BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) TUGAS AKHIR Oleh: SYAFRIJAL 32106054 ZULAFANDI 32106037 KAMARUL ZAMAN 32106058
Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan Program Studi Diploma III pada Program Studi Teknik Elektro
Politeknik Batam
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK BATAM
II
LEMBARAN PENGESAHAN
TRAFFIC LIGHT PENYEBERANGAN ANAK SEKOLAH BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)
TUGAS AKHIR
Oleh:
SYAFRIJAL 32106054 ZULAFANDI 32106037 KAMARUL ZAMAN 32106058
Diajukan dan disahkan sebagai laporan Tugas Akhir di Program Studi Teknik Elektro Politeknik Batam
Batam, Juni 2009
Pembimbing
III
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah kami panjatkan kepada Allah SWT atas berkat serta rahmat-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Traffic Light penyeberangan Anak Sekolah Berbasis Programmable Logic Controller (PLC)”. Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan akademis untuk menyelesaikan studi Diploma III Politeknik pada Jurusan Teknik Elektro di Poiteknik Batam.
Kami menyadari bahwa apa yang kami lakukan dalam penyusunan buku tugas akhir masih terlalu jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang berguna dalam penyempurnaan-penyempurnaan sistem ini dimasa yang akan datang. Semoga apa yang telah kami lakukukan ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Batam, April 2009
IV
UCAPAN TERIMAKASIH
Syukur Alhamdulillah kami panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas ijin- Nya tugas akhir ini dapat dapat kami selesaikan. Dalam perencanaan dan pembuatan hingga selesainya tugas akhir ini penulis tidak lepas dari bantuan pihak-pihak yang sangat membantu, sehingga pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan rasa terimakasih yang mendalam serta setulus-tulusnya kepada : 1. Allah SWT atas semuanya.
2. Ibunda dan Ayahanda tercinta atas dukungan, doa, motivasi, kasih sayang dan segala-galanya yang tak pernah henti diberikan kepadaku
3. Bapak Dr. Priyono Eko Sanyoto selaku direktur Politeknik Batam.
4. Bapak Iman Fahruzi, ST. selaku Kepala Program Studi Teknik Elektro yang selalu memberikan yang terbaik bagi kami.
5. Bapak Daniel Sutopo, MT. selaku dosen pembimbing atas segala bantuan dan kesabaran dalam memberikan bimbingan, arahan, dan masukan-masukan bagi kami disetiap kesempatan dan telah menjadi orang tua kami selama tugas akhir ini.
6. Seluruh Dosen dan karyawan di Politeknik Batam atas fasilitas dan waktu yang diberikan.
7. Teman-teman senasib dan seperjuangan ELIND’06 mulai dari NIM 32106001 sampai 32106032 atas dukungannya.
8. Teman-teman angkatan 2006, informatika dan akuntansi. 9. Seluruh Mahasiswa dan Alumni Politeknik Batam.
V ABSTRAK
Pada dasarnya traffic light sudah umum kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari, yang mana sangat sering kita jumpai disetiap simpang-simpang perkotaan. Hampir seluruh kota di Indonesia mengguna lampu lalu lintas (Traffic Light) yang kita ketahui bersama fungsinya adalah sebagai pengatur lalu lintas ditengah kesibukan perkotaan. Program yang digunakanpun bermacam sebut saja diantaranya Programmable Logic Controller (PLC) yang mana system ini sangat sering digunakan pada program traffic light,PLC adalah sebuah pengendali berbasis mikroprosesor yang dapat diprogram. PLC menyediakan banyak piranti I/O yang bisa diprogram dan mampu menangani banyak proses kontrol sebanyak piranti I/O yang dimilikinya.
Maka dari itulah alasan kami menggunakan PLC untuk memprogram traffic light penyeberangan anak sekolah ini, Yang mana traffic light ini hanya bisa digunakan untuk melekukan penyeberangan. Proyek ini juga ditambahakan tombol tekan (pushbutton) yang digunakan untuk melakukan penyeberangan dan sensor yang terdiri dari infrared dan fhotodioda yang berfungsi ketika tersentuh benda (kendaraan), sinyal akan putus dan system tinggal diseting apakah posisi on atau off. Menggunakan pushbutton dan sensor ini merupakan ciri khas proyek ahir ini dikarnakan sangat jarang sekali traffic light menggunakan pushbutton sensor sebagai pengaman seperti yang digunakan pada proyek ahir ini.
VI DAFTAR ISI
LEMBARAN PENGESAHAN ... II KATA PENGANTAR ... III UCAPAN TERIMAKASIH... IV ABSTRAK ... V DAFTAR ISI ... VI DAFTAR TABEL ... VIII DAFTAR GAMBAR ... IX
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 LATAR BELAKANG ... 1
1.2 TUJUAN DAN MANFAAT ... 2
1.3 METODOLOGI PENELITIAN ... 2
1.4 BATASAN MASALAH ... 3
1.5 SISTEMATIKA PENULISAN ... 3
BAB II IKHTISAR SISTEM ... 5
2.1 DESKRIPSI UMUM ... 5
2.2 KARAKTERISTIK ... 8
2.3 LINGKUNGAN OPERASI PENGEMBANGAN ... 9
BAB III LANDASAN TEORI ... 10
3.1 UMUM ... 10
3.2 PENGETAHUAN UMUM TENTANG PLC ... 10
3.3 BAGIAN-BAGIAN PLC ... 18 3.3.1 Perangkat Hardware ... 18 3.3.2 Perangkat Software... 25 3.3.2.1 CX-Programmer ... 25 3.3.2.2 Diagram Ladder ... 25 3.3.2.3 Instruksi Pemograman ... 26 3.3 RELAY ... 32
3.3.1 Prinsip Kerja Relay ... 33
3.3.2 Jenis-Jenis Relay... 33
3.4 PHOTODIODE ... 35
BAB IV PERANCANGAN SISTEM ... 36
4.1 PERANCANGAN MINIATUR SISTEM ... 36
VII
4.1.1.1 Gambar Miniature Jalan ... 37
4.1.1.2 Lampu kerja Pada Traffic Light ... 37
4.1.1.3 Tata Letak ... 38
4.1.1.4 Sistem Sensor Cahaya ... 39
4.1.2 Perancangan Elektronik ... 39
4.1.2.1 Power Supply ... 39
4.1.2.2 Sensor Cahaya ... 41
4.2 PERANCANGAN WIRING PLC ... 45
4.3 PERANCANGAN PROGRAM KONTROL ... 47
4.3.1 Flow Chart ... 48
4.3.2 Diagram Ladder ... 49
BAB V PENGUKURAN, PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM ... 54
5.1 PENGUKURAN ... 53
5.1.1 Pengukuran Power Supply... 53
5.1.2 Pengukuran Sensor Cahaya... 55
5.2 PENGUJIAN ... 58
5.2.1 Sistem Kerja miniature Traffic Light penyeberangan Anak Sekolah ... 58
5.3 ANALISA... 60
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN... 61
6.1 Kesimpulan ... 61
6.2 Saran ... 61 DAFTAR PUSTAKA
VIII
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Kerja Lampu Traffic Light Pada Tahap Pertama 6 Tabel 2.2 Kerja Lampu Traffic Light Pada Tahap Kedua 6 Tabel 2.3 Kerja Lampu Traffic Light Pada Tahap Ketiga 8 Tabel 3.1 Peralatan Input, Output dan Controller dari PLC 13
Tabel 5.1 Data Hasil Pengukuran Power Supply 54
IX
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Blok Diagram Pengontrolan Traffic Light Penyeberangan
Anak Sekolah berbasis PLC 5
Gambar 2.2 Proses kerja Traffic Light pada tahap 1 6
Gambar 2.3 Proses kerja Traffic Light pada tahap 2 7
Gambar 2.4 Proses kerja Traffic Light pada tahap 3 8
Gambar 3.1 Blok Diagram Bagian-Bagian dari Sebuah PLC 18 Gambar 3.2 Blok Diagram Prosesor 21 Gambar 3.3 Blok Diagram I/O PLC 24 Gambar 3.4 Konfigurasi PLC OMRON CPM2A 25 Gambar 3.5 Lambang Instruksi Dasar PLC 27 Gambar 3.6 Kondisi NO dan NC 28 Gambar 3.7 Ladder Diagram Kondisi LD dan LD Not 28 Gambar 3.7 Ladder Diagram Kondisi LD dan LD Not 28 Gambar 3.8 Ladder Diagram Kondisi OR dan OR Not 29 Gambar 3.9 Ladder Diagram Instruksi Kombinasi AND dan OR 29 Gambar 3.10 Ladder Diagram Instruksi Kombinasi AND dan OR 30 Gambar 3.11 Ladder Diagram Instruksi END 31 Gambar 3.12 Ladder Diagram Instruksi AND LOAD dan OR LOAD 31 Gambar 3.13 Skema relay elektromekanik 33 Gambar 3.14 Konstruksi dari Relay 34 Gambar 3.15 Kontak dari Beberapa Contoh Relay 35 Gambar 3.16 (a) Konstruksi dan (b) Lambang Photodiode 35 Gambar 4.1 Miniature Jalan 37 Gambar 4.2 Tata Letak Pemasangan Lampu Miniature Traffic Light 38 Gambar 4.3 Tata Letak Panel Dan Penyambungan dari objek ke PLC 38
X
Gambar 4.8 Cara kerja IC 74HC14 43
Gambar 4.9 Switching Transistor yang mengaktifkan rellay 44
Gambar 4.10 Skema wiring Input/Output 45
Gambar 4.11 Flow chart Sistem kontrol Traffic light penyeberangan anak
sekolah 48
Gambar 5.1 Skema Rangkaian Pengukuran Power Supply 54
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Saat ini, jutaan orang dalam beraktifitas dan berinteraksi selalu bergerak dari suatu tempat ketempat lain. Mereka melakukan perpindahan (traffic) baik melalui darat, udara, maupun laut. Pada traffic darat, meningkatnya jumlah kendaraan bermotor tidak diikuti oleh perkembangan luas jalan (infrastuktur) karena terbatas lahan yang ada. Untuk membuat infrastuktur baru seperti jembatan layang, jalan tol, ataupun subway, diperlukan biaya yang tidak sedikit, dan juga diperlukan waktu yang cukup lama hingga infrastuktur tersebut bisa dimanfaatkan secara langsung.
