6 BAB II DASAR TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka Perkembangan

6
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka
Perkembangan teknologi saat ini sudah semakin meningkat khususnya di
dunia industri sehingga mengakibatkan munculnya berbagai macam peralatan
yang dirancang guna meringankan pekerjaan manusia. Hal tersebut terlihat dari
banyaknya jumlah peralatan yang sebelumnya dioperasikan oleh manusia, kini
peranan tersebut telah digantikan oleh peralatan yang dikendalikan secara
otomatis. Salah satu peralatan yang digunakan di beberapa industri adalah
konveyor, alat ini difungsikan sebagai pengganti manusia dalam memindahkan
suatu bahan atau barang dari satu tempat ke tempat lainnya. Ada dua jenis
material yang dapat dipindahkan, yaitu muatan curah (bulk load) dan muatan
satuan (unit load).
Konveyor pada perkembangannya telah menggunakan berbagai otomatisasi
untuk menjalankannya mulai dari menjalankan secara otomatis menggunakan
sensor sebagai pendeteksi suatu bahan atau barang, mengatur kecepatan motor
pengerak, pengontrolan dengan jarak jauh, visualisasi menggunakan HMI (Human
Machine Interface), dan lain sebagainya.
Penelitian dari Afrizal Fikri pada tahun 2015 yang berjudul “Monitoring
Model Sistem Pengepakan dan Penyortiran Barang Berbasis SCADA “ telah
dirancang sebuah alat berupa model mesin pengepakan dan penyortiran barang
berbasis PLC Twido TWDLMDA20DTK, yang dimonitor oleh Supervisory
6
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
7
Control And Data Acquisition (SCADA) menggunakan komunikasi Ethernet
dengan kecepatan komunikasi sebesar 1ms dan pergerakan conveyor dikendalikan
menggunakan Pulse width Modulation (PWM).
Penelitian lainnya dari Hendri Ardiansyah pada tahun 2014 yang berjudul
“Perancangan Simulator Sistem Pengepakan dan Penyortiran Barang berbasis
PLC Twido TWDLMDA20DTK” yaitu membuat sebuah alat berupa simulasi
mesin pengepakan dan penyortiran barang dengan menggunakan plant simulator
konveyor dan elevator yang dikendalikan secara otomatis oleh PLC. Secara
sederhana prinsip kerja dari sistem adalah mampu melakukan proses packing
(pengepakan) dengan metoda pencacah barang, kemudian penyortiran dengan
membedakan kualitas barang berdasarkan beratnya.
Dari penelusuran pustaka yang telah dilakukan, khusunya berhubungan
dengan kendali konveyor menggunakan PLC, maka dalam Skripsi ini membuat
sistem kendali konveyor untuk penyortiran tinggi dan rendahnya ukuran dari
kemasan
barang
dengan
pengendalian
konveyor
pada
plant
konveyor
menggunakan metode Pulse width Modulation (PWM) dan dilakukan monitoring
menggunakan Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) pada proses
penyortiran. Untuk menghubungkan Supervisory Control And Data Acquisition
(SCADA) dengan PLC digunakan komunikasi Ethernet.
2.2 Catu Daya
Catu daya merupakan suatu rangkaian yang paling penting bagi sistem
elektronika. Ada dua sumber catu daya yaitu sumber AC dan sumber DC. Sumber
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
8
AC yaitu sumber tegangan bolak – balik, sedangkan sumber tegangan DC
merupakan sumber tegangan searah.
Gambar 2.1 Grafik tegangan AC dan DC
(www.corrosioncop.com/prinsip-kerja-transformer-rectifier-pada-proteksikatodik/)
Sumber tegangan AC berayun sewaktu-waktu pada kutub positif dan sewaktuwaktu pada kutub negatif, sedangkan sumber DC selalu pada satu kutub saja,
positif saja atau negatif saja. Dari sumber AC dapat disearahkan menjadi sumber
DC dengan menggunakan rangkaian penyearah yang dibentuk dari dioda. Ada tiga
macam rangkaian penyearah dasar yaitu penyearah setengah gelombang,
penyearah gelombang penuh 2 dioda dan penyearah gelombang penuh sistem
jembatan.
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
9
2.2.1
Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan
Penyearah sistem jembatan (bridge rectifier) adalah sebuah penyearah
yang menggunakan empat buah blok dioda yang disusun model jembatan.
Penyearah sistem jembatan mampu menghasilkan output gelombang penuh dari
satu gulungan transformator.
