rancang bangun simulator kendali lift parkir mobil

SEMINAR NASIONAL VI
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010
ISSN 1978-0176
RANCANG BANGUN SIMULATOR KENDALI LIFT
PARKIR MOBIL BERTINGKAT BERBASIS
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)
Budi Suhendro1, Satrio Wibowo, Suyamto2
(1)
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir (STTN)
Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan (PTAPB) Badan Tenaga Nuklir Nasional
Jl. Babarsari P.O.Box 6101 YKBB Yogyakarta 55281
(2)
Abstrak
SIMULASI KENDALI LIFT PARKIR MOBIL BERTINGKAT BERBASIS
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC). Telah dibuat simulasi kendali lift
parkir mobil bertingkat berbasis Programmable Logic Controller (PLC) terdiri dari
beberapa sensor optokopler, rangkaian kendali motor DC, dan peraga mekanik berupa
mesin pemutar dan alat pengangkat. Mesin pemutar akan berhenti jika kondisi ruang yang
dilaluinya kosong dan akan mengabaikan ruangan apabila ruangan telah terisi.
Sedangkan alat pengangkat bekerja sesuai urutan prioritas mulai dari lantai 1 dilanjutkan
ke lantai 2 dan seterusnya ke lantai 3. Dari pengujian yang dilakukan diperoleh hasil
bahwa sistem telah bekerja sesuai dengan program ladder diagram yang dibuat.
Kata kunci : Programmable Logic Controller, sensor optokopler, kendali motor DC.
Abstract
DESIGN OF CONTROL LIFT SIMULATOR FOR MULTI FLOOR CAR’S PARKING BASED
ON PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC). Has been constructed the control lift simulation of
multi floor car’s parking based on Programmable Logic Controller (PLC). The control are consist of a many
series optocoupler sensors, DC motor and its control circuits, and the supporting mechanical component
such as rotary machine and carrying planes device for lifting appliances. The rotary machine will stop when
the parking space which is passed by a car in the empty condition and will ignored when the parking space
was filled a car. While plane car carrier will work in accordance with the sequence priority starting from te
first floor, then continued to the second floor and finally to the third floor. From the testing which has been
conducted it shows that the system worked in accordance with the ladder diagrams programmed.
Keywords : Programmable Logic Controller, optocoupler sensors, DC motor control.
PENDAHULUAN
Dengan semakin terbatasnya lahan di kota-kota
besar akan memicu manusia untuk membangun
gedung secara bertingkat. Pada bangunan yang besar
dan tinggi diperlukan sarana angkut atau transportasi
yang nyaman untuk aktivitas perpindahan barang
Budi Suhendro, dkk
259
secara vertikal. Salah satu sarana angkut vertikal
yang bekerja secara mekanik-elektrik adalah lift
yang telah banyak digunakan untuk berbagai
keperluan.
Selain digunakan untuk mengangkut barang
secara vertikal pada saat ini lift dikembangkan
untuk mengangkat sebuah kendaraan beroda empat
atau mobil. Perkembangan teknologi lift ini dipicu
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
SEMINAR NASIONAL VI
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010
ISSN 1978-0176
dengan adanya penyempitan lahan tanah yang
digunakan untuk penyediaan area parkir. Sementara
ini pusat pertokoan masih menjadi faktor utama
penyebab terjadinya kemacetan yang disebabkan
oleh meningkatnya konsentrasi kendaraan. Untuk
itu dibutuhkan lahan parkir yang hemat dan tidak
menggangu pengguna jalan yang lain sehingga
problem kemacetan diharapkan dapat dihindari.
Agar sarana angkut atau lift tersebut dapat
bekerja sesuai dengan yang diinginkan, diperlukan
sistem kendali yang lebih baik terutama harus
mempunyai keandalan yang tinggi. Pada saat ini
sistem
pengendalian
suatu
mesin
secara
konvensional dengan menggunakan relai sudah
semakin banyak ditinggalkan karena dirasakan
kurang praktis dan efisien sebab harus digunakan
banyak relai. Sebagai gantinya, akhir-akhir ini
banyak dipakai sistem pengendalian dan
pengontrolan suatu peralatan menggunakan
Programmable Logic Controller (PLC) karena
dapat diprogram dengan mudah dan mempunyai
keandalan
yang
tinggi
seiring
dengan
perkembangan dan kemajuan zaman.
