PENGENDALIAN PINTU GERBANG OTOMATIS BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC CONTROL (PLC)
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelas Sarjana Sains
JONATHAN H 050801030
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2010
PERSETUJUAN
Judul : PENGENDALIAN PINTU GERBANG
OTOMATIS BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC CONTROL (PLC)
Kategori : SKRIPSI
Nama : JONATHAN H
NIM : 050801030
Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Dilaksanakan di : Medan, Juli 2010
Diketahui/disetujui oleh
Ketua Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing
Dr. Marhaposan Situmorang Dr. Mester Sitepu, M.Sc, M.Phil NIP : 195510301980031003 NIP : 195503161982031002
PERNYATAAN
Pengendalian Pintu Gerbang Otomatis Berbasis Programmable Logic Control (PLC)
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2010
JONATHAN H 050801030
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, dengan cinta dan limpah karuniaNya penyelesaian tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan waktu yang telah ditetapkan.
Dalam penyelesaian tugas akhir serta penulisan laporannya, penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada Bapak Drs. Mester Sitepu, M.Sc, M.Phil selaku dosen pembimbing pada penyelesaian tugas akhir ini sekaligus dosen pembimbing akademik selama penulis mengikuti perkuliahan di Departemen Fisika FMIPA USU. Dan kepada Bapak Dekan FMIPA USU dan Bapak/Ibu Dosen di Departemen Fisika FMIPA USU serta Staf pegawai yang memberi saran, dukungan dan banyak motivasi selama penyelesaian tugas akhir ini. Tidak lupa saya juga mengucapkan terimakasih kepada rekan–rekan mahasiswa stambuk 2005 Espol S, Sadrah T, Efdianus S, Eko Hartado T, Toni M, Fernando S, Alvino Siahaan, Dedy Kabul, Erwin Sibarani, Setia T, serta seluruh abang dan adik stambuk saya di IMF yang memberikan saya banyak masukan dan bantuan selama perkuliahan dan penyelesaian tugas akhir ini.
Ucapan terimakasih saya yang sangat special kepada Ibunda yang sangat saya cintai A.Br. Pasaribu dan Ayahanda tercinta B.Hutahaean, tanpa mereka saya tidak berarti apa-apa. Serta abang, kakak dan adik saya dan kepada yang tersayang Rafika Tambunan yang selalu memberikan bantuan dan dukungan serta selalu mendoakan saya.
Penulis menyadari akan adanya kekurangan dalam penulisan dan penyusunan tugas akhir ini, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk kesempurnaan tugas akhir ini.
ABSTRAK
Telah dirancang sebuah alat pengaman pintu gerbang dengan menggunakan password dari handphone maupun dari tombol manual yang berbasis PLC Omron Sysmac C20.
Decoder DTMF digunakan untuk mengubah sinyal DTMF dari handphone dalam bentuk kode biner. 4 bit data biner yang dihasilkan DTMF diteruskan ke rangkaian Demultiplexer untuk mendapatkan data keluaran yang dapat dibaca oleh PLC.Alat ini dapat diaplikasikan sebagai sistem buka atau tutup pintu gerbang yang dapat dikontrol dari jarak jauh maupun jarak dekat.Alat ini akan mengeluarkan bunyi atau sirene apabila password masukannya salah, hal ini bertujuan untuk menghindari pemakaian alat dari orang yang tidak diinginkan.
CONTROL OF AUTOMATIC GATE BASES ON PROGRAMMABLE LOGIC CONTROL (PLC)
ABSTRACT
Has designed a safety device gate by using password of handphone or PLC Omron Sysmac C20-based manual button. Decoder DTMF was used to converse DTMF signal from handphone into binary code form. Four-bit binary data produced by DTMF was then transmitted to demultiplexer set to gain output data readable to PLC.
This device could be applied as opening or closing system of gate that can be controlled remotely or near distance. This device will produce the sound or syrene in incorrect enter of password, this was intended to prevent the use of device from unauthorized individuals.