Gambar 2.2 Penyearah dengan sistem jembatan
(http://teknikelektro.org/penyearah-gelombang-penuh-sistem-jembatan)
Penyearah sistem jembatan disusun oleh empat blok dioda yang bekerja
secara bergantian pada tiap fase sinyal sinus. Prinsip kerja rangkaian penyearah
gelombang penuh sistem jembatan dapat dijelaskan melalui Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Prinsip kerja penyearah gelombang penuh sistem jembatan
(http://teknikelektro.org/penyearah-gelombang-penuh-sistem-jembatan)
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
10
Pada rangkaian jembatan mendapatkan bagian positif dari siklus sinyal
AC. Maka D1 dan D3 hidup (on), karena mendapat bias maju. D2 dan D4 mati
(off), karena mendapat bias mundur. Sehingga arus i1 mengalir melalui D1, RL,
dan D3. Sedangkan apabila jembatan memperoleh bagian siklus negatif. Maka D2
dan D4 hidup (on), karena mendapat bias maju. D1 dan D3 mati (off), karena
mendapat bias mundur. Sehingga arus i2 mengalir melalui D2, RL, dan D4.
Arah arus i1 dan i2 yang melewati RL sebagaimana terlihat Pada Gambar
2.3 adalah sama, yaitu dari ujung atas RL menuju ground. Dengan demikian arus
yang mengalir ke beban merupakan penjumlahan dari dua arus i1 dan i2, dengan
menempati paruh waktu masing-masing.
Bentuk gelombang yang dihasilkan oleh penyearah gelombang penuh
sistem jembatan terkadang masih kasar, sehingga diperlukan adanya filter untuk
membuang bagian yang kasar. Filter yang paling sederhana adalah dengan
memasang kondensator paralel dengan beban. Misalnya dipasang pada rangkaian
penyearah gelombang penuh dengan sistem jembatan, maka rangkaiannya seperti
Gambar 2.4.
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
11
Gambar 2.4 Filter penyearah gelombang penuh sistem jembatan
(http://teknikelektro.org/penyearah-gelombang-penuh-sistem-jembatan)
Fungsi kapasitor pada rangkaian di atas untuk menekan ripple yang terjadi
dari proses penyearahan gelombang AC. Setelah dipasang filter kapasitor maka
output dari rangkaian penyearah gelombang penuh ini akan menjadi tegangan DC
(Direct Current).
2.2.2
Regulator Tegangan
Regulator tegangan adalah bagian power supply yang berfungsi untuk
memberikan stabilitas output pada suatu power supply. Output tegangan DC dari
penyearah tanpa regulator mempunyai kecenderungan berubah harganya saat
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
12
dioperasikan. Adanya perubahan pada masukan AC dan variasi beban merupakan
penyebab utama terjadinya ketidakstabilan pada power supply.
Pada sebagian peralatan elektronika, terjadinya perubahan catu daya akan
berakibat cukup serius. Untuk mendapatkan catu daya yang stabil diperlukan
regulator tegangan. Regulator tegangan untuk suatu power supply biasanya
menggunakan sirkuit terintegrasi (IC) atau menggunakan dioda zener. IC
regulator tegangan yang banyak dijumpai di pasaran antara lain IC regulator
keluarga 78xx dan LM317.
2.3 Sensor Photodioda
Photodioda adalah dioda yang bekerja berdasarkan intensitas cahaya, jika
photodioda terkena cahaya maka photodioda bekerja seperti dioda pada
umumnya, tetapi jika tidak mendapat cahaya maka photodioda akan berperan
sebagai resistor dengan nilai tahanan yang besar sehingga arus listrik tidak dapat
mengalir.
Gambar 2.5 Simbol dan bentuk Photodioda
(http://margionoabdil.blogspot.co.id/2015/03/sensor-cahaya-photodiode.html)
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
13
Photodioda merupakan sensor cahaya semikonduktor yang dapat mengubah
besaran cahaya menjadi besaran listrik. Photodioda merupakan sebuah dioda
dengan sambungan p-n yang dipengaruhi cahaya dalam kerjanya. Cahaya yang
dapat dideteksi oleh photodioda ini mulai dari cahaya infra merah, cahaya tampak,
ultra ungu sampai dengan sinar-X.
Gambar 2.6 Rangkaian Photodioda
(http://margionoabdil.blogspot.co.id/2015/03/sensor-cahaya-photodiode.html)
Karena photodioda terbuat dari semikonduktor p-n junction maka cahaya yang
diserap oleh photodioda akan mengakibatkan terjadinya pergeseran foton yang
akan menghasilkan pasangan electron-hole dikedua sisi dari sambungan. Ketika
elektron-elektron yang dihasilkan itu masuk ke pita konduksi maka elektronelektron itu akan mengalir ke arah positif sumber tegangan sedangkan hole yang
dihasilkan mengalir ke arah negatif sumber tegangan sehingga arus mengalir di
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
14
dalam rangkaian. Besarnya pasangan elektron atau hole yang dihasilkan
tergantung dari besarnya intensitas cahaya yang diserap oleh photodioda.
