PERANCANGAN PEMODELAN DAN SISTEM KONTROL
TRASHRACK PADA SALURAN INTAKE PLTA BATANG AGAM
PADANG SUMATERA BARAT BERBASIS PLC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
Galih Reksa Prayoga 067002124
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Siliwangi Tasikmalaya
Jl.Siliwangi No.24 Tasikmalaya
ABSTRACT
TrashRack-2 is garbage scraper tool. TrashRack-2 is designed to be applied in the hydro pool Tando Batang Agam as a tool to rake rubbish that get stuck in the filter outlet eight segments of the building. TrashRack-2 is equipped with a control system that can be operated with manual mode and automatic mode. The control system is also equipped with a functioning testing mode for maintenance.
Electromechanical control systems with the use of the relays has many drawbacks, including wear contacts easy to wear due to heat or fire due to short circuit, the current costly installation, maintenance and modification of the system that was created when these modifications are required. Using PLC of these things can be overcome, because the PLC system integrates a wide range of stand-alone components into an integrated control system and easily renovate without having to replace all the existing instruments.
From the modeling results TrashRack-TR2 Batang Agam TrashRack the program works as desired, despite the fall in the bucket is not precise on screen pin segment, minimal mechanical problems addressed by the program
Keyword :PLC CQM1H-CPU51, HMI Schneider, CX-Programmer, Vijeo Designer
ABSTRAK
TrashRack-2 adalah alat pengeruk sampah. TrashRack-2 dirancang untuk diaplikasikan di kolam tando PLTA Batang Agam sebagai alat untuk mengeruk sampah yang menyangkut pada saringan delapan segmen pada bangunan outlet. TrashRack-2 ini dilengkapi dengan sistem kontrol yang bisa dioperasikan dengan mode manual dan mode otomatis. Sistem kontrol tersebut juga dilengkapi dengan mode testing yang berfungsi untuk pemeliharaan.
Sistem pengontrolan dengan elektromekanik yang menggunakan relay-relay mempunyai banyak kelemahan, diantaranya kontak-kontak yang dipakai mudah aus karena panas atau terbakar karena hubungan pendek, membutuhkan biaya yang besar saat instalasi, pemeliharaan dan modifikasi dari sistem yang telah dibuat jika dikemudian hari diperlukan modifikasi. Dengan menggunakan PLC hal-hal ini dapat diatasi, karena sistem PLC mengintegrasikan berbagai macam komponen yang berdiri sendiri menjadi suatu sistem kendali terpadu dan dengan mudah merenovasi tanpa harus mengganti semua instrumen yang ada.
Dari hasil pemodelan TrashRack-TR2 Batang Agam yaitu program TrashRack bekerja sesuai yang diinginkan, walaupun pada sisi jatuhnya bucket tidak presisi pada pin screen segment, masalah pada mekanik seminimal mungkin diatasi oleh program
1. Pendahuluan
Terkait dengan masalah ini maka
muncullah sebuah piranti elektronik yang dapat
dapat mengatasi semua masalah tersebut, yaitu
yang dinamakan dengan PLC (Programable
Logic Controller). Hanya dengan mengeksekusi
program yang tersimpan dalam memori, PLC
dapat memonitor status dari suatu sistem
berdasarkan sinyal input yang masuk pada
PLC. Dalam pengontrolan suatu proses yang
sangat kompleks dimungkinkan untuk
menggunakan lebih dari satu PLC. Saat ini,
dengan semakin berkembangnya teknologi,
semakin banyak muncul PLC dengan merek
yang berbeda-beda, seperti Omron, Siemens,
LG, Mitsubishi, National, Festo, Sigma, dan
lain sebagainya. Karena adanya berbagai
keuntungan pada PLC inilah maka semakin
banyak industri yang saat ini menggunakan
PLC sebagai pusat dari seluruh proses produksi
mereka.
2. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian tugas akhir ini
adalah:
o Mampu memahami dasar-dasar unit
rancang bangun PLC
o Mampu memasukan dan menjalankan
program dasar di PLC
o Mampu membuat program atau diagram
ladder
3. Landasan Teori
3.1. PLC
Dalam bidang industri penggunaan mesin otomatis dan pemprosesan secara otomatis merupakan hal yang umum.
