iii
UNIVERSITAS BINA NUSANTARA
Jurusan Sistem Komputer Skripsi Sarjana Komputer Semester Genap 2004/2005
SIMULASI CONVEYOR UNTUK PROSES
PENGECATAN DAN PENGERINGAN
MENGGUNAKAN PLC
William Heriawan 0221970099
Abstrak
Pada proses industri, khususnya industri yang didalamnya melibatkan proses pengecatan, sangatlah tidak efisien jika proses dilakukan secara manual karena akan menghabiskan resource yang ada. Selain itu, proses penyemprotan cat secara manual memiliki efek yang buruk bagi kesehatan manusia, yang pada akhirnya akan menganggu kontinyuitas proses itu sendiri. Penelitian ini bertujuan untuk merancang suatu prototype sistem pengendali conveyor yang dapat melaksanakan proses pengecatan dan pengeringan secara kontinyu dengan pemanfaatan waktu yang efisien, menggunakan PLC dengan tipe OMRON C200H. Metodologi yang digunakan dalam penyusunan skripsi ini adalah studi kepustakaan dan penelitian laboratorium. Sistem dirancang agar dapat mengatur pergerakan conveyor dan melakukan proses pengecatan terhadap obyek yang lewat diatasnya. Panjang obyek diukur oleh sistem menggunakan sebuah sensor
photoelectric dipadukan dengan proses perhitungan terhadap pulsa yang dihasilkan oleh
rotary encoder sebagai akibat dari pergerakan motor. Kemudian sistem akan melakukan proses pengecatan terhadap obyek sesuai dengan panjang yang terukur. Penggunaan PLC dalam sistem ini memudahkan proses penyesuaian dan pengembangan sistem lebih lanjut dimasa yang akan datang sesuai dengan perkembangan kebutuhan yang timbul.
Kata kunci:
iv
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas selesainya penulisan skripsi yang berjudul “Simulasi Conveyor untuk Proses Pengecatan dan Pengeringan Menggunakan PLC”. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi strata-1 pada jurusan Sistem Komputer Universitas Bina Nusantara.
Penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari partisipasi berbagai pihak, yang baik secara langsung maupun tidak langsung turut membantu dan mendukung penyelesaian penyusunannya. Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua orang tua dan adik-adik penulis yang terus memberi motivasi dan semangat dalam penyusunan skripsi sehingga dapat selesai dengan hasil semaksimal mungkin.
2. Bpk. Sardjono Trihatmo, Dipl. Ing. selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktunya dalam memberi bimbingan, pengetahuan dan petunjuk, juga motivasi, dalam menyusun, memperbaiki dan menyempurnakan skripsi ini. 3. Bpk. Iman H. Kartowisastro, Ir., Msc., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Sistem
Komputer dan Bpk. Robby Saleh, S.Kom. selaku Sekretaris Jurusan Sistem Komputer yang telah meluangkan waktu dan memberi masukan dalam menyelesaikan skripsi ini.
4. Para sahabat yang telah telah meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penyelesaian skripsi ini, baik secara moril maupun materil.
v
Meski telah berusaha maksimal, namun penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu saran dan kritik yang membangun dari rekan-rekan pembaca sangatlah dibutuhkan guna menjadikan skripsi ini lebih baik lagi.
Akhir kata, penulis merasa sangat bersyukur apabila skripsi ini dapat berguna bagi kepentingan orang banyak. Semoga hasil karya ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan pembaca dan dapat memberikan sumbangsih kepada almamater dalam pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi.
