahwa kondukt or akan m em iliki resist ansi yang berbeda pada sisi panj ang at aupun m endat arnya.

– Gaya yang dikenakan pada bidang ukur akan

m enyebabkan bidang m em bengkok, bengkokan ini akan m endist orsi ukuran bidang, dan akan t erj adi perubahan resist ansi.

– Perubahan resist ansi ini ak an disinyalir oleh sirkit yang ada.

St rain Gauge Load Cells biasanya t erbuat dari baj a dan

bidang ukur t egangan yang sensit if.

4. Transducer & Sensor

(17)

3 3

4. Transducer & Sensor

• Sem iconduct or st rain gauge

m enggunakan piezoelect ric cryst al sebagai elem en

pengindraannya. Jik a k rist al diberi gaya, m aka bent uk k rist al akan berubah dan m enghasilkan t egangan pada t er m inal k eluaran dari k rist al, j enis st rain gauge ini m em ilik i sensit iv it as yang lebih t inggi dibandingkan dengan st rain wire gauge.

4. Transducer & Sensor

• Displacem ent Tranducers

(18)

3 5

4. Transducer & Sensor

• Displacem ent

Tranducers

Displacem ent Tranducers yang paling um um dipakai indust ri adalah LVDT ( Linear Variable Different ial Transform er) . LVDT ini digunakan unt uk m engendalikan level air di dalam t angki.

4. Transducer & Sensor

(19)

3 7

4. Transducer & Sensor

• Tem perat ure Sensors

Ter dapat em pat j enis sensor t em perat ur, yait u :

1. Ther m ocouple. Ther m ocouple ini t erdiri dari sepasang kondukt or yang t idak sam a y ang dikeling ber sam a pada sat u sisi saj a, sisi yang dikeling m erupakan persam bungan unt uk pengukur an, sedangk an sisi yang t idak dik eling m er upak an per sam bungan referensi. Dalam fungsinya sebagai t her m ocouple, m aka akan t erdapat per bedaan t em perat ur pada kedua sisi ini. Jika t er dapat per bedaan, m aka t egangan DC kecil akan dibangk it kan. 2. Resist ance Tem perat ure Det ect ors ( RTDs) . Konsep ini ber dasar

bahw a ham bat an elekt rik pada logam berv ar iasi secara propor sional dengan suhu. Variasi propor sional ini sangat t epat dan bisa ber ulang, sehingga m em ungkinkan unt uk pengukuran suhu yang konsist en m elalui pendet ek sian ham bat an elek t r ik . Biasanya logam yang ser ing digunakan ini adalah plat ina, karena plat ina adalah sangat bagus dalam bat as suhu, linearit y , st abilit y , dan reproducibilit y . Ter dapat sensor aliran udara yang

m enggunakan panas RTD yang m endet ek si r eduk si at aupun kenaikan dari alir an udara m elalui efek pendingin y ang m elalui elem en pengindr a.

4. Transducer & Sensor

• Tem perat ure Sensors

Terdapat em pat j enis sensor t em perat ur, yait u :

3. Therm ist or. Merupakan ham bat an suhu sensit if yang m em iliki koefisien t em per at ur negat if. Jika suhu m eninggi, m aka resist ansi akan m enurun, dan sebaliknya.

Therm ist or ini sangat sensit if, sebanyak 5 % resist ansi berubah unt uk set iap perubahan suhu ( oC) , unt uk it u sangat t epat unt uk m endet eksi set iap perubahan suhu, dan m assanya yang kecil m em ungkinkan unt uk

(20)

3 9

4. Transducer & Sensor

•

Velocit y / RPM Sensors

Tachom et er biasanya m er upakan m agnet per m anen DC gener at or kecil. Jika gener at or berr ot asi, akan m enghasilkan t egangan DC y ang pr oporsional langsung t erhadap kecepat an.

Tachom et er biasanya dipasang ke m ot or pada peralat an pengukur kecepat an m ot or . Kecepat an dari put aran por os diuk ur m enggunakan m agnet ic pick up sensor . Magnet dit em pelkan k e por os.

Kum paran kecil yang t erlet ak dekat

(21)

4 1

4. Transducer & Sensor

• Encoders Sensors

Sensor ini berfungsi unt uk m engkonversi gerak linear

dan rot asi m enj adi signal digit al. Rot ary Encoder

m em onit or gerak rot asi dari peralat an. Terdapat dua

t ipe, yait u :

1. I ncrem ent al Encoder, yang m engirim kan sej um lah pulsa unt uk t iap put aran.

2. Absolut e Encoder, yang m enam pilkan kode biner spesifik unt uk perubahan posisi angular dari peralat an.

4. Transducer & Sensor

(22)

4 3

4. Transducer & Sensor

• Encoders

Sensors

4. Transducer & Sensor

• Flow Measurem ent

(23)

4 5

4. Transducer & Sensor

• Signal Condit ioning

Sinyal elekt rik yang diproduksi oleh sensor biasanya t idak dapat langsung diper gunakan. Signal Condit ioner m engubah sinyal m enj adi sinyal yang m udah diukur. Am plifikasi dan at enuasi m erupakan t eknik signal condit ioning yang biasa. Proses am plifik asi dipergunakan j ika hasil dari sensor t erlalu kecil. Sedangkan at enuasi m ereduksi t egangan sebelum diukur. Penyaringan signal unt uk m engubah frekwensi j uga m erupakan t eknik yang um um dipakai. Penyaring yang um um ant ara lain, high pass, yang hanya m elewat kan frekwensi yang high saj a, bandpass, m elewat kan frekwensi pada rent ang t ert ent u, dan low pass, yang m elew at k an frekw ensi low saj a.

