PERANCANGAN AUTOMATIC TRANSFER SWITCH BERBASIS

PERANCANGAN AUTOMATIC TRANSFER SWITCH BERBASIS PLC
Oleh :
Jayadi1), Didik Notosudjono2), Agustini Rodiah Machdi3)
e-mail : [email protected]
ABSTRAK
Automatic Transfer Switch (ATS) adalah peralatan sistem yang dapat mengatur pergantian
suplai catu daya listrik dari sumber listrik utama dari PLN ke sumber listrik cadangan atau genset
yang bekerja secara otomatis dengan mengendalikan pengaturan waktu.
PLC digunakan sebagai switch control sistem Automatic Transfer Switch yang bekerja secara
otomatis dan manual dalam mengatur waktu operasi dari masing – masing unit pembangkit dalam
upaya mensuplai beban. Dimana controler dari PLC ini bekerja sesuai instruksi yang telah dibuat
oleh perancang dalam bentuk bahasa pemrograman ladder diagram sehingga pengaturan waktu
operasi perpindahan PLN saat terjadi pemadaman listrik ke genset dapat di tentukan secara
fleksibel sesuai keinginan.
Penerapan kontroler sistem Automatic Transfer Switch berbasis PLC ini diterapkan pada
beban skala kecil yaitu beban rumah tangga dengan kapasitas tegangan 1 fasa dari setiap sumber
listrik.
Kata Kunci : Sistem Automatic Transfer Switch, otomatis, PLC
1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Catu daya utama PLN sangat berpengaruh
terhadap penyedian energi listrik bagi layanan
publik, baik itu daya besar maupun daya kecil.
Akan tetapi suplai daya utama yang berasal dari
PLN
tidak
selamanya
kontinu
dalam
penyalurannya. Suatu saat pasti terjadi pemadaman
total yang dapat di sebabkan oleh gangguan pada
sistem pembangkit, atau gangguan pada sistem
transmisi dan sistem distribusi. Sehingga jika PLN
padam, maka suplai energi listrik pun berhenti, dan
akibatnya seluruh aktifitas produksi pun berhenti.
Berdasarkan hal di atas agar tidak terjadi
pemadaman total pada penerangan
ruangan
maupun daerah penting yang harus mendapat
suplai energi listrik secara terus- menerus, maka
dibutuhkan generator set (genset) sebagai back-up
suplai utama (PLN).
Sebagai kontrol kapan genset mengambil alih suplai
tenaga listrik ke beban ataupun sebaliknya maka
diperlukan sistem kontrol yang dapat bekerja secara
otomatis untuk menjalankan genset saat terjadi
pemadaman dari PLN. Kontrol otomatis tersebut
biasanya disebut Automatic Transfer Switch (ATS)
atau sistem interlok PLN - Genset.
1.2. Tujuan
Maksud dan tujuan tugas akhir ini adalah
Merancang suatu alat sistem Automatic
Transfer Switch, dimana pengontrolan melalui
PLC Omron CPM1A-30CDR-A yang telah di
program melalui software CX Programmer 9.0
yang berupa ladder diagram.
2. LANDASAN TEORI
2.1. Automatic Transfer Switch ( ATS )
Automatic Transfer Switch (ATS) adalah
peralatan sistem yang dapat mengatur
pergantian suplai catu daya listrik dari sumber
listrik utama dari PLN ke sumber listrik
cadangan atau genset yang bekerja secara
otomatis dengan mengendalikan pengaturan
waktu. Fungsi ATS sebagai pengganti saklar
pemindah posisi. Sumber listrik yang pada
metode-metode
terdahulu
digunakan
untuk memindahkan handel/saklar sumber
listrik utama
dari
PLN
ke
sumber
listrik cadangan/genset.
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
1
Sumber : http:///images/amf-panel/big/amfpanel-2.jpg
Gambar 2.1 Panel ATS AMF
2.2. Genset
Genset atau kepanjangan dari generator set adalah
sebuah perangkat yang berfungsi menghasilkan
daya listrik. Disebut sebagai generator set dengan
pengertian adalah satu set peralatan gabungan dari
dua perangkat berbeda yaitu engine dan generator
atau alternator. Engine sebagai perangkat pemutar
sedangkan generator atau alternator sebagai
perangkat pembangkit listrik. Engine dapat berupa
perangkat mesin diesel berbahan bakar solar atau
mesin berbahan bakar bensin, sedangkan generator
atau alternator merupakan kumparan atau gulungan
tembaga yang terdiri dari stator ( kumparan statis )
dan rotor(kumparan berputar) .
(http://article&id=135:genset&catid=50:boilergenset&Itemid=620).