Akibatnya kemacetan lalu lintas hal yang wajar di wilayah padat penduduk dengan volume transfortasi yang tinggi seperti terjadi di kota-kota besar. Salah satu intrumen penting dalam pengaturan lalu lintas adalah traffic light. Traffic light yang ada saat ini membantu kelancaran dan pengaturan lalu lintas. Namun tidak jarang pula traffic light menjadi salah satu penyebab kemacetan lalu lintas. Karna setiap pengemudi kendaraan harus berhenti sesuai aturan waktu yang telah didesain menggunakan program. Dengan perkembangan zaman akan kemajuan teknologi dan melihat tingkat kebutuhan masyarakat akan traffic light untuk keselamatan. Melihat suatu kondisi disebuah sekolah yang sangat padat akan lalu lintas kendaraan. Yang menyebabkan anak sekolah sulit untuk menyebrang dan rawan akan terjadi kecelakaan .
Sekolah Berbasis PLC” selain didukung dengan proses pembuatanya sederhana dan murah, alat ini juga diharapakan mengurangi angka kecelakaan pada anak sekolah dan kemacetan . Proses ini menggunakan sensor cahaya yang berfungsi mendeteksi objek (berupa Kendaraan) dan juga proses traffic light ini juga menggunakan tombol . Tombol digunakan pada saat dibutuhkan ketika ada yang ingin menyeberang tujuannya adalah agar traffic light tidak aktif setiap saat sehingga melancarkan arus lalu lintas tanpa terjadi kemacetan.
1.2 Tujuan Dan Manfaat
Traffic light ini adalah sebuah miniature yang mensimulasikan keadaan lalu lintas agar dapat menghindari terjadi kecelakaan. Proses penyeberangan yang dalam hal ini ditik fokuskan pada proses penyeberangan anak sekolah dengan system program yang mudah dan dapat dipasang disetiap sekolah guna mengatur penyeberangan sehingga dapat menghindari kecelakaan pada anak sekolah.
1.3 Metodologi Penelitian
Untuk menyelesaikan tugas ahir ini, dilakukan langkah-langkah sebagai berikut :
1. Keluhan masyarakat terhadap meningkatnya kecelakaan anak sekolah pada saat ingin menyeberang
2. Survey lokasi
4. Pembuatan alat
5. Melakukan pengujian alat
6. Penyempurnaan alat
7. Menyusun laporan tugas ahir
1.4 Batasan Masalah
Dengan adanya permasalahan yang harus diselesaikan pada Traffic Light Penyeberangan anak sekolah Berbasis PLC”, maka dalam tugas akhir ini dibatasi pada hal-hal sebagai berikut :
a. Menggunakan PLC OMRON CPM 2A. b. Sensor yang digunakan adalah sensor cahaya c. Alat ini tergantung dengan suplay listrik
d. Hanya satu badan jalan 2 arah
1.5 Sistematika Penulisan
Agar lebih mudah memahami isi keseluruhan dari tugas akhir ini, maka penyusunan buku laporan tugas akhir ini terdiri dari beberapa bab dengan sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB 1 : PENDAHULUAN
Memberikan latar belakang tentang permasalahan, tujuan dan manfaat, serta batasan masalah yang dibahas dalam tugas akhir ini.
Menjelaskan gambaran umum cara kerja sistem yang dibuat, dilengkapi dengan keterangan-keterangan (gambar dan blok diagram) sehingga pembaca dapat memahami bagaimana cara kerja dari alat yang dibuat.
BAB 3 : LANDASAN TEORI
Memberikan dasar teori untuk menunjang penyelesaian masalah dalam tugas akhir ini. Teori dasar yang diberikan meliputi : pengenalan PLC, konfigurasi dari PLC, sensor cahaya, dan relay.
BAB 4 : PERANCANGAN SISTEM
Membahas tahap-tahap perencanaan dan pembuatan perangkat keras, perangkat elektronik dan perangkat software pada PLC yang digunakan dalam pembuatan alat ukur objek tiga dimensi.
BAB 5 : PENGUKURAN, PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM
Melakukan pengujian yang berhubungan secara langsung terhadap parameter sesungguhnya, apakah rangkaian yang diuji sudah sesuai dengan yang diharapkan. Selain itu juga mambahas tentang hasil yang telah diperoleh dari hasil pengujian berupa analisa.
BAB 6 : KESIMPULAN DAN SARAN
BAB II
IKHTISAR SISTEM 2.1 Deskripsi Umum
“Pengontrolan Traffic Light Penyeberangan Anak sekolah Berbasis PLC Menggunakan PLC” ini pada prinsipnya berfungsi untuk mengatur penyeberangan. Alat ini dirancang dengan menggunakan PLC sebagai perangkat sistem kontrolnya. Sedangkan perangkat penunjang lainnya seperti sensor. Perangkat-perangkat tersebut merupakan perangkat pendukung agar sistem dapat bekerja secara otomatis sesuai dengan yang diinginkan.
Gambar 2.1 Berikut adalah gambar blok diagram pengontrolan traffic light penyeberangan anak sekolah menggunakan PLC secara keseluruhan.
Gambar 2.1 Blok Diagram Pengontrolan Traffic light Penyeberangan anak sekolah
Berbasis PLC
Secara umum prinsip kerja dari sistem pengontrolan ini adalah salah satu dari output akan bekerja setelah mendapat instruksi dari PLC yang berfungsi sebagai kontrol dalam alat ini. Sedangkan kontrol dari alat ini berfungsi sesuai dengan input yang bekerja. Secara rinci dapat kami jelaskan sistem kerja traffic light penyeberangan anak sekolah berbasis PLC ada 3 tahap kerja sebagai proses pengaman adalah sebagai berikut :
1. Tahap Pertama
Pada tahap awal lampu hijau akan aktif terus, untuk cara kerja pada tahap pertama ini sensor yang mendeteksi adanya kendaraan akan mengaktifkan tombol yang akan digunakan sebagai syarat untuk menyeberang. Setelah tombol ditekan maka traffic light penyeberangan ini bekerja.