DASAR TEORI
1.
Pengertian Lift Parkir
Lift parkir merupakan sebuah pengembangan
teknologi pesawat angkat dimana prinsip kerja dan
bentuk hampir sama. Yang menjadi perbedaan dalam
lift parkir ini adalah fungsinya, dimana lift ini
digunakan sebagai alat pengangkut mobil pada suatu
tempat parkir.
2.
Programmable Logic Controller (PLC)
Sistem kontrol proses terdiri atas sekumpulan
piranti-piranti dan peralatan-peralatan elektronik
yang mampu menangani kestabilan, akurasi dan
mengeliminasi transisi status yang berbahaya
dalam proses produksi. PLC (Programmable Logic
Controller), menunjukkan kemampuannya dapat
diubah-ubah sesuai program yang dibuat dan
kemampuannya dalam hal memori program yang
telah dibuat. Logic, menunjukkan kemampuannya
dalam memproses input secara aritmatik, yakni
melakukan operasi negasi, mengurangi, membagi,
mengalikan, menjumlahkan dan membandingkan.
Controller, menunjukkan kemampuannya dalam
mengontrol dan mengatur proses sehingga
menghasilkan keluaran yang diinginkan.
Dari beberapa pengertian tersebut dapat
disimpulkan bahwa PLC adalah sebuah peralatan
kontrol otomatis yang mempunyai memori untuk
menyimpan program masukan guna mengontrol
peralatan atau proses melalui modul masukan dan
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
260
keluaran baik digital maupun analog.
PLC CPM1A dan CPM2A merupakan PLC
produk dari OMRON, perbedaan mendasar antara
CPM1A dan CPM2A adalah fungsi dan jumlah
terminal masukan dan keluarannya. CPM1A 10
memiliki 6 masukan (I0-I5) dan 4 keluaran (O0-O3)
total 10 jalur keluaran atau masukan, sedangkan
CPM2A 20 memilki 12 masukan dan 8 keluaran
(total 20 jalur masukan atau keluaran).[5]
3.
Optocoupler
Optocoupler termasuk komponen optoelektronik
yaitu teknologi yang mengkombinasikan antara
optik dan elektonik. Di dalamnya berisi beberapa
komponen dasar dari sambungan p – n (positip ke
negatip). Optocoupler adalah kombinasi/gabungan
antara LED dan fotodioda atau LED dan transistor
dalam satu kemasan. Dalam hal ini LED sebagai sisi
masukan dan fotodioda sebagai sisi keluaran. Ketika
tegangan masukan berubah-ubah, maka sinar atau
cahaya yang timbul akan berubah pula. Hal ini
berarti tegangan keluaran tersebut adalah tegangan
masukan dengan langkah yang diubah-ubah/
beragam. Hal seperti ini yang dimaksud dengan
kombinasi/ gabungan antara LED dan fotodioda dan
disebut Optocoupler.[1]
4.
Fotodioda
Semua dioda sambungan PN sensitif terhadap
cahaya. Fotodioda adalah dioda sambungan PN
yang secara khusus dirancang untuk mendeteksi
cahaya. Energi cahaya lewat melalui lensa yang
mengekspos sambungan. Fotodioda dirancang
beroperasi pada mode bias-mundur. Pada alat ini
arus bocor bias-mundur meningkat dengan
peningkatan level cahaya.[2]
5.
Dioda yang memancarkan cahaya (LED)
Dioda pancar cahaya atau LED (Liight-Emitting
Dioda) adalah dioda semi konduktor khusus yang
dirancang untuk memancarkan cahaya apabila
dilalui arus. Apabila diberi bias maju, energi
elektron yang mengalir melewati tahanan
sambungan diubah langsung menjadi energi cahaya.
Karena LED adalah dioda, maka arus hanya akan
mengalir apabila LED dihubungkan dengan bias
maju. LED harus dioperasikan di dalam tegangan
kerja dan arusnya tertentu untuk mencegah
kerusakan yang tidak dapat diubah lagi. Sebagian
besar LED membutuhkan 1,5 sampai 2,2 V untuk
memberi bias maju dan dapat mengatasi dengan
aman arus sebesar 20 sampai 30 mA. LED biasanya
dihubungkan seri dengan tahanan yang membatasi
tegangan dan arus pada nilai yang dikehendaki.