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan ii
Pernyataan iii
Penghargaan iv
Abstrak v
Abstract vi
Daftar Isi vii
Daftar Tabel ix
Daftar Gambar x
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Batasan Masalah 2
1.3 Tujuan Penelitian 3
1.4 Manfaat Penelitian 3
1.5 Tempat Penelitian 3
1.6 Sistematika Penulisan 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Programmable Logic Control (PLC) 5
2.1.1 Umum 5
2.1.2 Keuntungan dan Kekurangan PLC 6
2.1.3 Konfigurasi Sistem PLC Omron Sysmac C20 8
2.1.4 Memori Data PLC 13
2.1.5 Cara Kerja PLC 15
2.1.6 Sistem Pengawatan PLC 16
2.1.7 Sink dan Source PLC 18
2.2 DTMF 21
2.3 Demultiplexer 24
2.4 Relay 25
2.5 Motor DC 25
2.6 Buzzer 26
2.7 Pemrograman PLC 27
2.8 Software 37
BAB III PERANCANGAN SISTEM
3.1 Diagram Blok Rangkaian 41
3.2 Rangkaian Power Supply 42
3.3 Rangkaian Driver Motor DC 43
3.4 Rangkaian Tombol 44
3.5 Perancangan Rangkaian Penguat 45
3.6 Perancangan Rangkaian DTMF Decoder 45
3.7 Perancangan Rangkaian Demultiplexer 46
3.8 Driver Relay 47
3.9 Rangkaian Buzzer 47
3.10 Diagram Alir 48
3.11 Membuat Daftar Input dan Output 49
3.12 Pembuatan Ladder Diagram 49
BAB IV ANALISA SISTEM
4.1 Pengujian Catu daya 55
4.2 Pengujian pada motor 55
4.3 Pengujian DTMF Decoder, Demultiplexer dan Driver Relay 56
4.4 Pengoperasian 57
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 59
5.2 Saran 59
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1 Spesifikasi Umum Peralatan Output PLC 17
Tabel 2.2 Simbol- simbol Terminal input PLC 18
Tabel 2.3 Frekuensi dan Tombol yang ditekan 22
Tabel 2.4 Daftar Keluaran Hasil Decode Sinyal IC HT9170 23
Tabel 2.5 Sistem Mnemonic PLC 35
Tabel 3.1 Daftar Alamat Masukan PLC 49
Tabel 3.2 Daftar Alamat Keluaran PLC 49
Tabel 4.1 Daftar Hasil Pengujian Catu daya 55
Tabel 4.2 Daftar Hasil Pengujian Motor 55
Tabel 4.3 Daftar Hasil Pengujian DTMF dan Demultiplexer 56 Tabel 4.4 Daftar Hasil Pengujian Kondisi Transistor dan Relay 57
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Proses Scanning Program PLC 15
Gambar 2.2 Rangkaian Antarmuka Masukan PLC 16
Gambar 2.3 Rangkaian Antarmuka Keluaran PLC 17
Gambar 2.4 Menghubungkan sensor keluaran sinking dengan masukan 19 sourcing
Gambar 2.5 Menghubungkan sensor keluaran sourcing dengan masukan 19 sinking
Gambar 2.6 Menghubungkan beban keluaran dengan keluaran PLC 20 tipe sinking
Gambar 2.7 Menghubungkan beban keluaran dengan keluaran PLC 21 tipe sourcing
Gambar 2.8 IC HT9170 23
Gambar 2.9 IC 74154 24
Gambar 2.10 Relay 25
Gambar 2.11 Buzzer 27
Gambar 2.12 Ladder Diagram Sistem Relay (Listrik) 28
Gambar 2.13 Ladder Diagram Pada Sistem PLC 28
Gambar 2.14 Instruksi LOAD 30
Gambar 2.15 Instruksi LOAD NOT 30
Gambar 2.16 Instruksi AND 30
Gambar 2.17 Instruksi AND NOT 31
Gambar 2.18 Instruksi OR 31
Gambar 2.19 Instruksi OR NOT 31
Gambar 2.20 Instruksi OUT 31
Gambar 2.21 Instruksi OUT NOT 32
Gambar 2.22 Instruksi AND LOAD 32
Gambar 2.23 Instruksi OR LOAD 32
Gambar 2.24 Instruksi KEEP 33
Gambar 2.25 SHIFT REGISTER 33
Gambar 2.26 Instruksi TIMER 34
Gambar 2.27 Instruksi Counter 34
Gambar 2.28 DIFU(13) dan DIFD(14) 34
Gambar 2.29 Instruksi END 35
Gambar 2.30 Function Chart 36
Gambar 2.31 Tampilan awal program CX-Programmer 37 Gambar 2.32 Tampilan menu awal project CX-Programmer 37
Gambar 2.33 Mengatur komunikasi dengan PLC 38
Gambar 2.34 Kondisi CX Programmer 39
Gambar 2.35 Mentransfer program ke dalam modul (PLC) 40
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian 41
Gambar 3.2 Rangkaian Power supplay 43
Gambar 3.3 Rangkaian driver motor DC 43
Gambar 3.4 Rangkaian Tombol 44
Gambar 3.5 Rangkaian Penguat 45
Gambar 3.6 Rangkaian DTMF Dekoder 45
Gambar 3.7 Demultiplexer 46
Gambar 3.8 Driver Relay 47
Gambar 3.9 Rangkaian Buzzer 48
Gambar 3.10 Diagram Alir 48
ABSTRAK
Telah dirancang sebuah alat pengaman pintu gerbang dengan menggunakan password dari handphone maupun dari tombol manual yang berbasis PLC Omron Sysmac C20.