2.4 Optocoupler
Dalam Dunia Elektronika, Optocoupler juga dikenal dengan sebutan Optoisolator, Photocoupler atau Optical Isolator. Optocoupler adalah komponen
elektronika yang berfungsi sebagai penghubung berdasarkan cahaya optik. Pada
dasarnya Optocoupler terdiri dari 2 bagian utama yaitu Transmitter yang
berfungsi sebagai pengirim cahaya optik dan Receiver yang berfungsi sebagai
pendeteksi sumber cahaya. Masing-masing bagian Optocoupler (Transmitter dan
Receiver) tidak memiliki hubungan konduktif rangkaian secara langsung tetapi
dibuat sedemikian rupa dalam satu kemasan komponen.
Gambar 2.7 Simbol dan bentuk optocoupler
(http://teknikelektronika.com/pengertian-optocoupler-fungsi-prinsip-kerjaoptocoupler/)
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
15
2.4.1
Jenis-jenis Optocoupler
Jenis-jenis Optocoupler yang sering ditemukan adalah Optocoupler yang
terbuat dari bahan Semikonduktor dan terdiri dari kombinasi LED (Light Emitting
Diode) dan Phototransistor. Dalam Kombinasi ini, LED berfungsi sebagai
pengirim sinyal cahaya optik (Transmitter) sedangkan Phototransistor berfungsi
sebagai penerima cahaya tersebut (Receiver). Jenis-jenis lain dari Optocoupler
diantaranya adalah kombinasi LED-Photodiode, LED-LASCR dan juga LampPhotoresistor.
2.4.2
Prinsip Kerja Optocoupler
Pada prinsipnya, Optocoupler dengan kombinasi LED-Phototransistor
adalah Optocoupler yang terdiri dari sebuah komponen LED (Light Emitting
Diode) yang memancarkan cahaya infra merah (IR LED) dan sebuah komponen
semikonduktor yang peka terhadap cahaya (Phototransistor) sebagai bagian yang
digunakan untuk mendeteksi cahaya infra merah yang dipancarkan oleh IR LED.
Untuk lebih jelas mengenai Prinsip kerja Optocoupler, Gambar 2.8 menunjukan
rangkaian internal dari komponen Optocoupler.
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
16
Gambar 2.8 Rangkaian internal komponen optocoupler
(teknikelektronika.com/pengertian-optocoupler-fungsi-prinsip-kerjaoptocoupler)
Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa Arus listrik yang mengalir
melalui IR LED akan menyebabkan IR LED memancarkan sinyal cahaya Infra
merahnya. Intensitas Cahaya tergantung pada jumlah arus listrik yang mengalir
pada IR LED tersebut. Kelebihan Cahaya Infra Merah adalah pada ketahanannya
yang lebih baik jika dibandingkan dengan Cahaya yang tampak. Cahaya Infra
Merah tidak dapat dilihat dengan mata telanjang.
Cahaya Infra Merah yang dipancarkan tersebut akan dideteksi oleh
Phototransistor dan menyebabkan terjadinya hubungan atau Switch On pada
Phototransistor. Prinsip kerja Phototransistor hampir sama dengan Transistor
Bipolar biasa, yang membedakan adalah Terminal Basis (Base) Phototransistor
merupakan penerima yang peka terhadap cahaya.
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
17
2.4.3
Aplikasi Optocoupler
Optocoupler banyak diaplikasikan sebagai driver pada rangkaian
Mikrokontroller, driver pada Motor DC, DC dan AC power control dan juga pada
komunikasi rangkaian yang dikendalikan oleh PC (Komputer).
2.5 Relay
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan
komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian
utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak
Saklar/Switch).
Relay
menggunakan
Prinsip
Elektromagnetik
untuk
menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power)
dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh,
dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu
menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk
menghantarkan listrik 220V 2A.
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
18
Gambar 2.9 Bentuk dan simbol relay
(http://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay/)
Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :
1.
Electromagnet (Coil)
2.
Armature
3.
Switch Contact Point (Saklar)
4.
Spring
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
19
Gambar 2.10 Struktur sederhana relay
(http://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay/)
Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :
1.
Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu
berada di posisi CLOSE (tertutup)
2.
Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu
berada di posisi OPEN (terbuka)
Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah
kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila
Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang
kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke
posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik
di posisi barunya (NO).
2.6 Motor DC
Motor DC merupakan jenis motor yang menggunakan tegangan searah sebagai
sumber tenaganya. Dengan memberikan beda tegangan pada kedua terminal
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
20
tersebut, motor akan berputar pada satu arah, dan bila polaritas dari tegangan
tersebut dibalik maka arah putaran motor akan terbalik pula seperti pada gambar
2.11. Polaritas dari tegangan yang diberikan pada dua terminal menentukan arah
putaran motor sedangkan besar dari beda tegangan pada kedua terminal
menentukan kecepatan motor.
Gambar 2.11 Kontruksi motor DC
(Fachkunde electrotechnik, 2006)
Konstruksi motor DC pada gambar 2.11 memiliki 2 bagian dasar,yaitu :
1.
Bagian yang tetap/stasioner yang disebut stator. Stator ini menghasilkan
medan magnet, baik yang dibangkitkan dari sebuah koil (elektro magnet)
ataupun magnet permanen.
2.