Keuntungan utama penggunaan LED sebagai
Budi Suhendro, dkk
SEMINAR NASIONAL VI
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010
ISSN 1978-0176
sumber cahaya dibandingkan dengan bola lampu
cahaya biasa adalah penggunaan daya yang jauh
lebih rendah, jauh lebih lama umurnya, dan
beroperasi dengan kecepatan tinggi.[2]
6.
Penyearah/Dioda
Dioda adalah suatu komponen elektronik yang
hanya dapat melewatkan satu arah saja. Dioda dapat
mengalirkan arus jika diberi bias maju, dan bila
diberi bias mundur maka tidak ada arus yang
mengalir pada dioda atau arusnya kecil sekali. Dioda
biasanya dipakai untuk mengubah arus bolak-balik
menjadi arus searah. Bentuk dioda yang lazim
digunakan terdiri dari semikonduktor jenis p yang
disambung dengan semikonduktor jenis n.
7.
Transistor
Seperti halnya dengan dioda, transistor termasuk
alat semikonduktor karena bahan yang digunakan
ada dua macam yaitu germanium dan silikon.
Transistor memiliki tiga terminal penyambungan
yaitu basis, emitor dan kolektor. Agar transistor
dapat bekerja harus diberi daya rata atau tegangan
rata. Caranya adalah sebagai berikut: sambungan
basis-emitor dan kolektor–emitor harus diberi
panjaran maju. Jadi pada transistor NPN basis dan
kolektor adalah positif terhadap emitor. Sedangkan
pada transisitor PNP basis dan kolektor adalah
negatif terhadap emitor.[4]
8.
Limit Switch
Sakelar batas atau limit switch merupakan saklar
yang dapat dioperasikan secara otomatis ataupun
manual. Limit switch mampunyai fungsi yang sama
yaitu mempunyai kontak NO (Normaly Open) dan
NC (Normally Close). Limit switch akan bekerja jika
ada benda yang menekan roller-nya, sehingga
kedudukan kontak NO menjadi NC dan kontak NC
menjadi NO. Jika benda sudah diangkat, roller dari
limit switch kembali ke posisi semula, demikian pula
dengan kedudukan kontak-kontaknya.
9.
Motor DC
1. Stator atau bagian yang diam, terdiri dari:
Rumah stator (gandar) sebagai tempat jalan
mengalirnya medan magnet yang dihasilkan
oleh kutub-kutub magnet, dan melindungi
bagian-bagian mesin lainnya, sehingga dibuat
dari bahan feromagnetik.
2. Rotor yang berputar, terdiri dari jangkar,
lilitan jangkar, komutator dan sikat-sikat.[1]
10. Relai
Relai adalah saklar yang bekerja berdasarkan
adanya energi elektromagnetis, untuk membuka
atau
menutup kontak pada rangkaian. Pada
dasarnya relai terdiri atas sebuah kumparan at au
koil dengan inti besi lunak, kontak relai dan
berpegas. Jika kumparan dialiri
arus
maka
terjadi perubahan medan magnet di sekitar
kumparan, akibatnya besi lunak yang terdapat
dalam inti kumparan berubah menjadi magnet
dan menarik lidah berpegas sehingga kontak
Normally Open (NO) menjadi saklar tertutup.
Begitu juga sebaliknya kontak Normally Closed
(NC) akan menjadi tertutup.
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
Perancangan dan pembuatan simulasi kendali lift
parkir mobil bertingkat berbasis PLC terdiri dari dua
(2) bagian yaitu pembuatan perangkat keras dan
pembuatan perangkat lunak. Untuk pembuatan
perangkat keras terdiri atas pembuatan sistem
mekanik dan pembuatan rangkaian sensor
sedangkan untuk pembuatan perangkat lunak terdiri
atas pembuatan flow chart dan pembuatan ladder
diagram.
1.
Pembuatan Perangkat Keras
Perangkat keras simulator terdiri dari dua bagian
utama yaitu kerangka beserta sensornya dan
peralatan penggerak. Untuk alat peraga, kerangka
mekanik dibuat dari bahan aluminium profil, akrilik,
triplek dan aluminium plat. Sedangkan sebagai
penggerak alat pengangkut dan mesin pemutar
digunakan motor DC dengan gearbox. Hasilnya
ditunjukkan pada Gambar 1 di bawah ini.
