Aplikasi PLC pada Tangan Robot Pemisah Benda Logam dan Non-Logam Berbasis Human Machine Interface
Budi Setiyawan
(bucek1kintamani@gmail.com)
Alumni Universitas Negeri Jakarta Program Studi Pend. Teknik Elektronika 2012 Syufrijal, M.T
(rijal_akana@yahoo.com)
Dosen Universitas Negeri Jakarta Jurusan Teknik Elektro Drs. Wisnu Djatmiko, M.T
(wisnu.djatmiko@gmail.com)
Dosen Universitas Negeri Jakarta Jurusan Teknik Elektro Devina Lianna Widha
(vina.widha@gmail.com)
Mahasiswa Universitas Negeri Jakarta Program Studi Pend. Teknik Elektronika 5215090178
ABSTRACT
The study was conducted with the purpose of designing, testing, and application of PLC to realize the robot hand separator metal object and non-metal-based Human Machine Interface. The results robotic hand separator metal objects and non-metals showed that the robot arms can work automatically and manually (using the monitoring system) in accordance with well-designed system. Proximity inductive sensors are used for detection of metal goods as well as superbright sensor detection system used on the goods and deliver goods logic 0 (low) to the PLC and then processed by the PLC and then released back to the contact given to the driver circuit to drive a DC motor and double cylinder. Process I/O is processed by the PLC and then integrated into the system as a function of the control system of robotic arms working separators and metal objects from non-metallic screen HMI.
PENDAHULUAN
Teknologi mikro elektronika telah mengalami kemajuan yang sangat pesat, berawal dari ditemukannya Integrated Circuit yang dapat menggantikan psisi komponen analog seperti transistor, tabung triode, hampir pada semua peralatan elektronika, terutama yang menggunakan teknologi digital, hal tersebut memberikan dampak pada masyarakat pada umumnya dan mahasiswa pada khususnya yang cukup besar bagi kehidupan sehari-hari. Programmable Logic Control (PLC) dan Human Machine Interface (HMI) adalah salah satu contoh dari kemajuan teknologi tersebut. Dalam pemanfaatan PLC tersebut banyak diaplikasikan dalam dunia industry sebagai mesin robot otomatis yang dapat bergerak bebas sesuai dengan yang telah diprogram oleh penggunanya.
Penggunaan HMI sebagai komponen dalam suatu rangkaian mesin robot otomatis selain PLC dalam dunia industri dapat dijadikan sebagai sarana interfacing antara operator mesin dengan mesin otomatis yang dipakai, karena dapat menggantikan fungsi tombol input mesin serta dapat pula dijadikan sebagai indikator output dengan grafik dan berbagai macam tampilan sesuai yang
daftar menu dalam tampilan HMI akan lebih memudahkan operator dalam mengoperasikan suatu mesin otomatis, selain lebih hemat dalam membuat wiring (pengkabelan) sehingga kemungkinan hubungan pendek atau konsleting antara kabel lebih minimum.
Sistem tangan robot pemisah benda logam dan non-logam menggunakan sensor proximity jenis induktif untuk mendeteksi benda bahan logam plat besi dan sensor cahaya yang dihubungkan ke PLC CJ1M yang dilengkapi oleh sarana interfacing menggunakan HMI serta dipresentasikan dalam bentuk model yang memeragakan bagaimana sistem kerja aplikasi PLC pada tangan robot pemisah benda logam dan non-logam berbasis HMI.
Sebagai maksud dan tujuan dari penulisan skripsi aplikasi PLC pada tangna robot pemisah benda benda logam dan non-logam berbasis HMI, yaitu memberikan gambaran cara pandang baru mengenai konsep-konsep sebuah alat elektronik dan alat interfacing yang digunakan untuk membantu sistem mesin yang bekerja secara otomatis lebih maksimal.
METODE PENELITIAN
Metode yang digunakan pada penelitian adalah metode analisis laboratorium. Adapun langkah-langkahnya sebagai berikut:
1. Perancangan mekanik planttangan robot pemisah benda logam dan non-logam yang terdiri dari tangan robot dan dua buah konveyor. 2. Perancangan seluruh komponen
yang dibutuhkana untuk perangkat keras seperti, rangkaian driver motor DC dan rangkaian sensor cahaya (optik), pengguanaan sensor proximityjenis induktif. 3. Pembuatan I/O table untuk
pemrogramn PLC Omron tipe CJ1M dan perancangan desain grafis tampilan untuk pemrograman HMI sebagai sarana interfacing.
