PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT

Sistem lengkap dart rancangan alat ini terdiri dari bagian input sebagai sensor, pengendali sebagai alat kontrol dan aktuator sebagai penggerak Pada

bagian input berupa sensor inframerah yaitu LED iniramerah sebagai pemancar

inframerah dan pbototransistor sebagai penerimanya. Sensor inframerah tersebut berfiingsi untuk mendeteksi adanya benda obyek berwarna terang atau obyek berwarna gelap. Bagian pengendali berupa PLC sebagai alat kontrol yang menyimpan instruksi dan data berupa program, PLC ini berfungsi sebagai pengendali dari rangkaian keseluruhan. Bagian terakhir adalah aktuator yang menggunakan motor dc sebagai penggerak mekaniknya. Dalam bab ini akan dibahas mengenai blok diagram dan rangkaian alat keseluruhan serta cara kerja

dari setiap blok yang ad a.

3.1 Deskripsi Sistem

Desknpsi sistem ini menjelaskan secara umum tentang realisasi rancangan

sistem pada prototype, diantaranya :

A. Nama Sistem ; Robot Conveyor dengan Mesin Pengebor B. Tipe Sistem Kontrol : PLC (FESTO FEC FC400)

C. Spesifikasi Umum Sistem ;

1) Tegangan Catu Daya Maksimum : 24 V

2) Tegangan Output Maksimum : 24 V

3) Arus Maksimum : 5 A

D. Target Sistem ■

Dapat memindahkan dan membedakan obyek benipa benda berwama

terang dan benda benvarna gelap dari conveyor pertama ke conveyor kedua, untuk

kemudian melakukan proses pengeboran terhadap obyek yang teiah ditentukan

tadi. E. Target Rancangan : B A C D E Gambar 3.1

Keterangan : 1) Lokasi A

Tempat meietakan benda obyek berwarna terang atau gelap, lokasi A adalah

mekanik conveyor 1 2) Lokasi B

Pada lokasi ini benda obyek akan dipilih berdasarkan warna. Lokasi ini

menggunakan mekanik Lifter 1

3) Lokasi C

Lokasi C ini untuk memindahkan benda obyek dari conveyor 1 ke conveyor 2

yang menggunakan mekanik gripper

4) Lokasi D

Lokasi D ini menggunakan conveyor 2. untuk membawa benda obyek ke

posisi selanjutnya 5) Lokasi E

Pada lokasi E benda obyek akan melakukan proses terakhir yaitu proses

pengeboran pada benda obyek.

3,2 Blok Diagram Rangkaian

Untuk dapat menganalisa alat terlebih dahulu dibuat btok diagram rangkaian. Blok diagram rangkaian ini digunakan untuk mendapatkan gambaran secara umum mengenai cara kerja alat. Secara keseluruhan biok diagram alat

SENSOR INFRAMERAH 1 SENSOR INFRAMERAH 2 PENGKONDISIAN SINYAL RELAY PLC RELAY Gambar 3.2 Blok Diagram Rangkaian

■>

->

■>

MOTOR DC 1 MOTOR DC 2 MOTOR DC 3 MOTOR DC 4 MOTOR DC 5 MOTOR DC 6 MOTOR DC 7 Keterangan ; A. Sensor

Alat ini menggunakan sensor Inframerah. Sensor infi-amerah ini diletakan berbeda, pada conveyor I sensor dirancang sebagai tipe transmitif dimana obyek akan memotong bias cahaya inframerah ke phototransistor dan pada

lifter I sensor dirancang sebagai tipe reflekfif dimana sensor inframerah akan

memantulkan bias cahayanya pada obyek dan diterima oleh phototransistor

yang berfijngsi untuk menditeksi obyek berwama terang dan obyek berwama

B. Pengkondisian SinyaJ

pengkondisian sinyal bertungsi sebagai pengkondisian sinyai high dan low serta memperkuat arus dari sensor. Sehingga output dari power driver relay ini dapat mengaktifkan dan memutuskan coil pada relay dengan arus dan

tegangan yang sesuai.

