abstract - Openstorage Gunadarma

CONTROL SYSTEM DESIGN OF GOODS COUNTER CONVEYOR USING PLC
(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) OMRON TYPE CPM1A 20 CDR
UJANG SONJAYA/20406916
Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin
ABSTRACT
Human needs more and more increasing, growing and varied, to meet the needs of the
industry requires a tool that can control and automatically control the machining process
and can be applied in all industrial machines to produce products in large quantities,
precision, and with good quality ultimately to meet human needs. Based on a phenomenon
that engages in industrial engineering control technique to produce a tool that is PLC. PLC
(Programmable Logic Controller) is a microprocessor-based instrument that can be
programmed to control and automatic control of machining processes. PLC is widely used as
an automatic control system in every aspect of industries ranging from manufacturing,
assembly industry, electronic industry, packaging industry and others. The purpose of this
research is to design and create a conveyor control system using PLC. Control system using
PLC has input channels as an input that is 2 pieces of a button to turn on and turn off the
system works, and 2 pieces of sensors to control the presence of goods on conveyors for
goods and count it, then inserted into the packaging box / box that is above the conveyor box,
and output as an output path that is 2 pieces of the DC motor to drive the 2 pieces of the
conveyor. PLC is used as the control system must be programmed, the programming
language used is the ladder diagram and mnemonic codes, ladder diagram created using
syswin software version 3.4 through the computer, and mnenonik code created using a
programming console. After the program created and then simulated using PLC Simulator to
find out whether the program is correct or not
Keywords
: Conveyors, PLC, Programming console, Syswin, PLC Simulator
RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL KONVEYOR PENGHITUNG BARANG
MENGGUNAKAN PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) OMRON
TIPE CPM1A 20 CDR
UJANG SONJAYA/20406916
Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin
ABSTRAKSI
Kebutuhan manusia semakin lama semakin meningkat, berkembang dan bervariasi, untuk
memenuhi kebutuhan tersebut industri membutuhkan suatu alat yang dapat mengontrol dan
mengendalikan proses permesinan secara otomatis dan dapat diaplikasikan di semua mesin
industri sehingga menghasilkan produk dalam jumlah besar, presisi, dan dengan mutu yang
baik yang pada akhirnya dapat memenuhi kebutuhan manusia. Berdasarkan Fenomena di
atas industri yang bergerak di bidang rekayasa teknik kontrol menghasilkan sebuah alat
yaitu PLC. PLC (Programmable Logic Controller) adalah suatu alat berbasis mikroprosesor
yang dapat diprogram untuk mengontrol dan mengendalikan proses permesinan secara
otomatis. PLC banyak digunakan sebagai sistem kontrol otomatis di setiap aspek industri
mulai dari industri manufaktur, industri perakitan, industri elektronik, industri pengepakan
dan lain-lain. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk merancang dan membuat sistem
kontrol konveyor penghitung barang menggunakan PLC. sistem kontrol menggunakan PLC
ini memiliki jalur masukan sebagai input yaitu 2 buah tombol untuk menyalakan dan
mematikan kerja sistem, dan 2 buah sensor untuk mengontrol keberadaan barang diatas
konveyor barang dan menghitungnnya kemudian dimasukan ke dalam kotak kemasan/box
yang berada di atas konveyor box, dan jalur keluaran sebagai output yaitu 2 buah motor DC
untuk menggerakan 2 buah konveyor tersebut. PLC yang digunakan sebagai sistem kontrol
harus diprogram, bahasa pemrograman yang digunakan adalah diagram tangga dan kode
mnemonik, diagram tangga dibuat menggunakan software syswin versi 3.4 melalui komputer,
dan kode mnenonik dibuat menggunakan programming console. Setelah program dibuat
kemudian disimulasikan menggunakan PLC Simulator untuk mengetahui apakah program
tersebut benar atau tidak.
Kata Kunci : Konveyor, PLC, Programming console, Syswin, PLC Simulator
1. PENDAHULUAN
Kemajuan teknologi otomasi industri
pada saat ini sudah semakin pesat dan luas
hal ini didorong oleh kebutuhan industri
yang semakin berkembang dan bervariasi
dari tahun ketahun, kemajuan ini dapat kita
lihat dengan semakin banyak industri yang
menggunakan sistem otomasi dalam
menjalankan proses-proses produksinya,
seperti pada industri perakitan mobil,
industri manufactur, industri makanan,
industri minuman, industri elektronik,
industri kosmetik, dan lain sebagainya.
Begitu pesat dan luas penggunaan
sistem otomasi disetiap bidang industri,
yang mana sistem otomasi tersebut tidak
lepas dari penggunaan sistem kontrol
konvensional yang terdiri dari beberapa
komponen yaitu Relai, Kontaktor,
magnetik kontaktor , namun sistem
tersebut sudah semakin ditinggalkan
karena memiliki banyak kelemahan dan
digantikan oleh kehadiran PLC (
Programmable Logic Controller ) yang
memiliki banyak kelebihan.
PLC (Programmable Logic Controller )
merupakan sebuah alat yang digunakan
untuk menggantikan rangkaian sederetan
relai yang dijumpai pada sistem kontrol
proses konvensional, dirancang untuk
mengontrol suatu proses permesinan
secara otomatis. Jenis dan tipe PLC sangat
banyak dan berpariasi sesuai dengan
perusahaan yang mengeluarakan produk
PLC tersebut.