Bagian yang berputar disebut rotor. Rotor ini berupa sebuah koil dimana arus
listrik mengalir.
Gaya elektromagnet pada motor DC timbul saat ada arus yang mengalir pada
penghantar yang berada dalam medan magnet. Medan magnet itu sendiri
ditimbulkan oleh magnet permanen. Garis-garis gaya magnet mengalir diantara
dua kutub magnet dari kutub utara ke kutub selatan. Menurut hukum gaya
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
21
Lourentz, arus yang mengalir pada penghantar yang terletak dalam medan magnet
akan menimbulkan gaya. Gaya F, timbul tergantung pada arah arus I, dan arah
medan magnet B.
2.7 Programmable logic controller (PLC)
Programmable logic controller (PLC) adalah perangkat untuk melaksanakan
fungsi kendali dan juga monitor yang dapat diprogram. Selain dikenal sebagai
PLC, perangkat ini juga disebut sebagai programmable controller atau
programmable binary system.
Pada dasarnya PLC merupakan suatu bentuk komputer. Perbedaan dengan
komputer pada umumnya (PC) adalah PLC ditujukan khusus untuk aplikasi
industri sehingga mempunyai beberapa karakteristik khusus. PLC telah dilengkapi
dengan I/O digital dengan koneksi dan level sinyal yang standar sehingga dapat
langsung dihubungkan dengan berbagai macam perangkat seperti saklar, lampu,
relay ataupun berbagai macam sensor dan aktuator.
Konstruksi PLC bersifat modular sehingga memudahkan dalam penggantian
dan penambahan fasilitas yang diperlukan. PLC juga relatif lebih tahan terhadap
keadaan di pabrik, misalnya kelembaban dan temperatur yang tinggi, serta
gangguan dan derau yang mungkin terdapat pada berbagai peralatan industri.
Rangkaian kontrol menggunakan PLC dibuat dengan software, sehingga bersifat
fleksibel dan mudah untuk dimodifikasi.
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
22
2.7.1
Struktur PLC
Komponen dari suatu PLC tidak jauh berbeda dengan komponen komputer
pada umumnya. Struktur dasar suatu PLC terdiri atas central processing unit,
memori dan modul input/output.
2.7.1.1 Central Processing Unit
Central Processing Unit (CPU) adalah otak dari suatu PLC yang bertugas
mengendalikan dan memonitor seluruh operasi PLC dengan cara melaksanakan
program yang terdapat pada memori. Sistem bus internal digunakan untuk
menghubungkan antara CPU dengan memori dan modul I/O di bawah kendali
CPU. CPU memerlukan detak (clock) dengan frekuensi tertentu yang dapat
dihasilakan oleh krisal kuarts eksternal ataupun rangkaian osilator RC. Detak
tersebut menentukan kecepatan operasi PLC dan dapat digunakan untuk
sinkronisasi semua elemen dalam sistem. Seluruh PLC modern menggunakan
mikroprosesor sebagai CPU.
2.7.1.2 Memori
Memori adalah peranti yang digunakan sebagai media penyimpanan, baik
program maupun data. PLC menggunakan piranti memori semikonduktor berupa
RAM ataupun ROM. Pada kebanyakan PLC RAM digunakan untuk
pengembangan program dan uji coba karena kemudahan dalam perubahan
program. Untuk mencegah hilangnya program dari RAM saat dilepas catu
dayanya sering kali PLC dilengkapi dengan baterai. Setelah program dibuat dan
diuji coba, program dapat dimasukan ke EEPROM yang bersifat tetap.
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
23
Selain untuk menyimpan program memori pada PLC juga digunakan
untuk penyimpanan sementara status jalur I/O dan variabel fungsi internal seperti
timer, counter, penanda relay, hasil operasi aritmatika/logika dan lain-lain. Untuk
keperluan ini digunakan RAM.
2.7.1.3 Modul I/O
Modul I/O adalah pintu keluar/masuknya informasi dari dan ke PLC.
Modul ini dapat bergabung menjadi satu unit PLC ataupun berupa modul yang
terpisah. Modul input dan output berfungsi sebagai antarmuka antara komponen
internal PLC dengan piranti lain di luar PLC sehingga didalamnya terdapat fungsi
pengkondisian sinyal dan isolasi.
Modul I/O yang paling umum adalah modul I/O digital yang hanya
menerima/mengirim sinyal on/off saja. Meski kebanyakan komponen internal
PLC bekerja pada level tegangan TTL dan CMOS, yang berkisar antara 5 – 15
Volt, namun sinyal yang diproses dari atau ke I/O digital biasanya berkisar antara
24 Volt sampai 240 Volt pada arus besar (hingga beberapa ampere). Dengan
adanya unit I/O ini PLC dapat langsung dihubungkan dengan piranti input dan
output tanpa harus melalui rangkaian perantara atau relay.