Terkadang signal perlu dikonversikan dari analog ke digit al, unt uk it u dibut uhkan konvert er A/ D ( Analog Digit al) , at au sebalik nya D/ A ( Digit al Analog) .

Sm art Signal Condit ioner adalah alat yang m enggunakan prosesor dan m em ilik i kem am puan unt uk m engkonv ersi signal sensor elekt rik.

4. Transducer & Sensor

(24)

4 7

4. Transducer & Sensor

• Signal

Condit ioning

5. Aktuator

• Akt uat or adalah peralat an yang m engkonversi

sinyal elekt rik m enj adi gerak m ekanik.

(25)

4 9

5. Aktuator

• Relays

Relay adalah peralat an yang dioperasikan secara elekt rik

yang secara m ekanik akan m en- swit ch sirkit elekt rik.

Relay adalah bagian yang pent ing dalam sist em kont rol,

karena kegunaannya dalam kendali j arak j auh, dan

m engendalikan list rik t egangan t inggi dengan

m enggunakan list rik t egangan rendah.

Ket ika t egangan m engalir ke dalam elekt rom agnet pada

sist em kont rol relay, m aka m agnet akan m enarik lengan

logam pada arah m agnet , dengan dem ik ian kont ak

t erj adi.

Relay bisa m em ilik i j enis NO at au NC at aupun

dua-duanya.

5. Aktuator

(26)

5 1

5. Aktuator

• Relays

5. Aktuator

• Solenoids

Solenoid adalah peralat an yang dipakai unt uk

m engkonversi signal elekt rik at au arus list rik m enj adi

gerak linear m ekanik.

Solenoid dibuat dari kum paran, dan int i besi yang dapat

digerakkan.

Kekuat an m enarik dan m endorong dit ent ukan oleh

j um lah lilit an pada kum paran.

Sent akan dari solenoid adalah sangat pent ing.

Sent akan kecil akan dihasilkan t ingkat operasi yang

(27)

5 3

5. Aktuator

• Solenoids

5. Aktuator

(28)

5 5

5. Aktuator

• Solenoids

5. Aktuator

• Solenoid Valves

Solenoid valve ini m erupakan kom binasi dari dua unit

fungsional dasar, yait u:

1. Solenoid dengan int i dan kom ponennya.

2. Badan valve yang dim ana t erdapat piringan / colokan yang diposisikan unt uk m enghent ikan / m engalirkan aliran.

Aliran dapat m engalir t ergant ung dari gerakan dari int i

dan t ergant ung dari apakah solenoid dialiri arus at au

t idak. Jika dialir i arus, m aka kum paran akan m endorong

int i unt uk m em buka saluran ( valve) , dan pada saat

t idak dialiri arus, saluran akan dalam keadaan t ert ut up.

Solenoid valve digunakan unt uk m engendalikan hidrolik,

(29)

5 7

5. Aktuator

• Solenoid Valves

5. Aktuator

• Solenoid Valves

Direct ional valve m engalirkan,m enghent ikan dan m engat ur arah dari aliran. Saluran ini m engalirkan aliran dengan

(30)

5 9

5. Aktuator

• Solenoid Valves

5. Aktuator

(31)

6 1

5. Aktuator

• St epper Mot ors

St epper Mot or m engkonversikan pulsa elekt rik yang diberikan padanya m enj adi gerakan diskrit rot or yang disebut st ep.

Sat u put aran m ot or m em but uhkan 360 pulsa.

(32)

6 3

5. Aktuator

• St epper Mot ors

Ter dapat t iga t ipe st epper m ot or, yait u

1. Perm anent Magnet Mot ors. Konst ruksi ini akan m enghasilkan sudut langkah yang besar. Tipe ini cocok unt uk dit erapkan dalam peralat an kom put er.

2. Variable Reluct ant Mot ors. Tipe ini t idak m em ilik i m agnet perm anen, sehingga dibut uhkan proses pengendalian t ersendiri. Tipe ini biasanya dipergunak an dalam aplikasi berskala kecil, m isalnya m ej a m ikroposisi.

3. Hybrid Mot ors. Tipe ini m enggabungkan kedua t ipe di at as. Tipe ini bany ak sekali digunakan di indust ri. Rot or t erdiri dari dua keping k ut ub dengan t iga gigi diat asnya. Diant ara kut ub t erlet ak m agnet perm anen yang berm agnet sepanj ang aksis dari rot or, dan m em buat m em buat sat u uj ung m erupakan kut ub ut ara dan uj ung lainnya kut ub selat an. Gigi, t erpasang pada kut ub ut ara at aupun selat an. St at or t erdiri dari em pat gigi yang m em ut ar sepanj ang rot or. Kum paran dililit kan pada gigi st at or dan t erhubung bersam a secara pasangan.

TI-3222: Otomasi Sistem Produksi