PLC banyak digunakn pada aplikasiaplikasi industri, misalnya pada proses
pengepakan, penanganan bahan, perakitan
otomatis dan lain-lain. Dengan kata lain,
hampir semua aplikasi yang memerlukan
kontrol
listrik
atau
elektronik
membutuhkan PLC. Maka oleh karena itu
penulis mencoba merancang, membuat
dan meneliti sistem kontrol konveyor
penghitung barang menggunakan PLC
Omron tipe CPM1A 20 CDR
2. LANDASAN TEORI
2.1. PLC (Programmable Logic
Controller)
2.1.1 Pengertian PLC
PLC (Programmable Logic Controller)
ialah rangkaian elektronik berbasis
mikroprosesor yang beroperasi secara
digital, menggunakan
programmable
memory untuk menyimpan instruksi yang
berorientasi kepada pengguna, untuk
melakukan fungsi khusus seperti logika,
sequencing, timing, arithmetic, melalui
input baik analog maupun discrete /
digital,
untuk
berbagai
proses
[14]
permesinan
PLC merupakan sebuah alat yang
digunakan untuk menggantikan rangkaian
sederetan relai yang banyak dijumpai pada
sistem kontrol konvensional, dirancang
untuk
mengontrol
suatu
proses
permesinan[2]
PLC jika dibandingkan dengan sistem
kontrol konvensional memilki banyak
kelebihan antara lain :
1. Butuh waktu yang tidak lama untuk
membangun, memelihara, memperbaiki
dan Mengembangkan sistem kendali,
pengembangan sistem yang mudah.
2. Ketahanan PLC jauh lebih baik, Lebih
murah.
3. Mengkonsumsi daya lebih rendah,
4. Pendeteksian kesalahan yang mudah
dan cepat,
5. Pengkabelan lebih sedikit,
6. Perawatan yang mudah,
7. Tidak membutuhkan ruang kontrol
yang besar,
8. Tidak membutuhkan spare part yang
banyak, dan lain-lain.
2.1.2. Jenis-jenis PLC
Berdasarkan jumlah input/output yang
dimilikinya ini. secara umum PLC dapat
dibagi menjadi tiga kelompok besar:
1. PLC mikro. PLC dapat dikatagorikan
mikro jika jumlah input/ output pada
PLC ini kurang dari 32 terminal
2. PLC mini. Katagori ukuran mini ini
adalah jika PLC tersebut memiliki
jumlah input/output antara 32 sampai
128 terminal.
3. PLC large. PLC ukuran ini dikenal juga
dengan PLC tipe rack PLC dapat
dikatagorikan sebagai PLC besar jika
jumlah input/ output-nya lebih dari 128
terminal.
Fasilitas, kemampuan, dan fungsi yang
tersedia pada setiap kategori tersebut pada
umumnya berbeda satu dengan lainnya.
Semakin sedikit jumlah input/output pada
PLC tersebut maka jenis instruksi yang
tersedia juga semakin terbatas.
2.1.3. Komponen-komponen Utama
PLC
Komponen Utama atau perangkat keras
penyusun PLC adalah (1) Catu Daya /
Power Supply, (2) CPU (Central
Processing Unit) yang didalamnya
terdapat prosesor, dan memori, (3) Modul
Masukan (Input Modul),
dan Modul
Keluaran (Output Modul), dan (4)
Perangkat Pemrograman.
Gambar 2.1 Komponen-komponen
utama PLC[3]
A. Catu Daya (Power Supply).
Catu daya listrik digunakan untuk
memberikan pasokan daya keseluruh
komponen-komponen PLC. Kebanyakan
PLC bekerja dengan catu daya 24 VDC
atau 220 VAC, beberapa PLC catu
dayanya
terpisah
(sebagai
modul
tersendiri), yang demikian biasanya
merupakan PLC besar, sedangkan PLC
medium atau kecil catu dayanya sudah
menyatu.
B. CPU ( Central Processing Unit ).
CPU atau Unit Pengolahan Pusat,
terdiri dari 3 komponen penyusun : (1)
Prosesor, (2) Memori dan (3) Catu Daya (
Power Supply )
Gambar 2.2 Komponen utama
penyusun CPU[5]
Prosesor merupakan otak dari sebuah
PLC , fungsi utama adalah mengatur tugas
pada
keseluruhan
sistem
PLC,
mengerjakan berbagai operasi antara lain
mengeksekusi program, menyimpan dan
mengambil data dari memori, membaca
nilai input dan mengatur nilai output,
memeriksa kerusakan, melakukan operasioperasi matematis, manipulasi data, tugastugas
diagnostik,
serta
melakukan
komunikasi dengan perangkat lain.
Gambar 2.3 Sistem PLC[4]
Memori adalah area dalam CPU PLC
tempat data serta program disimpan dan
dieksekusi oleh prosesor, pengetahuan
tentang sistem memori pada PLC akan
sangat membantu dalam memahami cara
kerja PLC.
Secara umum memori dapat dibagi dua
kategori: Volatile ( mudah hilang ) dan
Nonvolatile,
program atau data pada
memori volatile akan hilang jika catu daya
PLC mati. Memori ini juga dikenal dengan
nama RAM ( Random Acces Memory ).
Dalam sebagian PLC memori jenis RAM
masih digunakan untuk menyimpan
program pengguna ( aplikasi ) dengan
menggunakan baterai sebagai back up
daya jika catu daya mati. Adapun sifat dari
memori nonvolatile yaitu program atau
data yang tersimpan di dalamnya tidak
akan hilang walaupun catu daya PLC mati,
yang termasuk kategori ini adalah :
 ROM (Read-Only Memory ) jenis
memori ini dirancang untuk menyimpan
data atau program secara permanen.
Pada PLC, ROM digunakan untuk
menyimpan sistem operasi dan bios
 PROM ( Programmable Read-Only
Memory ) memori ini dapat diprogram
ulang dengan menggunakan alat
pemrograman khusus. digunakan untuk
back up program.
 EPROM ( Erasable Programmable
Read-Only Memory ) memori ini
turunan dari jenis PROM yang dapat
diprogram ulang setelah program yang
sebelumnya
dihapus
dengan
menggunakan Sinar Ultraviolet.
 EEPROM ( Electrically Erasable
Programmable Read-Only Memory )
adalah memori nonvolatile yang
menyerupai RAM. Kebanyakan PLC
menggunakan memori jenis ini untuk
menyimpan program pengguna, alasan
utama adalah kemudahan dalam
mengubah program pada memori
tersebut,
yaitu
hanya
dengan
menggunakan prangkat pemrograman
PLC itu sendiri, misalnya Komputer
atau unit miniprogramer. Salah satu
kerugian memori jenis ini adalah
keterbatasan dalam kemampuan hapustulisnya ( Erase/Write ) yaitu sekitar
10.000 kali.