Setiap modul I/O dirancang untuk memudahkan proses koneksi peranti
input dan output dengan PLC. Untuk itu seluruh PLC dilengkapi dengan terminal
sekrup standar sehingga mudah dan cepat saat proses pengkabelan. Setiap
terminal I/O mempunyai alamat ataupun nomor jalur yang unik yang digunakan
saat pemrograman untuk mengidentifikasi masing-masing input dan output.
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
24
2.7.2
Operasi PLC
PLC mempunyai 3 operasi dasar yang dilakukan secara berurutan, yaitu :
1.
Monitor input, yaitu membaca keadaan piranti input dan menyalin nilainya ke
memori.
2.
Eksekusi program, yaitu melaksanakan program berdasarkan nilai input yang
terdapat pada memori untuk menghasilakan nilai output. Program berupa
ladder diagram dieksekusi dari kiri ke kanan, dari atas ke bawah.
3.
Mengubah kondisi output berdasarkan hasil eksekusi program.
Ketiga proses tersebut membentuk siklus yang disebut proses scanning,
proses ini dilaksanakan secara berulang-ulang selama PLC beroperasi. Waktu
yang dibutuhkan pada satu kali scanning disebut waktu scanning (scanning time).
2.7.3
Pemrograman PLC TWIDO
Pada PLC ada empat metode/tipe bahasa pemrograman yang bisa
digunakan, namun keempat bahasa pemrograman tersebut tidak semua didukung
oleh suatu PLC, bahasa pemrograman yang digunakan tersebut adalah ladder
diagram languages (LD), Instruction list languages (IL)/statement list (SL),
sequential function chart (SFC)/grafcet languages, dan high-level languages
(biasanya Visual Basic).
Namun umumnya bahasa pemrograman yang banyak didukung oleh PLC
adalah ladder diagram languages (LD) dan instruction list languages (IL).
Bahasa ladder diagram pada dasarnya adalah suatu perangkat simbol dari perintah
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
25
yang digunakan untuk menciptakan program pengontrol. Bahasa pemrograman
tersebut dirancang untuk mewakili sedekat mungkin penampakan sistem relay
yang diberi pengawatan yang secara garis besar berfungsi untuk mengontrol
output yang didasarkan pada kondisi input.
Program ladder diagram dapat ditampilkan pada layar monitor kemudian
elemen-elemen seperti kontak normally open, kontak normally closed, timer,
counter, compare block, relay, dan lain-lain dinyatakan dalam bentuk gambar.
2.7.3.1 Pemrograman Menggunakan Ladder Diagram
Ladder diagram merupakan salah satu bahasa pemrograman yang
didukung oleh PLC Twido yang pembuatannya dapat dibuat melalui software
TwidoSuite. Pembuatan ladder diagram pada TwidoSuite terdiri dari beberapa
rung, dan dari masing-masing rung tersebut dapat dibuat ladder diagram yang
dimulai dari bar sisi kiri dan berakhir pada bar sisi kanan. Untuk menggunakan
Twidosuite, klik icon Twidosuite pada desktop seperti pada Gambar 2.12.
Gambar 2.12 Icon twidosuite
Untuk pertama kalinya, Twidosuite akan menampilkan tampilan seperti
pada Gambar 2.13. Pilihlah „Programming Mode‟ untuk memprogram PLC.
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
26
Gambar 2.13 Tampilan menu twidosuite
Layar program akan menuju ke Gambar 2.14, yaitu layar “project
management”. Programmer diberi pilihan untuk membuat program baru atau
membuka program yang sudah jadi. Pilih “Create a new Project”.
Gambar 2.14 Pilihan project management
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
27
Tentukan nama project dan directory tempat project disimpan pada menu
project information seperti pada Gambar 2.15, kemudian klik tombol „Create‟.
Gambar 2.15 Mengisikan nama project dan directory
Pada tampilan berikutnya pilih „Describe‟ seperti pada Gambar 2.16.
Gambar 2.16 Pilih „Describe‟ untuk setting PLC
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
28
Tampilan berikutnya adalah layar untuk setting PLC seperti pada Gambar
2.17.
Gambar 2.17 Layar setting PLC
Pada Layar Setting PLC, pilih di kotak sebelah kanan (catalog) Bases –
Compact – TWDLCAE40DRF, kemudian lakukanlah drag and drop ke kotak
sebelah kiri pada gambar PLC-nya. Setelah setting PLC selesai, pilih pada bagian
kiri atas „Program‟ untuk menuju editor program PLC.
Gambar 2.18 Pilih program untuk membuat program PLC
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
29
Hasilnya akan tampil editor diagram ladder seperti Gambar 2.19.
Gambar 2.19 Tampilan pertama editor ladder diagram
Untuk memulai menggambar Ladder diagram, klik icon „add section‟,
sampai muncul tampilan pada Gambar 2.20.
Gambar 2.20 Editor ladder beserta fungsi dasar PLC
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
30
2.7.3.2 Instruksi Utama Ladder Diagram
2.7.3.2.1
Kontak
Memungkinkan untuk masukan kontak seperti tombol tekan
dan internal variable contacts. Kontak terdiri dari dua jenis kontak yaitu :
1.
