abstrak - Polibatam DigiLib

APLIKASI PICK AND PLACE PADA MESIN STERILISASI
BOTOL MINUMAN
MENGGUNAKAN PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)
TUGAS AKHIR
Disusun :
CHANDRA DEFTA RUSDWINANTO
32106003
DEFRI
32106013
Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan Program Studi Diploma III
Pada Program Studi Teknik Elektro
Politeknik Batam
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK BATAM
BATAM
2009
LEMBARAN PENGESAHAN
APLIKASI PICK AND PLACE PADA MESIN STERILISASI BOTOL
MINUMAN
MENGGUNAKAN PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)
TUGAS AKHIR
Oleh:
CHANDRA DEFTA RUSDWINANTO
32106003
DEFRI
32106013
Diajukan dan disahkan sebagai laporan Tugas Akhir
di Program Studi Teknik Elektro Politeknik Batam
Batam, Mei 2009
Pembimbing ,
M. Syafei Gozali, ST.
NIK : 107050
ii
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah kami panjatkan kepada Allah SWT atas berkat
serta rahmat-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan tugas akhir yang
berjudul “ Aplikasi Pick And Place Pada Mesin Sterilisasi Botol Minuman
Menggunakan Programmable Logic Controller (PLC)”. Tugas Akhir ini
merupakan salah satu persyaratan akademis untuk menyelesaikan studi
Diploma III Politeknik pada Jurusan Teknik Elektro di Poiteknik Batam.
Kami menyadari bahwa apa yang yang kami lakukan dalam
penyusunan buku tugas akhir masih terlalu jauh dari kata sempurna. Oleh
karena itu, kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang berguna dalam
penyempurnaan-penyempurnaan sistem ini dimasa yang akan datang.
Semoga apa yang telah kami lakukukan ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Batam, Juni 2009
Penyusun
iii
UCAPAN TERIMAKASIH
Syukur Alhamdulillah kami panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas
izin-Nya tugas akhir ini dapat dapat kami selesaikan. Dalam perencanaan dan
pembuatan hingga selesainya tugas akhir ini penulis tidak lepas dari bantuan
pihak-pihak yang sangat membantu, sehingga pada kesempatan ini penulis
ingin mengucapkan rasa terimakasih yang mendalam serta setulus-tulusnya
kepada :
1.
Allah SWT atas semuanya.
2.
Ibunda dan Ayahanda tercinta atas dukungan, doa, motivasi, kasih sayang dan
segala-galanya yang tak pernah henti diberikan kepadaku
3.
Bapak Dr. Priyono Eko Sanyoto selaku direktur Politeknik Batam.
4.
Bapak Iman Fahruzi, ST. selaku Kepala Program Studi Teknik Elektro yang
selalu memberikan yang terbaik bagi kami.
5.
Bapak M. Syafei Gozali, ST. selaku dosen pembimbing atas segala bantuan
dan kesabaran dalam memberikan bimbingan, arahan, dan masukan-masukan
bagi kami disetiap kesempatan dan telah menjadi orang tua kami selama
tugas akhir ini.
6.
Seluruh Dosen dan karyawan di Politeknik Batam atas fasilitas dan waktu
yang diberikan.
7.
Teman-teman senasib dan seperjuangan TE ‘06 mulai dari NIM 32106001
sampai 32106060 atas dukungannya.
8.
Teman-teman angkatan 2006, informatika dan akuntansi.
iv
9.
Seluruh Mahasiswa dan Alumni Politeknik Batam.
10. Seluruh pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu per satu.
v
ABSTRAK
Otomasi merupakan alternatif yang tidak dapat dielakkan lagi untuk
memperoleh sistem kerja yang efisien dan efektif. Untuk menunjang sistem
tersebut dapat digunakan Programmable Logic Controller (PLC).Aplikasi
Pick And Place pada mesin sterilisasi botol minuman adalah aplikasi mesin
pick and place dunia industri dalam skala yang lebih kecil. Magnetic
Proximity Switch, Inductive Proximity Switch, Optical proximity switch, serta
Limit Switch dipakai sebagai sensor. Mesin ini akan mendeteksi 2 jenis botol
yaitu botol logam dan non logam. Dimana botol logam dideteksi oleh Inductive
Proximity Switch, dan Optical proximity switch sedangkan botol non logam
hanya dideteksi oleh Optical proximity switch. Botol yang telah dideteksi
akan dipindahkan ke dalam box sterilisasi. Selama beberapa saat yang telah
ditentukan maka proses sterilisasi selesai dan botol dipindahkan ke box
terakhir sesuai dengan jenis botolnya. Alat ini juga dilengkapi dengan tombol
Emergency dan tombol manual untuk pembelajaran. Dengan menggunakan
alat ini proses sterilisasi dapat dilakukan selama ± 50 second per satu siklus
sistem.