C. Relay

Relay berfungsi untuk mengubah kondisi nilai tegangan dari rangkaian sebelumnya, agar dapat terbaca oleh rangkaian seianjutnya. Prinsip kerjanya hanya melakukan dua kondisi aktif dan tidak aktif atau high dan low. Untuk relay input PLC dalam diagram blok, mengkondisikan tegangan dari 6 V menjadi 24 V. untuk relay output PLC mengkondisikan tegangan dari 24 V

menjadi 12 V.

D. PLC

PLC berftmgsi sebagai alat kontrol untuk menjaiankan rangkaian suatu proses dimana input dan outputnya sebagai obyek pengontrol dan yang dikontrol dengan suatu kondisi terteniu, dan menghasilkan kondisi yang baru sesuai dengan program yang diinginkan.

E. Motor DC

Motor DC berfungsi sebagai aktuator untuk mengubah tegangan dan arus dari input menjadi gerak arah putaian

3.3 Perancangan Sistein Elcktronika

Perancangan sistem elektronika ini terdiri dari beberapa rangkaian elektronika berupa rangkaian sensor, power driver relay, dan catu daya. yang akan

dibahas dibawah ini.

3.3.1 Rangkaian Sensor

Rangkaian sensor ini terdiri dari sensor inframerah dan phototransistor

yang berfungsi sebagai sensor penditeksi keberadaan obyek benda dan dapat

membedakan obyek berdasarkan warna yang dipantulkan obyek tersebut.

3.3.1.1 Prinsip Kcrja Rangkaian Sensor

Prinsip kerja dari sensor inframerah yang berfungsi untuk menditeksi adanya obyek serta dapat membedakan obyek yang dilihat dengan metode refleklif, dimana obyek yang dideteksi memantulkan seberkas sinar cahaya menuju detector, yaitu berupa phototransistor. Sensor ini dipasang pada lifter I. sedangkan sensor yang dihubungkan dengan metode transmilif, dimana obyek yang dideteksi memotong seberkas sinar cahaya ke detector. Sensor ini dipasang

Output

Gambar 3.3 Rangkaian Sensor

Pada saat LED inframerah menditeksi obyek yang berwarna gelap cahaya inframerah tersebut tidak dipanUilkan dan saat obyeknya berwarna terang cahaya

infamerah akan dtpantulkan. Cahaya pantulan tersebut kemudian diterima oleh

phototransistor sehingga phototransistor dalam keadaan aktif. Output dari

phototransistor ketika aktif adalah low dan tidak aktif adalah high. Output dari sensor belum dapal mengaktitkan relay, karena anjs yang didapat dari output phototransistor terlalu kecil. sehingga diperlukan rangkaian power driver relay agar arus yang didapat dari output sensor dapat mengaktifkan relay.

3.3.2 Power Driver Relay (IC L293D)

Rangkaian sensor diatas memerlukan sebuah TC driver L293D yang dapat memberikan arus sampai dengan 600 mA. Arus yang ada dapat mengaktifkan relay. Dalam perancangannya hanya menggunakan satu buah IC dengan sumber tegangan 6 Vdc, dan setiap input pada driver ini diatur dari sensor inframerah,

seperti gambar perancangan dibawah ini:

+6V Output IR I Input Relay 1 Input Relay 2 Output IR 2 L293D E» I ini Outl Gnd Gnd On 12 InZ Vcc2 Vccl In 3 Out3 Gnd Gnd Out4 In4 En2 Gambar 3.4 Perancangan 1CL293D 3,3.3 Catu Daya

Dalam perancangan prototype ini menggunakan tiga macam catu daya tegangan dengan arus yang sama yaitu 5 A, dengan tegangan 24Vdc untuk

untuk tegangan catu daya sensor inframerah. Perancangan seperti gambar dibawah ini:

220V

Vac

TRAFO

_5A

0V

IC1 LM7824 C1 1000uF in our COM

J_

24V

C4 0.1uF Gambar 3.5

Rangkaian Catu Daya

3.4 Rangkaian Alat Keseluiuhan

Rangkaian alat ini digunakan untuk mengetahui cara kerja atat secara keseluruhan. Rangkaian alat keseluruhan ini dapat dilihat pada gambar 3.5

-t-Vcc Output 220V C3 1000UF -12V Catu Daya Aktuator IC 3 LM730G IN OUT COM -L. cs

0.1 uF Catu Daya_Sensor

Gambar 3.6

3.5 Sis tern Mekanik

Mekanik ini dibuat dengan menggunakan bahan aluminium, akrilik, stenlis steel, as drat, gear dan masih bariyak lagi bahan yang digunakan, yang dibentuk

sesuai dengan rancangan dan ftmgsi dari mekanik ini.

Gambar 3.7

3.6 Sistem Kontrol

Pada perancangan sistem kontrol ini, merupakan inti dari perancangan

alat. Pembabasan alat mulai dari proses inisialisasi sampai proses pemrograman

untuk PLC. Rangkaian kontrol ini terdiri dari sebuah PLC sebagai penyimpan

instruksi dan data berupa program.

Salah satu alasan penggunaan PLC sebagai alat kontro! adalah dari segi

pemrogramannya, karena untuk menggunakan PLC hanya memerlukan sedikit

pengetahuan mengenai komputer dan bahasa pemprograman, melainkan

pemahaman dalam pengimplementasian operasi-operasi logika dan

penyambungan (switching). Program yang dimasukan ke dalam PLC berupa

statement list. PLC sendiri bersifat programmable artinya apabila diinginkan

perubahan output kita hanya mengganti data programnya pada PLC, tanpa harus

mengubah jalur rangkaiannya.

Sebelum kita memasukt proses pada pemprograman PLC ada baiknya kita mengetahui cara menggunakan dan mengoperasikan PLC sebagai alat kontrol,

seperti yang dijelaskan dibawah ini sesuai prosedur pembuatan program PLC

secara umura:

A. Gambaran masalah

Definisi permasalahan harus menjabarkan problema kontrol secara tepat dalam bentuk yang detail seperti yang ditunjukan pada target rancangan diatas.

B. Daftar alokasi (Allocation List)

Allocation list berisi kondisi-kondisi program, dimana identifikasi input dan output terdapat didaiamnya, serta nama dari input dan output didefinisikan sebagai operand yang menginisialisasikan input dan output tadi, seperti yang ditunjukan pada proses inisialisasi dibawah ini atau dapat dilihat secara detail

da!am lampiran.

C. Pernbuatan state diagram

State diagram yang dibuat berdasarkan keadaan yang diinginkan oleh kita

dalatn pengontrolan berdasarkan gambaran masalah yang kita ambil tadi untuk

diolah kedalam bentuk program. D. Pembuatan program

Dalam pembuatan program ini kita dapat mengeksekusi program yang kita buat berdasarkan state diagram. Masing-masing bahasa program mempunyai keuntungan dan kerugian tergantung dari sudut pandang kita sebagai user/pemprogvam. dalam kasus ini program yang dibuat berupa bahasa

statement list.

E. Memindahkan program kedalam PLC

Dalam hal ini program yang telah dibuat tadi di download kedalam PLC agar

dapat digunakan sebagai controller.