Sumber: http:/ / s_3823929_genset-firmanfpg7800e3.jpg
Gambar 2.2 Genset 1 Fasa
2.3 Ununinterruptible Power Supply (UPS)
UPS adalah singkatan dari anuninterruptible power
supply yang merupakan peralatan listrik yang
fungsi utamanya adalah untuk menyediakan listrik
tambahan pada bagian tertentu dari komputer,
seperti monitor, CPU, atau bagian lain yang penting
untuk mendapatkan asupan listrik secara terusmenerus. UPS juga disebut sebagai battery backup
atau uninterruptible power source.
Sumber : http://
image/Power%20Supply/ICA%20UPS500x500.jpg
Gambar 2.3 UPS
2.4. Relay
Relay
adalah
Saklar
(switch)
yang
dioperasikan secara listrik dan merupakan
komponen
Electromechanical
(slektromekanikal) 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. Sebagai contoh,
dengan
Relay
yang
menggunakan
elektromagnet 5V dan 50 mA mampu
menggerakan armature Relay (yang berfungsi
sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik
220V 2A.
(http://teknikelektronika.com/pengertian-relayfungsi-relay/)
Sumber :
http://teknikelektronika.com/pengertian-relayfungsi-relay/
Gambar 2.4 Relay dan simbol relay
2.4.1. Prinsip kerja relay
Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen
dasar yaitu :
1. Electromagnet (Coil).
2. Armature.
3. Switch Contact Point (Saklar).
4. Spring.
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
2
Sumber : http://teknikelektronika.com/pengertianrelay-fungsi-relay/
Gambar 2.5 Bagian-bagian relay
Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2
jenis yaitu :
 Normally Close (NC) yaitu kondisi awal
sebelum diaktifkan akan selalu berada di
posisi CLOSE (tertutup)
 Normally Open (NO) yaitu kondisi awal
sebelum diaktifkan akan selalu berada di
posisi OPEN (terbuka).
2.4.2. Fungsi-fungsi dan Aplikasi Relay
Beberapa fungsi Relay yang telah umum
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
signal tegangan rendah.
4. Ada juga relay yang berfungsi untuk
melindungi motor ataupun komponen
lainnya dari kelebihan tegangan ataupun
hubung singkat (short).
yang saat ini menggunakan listrik, mulai dari
AC, komputer/laptop, lampu dan masih
banyak lagi. Kebanyakan pelanggan PLN di
Indonesia saat ini masih menggunakan MCB 2
A, hal ini dikarenakan banyaknya pelanggan
yang menggunakan daya 450VA (Volt
Ampere). Pelanggan yang menggunakan daya
450VA akan menggunakan MCB dengan
nominal 2A, dengan perhitungan tegangan di
Indonesia adalah (standar rata-rata) 220 Volt
jika daya yang terpasang di rumah yang perlu
dilakukan hanyalah membagi 450 dengan 220,
hasilnya
akan
2,04
sehingga
kita
membutuhkan MCB dengan nominal 2
Ampere. Di bawah ini beberapa satuan listrik
sebagai berikut:
 Satuan dari tegangan istrik: Volt
 Satuan dari arus listrik: Ampere
 Satuan dari hambatan listrik: Ohm
 Satuan dari daya listrik: Watt
Setelah mengetahui satuan-satuan listrik diatas
apa yang dimaksud dengan MCB dan apa
sebenarnya fungsi dari MCB. Jelas sekali
MCB memiliki fungsi yang sangat fital dalam
suatu instalasi listrik, bila MCB memang tidak
memiliki fungsi maka tidak akan mungkin jika
dipasang dalam suatu instalasi. MCB sendiri
terdiri dari MCB 1 fasa, 2 fasa dan 3 fasa. Pada
dasarnya MCB 2 fasa adalah gabungan dari
dua buah MCB 1 fasa, sedangkan MCB 3 fasa
merupakan gabungan tiga buah dari MCB 1
fasa. ( http://www.miung.com/2013/pengertiandan-fungsi-mcb-miniature.html ).