Kata kunci : PLC, Elektropneumatik.
vi
ABSTRACT
Automation constitutes alternative that can't be parried again to get
efficient and effective working system. To prop that system gets to be utilized
by Programmable Logic Controller (PLC). Pick and Place Bottle
Sterilization Machine is industrial world application in smaller scale.
Magnetic proximity switch, inductive proximity switch, optical proximity
switch, and limit switch worn as censor. This machine will detect 2 kinds of
bottle, metal bottle and non metal bottle. where does metal bottle detected by
inductive proximity switch, and optical proximity switch and non metal
bottle only detected by optical proximity switch. The bottle that detected
moved into sterilization box. In a few moments progress that determine the
sterilization has finish and the bottle will moved into lasts bottle box
according to the bottle kind. This tool also been proveded with emergency
push button and manual push button for education use . By use of this tool
measurement process can be done up to ± 50 seconds per one system cycle.
Key word : PLC, Electropneumatic.
vii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
ii
KATA PENGANTAR
i
UCAPAN TERIMAKASIH
iv
ABSTRAK
vi
DAFTAR ISI
viii
DAFTAR TABEL
xi
DAFTAR GAMBAR
xiii
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1
LATAR BELAKANG
1
1.2
BATASAN MASALAH
4
1.3
TUJUAN DAN MANFAAT
5
1.4
METODOLOGI PENELITIAN
5
1.5
SISTEMATIKA PENULISAN
6
BAB II IKHTISAR SISTEM
8
2.1
DESKRIPSI UMUM
8
2.2
KARAKTERISTIK
12
2.3
LINGKUNGAN OPERASI PENGEMBANGAN
12
BAB III LANDASAN TEORI
14
3.1
UMUM
14
3.2
PNEUMATIK
14
3.2.1 Katup
16
3.2.2 Aktuator
17
3.2.3 Struktur Dan Komponen Pneumatik
21
3.2.4 Simbol - simbol Dan Standard Pneumatik
22
3.3
ELEKTRO PNEUMATIK
26
3.3.1 Solenoide
27
3.3.1 Relay
27
3.4
SWITCH DAN SENSOR
29
viii
3.4.1 Push Button Switch
29
3.4.2 Lactching Push Button Switch
30
3.4.3 Limit Switch
30
3.4.4 Sensor Magnet
32
3.4.5 Sensor Induktif
32
3.4.6 Sensor Kapasitif
33
3.4.7 Sensor Optik
34
3.5
MOTOR DC
35
3.5.1 Prinsip Kerja Motor DC
35
3.5.2 Timbulnya Kopel
37
3.6
PROGRAMMBLE LOGIC CONTROLLER (PLC)
39
3.6.1 Sejarah PLC
39
3.6.2 Pergertian PLC
39
3.6.3 Keuntungan Dan Kerugian PLC
40
3.6.4 Perangkat Hardware PLC
43
3.6.5 Perangkat Software PLC
47
BAB IV PERANCANGAN SISTEM
54
4.1
PERANCANGAN HARDWARE
54
4.1.1 Rancang Pneumatik
54
4.1.2 Pemasangan Motor DC
59
4.1.3 Power Supply
61
4.1.4 Panel Kontrol
61
4.1.5 Sensor
62
4.2
PERANCANGAN WIRING PLC
66
4.2.1 Wiring Input
66
4.2.2 Wiring Output
68
4.2.3 Wiring Iput dan Output Aplikasi Pick and Place
68
4.3
PERANCANGAN PROGRAM KONTROL
71
4.3.1 Sequence Chart
72
4.3.2 Perancangan Program Ladder
74
BAB V PENGUKURAN, PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM
83
5.1
PENGUKURAN
83
5.1.1 Pengukuran Sensor
83
ix