Kontak Normally open (NO) dengan notasi :
2.
Kontak Normally Closed (NC) dengan notasi :
2.7.3.2.2
Coil
Secara umum coil berhubungan langsung dengan keluaran yang akan
mengerjakan semua perintah sesuai dengan yang diinginkan. Pada software
TwidoSuite, coil terdiri dari empat jenis, yaitu :
1.
Direct coils dengan notasi :
2.
Reverse coils dengan notasi :
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
31
3.
Set coils dengan notasi :
4.
Reset coils dengan notasi :
2.7.3.3
Link Elements
Berupa garis penghubung antara kontak dengan kontak atau sebagai garis
penghubung antara kontak dengan coil. Ada dua jenis garis penghubung yang
digunakan yaitu garis yang berbentuk vertikal dan garis berbentuk horizontal.
1. Horizontal Connection
Digunakan untuk hubungan secara seri.
2.
Vertical Conection
Digunakan untuk membuat hubungan secara paralel.
Adapun cara membuat ladder diagram dengan TwidoSuite, ladder
diagram program dinyatakan dalam suatu bentuk umum simbolik untuk relay
yang dikontrol oleh rangkaian elektrik. Program ditampilkan pada layer dan
elemen-elemen seperti kontak normally open, kontak normally close, counter,
sequencer (rotary switch), relay dan lain-lain, dinyatakan dalam bentuk gambar.
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
32
Listrik mengalir dari sisi kiri ke sisi kanan yang disebut ladder line (terdiri dari
beberapa rung). Adapun aturan umum menggambarkan suatu program ladder
diagram adalah :
1.
Aliran listrik/tenaga dari rel kiri ke rel kanan.
2.
Suatu coil keluaran tidak dihubungkan langsung ke rel (rail) sebelah kiri.
3.
Tidak ada kontak yang ditempatkan di kanan dari suatu coil keluaran.
4.
Hanya satu dari coil keluaran dalam suatu ladder line.
5.
Tiap coil keluaran umumnya hanya satu kali dalam suatu program.
2.7.3.4
Prinsip Pemrograman TwidoSuite
Pada dasarnya pemrograman PLC menggunakan TwidoSuite dibagi atas 7
dasar komponen, yaitu : input, output, internal bits, membuat pengalamatan
(addressing), timer, counter, dan compare block.
2.7.3.4.1 Input
Input merupakan masukan yang berupa signal yang diterima dari sensor
luar. Sintaksis yang digunakan pada Twido adalah sebagai berikut :
%Iy.z
% = Menunjukkan objek.
I = Menunjukkan masukan.
y = Nomor/jumlah modul.
z = Nomor/jumlah saluran.
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
33
2.7.3.4.2
Output
Output adalah sinyal yang dihasilkan oleh PLC yang dikirim ke relay dan
lain sebagainya. Sintaksis yang digunakan adalah sebagai berikut :
%Qy.z
% = Menunjukkan obyek.
Q = Menunjukkan keluaran.
y = Nomor/jumlah modul.
z = Nomor/jumlah saluran.
2.7.3.4.3
Internal Bits
Internal bits merupakan wilayah memori yang dialokasikan oleh PLC.
Internal bits ini dapat dipakai sebagai output internal dan hanya dapat digunakan
untuk keperluan internal. Dengan kata lain, output internal tidak langsung
mengendalikan peranti output. Pada PLC Twido compact type TWDLCAE40DRF
internal bits yang bisa digunakan yaitu mulai dari %M0 sampai %M255. Sintaksis
yang digunakan adalah sebagai berikut:
%Mn
% = Menunjukkan obyek.
M = Menunjukkan bit di dalam memori internal.
N = Nomor/Jumlah bit internal.
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
34
2.7.3.4.4
Membuat Pengalamatan (Addressing)
Pengalamatan adalah memberi notasi input dan output pada kontak dan
coil ladder diagram.
1.
Format umum dari pengalamatan I/O adalah sebagai berikut :
% I, Q x . y . z
I = Input
Q = Output
x = Master (0)/Slave (1 – 7) controller
y = Base (0)/Expansion (1 – 7) I/O
z = I/O chanel number
2.
Format umum dari pengalamatan bit adalah sebagai berikut :
%
M, S,
or
X,
i
M = Internal bits
S = Sistem bits
X = Step bits
i = Number
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
35
3.
Format umum pengalamatan word adalah sebagai berikut :
%
M,
K,
or
S,
W,
i
M = Internal word
K = Konstanta word
S = Sistem word
W = Word (16 bit)
i = Number
2.7.3.4.5
Timer
Timer digunakan sebagai pengatur waktu proses, dapat digunakan sebagai
komponen tundaan (timer on delay). Umumnya merupakan kontak fungsi yang
dapat diatur memberikan suatu keluaran kondisi on selama selang waktu tertentu
(timer off delay). Dapat digunakan untuk membuat pulsa dengan lebar
tertentu/timer pulsa (ini termasuk ke dalam fitur tambahan atau hanya terdapat
pada PLC tertentu saja).