2.5. Miniature Circuit Breaker ( MCB )
MCB merupakan kependekan dari Miniature
Circuit Breaker (bahasa Inggris). Biasanya
MCB digunakan oleh pihak PLN untuk
membatasi arus sekaligus sebagai pengaman
dalam suatu instalasi listrik. MCB berfungsi
sebagai pengaman hubung singkat (konsleting)
dan juga berfungsi sebagai pengaman beban
lebih. MCB akan secara otomatis dengan
segera memutuskan arus apabila arus yang
melewatinya melebihi dari arus nominal yang
telah ditentukan pada MCB tersebut. Arus
nominal yang terdapat pada MCB adalah 1A,
2A, 4A, 6A, 10A, 16A, 20A, 25A, 32A dan
lain sebagainya. Nominal MCB ditentukan dari
besarnya arus yang dihantarkan, satuan dari
arus adalah ampere. Jadi jika MCB dengan
arus nominal 2 ampere maka hanya perlu
ditulis dengan MCB 2A. Banyak perangkat
Sumber:
http://www.listrikshop.com/product.php?category=
21
Gambar 2.6 Miniatur Circuit Breaker
2.6. Programmable Logic Controller (PLC)
Programmable Logic Controller ( PLC ) pada
dasarnya adalah sebuah komputer yang khusus
dirancang untuk mengontrol suatu sistem
operasi atau proses kerja mesin. Proses kontrol
PLC terhadap suatu sistem operasi dilakukan
dengan cara menganalisa input kemudian
mengatur kondisi output sesuai keinginan
pengguna.
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
3
Menurut National Electrical Manufacturing
Association ( NEMA ) PLC didefinisikan sebagai
suatu perangkat elektronik digital dengan memori
yang dapat diprogram untuk menyimpan instruksiinstruksi yang menjalankan fungsi-fungsi spesifik
seperti: logika, sekuensial, timing, counting, dan
aritmatika untuk mengontrol suatu mesin industri
atau proses industri sesuai dengan yang diinginkan.
PLC mampu mengerjakan suatu proses terus
menerus sesuai variabel masukan dan memberikan
keputusan sesuai keinginan pemrograman sehingga
nilai keluaran tetap terkontrol. ( http://aplc.blogspot.com/2013/07/apa-plc-itu.html ).
2.6.1. Perangkat Pemrograman
Pada dasarnya PLC secara umum diprogram
dengan menggunakan instruksi - instruksi yang
relatif sejenis. Perbedaan terletak pada mekanisme
untuk memasukan program kedalam memori PLC
tersebut, dalam hal ini
ada dua perangkat
pemrograman yang biasa digunakan yaitu:
1. Miniprogrammer atau Console
Miniprogrammer atau dikenal juga manual
programmer adalah sebuah perangkat seukuran
kalkultaor saku yang berfungsi memasukan
instruksi-instruksi program ke dalam PLC.
Umumnya instruksi-instruksi program dimasukan
dengan
mengetikkan
simbol-simbol
ladder
menggunakan mnemonic. Dalam hal ini simbolsimbol LD, OR LD, AND OUT adalah mnemonic mnemonic yang dapat berbeda tergantung vendor
pembuat PLC tersebut ( misalkan instruksi LD
ekivalen dengan instruksi STR pada PLC produksi
Allen Bradley ), sedangkan bilangan numeris
00000, 00002, 00100, dan 00101 adalah parameter
yang berupa alamat-alamat terminal masukan dan
terminal keluaran PLC tersebut ( Iwan Setiawan,
2006:56 ). Gambar 2.7 di bawah ini menunjukan
koneksi miniprogrammer dengan PLC :
Sumber : Iwan Setiawan, 2006:56
Gambar 2.7 Miniprogrammer Sebagai
Perangkat Pemrograman PLC
2. Personal Computer (PC)
Pemrograman menggunakan media komputer
atau PC menjadi lebih menarik dan sangat
efektif untuk menguji program ladder sebelum
ditransfer pada memori PLC. Berkaitan dengan
arsitekturnya yang bersifat general purpose
dan sistem operasinya yang standar, umumnya
vendor-vendor PLC menyertakan perangkat
lunak PC untuk mengimplementasikan
pemasukan program ladder, pengeditan,
dokumentasi dan program monitoring real
time PLC, gambar PC sebagai perangkat
pemrograman PLC dapat dilihat pada gambar
2.8 di bawah ini:
Sumber : Iwan Setiawan, 2006:57
Gambar 2.8 PC Sebagai Perangkat
Pemrograman PLC
Berikut
merupakan
tampilan
dari
perangkat lunak yang umum dipakai pada
program PLC yaitu pada gambar 2.9 di bawah
ini :
Sumber : CX-Programmer 9.0
Gambar 2.9 Tampilan Perangkat Lunak CXProgrammer 9.0
2.7. PLC OMRON CPM1-A
CPM1-A adalah adalah tipe PLC pabrikan
Omron yang berfungsi sebagai controller atau
pengenadali sistem kerja suatu mesin. Dimana
PLC tipe ini terdiri dari beberapa jenis
berdasarkan tipe modul keluarannya yaitu
keluaran jenis output relay, dan keluaran jenis
output transistor ( PNP/NPN). (Electronics
Instrumentation & PLC DKT 314).