Decoder DTMF digunakan untuk mengubah sinyal DTMF dari handphone dalam bentuk kode biner. 4 bit data biner yang dihasilkan DTMF diteruskan ke rangkaian Demultiplexer untuk mendapatkan data keluaran yang dapat dibaca oleh PLC.Alat ini dapat diaplikasikan sebagai sistem buka atau tutup pintu gerbang yang dapat dikontrol dari jarak jauh maupun jarak dekat.Alat ini akan mengeluarkan bunyi atau sirene apabila password masukannya salah, hal ini bertujuan untuk menghindari pemakaian alat dari orang yang tidak diinginkan.
CONTROL OF AUTOMATIC GATE BASES ON PROGRAMMABLE LOGIC CONTROL (PLC)
ABSTRACT
Has designed a safety device gate by using password of handphone or PLC Omron Sysmac C20-based manual button. Decoder DTMF was used to converse DTMF signal from handphone into binary code form. Four-bit binary data produced by DTMF was then transmitted to demultiplexer set to gain output data readable to PLC.
This device could be applied as opening or closing system of gate that can be controlled remotely or near distance. This device will produce the sound or syrene in incorrect enter of password, this was intended to prevent the use of device from unauthorized individuals.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi (IPTEK) dewasa ini sangat pesat, terutama di bidang teknologi elektronika yang dapat mempengaruhi kehidupan masyarakat untuk melangkah lebih maju (modernisasi), berfikiran praktis, dan simple.
Hal semacam ini memerlukan sarana pendukung yang sederhana, praktis dan berteknologi tinggi. Hal ini dapat disaksikan bahwa pembuatan peralatan-peralatan serba otomatis yang mengesampingkan peran manusia sebagai subyek pekerjaan telah banyak ditemukan.Untuk memenuhi kebutuhan otomatisasi ini diperlukan peralatan kontrol yang bisa memenuhi kebutuhan tersebut. Alat-alat kontrol ini diantaranya alat kontrol berbasis mikrokontroller, saklar-saklar otomatis dan programable logic control (PLC).
Di zaman modern seperti sekarang ini, selain untuk meringankan kerja manusia, alat-alat yang digunakan oleh manusia diharapkan mempunyai nilai lebih daripada hanya untuk meringankan kerja manusia. Nilai lebih itu antara lain adalah kemampuan alat tersebut untuk lebih menghemat tenaga dan waktu yang diperlukan manusia dalam melakukan suatu kegiatan.
Sebagai contoh untuk membuka dan menutup pintu gerbang harus dilakukan dengan menggerakkan pintu tersebut dengan tangan. Hal ini membutuhkan tenaga dan waktu yang sebenarnya dapat dihemat bila ada sebuah peralatan elektronis yang dapat membuka dan menutup pintu dengan pengendali dari jarak yang jauh maupun dari jarak yang dekat.
Peralatan elektronis ini harus dapat membuka dan menutup pintu sesuai dengan kehendak kita dengan menggunakan sebuah pengendali.Pekerjaan dalam
membuka dan menutup pintu biasanya dilakukan secara manual yang tentu saja merepotkan apalagi bagi orang yang sudah berada di dalam mobil yang membuat enggan beranjak keluar hanya untuk membuka pintu yang dirasa kurang efisiensi waktu, apalagi konstruksi dari pintu yang besar akan membuat orang semakin malas membuka pintu hingga menutupnya kembali. Hal-hal tersebut meskipun terlihat sepele ternyata juga bisa membuat orang repot setiap saat harus membuka dan menutup pintu.