Gambar 2.2 Proses Kerja Traffic Light Pada Tahap Pertama TABEL 2.1 Proses Kerja Lampu Traffic Light Pada Tahap Pertama
proses Hijau Kuning Merah Merah
penyeberang
Hijau penyeberang
1 Aktif - - Aktif -
2 Aktif Aktif - Aktif -
2. Tahap Kedua
Cara kerja yang kedua traffic light penyeberangan ini adalah ketika dalam dalam 30 sekon tidak ada kendaraan yang melintas. Tombol akan aktif , dan apabila ditekan proses akan kerja.
Gambar 2.3 Proses Kerja Traffic Light Pada Tahap Kedua TABEL 2.2 Proses Kerja Lampu Traffic Light Pada Tahap Kedua
3. Tahap Ketiga
Pada tahap kerja yang ketiga lebih tepatnya berfungsi sebagai pengaman, ketika pada saat ada yang sedang menyeberang tiba-tiba ada mobil melintas maka dengan bantuan sensor akan mengaktifkan lampu merah untuk menghentikan mobil dengan syarat mobil mengenai sensor.
proses Hijau Kuning Merah Merah
penyeberang
Hijau penyeberang
1 Aktif - - Aktif -
2 - Merah - Aktif
Gambar 2.4 Proses Kerja Traffic Light ada Tahap Ketiga
TABEL 2.3 Proses Kerja Lampu Traffic Light ada Tahap Ketiga
proses Hijau Kuning Merah Merah
penyeberang
Hijau penyeberang
1 Aktif - - Aktif -
2 - Merah - Aktif
3 Aktif - - aktif aktif
4. Tahap Keempat
Untuk Mengulang kembali semua proses dimulai dari kondisi awal, dapat dilakukan dengan menekan tombol restart. Tombol ini juga berfungsi sebagai reset program, apabila terjadi error pada proses kerja traffic light penyeberangan ini.
2.2 Karakteristik
Miniatur Traffic Light penyeberangan anak sekolah menggunakan PLC ini memiliki beberapa karakteristik diantaranya adalah sebagai berikut :
2. Dapat Digunakan Siswa untuk proses penyeberangan
3. Keandalan dari Traffic light penyeberangan ini adalah menggunakan sensor cahaya yang sentuhan objek (kendaraan).
4. Dalam Traffic light penyeberangan anak sekolah ini, memiliki kemudahan yang mana berbeda dengan traffic light yang biasa sering kita jumpai, Perbedaannya dengan menekan tombol system akan bekerja.
5. Dalam miniatur traffic light penyeberangan anak sekolah ini juga memiliki kemudahan dalam merakitnya, sehingga diharapkan membuat dan mengaplikasikannya dilingkungan masyarakat akan mudah dilakukan.
6. Traffic light ini juga memiliki system instalasi kelistrikan yang sangan sederhana, dikarna dibantu oleh PLC sehingga instalasi kelistrikan dapat di minimalkan.
2.3 Lingkungan Operasi dan Pengembangan
BAB III LANDASAN TEORI
3.1 Umum
Pada bab ini akan diberikan teori dasar yang melandasi permasalahan dan penyelesaiannya yang diangkat dalam tugas akhir ini. Teori dasar yang diberikan meliputi pengetahuan umum tentang PLC. Teori ini memberikan definisi dan klasifikasi tentang PLC yang telah berkembang sampai saat ini. Selanjutnya diberikan tentang bagian-bagian dari PLC.
Pada bagian ini juga akan diberikan tentang instruksi pemrograman, pengetahuan tentang PLC, Sensor cahaya ( photodiode),dan relay
3.2 Pengetahuan Umum Tentang PLC
PLC adalah komputer elektronik yang mudah digunakan (user friendly) yang memiliki fungsi kendali untuk berbagai tipe dan tingkat kesulitan yang beraneka ragam.
Definisi PLC menurut Capiel (1982) adalah :
PLC diperkenalkan pertama kali oleh Madicon pada tahun 1969 (sekarang sebagian dari gold electronics) for general motors hydramatic division. PLC mempunyai kelebihan diantaranya :
1. Sifat pemrogramannya yang cukup mudah dan menggunakan bahasa pemrograman yang mudah dipahami.
2. Mudah perawatannya misalnya bersifat modul atau pengecekan kerusakan sistem secara otomatis.
3. Hemat pemakaian energi listrik serta tempat atau ruang yang sedikit dibandingkan pengunaan relay-relay mekanik.
4. Mempunyai memori yang bisa diperbesar kapasitasnya.
Kriteria-kriteria tersebut menarik perhatian beberapa produsen peralatan kontrol sehingga melahirkan generasi pertama PLC. PLC pertama tersebut memenuhi pengurangan pemakaian ruang dan tenaga listrik serta mempunyai sistem pengecekan sendiri kalau terjadi kerusakan.
PLC adalah peralatan elektronika yang beroperasi secara digital, yang menggunakan programmable memori untuk menyimpan internal bagi instruksi-instruksi fungsi spesifik seperti logika, timing, counting dan aritmatika untuk mengendalikan secara digital atau analog input atau output sebagai tipe mesin.
1. Programmable
Menunjukkan kemampuan dalam hal memori untuk menyimpan program yang telah dibuat yang dengan mudah diubah-ubah fungsi atau kegunaannya. 2. Logic
Menunjukkan kemampuan dalam memproses input secara aritmatik dan logic, yakni melakukan operasi membandingkan, menjumlahkan, mengalikan, membagi, mengurangi, negasi, AND dan OR.
3. Controller
Menunjukkan kemampuan dalam mengontrol dan mengatur proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan.
PLC memiliki input device yang disebut sensor, output device serta kontroler. Peralatan yang dihubungkan pada PLC yang berfungsi mengirim sebuah sinyal ke PLC disebut input device. Sinyal input masuk pada PLC disebut input device. Input device ini ditempatkan dalam lokasi memori sesuai dengan statusnya on atau off. Lokasi memori ini disebut lokasi bit. CPU dalam suatu siklus proses yang normal memantau keadaan dari input device dan menjalankan on dan off sesuai dengan input bit-nya.
dari peralatan input (sensor), controller dan output dapat dilihat dalam tabel berikut :
Tabel 3.1 Peralatan Input, Output dan Controller dari PLC
Input Device Controller Output Device
Circuit breaker Counter Alarm
Level switch Logic unit Control relay
Limit switch Relays Fans
Motor starter Timer Horn
Proximity switch Light
Photoelectric switch Motor
Push button Solenoids
Relay contacs Valves
PLC beroperasi dengan menguji sinyal input dari proses dan pembawa instruksi logic yang telah diprogram dalam memori tersebut agar menghasilkan sinyal output untuk mengendalikan proses. Interface standar pada PLC memungkinkan kontrol ini berhubungan dengan actuator proses tanpa langsung menggunakan peralatan circuit.
Dengan menggunakan PLC, instalasi dan pengoperasiannya lebih mudah apabila dibandingkan dengan sistem teknologi perangkat keras. Fungsi dan kegunaan PLC sangat luas. Dalam prakteknya PLC berfungsi sebagai :
a. Sekuensial Control
b. Monitoring Plant
PLC secara terus menerus memonitor status suatu sistem (misalnya temperatur, tekanan, tingkat ketinggian) dan mengambil tindakan yang diperlukan sehubungan dengan proses yang dikontrol (misalnya nilai sudah melebihi batas) atau menampilkan pesan tersebut pada operator.
Setelah munculnya penambahan dalam kemampuan dan kualitas dari PLC yang maju semakin pesat dan mengikuti perkembangan teknologi, membuat PLC semakin diminati. Perintah-perintah praktis dan singkat untuk counter, timer, shift register dan fungsi matematik komplek pada kontroler tipe besar. Perkembangan komponen elektronika juga berdampak pada kemampuan kapasitas memori yang lebih besar dan jumlah input dan output yang lebih besar pula.
Prinsip kerja sebuah PLC adalah menerima sinyal masukan proses yang dikendalikan lalu melakukan serangkaian instruksi logika terhadap sinyal masukan tersebut sesuai dengan program yang tersimpan dalam memori lalu menghasilkan sinyal keluaran untuk mengendalikan aktuator atau peralatan lainnya.
