BAB II DASAR TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka Perkembangan ilmu

7
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi salah satunya bertujuan untuk
mempermudah dalam menyelesaikan suatu pekerjaan manusia. Sistem pemindah
bahan atau transportasi yang efektif dan efisien sangat dibutuhkan untuk menunjang
kemajuan dibidang perindustrian dan pembangunan gedung bertingkat, seperti
perhotelan, pusat perbelanjaan, perkantoran dan perumahan. Hal ini disebabkan
karena jumlah penduduk yang terus meningkat sementara lahan yang tersedia
semakin sempit, terutama didaerah lingkungan perkotaan sehingga gedung-gedung
bertingkat menjadi semakin banyak menjulang tinggi. Maka dengan membuat gedung
bertingkat bisa menjadi solusi dalam menanggulangi masalah kepadatan penduduk,
terutama di lingkungan perkotaan karena jumlah penduduk akan selalu terus
bertambah.
Pada setiap gedung bertingkat dibutuhkan suatu mesin/alat sebagai mesin
pengangkat untuk mendukung aktivitas pada gedung bertingkat dan disebut juga
sebagai transportasi pemindah vertikal. Salah satu sistem pengangkat yang sangat
penting dalam bidang perindustrian dan pembangunan gedung bertingkat dan
fasilitas pendukung gedung bertingkat adalah elevator atau lift. Lift dipergunakan
7
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
8
untuk mengefisiensikan waktu, jarak tempuh dan tenaga bagi manusia untuk menuju
lantai tujuan yang diinginkan dalam suatu gedung bertingkat tinggi.
Untuk perancangan pergerakan lift yang diatur secara otomatis tentu saja akan
merepotkan apabila simulasi kontrol otomatis dilakukan secara langsung pada lift
yang sesungguhnya. Maka dibuatlah perangkat simulasi lift gedung 3 lantai dirancang
sebagai simulator lift sehingga dapat diperhitungkan efisiensi, efektifitas, dan
fleksibilitas metode kontrol pada lift.
Materi yang berhubungan dengan sistem kendali simulasi lift banyak diangkat
sebagai judul untuk menyelesaikan studi di bidang Teknik, baik jurusan Teknik
Elektro, Teknik Informatika maupun Teknik Mesin. Tugas Akhir mahasiswa Teknik
Elektro Universitas Muhammadiyah Purwokerto (Asron, 2006), mengangkat judul
Simulasi Lift Berbasis Programmable Logic Controller (PLC) dalam tulisannya
Asron tidak membahas software apa yang digunakan dalam membuat diagram ladder
untuk mensimulasi lift dan tidak membahas karakteristik motor arus searah secara
mendalam, walaupun secara fisik kelengkapan lift Tugas Akhirnya sudah cukup baik
dengan adanya sensor berat, buka dan tutup pintu, serta LED indikator lantai lift.
Tugas Akhir lainnya misalnya dibuat oleh mahasiswa Sekolah Tinggi
Manajemen Informatika dan Teknik Komputer, Surabaya (Izuddin. Yasluk, 1998)
dengan judul Simulasi Pengontrolan Lift Menggunakan Progammable Logic
Controller (PLC). Tugas Akhir ini dibuat hanya sebagai cara kerja sistem lift yang
sebenarnya tanpa menggunakan sensor berat dalam simulasi lift.
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
9
Tugas Akhir yang dibuat mahasiswa Teknik Informatika Fakultas Teknik
Informatika Universitas Telkom, Bandung (Pernando, Diono, Tri Brotoharsono dan
Maman Abdurohman. 2010) dengan judul Analisis dan Perancangan Miniatur Lift
Menggunkan Mikrokontroler. Secara teknis pengontrolan mesin atau plant dengan
mikrokontroler relative lebih sulit. Hal ini terkait dengan perangkat keras dan
perangkat lunak dari mikrokontroler tersebut. Pengontrolan mesin atau plant dengan
mikrokontroler memerlukan perancangan pengkondisi sinyal tambahan pada port I/O
nya, dan umumnya pemrograman mikrokontroler ini dilakukan dengan menggunakan
bahasa C atau assembly yang relatif sulit dipelajari
Dalam penelusuran pustaka yang telah dilakukan, khususnya yang
berhubungan dengan materi PLC, dalam Tugas Akhir ini dibahas secara mendalam
tentang PLC yang digunakan dalam kendali lift dan software yang digunakan dalam
pembuatan program kendali lift.
2.2 Catu Daya
Catu daya atau power supply adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk
menyediakan daya yang dibutuhkan oleh rangkaian. Catu daya yang digunakan dalam
perancangan simulasi lift ini menggunakan transformator step down dengan
menggunakan teknik penyearahan.
Catu daya merupakan suatu rangkaian yang paling penting bagi sistem
elektronika. Ada dua sumber catu daya yaitu sumber AC dan sumber DC. Sumber
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
10
AC yaitu sumber tegangan bolak – balik, sedangkan sumber tegangan DC merupakan
sumber tegangan searah.