Berdasarkan jumlah input dan
outputnya ( I/O ) PLC Omron CPM1-A
terbagi menjadi 4 yaitu :
 10 Port I/O
 20 Port I/O
 30 Port I/O
 40 Port I/O
Dari ke empat kategori jenis PLC di atas, PLC
Omron tersebut terbagi menjadi dua jenis
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
4
berdasarkan tipe suplai tegangannya, yaitu PLC
Omron dengan suplai tegangan AC dan PLC
Omron dengan suplai tegangan DC untuk catu daya
CPU nya. (Electronics Instrumentation & PLC
DKT 314).
Seperti halnya PLC pada umumnya PLC Omron
CPM1-A dapat di program dengan dua cara yaitu :
1. Melalui Programming Console.
2. Melalui PC ( Komputer ) dengan media
perangkat lunak CX Programmer.
Gambar 2.10 di bawah ini adalah bentuk fisik dari
PLC Omron CPM1A:
3. PERANCANGAN
PROGRAM
ALAT
DAN
3.1. Flow Chart Diagram
Perancangan sistem ATS PLN-UPS-Genset ini
menggunakan
perangkat
PLC
sebagai
pengontrolnya yang berfungsi mengatur
bekerjanya dua sumber back up pembangkit
listrik pada sistem. Sistem ATS ini juga dapat
di operasikan secara otomatis dan manual.
Untuk operasi secara otomatis akan bekerja
secara bergantian yaitu sumber utama PLN
yang di back up oleh UPS dan genset untuk
mensuplai beban berupa lampu penerangan.
Berikut flowchart diagram ATS pada gambar
3.1 di bawah ini :
Sumber : Electronics Instrumentation & PLC DKT
314
Gambar 2.10 PLC Omron CPM1-A
2.8. Kabel Downloader RS 232C USB Tipe USB
CQM1-CIF02
Kabel serial jenis RS 232C model USB-CQM1CIF02 adalah kabel serial yang digunakan untuk
mentransfer data dari komputer/PC ke PLC maupun
sebaliknya, dalam telekomunikasi, RS-232C adalah
standar untuk transmisi komunikasi serial data.
Kabel ini secara resmi mendefinisikan sinyal yang
menghubungkan antara DTE (Data Terminal
Equipment) seperti terminal komputer, dan DCE
(Data Circuit Terminating Equipment), awalnya
didefinisikan sebagai peralatan komunikasi data,
seperti modem. RS-232 standar umumnya
digunakan dalam port serial komputer. Standar ini
mendefinisikan karakteristik listrik dan waktu
sinyal, arti dari sinyal dan ukuran fisik dan pin out
konektor
(http://en.wikipedia.org/wiki/RS-232).
Gambar 2.11 menunjukan kabel downloader RS
232C model USB-CQM1-CIF02:
Sumber : Author
Gambar 3.1 Flowchart Diagram ATS
3.2.
Perancangan Panel ATS
Perancangan panel ATS ini dilakukan denga
beberapa tahapan yaitu sebagai berikut :
1. Perancangan Program.
2. Wiring Input/Output PLC.
3. Perancangan Rangkaian Daya.
Perancangan Program
Perancangan program pada PLC Omron Tipe
CPM1-A ini dilakukan menggunakan media
software CX-Programmer 9.0 dimana program
ini dibuat dengan menggunakan bahasa
pemrograman Ladder Diagram.
3.2.1.
Sumber : http://www.buyplccable.com/goods-33usb-cn226-usb-adapter-for-omron-cs-cj-cqm1hcpm2c-plc.html
Gambar 2.11 Kabel Downloader RS 232C
Tipe USB CQM1-CIF02
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
5
3.2.2. Perancangan Modul Input dan OutPut
Dari ladder diagram yang telah dibuat selanjutnya
dapat memasang komponen input maupun output
pada PLC. Pemasangan komponen input dan output
ini harus sesuai dengan alamat dari masing-masing
komponen atau kontak yang akan dipasang yaitu
dengan melihat alamat yang terdapat pada ladder
diagram yang telah dibuat.
1. Perancangan Modul Input
Komponen input yang dipakai pada perancangan ini
yaitu menggunakan tiga buah Push Button dan
tujuh buah Togle Switch.
Berikut rangkaian pemasangan komponen input
pada PLC Omron CPM1A seperti pada gambar 3.2
di bawah ini :
Berikut rangkaian pemasangan komponen
output pada PLC Omron CPM1A pada gambar
3.3 di bawah ini :
Sumber : Author
Gambar 3.3 Perancangan Komponen Output
Pada PLC
Di bawah ini tabel 3.2 keterangan alamat
komponen output PLC pada gambar 3.3 di
atas.