4. Implementasi dan pengujian alat, yaitu menguji secara langsung cara kerja alat kemudian mengumpulkan data-datanya dan menyusunnya sebagai hasil akhir dalam penulisan.
5. Analisa secara keseluruhan hasil kerja alat, kemudian mengambil kesimpulan dari data-data yang diperoleh serta menetapkan saran.
LANGKAH PENELITIAN Pelaksanaan penelitian terdiri atas: 1. Perancangan mekanik tangan robot
dan konveyor
2. Perancangan perangkat keras (hardware)
a. Perancangan blok input
i. Penggunaan sensor logam proximity sebagai pendeteksi logam
ii. Rangkaian system pendeteksi barang pada konveyor
iii. Rangkaian system pendeteksi ketinggian barang pada konveyor b. Perancangan blok output
3. Perancangan perangkat lunak (software)
a. Deskripsi kerja sistem b. Penetapan I/O PLC
c. Pemrograman PLC dengan aplikasi CX Programmer d. Pemrograman HMI dengan
HASIL PENELITIAN
1. Data Hasil Pengujian Perangkat Keras (Hardware)
a. Data hasil pengujian perancangan rangkaian blok input.
Tabel pengujian sensor proximitysebagai pendeteksi logam
Jenis
Bahan Nama Bahan
Tahanan pada Output Sensor
(Ω)
LOGAM
Plat (besi) Tak terhingga Aluminium Tak terhingga Perak Tak terhingga Kuningan Tak terhingga Besi murni Tak terhingga
NON-LOGAM Kayu Mendekati 0 Acrylic Mendekati 0 Teflon Mendekati 0 Kaca Mendekati 0 Batu Mendekati 0
Tabel pengujian sistem pendeteksi barang pada konveyor
Sensor In Ic (LM324) Output LM324 (VDC) Output 7414 (VDC) Transistor Ket Vpd (VDC) Vreff (VDC) Ib (mA) Ic (mA) Vc (VDC) S barang 1 2,46 1,95 2,69 0,13 0 0 22,8 Tidak Terhalang S barang 2 2,46 1,95 2,69 0,13 0 0 22,8 S barang 3 2,41 1,94 2,68 0,13 0 0 22,8 S barang 4 2,46 1,95 2,69 0,13 0 0 22,8
S barang 1 0,28 1,95 0,75 4,8 2,08 5,25 0
Terhalang S barang 2 0,29 1,95 0,75 4,8 2,08 5,25 0
S barang 3 0,23 1,94 0,72 4,8 2,08 5,25 0 S barang 4 0,30 1,95 0,75 4,8 2,08 5,25 0
b. Data Hasil Pengujian Perancangan Blok Output
Tabel pengujian rangkaian drivermotor DC sistem penggerak konveyor Output PLC Tegangan
Motor (Vdc)
Vs
(Vdc) Keterangan Alamat Logika Output
0.04 1 0,0 0,00 23,8 Konveyor Log mati 0.05 1 0,0 0,00 23,8 Konveyor Non-Log mati 0.04 0 23,9 23,80 23,8 Konveyor Log hidup 0.05 0 23,9 23,83 23,8 Konveyor Non-Log hidup
Tabel pengujian rangkaian drivermotor DC pendorong konveyor logam Alamat Output PLC Tegangan Motor (Vdc) Vs (Vdc) Keterangan 0.00 0.01
0 0 11,7 11,9 Pendorong logam mati 0 1 11,7 11,9 Pendorong logam maju 1 0 11,7 11,9 Pendorong logam mundur 1 1 0,0 11,9 Pendorong logam mati
Tabel pengujian rangkaian driver motor DC pendorong konveyor non-logam Alamat Output PLC Tegangan Motor (Vdc) Vs (Vdc) Keterangan 0.00 0.01
0 0 11,6 11,9 Pendorong non-logam mati 0 1 11,6 11,9 Pendorong non-logam maju 1 0 11,6 11,9 Pendorong non-logam mundur 1 1 0,0 11,9 Pendorong non-logam mati
2. Data Hasil Pengujian Perangkat Lunak (Software)
a. Data hasil pengujian program otomatis PLC
b. Data hasil pengujian program manual PLC dengan monitoring HMI
c. Hasil perancangan tampilan pada layar HMI
ANALISA DATA HASIL PENGUJIAN Pengujian alat tangan robot pemisah benda logam dan non-logam berbasis HMI terdiri dari pengujian blok-blok rangkaian antara lain: blok input, dan blok output.