3.6.1 Proses Inisialisasi

Proses inisialisasi adalah proses penentuan input dan output, serta

A. Sensor Inframerah Transniitif (IRl)

B. Sensor Inframerah Reflektif (IR2)

C. Conveyor! D. Lifter 1 E. Gripper F, Elbow G, Lifter2 H. Conveyor2 I. Driliing machine J. Timer 1 K- Timer2 L. Timer3 M. Timer4 N. TimerS 0. Timer6 P. Timer7 Q. Timer8 R. Timer9 S. Timer] 0 T. Timer! 1 U. Timer! 2 V. Timer] 3 W. TimerOn (XI) (X2) (X3) (X4) (X5) (X6) (X7) (Tl) (T2) (T3) (T4) (T5) (T6) (T7) (T8) (T9) (T10) (Til) (T12) (T13) (TON)

Input IR1 adalah awal dari perjalanan proses dengan kondisi aktif low, input I.R2 adalah sensor deteksi, ada dua kondisi yaitu jika UR2 aktif low,maka proses tidak berlanjut Jika IR2 aktif high maka proses berlanjut dengan mengaktifkan timer sebagai kondisi input untuk memberikan inisialisasi pada output. Sedangkan pada output hanya memerlukan dua kondisi yaitu, iika aktif low output pada posisi awal, dan jika aktif high output pada posisi kerja. Jadi daiam perancangan ini setiap aktuator hanya raenggunakan satu buah output.

Untuk data output yang telah didefinisikan sekarang kita notasikan sebagai gerakan perpindahan (keadaan) pada aktuator:

A- = Conveyorl pada posisi awal, aktif low A+ = Conveyorl pada posisi kerja, aktif high B- = Lifter! pada posisi awal, aktiflow B+ = Lifterl pada posisi kerja, aktif high C- = Gripper pada posisi awal, aktiflow C+ = Gripper pada posisi kerja, aktif high D- = Elbow pada posisi awal, aktiflow

D+ = Elbow pada posisi kerja, aktif high

E- = Lifter2 pada posisi awai, aktiflow

E+ = Lifter2 pada posisi kerja, aktif high F- = Conveyor2 pada posisi awal, aktiflow F+ = Conveyor2 pada posisi kerja, aktif high G- = Drilling machine pada posisi awal, aktiflow G+ = Drilling machine pada posisi kerja, aktif high

3.6.2 State Diagram

Setelah mendefinisikan input dan output selanjutnya pembuatan state diagram. State diagram adalah diagram keadaaii yang menggambarkan proses perpindahan dari keadaan satu ke keadaan lainnya. Perubahan input yang mengakibatkan perubahan perpindahan keadaan pada state diagram merupakan gambaran perpindahan output pada aktuator. Pada gambar 3.8 menunjukan gambar perpindahan keadaan yang terjadi.

A _■ ■\ + "\ u. j — ' k l_ ■z.

f • *"\

\ a )

T

_o ~z. LU / O m r o

:*'

JL

\* )

Gambar 3.8 State Diagram

3.6.3 Program PLC

Pemprograman ini menggunakan bahasa program statement list, yaitu bahasa pemrograman tingkat tinggi. semua hubungan logika dan sekuens dapat

dengan mudah kita program rnenygunakan perintah dalatn bahasa ini,

STEP 1 IF N 1R1 THEN SET Tl WSTH 4s STEP 2 [F N IR1 AND N Tl THEN SET XI SET T2 WITH I4s STEP PILIH iF N IR2 AND N 72 THEN RESET XI JMP TO 1 IF ]R2 AND N T2 THEN SET X2 SET 13 WITH 3s SET T4 WITH 8s JMP TO PILIH I

STEP PILIHI IF N T3 THEN SET X3 RESET XI SET T5 WITH 2s IF N THEN RESET STEP 3 rF n THEN SET SET WITH STEP 4 IF N THEN SET SET WITH SET WITH STEP PILIH2 IF N THEN RESET IF N THEN RESET SET WITH T4 T5 Tf» 8s TC> T7 3 s T8 7s T7 TS T9 4s X2 X4 X? X.I X5

SET Til) WITH 6s STEP PILIH3 IF N T9 THEN SET X6 SET Til WITH IDs IF N T10 THEN RESET X4 STEP 5 IF N Til THEN SET X7 SET T12 WITH 4s SET T13 WITH 12s STEP PILIH4 IF N T12 THEN RESET X7 IF N TI3 THEN RESET X6 SET TON WITH 5s STEPli IF TON THEN JMP TO I