Permasalahan tersebut bisa diatasi dengan suatu alat yang bisa mengoperasikan pintu gerbang tanpa harus menggerakkan tenaga secara langsung untuk membuka dan menutup pintu tersebut. Untuk mengatasi masalah tersebut, maka penulis mencoba merancang suatu alat yang dapat digunakan oleh pemilik rumah untuk membuka dan menutup pintu gerbang secara otomatis baik dari jarak jauh maupun dari jarak dekat.
Alat ini memanfaatkan saluran handphone dalam pengiriman data yaitu dengan system DTMF (Dual Tone Multiple Frequency). Data dapat dikirim melalui tombol keypad yang terdapat pada handphone.Sistem pengiriman data menggunakan sinta DTMF merupakan system pengiriman data dengan dua sinyal frekuensi, yaitu frekuensi tinggi dan frekuensi rendah.
Alat ini menggunakan kode pengaman atau password untuk mencegah penggunaan alat dari orang yang tidak dikehendaki, dan alat ini dapat juga digunakan secara manual.
1.2 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut:
1. Sistem program pengendali piranti menggunakan PLC OMRON SYSMAC C20H.
2. Password yang digunakan sebanyak 3 digit.
3. Handphone yang digunakan adalah jenis Nokia 2300.
4. Pintu gerbang bergerak secara horizontal.
5. Menggunakan motor dc sebagai penggerak utama.
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang hendak dicapai adalah:
1. Memanfaatkan PLC dalam mengenali nilai-nilai atau data yang dikirimkan oleh handphone, dan mengendalikan pergerakan motor dc.
2. Merancang pintu gerbang otomatis yang dapat dikendalikan melalui handphone.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dengan adanya alat tersebut adalah:
1. Pemakai dapat membuka dan menutup pintu gerbang secara otomatis tanpa harus menarik atau mendorong pintu gerbang, sehingga dapat menghemat tenaga dan waktu.
2. Menjaga keamanan rumah karena hanya orang yang memiliki hak akses yang dapat membuka pintu gerbang.
1.5 Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Elektronika Dasar, Jl. Bioteknologi No.1 Kampus USU Medan.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat ini sebagai berikut:
Bab I Pendahuluan
Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian , tempat penelitian, dan sistematika penulisan.
Bab II Tinjauan Pustaka
Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan dalam pembahasan dan cara kerja rangkaian.
Bab III Perancangan Sistem
Berisi tentang tahap- tahap perancangan system, sampai diperoleh suatu diagram blok yang merupakan gambaran dari keseluruhan system sehingga dapat menjalankan fungsi yang kita inginkan.
Bab IV Pengujian dan Analisa Sistem
Berisi tentang pengujian dan analisa sistem/ rangkaian pada penelitian ini.
Bab V Kesimpulan dan Saran
Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai system kerja yang sama.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Programmable Logic Controller (PLC)
2.1.1 Umum
Sistem kontrol proses terdiri atas sekumpulan piranti- piranti dan peralatan- peralatan elektronik yang mampu menangani kestabilan, akurasi dan mengeliminasi transisi status yang berbahaya dalam proses produksi. Masing- masing komponen dalam sistem kontrol proses tersebut memegang peranan pentingnya masing- masing, tidak peduli ukurannya.
PLC (Proggrammable, menunjukkan kemampuannya dapat diubah- ubah sesuai program yang dibuat dan kemampuannya dalam hal memori program yang telah dibuat. Logic, menunjukkan kemampuannya dalam memproses input secara aritmatik, yakni melakukan operasi negasi, mengurangi membagi, mengalikan, menjumlahkan dan membandingkan. Controller, menunjukkan kemampuannya dalam mengontrol dan mengatur proses sehingga menghasilkan keluaran yang diinginkan.
Pada tahun 1968, para ahli di divisi General Motors Corporation’s Hidramatic menghendaki bahwa sistem- sistem kendali yang digunakan hendaknya lebih fleksibel dan memenuhi syarat- syarat sebagai berikut:
a. Sistemnya harus modern yang bersifat solid state.
b. Fleksibelitas komputer.
c. Mampu menangani kondisi-kondisi yang sulit.
d. Pemograman yang mudah dan sederhana.
e. Kemudahan dalam maintenance oleh para engineer dan teknisi.
f. Kemampuan untuk dapat digunakan kembali dalam aplikasi lain di masa yang akan datang.
