PLC, Mesin Finger Joint - Jurnal Universitas Sumatera Utara

PEMROGRAMAN PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER
(PLC) PADA MESIN FINGER JOINT
Frans Gullit B Simarmata, Riswan Dinzi
Konsentrasi Teknik Energi Listrik, Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU)
Jl. Almamater, Kampus USU Medan 20155 INDONESIA
e-mail: [email protected]
Abstrak
Pada masa sekarang ini, pengoperasian motor–motor listrik biasanya diaplikasikan dengan beban jenis
sequence, interlock, kombinasi antara keduanya, dan lain – lain. Sistem kontrol yang dipakai umumnya masih
menggunakan sistem kontrol konvensional. Karena itu, diperlukan sistem yang mempergunakan alat kontrol
otomatis yang lebih handal yang mempunyai banyak kelebihan–kelebihan yang lain yang tidak dimiliki sistem
kontrol konvensional. Pemanfaatan PLC (Programmable Logic Controller) sebagai sistem kontrol yang lebih tepat.
Dengan PLC, kita semakin mudah dalam hal wiring, karena hanya memasukkan kontrol yang sudah dirancang
kedalam program PLC. Dengan PLC juga, semakin mudah melihat titik trouble saat ada kesalahan dalam
pemrograman, karena PLC akan menunjukkan indikator yang mengindikasikan adanya trouble. Perumusan masalah
dalam Paper ini adalah bagaimana cara memprogram Programmable Logic Controller (PLC) pada mesin Finger
Joint. Finger Joint merupakan mesin yang populer di industri perkayuan saat ini. Mesin finger joint adalah mesin
yang berproses membentuk finger – finger di ujung – ujung dari kayu – kayu yang masuk ke dalam mesin tersebut
dan selanjutnya finger kayu yang satu dengan finger kayu yang lainnya di satukan melalui proses jointing menjadi
satu kesatuan yang utuh dan bernilai ekonomis. PLC sepenuhnya mengontrol kerja dari mesin finger joint tersebut.
Pengoperasian program PLC pada mesin finger joint telah berjalan sesuai dengan perencanaan dan perancangan
program yang telah dibuat. Semua sistem beroperasi sesuai dengan instruksi yang disimpan pada PLC, baik pada
mode “auto” maupun pada mode “manual”. Untuk mode “manual”, selain berfungsi secara manual, mode ini bisa
dimanfaatkan ntuk perawatan dan pemeliharaan mesin finger joint. Penggunaan penerapan PLC ini diharapkan dapat
bermanfaat sebagai dasar dan tolak ukur untuk kemajuan teknologi dimasa depan.
Kata Kunci: PLC, Mesin Finger Joint
1. Pendahuluan
Pada masa sekarang ini, pengoperasian
motor–motor listrik biasanya diaplikasikan
dengan beban jenis sequence, interlock,
kombinasi antara keduanya dan lain sebagainya.
Sistem kontrol yang dipakai umumnya masih
menggunakan sistem kontrol konvensional.
Ternyata sistem kontrol konvensional ini
memiliki
beberapa
kelemahan,
seperti
diperlukan kerja keras saat dilakukan
pengkabelan,
kesulitan
saat
dilakukan
penggantian dan perbaikan, dan kesulitan dalam
melakukan pelacakan kesalahan.
PLC dirancang untuk mengendalikan suatu
sistem kontrol otomatis pada mesin-mesin
industri ataupun aplikasi lainnya. Beberapa
keuntungan yang menjadi tolak ukur pada PLC
dibandingkan
dengan
sistem
kontrol
konvensional, antara lain efisien saat
pengkabelan, wiring relatif sedikit, urutan proses
ladder dapat dengan mudah diubah, perangkat
kontrol sederhana, gambar sistem lebih
sederhana, pemrograman disimpan didalam
memori, dan lebih mudah dalam pencarian titik
trouble shooting [1].
Dengan latar belakang inilah yang menjadi
alasan penulis untuk mencoba memahami hal ini
dengan memilih judul “ Pemrograman
Programmable Logic Controller (PLC) Pada
Mesin Finger Joint”.