Gambar 2.1 Grafik Tegangan AC dan DC
Sumber tegangan AC berayun sewaktu-waktu pada kutub positif dan sewaktuwaktu pada kutub negatif, sedangkan sumber DC selalu pada satu kutub saja, positif
saja atau negatif saja. Dari sumber AC dapat disearahkan menjadi sumber DC dengan
menggunakan rangkaian penyearah yang dibentuk dari dioda. Ada tiga macam
rangkaian penyearah dasar yaitu penyearah setengah gelombang, penyearah
gelombang penuh 2 dioda dan penyearah gelombang penuh sistem jembatan.
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
11
2.2.1 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan
Penyearah sistem jembatan (bridge rectifier) adalah sebuah penyearah yang
menggunakan empat buah blok dioda yang disusun model jembatan. Penyearah
sistem jembatan mampu menghasilkan output gelombang penuh dari satu
gulungan transformator.
Gambar 2.2 Penyearah dengan Sistem Jembatan
Penyearah sistem jembatan disusun oleh empat blok dioda yang bekerja
secara bergantian pada tiap fase sinyal sinus. Prinsip kerja rangkaian penyearah
gelombang penuh sistem jembatan dapat dijelaskan melalui Gambar 2.3.
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
12
Gambar 2.3 Prinsip Kerja Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan
Pada rangkaian jembatan mendapatkan bagian positif dari siklus sinyal AC.
Maka D1 dan D3 hidup (on), karena mendapat bias maju. D2 dan D4 mati (off),
karena mendapat bias mundur. Sehingga arus i1 mengalir melalui D1, RL, dan D3.
Sedangkan apabila jembatan memperoleh bagian siklus negatif. Maka D2 dan D4
hidup (on), karena mendapat bias maju. D1 dan D3 mati (off), karena mendapat bias
mundur. Sehingga arus i2 mengalir melalui D2, RL, dan D4.
Arah arus i1 dan i2 yang melewati RL sebagaimana terlihat Pada Gambar 2.3
adalah sama, yaitu dari ujung atas RL menuju ground. Dengan demikian arus yang
mengalir ke beban merupakan penjumlahan dari dua arus i1 dan i2, dengan
menempati paruh waktu masing-masing.
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
13
Bentuk gelombang yang dihasilkan oleh penyearah gelombang penuh sistem
jembatan terkadang masih kasar, sehingga diperlukan adanya filter untuk membuang
bagian yang kasar. Filter yang paling sederhana adalah dengan memasang
kondensator paralel dengan beban. Misalnya dipasang pada rangkaian penyearah
gelombang penuh dengan sistem jembatan, maka rangkaiannya akan seperti gambar
di bawah ini :
Gambar 2.4 Filter Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan
Fungsi kapasitor pada rangkaian di atas untuk menekan ripple yang terjadi
dari proses penyearahan gelombang AC. Setelah dipasang filter kapasitor maka
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
14
output dari rangkaian penyearah gelombang penuh ini akan menjadi tegangan DC
(Direct Current).
2.2.2 Regulator Tegangan
Regulator tegangan adalah bagian power supply yang berfungsi untuk
memberikan stabilitas output pada suatu power supply. Output tegangan DC dari
penyearah tanpa regulator mempunyai kecenderungan berubah harganya saat
dioperasikan. Adanya perubahan pada masukan AC dan variasi beban merupakan
penyebab utama terjadinya ketidakstabilan pada power supply.
Pada sebagian peralatan elektronika, terjadinya perubahan catu daya akan
berakibat cukup serius. Untuk mendapatkan catu daya yang stabil diperlukan
regulator tegangan. Regulator tegangan untuk suatu power supply biasanya
menggunakan sirkuit terintegrasi (IC) atau menggunakan dioda zener. IC regulator
tegangan yang banyak dijumpai di pasaran antara lain IC regulator keluarga 78xx dan
LM317.
2.3 Saklar Tombol Tekan (Push Button Switch)
Saklar tombol tekan (Push button switch) adalah saklar sederhana yang
berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan sistem
kerja tekan unlock (tidak mengunci). Sistem kerja unlock disini berarti saklar akan
bekerja sebagai device penghubung atau pemutus aliran arus listrik saat tombol
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
15
ditekan, dan saat tombol tidak ditekan (dilepas) maka saklar akan kembali pada
kondisi normal. Berdasarkan fungsi kerjanya yang menghubungkan dan memutuskan,
saklar tombol tekan mempunyai 2 tipe kontak yaitu NC (Normally Close) dan NO
(Normally Open).
1. NO (Normally Open), merupakan kontak terminal dimana kondisi normalnya
terbuka (aliran arus listrik tidak mengalir). Dan ketika tombol saklar ditekan,
kontak yang NO ini akan menjadi menutup (close) dan mengalirkan atau
menghubungkan arus listrik. Kontak NO digunakan sebagai penghubung atau
menyalakan sistem circuit (push button on).
