dc control drive pada sistem kendali terdistribusi …
Post on 07-Jun-2022
13 Views
Preview:
TRANSCRIPT
TUGAS AKHIR
DC CONTROL DRIVE PADA SISTEM KENDALI
TERDISTRIBUSI MINI
BERBASIS PLC OMRON CPM2A
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada
Program Studi Teknik Elektro Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Disusun oleh :
ERI CAHYONO NIM : 045114073
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA 2009
i
FINAL PROJECT
DC CONTROL DRIVE IN MINI DISTRIBUTED CONTROL
SISTEM BASED ON OMRON PLC CPM2A
In Partial Fulfilment of the Requirements for the degree of Sarjana Teknik
Electrical Engineering Study Program Electrical Engineering Departement
Science and Technology Faculty Sanata Dharma University
ERI CAHYONO
NIM : 045114073
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA 2009
ii
LEMBAR PERSETUJUAN
PROPOSAL PRA TUGAS AKHIR
DC CONTROL DRIVE PADA SISTEM KENDALI
TERDISTRIBUSI MINI
BERBASIS PLC OMRON CPM2A
Oleh :
ERI CAHYONO
NIM : 045114073
Telah disetujui oleh :
Pembimbing I
iii
HALAMAN PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
DC CONTROL DRIVE PADA SISTEM KENDALI
TERDISTRIBUSI MINI
BERBASIS PLC OMRON CPM2A
iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
“Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini
tidak memuat karya atau bagian karya orang lain,
kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka,
sebagaimana layaknya karya ilmiah.”
v
HALAMAN PERSEMBAHAN
Kupersembahkan karya tulis ini kepada :
Allah SWT yang maha pengasih dan maha penyayang Ayah dan Ibuku Tercinta,
Saudaraku mba’ Enik dan mas Totok yang kucintai, Kekasihku tersayang,
Temen-temen yang mendukungku, dan Almamaterku Teknik Elektro USD
vi
HALAMAN MOTTO
Manusia dapat dihancurkan.. Manusia dapat dimatikan.. Akan tetapi manusia tidak dapat dikalahkan.. Selama manusia itu setia pada hatinya.. (PSHT 1922) Rumangsa Bisa Satemene Bodho, Andhap Asor Jejering Wong Ngerti Temen Angolah Santosaning Kalbu Kang Ditemeni Bakalane Tinemu (PSHT 1922) Just Do It, But Do It Right
vii
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama : Eri Cahyono
Nomor Mahasiswa : 045114073
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
DC CONTROL DRIVE PADA SISTEM KENDALI TERDISTRIBUSI MINI
BERBASIS PLC OMRON CPM2A
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada
Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam
bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara
terbatas dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis
tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap
mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal : 23 Juli 2009
viii
INTISARI
Peningkatan kebutuhan dalam sistem kendali untuk mengontrol plant lebih dari satu telah membawa perkembangan dalam sub-area baru dalam sistem kontrol yang dikenal sebagai DCS (distributed control system). Tugas akhir ini meneliti tentang salah satu bagian dari mini DCS, yaitu DC control drive. DC control drive akan mengatur kecepatan motor dc yang digunakan untuk menjalankan conveyor dan menyediakan tegangan yang digunakan untuk menjalankan proses. Pengaturan kecepatan motor dc ini menggunakan pengendali berbasis PID dan penalaan parameternya menggunakan metode heuristic dengan PLC CPM2A sebagai pengendalinya. Programmable terminal (PT) NT30C digunakan untuk menampilkan kecepatan motor dc, terminal tegangan, grafik dan sebagai masukan untuk pengaturan parameter-parameter PID. DC control drive untuk pengaturan kecepatan motor dc dan penyedia tegangan telah diimplementasikan dan dilakukan pengujian untuk mengamati tanggapan sistem dari plant. Tanggapan sistem diamati dari gambar grafik pada programmable terminal NT30C. Hasil yang diperoleh adalah tanggapan sistem yang paling baik terjadi saat nilai penalaan parameter Pb = 170, Ti = 9999 dan td = 0 dengan error yang tidak terlalu besar yaitu 5%. Kata kunci : PLC CPM2A, terminal tegangan, programmable terminal NT30C,
metode heuristic.
ix
ABSTRACT
The development of control system which is able to control some plant has come to further improvement of control system called DCS (Distributed Control System). This final project deals with DC control drive, which is a part of mini DCS.
DC control drive that controls the speed of dc motor that is used to operate a conveyor and to provide voltage that is used to operate the process. The speed of this motor uses controller based on PID and heuristic method is used to count parameter of PID with PLC CPMA2A as the controller. PT (Programmable Terminal) NT30C is used to show the speed of dc motor, voltage terminal, graph, and also used to control parameter of PID.
DC control drive that controls the speed of dc motor and provides voltage has been implemented and tested to observe the response of the plant. The response of the system was observed from the graph shown in programmable terminal NT30C. The best result which was obtained at parameter Pb = 170, Ti = 9999 td = 0 with little fault found 5%. Keywords : PLC CPM2A, voltage terminal, programmable terminal NT30C,
heuristic method.
x
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa, karena atas Anugerah-Nya
penulis akhirnya dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik dan lancar.
Dalam proses penulisan tugas akhir ini penulis menyadari bahwa ada begitu banyak
pihak yang telah memberikan perhatian dan bantuan dengan caranya masing-masing sehingga
tugas akhir ini dapat terselesaikan. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih
antara lain kepada :
1. Allah SWT atas segala Rahmat dan Hidayahnya - Nya.
2. Bernadeta Wuri Harini, S.T., M.T., selaku pembimbing atas bimbingan, dukungan, saran
dan kesabaran bagi penulis dari awal sampai tugas akhir ini bisa selesai.
3. Ir. Tjendro, selaku pembimbing II yang telah bersedia meluangkan waktu serta
memberikan bimbingan dan saran yang tentunya sangat berguna untuk tugas akhir ini.
4. Damar wijaya ST, MT., dan Ir. Th. Prima Ari Setiyani, M.T., selaku penguji yang telah
bersedia memberikan kritik dan saran.
5. Seluruh dosen dan laboran Teknik Elektro atas ilmu yang telah diberikan selama penulis
menimba ilmu di Universitas Sanata Dharma.
6. Bapak dan Ibu tercinta atas kasih sayang, semangat, doa, dan dukungan secara moril
maupun materiil, serta dorongan untuk segera menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Saudaraku, Mba’ Enik dan Mas Totok atas dukungan, cinta, dan bantuan yang sangat
berguna.
8. Kekasihku tersayang atas dukungan dan cinta selama ini.
9. Temen-temen PLC TEAM: Bekti, Taufik, Stenly dan Eko.
10. Teman-teman seperjuanganku: Sumin, Daga, Robert, Bayu, dan Stenly terima kasih atas
kebersamaan, bantuan dan masukan yang telah diberikan selama ini.
xi
xii
11. Teman-teman Elektro: Wharton, Juli, Yustin, Totok, Edi, Oscar, Jhon, Erik, Bayu rani,
Arga, Tulus, Vendy, Budi, Agung, dan Sugiarto serta teman-teman Elektro 2003 dan 2004
yang selalu berbagi ilmu dan pengalaman kuliah.
12. Temen-temen makrab: Ridwan, Betut, Ganang, Mas Yopa, Agil, Arif, Wawan dan Pak
Aris (Angkringan).
13. Teman-teman kost 99b: Adit, Danan, Dwi yang selalu memberikan saran-saran yang
berguna.
14. Dan seluruh pihak yang telah ambil bagian dalam proses penulisan tugas akhir ini yang
terlalu banyak jika disebutkan satu-persatu.
Dengan rendah hati penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna,
oleh karena itu berbagai kritik dan saran untuk perbaikan tugas akhir ini sangat diharapkan.
Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Terima kasih.
Yogyakarta, Juli 2009
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
JUDUL .............................................................................................................. i
HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................ iii
HALAMAN PENGESAHAN.......................................................................... iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .................................... v
HALAMAN PERSEMBAHAN ...................................................................... vi
HALAMAN MOTTO ...................................................................................... vii
HALAMAN PUBLIKASI ............................................................................... viii
INTISARI ......................................................................................................... ix
ABSTRACT...................................................................................................... x
KATA PENGANTAR...................................................................................... xi
DAFTAR ISI..................................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR........................................................................................ xvii
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xxiv
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah ........................................................... 1
1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian ................................................. 2
1.3. Batasan Masalah ........................................................................ 2
1.4. Metodologi Penelitian................................................................ 3
1.5. Sistematika Penulisan ................................................................ 3
BAB II. DASAR TEORI
2.1. Distributed Control System (DCS) .......................................... 5
2.2. Sensor Kecepatan ...................................................................... 8
2.3. Frequency to Voltage Converter ................................................ 9
2.4. Penguat Operasional .................................................................. 10
2.4.1 Penguat Non-inverting ................................................... 10
xiii
2.4.2 Pengikut Tegangan ( Voltage Follower )....................... 11
2.4.3 Pembanding ( Comparator ) .......................................... 12
2.4.4 Pembangkit Gelombang Kotak dan Segitiga ................. 13
2.4.5 Penyearah Presisi Gelombang Penuh............................. 14
2.5. Driver Motor dc ......................................................................... 14
2.6. Tanggapan Transien................................................................... 16
2.7. Pengendali PID ......................................................................... 17
2.7.1 Pengendali Proposional.................................................. 18
2.7.2 Pengendali Integral ........................................................ 19
2.7.3 Pengendali Diferensial ................................................... 21
2.7.4 Pengendali Proposional, Integral dan Diferensial.......... 22
2.8. Metode Penalaan Heuristic ........................................................ 23
2.9. Pengendali PID Pada PLC CPM2A........................................... 24
2.91 Aksi Pengendali PID....................................................... 24
2.11.1.a. Kondisi Eksekusi OFF .................................... 24
2.11.1.b. Kondisi Eksekusi Naik Tepi ........................... 25
2.11.1.c. Kondisi Eksekusi ON...................................... 25
2.10. Modul Analog Digital (MAD01) ............................................... 26
2.11. Programmable Logic Controller CPM2A.................................. 29
2.11.1. Bagian-Bagian Progammable Logic Controller ............ 30
2.11.1.1. Central Processing Unit ( CPU)...................... 30
2.11.1.2. Memori............................................................ 30
2.11.1.3. Memori pada PLC CPM2A ............................ 31
2.11.1.4. Waktu Scan ..................................................... 33
2.11.2. Logika dalam Diagram Ladder ..................................... 33
2.12. Programmable Terminal NT30C ............................................... 36
2.13. Rotary Encoder .......................................................................... 37
BAB III. RANCANGAN PENELITIAN
3.1. Diagram Blok............................................................................. 40
xiv
3.1.1 Diagram Blok Umum........................................................ 40
3.1.2. Diagram Blok DC Control Drive..................................... 40
3.2. Perancangan Perangkat Keras.................................................... 42
3.2.1. Antarmuka Tombol ON dan Tombol OF....................... 42
3.2.2. Sensor Kecepatan .......................................................... 43
3.2.3. Frequency to Voltage Converter .................................... 45
3.2.4. Pembangkit Gelombang Kotak dan Segitiga ................. 47
3.2.5. Rangkaian Penyearah Presisi ......................................... 48
3.2.6. Driver Motor DC ........................................................... 49
3.2.7. Rangkaian Pembanding ................................................. 50
3.2.8. Antarmuka Terminal Tegangan ..................................... 50
3.2.9. Antarmuka Alarm (Buzzer)............................................ 52
3.2.10. Layout Programmable Terminal NT30C ...................... 53
3.3. Perancangan Perangkat Lunak................................................... 55
3.3.1. Kerangka Utama Program.............................................. 55
3.3.2. Indikator Tombol ON/OFF dan Terminal Tegangan..... 56
3.3.3. Inisialisasi Programmable Terminal NT30C................. 58
3.3.4. Masukan Parameter PID ................................................ 59
3.3.4.1 Masukan Parameter Set Point (Sp) .................... 59
3.3.4.2 Masukan Parameter Propotional Bandwitdh ..... 60
3.3.4.3 Masukan Parameter Integral Time (Ti).............. 60
3.3.4.4 Masukan Parameter Deverative Time (Td) ........ 61
3.3.4.5 Masukan Parameter Periode Sampling .............. 62
3.3.4.6 Masukan Parameter Operational Specifier dan
Masukan Filter Coefficient ................................ 63
3.3.4.7 Masukan Parameter Range Keluaran dan Range
Masukan.......................................................... 64
3.3.5. Masukan First Parameter............................................... 65
3.3.6. Pembacaan Data MAD01 dan Penyimpanan................. 65
3.3.7. Keluaran MAD01........................................................... 66
xv
xvi
3.3.8. Hapus memori DM ........................................................ 67
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Implementasi Alat dan Cara Kerja Alat..................................... 68 4.2. Hasil Pengujian Perangkat Keras............................................... 71
4.2.1 Pengujian Sensor kecepatan............................................. 71 4.2.2 Pengujian Frequency to Voltage Converter..................... 72
4.2.3 Pengujian Pembangkit Gelombang Kotak dan Segitiga .. 73
4.2.4 Pengujian Rangkaian Penyearah Presisi .......................... 74
4.2.5 Pengujian Rangkaian Pembanding .................................. 75
4.2.6 Pengujian Driver Motor ................................................... 76
4.2.7 Pengujian Terminal Tegangan ......................................... 76
4.2.4 Pengujian Alarm (Buzzer)................................................ 77
4.2.5 Pengujian Programmable Terminal................................. 77
4.3. Hasil Pengujian Terhadap Plant ................................................ 78
4.3.1 Pengujian Perangkat Keras terhadap Plant.................... 78
4.3.2 Pengujian Plant tanpa Beban ......................................... 81
4.3.3 Pengujian Plant dengan Beban ...................................... 85
4.4 Pengujian Perangkat Lunak ..................................................... 89
BAB V. PENUTUP
5.1 Kesimpulan ............................................................................... 110
5.2 Saran ........................................................................................ 110
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2-1 Sistem kendali terdistribusi………………………………….. 5
Gambar 2-2 Diagram blok jaringan bus I/O………………………………. 7
Gambar 2-3 Rangkaian sensor kecepatan…………………………………. 8
Gambar 2-4 Rangkaian frequency to voltage converter………………… 9
Gambar 2-5 Rangkaian penguat operasional sebagai penguat non-
inverting………………………………………………………
10
Gambar 2-6 Rangkaian penguat operasional sebagai pengikut tegangan… 11
Gambar 2-7 Pembanding non-inverting dengan bias positif……………… 12
Gambar 2-8 Pembanding inverting dengan bias positif…………………... 12
Gambar 2-9 Rangkaian pembangkit gelombang kotak dan segitiga……… 13
Gambar 2-10 Penyearah presisi gelombang penuh………………………... 14
Gambar 2-11 Rangkaian driver motor dc………………………………… 15
Gambar 2-12 Kurva tanggapan transient…………………………………… 17
Gambar 2-13 Diagram blok pengendali proporsional……………………… 18
Gambar 2-14 Proportional band dari pengendali proporsional tergantung
pada penguatan.........................................................................
19
Gambar 2-15 Kurva sinyal kesalahan e(t) terhadap t dan kurva u(t)
terhadap t pada pembangkit kesalahan nol…………………...
19
xvii
Gambar 2-16 Diagram blok hubungan antara besaran kesalahan dengan
pengendali integral......................................................................
20
Gambar 2-17 Perubahan keluaran sebagai akibat penguatan dan kesalahan.. 20
Gambar 2-18 Diagram blok pengendali diferensial………………………… 21
Gambar 2-19 Kurva waktu hubungan masukan-keluaran pengendali
diferensial.................................................................................
21
Gambar 2-20 Diagram blok pengendali PID analog....................................... 22
Gambar 2-21 Hubungan dalam fungsi waktu antara sinyal keluaran dengan
masukan untuk pengendali PID................................................
