Rancang Bangun Sistem Kontrol Lubrikasi Roda Penyangga Cooler

Rancang Bangun Sistem Kontrol Lubrikasi Roda Penyangga
Cooler Untuk Memudahkan Troubleshooting Berbasis
Programmable Logic Controller (PLC)
Sugiono, Muhammad Atto’illah
ABSTRAK
Lubrikasi roda penyangga cooler sangat penting bagi kontinuitas kerja cooler yang
merupakan bagian vital dari proses produksi semen. Pergerakan grate plate cooler harus
lancar selama operasi dan tidak boleh mengalami hambatan. Maka roda-roda penyangga grate
plate harus dapat berputar secara normal. Oleh karena itu diperlukan suatu sistem kontrol
yang mengatur waktu pelumasan roda-roda tersebut sehingga tidak terjadi kemacetan atau
keausan yang dapat berakibat pergerakan grate plate tidak optimal, yaitu sebuah sistem
kontrol lubrikasi roda penyangga cooler yang otomatis dan handal serta mampu bekerja terusmenerus dan mudah dilakukan troubleshooting apabila terjadi masalah. Sistem kontrol yang
baru ini menggantikan sistem kontrol lama yang rumit dan kadang terjadi kerusakan yang
tidak dapat ditangani secara cepat. Dengan menggunakan Programmable Logic Controller
(PLC) yang dilengkapi dengan program ladder, dapat dibuat sistem kontrol lubrikasi dengan
harga yang lebih murah dan memberikan hasil yang optimal. Hasil pengujian sistem kontrol
ini berhasil. Pada kondisi Ready, saat command masuk, sistem kontrol ini langsung bekerja
sesuai dengan waktu yang telah diset. Dan memberikan sinyal alarm dengan lampu indikasi di
panel serta mengirim sinyal ke Central Control Room (CCR) apabila terjadi kegagalan
operasi.
Kata Kunci : cooler, sistem kontrol, pico controller, lubrikasi
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Dalam industri persemenan, cooler
adalah bagian yang vital. Apabila gagal
kerja maka pabrik dapat mengalami
shutdown. Fungsinya adalah mendinginkan
produk terak (clinker) setelah melalui
proses pembakaran 1400oC. Cooler
mempunyai grate yang berlapis, yang
bergerak bergantian sehingga dapat
mendorong
material
menuju
alat
pengangkut. Di bawah grate terdapat rodaroda pejal bebas, yang menahan grate plate
saat bergerak.
Sistem
kontrol
lubrikasi
roda
penyangga cooler sangat diperlukan untuk
mengatur waktu pelumasan roda-roda
tersebut sehingga tidak terjadi kemacetan
atau keausan yang dapat berakibat
pergerakan grate tidak optimal. Oleh
karena itu sistem kontrol lubrikasi ini harus
handal dan memudahkan troubleshooting
bila terjadi masalah. Maka sistem lubrikasi
ini dibuat menggunakan PLC Pico
Controller yang sangat sederhana dan
dilengkapi dengan program ladder, serta
didukung komponen-komponen listrik dan
lampu indikasi operasi. Sistem kontrol
yang baru ini menggantikan sistem kontrol
lama yang rumit dan kadang terjadi
kerusakan yang tidak dapat ditangani
secara cepat. Dengan desain alat ini, dapat
dilakukan troubleshooting yang lebih cepat
bila terjadi masalah dan mudah dipahami.
Jurnal Penelitian Al-Buhuts Universitas Islam Malang
50
Tujuan
Tujuan pembuatan skripsi ini adalah
membuat sistem kontrol lubrikasi roda
penyangga
cooler
berbasis
PLC,
menggantikan sistem kontrol lama, untuk
memudahkan troubleshooting bila terjadi
masalah dan menghemat biaya pembelian.