2. NC (Normally Close), merupakan kontak terminal dimana kondisi normalnya
tertutup (mengalirkan arus litrik). Dan ketika tombol saklar ditekan, kontak NC
ini akan menjadi membuka (open), sehingga memutus aliran arus listrik. Kontak
NC digunakan sebagai pemutus atau mematikan sistem circuit (push button off).
Gambar 2.5 Kondisi Push Button Switch
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
16
2.4 Programmable Logic Controller (PLC)
Programmable logic controller (PLC) adalah perangkat untuk melaksanakan
fungsi kendali dan juga monitor yang dapat diprogram. Selain dikenal sebagai PLC,
perangkat ini juga disebut sebagai programmable controller atau programmable
binary system.
Pada dasarnya PLC merupakan suatu bentuk komputer. Perbedaan dengan
komputer pada umumnya (PC) adalah PLC ditujukan khusus untuk aplikasi industri
sehingga mempunyai beberapa karakteristik khusus. PLC telah dilengkapi dengan I/O
digital dengan koneksi dan level sinyal yang standar sehingga dapat langsung
dihubungkan dengan berbagai macam perangkat seperti saklar, lampu, relay ataupun
berbagai macam sensor dan aktuator.
Konstruksi PLC bersifat modular sehingga memudahkan dalam penggantian dan
penambahan fasilitas yang diperlukan. PLC juga relatif lebih tahan terhadap keadaan
di pabrik, misalnya kelembaban dan temperatur yang tinggi, serta gangguan dan
derau yang mungkin terdapat pada berbagai peralatan industri. Rangkaian kontrol
menggunakan PLC dibuat dengan software, sehingga bersifat fleksibel dan mudah
untuk dimodifikasi.
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
17
2.4.1 Struktur PLC
Komponen dari suatu PLC tidak jauh berbeda dengan komponen komputer pada
umumnya. Struktur dasar suatu PLC terdiri atas central processing unit, memori dan
modul input/output.
2.4.1.1 Central Processing Unit
Central Processing Unit (CPU) adalah otak dari suatu PLC yang bertugas
mengendalikan dan memonitor seluruh operasi PLC dengan cara melaksanakan
program yang terdapat pada memori. Sistem bus internal digunakan untuk
menghubungkan antara CPU dengan memori dan modul I/O di bawah kendali
CPU. CPU memerlukan detak (clock) dengan frekuensi tertentu yang dapat
dihasilakan oleh krisal kuarts eksternal ataupun rangkaian osilator RC. Detak
tersebut menentukan kecepatan operasi PLC dan dapat digunakan untuk
sinkronisasi semua elemen dalam sistem. Seluruh PLC modern menggunakan
mikroprosesor sebagai CPU.
2.4.1.2 Memori
Memori adalah peranti yang digunakan sebagai media penyimpanan, baik
program maupun data. PLC menggunakan piranti memori semikonduktor berupa
RAM ataupun ROM. Pada kebanyakan PLC RAM digunakan untuk
pengembangan program dan uji coba karena kemudahan dalam perubahan
program. Untuk mencegah hilangnya program dari RAM saat dilepas catu
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
18
dayanya sering kali PLC dilengkapi dengan batere. Setelah program dibuat dan
diuji coba, program dapat dimasukan ke EEPROM yang bersifat tetap.
Selain untuk menyimpan program memori pada PLC juga digunakan untuk
penyimpanan sementara status jalur I/O dan variabel fungsi internal seperti timer,
counter, penanda relay, hasil operasi aritmatika/logika dan lain-lain. Untuk
keperluan ini digunakan RAM.
2.4.1.3 Modul I/O
Modul I/O adalah pintu keluar/masuknya informasi dari dan ke PLC. Modul
ini dapat bergabung menjadi satu unit PLC ataupun berupa modul yang terpisah.
Modul input dan output berfungsi sebagai antarmuka antara komponen internal
PLC dengan piranti lain di luar PLC sehingga didalamnya terdapat fungsi
pengkondisian sinyal dan isolasi.
Modul I/O yang paling umum adalah modul I/O digital yang hanya
menerima/mengirim sinyal on/off saja. Meski kebanyakan komponen internal
PLC bekerja pada level tegangan TTL dan CMOS, yang berkisar antara 5 – 15
Volt, namun sinyal yang diproses dari/ke I/O digital biasanya berkisar antara 24
Volt sampai 240 Volt pada arus besar (hingga beberapa ampere). Dengan adanya
unit I/O ini PLC dapat langsung dihubungkan dengan piranti input dan output
tanpa harus melalui rangkaian perantara atau relay.
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
19
Setiap modul I/O dirancang untuk memudahkan proses koneksi peranti input
dan output dengan PLC. Untuk itu seluruh PLC dilengkapi dengan terminal
sekrup standar sehingga mudah dan cepat saat proses pengkabelan. Setiap
terminal I/O mempunyai alamat ataupun nomor jalur yang unik yang digunakan
saat pemrograman untuk mengidentifikasi masing-masing input dan output.