Jakarta, Juni 2005
vi
DAFTAR ISI
Halaman Judul Luar Halaman Judul Dalam
Halaman Persetujuan Hardcover i
Halaman Pernyataan Dewan Penguji ii
Abstrak iii Prakata iv Daftar Isi vi Daftar Tabel x Daftar Gambar xi Daftar Lampiran xv BAB 1 PENDAHULUAN 1 1.1. Latar Belakang 1
1.2. Ruang Lingkup Penelitian 3 1.3. Tujuan dan Manfaat 3
1.4. Metodologi 4
1.5. Sistematika Penulisan 4
BAB 2 LANDASAN TEORI 5
2.1. Programmable Logic Controller (PLC) 5 2.1.1. Dasar-dasar Programmable Logic Controller (PLC) 5
vii
2.1.1.1. Central Processing Unit (CPU) 6 2.1.1.2. Programmer/Monitor (PM) 7 2.1.1.3. Input/Output (I/O) Modules 7 2.1.1.4. Racks dan Chassis, serta Komponen yang
sifatnya Opsional 11 2.1.2. Prinsip Kerja Programmable Logic Controller (PLC) 11 2.1.2.1. Prinsip Kerja CPU 13
2.1.2.2. Memori Solid-State 15 2.1.2.3. Prosesor 17
2.1.2.4. Antarmuka: Modul Input/Output 20 2.1.2.5. Catu Daya 22 2.1.3. Pemrograman PLC 24
2.1.4. Proses Scan 26
2.2. Sensor 28
2.2.1. Sensor Photoelectric 29
2.2.1.1. Sensor dengan Modus Sorotan
Cahaya Lurus (Through-beam Sensor) 32 2.2.1.2. Sensor dengan Modus Sorotan
Cahaya Pantul (Reflection Sensor) 34
2.3. Aktuator 35
2.3.1. Motor Listrik 35 2.3.1.1. Motor AC 36 2.3.1.2. Motor Induksi 38 2.4. Proses Pengecatan Otomatis 40
viii
BAB 3 PERANCANGAN SISTEM 42
3.1. Umum 42
3.2. Modul Perangkat Keras (Hardware) 43
3.2.1. Modul Input 43 3.2.1.1. Sensor Photoelectric 43 3.2.1.2. Saklar-saklar 44 3.2.2. Modul Proses 45 3.2.2.1. Unit CPU 45 3.2.2.2. Unit Masukan 46 3.2.2.2.1. High Density Input Unit 46 3.2.2.2.2. High Speed Counter Unit 47 3.2.2.3. Unit Keluaran 48
3.2.2.3.1. High Density Output Unit 49 3.2.2.3.2. Contact Output Unit 49 3.2.2.4. Unit Host Link 50
3.2.3. Modul Output 52 3.2.3.1. Motor 53 3.2.3.2. Komponen Display 56 3.2.3.3. Pengecat 57 3.2.3.4. Pengering 58 3.2.4. Diagram Koneksi 59
3.3. Modul Perangkat Lunak (Software) 61 3.4. Perancangan Fisik Sistem 64
ix
BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI 66
4.1. Spesifikasi Sistem 66 4.2. Implementasi Sistem 67 4.3. Percobaan dan Analisa 69 4.4. Faktor yang Mempengaruhi Hasil Pengukuran Panjang Obyek 73
BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN 80
5.1. Simpulan 80
5.2. Saran 81
Daftar Pustaka 82
Daftar Riwayat Hidup 83
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Jenis-jenis Chip memori pada CPU PLC 15 Tabel 2.2. Perbedaan Karakteristik Motor AC dan Motor DC 36 Tabel 2.3. Karakteristik Motor Sangkar Tupai 40 Tabel 3.1. Setting Switch (a) SW3, Baud Rate; (b) SW4, Level Perintah,
Parity dan Kode Transmisi 51 Tabel 3.2. Deskripsi Terminal Inverter MITSUBISHI FR-A024 54 Tabel 3.3. Nama-nama Bagian Air-brush 58 Tabel 4.1. Hasil Pengukuran Obyek dengan Panjang 5,00cm 70 Tabel 4.2. Hasil Pengukuran Obyek dengan Panjang 10,00cm 71 Tabel 4.3. Hasil Pengukuran Obyek dengan Panjang 15,00cm 72
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Layout dan Koneksi Sistem PLC 5 Gambar 2.2. Pengesetan Saklar Modul Input/Output 9 Gambar 2.3. Blok Diagram Komputer Pengolah Data 12 Gambar 2.4. Blok Diagram Komputer Pengontrol Proses 12 Gambar 2.5. Blok Diagram CPU pada PLC 13 Gambar 2.6. Ukuran memori (a) 1 KB (b) 2 KB 16
Gambar 2.7. Peta Memori 17
Gambar 2.8. Susunan Modul Input PLC 20 Gambar 2.9. Susunan Modul Output PLC 21 Gambar 2.10. Blok Diagram Catu Daya PLC 22 Gambar 2.11. Penyisipan Kontak dan Koil 24 Gambar 2.12. Contoh Penyisipan Kontak yang Salah dan Solusinya 25 Gambar 2.13. Matriks Kontak 25