3.2. Cara kerja
Dengan menggunakan PLC hal – hal ini
dapat diatasi karena sistem PLC mengintegrasikan
berbagai macam komponen yang berdiri sendiri
menjadi suatu sistem kendali terpadu dan dengan
mudah merenovasi tanpa harus mengganti semua
instrumen yang ada.
3.3. Bahasa pemograman
Terdapat banyak pilihan bahasa untuk
membuat program dalam PLC. Masing-masing
bahasa mempunyai keuntungan dan kerugian
tergantung dari sudut pandang kita sebagai user
(programmer). Pada umumnya terdapat 2 bahasa
pemrograman sederhana dari PLC , yaitu
pemrograman Diagram Ladder dan bahasa
Instruction List (Mnemonic Code). Diagram
Ladder adalah bahasa yang umum dan dimiliki
oleh setiap PLC. Diantara nya adalah :
Intruksi Timer-TIM
Intruksi Set dan Rset
Intruksi @increment-INC
Intruksi Pulse Always On-P-ON
3.4. CX-Programmer
Aplikasi CX-Programmer adalah aplikasi
pemrograman untuk membuat program yang
termasuk dalam Vijeo Designer yang nantinya
diaplikasikan pada device Magelis XBTGT 2220 sebagai perangkat touch screen. CX-Programmer tidak dapat bekerja sendirian, untuk dapat
dibutuhkan suatu komunikator prosedur data
yang biasa disebut CX-Protocol.
Gambar 1. CX-Programmer
3.5. CX-Protocol
Aplikasi CX-Protokol menciptakan
prosedur komunikasi data (makro protokol)
untuk bertukar data antara perangkat serial
standar dengan PLC. Makro protokol
mendefinisikan protokol komunikasi untuk
komunikasi antara PLC dan perangkat yang
memiliki port serial port RS232
3.6. Vijeo Designer Sebagai Software Sebagai
Interface
Dalam membuat interface antar operator
dan mesin diperukan software Vijeo Designer
keuaran Scheider. Software tersebut berupa
grafis yang diterjemahkan oleh grafikal display
dengan alamat yang bersesuaian antara PLC
dan HMI.
Gambar 2. Vijeo Designer
3.7. Variable Tag
Variabe Tag adalah untuk
mengkomunikasikan PLC dan HMI maka
diperlukan variable tag yang bersesuaian antara
PLC dan HMI. Dalam menyusun variable tag bisa
dilihat dalam gambar dibawah ini.
Gambar 3. Variable Tag
3.8. Pengertian PLTA
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
adalah salah satu pembangkit yang memanfaatkan
aliran air untuk diubah menjadi energi listrik.
Energi listrik yang dibangkitkan ini biasa disebut
sebagai hidroelektrik. Pembangkit listrik ini
bekerja dengan cara merubah energi air yang
mengalir (dari bendungan atau air terjun) menjadi
energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan
dari energi mekanik menjadi energi listrik
(dengan bantuan generator). Kemudian energi
listrik tersebut dialirkan melalui jaringan-jaringan
yang telah dibuat, hingga akhirnya energi listrik
tersebut sampai ke rumah.
3.9. Pengertian Bendungan
Bendungan (dam) adalah konstruksi yang
dibangun untuk menahan laju air menjadi waduk,
danau, atau tempat rekreasi. Seringkali bendungan
juga digunakan untuk mengalirkan air ke sebuah
Pembangkit Listrik Tenaga Air.
Bendungan terdiri dari beberapa komponen,
yaitu :
Badan bendungan (body of dams)
Adalah tubuh bendungan yang berfungsi
sebagai penghalang air. Bendungan umumnya
memiliki tujuan untuk menahan air, sedangkan
struktur lain seperti pintu air atau tanggul
digunakan untuk mengelola atau mencegah
aliran air ke dalam daerah tanah yang spesifik.
Kekuatan air memberikan listrik yang disimpan
dalam pompa air dan ini dimanfaatkan untuk
menyediakan listrik bagi jutaan konsumen.
Pondasi (foundation)
Adalah bagian dari bendungan yang
berfungsi untuk menjaga kokohnya bendungan.