Tabel 3.2 Keterangan Alamat Komponen
Output PLC
NO
1
Sumber : Author
Gambar 3.18 Perancangan Komponen Input
Pada PLC
Di bawah ini tabel 3.2 keterangan alamat komponen
output PLC pada gambar 3.3 di atas.
Tabel 3.1 Keterangan Alamat Komponen Input
PLC
NO
KOMPONEN
FUNGSI
Start ( Start Auto
Mode )
Stop ( Stop Auto
Mode )
ON/OFF PLN
Push Button Start
2
Push Button Stop
3
Togle Switch PLN
4
Togle Switch UPS
5
Togel Switch A/M
6
Togle Switch PLN
(Manual)
ON/OFF PLN (
Manual )
0.05
7
Togle Switch UPS
(Manual)
ON/OFF UPS (
Manual )
0.06
Togle Switch Starting
Genset (Manual)
Togle Switch Genset
(Manual)
ON/OFF Starting (
Manual )
ON/OFF Genset (
Manual )
Push Button Emergency
Stop Emergency
8
9
10
FUNGSI
Sebagai
kontak PLN
ALAMAT
10.00
2
Relay 2,
Volt AC
220
10.01
3
Relay 3,
Volt AC
220
4
Relay 4,
Volt AC
220
5
Relay 5,
Volt AC
220
6
Pilot
Hijau
Pilot
Kuning
Pilot
Merah
Sebagai
Kontak
UPS
Sebagai
Kontak
Starting
Ganset
Sebagai
Kontak
Ganset
Sebagai
kontak off
genset
Indikator
PLN ON
Indikator
UPS ON
Indikator
Ganset ON
ALAMAT
1
ON/OFF UPS
Auotomatic /
Manual
KOMPONEN
Relay 1, 220
Volt AC
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
7
8
Lamp
Lamp
Lamp
10.02
10.03
10.07
10.04
10.05
10.06
Sumber : Author
0.07
0.08
0.09
Sumber : Author
2. Perancangan Modul Output
Komponen output yang dipakai pada perancangan
ini adalah 4 buah relay omron 220 Volt AC 8 pin
serta tiga buah Pilot Lamp 220 Volt AC sebagai
indikator. Pemasangan komponen output ini sesuai
dengan alamat yang terdapat pada ladder diagram.
3.2.3. Perancangan Rangkaian Daya
Perancangan alat automatic transfer switch
aliran daya listrik dilakukan oleh terminal atau
kontak-kontak bantu relay, dimana sumber
listrik baik dari PLN, UPS dan Genset tidak
langsung ke beban melainkan melalui kontakkontak relay terlebih dahulu, dimaksudkan
untuk keamanan pada perangkat PLC dan juga
untuk mencegah terjadinya short circuit akibat
perbedaan sumber tegangan dari ketiga sumber
listrik. Berikut rangkaian daya sistem ATS
pada gambar 3.4 di bawah ini :
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
6
Sumber : Author
Gambar 3.4 Rangkaian Daya Sistem ATS
4. PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 Pengujian waktu
Pengujian waktu ini dilakukan untuk mengetahui
berapa lama waktu yang diperlukan perpindahan
sumber listrik, saat terjadinya pemadaman listrik
dari sumber utama PLN ke UPS dan ke genset.
Untuk pengujian berapa lama waktu yang
diperlukan saat perpindahan sumber listrik dapat
menggunakan stopwatch untuk mempermudah
penghitungannya. Perhitungan waktu ini juga di
maksudkan agar sesuai dengan keceptan waktu
yang di buat pada program PLC. Berikut data hasil
pengujian perhitungan waktu pada 4.1 di bawah ini
:
Tabel 4.1 Data Pengujian Waktu
operasi ATS
perpindahan dari ketiga sumber hanya
memerlukan waktu 1 detik, pada saat starting
genset memerlukan waktu rata-rata 4 detik
berdasarkan pengujian dengan stop watch atau
terpasang pada program 40 ms, ini di
karenakan pada saat starting genset diperlukan
usaha untuk mencapai putaran mesin genset
normal, setelah genset telah mencapai putaran
dan tegangan normal maka genset mensuplai
listrik ke beban selama PLN padam dan pada
saat PLN telah menyala sedangkan genset
masih standby ini di maksudkan apabila terjadi
pemadaman kembali secara tiba-tiba oleh PLN
sehingga diperlukan waktu standby genset
selama rata-rata 6 detik berdasarkan pengujian
dengan stop watch atau pada program
terpasang 60ms. Dari perpindahan setiap
sumber listrik baik PLN ke UPS, UPS ke
genset dan kembali ke PLN tidak terjadi kedip
pada beban lampu penerangan karena waktu
perpindahan setiap sumber listrik tidak terlalu
lama hanya memerlukan waktu 1 detik.