22
Gambar 2-22 Hubungan periode sampling dan proses PID………………... 24
Gambar 2-23 Ilustrasi masukan/keluaran pada MAD01…………………… 27
Gambar 2-24 Kontak Normally open (NO) dan Normally close (NC)…….. 33
Gambar 2-25 Diagram ladder logika NOT………………………………… 34
Gambar 2-26 Diagram ladder logika AND………………………………… 34
Gambar 2-27 Diagram ladder logika OR…………………………………... 35
Gambar 2-28 Contoh tampilan pada PT NT30C…………………………… 36
Gambar 2-29 Contoh piringan rotary encoder……………………………… 38
Gambar 2-29 Sinyal keluaran rotary encoder……………………………… 38
Gambar 3-1 Diagram blok mini DCS........................................................... 40
Gambar 3-2 Diagram blok perancangan DC control drive pada mini DCS. 41
Gambar 3-3 Rangkaian antarmuka tombol ON/OFF................................... 42
xviii
Gambar 3-4 Penempatan sensor kecepatan motor........................................ 43
Gambar 3-5 Rangkaian sensor kecepatan..................................................... 44
Gambar 3-6 Rangkaian frequency to voltage converter dan rangkaian
penguat tegangan……………………………………………..
45
Gambar 3-7 Rangkaian pembangkit gelombang kotak dan segitiga............ 47
Gambar 3-8 Rangkaian penyearah presisi.................................................... 49
Gambar 3-9 Rangkaian driver motor dc....................................................... 49
Gambar 3-10 Rangkaian pembanding dan buffer.......................................... 50
Gambar 3-11 Rangkaian antarmuka terminal tegangan................................. 50
Gambar 3-12 Rangkaian buzzer untuk terminal tegangan............................. 52
Gambar 3-13 Layout tampilan menu utama (screen 1)…………………….. 54
Gambar 3-14 Layout tampilan monitor screen (screen 2)…………………. 54
Gambar 3-15 Layout tampilan set screen (screen 3)……………………….. 54
Gambar 3-16 Layout tampilan graph line (screen 4)………………………. 55
Gambar 3-17 Diagram alir DC control drive................................................. 56
Gambar 3-18 Diagram alir indikator ON/OFF dan terminal
tegangan……............................................................................
57
Gambar 3-19 Diagram alir kodisi tegangan keluaran tiap power supply....... 58
Gambar 3-20 Diagram alir inisialisasi PT NT30C…………………………. 58
Gambar 3-21 Diagram alir masukan parameter set point…………………... 59
Gambar 3-22 Diagram alir masukan parameter Pb........................................ 60
xix
Gambar 3-23 Diagram alir masukan parameter Ti......................................... 61
Gambar 3-24 Diagram alir masukan parameter Td........................................ 62
Gambar 3-25 Diagram alir masukan parameter periode sampling................. 63
Gambar 3-26 Diagram alir masukan parameter operation specifier dan
masukan filter coefficient..........................................................
63
Gambar 3-27 Diagram alir masukan parameter range keluaran dan range
keluaran.....................................................................................
64
Gambar 3-28 Diagram alir masukan first parameter (P1)............................. 65
Gambar 3-29 Diagram alir pembacaan MAD01 dan penyimpanan
data……………………………………………………………
66
Gambar 3-30 Diagram alir keluaran............................................................... 66
Gambar 3-31 Diagram alir hapus memori DM.............................................. 67
Gambar 4-1(a) Papan kontrol tampak dalam………………………………… 69
Gambar 4-1(b) Papan kontrol tampak depan…………………………………. 69
Gambar 4-2(a) Papan power supply………………………………………….. 69
Gambar 4-2(b) Papan rangkaian……………………………………………… 69
Gambar 4-3(a) Tampilan menu utama……………………………………….. 70
Gambar 4-3(b) Tampilan monitor screen…………………………………….. 70
Gambar 4-3(c) Tampilan set screen………………………………………….. 70
Gambar 4-3(d) Tampilan graph line…………………………………………. 70
Gambar 4-4 Grafik hubungan antara tegangan motor dengan keluaran 71
xx
sensor kecepatan……………………………………………...
Gambar 4-5 Grafik persen error(%) pengukuran tegangan keluaran
penguat untuk frekuensi bervariasi…………………………..
73
Gambar 4-6 Hasil keluaran pembangkit gelombang kotak dan segitiga...... 74
Gambar 4-7 Hasil keluaran rangkaian penyearah presisi............................. 75
Gambar 4-8 Hasil keluaran pembangkit gelombang kotak dan segitiga dan
sinyal PWM............................................................................
75
Gambar 4-9 Hasil pengujian programmable terminal (PT) NT30C............ 78
Gambar 4-10 Grafik persen error(%) tampilan kecepatan motor pada PT
NT30C untuk tegangan motor bervariasi.................................
79
Gambar 4-11 Grafik persen error (%) keluaran Frequency to Voltage
Converter untuk frekuensi sensor bervariasi............................
79
Gambar 4-12 Tanggapan sistem dengan nilai Pb = 170……………………. 82
Gambar 4-13 Tanggapan sistem dengan nilai parameter Pb = 170 dan nilai
parameter Ti = 50……………………………………………
84
Gambar 4-14 Tanggapan sistem dengan nilai Pb = 150…………………… 86
Gambar 4-15 Tanggapan sistem dengan nilai parameter Pb = 150 dan nilai
parameter Ti = 50……………………………………………
88
Gambar 4-16 Snapshot listing program tombol ON/OFF............................... 91
Gambar 4-17 Snapshot listing program untuk SCADA................................. 91
Gambar 4-18 Snapshot listing program untuk keluaran terminal tegangan.. 91
xxi
Gambar 4-19 Snapshot listing program untuk kondisi tiap terminal
tegangan dalam kondisi ON.....................................................
92
Gambar 4-20 Snapshot listing program untuk kondisi tiap terminal
tegangan dalam kondisi OFF....................................................
93
Gambar 4-21 Snapshot listing program untuk indikator keluaran pada
buzzer.......................................................................................
94
Gambar 4-22 Snapshot listing program inisialisasi PT NT30C...................... 95
Gambar 4-23 Snapshot listing program untuk masukan set point.................. 95
Gambar 4-24 Snapshot listing program masukan parameter Pb..................... 96
Gambar 4-25 Snapshot listing program masukan parameter Ti..................... 98
Gambar 4-26 Snapshot listing program masukan parameter Td.................... 100
Gambar 4-27 Snapshot listing program masukan parameter periode
sampling...................................................................................
102
Gambar 4-28 Snapshot listing program masukan parameter operation
specifier dan masukan filter coeffisient....................................
103
Gambar 4-29 Snapshot listing program masukan parameter range keluaran
dan range masukan...................................................................
104
Gambar 4-30 Snapshot listing program masukan first parameter (P1).......... 106
Gambar 4-31 Snapshot listing program pembacaan MAD01 dan
penyimpanan.............................................................................
107
Gambar 4-32 Snapshot listing program PID................................................... 108
xxii
xxiii
Gambar 4-33 Snapshot listing program keluaran MAD01............................. 108
Gambar 4-34 Snapshot listing program hapus alamat DM............................. 109
DAFTAR TABEL
Tabel 2-1 Perbandingan sistem terpusat dan sistem terdistribusi………............. 6
Tabel 2-2 Setting dan fungsi pada PI ………………………………………….. 25
Tabel 2-3 Spesifikasi masukan MAD01………………………………………... 27
Tabel 2-4 Alokasi IR pada MAD01…………………………………………….. 27
Tabel 2-5 Spesifikasi keluaran MAD01………………………………………… 28
Tabel 2-6 Alokasi channel MAD01……………………………………….......... 28
Tabel 2-7 Setting range MAD01………………………………………………... 29
Tabel 2-8 Tabel intruksi PLC…………………………………………………… 35
Tabel 4-1 Hasil pengujian rangkaian pembangkit gelombang kotak dan
segitiga…….…………………………………………………………. 74
Tabel 4-2 Hasil pengujian rangkaian penyearah presisi………………………… 74
Tabel 4-3 Hasil pengujian driver motor………………………………………… 76
xxiv
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Dalam perkuliahan di Jurusan Teknik Elektro, Universitas Sanata Dharma,
mahasiswa sering melakukan percobaan pengendalian suhu atau pengendalian posisi
menggunakan pengendali PID (baik dengan rangkaian analog maupun mikrokontroler),
misalnya untuk tugas akhir atau praktikum. Sebagian besar pengendali pada laboratorium
kendali Jurusan Teknik Elektro, Universitas Sanata Dharma masih menggunakan
pengendali PID analog. Hal ini menyebabkan praktikan memerlukan waktu yang lama
dalam pengambilan data saat praktikum, karena pemberian nilai-nilai parameter PID dan
pengambilan data dilakukan secara manual, yaitu dengan mengukur tegangan keluaran
(proses value, PV) dan mengatur tegangan pada tiap-tiap parameter PID.
Permasalahan lain juga muncul dari dunia industri. Industri saat ini banyak yang
membutuhkan suatu alat yang dapat mengendalikan kecepatan motor dc dan dapat
dimonitor dari jarak jauh. Sedangkan harga modul untuk control drive sangat mahal, oleh
karena itu perlu dibuat suatu alat yang dapat mengendalikan kecepatan motor dc dan dapat
dimonitor dari jarak jauh serta mudah dalam pengaturan nilai-nilai parameter PID. Alat
seperti ini biasa disebut DC control drive.
DC control drive merupakan alat yang berfungsi untuk mengendalikan kecepatan
motor dc dengan menggunakan PLC CPM2A sebagai pengendali utamanya. Alat ini juga
dapat digunakan sebagai modul praktikum kendali pada laboratorium kendali Jurusan
Teknik Elektro, Universitas Sanata Dharma. DC control drive dirancang agar dapat
terintegrasi dengan SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), dapat
1
menampilkan kecepatan motor dc, dan menampilkan nilai-nilai parameter PID pada
programmable terminal (PT) NT30C. Disamping mengendalikan kecepatan motor dc, alat
ini juga menyediakan beberapa sumber tegangan yang digunakan untuk mengoperasikan
sistem.
1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah membuat DC control drive pada
mini DCS yang berfungsi mengendalikan kecepatan motor dc dan menyediakan sumber
tegangan.
Beberapa manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah :
1. Memberikan DC control drive yang lebih murah yang dapat dimonitor oleh SCADA
untuk kalangan industri.
2. Memberikan alternatif lain untuk digunakan sebagai control drive pada
laboratorium kendali Jurusan Teknik Elektro, Universitas Sanata Dharma maupun
pada perusahaan-perusahaan.
3. Membantu dosen pengampu mata kuliah kendali terprogram dalam menjelaskan
tentang aplikasi PLC CPM2A.
4. Sebagai referensi yang dapat mendukung penelitian selanjutnya yang berkaitan
dengan perancangan DC control drive menggunakan PLC CPM2A.
1.3 Batasan Masalah
Secara menyeluruh penelitian ini dibatasi pada :
1. Pendeteksi kecepatan motor menggunakan sensor opto interrupter.
2. Pengendali menggunakan PLC OMRON CPM2A-20CDR-A.
3. Modul ADC/DAC menggunakan CPM1A-MAD01.
2
4. Penampil menggunakan PT NT30C.
5. Motor dc yang digunakan untuk conveyor dikontrol secara PID.
6. Masukan setting parameter PID melalui tombol touch switch pada PT
NT30C.
7. Sumber tegangan yang disediakan adalah 12 volt DC, -12 volt DC, dan 220
volt AC.
8. PT NT30C menampilkan kecepatan motor dc, set point, nilai parameter PB,
nilai parameter Ti, nilai parameter Td dan kondisi terminal tegangan.
1.4 Metodologi Penelitian
Penulis melakukan penelitian dengan:
1. Mengumpulkan referensi dan literatur dari perpustakaan dan internet.
2. Menyusun referensi dan literatur yang telah ada.
3. Melakukan perancangan dan pembuatan alat yang terencana meliputi
perancangan perangkat keras dan lunak. Untuk mengetahui hasil
perancangan sesuai dengan hasil yang di inginkan, maka pada perancangan
perangkat keras akan dilakukan simulasi.
4. Melakukan pengujian hasil perancangan. Titik perancangan yang akan diuji
adalah keluaran pada sensor opto interrupter, tegangan keluaran pada
frequency to voltage converter, keluaran pada pembangkit gelombang kotak
dan segitiga, terminal tegangan, PT NT30C dan kecepatan motor dc.
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan laporan ini adalah sebagai berikut:
3
4
Bab I Pendahuluan
Bab ini berisi judul, latar belakang, tujuan, manfaat, batasan masalah,
metodologi penelitian, dan sistematika penulisan.
Bab II Dasar Teori
Bab ini berisi dasar teori sensor kecepatan, frequency to voltage converter,
pembangkit gelombang kotak dan segitiga, penyearah presisi, driver motor
dan PT NT30C.
Bab III Rancangan Penelitian
Bab ini berisi rancangan simulasi yang dibuat meliputi diagram blok dan
bagan alir program (flow chart).
Bab IV Pengamatan dan Pembahasan
Bab ini berisi hasil pengamatan yang dilakukan dan pembahasan dari hasil
pengamatan tersebut.
Bab V Penutup
Bab ini berisi kesimpulan dari hasil pengamatan dan pembahasan rangkaian
serta saran-saran yang menyangkut ide-ide mengenai langkah-langkah lanjut
untuk perbaikan dan pengembangan penelitian yang telah dilakukan.
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Distributed Control System (DCS)
Distributed control system (DCS) atau sistem kendali terdistribusi merupakan
salah satu metode pengendalian yang menggunakan beberapa unit pemroses untuk
mengendalikan suatu plant dengan tujuan agar beban pengendalian dapat terbagi [1].
Gambar 2-1 menunjukkan sistem terkendali terdistribusi. Beban komputasi yang harus
dilakukan terhadap plant pengendalian tersebut dirancang agar tidak tertumpu pada suatu
unit pemroses, melainkan didistribusikan pada beberapa unit. Beberapa unit pemroses
harus dapat saling bekerja sama sehingga dapat membangun suatu sistem yang
terintegrasi.
Gambar 2-1. Sistem kendali terdistribusi [1]
Secara garis besar, perbedaan antara sistem kendali terpusat (central) dengan
sistem kendali terdistribusi (distributed control system) ditunjukkan pada Tabel 2-1 [2].
5
6
Tabel 2-1. Tabel perbandingan sistem terpusat dan sistem terdistribusi [2]
Sistem terpusat (central) Sistem terdistribusi (distributed) Banyak kabel Data terkirim melalui jaringan khusus
terprogram terkonfigurasi Mudah rusak Resiko rendah
Dengan adanya suatu sistem kendali yang terdistribusi, maka semua proses yang
dikendalikan dengan menggunakan sistem akan terdistribusi ke stasiun-stasiun kontrol
(control station). Masing-masing proses akan dikendalikan oleh masing-masing control
station sehingga gangguan-gangguan yang mungkin timbul akan mudah terlacak dan
gangguan yang timbul pada salah satu proses tidak akan berpengaruh bagi proses lainnya.
Pada sistem kendali terpusat, gangguan pada salah satu proses akan membawa
akibat buruk bagi proses lainnya. Tujuan akhir sistem kendali terdistribusi adalah untuk
meningkatkan kinerja sistem kendali plant. Kinerja-kinerja yang dipengaruhi dengan
adanya sistem kendali terdistribusi adalah:
1. Produksi
• Mengoptimalkan jadwal produksi.
• Mengoptimalkan penempatan peralatan.
2. Efisiensi
• Penghematan energi dan material.
3. Keselamatan kerja dan penghematan biaya
• Optimasi besar plant.
4. Peningkatan unjuk kerja suatu sistem peralatan
Keuntungan dan kelebihan yang dimiliki DCS:
1. DCS dapat dipasang untuk aplikasi dalam konfigurasi yang sangat sederhana,
kemudian dapat ditingkatkan dan diperluas sesuai kebutuhan selanjutnya.
7
2. Sistem dapat melakukan multifungsi paralel karena sistem tersusun dari
multiprosesor.
3. Pengkabelan pengendali lebih hemat atau sedikit dibanding dengan
konfigurasi kendali komputer terpusat.