Motor DC adalah suatu mesin yang berfungsi
mengubah tenaga listrik arus searah menjadi tenaga
gerak atau energi mekanik, dimana tenaga gerak
tersebut berupa putaran daripada rotor. Prinsip
kerjanya adalah apabila sebuah kawat penghantar
yang dialiri arus diletakkan antara dua buah kutub
magnet, maka pada kawat itu akan bekerja suatu
gaya yang menggerakkan kawat itu (gaya lorentz).
Konstruksi dari motor DC terbagi atas beberapa
bagian antara lain :
Budi Suhendro, dkk
261
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
SEMINAR NASIONAL VI
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010
ISSN 1978-0176
Gambar 1. Simulator Lift Parker Mobil
Rangkaian sensor untuk menghentikan gerakan
motor sesuai yang dikehendaki digunakan sensor
optik berupa optocoupler ditunjukkan pada Gambar
2 di bawah ini.
Gambar 2. Rangkaian Optocoupler
(a) Skema Rangkaian Sensor Fotodioda, (b) Skema
Rangkaian Sensor Foto Transistor
2.
Pembuatan Perangkat Lunak
Flow chart yang menunjukkan proses kerja lift
parkir mobil dapat ditunjukkan seperti Gambar 3 di
bawah ini :
Gambar 3. Diagram Alir Proses Kerja Lift Parkir Mobil
Susunan ladder diagram yang dibuat
untuk menempatkan posisi mobil pada ruangan
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
262
parkir untuk berbagai network dapat dilihat pada
Gambar 4 di bawah ini.
Budi Suhendro, dkk
SEMINAR NASIONAL VI
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010
ISSN 1978-0176
PENGUJIAN ALAT DAN PEMBAHASAN
Pengujian unjuk kerja lift parkir mobil
bertingkat terdiri atas pengujian perangkat keras
dan pengujian perangkat lunak. Pengujian
perangkat keras meliputi pengujian sistem mekanik
dan sistem elektronik. Keberhasilan untuk sistem
mekanik ditandai dengan berputarnya motor 1
untuk gerakan vertikal dan motor 2 untuk gerakan
berputar 360°. Sedangkan untuk sistem elektronik
adalah kerja relai (on/off) pada rangkaian sensor dan
rangkaian pembalik arah putaran motor DC. Uji
perangkat
lunak
dilakukan
dengan
mengintegrasikan peraga dengan PLC terlebih
dahulu. Keberhasilan untuk perangkat lunak
ditunjukkan berdasarkan kesesuaian antara urutan
perintah dan proses kerja peraga lift parkir mobil.
Urutan prioritas penempatan mobil adalah dimulai
lantai 1 kemudian lantai 2 dan yang terakhir lantai
3. Hasil pengujian perangkat lunak seperti yang
ditunjukkan Gambar 3 setelah diintegrasikan
dengan sistem mekanik adalah sebagai berikut :
Budi Suhendro, dkk
263
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
SEMINAR NASIONAL VI
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010
ISSN 1978-0176
Network 1
Motor 2 pada alamat output 010.02 akan
berputar jika saklar pada alamat 001.02 diaktifkan
dan akan berhenti berputar apabila salah satu
kondisi input aktif kecuali input 001.00. Motor 2
akan berputar kembali jika input pada alamat 001.02
diaktifkan lagi. Proses ini akan kembali ke keadaan
semula jika input 001.00 diaktifkan.
Network 2
Motor 1 pada alamat output 010.00 akan
berputar jika saklar input 001.01 diaktifkan. Motor
1 akan berhenti berputar jika elevator melintasi
salah satu sensor lantai pada alamat 000.11 atau
000.01
maupun 000.10. Selain ketiga input
tersebut kerja motor 1 juga dibatasi oleh sensor
pada alamat 000.06 dan saklar reset pada alamat
001.00.
Network 3
Diagram tangga network 3 yang mengatur
gerakan elevator arah turun. Keadaan ini dapat
dilakukan dengan terlebih dahulu mengaktifkan
relai pembalik arah putaran motor 1 pada alamat
output 010.01 melalui limit switch atas pada alamat
000.10 bersama dengan mengaktifkan output
010.00 melalui saklar input 001.01 maka gerakan
turun elevator dapat dijalankan.. Keadaan akan
berhenti jika saklar reset pada alamat 001.01
diaktifkan.