Gambar 2.14. Contoh Susunan Kontak Bersarang (Nested) 26 Gambar 2.15. Orientasi Aliran Diagram (a) flow dari kiri ke kanan;
(b) flow lurus/rata atas Gambar 2.17. Orientasi Aliran Diagram 26 Gambar 2.16. Siklus Operasional PLC 27
Gambar 2.17. Proses Scan 27
Gambar 2.18. Komponen Kontrol Proses 28 Gambar 2.19. Sensor Photoelectric 29 Gambar 2.20. Kontrol Photoelectric Mula-mula 29
xii
Gambar 2.21. LED (Light-Emitting Diode) 30 Gambar 2.22. Panjang Gelombang Pemancaran LED 31 Gambar 2.23. Pemancaran Infra Merah LED Gallium Arsenide 31 Gambar 2.24. (a) Sensor Sorotan Cahaya Lurus; (b) Area Sorotan Efektif 32 Gambar 2.25. Sensor dengan Tutup Lensa Bercelah untuk Mendeteksi Benda Kecil 33 Gambar 2.26. Prinsip Kerja Sensor Sorotan Cahaya Lurus
(a) Cahaya dari Sumber Diterima Penuh oleh Detektor;
(b) Cahaya dari Sumber Terhalang, Obyek Terdeteksi 33 Gambar 2.27. (a) Sensor Sorotan Cahaya Pantul; (b) Area Sorotan Efektif 34 Gambar 2.28. Prinsip Kerja Sensor Sorotan Cahaya Pantul
(a) Cahaya dari Sumber Dipantulkan oleh Retroreflektor dan Diterima Penuh oleh Detektor; (b) Cahaya dari Sumber Terhalang,
Obyek Terdeteksi 34
Gambar 2.29. Motor AC (a) Fase Tunggal; (b) Fase Tiga 37 Gambar 2.30. Motor Induksi dan Tabel Hubungan Pengatur Kecepatan 39 Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem 43 Gambar 3.2. Blok Diagram Modul Input 43 Gambar 3.3. Sensor Autonics BM1M-MDT 44 Gambar 3.4. Modus Operasi Sensor BM1M-MDT 44 Gambar 3.5. CPU Model OMRON C200H-CPU21 45 Gambar 3.6. Unit Masukan Model OMRON C200H-ID215 46 Gambar 3.7. Unit Masukan Model OMRON C200H-CT001-V1 47 Gambar 3.8. Unit Keluaran Model OMRON C200H-OD215 49 Gambar 3.9. Unit Keluaran Model OMRON C200H-OC222 49
xiii
Gambar 3.10. Unit Host Link Model OMRON C200H-LK201-V1 50 Gambar 3.11. Koneksi RS-232C Antara Host Link dan Host Computer 52 Gambar 3.12. Blok Diagram Modul Output 52 Gambar 3.13. Blok Diagram Hubungan Motor, Inverter dan Encoder 53 Gambar 3.14. Pulsa Encoder (a) Putaran Searah Jarum Jam;
(b) Putaran Berlawanan Arah Jarum Jam 54 Gambar 3.15. Diagram Koneksi Inverter MITSUBISHI FR-A024 56 Gambar 3.16. Blok Diagram Komponen Display 56 Gambar 3.17. Blok Diagram Pengecat 57 Gambar 3.18. Bagian-bagian Air-brush 57 Gambar 3.19. Blok Diagram Pengering 58 Gambar 3.20. Diagram Koneksi Sistem 59 Gambar 3.21. Koneksi Terminal Modul Input 59 Gambar 3.22. Koneksi Terminal Modul Output 60 Gambar 3.23. Koneksi Terminal Rangkaian Motor 61 Gambar 3.24. Rancangan Timing Chart Sistem 62 Gambar 3.25. Rancangan Flowchart Program Utama 63 Gambar 3.26. Rancangan Flowchart Modul (a) Hitung Panjang Obyek;
(b) Kecepatan Motor; (c) Pengecatan; dan (d) Pengeringan 64 Gambar 3.27. Rancangan Fisik Sistem (a) Tampak Atas; (b) Tampak Samping 65 Gambar 3.28. Simulasi Conveyor untuk Proses Pengecatan dan Pengeringan 65 Gambar 4.1. Ilustrasi Proses Pengecatan (a) Lintasan Cat Sepanjang Obyek;
(b) Lintasan Cat Lebih Panjang dari Obyek; dan
xiv
Gambar 4.2. Pemasangan Encoder (a) Poros Sejajar Silinder;
(b) Poros Sedikit Miring 74 Gambar 4.3. Ilustrasi Kesalahan Pengukuran Akibat Miringnya Poros Encoder
Terhadap Poros Silinder (a) Poros Sejajar Silinder;
(b) Poros Sedikit Miring 75 Gambar 4.4. Ilustrasi Kesalahan Pengukuran Akibat Miringnya Letak Benda
pada Conveyor (a) Letak Benda Lurus;
(b) Letak Benda Sedikit Miring 76 Gambar 4.5. Bentuk Obyek yang Digunakan dalam Percobaan 76 Gambar 4.6. Urutan Proses Pengecatan 77 Gambar 4.7. Contoh Hasil Pengecatan oleh Sistem 78
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A. Listing Program Lampiran B. Data Sheet Komponen