4. Model jaringan memberikan informasi proses seluruh bagian perusahaan
sehingga, menajemen pabrik dan proses berjalan lebih efisien.
Jaringan bus I/O (I/O bus networks) merupakan hal yang paling utama dalam
sistem kontrol terdistribusi. Jaringan bus I/O memungkinkan setiap PLC berkomunikasi
dengan perangkat I/O seperti halnya sebuah sistem komputer pengawas berkomunikasi
dengan PLC dalam local area network (LAN).
Gambar 2-2. Diagram blok jaringan bus I/O [2]
Arsitektur jaringan bus I/O mengikuti konfigurasi pohon, dimana setiap perangkat
masukan misalnya sensor dihubungkan secara langsung pada PLC atau bus LAN. Gambar
2-2 menunjukkan diagram blok jaringan bus I/O. Di dalam jaringan bus I/O, PLC
berhubungan langsung dengan perangkat masukan tanpa menggunakan modul I/O,
sehingga PLC berkomunikasi dengan setiap perangkat I/O berdasarkan protokol bus.
8
2.2 Sensor Kecepatan
Sensor kecepatan adalah sebuah rangkaian elektronik yang terdiri dari
sebuah opto interrupter dan resistor [3]. Opto interrupter terdiri dari sebuah dioda
infrared dan sebuah fototransistor yang dipasang saling berhadapan. Opto interrupter
memiliki bentuk fisik yang menyerupai huruf U dengan satu sisi terdapat dioda infrared,
sedangkan di hadapannya terdapat fototransistor. Gambar 2-3 menunjukkan rangkaian
sensor kecepatan.
VCC
ISO1OPTO INTERRUPTER
R2R1
I
Gambar 2-3. Rangkaian sensor kecepatan [3]
Dioda infrared hanya mampu melewatkan arus maju maksimal sebesar 20mA.
Oleh karena itu sebuah resistor sebagai pembatas arus perlu ditambahkan. Besaran nilai
resistor minimal ditentukan dengan menggunakan perhitungan sebagai berikut:
IVccR =1 (2.1)
Fototransistor adalah suatu semikonduktor yang dapat beroperasi jika bidang
penerima cahaya disinari oleh cahaya. Bila bidang penerima cahaya fototransistor disinari
oleh cahaya dari dioda infrared pasangannya, maka transistor akan aktif (ON) dan
keluaranan sensor kecepatan akan low. Apabila ada penghalang antara dioda infrared dan
9
fototransistor, maka fototransistor tidak aktif (OFF). Opto interrupter biasanya digunakan
sebagai sensor gerakan.
2.3 Frequency to Voltage Converter
LM2917 adalah IC single chip frequency to voltage converter atau sering disebut
rangkaian tachogenerator statis yang didesain dengan pemakaian komponen eksternal
seminimal mungkin, namun dapat menghasilkan tegangan keluaran yang optimal [4].
Tachogenerator statis mengambil pulsa dari pembangkit frekuensi masukan melalui
komparator pertama. Masukan inverting pada komparator pertama dihubungkan dengan
ground melalui sebuah kapasitor seri dan masukan non-inverting mendapat masukan
sinyal gelombang kotak. Gambar 2-4 menunjukkan rangkaian frequency to voltage
converter.
Gambar 2-4. Rangkaian frequency to voltage converter [4]
Komparator pertama berfungsi sebagai detektor tegangan saat berada di nol volt
(zero crossing detector) yang membandingkan gelombang persegi pada masukan non-
inverting dengan acuan tegangan 0 volt pada masukan inverting. Keluaran dari
komparator pertama diumpankan pada charge pump yang berfungsi mengubah frekuensi
10
menjadi tegangan pada saat sinyal masukan berubah keadaan. Tegangan yang dihasilkan
oleh rangkaian tachogenerator dirumuskan dengan persamaan:
Vo = VCC x f IN x C1 x R1 x K (2.2)
dengan K adalah konstanta penguatan LM2917 sebesar 1 kali, sedangkan C2 pada
Gambar 2-4 berfungsi sebagai perbaikan riple tegangan.
Frekuensi masukan maksimum dari frequency to voltage converter (F to V)
LM2917 ditentukan dengan persamaan berikut:
Fmaks = VCCC
Ic×1
(2.3)
dengan nilai C1 didapat dari:
C1 = VCCFmaks
Ic×
(2.4)
2.4 Penguat Operasional
2.4.1 Penguat Operasional sebagai Penguat Non-Inverting
Sering kali penguat yang memberikan keluaran sama besar dan sefasa dengan
masukannya, serta memenuhi hubungan Rf tertentu dengan Ri dibutuhkan dalam
perancangan [5, 6]. Oleh karena itu, rangkaian penguat non-inverting digunakan untuk
memperoleh penguatan yang sefasa dengan masukannya. Gambar 2-5 menunjukkan
rangkaian penguat non-inverting.
Gambar 2-5. Rangkaian penguat operasional sebagai penguat non-inverting [5]
11
Dengan asumsi tegangan antara tegangan terminal inverting (-) dan non-inverting
(+) adalah 0 volt, berarti tegangan di titik A sama dengan Vi. Arus yang mengalir pada Ri
sama dengan arus yang mengalir pada Rf, yaitu:
RiViI = (2.5)
Penguatan tegangan dapat dihitung dengan persamaan:
⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞+=
RiRfVo 1 Vi
⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞+=
RiRf
ViVo 1 (2.6)
2.4.2 Penguat Operasional sebagai Pengikut Tegangan (Voltage Follower)
Pengikut tegangan (voltage follower) kadang-kadang disebut sebagai penyangga
atau buffer dan memiliki fungsi yang sama dengan seperti pengikut emiter (emitter
follower) [5]. Buffer tegangan berfungsi untuk mempertahankan tegangan keluaran agar
tidak terbebani oleh beban. Tegangan keluaran yang dihasilkan rangkaian buffer persis
sama dengan tegangan masukan. Gambar 2-6 menunjukkan rangkaian penguat
operasional sebagai pengikut tegangan.
V o
Rb
RaV o
V i V i
+
-
lm741
3
26
74
+
-
lm741
3
26
74
Gambar 2-6. Rangkaian penguat operasional sebagai pengikut tegangan [5]
12
Pada rangkaian pengikut tegangan, Ra = ∞ dan Rb = 0. Dengan demikian
penguatan tegangan selalu 1, yang dinyatakan dengan persamaan berikut:
Vo = Vi (2.7)
2.4.3 Penguat Operasional sebagai Pembanding (Comparator)
Op-Amp memiliki dua masukan, yaitu masukan inverting dan non-inverting [5,
6]. Op-Amp dapat digunakan sebagai pembanding untuk melihat status keluarannya yang
mengindikasikan mana diantara kedua tegangan masukan yang lebih besar. Dengan
menerapkan biasing dc pada masukan Op-Amp, level transisi dapat diatur pada level
tegangan yang diinginkan. Hal ini tergantung pula pada polaritas biasing dan pada
terminal Op-Amp mana yang diberi biasing. Gambar 2-7 menunjukkan pembanding non-
inverting bias positif.
Gambar 2-7. Pembanding non-inverting dengan bias positif [5]
Dari Gambar 2-7, dapat diketahui bahwa saat Vi < Vref, maka Vo = -Vsat,
sedangkan saat Vi > Vref, maka Vo = Vsat. Pembanding inverting dengan bias positif
ditunjukkan oleh Gambar 2-8. Dari Gambar 2-8 terlihat bahwa saat Vi < Vref, maka Vo =
Vsat, sedangkan saat Vi > Vref, maka Vo = -Vsat.
Vsat
-Vsat
Vref
Vo
Vi
Gambar 2-8. Pembanding inverting dengan biasing positif [5]
13
2.4.4 Penguat Operasional sebagai Pembangkit Gelombang kotak dan Segitiga
Pembangkit gelombang kotak dan segitiga merupakan satu rangkaian yang
bermanfaat [5]. Rangkaian dapat menghasilkan dua gelombang yaitu gelombang segitiga
dan gelombang kotak Secara serempak. Rangkaian dapat menggunakan dua Op-Amp dan
beberapa komponen pasif. Rangkaian ini terdiri atas satu pembanding non-inverting
dengan histerisis (rangkaian schmitt trigger) dan integrator. Gambar 2-9 menunjukkan
rangkaian pembangkit gelombang kotak dan segitiga.
Keluaran pembanding digunakan untuk masukan integrator dan keluaran
integrator digunakan untuk masukan pembanding. Hubungan seperti ini akan
mengakibatkan pengulangan (feedback loop) lengkap. Tegangan ambang atau transisi
didapatkan dari:
VT = 21
RR Vsat =
11
KRR Vsat =
KVsat (2.8)
dengan Vsat adalah sumber tegangan (VCC) dan K adalah perbandingan nilai R2 dengan
R1. Frekuensi gelombang didapatkan dari:
F = RCK
4 (2.9)
VEE
C
R
R2
VCC
VCC
+
-
LM324
5
67
411
+
-
LM324
3
21
411
Vo segitiga VEE
R1
Gambar 2-9. Rangkaian pembangkit gelombang kotak dan segitiga [5]
14
2.4.5 Penguat Operasional sebagai Penyearah Presisi Gelombang Penuh
Rangkaian penguat operasional sebagai penyearah presisi gelombang penuh terdiri
atas dua buah penguat operasional [7]. Penguat operasional yang pertama berfungsi
sebagai penyearah presisi setengah gelombang inverting dan penguat operasional yang
kedua berfungsi sebagai penjumlah inverting.
D2
R
R/2
+
-
3
26
74
+
-
3
26
74v i
R
D1
Rf
R
v o
Gambar 2-10. Penyearah presisi gelombang penuh [7]
Keuntungan menggunakan rangkaian ini adalah tegangan keluaran yang tidak
mengalami pengurangan tegangan yang disebabkan oleh biasing tegangan maju dioda,
sehingga tegangan di bawah biasing tegangan maju dioda juga dapat disearahkan.
Gambar 2-10 menunjukkan rangkaian penguat operasional sebagai penyearah presisi
gelombang penuh. Besarnya penguatan dapat dihitung dengan:
Penguatan = RRf (2.10)
2.5 Driver Motor DC
Driver motor dc berguna untuk menjalankan motor dc permanen [8]. Rangkaian
driver yang digunakan adalah rangkaian Darlington yang merupakan suatu metode
penyambungan yang dipakai dalam transistor dua kutub guna memberikan suatu
15
pasangan transistor komposit dengan penguatan arus yang tinggi dan impedansi masukan
yang tinggi pula. Gambar 2-11 menunjukkan rangkaian driver motor dc.
Q1BD139
3
2
1Q32N3055
3
2
1
RB
D1
Q22N3055
3
2
1
A-
+MOTOR DC
12
PWM
VCC
Gambar 2-11. Rangkaian driver motor dc [8]
Nilai RB dihitung dengan persamaan:
B
PWM
IVbeV
RB2−
= (2.11)
dengan IB adalah arus yang mengalir pada resistor Q1 (RB) dan VPWM adalah nilai
tegangan keluaran rangkaian PWM. Koneksi Darlington menggunakan dua transistor
berbeda yang mempunyai penguatan arus β1 dan β2, sehingga akan menghasilkan
penguatan arus [7]:
βD = β1 β2 (2.12)
dengan βD adalah penguatan arus koneksi Darlington dan β1 dan β2 adalah penguatan arus
pada transistor1 (Q1) dan tansistor2 (Q2). Arus kolektor (Ic) dapat dihitung dengan
persamaan:
IC = βD IB (2.13)
16
2.6 Tanggapan Transien
Tanggapan transien suatu sistem terhadap masukan tangga satuan tergantung
transien terhadap variasi sistem [9]. Tanggapan transien suatu sistem kontrol secara
praktek selalu menunjukkan osilasi teredam sebelum mencapai keadaan tunaknya.
Tanggapan transien pada umumnya dikelompokkan sebagai berikut:
1. Time delay (td / waktu tunda) merupakan waktu yang diperlukan oleh tanggapan
untuk mencapai setengah nilai akhir untuk waktu yang pertama.
2. Time rise (tr / waktu naik) merupakan waktu yang diperlukan oleh tanggapan
untuk naik dari 10% menjadi 90%, 5% menjadi 95%, atau 0% menjadi 100%
dari nilai akhir yang bisa digunakan. Untuk sistem atas redaman waktu naik
yang biasa digunakan 10% menjadi 90%.
3. Time peak (tp / waktu puncak) merupakan waktu yang diperlukan tanggapan
untuk mencapai puncak pertama overshoot.
4. Waktu turun (ts) merupakan waktu yang diperlukan untuk menanggapi kurva
agar dapat mencapai dan tetap berada dalam rentang nilai akhir ukuran yang
disederhanakan dengan prosentase harga akhirnya (biasanya 2% atau 5%).
Waktu turun tadi dihubungkan dengan tetapan waktu terbesar sistem kontrol.
5. Maximum overshoot (Mp) merupakan nilai puncak kurva tanggapan yang
mempunyai nilai lebih dari satu, sehingga biasa digunakan prosen overshoot
maksimum, dan didefinisikan sebagai berikut:
Maksimum (persen) overshoot = %100)(c
)(c)to(c×
∞∞− (2.14)
besarnya prosen overshoot maksimum menunjukkan kestabilan relatif dari sistem.
Gambar 2-12 menunjukkan kurva tanggapan transien.
17
Gambar 2-12. Kurva tanggapan transien [9]
2.7 Pengendali PID
Keberadaan pengendali dalam sebuah sistem kendali mempunyai kontribusi yang
besar terhadap perilaku sistem [9,10]. Pada prinsipnya hal itu disebabkan oleh tidak dapat
diubahnya komponen penyusun sistem tersebut. Artinya, karakteristik plant harus
diterima sebagaimana adanya, sehingga perubahan perilaku sistem hanya dapat dilakukan
melalui penambahan suatu sub sistem, yaitu pengendali. Salah satu tugas komponen
pengendali adalah mereduksi sinyal kesalahan, yaitu perbedaan antara sinyal setting dan
sinyal aktual. Hal ini sesuai dengan tujuan sistem kendali untuk mendapatkan sinyal
aktual senantiasa (diinginkan) sama dengan sinyal setting.
Semakin cepat reaksi sistem mengikuti sinyal aktual dan semakin kecil kesalahan
yang terjadi, semakin baiklah kinerja sistem kendali yang diterapkan. Apabila perbedaan
antara nilai setting dengan nilai keluaran relatif besar, maka pengendali yang baik
seharusnya mampu mengamati perbedaan ini untuk segera menghasilkan sinyal keluaran
untuk mempengaruhi plant. Dengan demikian sistem secara cepat mengubah keluaran
plant sampai diperoleh selisih antara setting dengan besaran yang diatur sekecil mungkin.
18
2.7.1 Pengendali Proposional
Pengendali proposional (P) memiliki keluaran yang sebanding/proposional dengan
besarnya sinyal kesalahan (selisih antara besaran yang diinginkan dengan harga
aktualnya). Secara lebih sederhana dapat dikatakan, bahwa keluaran pengendali
proporsional merupakan perkalian antara konstanta proporsional dengan masukannya.
Perubahan pada sinyal masukan akan segera menyebabkan sistem secara langsung
mengubah keluarannya sebesar konstanta pengalinya.
Gambar 2-13 menunjukkan diagram blok yang menggambarkan hubungan antara
besaran setting, besaran aktual dengan besaran keluaran pengendali proporsional. Sinyal
kesalahan (error) merupakan selisih antara besaran setting dengan besaran aktualmya.
Selisih ini akan mempengaruhi pengendali, untuk mengeluarkan sinyal positif
(mempercepat pencapaian harga setting) atau negatif (memperlambat tercapainya harga
yang diinginkan).