Dengan kemajuan teknologi, pengggunaan Programmable Logic Controll (PLC) yang hampir sama majunya dengan komputer- komputer canggih diharapkan dapat mempunyai beberapa kelebihan- kelebihan lain, diantaranya:
a. PLC yang sederhana dapat mengendalikan berbagai situasi industri dari hanya satu gerakan, pekerjaan tingkat repetisi tinggi hingga aplikasi- aplikasi yang melibatkan manipulasi kompleks.
b. Program- program dapat dimodifikasi dengan cepat untuk menerima kondisi yang baru sehingga tidak ada lagi pemasangan ulang kabel dan dapat menekan biaya.
c. Setelah program selesai ditulis dan diuji maka dapat didesain dengan mudah ke sejumlah PLC lainnya.
d. Mempunyai kecepatan waktu respon.
e. Tersedianya counter dan timer sehingga kendali dapat disesuaikan dengan cepat dan akurat dengan sedikit mengedit program yang telah ada.
f. Dimungkinkan antar muka (interface) khusus dapat diakses seperti display seven segmen, thumbweels, input/ output analog dan fasilitas penghitungan dengan kecepatan yang tinggi.
g. Memungkinkan pemantauan grafis suatu sistem pengendalian.
2.1.2 KEUNTUNGAN DAN KEKURANGAN PLC
Sebagai salah satu alat kontrol yang dapat di program, PLC mempunyai banyak kelebihan dibandingkan dengan alat kontrol konvensional. Perbedaan dan kelebihan PLC dibanding dengan sistem konvensional, terletak pada beberapa hal berikut ini.
Sistem PLC mempunyai sifat:
1. Sistem wirring relatif sedikit.
2. Spare partnya mudah di dapat.
3. Sistem maintenance lebih mudah dan sederhana.
4. Pelacakan sistem, kesalahan sistem lebih sederhana.
5. Hanya memerlukan daya yang rendah.
6. Dokumentasi gambar sistem lebih sederhana dan mudah dimengerti.
7. Sistem dapat dimodifikasi secara lebih mudah dan sederhana.
Panel kontrol sistem konvensional mempunyai sifat:
1. Sistem wirringnya lebih kompleks.
2. Spare partnya relatif sulit di dapat.
3. Maintenance membutuhkan waktu lebih lama.
4. Pelacakan kesalahan sistem yang terjadi sangat kompleks.
5. Daya yang dibutuhkan relatif besar.
6. Dokumentasi gambar sistem lebih banyak.
7. Modifikasi sistem membutuhkan waktu yang banyak.
Di samping mempunyai perbedaan dengan sistem kontrol konvensional, secara spesifik PLC memiliki beberapa kelebihan di antaranya:
a. Fleksibel dalam penggunaan
Satu buah PLC dapat melayani lebih dari satu buah mesin atau output yang harus dikendalikan.
b. Sistem deteksi dan koreksi lebih mudah
Kesalahan dalam menginput program ke dalam sebuah PLC sebuah sistem kontrol dapat dengan mudah dan cepat dikoreksi untuk diprogram ulang dan dikoreksi dengan mudah melalui ladder diagramnya.
c. Harga relatif mudah
Karena sifat PLC yang dapat dihubungkan dengan banyak peralatan input dan output untuk berbagai macam tujuan pengendalian maka PLC lebih murah harganya jika dibanding dengan alat kontrol konvensional. Hal ini terutama jika dibutuhkan pengembangan dalam suatu sistem pengendalian di industri.
d. Proses pengamatan secara visual
Program yang telah di input melalui PLC dapat di monitoring melalui layar monitor pada saat PLC sedang dioperasikan sehingga dapat dilakukan perubahan atau pengembangan program secara cepat dan sederhana.
e. Kecepatan dalam operasi
PLC dapat mengaktifkan beberapa fungsi logika hanya dalam waktu beberapa mili detik sehingga dapat bekerja atau beroperasi dengan lebih cepat.
f. Implementasi proyek lebih cepat, lebih sederhana dan mudah dalam penggunaan serta mudah dalam melakukan modifikasi tanpa harus menambah biaya.