2.4.2 Operasi PLC
PLC mempunyai 3 operasi dasar yang dilakukan secara berurutan, yaitu :
1. Monitor input, yaitu membaca keadaan piranti input dan menyalin nilainya ke
memori.
2. Eksekusi program, yaitu melaksanakan program berdasarkan nilai input yang
terdapat pada memori untuk menghasilakan nilai output. Program berupa diagram
ladder dieksekusi dari kiri ke kanan, dari atas ke bawah.
3. Mengubah kondisi output berdasarkan hasil eksekusi program.
Ketiga proses tersebut membentuk siklus yang disebut proses scanning,
proses ini dilaksanakan secara berulang-ulang selama PLC beroperasi. Waktu yang
dibutuhkan pada satu kali scanning disebut waktu scanning (scanning time).
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
20
2.4.3 Pemrograman PLC TWIDO
Pada PLC ada empat metode/tipe bahasa pemrograman yang bisa digunakan,
namun keempat bahasa pemrograman tersebut tidak semua didukung oleh suatu PLC,
bahasa pemrograman yang digunakan tersebut adalah ladder diagram languages
(LD), Instruction list languages (IL)/statement list (SL), sequential function chart
(SFC)/grafcet languages, dan high-level languages (biasanya Visual Basic).
Namun umumnya bahasa pemrograman yang banyak didukung oleh PLC adalah
ladder diagram languages (LD) dan instruction list languages (IL). Bahasa diagram
ladder pada dasarnya adalah suatu perangkat simbol dari perintah yang digunakan
untuk menciptakan program pengontrol. Bahasa pemrograman tersebut dirancang
untuk mewakili sedekat mungkin penampakan sistem relay yang diberi pengawatan
yang secara garis besar berfungsi untuk mengontrol output yang didasarkan pada
kondisi input.
Program diagram ladder dapat ditampilkan pada layar monitor kemudian
elemen-elemen seperti kontak normally open, kontak normally closed, timer, counter,
compare blok, relay, dan lain-lain dinyatakan dalam bentuk gambar.
2.4.3.1 Pemrograman Menggunakan Diagram Ladder
Diagram ladder merupakan salah satu bahasa pemrograman yang didukung oleh
PLC Twido yang pembuatannya dapat dibuat melalui software TwidoSuite.
Pembuatan diagram ladder pada TwidoSuite terdiri dari beberapa rung, dan dari
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
21
masing-masing rung tersebut dapat dibuat diagram ladder yang dimulai dari bar sisi
kiri dan berakhir pada bar sisi kanan. Untuk menggunakan Twidosuite, klik icon
Twidosuite pada desktop seperti pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Icon Twidosuite
Untuk pertama kalinya, Twidosuite akan menampilkan tampilan seperti pada
Gambar 2.7. Pilihlah „Programming Mode‟ untuk memprogram PLC.
Gambar 2.7 Tampilan Menu Twidosuite
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
22
Layar program akan menuju ke Gambar 2.8, yaitu layar project management.
Programmer diberi pilihan untuk membuat program baru atau membuka program
yang sudah jadi. Pilih “Create a new Project”.
Gambar 2.8 Pilihan Project Management
Tentukan nama project dan directory tempat project disimpan pada menu project
information seperti pada Gambar 2.9, kemudian klik tombol „Create‟.
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
23
Gambar 2.9 Mengisikan Nama Project dan Directory
Pada tampilan berikutnya pilih „Describe‟ seperti pada Gambar 2.10.
Gambar 2.10 Pilih „Describe‟ Untuk Setting PLC
Tampilan berikutnya adalah layar untuk setting PLC seperti pada Gambar
2.11.
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
24
Gambar 2.11 Layar Setting PLC
Pada Layar Setting PLC, pilih di kotak sebelah kanan (catalog) Bases –
Compact – TWDLCAE40DRF, kemudian lakukanlah drag and drop ke kotak sebelah
kiri pada gambar PLC-nya. Setelah setting PLC selesai, pilih pada bagian kiri atas
„Program‟ untuk menuju editor program PLC.
Gambar 2.12 Pilih Program Untuk Membuat Program PLC
Hasilnya akan tampil editor diagram ladder seperti Gambar 2.13.
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
25
Gambar 2.13 Tampilan Pertama Editor Diagram Ladder
Untuk memulai menggambar ladder, klik icon „add section‟ seperti pada objek
yang dilingkari pada Gambar 2.13, sampai muncul tampilan pada Gambar 2.14.
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
26
Gambar 2.14 Editor Ladder Beserta Fungsi Dasar PLC
2.4.3.2 Instruksi Utama Diagram Ladder
2.4.3.2.1 Kontak
Memungkinkan untuk masukan kontak seperti tombol tekan
dan internal variable contacts. Kontak terdiri dari dua jenis kontak yaitu :
1. Kontak Normally open (NO) dengan notasi :
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
27
2. Kontak Normally Closed (NC) dengan notasi :
2.4.3.2.2 Coil
Secara umum coil berhubungan langsung dengan keluaran yang akan
mengerjakan semua perintah sesuai dengan yang diinginkan. Pada software
TwidoSuite, coil terdiri dari empat jenis, yaitu :
1. Direct coils dengan notasi :
2. Reverse coils dengan notasi :
3. Set coils dengan notasi :
4. Reset coils dengan notasi :
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
28
2.4.3.3 Link Elements
Berupa garis penghubung antara kontak dengan kontak atau sebagai garis
penghubung antara kontak dengan coil. Ada dua jenis garis penghubung yang
digunakan yaitu garis yang berbentuk vertikal dan garis berbentuk horizontal.