5.1.2 Pengukuran Katup Solenoid dan Indikator
86
5.1.3 Pengukuran Kontrol Motor DC
88
5.2
PENGUJIAN
89
5.2.1 Pengujian Silinder dengan 5/2 Double Solenoid Valve
89
5.2.2 Pengujian Silinder dengan 5/2 Single Solenoid Valve
91
5.2.3 Pengujian Kontrol Motor DC
93
5.2.4 Pengujian Aplikasi Pick and Place
93
5.3
ANALISA SISTEM
94
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
96
6.1
KESIMPULAN
96
6.1
SARAN
96
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Daftar Input dan Output PLC
8
Tabel 3.1 Simbol Air Supply
22
Tabel 3.2 Simbol Service Equipment
22
Tabel 3.3 Simbol Katup Penentu Arah
23
Tabel 3.4 Simbol Katup Pengatur Arah
23
Tabel 3.5 Simbol Aktuasi Mekanikal
24
Tabel 3.6 Simbol Aktuasi Pneumatik
24
Tabel 3.7 Simbol Aktuasi Elektrikal
25
Tabel 3.8 Simbol Katup Searah
25
Tabel 3.9 Simbol Katup Pengatur Aliran
25
Tabel 3.10 Simbol Aktuator Linier
26
Tabel 3.11 Simbol Aktuator Berputar
26
Tabel 3.12 Simbol Push Button
29
Tabel 3.13 Simbol Latcing Push Button
30
Tabel 3.14 Instruksi Dasar Ladder Diagram
49
Tabel 4.1 Input dan Output Aplikasi Pick and Place Slot 1
71
Tabel 4.2 Input dan Output Aplikasi Pick and Place Slot 2
71
Tabel 5.1 Pengukuran Sensor
86
Tabel 5.2 Pengukuran Katup Solenoid dan Indikator
87
Tabel 5.3 Pengukuran Kontrol Motor DC
88
Tabel 5.4 Hasil Pengujian Silinder Dengan 5/2 Double Solenoide Valve
91
Tabel 5.5 Hasil Pengujian Silinder Dengan 5/2 Single Solenoide Valve
93
Tabel 5.6 Tabel Kebenaran Dari Sistem kerja Kontrol Motor DC
93
xi
Tabel 5.7 Waktu Yang Dibutuhkan Pada Saat Motor Berputar
93
Tabel 5.8 Pengujian Botol Non Logam
94
Tabel 5.9 Pengujian Botol Logam
94
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Flow Chart Sistem Kerja Secara Umum
11
Gambar 3.1 Simbol Silinder Aksi Tunggal
18
Gambar 3.2 Konstruksi Silinder Kerja Tunggal
18
Gambar 3.3 Silinder Aksi Ganda
19
Gambar 3.4 Konstruksi Silinder Kerja Ganda
19
Gambar 3.5 Jaringan Kontrol
21
Gambar 3.6 Sistem On/Off Solenoid
27
Gambar 3.7 Konstruksi dari Relay
28
(a) 24 Vdc
28
(b) 5 Vdc
28
Gambar 3.8 Skema Relay Elektromekanik
29
Gambar 3.9 Konseptual Mekanisme dari Limit Switch
31
Gambar 3.10 Konstruksi dari Limit Switch
31
Gambar 3.11 Sistem Sensor Magnet
32
Gambar 3.12 Sistem Sensor Induktif
33
Gambar 3.13 Sistem Sensor Kapasitif
34
Gambar 3.14 Sistem Dasar Sensor Optik
35
Gambar 3.15 Prinsip Kerja Motor DC
37
Gambar 3.16 Belitan Antara Dua Kutub
38
Gambar 3.17 Digram Blok PLC
43
Gambar 3.18 Konfigurasi PLC OMRON CQM1H
46
Gambar 3.19 Tampilan Awal CX Programmer
47
Gambar 3.20 Penampang Instruksi Timer
50
xiii
Gambar 3.21 Contoh Instruksi Ladder Diagram Timer
50
Gambar 3.22 Digram Waktu Timer
50
Gambar 3.23 Penampang Instruksi Counter
51
Gambar 3.24 Contoh Instruksi Ladder Diagram Counter
51
Gambar 3.25 Diagram Waktu DIFU dan DIFD
52
Gambar 3.26 Tampilan Instruksi DIFU dan DIFD