Gambar 2-13. Diagram blok pengendali proporsional [9]
Pengendali proporsional memiliki 2 parameter, pita proporsional (proportional
band) dan konstanta proporsional. Daerah kerja pengendali efektif dicerminkan oleh pita
proporsional, sedangkan konstanta proporsional menunjukkan nilai faktor penguatan
terhadap sinyal kesalahan, Kp. Hubungan antara pita proporsional (PB) dengan konstanta
proporsional (Kp) ditunjukkan secara prosentase oleh persamaan berikut:
(2.15)
19
Gambar 2-14. Proportional band dari pengendali proporsional tergantung penguatan [9]
Gambar 2-14 menunjukkan grafik hubungan antara PB, keluaran pengendali dan
kesalahan yang merupakan masukan pengendali. Ketika konstanta proporsional
bertambah semakin tinggi, pita proporsional menunjukkan penurunan yang semakin kecil,
sehingga lingkup kerja yang dikuatkan akan semakin sempit.
2.7.2 Pengendali Integral
Pengendali integral (I) berfungsi menghasilkan respon sistem yang memiliki
kesalahan keadaan mantap nol. Kalau sebuah plant tidak memiliki unsur integrator (1/s ),
pengendali proporsional tidak akan mampu menjamin keluaran sistem dengan kesalahan
keadaan mantap nol. Dengan pengendali integral, respon sistem dapat diperbaiki, yaitu
mempunyai kesalahan keadaan mantap nol.
Gambar 2-15. Kurva sinyal kesalahan e(t) terhadap t dan kurva u(t) terhadap t pada
pembangkit kesalahan nol [9]
20
Pengendali integral memiliki karakteristik seperti halnya sebuah integral.
Keluaran pengendali sangat dipengaruhi oleh perubahan yang sebanding dengan nilai
sinyal kesalahan. Keluaran pengendali ini merupakan jumlahan yang terus menerus dari
perubahan masukannya. Kalau sinyal kesalahan tidak mengalami perubahan, keluaran
akan menjaga keadaan seperti sebelum terjadinya perubahan masukan.
Sinyal keluaran pengendali integral merupakan luas bidang yang dibentuk oleh
kurva kesalahan penggerak. Sinyal keluaran akan berharga sama dengan harga
sebelumnya ketika sinyal kesalahan berharga nol. Gambar 2-15 menunjukkan contoh
sinyal kesalahan yang diumpankan ke dalam pengendali integral dan keluaran pengendali
integral terhadap perubahan sinyal kesalahan tersebut.
Gambar 2-16. Diagram blok hubungan antara besaran kesalahan dengan pengendali
integral [9]
Gambar 2.17. Perubahan keluaran sebagai akibat penguatan dan kesalahan [9]
Gambar 2-16 menunjukkan diagram blok antara besaran kesalahan dengan
keluaran suatu pengendali integral. Pengaruh perubahan konstanta integral terhadap
keluaran integral ditunjukkan oleh Gambar 2-17. Ketika sinyal kesalahan berlipat ganda,
nilai laju perubahan keluaran pengendali berubah menjadi dua kali dari semula. Jika nilai
21
konstanta integrator berubah menjadi lebih besar, maka sinyal kesalahan yang relatif kecil
dapat mengakibatkan laju keluaran menjadi besar.
2.7.3 Pengendali Diferensial
Keluaran pengendali diferensial (D) memiliki sifat seperti halnya suatu operasi
derivatif. Perubahan yang mendadak pada masukan pengendali, akan mengakibatkan
perubahan yang sangat besar dan cepat. Gambar 2-18 menunjukkan diagram blok yang
menggambarkan hubungan antara sinyal kesalahan dengan keluaran pengendali.
Gambar 2-18. Diagram blok pengendali diferensial [9]
Gambar 2-19 menyatakan hubungan antara sinyal masukan dengan sinyal
keluaran pengendali diferensial. Ketika masukannya tidak mengalami perubahan,
keluaran pengendali juga tidak mengalami perubahan, sedangkan apabila sinyal masukan
berubah mendadak dan menaik (berbentuk fungsi step), keluaran menghasilkan sinyal
berbentuk impuls. Jika sinyal masukan berubah naik secara perlahan (fungsi ramp),
keluarannya justru merupakan fungsi step yang besar magnitudnya sangat dipengaruhi
oleh kecepatan naik dari fungsi ramp dan faktor konstanta diferensialnya Td.
Gambar 2-19. Kurva waktu hubungan masukan-keluaran pengendali diferensial [9]
22
2.7.4 Pengendali Proposional, Integral dan Diferensial
Setiap kekurangan dan kelebihan dari masing-masing pengendali P, I dan D dapat
saling menutupi dengan menggabungkan ketiganya secara paralel menjadi pengendali
proposional plus integral plus diferensial (pengendali PID). Elemen-elemen pengendali P,
I dan D masing-masing secara keseluruhan bertujuan untuk mempercepat reaksi sebuah
sistem, menghilangkan offset dan menghasilkan perubahan awal yang besar. Gambar 2-20
menunjukkan diagram blok pengendali PID.
Gambar 2-20. Diagram blok pengendali PID analog [9]
Keluaran pengendali PID merupakan jumlahan dari keluaran pengendali
proporsional, keluaran pengendali integral dan keluaran pengendali diferensial. Gambar
2-21 menunjukkan hubungan tersebut. Karakteristik pengendali PID sangat dipengaruhi
oleh kontribusi besar dari ketiga parameter P, I dan D. Penyetelan konstanta Kp, Ti, dan
Td akan mengakibatkan penonjolan sifat dari masing-masing elemen. Satu atau dua dari
ketiga konstanta tersebut dapat diatur lebih menonjol dibanding yang lain. Konstanta
yang menonjol itulah akan memberikan kontribusi pengaruh pada respon sistem secara
keseluruhan.
Gambar 2-21. Hubungan dalam fungsi waktu antara sinyal keluaran dengan masukan
untuk pengendali PID [9]
23
2.8 Metode Penalaan Heuristic
Penalaan parameter pengendali PID (Proporsional Integral Diferensial) selalu
didasari atas tinjauan terhadap karakteristik yang diatur (Plant) [9]. Dengan demikian
betapapun rumitnya suatu plant, perilaku plant tersebut harus diketahui terlebih dahulu
sebelum penalaan parameter PID itu dilakukan. Karena penyusunan model matematik
plant tidak mudah, maka dikembangkan suatu metode eksperimental. Metode ini
didasarkan pada reaksi plant yang dikenai suatu perubahan. Salah satu metode
pendekatan eksperimental penalaan pengendali PID, yakni metode heuristic (coba-coba).
Metode heuristic dilakukan dengan cara sebagai berikut:
1. Lakukan aksi proposional saja, dengan cara:
a. Hilangkan pengaruh I dan D (I dan D dalam kondisi disable).
b. Mulailah dengan PB yang besar, kemudian dikurangi sehingga diperoleh
grafik yang stabil dan tidak ada offset.
2. Aksi I
Jika hasil (1) terdapat offset, hilangkan offset tersebut dengan menambah
pengendali integral:
a. Hilangkan pengaruh pengendali D
b. Mulailah dengan Ti yang besar, kemudian dikurangi sehingga diperoleh
grafik yang stabil dan tidak ada offset.
3. Aksi D
Jika hasil keluaran (2) lambat, percepat responnya dengan menambah pengendali
D dengan cara:
a. Aktifkan pengendali D
24
b. Mulailah dengan Td yang rendah, kemudian dikurangi sehingga diperoleh
grafik yang diinginkan.
2.9 Pengendali PID pada PLC CPM2A
PID akan melakukan perhitungan pada data masukan, bila kondisi eksekusi ON
dan periode sampling sudah berlalu [11]. Periode sampling adalah waktu yang harus
tercapai sebelum data masukan dibaca untuk diproses. Proces variabel (PV) pada
pengendali PID PLC CPM2A diletakkan pada word masukan (IW), Manipulated variabel
(MV) diletakkan pada word keluaran (OW) dan parameter-parameter kontrol PID
diletakkan pada parameter first (P1 sampai P1+6). Gambar 2-22 menunjukkan hubungan
antara periode sampling dan proses PID. Pengolahan PID dilakukan hanya ketika periode
sampling (dalam hal ini 100 ms) sudah berlalu.
Gambar 2-22. Hubungan periode sampling dan proses PID [11]
2.9.1 Aksi Pengendali PID 2.9.1.1 Kondisi Eksekusi OFF
Semua data yang telah diatur ditahan. Bila kondisi eksekusi adalah OFF,
manipulated variabel (MV) dapat tertulis pada word keluaran (OW) untuk mencapai
pengendali manual.
25
2.9.1.2 Kondisi Eksekusi Naik Tepi
Daerah kerja diinisialisasikan berdasarkan parameter-parameter PID yang telah
diatur dan aksi pengendalian PID dimulai. Perubahan-perubahan radikal dan mendadak di
dalam keluaran manipulated variabel (MV) tidak dibuat bila aksi mulai menghindari
pengaruh kurang baik di sistem terkendali.
2.9.1.3 Kondisi eksekusi ON
PID dieksekusi pada interval yang didasarkan pada periode sampling, menurut
parameter-parameter PID yang telah diatur. Periode sampling adalah interval waktu untuk
mendapat kembali data pengukuran untuk menyelesaikan satu aksi PID. PID dieksekusi
menurut CPU cycle, sangat mungkin ada kasus-kasus periode sampling terlewati. Pada
kasus ini, interval waktu sampling berikutnya dikurangi. Seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 2-22.
Tabel 2-2. Setting dan fungsi pada PI [11]
Words Bits Parameter name Fungsi P1 00 to 15 Set value (SV). Nilai target untuk pengendali PID. Diatur
bilangan biner dengan banyaknya bit oleh range parameter masukan.
P1+1 00 to 15 Proportional band width
Parameter ini menetapkan propotional band. Range masukan dari 0.1% sampai 999.9%. Harus BCD dari 0001 sampai 9999.
P1+2 00 to 15 Integral time (Ti)
Nilai ini yang meningkatkan penguatan integral. Dalam BCD dari 0001 sampai 8191, atau 9999. Pengaturan 9999 disables kendali integral.
P1+3 00 to 15 Derivative time (Td)
Nilai ini yang meningkatkan penguatan derivative. harus BCD dari 0001 sampai 8191, atau 0000. (0000 disables kendali derivatif.)
P1+4 00 to 15 Periode sampling (τ)
Atur interval sampling data masukan. Harus BCD dari 0001 sampai 1023. Periode sampling akan diatur dari 0.1 sampai 102.3 s
P1+5 00 to 03 Operation specifier
Atur operasi normal atau kebalikan. Atur 0 untuk menetapkan operasi kebalikan atau 1 untuk menetapkan operasi normal.
26
Tabel 2-2 (lanjutan). Setting dan fungsi pada PI [11]
Words Bits Parameter name Fungsi
08 to15 masukan filter coefficient (α)
Menentukan kekuatan masukan filter. Pengaturan ini harus BCD dari 100 sampai 199, atau 000. Pengaturan 000 menentukan nilai standar (0.65) dan menentukan 100 sampai 199 pengaturan koefisien dari 0.00 sampai 0.99
P1+6 00 to 03 Range keluaran Menentukan banyaknya bit dari data keluaran. Pengaturan ini harus antara 00 dan 08, dimana range keluaran antara 8 dan 16 bit.
08 to 15 Range masukan Menentukan banyaknya bit dari data masukan. Pengaturan ini harus antara 00 dan 08, dimana range keluaran antara 8 dan 16 bit.
PID melakukan pengendalian PID didasarkan pada parameter-parameter yang
telah ditetapkan di dalam P1 sampai P1+6. Bila kondisi eksekusi OFF, maka PID tidak
dieksekusi. Bila kondisi eksekusi adalah ON, maka PID menyelesaikan pengendalian
menurut parameter-parameter yang ditunjuk. Kemudian mengambil range masukan data
biner yang ditetapkan dari word masukan (IW) dan menyelesaikan PID menurut
parameter-parameter yang diatur. Tabel 2-2 menunjukkan setting dan fungsi pada PI
untuk kontrol PID.
2.10 Modul Analog Digital (MAD01)
Modul analog digital (MAD01) mempunyai dua fungsi, yaitu mengubah sinyal
analog menjadi sinyal digital dan mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog [11].
Dalam MAD01 terdapat 4 masukan analog, masing-masing dua masukan arus dan dua
masukan tegangan, kemudian juga terdapat dua keluaran analog, yaitu tegangan dan arus.
Data masukan atau keluaran delapan bit yang dihubungkan dengan PLC dapat diatur
sebagai masukan atau keluaran, tergantung apakah MAD01 difungsikan sebagai
pengubah analog ke digital atau sebaliknya. Gambar 2-23 memperlihatkan ilustrasi
27
masukan / keluaran pada MAD01. Tabel 2-3 memperlihatkan spesifikasi masukan pada
MAD01.
ADC CPM1A MAD01
Data masukan/keluaran
Ke PLC Vin1
Iin1
Vin2
Iin2 Vout Iout
Gambar 2-23. Ilustrasi masukan / keluaran pada MAD01 [11]
Tabel 2-3. Spesifikasi masukan MAD01 [11]
Tegangan masukan 0V s/d 10V atau +1V s/d +5V Range sinyal masukan Arus masukan 4mA s/d 20mA
Tegangan masukan 1/ 256 Resolusi Arus masukan 1/ 256
Tegangan masukan 1.0 % max (skala maksimum) Akurasi Arus masukan 1.0 % max (skala maksimum) Tegangan masukan ± 15V kontinyu Sinyal masukan
maksimal Arus masukan 30m A kontinyu
Setelah diketahui spesifikasi masukan atau keluaran, hal-hal yang berkaitan
dengan instalasi, perlu juga mengetahui alokasi bit Internal Relay (IR). Tabel 2-4
memperlihatkan alokasi Internal Relay (IR) pada MAD01. Tabel 2-5 menunjukkan
spesifikasi keluaran MAD01.
Tabel 2-4. Alokasi IR pada MAD01 [11]
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
s/b x x x x x x x d d d d d d d d
Bit 0 s/d 7 : bit data
28
Bit 8 s/d 14 : bit tidak digunakan
Bit 15 s : sign bit jika 0 tegangan keluaran positif, kalau 1 keluaran negatif.
B : broken wire bit jika 0 tidak ada kerusakan, kalau 1 ada kerusakan.
Tabel 2-5. Spesifikasi keluaran MAD01 [11]
Tegangan keluaran 0V s/d 10V atau -10V s/d +10V Range sinyal keluaran Arus keluaran 4mA s/d 20mA
1/ 256 (0V s/d 10V) Tegangan keluaran 1/ 512 (-10V s/d 10V) Resolusi
Arus keluaran 1/ 256
Tegangan keluaran 1.0 % max (skala maksimum) Akurasi Arus keluaran 1.0 % max (skala maksimum)
Alokasi channel yang akan digunakan pada MAD01 perlu diketahui untuk dapat
membaca tegangan masukan. Alokasi channel MAD01 yang diberikan tergantung dengan
jumlah I/O pada PLC yang digunakan, seperti yang ditunjukkan Tabel 2-6.
Tabel 2-6. Alokasi channel MAD01 [11]
CPU Channel keluaran MAD01
Channel masukan1 MAD01
Channel masukan2 MAD01
10CDx 11 1 2 20CDx 11 1 2 30CDx 12 2 3 40CDx 12 2 3
Langkah selanjutnya adalah menempatkan MAD01 tersebut pada range yang di
kehendaki. Setting range diberikan saat inisialisasi MAD01. Setting range MAD01
ditunjukkan pada Tabel 2-7.