1. Horizontal conection
Digunakan untuk hubungan secara seri .
2. Vertical Conection
Digunakan untuk membuat hubungan secara paralel.
Adapun cara membuat diagram ladder dengan Twidosuite sebagai
berikut diagram ladder program dinyatakan dalam suatu bentuk umum simbolik
untuk relay yang dikontrol oleh rangkaian elektrik. Program ditampilkan pada layer
dan elemen-elemen seperti kontak normally open, kontak normally close, counter,
sequencer (rotary switch), relay dan lain-lain, dinyatakan dalam bentuk gambar.
Listrik mengalir dari sisi kiri ke sisi kanan yang disebut ladder line (terdiri dari
beberapa rung). Adapun aturan umum menggambarkan suatu program diagram
ladder adalah :
1.
Aliran listrik/tenaga dari rel kiri ke rel kanan.
2.
Suatu coil keluaran tidak dihubungkan langsung ke rel (rail) sebelah kiri.
3.
Tidak ada kontak yang ditempatkan di kanan dari suatu coil keluaran.
4.
Hanya satu dari coil keluaran dalam suatu ladder line.
5.
Tiap coil keluaran umumnya hanya satu kali dalam suatu program.
2.4.3.4 Prinsip Pemrograman TwidoSuite
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
29
Pada dasarnya pemrograman PLC menggunakan TwidoSuite
dibagi atas 7 dasar komponen, yaitu : input, output, internal bits,
membuat pengalamatan ( addressing ), timer, counter, dan compare
block.
2.4.3.4.1 Input
Input merupakan masukan yang berupa signal yang diterima dari sensor luar.
Sintaksis yang digunakan pada Twido adalah sebagai berikut :
%Iy.z
% = Menunjukkan objek.
I = Menunjukkan masukan.
y = Nomor/jumlah modul.
z = Nomor/jumlah saluran.
2.4.3.4.2 Output
Output adalah sinyal yang dihasilkan oleh PLC yang dikirim ke relay dan
lain sebagainya. Sintaksis yang digunakan adalah sebagai berikut :
%Qy.z
% = Menunjukkan objek.
Q = Menunjukkan keluaran.
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
30
y = Nomor/jumlah modul.
z = Nomor/jumlah saluran.
2.4.3.4.3 Internal Bits
Internal bits merupakan wilayah memori yang dialokasikan oleh PLC. Internal
bits ini dapat dipakai sebagai output internal dan hanya dapat digunakan untuk
keperluan internal. Dengan kata lain, output internal tidak langsung mengendalikan
peranti output. Pada PLC Twido compact type TWDLCAE40DRF internal bits yang
bisa digunakan yaitu mulai dari %M0 sampai %M255. Sintaksis yang digunakan
adalah sebagai berikut:
%Mn
% = Menunjukkan objek.
M = Menunjukkan bit di dalam memori internal.
N = Nomor/Jumlah bit internal.
2.4.3.4.4 Membuat Pengalamatan (Addressing)
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
31
Pengalamatan adalah memberi notasi input dan output pada kontak dan coil
diagram ladder.
1. Format umum pengalamatan I/O :
% I, Q x . y . z
I = Input
Q = Output
x = Master (0)/Slave (1 – 7) controller
y = Base (0)/Expansion (1 – 7) I/O
z = I/O chanel number
2. Format umum pengalamatan bit :
%
M, S,
or
X,
i
M = Internal bits
S = Sistem bits
X = Step bits
i = Number
3. Format umum pengalamatan word :
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
32
%
M,
K,
or
S,
W,
i
M = Internal word
K = Konstanta word
S = Sistem word
W = Word (16 bit)
i = Number
2.4.3.4.5 Timer
Timer digunakan sebagai pengatur waktu proses, dapat digunakan sebagai
komponen tundaan (timer on delay). Umumnya merupakan kontak fungsi yang dapat
diatur memberikan suatu keluaran kondisi on selama selang waktu tertentu (timer off
delay). Dapat digunakan untuk membuat pulsa dengan lebar tertentu/timer pulsa (ini
termasuk ke dalam fitur tambahan/hanya terdapat pada PLC tertentu saja).
Dalam timer terdapat input, konstanta timer, output. Input berfungsi memulai
aktifnya timer untuk mulai menghitung waktu. Konstanta timer memberikan nilai
berapa lama timer aktif. Output memberikan keluaran logika 1 atau 0 bila waktu yang
dinyatakan dalam konstanta timer telah tercapai.