Pada rangkaian input, didapat hasil pengujian sistem pendeteksi logam pada saat mendeteksi adanya bahan logam maka
akan menghasilkan tahanan keluaran sebesar tak terhingga sedangkan apabila tidak mendeteksi barang berbahan logam akan menghasilkan tahanan keluaran yang mendekati 0.
Dari hasil data pengujian sensor proximity, maka dapat disimpulkan sensor proximity bekerja dengan baik sebagai pendeteksi benda berbahan logam. Ketika sensor didekati oleh benda berbahan logam, maka sensor proximity menjadi normally close atau saklar tertutup untuk memberikan tegangan 0 volt atau aktif low terhadap bebannya yaitu coilpada PLC.
Kemudian didapat pula hasil pengujian terhadap sensor cahaya yang terdapat pada sistem pendeteksi barang pada konveyor dan sistem pendeteksi ketinggian barang pada konveyor, yaitu pada saat masing-masing terkena cahaya
superbright, tegangan input (masukkan negatif) sebesar ± 2,46 Volt lebih besar daripada tegangan masukan referensi (positif) sebesar ±1,98 Volt sehingga menghasilkan output (keluaran) komparator sebesar ±2,79 Volt (aktif high), kemudian logikanya dibalik oleh inverter menjadi (aktif low) dengan tegangan sebesar 0,3 Volt maka arus yang mengalir pada kaki basis (Ib) transistor sebesar 0 mA sehingga transistor tetap berada pada kondisi cut-off (saklar terbuka). Kondisi cut-off mengakibatkan tidak ada arus mengalir dari kolektor ke emitter sehingga coil pada modul input PLC tetap dalam kondisi mengambang mengikuti common modul input yaitu high. Sedangkan pada saat photodiode tidak terkena cahaya infrared menghasilkan tegangan input sebesar ±0,29 Volt lebih kecil daripada tegangan referensi sebesar ±1,98 Volt sehingga menghasilkan output pada komparator sebesar ±0,75 Volt (aktif low), kemudian output yang dihasilkan ko,mparator logikanya dibalik oleh inverter menjadi (aktif high) dengan tegangan sebesar 4,8 Volt, karena output pada inverter menghasilkan tegangan sebesar 4,8 Volt, maka akan mengalirkan arus pada kaki basis (Ib) transistor sebesar 2,08 mA sehingga kondisi transistor dalam keadaan saturasi (saklar tertutup). Kondisi
transistor yang saturasi mengakibatkan arus mengalir dari kolektor ke emitter dengan besar tegangan pada kaki kolektor (Vc) sebesar 0 Volt sedangkan arus pada kolektor (Ic) sebesar 5,25 mA, transistor yang berada dalam kondisi saturasi menyebabkan coil pada modul nput PLC yang semula dalam kondisi mengambang mengikuti common modul input yaitu high kemudian berubah karena mendapatkan sinyal masukan dari kaki kolektor menjadi low(aktif).
Dari hasil data pengujian sistem pendeteksi barang dan sistem pendeteksi ketinggian benda dengan menggunakan aplikasi sensor cahaya, maka dapat disimpulkan kerja dari komparator (IC LM324) bekerja dengan baik sebagai pembanding antara tegangan input (negatif) dan tegangan referensi (positif). Apabila tegangan referensi (positif) lebih besar daripada tegangan input (negatif) maka output komparator besar (aktif high) namun sebaliknya, bila tegangan referensi lebih kecil daripada tegangan input, maka output komparator kecil (aktif low). Sedangkan transistor bekerja dengan baik sebagai saklar antara output sensor terhadap modul input PLC, karena dapat bekerja dengan baik sebagai saklar antara output sensor terhadap modul input PLC, karena dapat memberikan logika low
terhadap modul input PLC pada saat arus mengalir pada basis transistor yang menyebabkan transistor dalam keadaan saturasi. Sebaiknya jika arus tidak mengalir pada basis transistor maka transistor kembali berada dalam kondisi cut-off.