2.a Programmable Logic Controller (PLC)
NEMA
(The
National
Electrical
Manufacturers
Association) mendefinisikan
PLC sebagai piranti elektronika digital yang
menggunakan memori yang bisa diprogram
sebagai penyimpan internal dari sekumpulan
instruksi dengan mengimplementasikan fungsifungsi tertentu, seperti logika, sekuensial,
pewaktuan, perhitungan, dan aritmetika, untuk
mengendalikan berbagai jenis mesin ataupun
proses melalui modul I/O digital dan atau
analog. PLC banyak digunakan pada aplikasiaplikasi industri, misalnya pada pabrik
minuman, pabrik kertas, dan lain sebagainya.
Dengan kata lain, hampir semua aplikasi
memerlukan kontrol listrik atau elektronik
lainnya [1].
Ada berbagai macam jenis dan spesifikasi
PLC, tergantung kebutuhan sipemakai. Salah
satu contoh bentuk fisik dari PLC ini
ditunjukkan seperti Gambar 1 [2].
Gambar 1. Konstruksi PLC Siemens S7
Ada terdapat bagian – bagian dari PLC,
yaitu : CPU, Terminal Supply, Terminal
Pentanahan Fungsional, Terminal Keluaran,
Terminal Masukan, Indikator PC, Terminal
pentanahan pengaman, Indikator masukan
(Indikator, Indikator keluaran, Memori PLC,
Peripheral Port, Exspanssion I /O [3].
Dengan menunjukkan hubungan antara satu
rangkaian kontrol dengan ladder diagram untuk
lebih mudah mempresentasikannya. Pada kedua
gambar di bawah ini menunjukkan cara kerja
yang
sama
walaupun
dalam
bentuk
penggambaran yang berbeda. Yang mana
gambar 2(a) merupakan penggambaran startstop motor secara diagram kontrol dan gambar
2(b) menunjukkan penggambaran start-stop
motor secara diagram ladder [2].
start
yang seharusnya, sehingga program bisa bekerja
atau berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.
Dan CPU selalu mengerjakan instruksi dari kiri
ke kanan sebelum kembali lagi ke titik cabang
kemudian mengerjakan pada garis instruksi
berikutnya dan seterusnya [3].
Personal Computer berfungsi untuk
memasukkan perintah atau program secara
berurutan, yaitu dengan menggambarkan
diagram ladder pada computer. Diagram ladder
di gambar pada file FC1, dan ladder fungsi END
di gambar pada file OB1. Untuk koneksi ke
PLC, komputer harus menggunakan peripheral
port untuk mengkoneksi ke PLC. Namun,
karena di dalam tugas akhir program hanya di
simulasikan di komputer saja, jadi tidak perlu
mengkoneksi ke PLC. Skema cara mengkoneksi
komputer ke PLC ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Skema cara mengkoneksi personal
komputer ke PLC
Kemudian, langkah berikutnya adalah ON
kan komputer, lalu pilih program software PLC
SIEMENS. Setelah program terbuka, klik
toolbar “Simulation On/Off” seperti terlihat
pada Gambar 4.
Thermal Over
Motor
Load
stop
safety
stop
Thermal Over
safety Load
2(a)
start
Motor
2(b)
Gambar 2(a). Rangkaian kontrol start–stop
motor
(b). Diagram ladder start- stop
motor
Saat eksekusi program dijalankan, unit
CPU didalam PLC akan men-scan program dari
atas ke bawah, memeriksa semua kondisi dan
mengerjakan semua instruksi terkait ke arah
bawah.
Dengan
demikian
penting
untuk
menempatkan instruksi-instruksi sesuai urutan
Gambar 4. Tampilan software PLC Siemens
pada PC
Setelah itu, maka pada PC ditampilkan
simulation on/off seperti ditunjukkan pada
Gambar 5.
Kemudian langkah berikutnya adalah
mengklik toolbar download pada file FC1 dan
OB1. Tujuannya adalah untuk mengkoneksi file
ini ke program simulation On/Off. Selanjutnya
program dapat di RUN, dengan mengklik
toolbar monitor On/Off pada file FC1 dan OB1
yang ditunjukkan pada
Gambar 7(a) dan
Gambar 7(b) yang mana pada Gambar 7(a)
menunjukkan tampilan program RUN pada file
FC1 dan Gambar 7(b) menunjukkan tampilan
program RUN pada file OB1. Proses Running
menunjukkan program PLC siap untuk di
operasikan.