C. Modul
Masukan
dan
Modul
Keluaran.
Modul masukan dan keluaran adalah
perantara antara PLC dengan perangkat
keras masukan dan perangkat keras
keluaran. Gambar 2.4 menunjukan posisi
keduanya dalam sistem PLC. Modul
masukan dan keluaran pada PLC mini
umumnya sudah Built in di PLC.
Tujuannya adalah melindungi CPU PLC
dari sinyal yang tidak dikehendaki yang
dapat merusak CPU itu sendiri. Modul
masukan dan modul keluaran ini berfungsi
untuk mengkonversi atau mengubah
sinyal-sinyal masukan dari perangkat keras
masukan ke sinyal-sinyal yang sesuai
dengan tegangan kerja CPU PLC
(misalnya masukan dari sensor dengan
tegangan kerja 5 Volt DC harus
dikonversikan menjadi tegangan 24 Volt
DC agar sesuai dengan tegangan kerja
CPU PLC). Hal ini dapat dilakukan
dengan mudah yaitu dengan menggunakan
opto-isolator sebagaimana ditunjukan pada
gambar 2.5.
Gambar 2.4 Rangkaian modul
masukan[2]
Dengan menggunakan opto-isolator
maka tidak ada hubungan kabel sama
sekali
antara
perangkat
keras
masukan/keluaran dengan unit CPU.
Secara optic dipisahkan (perhatikan
gambar 2.5) dengan kata lain, sinyal
ditransmisikan melalui cahaya. Cara
kerjanya sederhana, perangkat keras
masukan akan memberikan sinyal untuk
menghidupkan LED (dalam opto-isolator)
akibatnya phototransistor akan menerima
cahaya dan akan menghantarkan arus
(ON), CPU akan melihatnya sebagai
logika nol. Begitu juga sebaliknya, saat
sinyal masukan tidak ada lagi maka LED
akan mati dan phototransistor akan
berhenti menghantar sinyal (OFF), CPU
akan melihatnya sebagai logika satu.
Perbedaan antara modul masukan dan
modul keluaran adalah LED pada modul
masukan dihidupkan oleh perangkat keras
masukan sementara LED pada modul
keluaran dihidupkan oleh CPU PLC.
Gambar 2.5 Rangkaian modul
keluaran[2]
D. Perangkat Pemrograman
(Programming Device).
Programming Device adalah alat untuk
memasukan (membuat atau mengedit)
program ke dalam PLC. Ada 2 perangkat
program yang biasa digunakan
(1)
Miniprogrammer
atau
Programming
Console, dan (2) Komputer.
D.1. Miniprogrammer atau Konsole.
Miniprogrammer atau Programming
Console (biasa disebut Konsol) adalah
sebuah perangkat seukuran kalkulator saku
yang berfungsi untuk memasukkan
instruksi-instruksi program ke dalam PLC.
Umumnya, instruksi-instruksi program
dimasukan dengan mengetikkan simbolsimbol
diagram
tangga
dengan
menggunakan kode mnemonik (Mnemonic
Code).
Sebagai contoh, untuk memprogram
diagram tangga pada gambar dibawah ini
dengan menggunakan PLC produksi
OMRON maka diketikkan instruksi instruksi pada Programming Console
sebagai berikut:
Gambar 2.6 Diagram tangga yang akan
diketik pada konsol[5]
Tabel 2.1 Contoh kode mnemonik dan
pengalamatannya untuk gambar 2.7
Kode Mnemonik
LD
OR
AND
OUT
LD
OUT
Alamat
00000
00002
00001
00100
00002
00101
Dalam hal ini, simbol-simbol LD, OR
LD, AND OUT adalah kode mnemonik
yang dapat berbeda, tergantung vendor
pembuat PLC ( misalnya instruksi LD
ekivalen dengan instruksi STR pada PLC
produksi Allen Bradley ) sedangkan
bilangan numeris 00000, 00002, 00100,
dan 00100 adalah parameter yang berupa
alamat-alamat terminal masukan dan
terminal keluaran PLC tersebut
Pada umumnya, miniprogrammer
dirancang untuk kompatibel dengan dua
atau lebih PLC dalam sebuah tipe. Selain
digunakan untuk memasukkan program
diagram
ladder,
beberapa
jenis
miniprogrammer juga dilengkapi fasilitas
untuk monitoring klan tugas-tugas
diagnostic
Gambar 2.7 Miniprogrammer
D.2. Komputer
Pemrograman
PLC
dengan
menggunakan miniprogrammer ini akan
sangat melelahkan jika jumlah anak tangga
pada diagram ladder yang akan diprogram
berukuran relatif besar. Umumnya,
penggunaan konsol ini biasa digunakan
hanya untuk pengeditan program saja.
Untuk memasukkan program secara
keseluruhan pada PLC, dapat digunakan
Komputer.
Vendor-vendor
PLC
umumnya
menyertakan perangkat lunak ( Software )
untuk mengimplementasikan pemasukan
program diagram tangga, pengeditan,
dokumentasi dan monitoring ke dalam
PLC.
Gambar 2.8 Pemrograman PLC dengan
menggunakan komputer.
E. Perangkat Keras Masukan/Keluaran
PLC.
PLC harus dihubungkan dengan
perangkat
keras
masukan
sebagai
pengendali dan perangkat keras keluaran
sebagai sesuatu yang dikendalikan
sementara PLC tersebut bekerja sebagai
pemroses, seperti diperlihatkan pada
gambar di bawah ini.