Rumusan Masalah
Mengacu pada permasalahan yang
ada, maka rumusan masalah ditekankan
pada :
a. Merancang sekaligus merealisasikan
suatu sistem kontrol lubrikasi yang
berbasis PLC, yang merupakan suku
cadang yang mudah diperoleh (bersifat
umum) dan telah ada pada gudang PT
Semen Gresik, serta mampu melakukan
fungsi-fungsi sistem kontrol yang lama.
b. Membuat perangkat lunak berbasis PLC
yang mampu melaksanakan fungsi timer,
counter, dan lain-lain.
Batasan Masalah
Dalam pembuatan skripsi ini ada
banyak hal yang terlibat di dalamnya,
sehingga untuk mempersempit pokok
pembahasan, telah ditetapkan beberapa
batasan masalah :
1. Pada skripsi ini akan dibuat sistem
kontrol lubrikasi roda penyangga cooler
pabrik Tuban 2, dengan menggunakan
PLC Pico Controller.
Dan mulai diaplikasikan di cooler pabrik
tuban 2 Semen Gresik mulai tahun 1997.
Selama beroperasi, yang menjadi masalah
adalah troubleshooting yang sulit karena
kontroler ini terdiri dari komponenkomponen kecil.
FARVAL SS4500 board mempunyai
dua sinyal input, yaitu sinyal perintah
running dari Central Control Room (CCR)
dan sinyal dari cycle switch. Sinyal outputnya ada dua, yaitu sinyal untuk
menjalankan pompa lubrikasi dan sinyal
alarm ke CCR. Kontroler ini mempunyai
tiga LED, yaitu hijau, kuning, dan merah,
yang menginformasikan mode atau status :
1. Normal – ketika LED hijau
berkedip maka kontroler mode operasi
normal, yang berarti sedang beroperasi
atau tidak ada alarm.
2. Cycle In Progress – ketika LED
kuning berkedip maka kontroler mode
lubrikasi, yang berarti pompa lubrikasi
running.
3. Fault – ketika LED merah berkedip
maka kontroler mode alarm, yang berarti
kontroler mendeteksi suatu masalah.
4. Standby Mode - ketika LED hijau
menyala terus (tidak berkedip) maka
kontroler mode standby, yang berarti
menunggu perintah beroperasi.
Penjelasan mengenai kerja sistem
kontrol lubrikasi roda penyangga cooler
yang lama dan spesifikasinya dapat
dijadikan pedoman untuk perencanaan
sistem kontrol yang baru berbasis
Programmable Logic Controller (PLC)
DASAR TEORI
Sistem Kontrol Lubrikasi Roda
Penyangga Cooler
Sistem kontrol lubrikasi berfungsi
mengatur waktu maupun urutan (sequence)
kerja pelumasan. Sistem kontrol lubrikasi
bekerja terus-menerus (aktif) setelah
mendapat perintah running dan berhenti
bila perintah dicabut atau terjadi alarm.
Sistem kontrol lubrikasi yang ada
sebelumnya
adalah
menggunakan
FARVAL SS4500, yang dirancang oleh
FLSmidth sebagai pendiri pabrik semen.
Dasar Teori Cooler
Grate Cooler sebagai pendingin
dengan berpendingin udara dilakukan
dengan jalan melewatkan udara melalui
celah-celah dari landasan (grate) dari
klinker, kemudian panas akan ditransfer
dari klinker ke udara. Tekanan udara yang
tinggi
mengakibatkan
diperlukannya
mempertahankan material flow feed dan
apabila hal ini tidak diperhatikan
perpindahan panas rata-rata dapat lebih
tinggi dari keluaran yang sebenarnya dan
juga dapat 51omputer lebih rendah. Hal ini
Jurnal Penelitian Al-Buhuts Universitas Islam Malang
51
disebabkan karena kondisi perubahan
panjang pendingin yang dilalui klinker,
undergrate dipisahkan ke dalam beberapa
kompartemen,
yang
mana
setiap
kompartemen mempunyai fan tersendiri
untuk mensuplai udara pada suatu tekanan
dan volume yang kompatibel dengan
kondisi pada setiap section tersebut.