Pada pengujian rangkaian driver (relay) untuk mengaktifkan motor DC dan mengaktifkan solenoid silinder ganda dengan memanfaatkan sinyal keluaran modul output PLC sebagai saklar yang akan mengaktifkan relay 2. Motor DC akan berputar dan solenoid akan bekerja apabila arus mengalir pada relay jika coil pada relay mendapatkan sumber tegangan positif 24 Volt dari catu daya sedangkan masukan (input) dari modul output PLC sebesar 24 Volt, maka mengakibatkan tidak ada arus yang mengalir di coil relay sehingga tidak aktif dan motor DC tidak dapat berputar sedangkan solenoid tidak bekerja.
Untuk pengujian software atau program dianggap berfungsi apabila semua program yang dibuat baik secara terpisah dengan plant maupun program yang dibuat sudah terkoneksi dengan plant dan HMI dapat berfungsi pada keluaran PLC. Dengan sudah diujinya program tersebut dan hasil pengujiannya baik, maka program yang
ke komputer ke PLC berhasil dapat dianggap berfungsi dengan baik.
KESIMPULAN
1. Tangan robot pemisah benda logam dan non-logam dengan sistem monitoring berbasis HMI dapat bekerja secara otomatis dan secara manual dengan baik.
2. Tangan robot dapat memisahkan benda logam dan non-logam ke konveyor yang berbeda secara otomatis dan manual.
3. Pendorong barang pada konveyor logam dan non-logam dapat memisahkan barang dengan ketinggian rejectdan non-reject ke tempat yang berbeda secara manual dan otomatis.
4. Sensor cahaya (optik) dan sensor proximity jenis induktif sebagai pendeteksi logam yang digunakan dalam membuat sistem tangan robot pemisah benda logam dan non-logam dengan sistem monitoring berbasis HMI dapat bekerja dangan baik sbagai fungsi input.
5. Rangkaian driver yang dirancang bekerja dengan baik sehingga dapat menggerakkan beban motor DC secara bolak-balik maupun searah dan dapat member input tegangan kontak solenoid silinder ganda. 6. Sistem interfacing monitoringyang
dibuat dapat mengontrol secara manual pergerakkan masing-masing plant dengan baik disertai tampilan yang mudah dimengerti. 7. Tampilan dalam layar HMI dapat
dijadikan sebagai indikator (pusat informasi) maupun interfacing sangat membantu dalam mengoperasikan plant baik secara manual maupun otomatis pada sistem kerja tangan robot pemisah benda logam dan non-logam. Berdasarkan hasil pengujian, sistem yang dibuat dan dirakit dapat bekerja
dengan baik sesuai dengan yang direncanakan.
SARAN
Penulis mencoba memberikan saran untuk mengatasi dan melengkapi kelemahan dari sistem yang dibuat, yaitu mengganti sensor proximity sebagai pendeteksi logam dengan sensor pendeteksi logam yang lebih akurat. Apabila sensor logam lebih maka pengembangan alat akan lebih luas dan alat lebih aman mendeteksi barang berbahan logam dengan jarak jangkauan pendeteksian lebih jauh daipada menggunakan sensor proximitysaja.
DAFTAR PUSTAKA
Buku Ajar Sensor dan Tranduser. Universitas Diponegoro, 2005
Frank D Petruzella, Elektronika Industri, Terj. ANDI Yogyakarta, 2004 Malvino Hanapi Gunawan, Prinsip-Prinsip Elektronika, Jakarta: Erlangga, 1981
M. Nathanael D, Johndon, Dasar-Dasar dan Aplikasi Sistem Kontrol Pneumatik, 2005
Omron, Operation Manual Sysmac CJ series, Programmable Controller, edisi revisi, Januari, 2003
Omron, Operation Manual NS series, Programmable Controller, edisi revisi, Januari, 2003
Retna Prasetia dan Catur Edi, Teori dan Praktek Interfacing Port Paralel dan Port serial Komputer dengan Visual Basic 6.0, Yogyakarta, 2004 Sandy Halim, Merancang Mobile Robot Pembawa Objek menggunakan OOPic0R, Elexmedia Komputindo, Jakarta, 2007
Saeed B. Niku. Introduction to Robot Analysis, Systems, Application. United State of America, 2001
Wasito S. Elektronika dalam Industri. Jakarta, 1986