Pintu air (gates)
Digunakan untuk mengatur, membuka
dan menutup aliran air di saluran baik yang
terbuka maupun tertutup
Bangunan pelimpah (spill way)
Adalah bangunan beserta intalasinya
untuk mengalirkan air banjir yang masuk ke
dalam waduk agar tidak membahayakan
keamanan bendungan
Kanal (canal)
Digunakan untuk menampung limpahan
air ketika curah hujan tinggi.
Reservoir
Digunakan untuk menampung/menerima
limpahan air dari bendungan.
Stilling basin
Memiliki fungsi yang sama dengan
energy dissipater.
Katup (kelep, valves)
Fungsinya sama dengan pintu air biasa,
hanya dapat menahan tekanan yang lebih tinggi
(pipa air, pipa pesat dan terowongan tekan).
Merupakan alat untuk membuka, mengatur dan
menutup aliran air dengan cara memutar,
menggerakkan kea rah melintang atau memenjang
di dalam saluran airnya.
3.10. Komponen Utama Hydropower Type
Run Off River
Bendung
Bendung, Intake gate dan Connecting
tunnel Bendung berfungsi untuk mengumpulkan
air yang akan digunakan untuk pembangkit listrik
tenaga air. Dari bendungan ini air memasuki pintu
masuk intake gate menuju saluran khusus air
(connecting tunnel) yang keluar jalur sungai (run
off river). Setelah melalui connecting tunnel maka
air melewati saluran pembawa (water way)
Gambar 4. Bendung
Sandtrap
Sandtrap (pengendap pasir) Bak
pengendap digunakan untuk memindahkan
partikel-partikel pasir dari air. Fungsi dari bak
melindungi komponen-komponen berikutnya
dari dampak pasir.
Gambar 5. Sandtrap
Water Way
Waterway Saluran pembawa (water way)
atau juga dinamakan head race mengikuti
kontur dari sisi bukit untuk menjaga elevasi
dari air yang disalurkan dan menjaga energy
potensial air tetap pada nilainya.
Gambar 6. Water Way
Head Tank
Head Tank (Bak Penenang) Fungsi dari
bak penenang adalah untuk mengatur
perbedaan keluaran air antara sebuah penstock
dan headrace, dan untuk pemisahan akhir
kotoran dalam air seperti pasir dan
kayu-kayuan.
Gambar 7. Head Tank
Penstock
Penstock (Pipa Pesat/Penstock) Penstock
adalah penyalur air dari head tank yang akan
memutar turbine. Penstock dihubungkan pada
sebuah elevasi yang lebih rendah ke sebuah
sebuah Turbin
FlowChart
RAKE STANBY SWITCH ON
AUTO OPERATION
TrasRack TOP Position / Bucket Touch Sensor HOIST TOP POSITION UP
WITH BUCKET
Gambar 9. FlowChart TrashRack-TR2 Batang Agam
3.11. Rotasi TrashRack TR-2 Batang Agam
Rotasi pada TrashRack TR2 – Batang
Agam menggunakan sistem penggerak hydraulic,
terdiri dari rotary table dan rotary arm. Untuk
operasi berputar satu segment memenuhi 450 ada
sequen dimana rotary arm akan berputar terlebih
dahulu diikuti rotary table, kebalikannya untuk
berputar -450 rotary table akan berputar terlebih
dahulu diikuti rotary arm.
Gambar 10. TrashRack TR-2 Batang Agam
4. Pemodelan TrashRack TR-2 Batang Agam
Pemodelan TrashRack TR2 – Batang Agam
TrashRack TR2 – Batang Agam baik rotasi,
bucket up – down dan bucket open – close secara
visual. Pemodelan ini di adaptasikan pada skala 1
: 100. Adapun perbedaan penggerak dipilih
menggunakan penggerak jenis lain tanpa
mengurangi sistem kerja yang sebenarnya.
Gambar 11. Blok Diagram Comunication
Board
4.1. Rotasi Pemodelan TrashRack TR-2
Batang Agam
Rotasi pemodelan pada TrashRake TR2 –
Batang Agam menggunakan sistem penggerak
motor 24 VDC. Untuk berputar ke kiri dan ke
kanan dengan merubah polaritas, sehingga bisa
bergerak 3600 baik ke kiri maupun ke kanan.
Pada pemodelan jumlah segment dikurangi dari
8 (delapan) segment menjadi 4 (empat) segment
dimana setiap segment memenuhi sudut 900.