Dalam industri-industri yang ada sekarang ini, kehadiran PLC sangat dibutuhkan terutama untuk menggantikan sistem wiring atau pengkabelan yang sebelumnya masih digunakan dalam mengendalikan suatu sistem. Keuntungan dari penggunaan PLC dalam otomasi antara lain :
1. Fleksibel
pengendali, tetapi kini hanya dengan satu PLC kesepuluh mesin tersebut dapat dijalankan dengan programnya masing-masing.
2. Perubahan dan pemeriksaan kesalahan sistem lebih mudah
Bila salah satu sistem akan diubah atau diperiksa maka perubahannya hanya dilakukan pada program yang terdapat di komputer dalam waktu yang relatif singkat, setelah itu di-download ke PLC-nya. Apabila tidak menggunakan PLC, misalnya relay maka perubahannya dilakukan dengan cara merubah pengkabelannya. Cara ini tentunya memakan waktu yang relatif lama.
3. Jumlah kontak yang banyak
Jumlah kontak yang dimiliki oleh PLC pada masing-masing coil lebih banyak daripada kontak yang dimiliki oleh sebuah relay.
4. Lebih menghemat biaya
PLC mampu menyederhanakan banyak pengkabelan dibandingkan dengan sebuah relay. Maka harga dari sebuah PLC lebih hemat dibandingkan dengan harga beberapa buah relay yang mampu melakukan pengkabelan dengan jumlah yang sama dengan sebuah PLC. PLC mencakup relay, timers, counters, sequencers dan berbagai fungsi lainnya.
5. Pilot running
6. Observasi visual
Selama program dijalankan, operasi pada PLC dapat dilihat pada layar monitor. Kesalahan dari operasinya juga dapat diamati bila terjadi.
7. Kecepatan operasi
Kecepatan operasi PLC lebih cepat dibandingkan dengan relay. 8. Metode pemrograman ladder
Pemrograman PLC dapat dinyatakan dengan pemrograman ladder bagi teknisi, bagi programmer yang bekerja di sistem kontrol digital.
9. Sifatnya tahan uji
Solid state device lebih tahan uji dibandingkan dengan relay dan timers mekanik atau elektrik. PLC merupakan solid state device sehingga bersifat lebih tahan uji.
10. Menyederhanakan komponen-komponen sistem kontrol
Dalam PLC juga terdapat counter, relay dan komponen-komponen lainnya, sehingga tidak membutuhkan komponen-komponen tersebut sebagai tambahan. Penggunaan relay membutuhkan counter, timer ataupun komponen-komponen lainnya sebagai peralatan tambahan.
11. Dokumentasi
Printout dari PLC dapat langsung diperoleh dan tidak perlu melihat blueprint circuit-nya. Tidak seperti relay yang printout sirkuitnya tidak dapat diperoleh. 12. Keamanan
13. Dapat melakukan pengubahan dengan pemrograman ulang
Karena PLC dapat diprogram ulang secara cepat, proses produksi yang bercampur dapat diselesaikan. Misalnya bagian B akan dijalankan tetapi bagian A masih dalam proses, maka proses pada bagian B dapat diprogram ulang dengan waktu yang relatif singkat.
14. Penambahan rangkaian lebih cepat
Pengguna dapat menambah rangkaian pengendali sewaktu-waktu dengan cepat, tanpa memerlukan tenaga dan biaya yang besar seperti pada pengendali konvensional.
Selain keuntungan yang telah disebutkan di atas maka ada kerugian yang dimiliki oleh PLC, yaitu :
1. Teknologi yang masih baru
Pengubahan sistem kontrol lama yang menggunakan ladder atau relay ke konsep komputer PLC merupakan hal yang perlu pembelajaran khusus bagi sebagian orang.
2. Kurang efesien untuk aplikasi program yang tetap
Beberapa aplikasi merupakan aplikasi dengan satu fungsi. Sedangkan PLC dapat mencakup beberapa fungsi sekaligus. Pada aplikasi dengan satu fungsi jarang sekali dilakukan perubahan bahkan tidak sama sekali, sehingga penggunaan PLC pada aplikasi dengan satu fungsi akan memboroskan biaya.
3. Pertimbangan lingkungan
hal ini bila terjadi terus menerus, mengganggu kinerja PLC sehingga tidak berfungsi optimal.
4. Operasi dengan rangkaian yang tetap
Jika rangkaian pada sebuah operasi tidak diubah maka penggunaan PLC lebih mahal dibanding dengan peralatan kontrol lainnya. PLC akan menjadi lebih efektif bila program pada proses tersebut diupgrade secara periodik.
3.3 Bagian-Bagian PLC
3.3.1 Perangkat Hardware
Pada dasarnya PLC terdiri dari tiga bagian utama yaitu bagian input/output, bagian prosesor dan perangkat pemrograman (programming device).
CPU Processor Logic Memory Storage Memory Communication POWER SUPLLY Output Device Input Device
Gambar 3.1 Blok Diagram Bagian-Bagian dari Sebuah PLC
Keterangan gambar : 1. Input /Output
Input merupakan bagian yang menerima sinyal elektrik dari sensor atau komponen lain dan sinyal itu dialirkan ke PLC untuk diproses. Ada banyak jenis modul input yang dapat dipilih dan jenisnya tergantung dari input yang akan digunakan. Jika input adalah limit switch dan pushbutton dapat dipilih kartu input DC. Setiap poin akan ditandai sebagai alamat yang unik oleh prosesor. Sedangkan output adalah bagian PLC yang menyalurkan sinyal elektrik hasil pemrosesan PLC ke peralatan output.
Pada semua PLC yang I/O poinnya diletakkan pada suatu tempat, semua input dari suatu tipe dan uotputnya sama. Ini karena supply dari pembuatannya adalah untuk fungsi standar dengan tujuan yang lebih ekonomis. Dalam banyak kasus, unit I/O ini didesain dengan tujuan untuk memudahkan hubungan proses antara tranduser dengan aktuator ke PLC. Untuk tujuan ini semua PLC dibuat dengan terminal standar atau soket pada tiap-tiap I/O poin, memudahkan dan menyederhanakan palepasan serta penggantian I/O card yang error.
Masing-masing I/O poin mempunyai address tersendiri atau nomor saluran yang digunakan selama pengembangan program untuk menentukan pengawasan input atau output dalam program. Indikasi kondisi dari saluran I/O dilakukan dengan LED dalam PLC. Dengan adanya led dalam I/O unit ini mempermudah dalam pegawasan I/O PLC.
2. Prosesor
semua operasional kerja PLC, transfer informasi melalui internal bus antara PLC, memory dan unit I/O.
PLC melakukan instruksi yang sudah diprogram dalam memori. Jalur komunikasi internal atau bus sistem membawa informasi dari dan ke CPU, memori dan I/O unit di bawah kontrol CPU. Pada dasarnya semua PLC saat ini menggunakan mikro sebagai sistem CPU. Dalam beberapa PLC tipe besar menggunakan mikroprosesor tambahan untuk mengontrol penggunaan waktu yang kompleks. Prosesor dari PLC menyimpan dan menjalankan program untuk menjalankan prosesor harus menyimpan kondisi I/O yang terbaru.
Kondisi input disimpan dalam input tabel yang merupakan bagian dari memori prosesor. Setiap satu modul input dibagian I/O telah ditentukan satu lokasi tersendiri dalam input image tabel untuk mencatat kondisi akhir output. Kondisi output tentunya berbeda dari keadaan input dengan memperhatikan arah aliran informasi. Lebih jelasnya arah aliran informasi dalam CPU mengambil instruksi dari memori user program ke dalam CPU adalah sebagai berikut :
a. Mengambil informasi I/O dari image dan data numerik dari variabel data memori.
b. Menjalankan instruksi.
harus memasukkan kode instruksi yang merupakan user program, cara ini disebut programming.
Input Image Tabel
C P U
User Program Memori
Output Image Tabel
Variabel Data Memori
Gambar 3.2 Blok Diagram Prosesor
3. Timer
CPU dibangun dari clock osilator yang mengontrol kecepatan operasi dan menggunakan sinyal clock untuk menghasilkan delay time yang pewaktunya diatur oleh timer. Delay time ini digunakan misalnya untuk menjaga output relay agar periodenya tetap.
4. Biner Counter
Fungsi biner counter untuk menambah (ditambah satu) dan mengurangi (dikurangi satu) data biner yang disimpan di register dan membandingkannya dengan dua register yang berbeda. Counter digunakan untuk mencacah, misalnya untuk menghasilkan pulsa digital dari peralatan switching yang dihubungkan ke input port.