Dalam timer terdapat input, konstanta timer, output. Input berfungsi
memulai aktifnya timer untuk mulai menghitung waktu. Konstanta timer
memberikan nilai berapa lama timer aktif. Output memberikan keluaran logika 1
atau 0 bila waktu yang dinyatakan dalam konstanta timer telah tercapai.
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
36
Gambar 2.21 Blok Fungsi Timer
2.7.3.4.6
Counter
Counter berfungsi untuk menghitung jumlah perubahan input, dapat untuk
membatasi banyaknya perubahan input. Ada dua jenis counter yaitu menghitung
naik (up-counter) dan turun (down-counter). Dalam kehidupan sehari-hari
terdapat juga counter mekanik dan elektronik. Counter akan mengeluarkan nilai 0
atau 1 bila nilai preset telah tercapai. Ada juga step counter dimana perubahan
input akan ditampilkan pada setiap alamat output tertentu.
Gambar 2.22 Blok Fungsi Counter
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
37
2.7.3.4.7
Compare Block
Instuksi compare block yang ada pada PLC Twido digunakan untuk
membandingkan dua operand. Tabel 2.1 merupakan daftar tipe dari instruksi
perintah compare block.
Tabel 2.1 Daftar tipe instruksi compare block
Instruksi
Fungsi
>
Digunakan jika operand satu lebih besar dari operand dua.
>=
Digunakan jika operand satu lebih besar atau sama dengan
operand dua.
<
Digunakan jika operand satu lebih kecil dari operand dua.
<=
Digunakan jika operand satu lebih kecil atau sama dengan
operand dua.
=
Digunakan jika operand satu lebih sama dengan operand
dua.
<>
Digunakan jika operand satu lebih berbeda dengan operand
dua.
2.8 Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA)
Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) diambil dari dua kata,
yaitu:
1.
Supervisory Control adalah sistem yang berfungsi untuk memberikan
instruksi kendali dan mengawasi kerja suatu proses tertentu.
2.
Data Acquisition adalah sistem yang berfungsi untuk mengambil,
mengumpulkan, dan memproses data untuk kemudian disajikan sesuai
kebutuhan yang dikehendaki.
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
38
Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) adalah sistem berbasis
computer yang dapat melakukan pengawasan, pengendalian, dan akuisisi data
terhadap suatu proses tertentu secara real time.
2.8.2
Arsitektur SCADA
Arsitektur dari SCADA terdiri dari beberapa bagian yang memiliki
perannya masing-masing, yaitu:
1.
Plant/field device adalah suatu proses dilapangan yang diwakili oleh sensor
dan aktuator.
2.
RTU (Remote Terminal Unit) adalah yang berupa PLC, berfungsi pengendali
plant/field device, mengirim sinyal kontrol, mengambil data dari plant, dan
mengirim data ke MTU.
3.
MTU (Master Terminal Unit) adalah berupa PLC yang bertindak sebagai
master bagi RTU, berfungsi mengumpulkan data dari satu atau beberapa
RTU, melakukan koordinasi dengan memberi perintah ke RTU untuk
menjaga proses berjalan dengan stabil dan memberikan data ke server/HMI.
4.
HMI (Human Machine Interface) adalah alat untuk menampilkan data pada
suatu perangkat yang komunikatif dan animatif, dan menyediakan antarmuka
untuk komunikasi antara mesin dan manusia (operator).
5.
Protokol komunikasi adalah sebuah aturan atau standar yang mengatur atau
mengijinkan terjadinya hubungan, komunikasi, dan perpindahan data antara
dua atau lebih titik komputer.
6.
Database server adalah sebuah perangkat yang bekerja untuk mencatat atau
menyimpan data pengendalian pada sistem SCADA .
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
39
Gambaran sederhana dari arsitektur SCADA seperti pada Gambar 2.23.
Gambar 2.23 Arsitektur SCADA
(https://amarnotes.wordpress.com/2013/06/29/apa-itu-scada/)
2.8.3
Pengenalan Software Vijeo Citect
Vijeo citect adalah salah satu software program yang digunakan pada
industri otomatis yang memiliki tingkat efisiensi yang tinggi pada semua operasi
dengan sistem cepat, open system architecture, fungsi network yang powerfull.
Pada Vijeo Citect terdiri dari dua program, yaitu Vijeo Citect Explorer dimana ini
digunakan untuk proses editing dan Vijeo Citect Runtime digunakan untuk proses
running dari sebuah tampilan yang akan dimonitor. Vijeo Citect dapat
diaplikasikan pada sistem dengan skala besar dan juga pada sistem skala kecil.
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
40
2.8.3.1 Kelebihan Pada Vijeo Citect
1.