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
33
Gambar 2.15 Blok Fungsi Timer
2.4.3.4.6 Counter
Counter berfungsi untuk menghitung jumlah perubahan input, dapat untuk
membatasi banyaknya perubahan input. Ada dua jenis counter yaitu menghitung naik
(up-counter) dan turun (down-counter). Dalam kehidupan sehari-hari terdapat juga
counter mekanik dan elektronik. Counter akan mengeluarkan nilai 0 atau 1 bila nilai
preset telah tercapai. Ada juga step counter dimana perubahan input akan ditampilkan
pada setiap alamat output tertentu.
Gambar 2.16 Blok Fungsi Counter
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
34
2.4.3.4.7 Compare Block
Instuksi compare block yang ada pada PLC Twido digunakan untuk
membandingkan dua operand. Tabel dibawah ini merupakan daftar tipe dari instruksi
perintah compare block.
Tabel 2.1 Daftar Tipe Instruksi Compare Block
Instruksi
Fungsi
>
Digunakan jika operand satu lebih besar dari operand dua.
>=
Digunakan jika operand satu lebih besar atau sama dengan
operand dua.
<
<=
Digunakan jika operand satu lebih kecil dari operand dua.
Digunakan jika operand satu lebih kecil atau sama dengan operand
dua.
=
<>
Digunakan jika operand satu lebih sama dengan operand dua.
Digunakan jika operand satu lebih berbeda dengan operand dua.
2.5 Mikrokontroler ATTINY 2313
Mikrokontroler
adalah
komputer
mikro
dalam
satu
chip
tunggal.
Mikrokontroler memadukan CPU, ROM, RWM, I/O paralel, I/O seri, counter-timer,
dan rangkaian clock dalam satu chip. Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu
alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
35
program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus. Cara kerja mikrokontroler
sebenarnya membaca dan menulis data.
Gambar 2.17 Blok Diagram Mikrokontroler
Fungsi utama dari mikrokontroler adalah mengontrol kerja mesin atau sistem
menggunakan program yang disimpan pada sebuah ROM. Mikrokontroler merupakan
komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang
menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Mikrokonktroler digunakan dalam produk
dan alat yang dikendalikan secara automatis. Mikrokontroler adalah versi mini atau
mikro dari sebuah komputer karena mikrokontroler telah mengandung beberapa
periferal yang langsung bisa dimanfaatkan.
ATtiny2313 merupakan seri mikrokontroler dengan arsitektur AVR 8 bit.
ATTINY 2313 memiliki memori flash sebesar 2 KB. Kecepatan maksimal ATTINY
2313 sampai 8 MHz. Konfigurasi pin dari mikrokontroler ATTINY 2313 dapat
dilihat pada gambar dibawah ini :
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
36
Gambar 2.18 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATtiny2313
2.6 Relay
Relay adalah saklar (switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan
komponen elektromekanikal yang terdiri dari 2 bagian utama yakni elektromagnet
(coil) dan mekanikal (seperangkat kontak saklar/switch). Relay menggunakan prinsip
elektromagnetik untuk menggerakkan kontak saklar sehingga dengan arus listrik yang
kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Pada
dasarnya, relay terdiri dari 4 komponen dasar , yaitu :
1. Electromagnet (Coil)
2. Armature
3. Switch Contact Point (Saklar)
4. Spring
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
37
Kontak poin (contact point) relay terdiri dari 2 jenis, yaitu :
1. Normally close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di
posisi close (tertutup).
2. Normally open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di
posisi open (terbuka).
Gambar 2.19 Bagian-bagian Relay
Berdasarkan gambar di atas, sebuah besi (iron core) yang dililit oleh sebuah
kumparan coil yang berfungsi untuk mengendalikan besi tersebut. Apabila kumparan
coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnet yang kemudian
menarik armature untuk berpindah dari posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO)
sehingga menjadi saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya
(NO). Posisi dimana armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi open
atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, armature akan kembali lagi
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
38
ke posisi awal (NC). Coil yang digunakan oleh relay untuk menarik contact point ke
posisi close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.
Relay merupakan salah satu jenis dari saklar, maka istilah pole dan throw yang
dipakai dalam saklar juga berlaku pada relay. Pole adalah banyaknya kontak yang
dimiliki oleh sebuah relay, sedangkan throw adalah banyaknya kondisi yang dimiliki
oleh sebuah kontak. Berdasarkan penggolongan jumlah pole dan throw-nya sebuah
relay, maka relay dapat digolongkan menjadi :
1. Single Pole Single Throw (SPST). Relay golongan ini memiliki 4 terminal, 2
terminal untuk saklar dan 2 terminalnya lagi untuk coil.
2. Single Pole Double Throw (SPDT). Relay golongan ini memiliki 5 terminal, 3
terminal untuk saklar dan 2 terminalnya lagi untuk coil.
3. Double Pole Single Throw (DPST). Relay golongan ini memiliki 6 terminal,
diantaranya 4 terminal yang terdiri dari 2 pasang terminal saklar sedangkan 2
terminal lainnya untuk coil. Relay DPST dapat dijadikan 2 saklar yang
dikendalikan oleh 1 coil.