5. Memori
a. RAM (Random Acces Memory)
Merupakan tipe memori yang fleksibel dalam membaca atau menulis data yang digunakan untuk menyimpan ladder program.
b. ROM (Read Only Memory)
Dapat dibaca datanya tetapi tidak dapat ditulisi karena termasuk data non volatile yang tersedia secara permanen.
c. EPROM (Erasable Programable Only Memory)
Dapat diprogram secara elektis dan dihapus dengan menggunakan sinar ultraviolet. Merupakan media penyimpan yang permanen untuk ladder program. 6. Unit Operasi/Display
Data unit ini kita dapat mengetahui ladder diagram yang telah kita masukkan dari CX-Programmer. Unit ini digunakan untuk pemrograman masukan atau memeriksa yang telah terjadi pada memori.
7. Perangkat Program
Unit ini mempunyai RAM yang cukup agar memungkinkan sebagai penyimpan semi permanen dari program yang dikembangkan atau dimodifikasi. Jika panel pemrograman adalah portable, RAM-nya adalah tipe CMOS dengan baterai cadangan, memungkinkan unit penyimpanan program sementara dibawa ke perusahaan. Hanya jika program siap digunakan, unit tersebut akan dipindahkan ke PLC. Sekali program diinstal telah selesai panel pemrograman dilepas dan bebas untuk dipakai pada kontroler yang lain.
sangat berharga pada pelacakan kesalahan terutama jika target proses tidak dapat diakses.
PLC tipe besar sering diprogram dengan terminal monitor seperti Personal Computer (PC). Dihubungkan dengan kontroler lewat hubungan seri. Terminal tipe ini menyediakan fasilitas program yang lebih memadai seperti layar grafik dan komentar teks yang membantu pembacaan program. Perkembangan sekarang ini personal komputer telah dikonfigurasi sebagai pusat pengembangan program oleh para pembuat PLC.
Operasi berkecepatan tinggi dan fasilitas grafik dari PLC dapat melakukan tiga macam tipe kontrol, yaitu :
1. Kontrol Sekuensial
a. Pengganti relay kontrol logic konvensional. b. Pewaktu/pencacah.
c. Pengganti pengontrol card.
d. Mesin kontrol auto/semi-auto/manual dari berbagai proses industri. 2. Kontrol Canggih
a. Operasi aritmatika. b. Penanganan informasi.
c. Kontrol analog (suhu, tekanan).
d. PID (Proporsional Integrator Differensiator). e. Fuzzy logic.
f. Kontrol motor. 3. Kontrol Pengawasan
b. Monitor dan diaknosa kesalahan.
c. Antar muka dengan komputer (RS 232C / RS-442). d. Antar muka dengan printer/ASCII.
e. Jaringan kerja otomasi dengan pabrik. f. Local Area Network (LAN).
g. Wide Area Network (WAN).
Ada tiga komponen utama yang menyusun PLC yaitu Central Processing Unit (CPU), input/output unit dan programming device seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.3 berikut :
Input Modul Central Processing
Unit Output Modul
Programming Device
Gambar 3.3 Blok Diagram I/O PLC
Dari blok diagram diatas I/O modul ibarat mata, telinga, lidah dan tangan bagi PLC, sedangkan otaknya adalah CPU.
8. Konfigurasi Hardware
Gambar 3.4 Konfigurasi PLC CPM 2A
PLC ini memiliki beberapa indikator yaitu : a. Indikator Status.
b. Indikator Input, indikator ini akan menyala saat terminal input koresponden ON.
c. Indikator Output, indikator ini akan menyala sesuai dengan internal proses algoritma program yang saat itu sedang dijalankan.
3.3.2 Perangkat Software 3.3.2.1 CX-Programmer
CX-Programmer merupakan software yang dirancang khusus sebagai software pendukung dalam pemrograman PLC OMRON. Dengan mengunakan software ini kita dapat memonitoring dan mendiaknosa apabila terjadi kesalahan dalam pemrograman dengan mudah dan cepat.
3.3.2.2 Diagram Ladder
vertical sebelah kiri dihubungkan dengan sumber tegangan positip power supply dan garis sebelah kanan dihubungkan dengan sumber tegangan negatif power supply.
Program ladder ditulis menggunakan bentuk simbol yang secara umum mirip dengan rangkaian kontrol relay. Program ditampilkan pada layar dengan elemen-elemen seperti normally open contact, normally close contact, timer, counter, sequencer, dan lain-lain.
Dibawah kondisi yang benar, listrik dapat mengalir dari rel sebelah kiri ke rel sebelah kanan, jalur rel seperti ini disebut sebagai ladder line. Peraturan secara umum di dalam menggambarkan program ladder diagram adalah :
a) Daya mengalir dari rel kiri ke rel kanan.
b) Output coil tidak boleh dihubungkan secara langsung di rel sebelah kiri. c) Tidak ada kontak yang diletakkan disebelah kanan output coil
d) Hanya diperbolehkan satu output coil pada ladder line.
3.3.2.3 Instruksi Pemograman
Tahap dasar untuk penyiapan awal untuk memudahkan dan memasukkan program dalam PLC dengan mempersiapkan daftar seluruh peralatan input dan output beserta lokasi I/O bit, penempatan lokasi word dalam penulisan data.
Untuk pemrograman sebuah PLC terlebih dahulu kita harus mengenal atau mengetahui tentang organisasi dan memorinya. Ilustrasi dari organisasi memori adalah sebagai peta memori (memori map), yang spacenya terdiri dari kategori User Programmable dan Data Table.
instruksi memerlukan satu word didalam memori. Dibawah ini adalah beberapa instruksi dasar yang biasa digunakan dalam pemrograman PLC, menggunakan ladder diagram :
1. Instruksi Dasar
Instruksi dasar terdiri dari LOAD, LOAD NOT, AND, AND NOT, OR, OR NOT. Bila digambarkan instruksi diatas sebagai berikut :
Gambar 3.5 Lambang Instruksi Dasar PLC
2. Normally Open ( NO ) dan Normally Close ( NC )
Masing-masing kondisi dalam ladder diagram adalah ON/OFF, bergantung pada operasi bit yang telah ditentukan. Normally Open adalah kondisi dimana suatu operasi akan berjalan jika operasi bit ON. Jika operasi bit OFF maka operasi tersebut berhenti. Normally Close adalah kondisi dimana suatu operasi akan berjalan jika operasi bit OFF, jika operasi bit ON maka akan berhenti.
Gambar 3.6 Kondisi NO dan NC
3. Load dan Load Not
Instruksi umum adalah instruksi dasar dan sering digunakan dalam mengontrol peralatan dengan PLC Kondisi awal dari suatu ladder diagram selalu berhubungan dengan instruksi LD dan LD NOT, ditunjukkan oleh Gambar 3.7 berikut :
Gambar 3.7 Ladder Diagram Kondisi LD dan LD Not
Pada instruksi LD, kondisi eksekusi ON jika IR 0.00 ON. Pada instruksi LD Not kondisi eksekusi ON jika IR 0.01 OFF.
4. AND dan AND Not
Jika ada dua atau lebih kontak yang tersusun seri pada suatu garis instruksi, maka instruksi pada kontak pertama adalah LD atau LD NOT dan kontak berikutnya adalah AND atau AND NOT.
Output aktif jika seluruh kontak berada pada kondisi ON, yaitu ketika IR 0.00 ON, IR 0.01 OFF dan IR 0.02 ON.
5. OR dan OR Not
Jika ada dua atau lebih kontak yang tersusun secara paralel pada suatu garis instruksi, maka instruksi pada kontak pertama adalah LD atau LD NOT dan pada kontak berikutnya adalah OR atau OR NOT.
Gambar 3.8 Ladder Diagram Kondisi OR dan OR Not
Output akan ON jika salah satu dari ketiga operand dalam kondisi ON, yaitu ketika IR 0.00 OFF atau IR 0.01 OFF atau IR 0.02 ON. Instruksi ON akan terus jika kontak 0.01 tetap dipertahankan dalam kondisi OFF dan instruksi akan biasa di-ON dan di-OFF kan dengan salah satu dari kedua operand (0.00 dan 0.01), dengan syarat kondisi dari kontak 0.01 harus ON yaitu ketika IR 0.00 atau IR 0.02 bekerja.