4.2 Pengujian Switching Perpindahan Daya
Perancangan sistem automatic transfer switch
menggunakan 2 back up sumber daya listrik
yaitu UPS dan genset, dengan demikian terjadi
perpindahan switching daya listrik dari sumber
utama PLN ke UPS dan genset dengan
kapasitas tegangan 1 fasa dari masing-masing
sumber listrik. Perpindahan switching daya
listrik mengakibatkan terjadinya perubahan
daya yang dihasilkan oleh UPS dan genset
dikarenakan daya yang dihasilkan oleh UPS
dan genset berbeda-beda. Pengujian dilakukan
dengan menggunakan multimeter untuk
mengetahui daya yang di hasilkan. Adapun
hasil pengukuran daya yang dihasilkan tiaptiap sumber listrik dapat dilihat pada tabel 4.2
di bawah ini
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Daya
Percobaan
1
2
3
4
Sumber : Author
Dari tabel 4.1 di atas dapat di jelaskan saat
percobaan sebanyak 5 kali, percobaan waktu
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
5
Satuan
Tegangan
(V)
Arus ( I )
Tegangan
(V)
Arus ( I )
Tegangan
(V)
Arus ( I )
Tegangan
(V)
Arus ( I )
Tegangan
(V)
Arus ( I )
PLN
208,2
Sumber
UPS
Genset
210,4
227,7
2,5
212,3
2,6
213,6
2,8
227,5
2,0
216,9
2,9
214,3
3,6
227,3
3,8
219,4
2,8
214,0
3,2
227,7
2,7
217,6
2,8
214,0
2,8
228,1
2,7
2,4
2,8
7
Dari tabel di atas dapat di jelaskan bahwa
tegangan dan arus yang di hasilkan dari setiap
sumber listrik berbeda-beda, pada saat sumber
utama PLN tegangan tertingi yang dihasilkan
sebesar 219 V arusnya sebesar 3,8 A, pada saat
UPS menggantikan sumber listrik utama tegangan
tetinggi yang dihasilkan 214 V, arusnya sebesar 2,8
A, pada saat genset yang menggantikan sumber
utama dan UPS tegangan tertinggi yang dihasilkan
genset tersebut sebesar 228 V, arusnya 3,6 A dari 5
kali pengujian ini pada beban yang berupa lampu
penerangan tetap menyala dengan cerah karena
tegangan dan arus yang di hasilkan normal tidak
terjadi penurunan yang signifikan.
4.3 Pengujian Kontroler sistem Automatic
Transfer Switch
Sistem pengontrolan Automatic Transfer Switch
PLN-UPS-Genset menggunakan PLC Omron
CPM1A-30CDR-A yang di operasikan secara
otomatis dan manual dengan menggunakan 9 buah
input, 3 buah push button untuk push button start,
push button off, dan push button emergency serta 6
buah togle switch sebagai pensaklaran unit-unit
pembangkit, yaitu untuk togle switch mode automanual, togle swich PLN, togle switch UPS pada
mode auto, pada mode manual togle switch PLN,
togle switch UPS, togle switch starting genset dan
togle switch genset. Pengujian kontroler sistem
ATS ini dilakukan untuk mengetahui sistem
bekerja. Pada pengujian sistem automatic transfer
switch ini dilakukan dengan dua tahap yaitu :
1 Sistem automatic transfer switch mode
otomatis.
2 Sistem automatic transfer switch mode
manual.
1 Pengujian Mode Otomatis
Pengujian mode otomatis ini dilakukan pada
sistem ATS akan melakukan perpindahan unit
pembangkit secara bergantian berdasarkan logika
sesuai program yang telah dibuat. Berikut langkahlangkah pengujian ATS mode Auto :
1 Diposisikan togle switch 1 Auto-Manual
pada keadaan Auto, togle switch ini
berfungsi sebagai slektor.
2 Diposisikan togle switch 2 PLN dan togle
switch 3 UPS pada posisi ON, dua togle
switch PLN dan UPS ini berfungsi sebagai
pensaklar unit-unit pembangkit.
3 Ditekan push button 2 ( PB start ) untuk
mengoperasikan sistem.
4 Untuk memadamkan unit pembangkit PLN
di pindahkan posisi togle switch PLN pada
posisi off, maka sistem akan bekerja secara
bergantian sumber unit pembangkit yang
akan membackup sumber listrik ke beban.
5 Untuk menghentikan sistem ATS mode
auto tekan push button 1 ( PB Stop ).
6 Untuk menghentikan operasi sistem ATS
secara keseluruhan maka di tekan push
button 3 ( PB Emergency Stop ).