52
Gambar 3.27 Tampilan Instruksi Ladder Diagram DIFU dan DIFD
52
Gambar 3.28 Contoh Instruksi Ladder Diagram KEEP
52
Gambar 3.26 Tampilan Instruksi KEEP
53
Gambar 3.27 Tampilan Instruksi Ladder Diagram KEEP
53
Gambar 4.1 Aktuator Silinder 1
54
Gambar 4.2 Aktuator Silinder 2
55
Gambar 4.3 Aktuator Silinder 3
55
Gambar 4.4 Aktuator Silinder 4
56
Gambar 4.5 Aktuator Silinder 5
56
Gambar 4.6 Aktuator Silinder 6
57
Gambar 4.7 Aktuator Silinder 7
57
Gambar 4.8 Aktuator Silinder 8
57
Gambar 4.9 Katup / Valve
58
Gambar 4.10 Air Service Unit
59
Gambar 4.11 Motor DC
59
Gambar 4.12 Skematik Kontrol Forward dan Reverse Motor DC
60
Gambar 4.13 Hardware Kontrol Forward dan Reverse Motor DC
60
Gambar 4.14 Power Supply (a) 24 VDC / 4.5A (b) 5VDC / 3A
61
Gambar 4.15 Panel Kontrol
62
xiv
Gambar 4.16 Pemasangan Sensor Magnet Pada Gripper
63
Gambar 4.17 Pemasangan Sensor Magnet Pada Rodless
63
Gambar 4.18 Pemasangan Sensor Optik 1
64
Gambar 4.19 Pemasangan Sensor Optik 2
64
Gambar 4.20 Pemasangan Sensor Optocoupler
65
Gambar 4.21 Pemasangan Sensor Induktif
65
Gambar 4.22 Wiring PLC Untuk Tombol
66
Gambar 4.23 Wiring PLC Sensor Sinking (NPN)
67
Gambar 4.24 Wiring PLC Sensor Sourching (PNP)
67
Gambar 4.25 Wiring PLC Untuk Output
68
Gambar 4.26 Wiring Input dan Output
69
Gambar 4.27 Wiring Input dan Output Aplikasi Pick And Place Slot 1
69
Gambar 4.28 Wiring Input dan Output Aplikasi Pick And Place Slot 2
70
Gambar 4.29 Sequence Chart Botol Logam
72
Gambar 4.30 Sequence Chart Botol Non Logam
73
Gambar 4.31 Program Ladder Berdasarkan Sequence Chart Botol Logam
79
Gambar 4.32 Program Ladder Aktuasi Berdasarkan Sequence Chart Botol
Logam
81
Gambar 4.33 Program ladder Indikator Stop
81
Gambar 4.34 Program ladder Indikator Manual dan Auto
82
Gambar 4.35 Program ladder Buzzer
82
Gambar 4.36 Program ladder Emergency
82
Gambar 5.1 Pengukuran Sensor Dua Kabel
83
Gambar 5.2 Pengukuran Sensor Magnet Tipe Sourching (PNP)
84
Gambar 5.3 Pengukuran Sensor Optik Tipe Sourching (PNP)
84
xv
Gambar 5.4 Pengukuran Sensor Induktif Tipe Sourching (PNP)
84
Gambar 5.5 Pengukuran Sensor Magnet Tipe Sinking (NPN)
85
Gambar 5.6 Pengukuran Sensor Optik Tipe Sinking (NPN)
85
Gambar 5.7 Pengukuran Sensor Induktif Tipe Sinking (NPN)
85
Gambar 5.8 Pengukuran Katup Solenoid
86
Gambar 5.9 Pengukuran Indikator
87
Gambar 5.10 Pengukuran Kontrol Motor DC
88
Gambar 5.11 Pengujian Silinder dengan 5/2 Double Solenoide Valve
89
Gambar 5.12 Pengujian Silinder 5/2 Double SolenoideValve Ketika Maju
90
Gambar 5.13 Pengujian Silinder 5/2 Double SolenoideValve Ketika Mundur 90
Gambar 5.14 Pengujian Silinder dengan 5/2 Single Solenoide Valve
91
Gambar 5.15 Pengujian Silinder 5/2 Single SolenoideValve Ketika Maju
91
Gambar 5.16 Pengujian Silinder 5/2 Single SolenoideValve Ketika Mundur
92
xvi