6. Kombinasi AND dan OR
Ketika instruksi AND dan OR digunakan pada suatu ladder diagram yang lengkap seperti yang terlihat pada Gambar 3.9 sebagai berikut :
7. OUT dan OUT Not
Hasil output dapat dikombinasi sacara langsung dengan kondisi yang dieksekusi sebelumnya dengan instruksi OUT dan OUT NOT. Dengan OUT instruksi, operand bit akan ON selama kondisi eksekusi ON dan OFF selama kondisi eksekusi OFF. Pada OUT NOT instruksi, operand bit akan ON selama kondisi eksekusi OFF dan OFF selama kondisi eksekusi ON.
Gambar 3.10 Ladder Diagram Instruksi Kombinasi AND dan OR
IR 100.05 akan ON selama IR 0.00 ON dan IR 0.01 ON. Output IR 100.06 akan ON selama kondisi dari IR 0.02 OFF, dan sebaliknya akan OFF jika IR 0.02 ON.
8. Instruksi END
Gambar 3.11 Ladder Diagram Instruksi END
9. AND LOAD dan OR LOAD
Jika ada dua atau lebih logic blok yang terhubung seri atau paralel maka blok logika tersebut dapat dihubungkan dengan AND LOAD untuk hubungan seri dan OR LOAD untuk hunungan paralel. Blok logika adalah suatu grup instruksi yang mempunyai hubungan secara logika dalam suatu ladder diagram dan membutuhkan blok logika instruksi berhubungan dengan instruksi atau blok logika yang lain. logic blok a dan blok b dihubungkan dengan instruksi AND LOAD.
3.3 Relay
Dalam dunia elektronika, relay dikenal sebagai komponen yang dapat mengimplementasikan logika switching. Sebelum tahun 70-an, relay merupakan “otak” dari rangkaian pengendali. Baru setelah itu muncul PLC yang mulai menggantikan posisi relay. Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut : a. Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup (atau
membuka) kontak saklar.
b. Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik.
Secara umum, relay digunakan untuk memenuhi fungsi-fungsi pengatur logika kontrol suatu sistem.
3.3.1 Prinsip Kerja Relay
Relay terdiri dari coil dan contact, coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedang contact adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil. Contact ada 2 jenis : Normally Open (kondisi awal sebelum diaktifkan open), dan Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close).
Gambar 3.13 Skema relay elektromekanik
3.3.2 Jenis-Jenis Relay
Seperti saklar, relay juga dibedakan berdasar pole dan throw yang dimilikinya. Berikut definisi pole dan throw:
1. Pole : banyaknya contact yang dimiliki oleh relay.
2. Throw : banyaknya kondisi (state) yang mungkin dimiliki contact. Berikut ini penggolongan relay berdasar jumlah pole dan throw : 1. SPST (Single Pole Single Throw)
Berikut ini adalah gambar beberapa contoh konstruksi dari relay.
(a) Relay 24VDC
(b) Relay 12VDC Gambar 3.14 Konstruksi dari Relay
Berikut ini adalah simbol kontak macam-macam relay tersebut.
(a) Kontak Relay Jenis Single Pole Double Throw (SPDT)
(c) Kontak Relay Jenis Three Pole Double Throw (3PDT)
Gambar 3.15 Kontak dari Beberapa Contoh Relay
3.4 Photodiode
Photodiode adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai sensor cahaya. Karena peka terhadap cahaya maka sistem kerjanya juga berdasarkan cahaya yang masuk untuk mengetahui besar kecilnya resistansi dari photodiode tersebut. Sebagai sumber cahaya kita gunakan infrared, karena cahaya dari infrared ini sangat bagus pencahayaannya. Berikut adalah adalah konstruksi dari photodiode dan lambangnya :
Photodiode
(a) (b)
Gambar 3.16 (a) Konstruksi dan (b) Lambang Photodiode
BAB IV
PERANCANGAN SISTEM
4.1 Perancangan Miniatur Sistem
Miniature alat “Traffic Light Penyeberangan Anak Sekolah Berbasis PLC” ini secara keseluruhan terdiri dari beberapa bagian antara lain :
4.1.1 Perancangan Hardware 4.1.1.1 Gambar miniature jalan
Pada miniature traffic light penyeberang anak sekolah ini dibutuhkan sebuah gambar miniature jalan. Yang mana berfungsi untuk menjelaskan agar mirip dengan kondisi jalan sebenarnya.
Pada pembuatan sistem miniature jalan ini dilakukan langkah-langkah perkerjaan sebagai berikut :
1. Pembuatan meja berbentuk persegi panjang, dengan panjang = 80cm, lebar=50 cm, dan ketinggian= 10cm.
2. Setelah itu menggambar meja seperti bentuk jalan.
3. Dan langkah selanjutnya pemberian warna sesuai yang kita inginkan.
Gambar 4.1 Miniature jalan
4.1.1.2 Lampu kerja pada traffic light
Lampu ini berfungsi untuk mengatur proses kerjanya traffic light penyeberangan anak sekolah ini. Lampu ini sebagai bagian yang utama dalam hal mengatur proses pemberhentian, dan memberikan perintah boleh melanjutkan perjalanan kepada kendaraan yang melintas disekitar traffic light penyeberangan anak sekolah berbasis PLC ini, adapun warna lampu yang digunakan dalam proses traffic light ini adalah :
1. Warna merah (memberikan perintah agar kendaraan berhenti).
2. Warna kuning ( memberikan perintah untuk berhati-hati baik itu kepada pengemudi kendaraan maupun kepada penyeberang ).
3. Lampu hijau ( menandakan perintah pengemudi boleh melanjutkan perjalanan kembali ).
Gambar 4.2 Tata Letak Pemasangan pemasangan lampu miniature traffic light
4.1.1.3 Tata letak panel listrik dan penghubung ke PLC
Panel listrik sering kita ketahui sebagai tempatnya komponen-komponen listrik (electric). Biasanya komponen yang ada didalam panel, Adalah komponen yang rawan dan sensitif, baik dalam hal pengamanan terhadap tegangan tinggi, dan sering juga digunakan untuk mengatur tata letak komponen electical biar lebih tertata dengan baik. Selain itu sebagai penghubung dari objek kerja ke PLC.
4.1.1.4 Sistem Sensor Cahaya
Sistem sensor cahaya yang digunakan untuk traffic light penyeberangan anak sekolah ini, dipasang secara berhadapan antara infrared dengan photodiode, sehingga apabila ada objek (kendaraan) yang lewat akan terdeteksi oleh sensor cahaya. Secara mekanik pemasangan dari sensor cahaya adalah sebagai berikut (lihat Gambar 4.4). Pada sistem ini menggunakan 2 buah sensor cahaya yang dipasang pada tempat yang berbeda dan mempunyai sistem yang sama.
Gambar 4.4 Pemasangan Sensor Cahaya 4.1.2 Perancangan Elektronik
4.1.2.1 Power Supply
Sumber-sumber tenaga yang digunakan dalam alat pengukuran dimensi objek ini adalah sebagai berikut:
a. Tegangan DC 5 Volt untuk motor penggerak konveyor, motor pendorong objek, dan sumber tegangan driver sensor cahaya.
b. Sumber tegangan untuk relay 24VDC dan PLC sebesar 24 Volt. c. Sumber tegangan 12 Volt untuk mengaktifkan relay 12VDC.