Berikut hasil pengujian sistem automatic
transfer switch secara otomatis pada tabel 4.3
di bawah ini :
Tabel 4.3 Pengujian ATS Mode Auto
input
Outpu
t
Beban
Lamp
u
kond
isi
Tog
le
Em
erg
enc
y
PB
Star
t
PB
Stop
Togl
e
Swit
ch
PL
N
Togl
e
Swit
ch
UPS
PLN
ON
PLN
Off
Gens
et ON
PLN
ON
STOP
Emer
gency
0
1
0
1
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
1
1
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
Sumber : Author
Keterangan :
0 = off/mati
1= on/hidup
Dari tabel 4.3 hasil pengujian ATS mode auto
di atas, pada saat kondisi sumber listrik PLN
off maka UPS akan ON sementara genset akan
melakukan start engine selama 4 detik ( 40 ms
dalam pengaturan waktu program ) setelah
genset sampai ke tegangan nominal maka
genset yang akan mensuplai listrik ke beban.
Genset dalam keadaan ON dan PLN keadaan
ON kembali, sumber listrik ke beban secara
otomatis di ambil alih kembali oleh PLN
sementara genset tetap dalam kondisi ON
selama 6 detik ( 60 ms dalam pengaturan
waktu program ) ini di karenakan untuk
mengantisipasi terjadinya pemadaman listrik
dari PLN kembali yang tidak terduga, sehingga
genset pada kondisi ini sudah stand by untuk
mensuplai listrik ke beban lagi dan apabila
tidak terjadi pemadaman kembali selama
waktu 6 detik maka genset akan OFF. Dengan
demikian hasil pengujian sistem ATS mode
auto ini bekerja sesuai dengan fungsi program
yang dikehendaki.
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
8
2. Pengujian Mode Manual
Pengujian sistem automatic transfer switch dengan
mode manual ini di lakukan untuk mengantisipasi
terjadinya gangguan pada mode auto atau dapat di
fungsikan pada saat salah satu unit tidak dapat
beroperasi mensuplai beban, misalkan pada UPS
terjadi kerusakan pada komponen atau pada battery
genset low sehingga tidak bisa start engine secara
otomatis maka dengan di aktifkannya mode manual
ini dapat mengoperasikan setiap unit pembangkit
yang diinginkan untuk mensuplai ke beban. Adapun
mode manual ini tidak terbatas oleh waktu dalam
pengoperasiannya, sehingga pada saat mode manual
ini diaktifkan, unit pembangkit yang dipilih akan
beroperasi selama waktu yang diinginkan.
Berikut langkah-langkah pengujian automatic
transfer switch mode manual :
1 Diposisikan togle switch 1 pada mode manual.
2 Dipilih salah satu togle switch pembangkit yang
akan dihidupkan secara bergantian, togle switch
4 untuk PLN, togle switch 5 untuk UPS, togle
switch 6 untuk starting genset, togle 7 untuk
genset, dan togle 8 untuk off genset.
Berikut data hasil pengujian sistem automatic
transfer switch secara manual pada tabel 4.4 di
bawah ini :
Tabel 4.4 Hasil pengujian ATS Mode Manual
INPUT
MANUAL MODE
Togle Togle 6
Togle
5
Starting
7
UPS
Genset
genset
KONDISI
Stop
Emer
gency
1
0
0
0
0
0
2
0
1
0
0
0
3
0
0
1
0
0
4
0
0
0
1
0
5
0
0
0
1
1
6
0
0
1
1
0
7
0
1
1
0
1
8
1
1
0
0
0
Togle
4
PLN
Beban
Lampu
OFF
ON
ON
OFF
ON
ON
OFF
OFF
Sumber : Author
Dari tabel 4.4 hasil pengujian ATS mode
manual di atas dapat di jelaskan bahwa pada
percobaan 1 beban lampu OFF ini karena tidak ada
satu unit pembangkit yang hidup atau pada posisi
OFF, pada percobaan ke 2 beban lampu menyala
karena disuplai oleh unit pembangkit PLN pada
kondisi ON, pada percobaan 3 lampu menyala
karena di suplai oleh unit pembangkit UPS pada
kondisi ON, pada percobaan 4 beban lampu tidak
menyala karena hanya menghidupkan genset saja,
pada percobaan ke 5 lampu menyala karena
disuplai oleh unit pembangkit genset setelah
starting genset, pada percobaan 6 lampu menyala
karena disuplai oleh unit pembangkit UPS
bersamaan itu melakukan starting genset, pada
percobaan 7 lampu tidak menyala karena terdapat
lebih dari satu unit pembangkit yang diaktifkan
karena ketiga unit pembangkit ini dirancang
menggunakan sistem interlock atau saling
mengunci jadi beban akan menyala apabila hanya
salah satu unit saja yang diaktifkan, jika ada dua
atau lebih unit pembangkit yang diaktifkan maka
beban lampu tidak akan menyala. Pada kondisi
percobaan 8 beban lampu tidak menyala karena
push button emergency ditekan walaupun salah satu
unit pembangkit aktif ini di sebabkan oleh fungsi
push button emergency untuk mematikkan secara
keseluruhan sistem kontrol.