Gambar 2.9 Perangkat masukan dan
perangkat keluaran PLC[3]
E.1. Perangkat Keras Masukan (Input
Device)
Input Device merupakan bagian PLC
yang berhubungan dengan perangkat luar
yang memberikan masukan kepada CPU,
perangkat masukan dapat berupa tombol,
Switch, Saklar, Sensor atau perangkat ukur
lain. Perangkat masukan memicu eksekusi
logika/program pada PLC
Gambar 2.10 Perangkat keras
masukan PLC[5]
Perangkat masukan PLC terbagi dua
yaitu : Perangkat Masuka Diskrit (
Discrete Input Device ) dan Perangkat
Masukan Analog ( Analog Input Device ).
Sebelum melangkah lebih jauh, penting
untuk memahami istilah “diskrit” dan
“analog”. Karena keduanya menentukan
sinyal yang akan diterima atau dihasilkan
oleh peralatan. Discrete input device
menghasilkan sinyal 0 dan 1, sedang
analog input device menghasilkan sinyal
dengan range tertentu (0, 1, 2, 3, 4, …).
Demikian juga discrete output device
diaktifkan oleh sinyal 0 dan 1, sedang
analog output device dapat diaktifkan oleh
sinyal dengan range tertentu (0, 1, 2, 3, 4,
…)
Diskrit yang pada dasarnya hanyalah
sinyal-sinyal „hidup‟/ „mati‟, adapun
analog
yaitu sinyal-sinyal yang
amplitudonya
mempresentasikan
magnitude kuantitas yang dideteksi. Sinyal
analog yang sering dijumpai adalah sinyal
arus 4-20 mA, tegangan 0-5 Volt
Perangkat keras masukan yang termasuk
discrete ( Discrete Input Device ) adalah:
 Selector switches, push buttons,
thumbwheel switches
 Photoelectric eyes, limit switches,
circuit breakers
 Proximity switches, level switches
 Motor starter contacts
 Relay contacts
 Fans, lights, horns, valves
Perangkat keras masukan yang termasuk
analog (Analog input device) adalah:
 Temperature sensors
 CO2 sensors
 Pressure sensors
 Humidity sensors
 Flow sensors
 Potentiometers.
E.2. Perangkat Keras Keluaran (Output
Device)
Output Device Merupakan bagian PLC
yang berhubungan dengan perangkat luar
yang memberikan keluaran dari CPU,
perangkat keluaran dapat berupa Motor
AC/DC, lampu, katup dan lain-lain.
Perangkat keluaran tersebut akan bekerja
sesuai dengan perintah yang dimasukan
kedalam PLC.
Gambar 2.11 Perangkat keras
keluaran[5]
Perangkat keluaran PLC juga terbagi
dua yaitu : Perangkat Keluaran Diskrit (
Discrete Output Device ) dan Perangkat
Keluaran Analog ( Analog Output Device
).
Perangkat
keras
keluaran
yang
termasuk discrete ( Discrete Output Device
) adalah:
 Alarms
 Control relays
 Fans, lights, horns, valves
 Motor starters, solenoids
Perangkat
keras
keluaran
yang
termasuk analog ( Analog Output Device )
adalah:
 Analog Valves
 Actuators
 Chart Recorders
 Electric Motor Drives
 Analog Meters
 Pressure Sensors
Pemrograman PLC
Berkaitan dengan pemrograman PLC,
ada lima model atau metode yang telah
distandardisasi penggunaannya oleh IEC
(International
Electrotechnical
Commission) 1131-3 adalah sebagai
berikut:
 List Instruksi (Instruction List) Pemrograman dengan menggunakan
instruksi-instruksi bahasa level rendah
(Mnemonic), seperti LD, AND, OR dan
lain sebagainya.
Table 2.2 Contoh list instruksi
ALAMAT
0
1
2
3
INSTRUKSI
LD
AND NOT
OUT
END
OPERAN
00000
00001
00002
 Diagram Tangga (Ladder Diagram)
Pemrograman berbasis logika relai,
cocok digunakan untuk persoalanpersoalan
kontrol
diskret
yang
input/output hanya memiliki dua
kondisi on atau off seperti pada sistem
kontrol konveyor, lift, dan motor-motor
industri.
Gambar 2.12 Diagram tangga
 Diagram Blok Fungsi ( Function Blok
Diagram ) Pemrograman berbasis aliran
data Secara grafis. Banyak digunakan
untuk tujuan kontrol proses yang
melibatkan
Perhitungan-perhitungan
kompleks dan akuisisi data analog.
Gambar 2.13(a) Diagram tangga (b)
Diagram blok fungsional
ekivalennya[4]
 Diagram Fungsi Sekuensial (Sequential
Function/Flow Charts) - Metode grafis
untuk pemrograman terstruktur yang
banyak melibatkan langkah-langkah
rumit, seperti pada bidang robotika,
perakitan kendaraan, Batch Control,
dan lain sebagainya.
Gambar 2.14 Diagram Fungsi
Sekuensial[4]
 Teks Terstruktur (Structured Text) Tidak
seperti
keempat
metode
sebelumnya,
pernrograman
ini
menggunakan statemen-statemen yang
umum dijumpai pada bahasa level
tinggi (high level programming) seperti
If/Then, Do/While, Case, For/Next, dan
lain sebagainya. Dalam aplikasinya,
model ini cocok digunakan untuk
perhitungan-perhitungan
matematis
yang kompleks, pemrosesan tabel, serta
fungsi fungsi kontrol yang memerlukan
algoritma khusus.
Dari banyak jenis konveyor maka
dipilihlah
Konveyor
Sabuk
(Belt
Conveyor) karena lebih mudah dibuat dan
lebih hemat. Komponen utama dari
Konveyor Sabuk ini adalah : Roller, Sabuk
(Belt), Rangka, Motor DC, Roda
Gigi/Pulley.
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
PROTOTIPE KONVEYOR
PENGHITUNG BARANG
Gambar 2.15 Teks Terstruktur
Walaupun hampir semua vendor PLC
telah
mendukung
kelima
model
pemrograman tersebut, tetapi secara de
facto sampai saat ini yang sangat luas
penggunaannya terutama di industri adalah
diagram tangga. Alasan utamanya adalah
diagram ini sangat mudah untuk dipahami
para teknisi, di pabrik umumnya telah
lebih dahulu familiar dengan jenis diagram
tangga elektromekanis, yaitu diagram
tangga dengan menggunakan simbolsimbol komponen elektromekanis dalam
penggambaran logika kontrolnya.