Gambar 4.5 Rangkaian Power Supply
Keterangan gambar :
a. Pada rangkaian power supply ini untuk pertama adanya tegangan yang masuk digunakan sebuah transformator step down 3 Ampere. Dengan tegangan sumber 220 Volt AC melalui suatu kumparan yang sebelumnya melewati fuse sebagai pengaman sumber AC untuk menghindari apabila terjadi arus berlebih pada sumber AC didapat tegangan sekunder, dimana tegangan sekunder yang digunakan adalah 9, 12, dan 24 Volt AC. Trafo yang digunakan adalah trafo 3 Ampere karena mempunyai daya output arus yang cukup tinggi, dimana power supply ini dibuat men-supply tegangan input untuk 1 buah PLC, relay, dan driver sensor cahaya.
c. Dalam rangkaian ini digunakan harga-harga untuk nilai kapasitor 2200 μF dan 4700 μF, untuk menghilangkan ripple dari penyearah full wafe yang masih memiliki ripple yang cukup besar.
d. Pada rangkaian power supply ini menggunakan IC regulator 7805, 7812, dan 7824 sebagai penstabil tegangan positif, karena pada rangkaian ini memerlukan tegangan yang stabil.
e. Dan sebagai pengaman/safety output pada power supply, maka sebelum keluaran diberi fuse untuk mengkondisikan apabila terjadi short cicuit pada rangkaian beban agar tidak menggangu power supply.
f. Komponen yang digunakan pada pembuatan power supply ini adalah : a) 1 buah transformator 3 Ampere.
b) 3 buah Dioda bridge 4 Ampere. c) 3 buah kapasitor elektrolit 2200 μF. d) 3 buah kapasitor elektrolit 4700 μF. e) IC Regulator 7805, 7812, dan 7824. f) Fuse untuk input dan output.
g) 1 buah saklar on-off. 4.1.2.2 Sensor Cahaya
74HC14 Infra Red R 150 Photodioda R 10 K R 1K2 Q TIP 122 +5 V +5 V RELAY 12VDC LED R 1K D 1N4001 +1 2V OUT TO PLC
Gambar 4.6 Rangkaian Sensor Cahaya
Keterangan gambar (cara kerja rangkaian tanpa ada benda yang menghalangi) :
a. Infrared memancarkan cahaya merah secara fokus (lurus, tidak menyebar) dan ini digunakan sebagai sumber cahaya, sedangkan besar kecilnya cahaya yang dipancarkan tergantung besar kecilnya nilai resistor (R 150).
43 74HC14 Infra Red R 150 Photodioda R 10 K +5 V +5 V
Gambar 4.7 Cara Kerja Sensor Cahaya
c. Dari gambar diatas maka IC 74HC14 akan dianggap mendapat input logika ‘0’ (tegangan dibawah 2 Volt). Karena IC ini bersifat inverter, sehingga output dari IC ini akan berlogika ‘1’ dengan output keluaran ±5 Volt pada poin B pada Gambar 4.8 berikut :
74HC14 a R 1K2 Q TIP 122 RELAY 12VDC LED R 1K D 1N4001 +1 2V OUT TO PLC
Gambar 4.8 Cara Kerja IC 74HC14
R 1K2 Q TIP 122 RELAY 12VDC LED R 1K D 1N4001 +1 2V OUT TO PLC
Gambar 4.9 Switching Transistor yang Mengaktifkan Relay
e. Sebagai indikator relay kita gunakan LED.
f. Dioda digunakan sebagai pengaman transistot terhadap arus balik yang dihasilkan oleh coil relay, sehingga rangkaian tidak mungkin mendapat arus balik.
g. Komponen yang digunakan pada pembuatan rangkaian sensor cahaya ini adalah :
a) 1 buah IC 74HC14. b) 2 buah Dioda 1N4001.
c) 2 buah Transistor NPN tipe TIP 122. d) 2 buah Infrared.
e) 2 buah Photodiode.
f) 2 buah Resistor R 150, R 10K, R 1K2, dan R 1K. g) 2 buah LED.
4.2 Perancangan Wiring PLC
PLC berfungsi sebagai pengontrol kerja dari proses traffic light pengatur penyeberanganan ini, mulai dari jalannya sebuah proses kerja pada lampu dan pengaturan sensor. PLC yang digunakan adalah PLC OMRON CPM2A. Adapun spesifikasi dari PLC yang digunakan adalah sebagai berikut :
Merek PLC : OMRON
Model : CPM2A
Tegangan Sumber : 100V/110- 200V/220V
Dengan PLC ini, semua dikerjakan secara otomatis. PLC ini memiliki 12 channel masukan mulai dari 000 sampai dengan 011. PLC ini juga memiliki 8 channel keluaran mulai dari 10.00 sampai dengan 10.07, output dari PLC diharapkan dapat mengatur kerja dari lampu, yang mana PLC ini berfungsi sebagai kontrol on/off
Com 00.00 00.01 00.02 00.03 00.04 00.05 00.06 00.07 00.08 00.09 00.10 00.11 com 10.00 10.01 10.02 10.03 10.04 10.05 10.06 10.07 24 volt PB 1 restart Sensor 1 Sensor 2 24 Volt Kuning Merah Hijau Hijau penyeberang Merah Penyeberang Alarm INPUT PLC OUTPUT PLC
Keterangan gambar : a. Input
Input switch dari PLC terdiri dari beberapa macam yaitu input 2 tombol star (pushbutton), 1 tombol restart (pushbutton), dan sensor cahaya. Adapun keterangan dari input-input tersebut adalah adalah sebagai berikut :
1) Sensor Cahaya pertama (alamatnya 00.04). 2) Sensor Cahaya kedua (alamatnya 00.05).
3) Tombol kontrol terdiri dari 2 tombol START sebagai tombol yang akan ditekan pada saat ingin menyeberang.(alamatnya 00.00)
4) Tombol restart (alamatnya 00.07) digunakan untuk mematikan lampu b. Output
Output dari PLC berjumlah 8 output dan pada miniature ini yang dipakai adalah berjumlah 5 output, yang akan mengontrol kerja dari lampu pada traffic light penyeberangan ini dan sebuah alarm. Sesuai dengan program yang dibuat maka fungsi dari beberapa output pada gambar adalah sebagai berikut :
1) Lampu hijau berada pada alamat 10.02 2) Lampu kuning berada pada alamat 10.00 3) Lampu merah berada pada alamat 10.01 4) Lampu merah penyeberang alamat 10.04 5) Lampu hijau penyeberang alamat 10.05
4.3 Perancangan Program Kontrol
Sebelum membuat program PLC harus dibuat terlebih dahulu harus dibuat flow chart-nya. Setalah flow chart ini jadi, maka langkah selanjutnya adalah pembuatan diagram ladder. Dengan dibuatnya ladder diagram ini lalu kita masukkan program ini pada PLC melalui software CX-Programmer pada PC.
4.3.1 Flow Chart
Start Lampu Hijau HK On Delay 1 s Lampu Merah HP On Sensor && tombol=1? Lampu kuning HK on
Lampu hijau HK off Lampu kuning HK off Lampu merah HK on
Delay 3 s
Delay 3 s
Lampu merah HP off Lampu hijau HP on
Delay 8 s
Lampu merah HK off Lampu hijau HP off
Lampu Hijau HK On
Delay 1 s
Lampu Merah HP On
Tombol=1?
Delay 5 s
Lampu hijau HK off Lampu Merah HK on
Delay 3 sekon
Lampu merah HP off Lampu hijau HP on
Delay 8 s
Lampu Hijau HP off Lampu merah HK off
Lampu Hijau HK On
Delay 1 s
Lampu Merah HP On
Delay 5 s
Lampu hijau HK off Lampu Merah HK on
Delay 3 sekon
Lampu merah HP off Lampu Hijau HP on
Delay 8 s
Lampu Hijau HP off Lampu merah HK off Tombol=1? Sensor =1? Matikan lampu semua Y N Y N N Y N Cara kerja tahap 1
Cara kerja tahap 2 Cara kerja tahap 3 Keterangan HP = Panduan Penyeberang
HK = Panduan Kendaraan
4.3.2 Diagram Ladder
Langkah selanjutnya setelah flow chart jadi, maka kita buat diagram ladder. Diagram ladder ini digunakan untuk memudahkan dalam menulis dan memasukkan program pada PLC. Ladder diagram terdiri dari suatu garis memanjang ke bawah dari kiri dengan cabang-cabangnya menuju arah kanan. Adapun diagram leader dari sistem ini ada pada lampiran. Adapun program pada sistem ini adalah sebagai berikut.
1. Mengaktifkan System
System akan bekerja ketika Saklar dalam keadan ON.
4 .proses kerja traffic light penyeberangan tahap kedua
5 .proses kerja traffic light penyeberangan tahap tiga
BAB V
PENGUKURAN, PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM
5.1 Pengukuran
Setelah menentukan piranti input/output dari sistem mesin pengukuran dimensi objek ini dan memprograman PLC dengan piranti pemrograman, maka dapat disajikan hasilnya dengan langsung mengaplikasikan melalui hardware yang telah dibuat atau dapat dilihat secara langsung dari output PLC yang berupa LED.