5. KESIMPULAN
1. Dengan melakukan pengujian waktu,
dimana waktu yang diperlukan dalam
perpindahan sumber listrik saat terjadi
pemadaman listrik utama PLN tidak
memerlukan waktu yang cukup lama, ratarata hanya dalam waktu 1 detik sehingga
tidak terjadi kedip pada lampu penerangan.
2. Dari hasil pengukuran perpindahan daya
dilakukan sebanyak 5 kali, didapatkan
setiap pembangkit menghasilkan tegangan
dan arus yang berbeda-beda, sumber PLN
tegangan tertinggi menghasilkan 219 V,
arus tertinggi 3,8 A, UPS tegangan tertinggi
menghasilkan 214 V, arus tertinggi 2,8 A
dan pada genset tegangan tertinggi
menghasilkan 228 V, arus tertinggi 3,6 A,
dari hasil tersebut bahwa pada lampu
penerangan tetap menyala.
3. Sistem kontrol automatic transfer switch ini
dilakukan
oleh
PLC yang
dapat
dioperasikan secara mode auto dan mode
manual, pada saat mode auto akan
beroperasi secara bergantian, pada togle
pembangkit PLN dan UPS pada posisi ON,
setelah itu pembangkit PLN OFF maka
UPS akan mensuplai listrik dan sekaligus
menghidupkan genset sebelum genset
menggantikan
supali
listrik
secara
keseluruhan. pada mode manual sistem
automatic transfer switch dioperasikan
sesuai dengan sistem pembangkit yang
dipilih.
4. Perancangan sistem automatic transfer
switch menggunakan 2 back up sumber
daya listrik yaitu UPS dan genset dengan
kapasitas tegangan 1 fasa dari masingmasing sumber listrik untuk mensuplai
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
9
beban sekala kecil yaitu beban rumah
tangga.
DAFTAR PUSTAKA
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
Diktat Praktikum Programmable Logic
Control (PLC) Laboratorium Teknik Elektro
Universitas Pakuan Bogor 2013.
Omron. 2009. Sysmac CPM1A CPU Units.
I/O Wiring Diagram. Precautions for
Compliance with UL Standards and CSA
Standards.
Setiawan, Iwan. 2006. Programmable Logic
Controller (PLC) dan Teknik Perancangan
Sitem Kontrol. ANDI. Semarang.
…..,ATS.http://infodunialistrik.blogspot.com
/2014/manfaat-ats-genset-automatic transfer
(Diakses pada tanggal 19 Maret 2015, 00:50
Wib).
…..,Gerbang
Logika
Dasar
http://teknikelektronika.com/pengertiangerbang-logika-dasar-simbol/
(Diakses
tanggal 5 September 2015, 20:16 Wib).
…,Macam-macam
MCB.
http://insyaansori.blogspot.com/2013/09/mac
am-macam-circuit-breaker-cb.html (Diakses
tanggal 26 Agustus 2015, 23:52 Wib).
...,Pengertian dan fungsi Genset. http://
article&id=135:genset&catid=50:boilergenset&Itemid=620 (Diakses tanggal 31 Juli
2015, 21:06 Wib).
…,Pengertian
Generator.
http://www.pengertianahli.com/pengertiangenerator-apa-itu generator.html Diakses
pada tanggal 25 Agustus 2015. 23:05Wib).
[9] ....,Pengertian
UPS.
http://www.untukku.com/artikel/pengertianups-untukku.html (Diakses tanggal 1 Juli
2015, 16:33 Wib).
[10] …,Pengertian
Relay.http://teknikelektronika.com/
pengertian- relay-fungsi-relay/ (Diakses
tanggal 1 Juli 2015, 16:32Wib).
[8]
PENULIS
1.) Jayadi, ST., Alumni (2016) Program
Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Pakuan Bogor.
2.) Prof. Dr. Ir H. Didik Notosudjono.,
M.Sc Staf Dosen / Pembimbing I
Program Studi Teknik Elektro Fakultas
Teknik Universitas Pakuan Bogor.
3.) Agustini Rodiah Machdi, ST., MT. Staf
Dosen / Pembimbing II Program Studi
Teknik
Elektro
Fakultas
Teknik
Universitas
Pakuan
Bogor.
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
10
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
11