Open system architecture
Open system architecture memberikan kemudahan secara khusus bagi
pengguna yang berbeda-beda, menyediakan fleksibilitas yang tinggi untuk
melakukan hubungan dengan system software lain diantaranya.
1. Vijeo Citect didukung tiga buah tampilan yaitu Citect Explorer, Citect
Project Editor, Citect Graphics Builder dan aplikasi program diluar
Vijeo Citect dengan mudah mendapatkan data dari Vijeo Citect.
2. Hubungan Vijeo Citect dengan tags biasa menggunakan events.
3. Vijeo Citect dapat membuka Vijeo Citect –net protocol dengan
menggunakan folder communication yang ada pada Citect Explorer, yang
digunakan untuk menukar data antara Vijeo Citect yang lain. Data dari
Vijeo Citect dapat di set atau mengikuti sambungan high level host
computer.
2.
Mendukung bermacam-macam networking
1.
Vijeo citect didukung bermacam-macam protocol.
2.
Struktur network Vijeo Citect dapat didukung sistem kerja yang berdiri
sendiri, peer to peer, client / server, dan hal seperti ini dapat dilakukan
pada sistem dengan skala besar maupun sistem dengan skala kecil.
3.
Pembuatan Layar Grafis dengan Mudah
Pada vijeo citect telah disediakan bermacam-macam type wizard dan symbol
library, dengan didukung tampilan Citect Graphics Builder sistem dapat
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
41
dikonfigurasi dengan mudah sehingga pembuatan animasi tidak begitu sulit
karena obyek yang kita inginkan sudah tersedia pada symbol library tools.
4.
Supporting Internet
Pada Vijeo Citect dapat dilakukan pengoperasian suatu plant yang dapat
terhubung melalui jaringan komunikasi yang terdapat di internet. Fungsi yang
digunakan terdapat pada web server sehingga status plant dapat dimonitor dan
dikontrol melalui web browser dari tempat kendali yang memiliki jarak cukup
jauh.
5.
Data yang Kompatibel dengan Software Lain
1. Data pada tag, kompatibel antara Microsoft Excel dengan Vijeo Citect
2. Data hasil pengoperasian dari Vijeo Citect dapat di convert ke Microsoft
Excel dan Word
3. Dapat dilakukan penukaran data dari software grafis seperti AutoCad,
Photoshop, CorelDraw, dll
2.8.3.2 Outline Vijeo Citect Explorer
Nama dari file eksekusi Vijeo Citect adalah Vijeo Citect. Cara pertama
untuk menjalankan Vijeo Citect adalah klik “Program” pada Start menu lalu klik
“Schneider Electric” kemudian klik “SoCollaborative” selanjutnya klik “Vijeo
Citect 7.20” dan pilih Vijeo Citect Explorer.
Setelah dipilih Vijeo Citect Explorer maka akan terdapat tiga tampilan
dasar yang dapat digunakan untuk manajemen data dan file, membuat desain
grafis, dan mengeksekusi atau menjalankan sistem. Ketiga tampilan tersebut
antara lain:
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
42
1.
Citect Explorer
Citect Explorer merupakan tampilan yang digunakan untuk membuat dan
pembuatan project. Selain itu juga dapat mengatur semua file-file yang berada
pada sub bagian folder project, sehingga berfungsi seperti Windows Explorer
pada Windows. Citect Explorer juga berfungsi untuk mengatur setup komunikasi
pada pembuatan project baru.
Gambar 2.24 Tampilan citect explorer
2.
Citect Project Editor
Citect Project Editor digunakan sebagai tempat untukk membuat, mengatur,
dan mengedit database. Database yang dibuat pada citect project editor berupa
cluster, tags, event, alarm, dll.
Untuk membuat database diatas dapat dilihat pada menu-menu yang
disediakan pada citect project editor. Untuk membuat cluster name dapat dilihat
pada menu servers. Pada menu tags terdapat dua cara untuk membuat alamat
nama tags yaitu variable tags dan local variable, dimana untuk menggunakan
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
43
variable tags harus langsung terhubung dengan I/O devices sedangkan local
variable tidak perlu terhubung langsung dengan I/O devices dan dapat langsung
disimulasikan.
Pada halaman citect project editor setelah membuat atau melakukan
pengeditan database perlu dilakukan pack dan compile, sehingga data yang telah
dibuat dapat tersusun secara baik dan jika terjadi error maka dapat diketahui letak
kesalahannya. Untuk melakukan pack dan compile dapat dilihat pada menu file.
Gambar 2.25 Tampilan citect project editor
3.
Citect Graphic Builder
Citect Graphic Builder digunakan untuk membuat serta mengedit desain
animasi plant pada sistem monitor dan juga memberikan label atau nama pada
desain masing-masing animasi yang akan dibuat. Selain itu dapat memasukan
gambar dan simbol dari luar yang bias dimodifikasi.
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016
44
Gambar 2.26. Tampilan citect graphics builder
Sistem Kendali Konveyor…, Didik Satria Yogaswara, Fakultas Teknik UMP, 2016