Pengukuran perangkat lunak dari proses pengukuran dimensi objek ini bertujuan agar diketahui apakah perangkat lunak (software) yang telah dibuat sesuai dengan perencanaan awal. Disamping itu pengukuran ini bertujuan untuk mengetahui kelemahan/kekurangan dari software tersebut sehingga dapat disempurnakan.
Pengukuran dilakukan juga untuk mengetahui operasi sistem yang dibuat sesuai dengan spesifikasi alat yang telah dibuat atau tidak. Pada pengukuran sistem, penulis menggunakan multimeter digital.
Metoda pengukuran yang dilakukan adalah pengukuran secara terpisah, yaitu dengan cara mengukur alat perblok atau perbagian. Pengukuran dari beberapa bagian yakni sebagai berikut :
5.1.1 Pengukuran Power Supply
TR1 3 A 0V 110V 220V Fuse Saklar 0V 9V 12V 24V 18V AC 1 V+ 2 AC 3 V-4 3 x D 4A AC 1 V+ 2 AC 3 V-4 AC 1 V+ 2 AC 3 V-4 + 3 x C 4700uF/35V + + AC 220V Vin 1 G ND 2 Vout 3 7805 Vin 1 G ND 2 Vout 3 7812 Vin 1 G ND 2 Vout 3 7824 + 3 x C 2200uF/35V + + 3 x Fuse + -OUT DC 5 V + -OUT DC 12 V + -OUT DC 24 V
Gambar 5.1 Skema Rangkaian Pengukuran Power Supply
Berikut adalah tabel hasil pengukuran dari rangkaian diatas.
Tabel 5.1 Data Hasil Pengukuran Power Supply
5.1.2 Pengukuran Sensor Cahaya
Pengukuran sensor cahaya mulai dari infrared sampai pada relay aktif oleh transistor : 74HC14 Infra Red R 150 Photodioda R 10 K R 1K2 Q TIP 122 +5 V +5 V RELAY 12VDC LED R 1K D 1N4001 +1 2V OUT TO PLC
Gambar 5.2 Rangkaian Pengukuran Sensor Cahaya
Berikut ini adalah tabel hasil pengukuran rangkaian diatas :
Tabel 5.2 Data Hasil Pengukuran Pertama Sensor Cahaya Titik Ukur (V) Tanpa Objek
Tabel 5.3 Data Hasil Pengukuran Kedua Sensor Cahaya Titik Ukur (V) Tanpa Objek
(Volt) Objek Kecil (Volt) Objek Sedang (Volt) Objek Besar (Volt) V17 1.32 1.33 1.33 1.33 V18 0.22 4.86 4.85 4.85 V19 4.79 0.08 0.08 0.07 V20 1.42 0.08 0.08 0.09 V21 2.49 11.68 11.66 11.68 V22 10.82 0.02 0.02 0.02 V23 0.77 11.8 11.7 11.7
Tabel 5.4 Data Hasil Pengukuran Ketiga Sensor Cahaya Titik Ukur (V) Tanpa Objek
Tabel 5.5 Data Hasil Pengukuran Keempat Sensor Cahaya Titik Ukur (V) Tanpa Objek
(Volt) Objek Kecil (Volt) Objek Sedang (Volt) Objek Besar (Volt) V17 1.33 1.33 1.34 1.33 V18 0.22 4.84 4.85 4.84 V19 4.79 0.08 0.08 0.07 V20 1.42 0.07 0.08 0.09 V21 2.49 11.68 11.66 11.68 V22 10.82 0.02 0.02 0.02 V23 0.77 11.6 11.69 11.7
Tabel 5.6 Data Hasil Pengukuran Kelima Sensor Cahaya Titik Ukur (V) Tanpa Objek
Tabel 5.7 Data Hasil Pengukuran Rata-Rata Sensor Cahaya Titik Ukur (V) Tanpa Objek
(Volt) Objek Kecil (Volt) Objek Sedang (Volt) Objek Besar (Volt) V17 1.33 1.334 1.332 1.33 V18 0.224 4.848 4.85 4.844 V19 4.79 0.08 0.082 0.07 V20 1.42 0.074 0.08 0.09 V21 2.49 11.674 11.66 11.68 V22 10.8 0.02 0.02 0.02 V23 0.77 11.67 11.676 11.7 5.2 Pengujian
5.2.1 Sistem Kerja Miniature Traffic Light Penyeberangan Anak Sekolah
Tabel 5.8 Data Hasil Percobaan 1 dan 2 terhadap program
percobaan Proses Tombol 1 Tombol 2 Sensor 1 Sensor 2
1 Bekerja Aktif - Aktif -
Bekerja - Aktif - Aktif
Bekerja Aktif Aktif Aktif Aktif
2 Bekerja Aktif - Aktif -
Bekerja - Aktif - Aktif
Bekerja Aktif Aktif Aktif Aktif
Tabel 5.9 Data Hasil Percobaan 3 dan 4 terhadap program
percobaan Proses Tombol 1 Tombol 2 Sensor 1 Sensor 2
3 Bekerja Aktif - Aktif -
Bekerja - Aktif - Aktif
Bekerja Aktif Aktif Aktif Aktif
4 Bekerja Aktif - Aktif -
Bekerja - Aktif - Aktif
Tabel 5.10 Data Hasil Percobaan 5 dan 6 Terhadap Program
percobaan Proses Tombol 1 Tombol 2 Sensor 1 Sensor 2
5 Bekerja Aktif - Aktif -
Bekerja - Aktif - Aktif
Bekerja Aktif Aktif Aktif Aktif
6 Bekerja Aktif - Aktif -
Bekerja - Aktif - Aktif
Bekerja Aktif Aktif Aktif Aktif
5.3 Analisa
Dari beberapa pengujian dan pengukuran diatas dapat dikatakan bahwa setiap alat bekerja dengan baik, keluaran dari power supply dan sistem sensor cahaya. Keluaran tegangan pada power supply yang diinginkan adalah 5, 12, dan 24 VDC, sedangkan pada hasil pengukuran didapat tidak sesuai dengan yang diinginkan. Hasil ini dikarenakan setiap komponen mempunyai toleransi sehingga hasil yang diharapkan tidak se-ideal yang diinginkan. Dimana hasil pengukuran yang didapat mempunyai toleransi ± 0,5 Volt. Namun hal ini tidak terlalu berpengaruh terhadap rangkaian beban.
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan
Dari hasil perencanaan, pembuatan dan pengujian tugas ahir yang diberi judul “Traffic Light Penyeberangan Anak sekolah Berbasis PLC” Dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut :
1. Traffic Light ini adalah sebuah miniature yang dapat mengsimulasikan keadaan lalu lintas dalam proses penyeberangan.
2. Dalam Traffic light penyeberangan anak sekolah ini, memiliki perbedaan yang mana berbeda dengan traffic light yang biasa sering kita jumpai, Perbedaannya terdapat sensor dan tombol pushbutton sebagai pengaman. 3. Traffic Light ini hanya mengatur satu badan jalan dua arah.
4. Traffic Light ini mempunyai 3 tahap kerja untuk proses keamanan buat penyeberang
6.2 Saran
untuk system yang lebih baik kedepannya perlu ditambahkan beberapa hal diantaranya :
1. Traffic Light ini diharapkan dapat dikembangkan lagi dengan menggunakan pengontrolan program lain yang murah dan efisien.
2. Menggunakan jenis sensor lain contohnya sensor berat
4. Traffic light ini diharapakan dapat dikembangkan dengan menambahkan timer yang bias dilihat baik pengemudi maupun penyeberang.
DAFTAR PUSTAKA 1. http://www.semiconductors.philips.com 2. http://www.controlsupply.com 3. http://www.st.com 4. [email protected]@plasa.com 5. Modul PLC CPM 2A
6. CPM1 Programable Controller ( Programming Manual),Omron, Bandung, 1998
LAMPIRAN
Lampiran A Datasheet PLC OMRON CPM2A Lampiran B Datasheet Transistor NPN TIP122 Lampiran C Datasheet IC 74HC14
Lampiran D Datasheet Dioda 1N4001 Lampiran E Datasheet Relay
Lampiran F Datasheet IC Regulator 78XX Lampiran G Datasheet Infrared