Gambar 5. Tampilan proses simulation on/off
Setelah itu, klik RUN-P, lalu pada tab
sebelumnya (Gambar 5), klik download untuk
mengkoneksi tanggapan dari RUN-P. Maka,
setelah proses berhasil, maka disinilah PLC
dapat diprogram dengan menggambarkan
diagram ladder pada lembar file FC1 dan OB1
untuk fungsi END. Contoh pemograman
diagram ladder dapat ditunjukkan pada Gambar
6(a) dan Gambar 6(b) yang mana pada Gambar
6(a) adalah file FC1 yang menampilkan diagram
ladder dan Gambar 6(b) adalah file OB1 yang
menampilkan fungsi END.
7(a)
6 (a)
6(b)
Gambar 6(a). Pemograman diagram ladder
pada file FC1
6(b). Pemrograman diagram ladder
pada file OB1
7(b)
Gambar 7(a). Tampilan program RUN (monitor
On) pada file FC1.
7(b). Tampilan program RUN (monitor
On) pada file OB1.
Selanjutnya PLC dapat dioperasikan sesuai
dengan program diagram ladder yang telah
diberikan.
2.b Finger Joint
Finger joint adalah mesin yang berproses
membentuk finger – finger di ujung – ujung dari
kayu – kayu yang masuk ke dalam mesin
tersebut dan selanjutnya finger kayu yang satu
dengan finger kayu yang lainnya di satukan
melalui proses jointing menjadi satu kesatuan
yang utuh dan bernilai ekonomis. Pada dasarnya,
kayu – kayu ini adalah sisa – sisa kayu yang
didaur ulang kembali. Mesin ini sangat populer
dan berteknologi tinggi di industri perkayuan
saat ini. Sambungan finger joint seperti
pertemuan jari jemari kita. Banyaknya 'jari' dan
garis sambungan memberikan permukaan
bidang lem yang lebih luas sehingga konstruksi
lebih kuat.
Peralatan yang ada pada mesin finger joint
adalah sebagai berikut:
1. Motor Induksi 3 Fasa
Motor induksi adalah motor listrik arus
bolak-balik (ac) yang putaran rotornya tidak
sama dengan putaran medan stator, dengan kata
lain putaran rotor dengan putaran medan pada
stator terdapat selisih putaran yang disebut slip
[4]. Konstruksi motor induksi 3 fasa di
tunjukkan pada Gambar 8.
3. Solenoid Valve
Solenoid valve pneumatic adalah katup
yang digerakan oleh energi listrik, mempunyai
kumparan sebagai penggeraknya yang berfungsi
untuk menggerakan plunger yang dapat
digerakan oleh arus AC maupun DC. Solenoid
valve pneumatic atau katup (valve) solenoida
mempunyai lubang keluaran, lubang masukan,
lubang jebakan udara (exhaust) dan lubang Inlet
Main. Lubang Inlet Main, berfungsi sebagai
terminal / tempat udara bertekanan masuk atau
supply (service unit), lalu lubang keluaran
(Outlet Port) dan lubang masukan (Inlet Port),
berfungsi sebagai terminal atau tempat tekanan
angin keluar yang dihubungkan ke pneumatic,
sedangkan lubang jebakan udara (exhaust),
berfungsi untuk mengeluarkan udara bertekanan
yang terjebak saat plunger bergerak atau pindah
posisi ketika solenoid valve bekerja. Bentuk
fisik solenoid valve ditunjukkan pada Gambar
10.
Gambar 10. Bentuk fisik pada solenoid valve
5. Limit Switch
Limit
switch
atau
dalam
bahasa
Indonesianya bisa juga disebut saklar pembatas,
dalam artian mendeteksi gerakan dari suatu
mesin sehingga bisa mengontrolnya atau
memberhentikan gerakan dari mesin tersebut
sehingga dapat membatasi gerakan mesin dan
tidak sampai kebablasan, pemakaiannyapun
sangat umum dan banyak dan bentuk fisik limit
switch ditunjukkan pada Gambar 11.