Konveyor
Konveyor adalah salah satu jenis alat
pengangkut atau pemindah yang berfungsi
untuk mengangkut atau memindahkan
bahan-bahan industri yang berbentuk
padat, terdiri dari ban berbentuk bulat
menyerupai sabuk (Belt) yang diputar oleh
motor. Konveyor memiliki banyak jenis
dibuat sesuai dengan kebutuhan industri
seperti Belt Conveyor, Chain Conveyor,
Screw Conveyor
( a ) Belt Conveyor
( b ) Chain
Conveyor
( c ) Screw Conveyor
Gambar 2.36 Jenis-jenis konveyor
3.1. Pembuatan Alat Penelitian
Dalam proses perancangan, dan
pembuatan prototipe konveyor penghitung
barang berbasis PLC ini diperlukan
beberapa alat dan bahan yang menunjang
pembuatannya.
Selain
pembuatan
perangkat
keras
(Hardware)
yang
berwujud konveyor beserta pengendalinya
juga diperlukan pembuatan program
(Software) yang akan dimasukkan ke
dalam CPU PLC sebagai pengendali
Prototipe konveyor tersebut, program yang
akan digunakan adalah Program Diagram
Tangga (Ladder Diagram Programming)
dengan menggunakan software Sywin 3.4.
yang akan dijelaskan pada bab 4.
3.2. Diagram Alir Pembuatan Konveyor
Perancangan
dan
pembuatan
perangkat keras ini bertujuan untuk
pembuktian dan aplikasi secara nyata dari
proses sistem pengendali yang berbentuk
sebuah prototipe, sehingga dapat dipahami
dengan mudah dan jelas. Adapun langkahlangkah pembuatannya prototipe konveyor
adalah sebagai berikut :
Gambar 3.1 Diagram alir pembuatan
prototipe konveyor
3.3. Rangkaian Pengendali Konveyor
Rangkaian pengendali yaitu rangkaian
yang berfungsi sebagai pengendali
konveyor yang juga merupakan bagian
dari perangkat keras masukan ( input
device ), rangkain pengendali terdiri dari :
1. Catu Daya
2. Sensor Cahaya
3. Tombol Start dan Tombol Stop
4. PLC
Gambar 3.9 Diagram alir
pembuatan rangkaian pengendali
konveyor
3.3.1. Catu Daya (Power Suplly)
Untuk menggerakan motor konveyor
diperlukan tegangan listrik yang sesuai
dengan tegangan input motor konveyor
tersebut yaitu 12 Volt DC. Power supply
berfungsi menyuplai tegangan pada motor
DC tersebut.
Rangkaian power supply yang
digunakan terdiri dari sebuah tansformator
step down dan 4 buah dioda (diode bridge)
yang akan menghasilkan output berupa
tegangan DC. tegangan keluaran yang
dikeluarkan adalah +12 Volt DC dan +5
Volt DC. Catu daya ini mensuplai 2 buah
komponen Kelistrika yaitu :
 Motor DC untuk penggerak Konveyor
yang memiliki tegangan input sebesar
12 Volt DC ( sebanyak 3 buah ),
 Sensor Proximity yang memiliki
tegangan input +5 Volt DC, ( sebanyak
2 pasang ).
Pemasangan Catu Daya ini ditujukan
agar komponen-komponen elektrikal yang
terdapat pada prototipe konveyor yaitu
motor dc penggerak konveyor, dan 2 buah
sensor tidak rusak ketika terjadi tegangan
tidak konstan.
Pada catu daya ini, tegangan AC dari
jala-jala listrik terlebih dahulu akan
diturunkan
dengan
menggunakan
transformator stepdown untuk kebutuhan
regulasi sekunder. Tegangan yang
diturunkan tersebut selanjutnya akan
disearahkan
oleh
sebuah
rectifier
(Penyearah)
dan
akan
distabilkan
tegangannya oleh sebuah filter yang
nantinya akan diteruskan pada rangkaian
konveyor penghitung barang.
Gambar 3.10 Rangkaian catu daya
pada konveyor penghitung barang
3.3.2. Sensor Photodioda.
Sensor
yang
digunakan
dalam
rangkaian ini adalah sensor photodiode.
Sensor yang digunakan sebanyak 2 bauh
sensor 1 untuk menedeteksi keberadaan
box (selanjutnya disebut sensor box) dan
sensor 2 untuk mendeteksi (menghitung)
barang (selanjutnya disebut sensor
barang). Photodioda digunakan sebagai
detektor cahaya dan LED (Light Emiting
Dioda) yaitu dioda pemancar cahaya, yang
digunakan sebagai sumber cahaya yang
diletakkan pada suatu tempat dimana objek
dapat dideteksi ketika memotong garis
cahaya.
Photodiode dipasang berhadapan sejajar
dengan Led agar dapat menerima cahaya
dari Led, dalam kondisi normal sensor
menghasilkan logika Nol, dan ketika
cahaya terhalangi oleh benda maka akan
menghasilkan nilai logika 1.
Prinsip kerja sensor dalam kondisi
normal sensor tanpa dilewati benda adalah
Nol, dalam artian keluaran dari sensor
tidak menghasilkan tegangan sama sekali,
cahaya yang diterima oleh sensor
pothodioda diatur pada komparator agar
menghasilkan logika 0 yang berupa
tengangan sebesar 0 volt, dan jika
pothodioda tidak mendapatkan cahaya (
terhalangi oleh benda ) maka output sensor
akan menghasilkan logika 1 yang berupa
tegangan sebesar 4,5 volt, karena output
tegangan dari rangkaian sensor hanya 4,5
volt saja maka ditambahkan Driver relay,
yang fungsinya sebagai saklar otomatis
yang menghubungkan tegangan catu daya
dari PLC omron ke Jalur masukan pada
PLC Omron, agar logika 1 dan 0 dapat
dibaca oleh PLC.