29
Tabel 2-7. Setting range MAD01 [11]
Kode set range Keluaran Masukan1 Masukan2 FF00 0-10V / 4-20mA 0-10V 0-10V FF01 -10-10V / 4-20mA 0-10V 0-10V FF02 0-10V / 4-20mA 1-5V / 4-20mA 0-10V FF03 -10-10V / 4-20mA 1-5V / 4-20mA 0-10V FF04 0-10V / 4-20mA 0-10V 1-5V / 4-20mA FF05 -10-10V / 4-20mA 0-10V 1-5V / 4-20mA FF06 0-10V / 4-20mA 1-5V / 4-20mA 1-5V / 4-20mA FF07 -10-10V / 4-20mA 1-5V / 4-20mA 1-5V / 4-20mA
2.11 Programmable Logic Controller CPM2A
Sistem kontrol adalah serangkaian peralatan elektronik dan perlengkapannya yang
ditempatkan untuk menjamin stabilitas, keakuratan, dan kelancaran transisi dari suatu
proses atau aktivitas produksi [12]. Programmable Logic Controller (PLC) mempunyai
bahasa pemrograman yang digunakan dalam sebuah sistem pengendali, berisi fungsi-
fungsi logika yang ditulis dalam bentuk ladder diagram. Dalam sistem terotomatisasi,
PLC berfungsi sebagai jantung dari sistem kontrol. Program aplikasi kontrol disimpan
dalam memori PLC. Dalam pelaksanaannya, PLC secara terus menerus memonitor
keadaan sistem melalui sinyal arus balik dari peralatan masukan. Logika program
merupakan dasar untuk menentukan jalannya kegiatan untuk dibawa ke dalam peralatan
keluaran.
PLC dapat digunakan untuk mengontrol tugas yang sederhana dan berulang, atau
beberapa PLC dapat dihubungkan bersama-sama dengan pengatur yang lain atau
komputer host melalui sejenis jaringan komunikasi dengan tujuan untuk menggabungkan
kontrol proses yang komplek. Sistem otomatisasi tergantung pada kemampuan PLC untuk
membaca sinyal dari berbagai tipe pendeteksi otomatis (contohnya: proximity switch,
limit switch, level sensor, flow switch dan lain sebagainya) peralatan masukan manual
30
(contohnya: pushbutton, keypad, toggle switch, dan saklar-saklar lainnya), serta peralatan
keluaran (contoh: motor, selenoid, relay, heater, kontaktor, lampu, buzzer dan lain
sebagainya).
2.11.1 Bagian–bagian Programmable Logic Controller
2.11.1.1 Central Processing Unit (CPU)
Central Processing Unit adalah suatu mikroprosesor yang mengkoordinasi
aktivitas-aktivitas sistem PLC. CPU menjalankan program, memproses sinyal I/O dan
mengkomunikasikannya dengan peralatan eksternal.
2.11.1.2 Memori
Karakteristik terpenting dari PLC adalah kemudahan pemakai dalam
menggantikan program dengan mudah dan cepat. Tujuan ini dapat dicapai dengan
membuat karakteristik PLC yang dilengkapi dengan sistem memori. Sistem memori ini
dimaksudkan untuk menyimpan data-data urutan instruksi ataupun program yang dapat
dieksekusi oleh prosesor sesuai dengan perintah yang telah diberikan dalam program.
Program ladder, nilai timer dan counter disimpan di memori pengguna tergantung
kebutuhan penggunaannya. Beberapa tipe memori antara lain:
2.11.1.2a Read Only Memory (ROM)
ROM adalah memori tetap yang dapat diprogram sekali. Memori ini paling tidak
populer jika dibandingkan dengan tipe memori yang lain.
2.11.1.2b Random Acces Memory (RAM)
RAM adalah tipe memori yang umum digunakan untuk menyimpan program
pengguna dan data. Data pada RAM akan hilang jika sumber tenaga dipindahkan. Tetapi,
mendukung RAM dengan baterai dapat memecahkan masalah ini.
31
2.11.1.2c Erasable Programmable Read Only Memory (EPROM)
EPROM, menyimpan data secara permanen seperti ROM. Memori ini tidak
membutuhkan baterai pendukung. Tetapi bila terkena sinar ultraviolet dapat menghapus
isinya. PROM writer dibutuhkan untuk memprogram ulang memori.
2.11.1.2d Ellecrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM)
EEPROM mengkombinasikan fleksibilitas akses dari RAM dan EPROM yang
tidak berubah menjadi satu. Isinya dapat dihapus maupun diprogram secara elektrik,
tetapi mempunyai batas waktu.
2.11.1.3 Memori pada PLC CPM2A
2.11.1.3a Internal Relay
Internal relay (IR) mempunyai pembagian fungsi seperti masukan IR, keluaran
IR, dan IR work area. Untuk pengolahan data pada program masukan IR dan keluaran IR
adalah IR yang berhubungan dengan terminal masukan dan keluaran pada PLC.
Sedangkan IR work area tidak dihubungkan ke terminal PLC, tetapi terletak pada internal
memori PLC dan berfungsi untuk pengolahan logika program (manipulasi program).
2.11.1.3b Special Relay (SR)
Relay yang mempunyai fungsi khusus seperti untuk flags, misalnya pada instruksi
penjumlahan terdapat kelebihan digit pada hasilnya (carry flags), control bit PLC,
informasi kondisi PLC dan system clock.
2.11.1.3c Auxilary Relay (AR)
Auxilary relay terdiri dari flags dan bit dengan tujuan khusus dan dapat
menunjukkan PLC yang disebabkan oleh kegagalan sumber tegangan, kondisi spesial I/O,
kondisi I/O unit, kondisi CPU PLC, kondisi memori PLC, dan lain-lain.
32
2.11.1.3d Holding Relay (HR)
Holding relay berfungsi untuk menyimpan data (bit-bit penting) karena tidak akan
hilang walaupun sumber tegangan PLC telah terputus (OFF).
2.11.1.3e Link Relay (LR)
Link relay digunakan untuk data link pada PLC link system. Relay ini berfungsi
untuk tukar menukar informasi antara dua PLC atau lebih dalam suatu system control
yang saling berhubungan satu dengan lainnya dan menggunakan banyak PLC (minimum
2 PLC).
2.11.1.3f Temporary Relay (TR)
Temporary relay berfungsi untuk menyimpan sementara kondisi logika program
yang terdapat pada ladder diagram yang mempunyai titik percabangan khusus.
2.11.1.3g Timer / Counter (TC)
Timer digunakan untuk mendefinisikan waktu sistem tunda (time delay)
sedangkan counter digunakan sebagai penghitung. Timer dalam PLC mempunyai orde
100ms dan ada juga yang mempunyai orde 10ms seperti TIMH (15). Untuk TIM 000 s/d
TIM 015 dapat dioperasikan secara interrupt untuk mendapatkan waktu yang lebih
presisi.
2.11.1.3h Data memory (DM)
Data memori berfungsi untuk menyimpan data-data program karena isi DM tidak
akan hilang (reset) walaupun sumber tegangan PLC telah OFF. Ada beberapa macam
data relay (DM), diantaranya:
DM read/write: DM ini dapat dihapus dan ditulis oleh program yang dibuat. Jadi
sangat berguna untuk manipulasi data program.
DM special I/O unit: DM ini berfungsi untuk menyimpan dan mengolah hasil dari
special I/O unit, mengatur dan mendefinisikan sistem kerja spesial I/O unit.
33
DM history log: DM ini dapat menyimpan informasi-informasi penting pada saat
PLC terjadi kegagalan sistem operasionalnya.
DM link test area: DM ini berfungsi untuk menyimpan informasi-informasi yang
menunjukkan status dari sistem link PLC.
DM setup: berfungsi untuk setup kondisi default (kondisi kerja saat PLC aktif).
2.11.1.4 Waktu Scan
Scan adalah proses membaca input, mengeksekusi program dan memperbaharui
keluaran [10]. Waktu scan adalah proses membaca status masukan, mengevaluasi logical
control dan memperbaharui keluaran secara terus menerus dan berurutan. Spesifikasi
waktu scan menunjukkan seberapa cepat alat kontrol bereaksi terhadap masukan dan
memecahkan logical control secara benar. Waktu yang dibutuhkan untuk satu waktu scan
bervariasi dari 0.1ms sampai 10ms tergantung kecepatan proses CPU dan panjang
program. Memonitor program kontrol juga menambah waktu overhead dari scan karena
CPU pengontrol harus mengirimkan status kontak ke peralatan monitor lain.
2.11.2 Logika Dalam Diagram Ladder
2.11.2.1 Kontak
Program yang berupa kumpulan perintah untuk menjalankan suatu fungsi tertentu
dalam pemrograman PLC dituangkan dalam bentuk ladder [12]. Kontak merupakan suatu
komponen yang berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan arus. Ada dua jenis
kontak, yaitu kontak normally open (NO) dan kontak normally closed (NC).
KONTAK NO KONTAK NC
Gambar 2-24. Kontak normally open dan normally close [12]
34
Kontak NO merupakan kontak yang kondisi normalnya terputus. Kontak NC
merupakan kontak yang kondisi normalnya terhubung. Gambar 2-24 menunjukkan simbol
kontak NO dan NC.
2.11.2.1a Logika NOT
Gambar 2-25 menunjukkan diagram ladder logika NOT. Logika NOT
menggunakan kontak NC. Logika NOT mempunyai satu masukan dan satu keluaran serta
melakukan operasi logika peniadaan (negasi). Keluaran logika NOT akan bernilai 1 (ON),
jika masukannya bernilai 0 (OFF).
Lampu
0V
SW1
220V
Gambar 2-25. Diagram ladder logika NOT [12]
2.11.2.1b Logika AND
Logika AND menggunakan sambungan secara seri, logika AND mempunyai dua
atau lebih masukan dan satu keluaran. Keluaran logika AND akan bernilai 1 (ON), jika
semua masukan bernilai 1 (ON). Gambar 2-26 menunjukkan diagram ladder logika AND.
SW1 SW2
Lampu 220V 0V
Gambar 2-26. Diagram ladder logika AND [12]
2.11.2.1c Logika OR
Logika OR menggunakan sambungan secara paralel. Logika OR mempunyai dua
atau lebih masukan dan satu keluaran. Keluaran logika OR akan bernilai 1 (ON), jika satu
35
atau lebih masukannya bernilai 1(ON). Gambar 2-27 menunjukkan diagram ladder logika
OR.
Lampu
SW1
SW2
220V 0V
Gambar 2-27. Diagram ladder logika OR [12]
PLC dapat melakukan instruksi-instruksi pemrograman data, pergerakan data,
geser, penambahan dan pengurangan, perhitungan biner / BCD, intruksi logika, intruksi
konversi, intruksi unit I/O, intruksi subroutine, intruksi kontrol interrupt, dll [10]. Namun
tidak semua instruksi tersebut akan dibahas, tetapi hanyalah yang berkaitan dengan
perangkat kerasnya saja dan Tabel 2-8 adalah contoh instruksi yang akan digunakan.
Tabel 2-8. Tabel intruksi PLC [11]
Kode Intruksi Mnemonic Fungsi
21 Move (@)MOV Mengkopy sebuah konstanta/ isi dari sebuah word ke word lain.
83 Movd (@)MOVD Mengkopy sebuah konstanta/ isi dari sebuah digit
56 Mull (@)MULL Mengali sebuah konstanta/ isi dari sebuah word (32 bit)
55 Subl (@)SUBL Menambah sebuah konstanta/ isi dari sebuah word (32 bit)
- PID control PID(__1)2 Melakukan kontrol PID berdasar pada parameter tertentu
24 Binary to BCD (@)BCD Mengubah data biner 4-digit ke data
BCD 4-digit.
36
2.12 Programmable Terminal NT30C
Programmable terminal (PT) NT30C merupakan salah satu piranti yang dapat
digunakan sebagai masukan ataupun keluaran dalam sistem pengendalian yang
menggunakan PT [13]. PT berupa layar sentuh (Touch Screen). Tampilan dari PT dibuat
dengan bantuan Software NT support Tool pada sebuah personal computer (PC).
Pembuatan program tampilan pada PT disusun berdasar pengalamatan pada
program yang terdapat pada CPU PLC. Komunikasi hubungan PT dengan sebuah CPU
PLC, merupakan hubungan antarmuka menggunakan adapter RS – 232.
2.12.1. Tampilan pada PT NT30C
Gambar 2-28. Contoh tampilan pada PT NT30C [13]
PT dapat menampilkan elemen-elemen dengan banyak variasi seperti karakter,
angka, lampu, touch switch dan graph pada layar. Gambar 2-28 menunjukkan contoh
tampilan pada PT.
2.12.1a. Karakter (text)
Gambar dan karakter (text) dapat tertulis secara langsung pada layar, sehingga
tidak perlu tabel memori untuk menampilkannya. Karakter (text) biasanya digunakan
sebagai keterangan untuk memudahkan pengguna.
37
2.12.1b. Karakter (character string memory table)
Karakter string disimpan di dalam tabel memori karakter string yang dapat
ditampilkan. Tampilan karakter dapat diubah dengan mengubah data yang disimpan di
dalam tabel memori karakter string.
2.12.1c. Angka (numeral memory table)
Angka-angka disimpan di dalam tabel memori angka dan dapat ditampilkan.
Tampilan angka dapat diganti dengan mengganti data yang disimpan di dalam tabel
memori angka. Nilai hexadesimal juga dapat ditampilkan.
2.12.1d. Lampu
Lampu dapat digunakan untuk indikator status pengoperasian. Tampilan Persegi,
lingkaran dan segi banyak dapat digunakan untuk indikator. Semua dikontrol oleh PC dan
dapat dinyalakan atau dibuat sebagai pemberitahuan.
2.12.1e. Touch Switches
Touch switch dapat diatur di manapun pada layar. Menekan tombol pada layar
mempunyai beberapa fungsi antara lain: pemberitahuan bahwa tombol telah ditekan
(untuk PC), masukan angka atau karakter string (fungsi tombol masukan), menyalin
angka atau karakter string (fungsi tombol penyalin) dan lain sebagainya.
2.12.1f. Graphs
Bar graphs, trend graphs dan broken line graphs dapat ditampilkan menurut
angka yang disimpan pada tabel memori angka.
2.13 Rotary Encoder
Rotary encoder biasanya digunakan untuk mendetaksi kecepatan motor [14]. Saat
rotary encoder berputar, fototransistor akan mendeteksi cahaya ketika berada pada daerah
38
berlubang, dan cahaya tidak dideteksi ketika berada pada daerah gelap (tidak berlubang).
Jika rotary encoder berputar dengan kecepatan konstan, maka fototransistor akan
menghasilkan sinyal gelombang kotak. Gambar 2-29 menunjukkan contoh piringan
rotary encoder.
Gambar 2-29. Contoh piringan rotary encoder [14]
Jumlah kenaikan encoder ditentukan oleh jumlah pulsa perputaran yang
dihasilkan oleh fototransistor. Dengan membagi jumlah pulsa perputaran ke dalam 360
derajat, maka didapatkan jumlah derajat per pulsa (biasa disebut resolution). Sebagai
contoh 3600 pulsa kenaikan encoder mempunyai 360/3600 = 0,1 derajat.
Gambar 2-30. Sinyal keluaran rotary encoder [14]
Rotary encoder dapat digunakan untuk mengetahui dua informasi penting tentang
putaran, yang pertama dengan menghitung jumlah pulsa yang diterima dan mengalikan
39
dengan encoder resolution, dapat diketahui berapa jauh piringan berputar dalam derajat.
Fungsi yang kedua adalah dengan menambahkan jumlah pulsa yang diterima dari
keluaran fototransistor selama satu periode waktu, maka dapat dihitung kecepatan putar
dalam radians per second atau RPMs. Jumlah revolution dapat dihitung dengan
persamaan:
ngJumlahLubainyalFrekuensiSvolution =Re (2.16)
Kecepatan putaran dalam RPMs dapat dihitung dengan persamaan:
60Re)(tan ×= volutionRPMsPutaranKecepa (2.17)
BAB III
RANCANGAN PENELITIAN
3.1 Diagram Blok
3.1.1 Diagram Blok Umum
Gambar 3-1 menunjukkan diagram blok distributed control system (DCS) mini.
Perancangan mini DCS menggunakan 3 plant. Programmable logic controller (PLC) 1,
PLC2, dan PLC3 digunakan sebagai pengendali yang dapat berkomunikasi dengan
SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Data-data pada ketiga PLC akan
dibaca oleh SCADA dan data diolah oleh sistem monitoring. Bagian yang akan diteliti
pada perancangan mini DCS ini adalah DC control drive.