Gambar 8. Konstruksi motor induksi 3 fasa
2. Silinder Pneumatik
Silinder pneumatik adalah katup yang
digunakan untuk menggerakkan beban berat.
Memiliki 2 type, single action dan double
action. Single action dimana pergerakan batang
silinder pneumatik setengahnya dilakukan oleh
pegas, sedangkan double action dua pergerakan
keluar dan kedalam sama – sama dilakukan oleh
pneumatic. Bentuk fisik silinder pneumatik
ditunjukkan pada Gambar 9.
6. Sensor Photo Electric Switch
Sensor ini menggunakan elemen peka
cahaya untuk mendeteksi objek dan terdiri dari
emitor (sumber cahaya) dan penerima. Proses
kerja photo electric switch ditunjukkan pada
Gambar 12.
Gambar 9. Bentuk fisik pada silinder pneumatik
Gambar 12. Proses kerja photo electric switch
Gambar 11. Bentuk fisik pada Limit switch
7. Magnetic Sylinder Sensor
Magnetic Sylinder Sensor digunakan untuk
mendeteksi posisi piston di dalam silinder
pneumatik. Sensor ini terpasang langsung ke
body silinder dan beroperasi sesuai dengan
prinsip yang sama seperti sensor proximity.
Sensor tersebut mendeteksi magnet cincin piston
melalui dinding rumah yang terbuat dari
nonmagnetizable bahan (aluminium, kuningan,
stainless steel). Peletakan magnetic sylinder
sensor ditunjukkan pada Gambar 13.
Gambar 13. Peletakan magnetic sylinder sensor
8. Cutter
Cutter adalah mesin yang bekerja meratakan
ujung kayu – kayu dengan memotong sisi ujung
kayu sebelum dibentuk finger. Bentuk fisik pada
cutter ditunjukkan pada Gambar 14.
Gambar 14. Bentuk fisik pada cutter
9. Shaper
Shaper adalah mesin yang berfungsi
membentuk finger pada kayu sebagai lanjutan
dari proses cutter pada mesin finger shape joint
1 dan finger shape joint 2. Bentuk fisik pada
shaper ditunjukkan pada Gambar 15.
Gambar konstruksi mesin finger joint
ditunjukkan pada Gambar 17.
F
E
B
C
D
A
Gambar 17. Konstruksi mesin finger joint
Keterangan gambar :
A. Mesin Infeed
B. Mesin Finger Shape Joint 1
C. Mesin Infeed 2
D. Mesin Finger Shape Joint 2
E. Mesin Infeed 3
F. Mesin Finger Joint
3. Metodologi Penelitian
Metodologi penelitian yang diterapkan pada
pemrograman PLC pada mesin finger joint
adalah sebagai berikut:
1. Tempat Penelitian dilakukan pada PT.
Karya Gunung Pudung Jl. Ujung Labuhan
KM. 15 No. 100 Namorambe Medan 20356.
Waktu yang digunakan untuk melakukan
penelitian ini selama satu bulan dimulai dari
tanggal 14 Agustus 2013 – 14 September
2013.
2. Bahan dan peralatan yang di perlukan
adalah Software PLC Siemens Simatic S7
dan sebuah komputer.
3. Flow chart pemrograman PLC pada mesin
finger joint ditunjukkan pada gambar 18.
Gambar 15. Bentuk fisik pada shaper
10. Lem
Lem berfungsi untuk merekatkan dan
melengkatkan finger kayu yang satu dengan
finger kayu yang lainnya. Pemberian Lem pada
finger – finger dari kayu – kayu terletak setelah
shaper 2. Bentuk fisik pada Lem ditunjukkan
pada Gambar 16.
Gambar 18. Flow chart pemrograman PLC pada
mesin finger joint
4. Pengujian dan Analisa
Gambar 16. Bentuk fisik pada Lem
Untuk dapat melakukan pengujian dan
analisa pemrograman PLC pada mesin finger
joint, maka dirancang terlebih dahulu
pengalamatan input dan output PLC, diagram
blok mesin finger joint, program ladder yang
telah di desain dan direncanakan, serta wiring
diagram power circuit dan control circuit.