3.3.4. Programmable Logic Controlller
(PLC)
PLC digunakan untuk mengontrol,
mekanisme kerja konveyor penghitung
barang. PLC yang digunakan adalah PLC
Omron CPM1A 20 CDR yang akan
dijelaskan secara singkat pada subbab 3.6.
3.4. Diagram Alir Pembuatan Prototipe
Konveyor Penghitung Barang
Setelah pembuatan konveyor sebagai
suatu
alat yang akan dikendalikan
(output), dan rangkaian pengendali yaitu
catu daya, dan sensor terpasang sebagai
alat pengendali (input), setelah itu
pemasangan PLC sebagai pemroses.. Agar
lebih jelas perhatikanlah diagram alir
Gambar 3.12 Diagram alir pembuatan
prototipe konveyor penghitung barang
Gambar 3.11 Driver sensor
proximity berbasis photodiode
3.3.3. Tombol Start dan stop.
Jenis tombol yang digunakan adalah
tombol jenis Pushbutton. Menggunakan 2
buah tombol, yang pertama berfungsi
sebagai tombol start, dan yang kedua
berfungsi sebagai tombol stop.
Gambar 3.13. Prototipe konveyor
penghitung barang
3.5. Pengkabelan
Setelah terpasang semua, maka kita
hubungkan semua rangkaian tersebut satu
dengan yang lainnya dengan cara
pengkabelan yaitu:
1. Menghubungkan catu daya dengan
sensor, motor konveyor a, motor
konveyor b, tombol start, tombol stop
dan input daya PLC (catu daya
memasok daya kesemua komponen
tersebut sesuai dengan kebutuhannya
melalui terminal negatip (-))
2. Menghubungkan tombol start, tombol
stop, sensor box dan sensor benda
(sebagai input) dengan terminal input
PLC
(perhatikan
gambar
3.18a
dibawah)
3. Menghubungkan motor konveyor a dan
motor konveyor b (sebagai output)
dengan
terminal
output
PLC
(perhatikan gambar 3.18b dibawah)
In 1 DC in
12 v
R1
Out 1
In 2
R2
Out 2
In 3
R3
Out 3
In 4
R4
Out 4
+5 V out
AC
4.1. Pengujian Komponen.
Sebelum
melakukan
pengujian
prototipe konveyor penghitung barang
maka kita harus menguji setiap komponen
dari alat-alat tersebut yaitu Catu daya,
Sensor dan Motor penggerak untuk
memastikan bahwa setiap komponen
tersebut terhubung satu dengan yang lain
dan bekerja dengan baik.
in 24 v
CATU DAYA
220 V in
PENGUJIAN DAN
PEMBAHASAN
PLC
Omron
Ground
Ground
+12 V out
Ground
IN 00000
OUT 01000
IN 00001
OUT 01001
IN 00002
Rangkaian Sensor
( Komparator )
Gambar 4.1 Prototipe konveyor
penghitung barang
IN 00003
Out sensor 1
DC
In 5v
LM
339
Out sensor 2
+
Tombol
START
In Sensor 1
Tombol
STOP
-
DC out
24 V
CPM 1 A
20 CDR
AC
in 220v
In Sensor 2
Sensor 1
_
Pothodiode
LED
M1
+
_
M2
+
Sensor 2
Motor 1
( Konveyor pembawa benda )
Pothodiode
Motor 2
( Konveyor pembawa box )
LED
Gambar 3.14. Skema pengkabelan
rangkaian keseluruhan
4.1.1. Pengujian Catu Daya
Dalam setiap rangkaian elektronik pasti
membutuhkan sumber tegangan atau catu
daya, dalam alat yang dibuat ini
membutuhkan catu daya tegangan DC 5
volt, dan 12 volt, Catu daya menggunakan
jenis adaptor yang dibuat sendiri, adapun
rangkain catu daya dapat dilihat pada
gambar 4.1 dibawah ini :
Gambar 4.2. Rangkaian catu daya.
Gambar 3.15. Pengkabelan PLC
dengan perangkat luar
Adapun
langkah-langkah
dalam
pengujian catu daya yaitu :
a. Menghubungkan tegangan input 220
volt dari PLN,.
b. Mengukur tegangan sebelum diode,
Ground (titik 1) dan setelah rangkain
adaptor (titik 2 dan titik 3). Titik 1 ke
titik 2=5 V, titik 1 ke titik 3 = 12 V
c. Mencatat hasil pengujian.
catu daya 12 volt dari adaptor ke motor
DC, motor akan berputar menggerakkan
gear yang ada pada konveyor dan memutar
belt konveyor.
Tabel 4.1. Hasil pengujian catu daya.
No Catu daya
1
5 volt
2
12 volt
Masukan AC
220 volt
220 volt
Keluaran DC
5v
12 volt
4.2. Perancangan Program.
Dalam merancang program kendali
PLC haruslah menempuh tahapan-tahapan
yang sistemastis sebagai berikut:
4.1.2. Pengujian Sensor
Gambar rangkaian sensor berbasis
Photodiode dan Led dan Driver relay
dapat dilihat pada Gambar 4.2 dibawah ini:
Gambar 4.3. Rangkain sensor dan driver
relay
Langkah pengujian
Cara pengujian sensor melewati
beberapa tahapan, yaitu :
- Menghubungkan catu daya 5 volt
kebagian rangkaian driver sensor, dan
catu daya 12 volt ke bagian driver
relay.
- Melakukan pengujian pada bagian
sensor
yang
diinginkan
untuk
mendapatkan hasil yang diinginkan,
dengan
menggunakan
multimeter
digital untuk melihat apakah keluaran
dari sensor tersebut benar atau tidak.
- Mencatat hasil pengujian.