Gambar 1 Grate Plate Cooler
Dasar Teori Pico Controller
Pico Controller adalah sebuah relay
kontrol elektronik dengan fungsi logika,
timer, counter, dan real time clock yang
ada di dalamnya. Dengan kata lain, Pico
Controller adalah sebuah kontrol dan
peralatan input yang dapat melakukan
berbagai macam tugas di dalam suatu
aplikasi mesin dan bangunan.
Pico
Controller
diprogram
menggunakan diagram ladder. Masingmasing elemen pemrograman dimasukkan
secara langsung melalui layar Pico
Controller. Atau melaui komputer (PC)
dengan menggunakan software Picosoft.
Gambar 2 Pico Controller
Pemrograman PicoSoft
Software pemrograman PicoSoft
adalah sebuah program keluaran Allen
Bradley, yang digunakan untuk membuat
proyek program (diagram rangkaian) dan
dapat di-download-kan ke Pico Controller.
Komponen Pendukung
MCB adalah alat yang berfungsi untuk
memutus hubungan listrik yang bekerja
secara otomatis apabila ada arus atau
beban lebih yang melebihi kapasitas
nominal dari MCB tersebut. Tidak seperti
sekering (fuse), yang beroperasi hanya
sekali kemudian diganti, MCB dapat
direset (baik secara manual maupun
otomatis) untuk mengembalikan operasi
normal.
Kontaktor adalah peralatan listrik
yang bekerja berdasarkan prinsip induksi
elektromagnetik. Pada kontaktor terdapat
sebuah belitan yang mana bila dialiri arus
listrik akan timbul medan magnet pada inti
besinya, yang akan membuat kontaknya
tertarik oleh gaya magnet yang timbul tadi.
Kontak Bantu NO (Normally Open) akan
menutup dan kontak Bantu NC (Normally
Close) akan membuka.
Relay adalah suatu piranti yang
menggunakan
elektromagnet
untuk
mengoperasikan
seperangkat
kontak
saklar. Susunan paling sederhana terdiri
dari kumparan kawat penghantar yang
dililit pada inti besi. Bila kumparan ini
dienergikan, medan magnet yang terbentuk
menarik armatur berporos yang digunakan
sebagai pengungkit mekanisme saklar.
Dasar Teori Program Ladder
Program ladder adalah salah satu
metode sederhana yang digunakan untuk
program PLC. Itu adalah bahasa
pemrograman grafis berevolusi dari relay
rangkaian listrik. Setiap pernyataan
program diwakili dengan baris, yang
disebut anak tangga, yang memiliki semua
masukan yang relevan ke kiri dan output
ke kanan.
Jurnal Penelitian Al-Buhuts Universitas Islam Malang
52
PERENCANAAN DAN PEMBUATAN
Konfigurasi Sistem
Command
CCR
Sinyal ke
CCR
PLC
Pico
Controller
Tombol
Panel
Lampu
Indikasi
Cycle
Switch
Aktuator
Perencanaan Panel Kontrol
Panel kontrol dibuat dari bahan besi
yang mempunyai panjang (p), lebar (l), dan
tinggi (t) yaitu 30 cm X 20 cm X 40 cm.
Barangnya sudah jadi dan banyak terjual di
pasaran. Komponen utama dirangkai di
atas base plate bagian dalam panel dan
berada di pintu panel untuk tombol dan
lampu indikasi.
POWER
Input
Proses
SK
Output
R1
PLC PICO
READY
Gambar 3 Blok Diagram Sistem Kontrol
Lubrikasi
PUMP
RUNNING ALARM
t
F1
4Q1 5K7
LOCAL
START
Sistem ini terbagi dalam 3 bagian,
yaitu input, proses, dan output. Bagian
input terdiri dari sinyal command dari CCR
(Central Control Room) dan sinyal input
dari tombol di panel. Di bagian proses
hanya ada PLC Pico Controller yang
memproses sinyal atau mengatur sequence
kerja sistem sesuai program yang
dijalankan. Sedangkan di bagian output,
sistem ini akan memberikan sinyal ke
CCR, dan ke lampu indikasi di depan panel
serta memberikan perintah ke aktuator.