Gambar 12. Rotation Pemodelan
TrashRackTR2 Batang Agam
4.2 Bucket Up Down dan Bucket Open Close
Pemodelan TrashRack TR-2 Batang Agam
Bucket up – down pada pemodelan
TrashRack TR2 – Batang Agam menggunakan
penggerak motor DC yang menggerakkan drum
hoist dengan catu daya 24 V. Bucket bergerak
naik – turun ditarik dan diulur menggunakan
kabel sling baja pada 3 (tiga) titik paralel dan
yang tengah berfungsi sebagai pengungkit open –
close bucket. Kabel sling digulung pada drum
hoist yang dibuat beralur seperti alur screw
sehingga setiap 1 (satu) putaran menempati alur
tertentu dan tidak bertumpuk. Drum hoist terbuat
dari as drat diameter 20 dan mur sebagai cam
switch untuk up dan down.
Gambar 13. Bucket Up Down Pemodelan
Gambar 14. Bucket Open Close Pemodelan
TrashRack- TR2 Batang Agam
4.3 Screen Segmen Pemodelan
TrashRack-TR2 Batang Agam
Jumlah segment dibuat menjadi 4
(empat) segment tanpa mengurangi fungsi dari
simulasi TrashRack-2 Batang Agam.
Pembuatan screen hanya untuk
mendeskripsikan bahwa TrashRack-2 Batang
Agam hanya mengeruk sampah yang ada pada
screen
4.4. Slip Ring Pemodelan TrashRack TR-2
Batang Agam
Fungsi slip ring adalah untuk sebagai
penghantar arus pada benda yang bergerak
putar. Pada pemodelan TrashRack-2 Batang
Agam penghantar arus adalah sepasang disc
yang dibuat statik dan yang ikut berputar adalah
sepasang carbon brush dengan tegangan 220
VAC. rendah, relatif lebih sering
Gambar 15. Slip Ring Pemodelan
TrashRack-TR2 Batang Agam
4.5. System Kontrol Pemodelan
TrashRack-TR2 Batang Agam
Untuk mensimulasikan TrashRack-2
Batang Agam diperlukan sistem kontrol yang
mendekati sistem kontrol yang sebenarnya. Dalam
hal ini diperlukan beberapa tombol dan sebuah
HMI touchscreen untuk mewakili mimik
TrashRack-2 Batang Agam. Pada pemodelan ini
digunakan PLC yang akan memproses input baik
input konvensional dan HMI menjadi output.
Nama heading adalah untuk menampilkan
nama sistem tanggal, bulan, tahun dan
jam Yang harus dilakukan untuk membuat
heading dengan menggunakan pilihan text
pada toolbar HMI.
Gambar 16. Nama Heading
Panel ini adalah menu untuk menuju ke
Gambar 17. Panel Mode Operation
Panel ini adalah mode manual, untuk
memilih mode mana yang akan
dioperasikan
Gambar 18. Panel Mode Manual
Panel ini adalah mode semi auto yang
sebelumnya dipilih pada panel operation
mode
Gambar 19. Panel Mode Semi Auto
Panel ini adalah mode auto yang
sebelumnya dipilih pada panel operation
mode
Gambar 20. Panel Mode Auto
4.5. Konfigurasi Sistem Kontrol Pemodelan
TrashRack-TR2 Batang Agam
Untuk mengendalikan pemodelan
TrashRack-2 PLTA Batang Agam menggunakan
PLC (Programmable Logic Controller), tombol –
tombol, limit switch, proximity switch, toogle
antara operator dan mesin dinamakan HMI
(Human Machine Interface).
4.6. Pemograman Pemodelan TrashRack
TR-2 Batang Agam
Setelah menentukan konfigurasi control
dan menentukan input dan output PLC,
selanjutnya dilakukan pemrograman.
Pemrogram yang dimaksud adalah
pemrograman PLC dan pemrograman HMI.
Rotating Left Right Ladder Diagram
PLC
Gambar 21. Ladder Diagram Sistem Rotation Left
Righ
Gambar diatas adalah untuk mode auto
pada ladder diagram yang berkomunikasi
dengan HMI, serta terjadinya proses berputar
ke kanan dan ke kiri.