Gambar 3-1. Diagram blok mini DCS
3.1.2 Diagram Blok DC Control Drive
Gambar 3-2 menunjukkan diagram blok perancangan DC control drive pada mini
DCS (Distributed Control Systems). Sensor kecepatan berfungsi untuk mendeteksi
40
41
kecepatan motor dc. Karena keluaran sensor kecepatan berupa pulsa-pulsa, maka
frekuensi pulsa-pulsa tersebut perlu diubah dalam range tegangan dengan rangkaian
frekuensi to voltage converter. Keluaran frekuensi to voltage converter akan diumpankan
menuju MAD01, agar nilai tegangan keluaran frekuensi to voltage converter bisa diproses
oleh PLC. Keluaran frekuensi to voltage converter merupakan sinyal analog yang diubah
terlebih dahulu menjadi sinyal digital melalui MAD01.
TERMINAL TEGANGAN
BUZZER
SENSOR KECEPATAN
FREQUENCY TO VOLTAGE CONVERTER
PEMBANDING (COMPARATOR)
DRIVER MOTOR
PEMBANGKIT GEL. KOTAK DAN
SEGITIGA
SCADA
TOMBOL ON /
OFF
PENYEARAH
PRESISI
Gambar 3-2. Diagram blok perancangan DC control drive pada mini DCS
Pembangkit gelombang kotak dan segitiga berfungsi untuk menghasilkan sinyal
segitiga. Rangkaian penyearah presisi berfungsi untuk menyearahkan hasil keluaran
42
pembangkit gelombang kotak dan segitiga. Sinyal pulse width modulation (PWM)
dihasilkan dengan membandingkan keluaran MAD01 dengan keluaran rangkaian
penyearah presisi. Tombol ON dan tombol OFF berfungsi untuk menghidupkan atau
mematikan terminal tegangan. Buzzer berfungsi sebagai alarm apabila pada terminal
tegangan terjadi fault. Programmable terminal (PT) NT30C berfungsi sebagai penampil
kecepatan motor dc, masukan parameter PID dan penanda untuk terminal tegangan. PLC
juga berkomunikasi dengan SCADA untuk memberitahukan segala kondisi yang terjadi,
yaitu kondisi terminal tegangan dalam kondisi ON atau OFF dan juga akan
memberitahukan kecepatan motor dc.
3.2 Perancangan Perangkat Keras
3.2.1 Antarmuka Tombol ON dan Tombol OFF
Gambar 3-3 menunjukkan rangkaian antarmuka tombol ON/OFF. Rangkaian
antarmuka tombol ON/OFF membutuhkan supply dari keluaran PLC sebesar 24 volt yang
digunakan untuk sinyal masukan. Polaritas positif dari keluaran PLC dihubungkan tombol
ON dan tombol OFF, sedangkan polaritas negatif dihubungkan pada com masukan PLC.
Gambar 3-3. Rangkaian antarmuka tombol ON/OFF
Tombol normally open PLC
com
000102 0304 05060708091011
OUTPUT PLC 24V
+
dc Tombol normally close
43
Tombol ON mempunyai keadaan normal terbuka. Tombol ini yang akan
digunakan untuk menghidupkan terminal tegangan. Tombol OFF mempunyai keadaan
normal tertutup. Tombol ON dihubungkan pada masukan PLC alamat 0.00, sedangkan
untuk tombol OFF dihubungkan pada masukan PLC alamat 0.01.
3.2.2 Sensor Kecepatan
Sensor kecepatan digunakan untuk mendeteksi kecepatan motor dc. Rangkaian
yang digunakan sebuah opto interrupter yang dihubungkan dengan sebuah piringan
plastik. Piringan plastik ini digunakan sebagai interuptor. Piringan plastik berbentuk
lingkaran yang dipasang pada poros motor dan digunakan sebagai penghalang pada opto
interrupter. Penempatan sensor kecepatan motor ditunjukkan pada Gambar 3-4.
Gambar 3-4. Penempatan sensor kecepatan motor
Piringan plastik mempunyai 25 lubang yang digunakan untuk mengaktifkan
fototransistor. Apabila bidang cahaya fototransistor terkena cahaya dari dioda infrared,
maka menyebabkan fototransistor aktif. Kondisi ini keluaran sensor kecepatan adalah
pulsa low. Semakin cepat putaran motor, frekuensi pulsa akan semakin besar. Pengukuran
frekuensi dari sensor kecepatan perlu dilakukan untuk mendapatkan kecepatan putaran
motor maksimal dari plant. Dari hasil pengujian, frekuensi yang didapatkan adalah
44
21,20Hz. Nilai revolution perlu diketahui terlebih dahulu sebelum mencari kecepatan
putaran motor (RPMs). Dari persamaan 2.16 didapatkan nilai revolution sebesar:
848,025
20,21Re ==volution
Nilai kecepatan motor maksimal dapat dicari dengan persamaan 2.17:
5188,5060848,0)(tan ≅=×=RPMsPutaranKecepa
Dioda infrared pada opto interrupter hanya mampu melewatkan arus maju
maksimal sebesar 20mA, oleh karena itu sebuah resistor sebagai pembatas arus perlu
ditambahkan. Arus maju yang dapat melewati dioda infrared dibatasi sebesar 15mA.
Arus maju sebesar 15mA cukup untuk mengaktifkan dioda infrared pada opto
interrupter. Besaran nilai resistor pada dioda infrared ditentukan dengan menggunakan
persamaan 2.1 sebagai berikut:
33.333101551 3 =×
== −IVCCR Ω = 330 Ω
R1330
ISO1OPTO INTERUPTER
12
54
VCC
OUTPUT
R210K
Gambar 3-5. Rangkaian sensor kecepatan
Pada bagian fototransistor, kaki kolektor diberi resistor pull-up 10k Ω. Resistor ini
digunakan untuk membatasi arus kolektor, agar tidak melebihi arus maksimumnya
sebesar 20mA. Rangkaian sensor kecepatan selengkapnya ditunjukkan pada Gambar 3-5.
45
3.2.3 Frequency to Voltage Converter
Rangkaian frequency to voltage converter digunakan untuk mengkonversi
frekuensi gelombang persegi yang dihasilkan oleh rangkaian sensor kecepatan menjadi
besaran tegangan. Sensor kecepatan akan menghasilkan gelombang persegi dengan
frekuensi maksimum 21Hz pada kecepatan maksimal motor dc yaitu sekitar 51 rpm.
Gambar 3-6 menunjukkan rangkaian frequency to voltage converter dan penguat
tegangan.
Rangkaian frequency to voltage converter ini dirancang untuk mengkonversi
frekuensi 0 – 1000Hz menjadi tegangan 0 – 13 volt. Arus Ic yang keluar dari pin 2 typical
180µA. Dari persamaan 2.3 didapatkan:
C1 = VCCFmaks
Ic×
C1 = 121000
10180 6
×× −
C1 = 1,5 × 10-8 f
R710k
1 3
2
VCC
C115n
R3470
VEE
sensor
R1100k
+
-
U2
LM741
3
26
7 14 5
VCC
C210n
R4
10kU1
LM2917/DIP14
1
23
4
5
912
1011
81
23
4
5
912
1011
8
R6220
VEE
VCC
9V
output
R210k
+
-
U3
LM741
3
26
7 14 5
C31u
C40.1u
VEE
R522k
1 3
2
+
-
U4
LM741
3
26
7 14 5
Gambar 3-6. Rangkaian frequency to voltage converter dan penguat tegangan
46
Frekuensi masukan dibatasi maksimum sebesar 1000Hz, agar kesalahan keluaran
linieritasnya tidak melebihi 1%. Perhitungan R1 didapatkan dari persamaan 2.2 sebagai
berikut:
Vout = Fin × Vcc × R1 ×C1 × K
13 = 1000 × 9 × R1 × ( 1.5×10-8 ) ×1
R1 = 96,3 × 103 Ω
untuk memudahkan, nilai R1 yang dipakai sebesar 100k Ω. Syarat lainnya yaitu nilai
Vout/R1 < 240µA sebagai batas keluaran maksimum yang ditentukan secara internal oleh
LM2917. Nilai komponen R2, R3, R4, R5 dan C2, C3 dan C4 menggunakan nilai yang
sama dengan referensi yang digunakan.
Karena frekuensi pulsa keluaran sensor sangat kecil, yaitu 21Hz, maka keluaran
tegangan dari rangkaian frequency to voltage converter adalah 0,283 volt. Untuk itu
diperlukan penguatan tegangan sebesar 35,33 kali untuk mencapai range tegangan
MAD01, yaitu 0-10 volt. Dengan menggunakan rangkaian penguat non-inverting dapat
diketahui:
Avnoninv = 35,33
Dengan pemilihan Rfnoninv sebesar 220 Ω, nilai Rinoninv adalah:
Avnoninv = 1+ noninv
noninv
RiRf
Rinoninv = )133,35(
220−
Rinoninv = 6,41 kΩ
47
3.2.4 Pembangkit Gelombang Kotak dan Segitiga
Rangkaian pembangkit gelombang kotak dan segitiga digunakan untuk
menghasilkan gelombang segitiga. Gelombang segitiga yang diinginkan mempunyai
tegangan peak to peak sebesar 20 volt dan frekuensi sebesar 250Hz. Dengan tegangan
peak to peak sebesar 20 volt, maka rangkaian ini akan mempunyai tegangan peak sebesar
10 volt. Tegangan peak ini yang akan dibandingkan dengan keluaran MAD01 (0-10 volt)
untuk menghasilkan keluaran PWM. Frekuensi 250Hz dipilih agar keluaran dari PWM
dapat dideteksi dengan baik oleh rangkaian driver motor. Op-amp yang digunakan
mempunyai tegangan supply ±Vsat sebesar 12 volt. Gambar 3-7 menunjukkan rangkaian
pembangkit gelombang kotak dan segitiga.
VEE
C
12n
R
100k
R2
12k
VCC
VCC
+
-
LM324
5
67
411
+
-
LM324
3
21
411
Vo segitiga VEE
R1
10k
Gambar 3-7. Rangkaian pembangkit gelombang kotak dan segitiga
Dari persamaan 2.8 dapat diketahui:
k = TV
Vsat = 1012 = 1,2
dan
12
RR = k = 1,2
Dengan memilih nilai R1 sebesar 10×103 Ω, nilai R2 adalah 12×103Ω.
48
Dari persamaan 2.9 dapat diketahui:
RC = f
k4
= 25042,1
× = 1,2 × 10-3 s
Dengan memilih nilai C sebesar 12nF, nilai R adalah:
R = 9
3
1012102,1
−
−
×× = 100×103Ω
3.2.5 Rangkaian Penyearah Presisi
Rangkaian penyearah presisi digunakan untuk mendapatkan harga mutlak dari
tegangan keluaran rangkaian pembangkit gelombang kotak dan segitiga. Tegangan
keluaran dari rangkaian pembangkit gelombang kotak dan segitiga telah sesuai dengan
tegangan masukan MAD01 yaitu 10 volt. Sehingga penguatan untuk rangkaian penyearah
presisi ditentukan sebagai berikut:
Avpp = ViVo
Avpp = 12020
=
Dengan mengacu pada Gambar 2-10, dua buah resistor yang dibutuhkan adalah
sebesar R dan 2R. Resistor yang terdapat di pasaran untuk memenuhi kedua nilai resistor
tersebut tanpa menghubungkan resistor secara seri maupun paralel, adalah pasangan
resistor R sebesar 20KΩ dan resistor 2R sebesar 10KΩ. Dengan pemilihan R sebesar
20KΩ, nilai Rf dapat dihitung:
Rf = Av
. R
Rf = 1 . 2.10
4
Rf = 20kΩ
49
Dioda yang digunakan adalah 1N4002, karena gelombang keluarannya tetap stabil
dengan frekuensi sedang dan mempunyai kecepatan respon yang cukup tinggi. Gambar 3-
8 menunjukkan rangkaian penyerah presisi.
D2
1N4002R20k
R/2
10k
+
-
LM741
3
26
74
+
-
LM741
3
26
74teg. keluaran pembangkit gel. kotak dan segitiga
R
20k
D1
1N4002
Rf
20k
R
20k
tegangan keluaran peny earah presisi
Gambar 3-8. Rangkaian penyearah presisi
3.2.6 Perancangan Driver Motor
Rangkaian driver motor berfungsi sebagai penggerak motor dc. Driver motor ini
mendapat masukan analog dari rangkaian pembanding. Rangkaian driver motor dapat
dilihat pada Gambar 3-9.
Q1BD139
3
2
1
Q32N3055
3
2
1
RB
1060
D1
Q22N3055
3
2
1
A-
+MOTOR DC
12
PWM
VCC
Gambar 3-9. Rangkaian driver motor
Resistor pada basis Q1 dihitung dengan cara berikut:
Arus yang dapat mengalir pada basis Q1 (IB) dibatasi sebesar 10 ×10-3A, sehingga dari
persamaan 2.11 didapatkan:
50
RB = Ib
VbeVPWM 2− = 310104.112−×
− = 1060 Ω
Dengan mengambil nilai βD sebesar 1000 kali, arus kolektor (IC) koneksi Darlington dapat
dihitung dengan persamaan 2.12:
IC = βD IB = 200 x 10.10-3 = 10A
Dari arus keluaran yang didapatkan sudah cukup untuk menggerakkan motor dc
yang digunakan. Transistor3 (Q3) ditambahkan apabila pada koneksi Darlington terdapat
panas yang berlebihan.
3.2.7. Perancangan Rangkaian Pembanding
Kecepatan motor dc diatur dari rangkaian pembanding, yang dibentuk dari
rangkaian pembangkit gelombang segitiga yang dibandingkan dengan tegangan keluaran
MAD01. Gambar 3-10 menunjukkan rangkaian pembanding dan buffer.
VCC
+
-
U3
3
26
74
Driv er motor
VCC
VEE
+
-
U2
3
26
74
VEE
MAD01
Vo segitiga
Gambar 3-10. Rangkaian pembanding dan buffer
3.2.8 Antarmuka Terminal Tegangan
Gambar 3-11 menunjukkan rangkaian terminal tegangan. Rangkaian ini digunakan
untuk menyediakan tegangan yang dibutuhkan oleh peralatan-peralatan listrik pada proses
pasteurisasi dan proses pengepakan. PLC membutuhkan supply tegangan sebesar 24 volt
51
agar keluaran PLC dapat dihubungkan dengan perangkat luar. Supply tegangan inilah
yang akan digunakan untuk mengaktifkan relay saat alamat keluaran 10.00 dalam kondisi
aktif. Polaritas positif supply tegangan 24 volt dihubungkan pada keluaran PLC alamat
10.00, sedangkan polaritas negatif dihubungkan ke com keluaran PLC alamat 10.00.
00
0324V
12V M
power
RELAY SPST
43
12
-12V
RELAY SPST
43
12
supply06
com
RELAY SPST
43
12
RELAY DPST
43
65
12
com
RELAY SPST
43
12
-12V07
01
02
input PLC
00
power05
12V M
02
01
com
04
220V
09
supply
04
power
supply
10
12V
RELAY DPST
43
65
12
03
com
jala
supply
com
com
11
220V
jala
power
12V
08
Gambar 3-11. Rangkaian antarmuka terminal tegangan
Terminal tegangan dapat digunakan saat tombol ON ditekan. Kumparan relay 24
volt dihubungkan pada keluaran PLC untuk menyediakan tegangan 12 volt dan -12 volt.
Power supply 12 volt dan -12 volt DC juga disediakan sebagai sumber tegangan. Ketika
keluaran PLC alamat 10.00 tidak aktif, tidak ada sumber tegangan pada terminal tegangan
52
12 volt dan -12 volt, karena kontak relay 24 volt dalam kondisi open. Ketika keluaran
PLC alamat 10.00 aktif, akan menyebabkan relay 24 volt aktif. Dalam kondisi ini, kontak
relay 24 volt yang awalnya dalam kondisi normally open akan menjadi close, sehingga
pada terminal tegangan 12 volt dan -12 volt akan terdapat sumber tegangan.
Tegangan 220 volt AC disediakan sama seperti saat menyediakan tegangan 12
volt dan -12 volt DC. Kumparan relay 24 volt dihubungkan pada keluaran PLC.