Diagram blok mesin finger joint
ditunjukkan pada gambar 19.
MESIN FINGER
JOINT
MESIN FINGER
SHAPE JOINT 1
MESIN
INFEED
MESIN
INFEED 2
MESIN
INFEED 3
MESIN FINGER
SHAPE JOINT 2
Gambar 19. Diagram blok mesin finger joint
Tampilan screen pada mesin finger joint
ditunjukkan pada Gambar 19.
Pneumatic Side (Q1.5); Silinder Pneumatic
Top (Q1.6); Limiter Side 1 (Q2.6); Limit
Switch 1 (M0.5) aktif ), Mesin Infeed 2 (
Konveyor 4 (Q2.7); Limiter 3 (Q3.5); Limiter
4 (Q4.0) ), Mesin Finger Shape Joint 2 (
Cutter 2 (Q3.0); Shaper 2 (Q3.1); Silinder
Pneumatic Side (Q4.3); Silinder Pneumatic
Top (Q4.4); Limiter Side 2 (Q5.4); Limit
Switch 3 (M1.2) aktif ), Mesin Infeed 3 (
Konveyor 6 (Q6.0); Konveyor 13 (Q6.1);
Limiter 5 (Q7.0); In Jointing Feeding (Q7.6)
), Mesin Finger Joint ( 3 Silinder Pneumatic
Top (Q9.5); Cutter 3 (Q9.1) )
2. Analisa simulasi program PLC pada mesin
finger joint dengan mode “manual”.
Sistem masih dalam status On, Switch Auto
(M0.0) di nonaktifkan (Off), Switch Manual
(M3.3) diaktifkan (On), maka sistem
beroperasi secara manual
Dari hasil pengujian yang telah dilakukan,
semua sistem beroperasi sesuai dengan instruksi
yang telah disimpan pada PLC, baik pada mode
“auto” maupun pada mode “manual”
5. Kesimpulan
Gambar 19. Tampilan screen pada simulasi
mesin finger joint
Setelah melakukan perencanaan dan hasil
running pemrograman PLC, selanjutnya
dilakukan pengujian terhadap program tersebut.
Hal ini berguna untuk mengetahui apakah
program yang telah di rancang telah “running”
atau tidak.
Adapun pengujian yang dilakukan adalah:
1. Analisa simulasi program PLC pada mesin
finger joint dengan mode “auto”.
Switch S_ON (M3.1) ditekan, sistem On
(Q13.4). Kemudian switch Auto (M0.0) di
aktifkan, maka sistem dalam keadaan stand
by untuk beroperasi secara otomatis. Pada
kondisi “stand by”, maka equipment yang
langsung pada status On adalah Mesin Infeed
( Konveyor 2 (Q0.2); Limiter 1 (Q0.7);
Limiter 2 (Q1.2) ), Mesin Finger Shape Joint
1 ( Cutter 1 (Q0.3); Shaper 1 (Q0.4); Silinder
Berdasarkan hasil pemrograman dan analisa
program PLC pada mesin finger joint ini yang
telah dilakukan pada tugas akhir ini, dapat
diambil kesimpulan bahwa:
1. Pengoperasian program PLC pada mesin
finger joint telah berjalan sesuai dengan
perencanaan dan perancangan program yang
telah dibuat.
2. Semua sistem beroperasi sesuai dengan
instruksi yang disimpan pada PLC, baik pada
mode “auto” maupun pada mode “manual”.
3. Pada mode “auto”, program PLC bekerja
secara otomatis dan pada mode “manual”,
program bekerja secara manual.
6. Daftar Pustaka
[1] Agfianto Eko Putra, PLC: Konsep,
Pemrograman dan Aplikasi, Edisi
Pertama, Yogyakarta; Penerbit Gavamedia
[2] Anoname, Information And Training
Automation And Drives Simatic S7
Programming 1, Copyright, 2003, Siemens
AG, Nurnberg, Germany.
[3] Frans, (2009) Modul Praktikum
Pemrograman PLC, Skripsi,Medan.
[4] Zuhal, “Dasar Teknik Tenaga Listrik dan
Elektronika Daya”, Edisi ke-5, Penerbit
Gramedia, Jakarta, 1995.