START
COMMAND CCR
POMPA RUNNING
TIDAK
TIDAK
TIMER TERCAPAI ?
CYCLE TERCAPAI ?
YA
LAMP
TEST
l
Gambar 5 Panel Kontrol
Komponen yang dibutuhkan:
 4 buah lampu, yaitu indikasi power,
ready, pompa running, dan alarm.
 3 tombol (push button), yaitu local start,
reset, dan tes lampu.
 1 breaker single phase untuk safety
kontroler.
 1 breaker three phase untuk safety
motor.
 1 kontaktor untuk motor.
 1 relay berfungsi sebagai kontak alam ke
CCR.
Perancangan Program
Program berupa diagram ladder dibuat
dengan menggunakan software Picosoft
6.0, kemudian men-download-nya ke Pico
Controller
YA
FAULT
FINISH
p
RESET
POMPA BERHENTI
TIDAK
OFF TIME
TERCAPAI ?
YA
Gambar 4 Flowchart Kerja Kontroler
Gambar 6 Tampilan Circuit Diagram
PicoSoft 6.0
Jurnal Penelitian Al-Buhuts Universitas Islam Malang
53
Program utama dalam sistem kontrol
ini adalah program timer dan counter.
Perakitan dan Pemasangan Panel
Kontrol
Gambar 7 Rung Timer
Gambar 11 Pemasangan Komponen dan
Pengkabelan pada Panel
Gambar 8 Rung Counter
Gambar 12 Sistem Kontrol Lubrikasi Roda
Penyangga Cooler yang telah Terpasang di
Area
Gambar 9 Parameter Fungsi Timer di
PicoSoft
Gambar 10 Parameter Fungsi Counter di
PicoSoft
Jurnal Penelitian Al-Buhuts Universitas Islam Malang
54
Tabel 2 Hasil Pengujian Sinyal Output
Pico Controller
PENGUJIAN DAN ANALISA
Pengujian Rangkaian Input Pico
Controller
Tabel 1 Hasil Pengujian Sinyal Input Pico
Controller
Terminal
Input Pico
Controller
1
2
Deskripsi
Local
Start
Reset
3
Lamp
Test
4
Cycle
Switch
5
Command
Active
dari CCR
6
Indikasi
Pump
Running
Yang
Dilakukan
Tekan
Tombol
PB1
Tekan
Tombol
PB2
Tekan
Tombol
PB3
Jumper
Power ke
Terminal
X1-5
Jumper
Power ke
Terminal
X1-9
Geser
knob
kontaktor
5K7
Power di
Terminal
Input Pico
Controller
Display di
LCD Pico
Controller
Ada
Ada
Ada
Ada
Ada
Ada
Ada
Termin
al
Output
Pico
Control
ler
Deskri
psi
Outp
ut
1
Comma
nd
Pump
Q01
2
Lampu
Pump
Runnin
g
Q02
3
Lampu
Alarm
Q03
4
Informa
si
Alarm
ke CCR
Q04
5
Lampu
System
Active
Q04
6
Indikasi
System
Active
ke CCR
Q05
Ada
Ada
Ada
Ada
Ada
Dari hasil pengujian diketahui bahwa
rangkaian sudah benar dan Pico Controller
dapat menerima sinyal input.
Power
di
Termi
nal
Input
Input 1
dijumper
Input 1
dijumper
Input 1
dijumper
Input 1
dijumper
Input 1
dijumper
Input 1
dijumper
Kont
ak
Relay
Outp
ut
Displ
ay di
LCD
Close
d
Ada
Close
d
Ada
Close
d
Ada
Close
d
Ada
Close
d
Ada
Close
d
Ada
Dari hasil pengujian diketahui bahwa
Pico Controller dapat mengeluarkan sinyal
output..