Tegangan 220 volt AC disediakan sebagai sumber tegangan. Ketika keluaran PLC alamat
10.00 tidak aktif, tidak ada sumber tegangan pada terminal tegangan 220 volt AC, karena
kontak relay dalam kondisi open. Ketika keluaran PLC alamat 10.00 aktif, akan
menyebabkan relay 24 volt aktif. Dalam kondisi ini, kontak relay 24 volt yang awalnya
dalam kondisi normally open akan menjadi close, sehingga pada terminal tegangan 220
volt akan terdapat sumber tegangan.
3.2.9 Perancangan Alarm (Buzzer)
Gambar 3-12 menunjukkan perancangan alarm (buzzer) untuk terminal tegangan.
Buzzer akan berbunyi apabila tegangan keluaran pada papan power supply mengalami
gangguan (fault). Lampu digunakan sebagai penanda buzzer yang berbunyi.
LS3
BUZZER
1
2
0503 04
DS2
LAMP
12
06
DS3
LAMP
12
output plc
com
DS4
LAMP
12
0201
DS1
LAMP
12
07
LS1
BUZZER
1
2
com comcom
LS2
BUZZER
1
2
00
LS4
BUZZER
1
2
com
BT1
BATTERY
12
comcom com
Gambar 3-12. Rangkaian buzzer untuk terminal tegangan
53
3.2.10 Layout Programmable Terminal NT30C
Layout PT NT30C merupakan rancangan secara visual untuk menampilkan data
masukan, data keluaran, dan kondisi terminal tegangan pada proses DC control drive.
Perancangan layout pada PT NT30C terdapat 4 tampilan, antara lain: Layout tampilan
menu utama (screen1), Layout tampilan monitor screen (screen2), Layout tampilan set
screen (screen 3), dan Layout tampilan graph (screen 4). Layout tampilan menu utama
ditunjukkan pada Gambar 3-13. Layout tampilan monitor screen ditunjukkan pada
Gambar 3-14. Layout tampilan set screen ditunjukkan pada Gambar 3-15. Layout
tampilan graph ditunjukkan pada Gambar 3-16. Layout tampilan menggunakan beberapa
komponen visual yang disediakan oleh program NT-series support tool untuk tampilan
pada PT.
Layout program tersusun atas 3 bagian utama.
1. Bagian masukan.
Bagian masukan berisi nilai-nilai yang diperlukan dalam perancangan yang terdiri
dari 4 buah data masukan. Data masukan digunakan untuk menampilkan angka dan
dapat mengarahkan pengguna. Pada program ini, data masukan menampilkan nilai set
point, parameter proportional band (Pb), parameter integral time (Ti), dan parameter
derivative time (Td).
2. Bagian keluaran
Bagian keluaran terdiri dari tiga bagian utama yaitu hasil pengendalian, kondisi
terminal tegangan dan grafik. Pada hasil pengendalian, terdapat 1 buah numeral
display yang menampilkan nilai kecepatan motor dc dalam bilangan desimal. Kondisi
terminal tegangan berisi 4 buah lampu indikator. Lampu indikator akan menampilkan
kondisi terminal tegangan hasil perancangan. Lampu indikator akan menyala apabila
54
kondisi tiap terminal tegangan dalam kondisi aktif. Apabila terjadi gangguan pada
terminal tegangan, maka lampu indikator akan mati. Grafik digunakan untuk
mengetahui tanggapan PID.
Gambar 3-13. Layout tampilan menu utama (screen 1)
Gambar 3-14. Layout tampilan monitor screen (screen 2)
Gambar 3-15. Layout tampilan set screen (screen 3)
Fix display
Touch switch
Numeral display
Lamp
Data masukan
55
Gambar 3-16. Layout tampilan graph line (screen 4)
Graph
3.3 Perancangan Perangkat Lunak
Sistem control drive pada mini DCS ini diprogram dengan bahasa pemrograman
ladder diagram. Pemrograman PLC ini menggunakan perangkat lunak CX programmer
Versi 4.0 yang berfungsi sebagai ladder dalam penulisan baris-baris perintah dan proses
pengiriman program ke PLC. Perancangan perangkat lunak pada DC control drive
meliputi pengaktifan terminal tegangan, pembacaan kecepatan putar motor, perhitungan
dalam proses pengendalian menggunakan exspansion intructions PID, dan tampilan data
pada PT NT30C.
3.3.1 Kerangka Utama Program
Program utama dimulai dengan inisialisasi sistem dan kondisi awal. Kemudian
program masuk subrutin terminal tegangan dan masukan parameter PID. Selanjutnya,
sistem membaca kecepatan motor dc untuk dibandingkan dengan set point yang
diberikan. Selisih set point dengan kecepatan aktual motor adalah kesalahan (error).
Kesalahan tersebut akan digunakan untuk perhitungan sinyal kendali dengan metode PID,
kemudian keluaran dari perhitungan tersebut dikeluarkan melalui modul keluaran analog.
56
Diagram alir pada Gambar 3-17 digunakan untuk lebih mempermudah memahami
program utama pengendalian kecepatan motor DC dan penyedia tegangan menggunakan
PLC. Gambar 3-17 menunjukkan diagram alir DC control drive.
Gambar 3-17. Diagram alir DC control drive
3.3.2 Indikator Tombol ON/OFF dan Terminal Tegangan
Gambar 3-18 menunjukkan diagram alir indikator tombol ON/OFF dan terminal
tegangan. Subrutin indikator tombol ON/OFF dan terminal tegangan berfungsi untuk
menghidupkan dan mematikan terminal tegangan, komunikasi dengan SCADA, dan
pemberitahuan kondisi setiap power supply. Sebelum proses pasteurisasi dilakukan,
terminal tegangan harus dalam kondisi ON.
Alamat masukan PLC 0.00 digunakan untuk menghidupkan terminal tegangan dan
alamat masukan PLC 0.01 digunakan untuk mematikan terminal tegangan. Karena
57
SCADA juga dapat mengontrol terminal tegangan, holding relay (HR) dengan alamat 0.00
perlu ditambahkan. Holding relay (HR) berfungsi sebagai switch untuk mengontrol
terminal tegangan lewat SCADA. Internal relay (IR) 200.00 berfungsi untuk mengunci
alamat masukan PLC 0.00 saat tombol dilepas. Internal relay (IR) 200.01 akan aktif jika
Holding relay (HR) 0.00 dalam kondisi ON.
Gambar 3-18. Diagram alir indikator ON/OFF dan terminal tegangan
Gambar 3-19 menunjukkan diagram alir kondisi tegangan keluaran tiap power
supply. Saat keluaran PLC alamat 10.00 tidak aktif, maka semua penyedia tegangan tidak
aktif dan alamat memori DM1-DM4 dan DM10-DM14 diberi data 00. Pemberian data 00
pada alamat memori DM merupakan pemberitahuan pada SCADA dan PT bahwa terminal
tegangan dalam kondisi tidak aktif. Akan tetapi apabila alamat keluaran PLC 10.00 aktif,
maka pada penyedia tegangan yang tidak mengalami gangguan (fault) pada alamat
memori DM01-DM04 akan diberi data #FF dan memori DM10-DM14 diberi data #01.
58
Pemberian data FF pada memori DM merupakan pemberitahuan pada SCADA dan PT,
bahwa terminal tegangan dalam kondisi aktif dan siap dipergunakan.
Gambar 3-19. Diagram alir kodisi tegangan keluaran tiap power supply
3.3.2 Inisialisasi Progammable Terminal NT30C
Gambar 3-20 menunjukkan diagram alir inisialisasi PT NT30C. Inisialisasi PT
berfungsi untuk mengatur PT status kontrol area dan PT status notify area. Pengaturan
PT status kontrol area diletakkan pada alamat DM100 dan pengaturan PT status notify
area diletakkan pada alamat DM110.
Gambar 3-20. Diagram alir inisialisasi PT NT30C
59
3.3.3 Masukan Parameter PID
Pemberian masukan parameter PID pada PT dapat dilakukan dengan tombol
numeric key. Tombol numeric key merupakan salah satu fungsi dari tombol touch switch.
Subrutin masukan parameter PID berfungsi untuk memasukkan data-data yang diberikan
untuk proses pengendalian melalui PT.
3.3.3.1 Masukan Parameter Set Point (Sp)
Gambar 3-21 menunjukkan diagram alir masukan parameter set point (Sp). Proses
masukan parameter Sp dimulai dengan pengaturan alamat memori DM15 yang digunakan
untuk penyimpanan data masukan dengan 00. Kemudian pengguna memasukkan nilai Sp
yang diinginkan. Sebelum nilai Sp disimpan pada alamat DM122, nilai Sp yang
dimasukkan lewat PT terlebih dahulu diubah ke bilangan BCD. Dari BCD data diubah ke
dalam bilangan biner (sesuai dengan pengaturan pada P1). Nilai Sp juga ditempatkan
pada tabel memori NO 1 pada PT. Data pada alamat memori DM150 selalu sama dengan
tabel memori NO 1.
Gambar 3-21. Diagram alir masukan parameter set point
60
3.3.3.2. Masukan Parameter Propotional Bandwidth (Pb)
Gambar 3-22 menunjukkan diagram alir masukan parameter propotional
bandwidth (Pb). Proses masukan parameter Pb dimulai dengan inisialisasi alamat DM
untuk pengali dan kontrol digit. Kemudian pengguna memasukkan nilai parameter Pb
yang diinginkan. Sebelum nilai parameter Pb disimpan pada alamat DM152, nilai Pb
yang dimasukkan lewat PT terlebih dahulu diubah ke bilangan BCD (sesuai dengan
pengaturan pada P1). Karena data yang tersimpan pada memori DM berupa data heksa
dan bukan data BCD. Nilai parameter Pb juga ditempatkan pada tabel memori NO 2 pada
PT. Data pada alamat memori DM152 selalu sama dengan tabel memori NO 2.
Gambar 3-22. Diagram alir masukan parameter propotional bandwidth
3.3.3.3. Masukan Parameter Integral Time (Ti)
Gambar 3-23 menunjukkan diagram alir masukan parameter integral time (Ti).
Proses masukan parameter Ti dimulai dengan inisialisasi alamat DM untuk pengali dan
61
kontrol digit. Kemudian pengguna memasukkan nilai parameter Ti yang diinginkan.
Sebelum nilai parameter Ti disimpan pada alamat DM154, nilai Ti yang dimasukkan
lewat PT terlebih dahulu diubah ke bilangan BCD (sesuai dengan pengaturan pada P1).
Nilai parameter Ti juga ditempatkan pada tabel memori NO 3 pada PT. Data pada alamat
memori DM154 selalu sama dengan tabel memori NO 3.
Gambar 3-23. Diagram alir masukan parameter integral time
3.3.3.4. Masukan Parameter Devirative Time (Td) Gambar 3-24 menunjukkan diagram alir masukan parameter devirative time (Td).
Proses masukan parameter Td dimulai dengan inisialisasi alamat DM untuk pengali dan
kontrol digit. Kemudian pengguna memasukkan nilai parameter Td yang diinginkan.
Sebelum nilai parameter Td disimpan pada alamat DM156, nilai Td yang dimasukkan
lewat PT terlebih dahulu diubah ke bilangan BCD (sesuai dengan pengaturan pada P1),
62
karena data yang tersimpan pada memori DM berupa data heksa. Nilai parameter Td juga
ditempatkan pada tabel memori NO 4 pada PT. Data pada alamat memori DM156 selalu
sama dengan tabel memori NO 4.
Gambar 3-24. Diagram alir masukan parameter devirative time
3.3.3.5 Parameter Periode Sampling
Periode sampling digunakan untuk mengatur interval sampling data masukan.
Nilai parameter periode sampling harus dalam bentuk BCD. Nilai parameter ini diberikan
langsung lewat program dan bukan lewat PT. Nilai parameter periode sampling yang
dirancang dapat diatur sampai 99,9 detik. Gambar 3-25 menunjukkan diagram alir
masukan parameter periode sampling.
63
Gambar 3-25. Diagram alir masukan parameter periode sampling
3.3.3.6 Paramater Operation Specifier dan Masukan Filter Coefficient
Gambar 3-26 menunjukkan diagram alir masukan parameter operation specifier dan
masukan filter coefficient. Operation specifier digunakan untuk mengatur operasi yang
digunakan. Ada dua operation specifier yaitu operasi normal (0) atau kebalikan (1).
Operation specifier diatur pada bit 00 sampai 03.
Gambar 3-26. Diagram alir masukan parameter operation specifier dan masukan
filter coefficient
64
Masukan filter digunakan untuk mengatur kekuatan masukan filter. Pengaturan ini
harus dalam bentuk BCD yang ditempatkan pada bit 08 sampai 15. Nilai parameter
masukan filter yang dirancang dapat diatur dari 100 sampai 199, akan tetapi masukan
filter yang akan digunakan diatur dengan nilai 000. Pengaturan ini menentukan nilai
standar yaitu 0,65.
3.3.3.7 Parameter Range Keluaran dan Range Masukan
Parameter range keluaran dan range masukan digunakan untuk menentukan
banyaknya bit dari data keluaran dan data masukan yang digunakan. Range keluaran
diatur pada alamat bit 00 sampai 03, sedangkan range masukan diatur pada alamat bit 08
sampai 15. Pengaturan ini harus antara 00 dan 08. Pangaturan 00 menentukan range
keluaran atau range masukan dengan 8 bit dan pengaturan 08 menentukan range keluaran
atau range masukan dengan 16 bit. Gambar 3-27 menunjukkan diagram alir masukan
parameter range keluaran dan range masukan.
Gambar 3-27. Diagram alir masukan parameter range keluaran dan masukan
65
3.3.4 Masukan First Parameter (P1)
Gambar 3-28 menunjukkan diagram alir masukan first parameter (P1). Subrutin
masukan P1 berfungsi untuk memindahkan data parameter set point, Pb, Ti, Td, periode
sampling, operation specifier dan input filter coefficient dan range keluaran serta range
masukan pada alamat DM220 sampai alamat DM226.
Gambar 3-28. Diagram alir masukan first parameter (P1)
3.3.5 Pembacaan Data MAD01 dan Penyimpanan
Gambar 3-29 menunjukkan diagram alir pembacaan dan penyimpanan data.
Subrutin pembacaan dan penyimpanan ini berfungsi untuk mendapatkan data kecepatan
motor yang berupa data biner dan menyimpannya pada alamat memori DM08 dan DM01.
MAD01 perlu diinisialisasi terlebih dahulu sebelum mengambil data pada CH masukan.
Inisialisasi digunakan untuk mengatur range tegangan masukan pada MAD01 dan
mengatur CH masukan dan CH keluaran. Setelah data dibaca oleh CH masukan 01, data
akan disimpan pada alamat memori DM07. Data kecepatan motor yang disimpan di
66
memori DM08 akan ditampilkan pada PT, setelah data tersebut diubah dalam bentuk
desimal.
Gambar 3-29. Diagram alir pembacaan dan penyimpanan data
3.3.6 Keluaran MAD01
Hasil dari perhitungan PID yang disimpan pada alamat DM190 akan dikonversi
ke data analog yang sebelumnya merupakan data digital. Hasil dari channel keluaran
MAD01 adalah sinyal analog. MAD01 berfungsi sebagai modul digital to analog
converter. Gambar 3-30 menunjukkan diagram alir keluaran MAD01.
Gambar 3-30. Subrutin diagram alir keluaran MAD01
67
3.3.7 Hapus Memori DM
Gambar 3-31 menunjukkan diagram alir hapus memori DM. Subrutin hapus
memori DM berfungsi untuk menghapus memori yang digunakan untuk kecepatan motor,
terminal tegangan 12 volt motor (motor dc), terminal tegangan 12 volt, terminal tegangan
220 volt, dan terminal tegangan -12 volt. Hapus memori DM dilakukan oleh SCADA.