Gambar 4.4. Diagram alir
perancangan program
4.2.1. Menguraikan Urutan Kendali
Urutan kendali konveyor penghitung
barang sepereti diperlihatkan pada diagram
alir dibawah ini.
Tabel 4.2 Hasil pengujian sensor
No
1
2
Sensor
photodioda
sensor 1
sensor 2
tanpa
penghalang
0
0
dengan
penghalang
1
1
4.1.3 Pengujian Motor Penggerak
Motor penggerak DC digunakan
sebagai penggerak belt konveyor untuk
membawa box dan barang, proses
pengujian dilakukan dengan memberikan
Gambar 4.5 Diagram alir konveyor
penghitung barang
4.2.2. Menentukan Bit Operan untuk
Perangkat
Masukan
dan
Keluaran.
Untuk konveyor penghitung barang bit
operennya adalah seperti table dibawah ini.
Tabel Pengalamatan (Addressing)
Perangkat Masukan
No
1
2
3
4
Perangkat Masukan
Alamat
Komponen
Fungsi
Input
Tombol
Menghidupkan
00000
Start
sistem
Tombol
Mematikan
00001
Stop
Sistem
Memberhentikan
box dan
Sensor 1
00002
menghidupkan
motor konveyor
barang
Menghitung
barang dan
Sensor 2
00003
menghidupkan
motor konveyor
box
Gambar 4.6 Diagram tanggga dan kode
mnemonik konveyor penghitung barang
4.2.4 Membuat Program Menggunakan
Syswin 3.4
Sebelum program dimasukkan kedalam
PLC maka program dibuati menggunakan
perangkat lunak SYSWIN 3.4 yang
kemudian
disimulasikan
dengan
menggunakan simulator PLC. Setelah
program benar baru kemudian dimasukkan
kedalam PLC,
Tabel Pengalamatan (Addressing)
Perangkat Keluaran
OUTPUT
No Komponen
1
2
Motor
Konveyor
1
Motor
Konveyor
2
Alamat
Output
01000
01001
Fungsi
Menggerakan
Konveyor
Box
Menggerakan
Konveyor
Barang
4.2.3 Membuat Program Kendali
Program kendali PLC dibuat dengan
diagram tangga menggunakan software
syswin 3.4 melalui komputer dan kode
mneumonik melalui programming console.
Gambar 4.7.Diagram alir pembuatan
program menggunakan syswin 3.4
tahapan dalam pembuatan program
menggunakan software syswin 3.4 sebagai
berikut:
a. jalankan program syswin 3.4 sehingga
tampak seperti pada gambar dibawah
ini
Main 1
Diagram tangga Program ini digunakan
untuk mengendalikan prototipe konveyor
penghitung barang
Network 1
Memulai proses yaitu menyalakan semua
komponen konveyor penghitung barang
Gambar 4.8 Tampilan awal dari
program Syswin 3.4
Gambar 4.10.Tampilan network 1
b. Memasukkan instruksi-instruksi yang
telah dibuat kedalam diagram tangga
sesuai dengan urutan proses dan kerja
dari system keseluruhan,
Untuk menjalankan dan menghentikan
kerja alat dibutuhkan 2 buah tombol, yaitu
tombol Start dan tombol Stop, tombol Start
diberikan operand IN 00000 pada PLC,
sedangkan tombol Stop menggunakan
operand IN 00001 pada PLC, pada saat
tombol Start ditekan maka akan
menghidupkan Start_Jalan pada operand
20000 yang menyebabkan konveyor akan
terus berjalan walau tombol Start dilepas.
Network 2
Diagram tangga
konveyor benda
untuk menjalankan
Gambar 4.11. Tampilan network 2
Gambar 4.9.Diagram tangga konveyor
penghitung barang
Penjelasan diagram tangga gambar 4.9
Diagram tangga 1 ( Penghitungan)
Setelah Out 20000 ( Start_Jalan) terkunci
dalam
kondisi
ON
maka
akan
menghidupkan Konveyor_Benda yaitu
menghidupkan motor penggerak konveyor
yang membawa benda.
Network 3
Diagram tangga untuk menghitung benda
yang lewat ( pencacah benda)
menggunakan Simulator PLC yaitu sebuah
program
yang
berfungsi
untuk
membuktikan kebenaran dari sebuah
program, apakah program itu sudah betul
atau masih salah. Selain itu dapat
menetukan operand-operand yang keliru.
Gambar 4.12. Tampilan network 3
Counter atau pencacah digunakan untuk
menghitung jumlah benda yang akan
masuk kedalam box, penghitungan
dilakukan sebanyak 5 kali, setelah
mencapai nilai 5 maka akan mengaktifkan
CNT 000, dan di reset oleh sensor
pembawa box ( Sensor_Box).
Network 4
Diagram tangga
konveyor box,
untuk menjalankan
Gambar 4.15. Tampilan Simulator PLC
v1.0 karya Tang Tung Yan
Gambar 4.13. Tampilan network 4
jaringan diagram tangga ini digunakan
untuk menghentikan konveyor benda
setelah counter / penghitung mencapai
hitungan 5, dan sekaligus menghidupkan
konveyor pembawa box.
Network 5
Mengakhiri program.
Gambar 4.14. Tampilan network 5
Perintah END pada program digunakan
untuk mengakhiri program, agar program
tersebut dapat bekerja dengan sempurna.
4.2.5. Menguji
Program
dengan
menggunakan simulator PLC
Setelah seluruh program dibuat
dengan menggunakan SYSWIN 3.4,
sebelum dimasukan ke dalam PLC, maka
program harus diuji coba dengan
Gambar 4.16. Tampilan PLC Simulator
dengan program penghtiung barang
4.3. Memasukkan program ke dalam
PLC Menggunakan Konsol
Program PLC yang telah dibuat
dimasukkan kedalam PLC Omron dengan
menggunakan console pemrograman,
memasukkan
program
dengan
menggunakan console dilakukan secara
meanual, mengikuti urutan program yang
telah dibuat.