Network 4
Apabila semua ruang dari lantai 1 sampai
dengan lantai 3 semua terisi maka lampu pada
alamat output 010.03 akan menyala. Lampu akan
akan mati jika salah satu ruang kosong atau saklar
reset 001.00 diaktifkan.
Network 5
Output 200.00 dikondisikan untuk
menghentikan putaran motor 2 melalui sensor kiri
(000.05) dengan syarat ruang sebelah kiri kosong
dan elevator berada di lantai 1. Jika ruang lantai 1
sebelah kiri (000.07) terisi maka sensor kiri
(000.05) diabaikan.
Network 6
Output 200.01 dikondisikan untuk
menghentikan putaran motor 2 melalui sensor
kanan (000.00) dengan syarat ruang sebelah kanan
kosong dan elevator berada di lantai 1. Jika ruang
lantai 1 sebelah kanan (000.02) terisi maka sensor
kanan (000.00) diabaikan.
Network 7
Output 200.02 dikondisikan untuk menghentikan
putaran motor 2 melalui sensor kiri (000.05) dengan
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
264
syarat ruang sebelah kiri kosong dan elevator
berada di lantai 2. Jika ruang lantai 2 sebelah kiri
(000.08) terisi maka
sensor kanan (000.05)
diabaikan.
Network 8
Output 200.03 dikondisikan untuk
menghentikan putaran motor 2 melalui sensor
kanan (000.00) dengan syarat ruang sebelah kanan
kosong dan elevator berada di lantai 2. Jika ruang
lantai 2 sebelah kanan (000.03) terisi maka sensor
kanan (000.00) diabaikan.
Network 9
Output 200.04 dikondisikan untuk
menghentikan putaran motor 2 melalui sensor kiri
(000.05) dengan syarat ruang sebelah kiri kosong
dan elevator berada di lantai 3. Jika ruang lantai 3
sebelah kiri (000.09) terisi maka sensor kiri
(000.05) diabaikan.
Network 10
Output 200.05 dikondisikan untuk
menghentikan putaran motor 2 melalui sensor
kanan (000.00) dengan syarat ruang sebelah kanan
kosong dan elevator berada di lantai 3. Jika ruang
lantai 3 sebelah kanan (000.04) terisi maka sensor
kiri (000.00) diabaikan.
Network 11
Adalah merupakan sebuah perintah untuk
mengakhiri program dalam pembuatan ladder
diagram pada PLC.
Setelah diuji coba, semua proses tersebut dapat
bekerja sesuai dengan perintah yang telah diberikan,
sehingga pengendalian simulator yang telah dibuat
tersebut berhasil dengan baik.
KESIMPULAN
Setelah
dilakukan
pembuatan
dan
pengujian dapat disimpulkan bahwa :
1. Program yang dibuat untuk mengangkut dan
menempatkan mobil pada ruang parkir dapat
bekerja sesuai yang diharapkan.
2. Alat pengangkat dapat bergerak naik turun jika
mesin pemutar berada di sensor tengah.
DAFTAR PUSTAKA
1. BAMBANG SOEPATAH DAN SOEPARNO,
1987. Mesin Listrik 1. Jakarta : Depdikbud,
Dikdirmenjur.
2. MALVINO, 1993, Electronic Principles, Fifth
Edition, Optoelectronic Devices, Jakarta,
3. PAUL B. ZBAR AND ALBERT P.
Budi Suhendro, dkk
SEMINAR NASIONAL VI
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010
ISSN 1978-0176
MALVINO, 1983. Basic Electronics ATextLab Manual Fifth Edition. United States :
McGraw-Hill.
4. PETRUZELLA,
FRANK
D,
2002.
Elektronika Industri. Yogyakarta : Andi
Offset.
5. PUTRA, AGFIANTO EKO, 2004. Konsep
Pemrograman dan Aplikasi (Omron
CPM1A/CPM2A dan ZEN Programmable
Relay). Yogyakarta : Gava Media.
6. SUMANTO,
1984,
Mesin
Arus
Searah.Yogyakarta : Andi Offset.
Budi Suhendro, dkk
265
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
SEMINAR NASIONAL VI
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 18 NOVEMBER 2010
ISSN 1978-0176
STTN-BATAN & Fak. Saintek UIN SUKA
266
Budi Suhendro, dkk