4. Double Pole Double Throw (DPDT). Relay golongan ini memiliki terminal
sebanyak 8 terminal, diantaranya 6 terminal yang merupakan 2 pasang relay
SPDT yang dikendalikan oleh 1 (single) coil. Sedangkan 2 terminal lainnya untuk
coil.
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
39
Selain golongan relay diatas, terdapat juga relay-relay yang pole dan throw-nya
melebihi dari 2. Misalnya 3PDT (Triple Pole Double Throw) ataupun 4PDT (Four
Pole Double Throw) dan lain sebagainya.
Beberapa fungsi relay yang diaplikasikan kedalam peralatan elektronika
diantaranya adalah :
1. Relay digunakan untuk menjalankan fungsi logika (logic function)
2. Relay digunakan untuk memberikan fungsi penundaan waktu (time delay
function)
3. Relay digunakan untuk mengendalikan sirkuit tegangan tinggi dengan bantuan
dari sinyal tegangan rendah.
4. Relay berfungsi untuk melindungi motor atau komponen lainnya dari kelebihan
tegangan ataupun hubung singkat (short).
2.7 Sensor Reed Switch
Sensor adalah alat untuk mendeteksi/mengukur sesuatu, yang digunakan untuk
mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan
arus listrik. Dalam lingkungan sistem pengendali, sensor memberikan kesamaan yang
menyerupai mata, pendengaran, hidung, lidah yang kemudian akan diolah oleh
kontroler sebagai otaknya.
Salah satu sensor yang sering digunakan dalam pengaplikasian dunia elektronika
adalah sensor magnet. Sensor reed switch atau disebut juga relai buluh, merupakan
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
40
alat yang akan terpengaruh medan magnet dan akan memberikan perubahan kondisi
pada keluaran. Seperti layaknya saklar dua kondisi (on/off) yang digerakkan oleh
adanya medan magnet di sekitarnya. Biasanya sensor ini dikemas dalam bentuk
kemasan yang hampa dan bebas dari debu, kelembaban, asap ataupun uap.
Sensor reed switch adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai saklar
magnetik dimana saklar membuka/menutup tergantung pada keberadaan medan
magnet di dekatnya. Dengan demikian komponen ini dapat berfungsi sebagai sensor
magnetik dan dapat diaplikasikan untuk berbagai kebutuhan. Komponen elektronika
ini dibuat dengan kontak berbahan Rutenium (Ru, elemen logam dengan nomor atom
44) dalam selubung gelas yang sepenuhnya terisolasi (hermetically sealed). Ukuran
dari komponen ini sepanjang 4,5 cm (termasuk kawat terminal) dengan selubung
gelas berdiameter 2 mm sepanjang 14 mm.
Gambar 2.20 Magnetic Reed Switch
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
41
2.8 Motor Stepper
Motor stepper adalah motor yang digunakan sebagai penggerak/pemutar.
Prinsip kerja motor stepper mirip dengan motor DC, sama-sama dicatu dengan
tegangan DC untuk memperoleh medan magnet. Bila motor DC memiliki magnet
tetap pada stator, motor stepper mempunyai magnet tetap pada rotor. Motor stepper
tidak dapat bergerak sendirinya, tetapi bergerak secara per-step sesuai dengan
spesifikasinya, dan bergerak dari satu step ke step berikutnya memerlukan waktu,
serta menghasilkan torsi yang besar pada kecepatan rendah. Motor stepper juga
memiliki karakteristik yang lain yaitu torsi penahan, yang memungkinkan menahan
posisinya. Hal ini sangat berguna untuk aplikasi dimana suatu sistem memerlukan
keadaan start dan stop.
Motor stepper tidak merespon sinyal clock dan mempunyai beberapa lilitan
dimana lilitan-lilitan tersebut harus dicatu (tegangan) dahulu dengan suatu urutan
tertentu agar dapat berotasi. Membalik urutan pemberian tegangan tersebut akan
menyebabkan putaran motor stepper yang berbalik arah. Jika sinyal kontrol tidak
terkirim sesuai dengan perintah maka motor stepper tidak akan berputar secara tepat,
mungkin hanya akan bergetar dan tidak bergerak. Untuk mengontrol motor stepper
digunakan suatu rangkaian driver yang menangani kebutuhan arus dan tegangan.
Karakteristik dari motor stepper adalah sebagai berikut:
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
42
1. Tegangan
Tiap motor stepper mempunyai tegangan rata-rata yang tertulis pada tiap
unitnya atau tercantum pada datasheet masing-masing motor stepper. Tegangan ratarata ini harus diperhatikan dengan seksama karena bila melebihi dari tegangan ratarata ini akan menimbulkan panas yang menyebabkan kinerja putarannya tidak
maksimal atau bahkan motor stepper akan rusak dengan sendirinya.
2. Resistansi
Resistansi per lilitan adalah karakteristik yang lain dari motor stepper.