Proses
memasukkan
program
dilakukan dengan beberapa cara dibawah
ini :
a. Memasang kabel konektor dari console
pemrogram ke PLC, setelah terpasang
kemudian menghidupkan PLC sehingga
console mendapatkan catu daya dari
PLC. Kemudian membuka password
pada PLC dengan cara menekan tombol
dengan demikian password pada PLC akan
terbuka dan tampilan pada layar console
menjadi 00000.
b. Memutar posisi kunci selector ke mode
Program, mode program digunakan
untuk membuat, mengedit program
pada PLC.
c. Mengecek keadaan PLC, apakah
didalam memori PLC sudah terdapat
program atau belum, Jika terdapat
program didalam PLC maka program
dalam memori PLC harus dihapus
dengan cara:
d. Memulai memasukkan program yang
telah dibuat kedalam PLC,
sesuai
dengan urutannya, adapun program
yang telah dibuat dapat dilihat pada
gambar dibawah ini:
Gambar 4.17. Program kode mnemonik
keseluruhan.
4.4. Pengujian Alat
Pengujian
alat
keseluruhan
dilakukan dengan beberapa tahapan
diantaranya :
a. setelah program selesai dimasukkan
kedalam PLC kemudia putar kunci
selector pada PLC ke mode RUN atau
MONITOR, hal ini dilakukan agar
program yang telah dimasukkan
kedalam PLC dapat bekerja.
b. Menghidupkan catu daya utama untuk
menhidupkan
komponen-komponen
pada alat, seperti sensor dan penggerak
mekanis.
c. Meletakkan benda pada konveyor
pembawa benda dan menaruh box pada
konveyor pembawa box, dengan posisi
tidak menyentuh sensor.
d. Tekan tombol Start, maka konveyor
box akan jalan menuju arah jatuh benda
dari konveyor pembawa benda. Dan
siklus akan bekerja secara otomatis, lalu
tekan tombol Stop untuk menghentikan
kerja dari alat.
e. Mengecek rangkaian penghitung atau
counter, caranya dengan menghidupkan
alat kemudian Start, lalu lewatkan
benda melewati Sensor benda ( S 1 ),
sebanyak 5 kali, jika benar maka
konveyor pembawa benda akan
berhenti dan konveyor pembawa box
akan berjalan.
f. Jika terjadi kegagalan dalam proses
pengujian maka perlu dilakukan
pengecekan perangkat mekanik dan
elektrik dari alat tersebut, jika tidak ada
kesalahan maka pengecekan selanjutnya
dilakukan pada bagian program, lalu
memperbaiki bagian yang salah sampai
alat dapat bekerja dengan normal.
4.5. Analisa Kerja Alat
Setelah seluruh langkah pengujian
selesai kemudian menganalisa kerja dari
alat dan program, prinsip kerja dari alat
tersebut yaitu :
a. pada saat tombol Start ditekan maka
konveyor box akan bergerak membawa
bok sampai box tersebut mencapai
sensor box.
b. Setelah sensor box aktif maka konveyor
pembawa box akan berhenti, dan box
akan berhenti tepat didepan benda
keluar.
c. Saat box berhenti maka konveyor
pembawa benda akan aktif dan
membawa
benda
menuju
box
penampung, benda akan melewati
sensor benda atau sensor pendeteksi
benda, sensor benda akan menghitung
banyaknya benda yang melewatinya,
batas dari jumlah benda diatur pada
program yaitu 5 buah , setelah benda
yang lewat berjumlah 5 benda maka
konveyor pembawa benda akan
berhenti.
d. Setelah konveyor pembawa benda
berhenti maka konveyor pembawa box
akan bergerak membawa box ketempat
berikutnya, sampai box berikutnya
berada pada posisi yang telah
ditentukan.
e. Alat akan bekerja seterusnya seperti itu
sampai tombol Stop ditekan maka alat
akan berhenti.
DAFTAR PUSTAKA
1) Setiawan, Iwan. Programmable Logic Controller (PLC) dan Teknik Perancangan
Sistem Kontrol. Edisi Pertama. Yogyakarta. Andi. 2006
2) Eko Putra, Agfianto. PLC Konsep, Pemrograman dan Aplikasi. Edisi Pertama.
Yogyakarta. Gava Media. 2007
3) Wicaksono, Handy. Programmable Logic Controller, Teori Pemrograman dan
Aplokasinya Dalam Otomasi Sistem. Edisi Pertama. Yogyakarta. Graha Ilmu. 2009
4) Bolton, William. Programmable Logic Controller (PLC) Sebuah Pengantar. Edisi
Ketiga. Jakarta. Erlangga. 2004
5) Bryan, L.A. & E.A Bryan. Programmable Controller: Theory and Implementation.
Second Edition. United States of America. Industrial Text Company. 1997
6) Hackwort, Jhon R. & Frederic D. Hackwort Jr. Programmable Logic Controller:
Programming Methodes and Applicattion.
7) Omron. Syswin: Software Programming Tools for Omron Programmable Logic
Controller Versi 3.4. Japan. Omron Corporation. 1996
8) Omron. Sysmac CPM1A Programmable Controllers: Opreation Manual. Japan. Omron
Corporation. 2007
9) Irianto Tj, Tri.. Modul Pengenalan Dasar PLC (ProgrammableLogic Controllers) dan
Dasar Pemrograman Syswin 3.2. 2005
10) Jack, Hugh. Automating Manufacturing Systems with PLCs., Version 5.0, Boston,
GNU Free Documentation License, 1993-2007
11) Hadiyanto, Ahmad. Suyanto. Dkk. Pengoperasian Mesin Produksi dengan Kendali
PLC., Departemen Pendidkan Nasional, 2005
12) Nachbar, G. H. Rangkaian Elektronika Populer, terjemahan, , Jakarta, Elex media
komputindo, 1988.
13) Adi, Agung Nugroho . Mekatronika., Edisi Pertama, Yogyakarta, Graha Ilmu, 2010
14) Tung Yan, Tang. Simulator PLC (Software), Malaysia., Johor., 1998