Bucket Up Down Ladder Diagram
Gambar 22. Ladder Diagram Bucket Up Down
Gambar diatas menunjukkan proses
terjadinya sistem bucket naik dan turun. Pada
pemodelan TrashRack-TR2 ini menggunakan
motor 24 VDC dengan menggunakan kabel sling
yang digulung dengan drum hoist.
Bucket Open Close Ladder Diagram
Gambar 23. Ladder Diagram Bucket Open Close
Gambar diatas menunjukkan proses
terjadinya sistem bucket buka tutup. Pada
pemodelan TrashRack-TR2 ini menggunakan
motor 24 VDC dengan menggunakan kabel sling
Setting PLC
Pemrograman PLC dilakukan dengan
menggunakan software CX-Programmer 9.0.
pertama yang dilakukan adalah melakukan
setting CPU PLC, komunikasi.
Setting CPU PLC adalah menentukan
CPU yang dipakai dan network yang dipakai.
Gambar 24. CPU dan Network
Selanjutnya setting PLC, setting PLC
disini adalah menentukan startup dan host link
port.
PLC setting startup adalah setting untuk
menentukan kondisi PLC pada saat dinyalakan.
Berikut adalah setting PLC
CQM1H-CPU51 yang diaplikasikan pada pemodelan
TrashRack Batang Agam.
Gambar 25. Setting Starup
Selanjutnya adalah melakukan setting
untuk komunikasi. Pada sistem kontrol pemodelan
TrashRack-2 Batang Agam PLC dikomunikasikan
dengan HMI sebagai programmable terminal
menggunakan serial komunikasi. Serial
komunikasi tersebut dengan kabel jenis RS 232
dengan pin 9.
Comunication setting menggunakan
standard komunikasi, hal ini dikarenakan
kecepatan transfer dan receive sudah terpenuhi.
Untuk melakukan setting
Gambar 26. PLC Setting Communication
4.7. Setting HMI ( Human Machine Interface )
Untuk membuat software HMI, pertama
kali yang dilakukan adalah membuat file baru
kemudian beri nama projectnya, tentukan type,
Gambar 27. Setting HMI
Kemudian tentukan type HMI, lalu
tekan next seperti yang terlihat pada gambar
dibawah ini.
Gambar 28. Setting Target Type dan Model
Kemudian tentukan HMI tersebut
dikomunikasikan dengan PLC yang akan
digunakan. Pada pemodelan TrashRack-2
Batang Agam menggunakan PLC CQM1H
CPU51 dengan driver Symac Link (Sysmac
Way) (SIO) dengan equipment C Link.
Komunikasi tersebut menggunakan kabel RS
232 pin 9. Seperti yang terlihat pada gambar
dibawah ini.
Gambar 29. Setting Driver dan Equipment
5. Kesimpulan
Dari uraian dan hasil pengamatan mengenai
rangkaian Pemodelan TrashRack-TR2 Batang
Agam yang menggunakan PLC CQM1H CPU51
ini dapat ditarik beberapa kesimpulan,
diantaranya:
TrashRack bekerja sesuai dengan yang
diinginkan, walaupun pada sisi jatuhnya
bucket tidak presisi pada pin screen
segment.
Masalah pada mekanik yang ada pada
pemodelan TrashRack-TR2, seminimal
mungkin di atasi oleh program.
Pada pemodelan TrashRake-TR2 Batang
Agam menggunakan interface HMI,
sehingga lebih menghemat ruang pada
sistem kontrol dan pengkabelan, sehingga
6. Saran
Untuk dapat meningkatnya keandalan
enjadi lebih baik, kiranya dapat diperhatikan
beberapa hal dibawah ini.
Kurangnya presisi pada sistem rotary karena tidak ada lock pada rotary,
sehingga tidak pas pada pin antara
bucket dengan screen.
Pada progam tidak dibuat kondisi
dimana bila pemodelan TrashRack
bucket berada pada posisi dibawah
dapat di perintah untuk berputar,
sehingga dapat merusak mekanisme
pemodelan TrashRack tersebut.
7. Daftar Pustaka
1. L.A. Bryan, Programmable controller theory and implementation second edition. An Industrial text company publication atlanta. Georgia. USA
2. Manual book PLC CQM1H CPU-51, 1999 OMRON asia pacific PTE LTD
3. Manual book scheider HMI 2220 4. Siemens technical education program 5. William Bolton, Programmable logic