Pengujian
Keras
Program
dan
Perangkat
Tabel 3 Hasil Pengujian Program dan
Perangkat Keras
Pengujian Rangkaian
Controller
Output
Pico
No
Sebab
Akibat
Detail
1
Sinyal
command
active masuk
Conditional
Sistem
aktif
Lampu
system
active L2
menyala
dan sistem
menunggu
untuk
pompa ON
2
Cycle switch
masuk
Sebelum
batas waktu
ON habis saat
pompa
running
Pompa
OFF
Menunggu
waktu ON
berikutnya
3
Cycle switch
tidak masuk
Sampai batas
waktu ON
habis saat
pompa
running
Alarm
4
Local start
ditekan
Conditional
Pompa
running
5
Tombol reset
di
taken
Saat terjadi
alarm
Alarm
hilang
6
Tombol lamp
test ditekan
Conditional
Semua
lampu
menyala
Gambar 13 Contoh Rung Pengujian Output
Pico Controller
Dengan
membuat
satu
rung
sebagaimana Gambar 13 dan mendownload-kannya
ke
dalam
Pico
Controller, maka output dapat diuji satu
per satu dengan cara mengganti Q01
sampai Q06.
Waktu
Lampu
alarm L4
menyala
dan sinyal
command
alrm ke
CCR
hilang
Kontaktor
5K7
energized
Lampu
alarm L4
mati dan
sinyal
command
alarm ke
CCR ada
lampu L2,
L3, dan L4
menyala
Jurnal Penelitian Al-Buhuts Universitas Islam Malang
55
Dari hasil pengujian diketahui bahwa
program bekerja dengan benar dan sesuai
dengan konfigurasi sistem.
KESIMPULAN
Setelah melakukan perencanaan dan
pembuatan sistem kemudian dilakukan
pengujian dan analisanya, maka dapat
diambil kesimpulan tentang sistem kontrol
lubrikasi roda penyangga cooler, yaitu
sebagai berikut :
1. Sistem kontrol lubrikasi roda penyangga
cooler yang baru, menggunakan Pico
Controller yang merupakan spare part
umum di gudang PT Semen Gresik,
dirancang dengan mudah dari dua bagian
yang terintegrasi yaitu perangkat keras
dan perangkat lunak. Desain rangkaian
perangkat keras disesuaikan dengan
komponen yang digunakan dan support
dengan Pico Controller. Sistem ini dapat
menggantikan sistem kontrol lama
FARVAL SS4500 dan mampu bekerja
sesuai dengan sistem kontrol lama.
2. Perangkat lunak yang berupa diagram
ladder dibuat menggunakan software
PicoSoft yaitu software khusus untuk
Pico Controller yang memiliki fasilitas
fungsi timer dan counter.
(Persero) Tbk Pabrik Tuban 1.
Malang.
5. http://id.wikipedia.org/wiki/Circuit_
Breaker
6. http://id.wikipedia.org/wiki/Relai
7. http://jendela.web.id/misc/fungsilubrikasipelumasan
8. http://lachigau.wordpress.com/2009/
02/24/grate-cooler-pabrik-semen
9. http://www.plccenter.com/Buy/FAR
VAL/SS4500
10. http://ww.plc-course.com/PLCBasic/Introduction-to-ladderdiagram-course.html
11. http://www.scribd.com/doc/267899
54/kontaktor
DAFTAR PUSTAKA
1. Bradley, Allen. 2005. User Manual
of Pico Controller. Jerman :
Rockwell Automation.
2. _______. 2004. FARVAL SS4500
Multi-Function Controller/Monitor.
USA : Bijur Delimon.
3. Firmansyah, Imam. 2006. Analisis
Sistem Pelumasan pada Mesin
Honda Civic 16 valve. Semarang.
4. Maulana, Taufan. 2007. Aplikasi
Sistem Kontrol Weight Feeder
Berbasis PLC Sebagai Pengganti
Sistem Kontrol Schenck Tipe
Multicont di PT Semen Gresik
Jurnal Penelitian Al-Buhuts Universitas Islam Malang
56