Resistansi ini akan menentukan arus yang mengalir, selain itu juga akan
mempengaruhi torsi dan kecepatan maksimum dari motor stepper.
3. Derajat per step
Derajat per step adalah faktor terpenting dalam pemilihan motor stepper
sesuai dengan aplikasinya. Tiap-tiap motor stepper mempunyai spesifikasi masingmasing, antara lain: 0.72° per step, 1.8° per step, 3.6° per step, 7.5° per step, 15° per
step, dan bahkan ada yang 90° per step. Dalam pengoperasiannya kita dapat
menggunakan 2 prinsip yaitu full step atau half step. Dengan full step berarti motor
stepper berputar sesuai dengan spesifikasi derajat per stepnya, sedangkan half step
berarti motor stepper berputar setengah derajat per step dari spesifikasi motor stepper
tersebut.
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
43
Motor stepper dibedakan menjadi dua kategori, yaitu magnet permanen dan
reluktansi variabel. Tipe magnet permanen terbagi menjadi dua motor stepper yaitu
motor stepper unipolar dan bipolar. Motor stepper unipolar sangat mudah untuk
dikontrol dengan menggunakan rangkaian counter „-n‟. Motor stepper unipolar
mempunyai karakteristik khusus yaitu berupa lilitan center-tapped dan 1 lilitan
sebagai common. Lilitan common akan mencatu tegangan pada center-tapped dan
sebagai ground adalah rangkaian drivernya.
Motor stepper unipolar dapat dikenali dengan mengetahui adanya lilitan
center-tapped. Jumlah phase dari motor stepper adalah dua kali dan jumlah koilnya.
Umumnya pada motor stepper unipolar terdapat dua buah koil.
Gambar 2.21 Susunan Koil Motor Stepper Unipolar
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
44
Tabel 2.2 Pola 1-Phase Putaran Motor Stepper Unipolar
Index
1
2
3
4
5
6
7
8
1a
1
0
0
0
1
0
0
0
1b
0
1
0
0
0
1
0
0
2a
0
0
1
0
0
0
1
0
2b
0
0
0
1
0
0
0
1
Pada prinsipnya ada dua macam cara kerja motor stepper unipolar, yaitu fullstep dan half-step.
Tabel 2.3 Pemberian Tegangan untuk Operasi Full-Step
1
2
3
4
Full-Step
Tegangan yang diberikan pada lilitan
Arah putar searah jarum jam
Arah putar melawan jarum jam
L3
L2
L1
L0
L3
L2
L1
L0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
Pada full step, suatu titik pada sebuah kutub magnet di rotor akan kembali
mendapat tarikan medan magnet stator pada lilitan yang sama setelah step ke-4, dan
berikutnya dapat diberikan lagi mulai dari step 1. Setiap step, rotor bergerak searah
atau berlawanan dengan jarum jam sebesar spesifikasi derajat per step dari motor
stepper. Setiap step hanya menarik sebuah kutub saja. Tegangan „1‟ adalah
menunjukkan logika dalam level transistor-transistor logic (TTL). Besar tegangan
sesungguhnya diatur dengan spesifikasi motor stepper yang dipakai.
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
45
Tabel 2.4 Pemberian Tegangan untuk Operasi Half-Step
1
2
3
4
5
6
7
8
Half-Step
Tegangan yang diberikan pada lilitan
Arah putar searah jarum jam
Arah putar melawan jarum jam
L3
L2
L1
L0
L3
L2
L1
L0
1
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
0
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
1
1
0
0
1
Untuk half step, setiap kutub magnet pada rotor akan kembali mendapatkan
tarikan dari medan magnet lilitan yang sama setelah step ke 8, berikutnya kembali
mulai step 1. Setiap step posisi rotor berubah sebesar setengah derajat dan spesifikasi
derajat per step motor stepper.
2.9 Light Emitting Diode (LED)
Pada dasarnya Light emitting diode (LED) merupakan komponen elektronika
yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mampu memencarkan
cahaya. LED memiliki 2 kutub yaitu anoda dan katoda. Dalam hal ini LED akan
menyala bila ada arus listrik mengalir dari anoda menuju katoda. Pemasangan kutub
LED tidak boleh terbalik karena apabila terbalik kutubnya maka LED tersebut tidak
akan menyala.
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016
46
Gambar 2.22 Susunan LED
LED memiliki karakteristik berbeda-beda menurut warna yang dihasilkan.
Semakin tinggi arus yang mengalir pada LED maka semakin terang pula cahaya yang
dihasilkan, namun perlu diperhatikan bahwa besarnya arus yang diperbolehkan
10mA-20mA dan pada tegangan 1,6 V – 3,5 V menurut karakter warna yang
dihasilkan. Apabila arus yang mengalir lebih dari 20 mA maka LED akan terbakar.
Untuk menjaga agar LED tidak terbakar perlu kita gunakan resistor sebagai
penghambat arus.
Sistem Kendali Lift..., Dwi Sahidin, Fakultas Teknik UMP, 2016