Gambar 3-31. Diagram alir hapus memori DM
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Suatu peralatan atau program dapat dikatakan bekerja dengan baik apabila telah
disertai dengan pembuktian terhadap fungsi kerja dari peralatan tersebut. DC control
drive dirancang sebagai alat yang dapat mengatur dan menampilkan kecepatan motor
serta menampilkan kondisi terminal tegangan melalui programmable terminal (PT)
NT30C. Bab ini akan menjelaskan mengenai cara pengujian dari perangkat keras dan
perangkat lunak sesuai hasil perancangan pada bab III.
Hasil dari pengujian akan berguna untuk mengetahui sejauh mana keberhasilan
perancangan serta kelebihan dan kekurangan sistem yang telah dibuat. Sehingga hasil
tersebut dapat digunakan sebagai acuan dalam penyempurnaan kinerja dan dapat
digunakan dalam pengembangan selanjutnya.
4.1 Implementasi Alat dan Cara Kerja Alat
Implementasi alat dibagi menjadi tiga bagian yaitu: papan kontrol, papan power
supply, dan papan rangkaian. Papan kontrol berisi pusat pengolahan data, adapter
pheriperal to RS232 (CIF0), dan buzzer. Gambar 4-1 menunjukkan papan kontrol.
Papan power supply yang berisi power supply CPU ditunjukkan pada Gambar 4-2
(a). Sedangkan papan rangkaian yang terdiri dari rangkaian frequency to voltage
converter, penyearah presisi, penguat non-inverting, dan pembangkit gelombang kotak
dan segitiga ditunjukkan pada Gambar 4-2 (b). Papan kontrol terdiri dari PLC CPM2A,
MAD01, relay, PT NT30C, power supply 24V, dan adapter pheriperal to RS232 (CIF0).
Papan kontrol mendapat masukan dari papan power supply dan papan rangkaian,
68
69
kemudian mempunyai keluaran berupa buzzer dan PT NT30C (terdapat pada papan
kontrol).
(a) (b)
Programmable terminal NT30C
MAD01
CIF0
PLC CPM2A
Relay
Buzzer Tombol ON/OFF
Power Supply 24V
Gambar 4-1. Papan kontrol. (a). Papan kontrol tampak dalam dan (b). Papan kontrol tampak depan
Buffer dan penguat non inverting Power supply
CPU Frequency to Voltage converter
Buffer dan penyearah presisi
Pembangkit gelombang kotak dan segitiga
Transistor Driver motor DC
(a) (b)
Gambar 4-2. (a) Papan power supply. (b) Papan rangkaian
Cara mengoperasikan alat ini dimulai dari mengaktifkan PLC CPM2A, papan power
supply dan power supply 24V sampai pada PT NT30C terlihat suatu tampilan menu
utama. Tampilan menu utama ditunjukkan pada Gambar 4-3 (a). Kemudian tombol “ON”
70
(warna biru) ditekan dan pada tampilan monitor screen dilihat. Apabila terminal tegangan
aktif, maka keempat lampu pada monitor screen akan berwarna gelap. Tampilan monitor
screen ditunjukkan pada Gambar 4-3 (b). Untuk memasukkan nilai parameter-parameter
PID, tombol touch switch “set screen” ditekan, kemudian tombol “PID OK” pada
monitor screen dicek. Tombol “PID OK” digunakan untuk mengaktifkan diagram ladder
PID. Tampilan set screen ditunjukkan pada Gambar 4-3 (c). Apabila ingin mengetahui
respon keluaran dalam bentuk grafik, tombol “graph line” ditekan. Tampilan graph line
ditunjukkan pada Gambar 4-3 (d).
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 4-3. (a) Tampilan menu utama, (b) Tampilan monitor screen,
(c) Tampilan set screen, dan (d) Tampilan graph line
71
4.2 Hasil Pengujian Perangkat Keras
Pengujian perangkat keras akan dilakukan pada setiap bagian yang telah dirancang
dan dibuat. Hasil pengujian perangkat keras hendak membuktikan bahwa perancangan
yang telah dilakukan dapat bekerja dengan baik.
4.2.1 Hasil Pengujian Sensor Kecepatan
Pengujian sensor kecepatan dilakukan dengan memberikan sumber tegangan
bervariasi ke motor. Keluaran sensor kecepatan yang dihasilkan adalah sinyal kotak
dengan frekuensi yang bervariasi pula. Hasil pengujian sensor kecepatan dituliskan pada
Tabel 1 lampiran. Gambar 4-4 menunjukkan grafik hubungan antara tegangan motor
dengan keluaran sensor kecepatan. Dari Gambar 4-4, terlihat bahwa grafik antara
tegangan motor dengan keluaran sensor kecepatan telah linier yang ditunjukkan oleh
trendline. Dari Gambar 4-4, terlihat bahwa frekuensi keluaran sensor kecepatan telah
sesuai dengan perancangan, yang mengharuskan frekuensi keluaran sensor kecepatan
linier dengan tegangan motor yang bervariasi.
0
5
10
15
20
25
0 2 4 6 8 10 12 1
tegangan motor (V)
kelu
aran
sen
sor k
ecep
atan
(Hz)
4
Gambar 4-4. Grafik hubungan antara tegangan motor dengan keluaran sensor
kecepatan
72
4.2.2 Hasil Pengujian Frequency to Voltage Converter
Pengujian frequency to voltage converter dilakukan dengan memberikan sumber
masukan frekuensi dari Audio Signal Generator (AFG). Keluaran AFG yang digunakan
adalah keluaran TTL dengan duty cycle 50%. Dari Tabel 2 lampiran, terlihat bahwa alat
sudah mampu mengkonversi frekuensi ke tegangan dengan frekuensi maksimum
pengujian 21,5Hz. Gambar 4-5 menunjukkan grafik persen error pengukuran tegangan
keluaran untuk frekuensi bervariasi. Dengan menggunakan persamaan 2.2, dapat dicari
tegangan keluaran pada rangkaian frequency to voltage converter sebagai berikut:
Vo = Vcc x Fin x C1 x R1 x k
= 9 x 1 x 15.10-9 x 100.103 x 1
= 0,0135V
Untuk nilai error dapat dicari dengan:
Error (%) = arnyanilaiseben
arnyanilaisebenkurannilaipengu − x 100
= 0135,0
0135,0017,0 − x 100
= 25,9%
Perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 2 lampiran.
Dari pengukuran pertama Tabel 2 lampiran, dengan frekuensi masukan 1Hz sampai
dengan pengukuran ke-42 dengan frekuensi 21,5Hz, terlihat bahwa prosentase error
berkisar antara 0.086% sampai dengan 25,9%. Selisih jarak terukur dengan jarak
sebenarnya (error) berkisar antara 0.00025 volt sampai dengan 0.0085 volt. Rata–rata
prosentase error adalah 3.787%. Persen error terbesar terjadi pada pengukuran ke-1 yaitu
pengukuran dengan frekuensi masukan 1Hz. Dari Tabel 2 lampiran, terlihat bahwa alat
dapat bekerja dengan baik pada rentang frekuensi 4,5Hz sampai dengan 21,5Hz.
73
Dari Gambar 4-5, terlihat bahwa untuk frekuensi keluaran sensor kecepatan yang
semakin kecil maka persen error yang dihasilkan akan semakin besar yang ditunjukkan
oleh trendline. Secara teoritis nilai tegangan keluaran penguat menggambarkan nilai
tegangan keluaran frequency to voltage converter dengan penguatan 35,33 kali. Dari
Gambar 4-5, terlihat bahwa terdapat error pada perangkat keras karena faktor penguat
yang didapat tidak sebesar 35.33 kali seperti yang ditunjukkan pada perancangan
perangkat keras. Error pada perangkat keras ini dipengaruhi oleh nilai resistor yang
dipakai. Nilai resistor yang dipakai terukur adalah 6,22kΩ. Nilai resistor yang dipakai
seharusnya adalah 6,41kΩ. Dari selisih nilai resistor ini didapatkan nilai error sebesar
1,217%.
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
frekuensi (Hz)
gala
t (%
)
Gambar 4-5. Grafik persen error(%) pengukuran tegangan keluaran penguat untuk
frekuensi bervariasi
4.2.3 Hasil Pengujian Pembangkit Gelombang Kotak dan Segitiga
Hasil pengujian pembangkit gelombang kotak dan segitiga dapat bekerja dengan
baik. Gambar 4-6 menunjukkan hasil pengujian pembangkit gelombang kotak dan
segitiga. Hasil pengujian pembangkit gelombang kotak dan segitiga dituliskan pada Tabel
74
4-1. Tabel 4-1 memperlihatkan bahwa alat masih dapat bekerja dengan persen error yang
dihasilkan adalah 2,04% dan 1,2%.
Gelombang segitiga
Gambar 4-6. Hasil keluaran pembangkit gelombang kotak dan segitiga
Table 4-1. Hasil pengujian rangkaian pembangkit gelombang kotak dan segitiga.
V peak (V) Frekuensi (Hz) No Teoritis data Teoritis data
1 10 9,8 250 247
Error (%) 2,04 1,2
4.2.4 Hasil Pengujian Rangkaian Penyearah Presisi Hasil pengujian rangkaian penyearah presisi dapat bekerja dengan baik. Gambar
4-7 menunjukkan hasil pengujian rangkaian penyearah presisi. Hasil pengujian rangkaian
penyearah presisi dituliskan pada Tabel 4-2. Tabel 4-2 memperlihatkan bahwa alat dapat
bekerja dengan baik dengan persen error yang dihasilkan sebesar 4,16% dan 1,62%.
Tabel 4-2. Hasil pengujian rangkaian penyearah presisi
V peak (V) Frekuensi (Hz) No
Teoritis Pengujian Teoritis Pengujian
1 10 9.6 500 492 Error (%) 4.16 1,62
75
Penyearah presisi
Gelombang segitiga
Gambar 4-7. Sinyal keluaran rangkaian penyearah presisi
4.2.5 Hasil Pengujian Rangkaian Pembanding (Comparator) Rangkaian pembanding digunakan untuk menghasilkan sinyal pulse width
modulation (PWM). Ketika rangkaian penyearah presisi diujikan dengan rangkaian
pembanding untuk menghasilkan sinyal PWM, rangkaian dapat bekerja dengan baik
sesuai dengan perancangan. Tegangan pengurang (kaki inverting) pada rangkaian
pembanding menggunakan variable power supply dengan tegangan pengurang sebesar
5V. Dengan kondisi demikian rangkaian dapat menghasilkan sinyal PWM dengan duty
ratio 50% dengan baik. Gambar 4-8 menunjukkan hasil keluaran pembangkit gelombang
kotak dan segitiga dan sinyal PWM.
Gambar 4-8. Hasil keluaran pembangkit gelombang kotak dan segitiga dan sinyal PWM
76
4.26 Hasil Pengujian Driver Motor
Hasil pengujian driver motor dapat dapat bekerja dengan baik. Tabel 4-3
menunjukkan hasil pengujian driver motor. Tabel 4-3 memperlihatkan bahwa alat dapat
bekerja dengan baik dengan persen error yang dihasilkan sebesar 0%. Arus kolektor
maksimal dibatasi sebesar 10A, akan tetapi arus kolektor yang lewat saat conveyor mulai
berjalan sebesar 3,18 A. Dengan demikian arus yang lewat masih di dalam rentang arus
kolektor maksimal yaitu 10 A.
Tabel 4-3. Hasil pengujian driver motor
Arus basis (Ib) Arus kolektor (Ic) No
Teoritis Pengujian Teoritis Pengujian
1 10 x 10-3mA 10 x 10-3mA 10 A 3.18 A
Error(%) 0
4.27 Hasil Pengujian Terminal Tegangan
Pengujian terminal tegangan dilakukan dengan mengamati lampu penanda pada PT
saat channel keluaran PLC alamat 10.00 aktif atau tidak. Dari hasil pengujian pada Tabel
3 lampiran, dapat dilihat bahwa terminal tegangan dapat bekerja dengan baik. Ketika
channel keluaran PLC alamat 10.00 aktif, terminal tegangan akan aktif (dengan kondisi
tegangan keluaran pada papan power supply baik). Demikian pula sebaiknya, apabila
channel keluaran PLC alamat 10.00 tidak aktif, maka terminal tegangan tidak aktif.
Kemudian apabila ada salah satu tegangan keluaran pada papan power supply mengalami
gangguan, maka hanya terminal tegangan tersebut yang tidak aktif. Kondisi seperti ini
sudah sesuai seperti perancangan.
77
4.2.6 Hasil Pengujian Buzzer
Pengujian pada buzzer dilakukan dengan mengamati channel keluaran PLC pada
alamat 10.04, alamat 10.05, alamat 10.06, dan alamat 10.07 saat channel masukan PLC
alamat 0.02, alamat 0.03, alamat 0.04, dan alamat 0.05, dalam kondisi aktif atau tidak.
Dari hasil pengujian pada Tabel 4 lampiran, terlihat bahwa buzzer yang digunakan
sebagai penanda untuk terminal tegangan dapat bekerja dengan baik.
Buzzer digunakan sebagai penanda apabila terminal tegangan tidak aktif ataupun
terjadi gangguan pada tegangan keluaran papan power supply. Channel masukan PLC
alamat 0.02, alamat 0.03, alamat 0.04, dan alamat 0.05 akan aktif saat masing-masing
terminal tegangan aktif. Apabila ada yang mengalami gangguan, buzzer akan menyala
dan menunjukkan terminal tegangan yang mengalami gangguan tersebut.
4.2.7 Hasil Pengujian Programmable Terminal NT30C
Pengujian PT dilakukan dengan mengamati apakah setiap tampilan screen dapat
bekerja dengan baik. Ketika PT terhubung PLC melalui CIF0 tampilan awal yang terlihat
adalah menu screen. Tampilan menu screen ditunjukkan pada Gambar 4-9 (a). Kemudian
saat tombol touch switch yang terdiri dari set screen, graph, dan monitor screen ditekan,
maka layar akan menampilkan tampilan sesuai tombol touch switch yang dipilih.
Tampilan visual yang telah dibuat pada tiap-tiap tampilan seperti numeral display, lamp,
data input dan graph juga dapat bekerja dengan baik sesuai fungsinya masing-masing,
seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4-9. Pada tampilan PT terdapat perubahan yaitu
tombol ”PID OK” yang dalam perancangan terletak di tampilan menu screen dipindah di
tampilan monitor screen, hal ini dilakukan untuk mempermudah pengoperasian. Hasil
tampilan monitor screen ditunjukkan pada Gambar 4-9 (b). Hasil tampilan set screen
78
ditunjukkan pada Gambar 4-9 (c). Hasil tampilan graph line ditunjukkan pada Gambar 4-
9 (d).
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 4-9. (a) Hasil tampilan menu utama, (b) Hasil tampilan monitor screen.
(c) Hasil tampilan set screen, (d) Hasil tampilan graph line.
4.3 Hasil Pengujian Terhadap Plant
4.3.1 Hasil Pengujian Perangkat Keras Terhadap Plant
Pengujian perangkat keras terhadap plant dilakukan untuk mengetahui kinerja dari
sensor, frequency to voltage converter, dan PT. Analisa hasil pengukuran kecepatan
motor dari keluaran sensor menggunakan Tabel 5 lampiran. Analisa hasil pengukuran
keluaran frequency to voltage converter dengan masukan frekuensi dari sensor
menggunakan Tabel 6 lampiran. Dari Tabel 5 lampiran, terlihat bahwa kecepatan motor
79
berubah untuk tegangan motor yang bervariasi. Dari Tabel 6 lampiran, terlihat bahwa alat
sudah mampu mengkonversi frekuensi dari sensor ke tegangan dengan baik.
-2
0
2
4
6
8
10
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Tegangan motor (V)
Gal
at (%
)
Gambar 4-10. Grafik persen error(%) tampilan kecepatan motor pada PT NT30C untuk
tegangan motor bervariasi.
-2-10123456789
1011
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Frekuensi sensor (Hz)
Gal
at (%
)
Gambar 4-11. Grafik persen error (%) keluaran frequency to voltage converter untuk
frekuensi sensor bervariasi.
Grafik persen error tampilan kecepatan motor pada PT NT30C untuk tegangan
motor yang bervariasi ditunjukkan pada Gambar 4-10. Grafik persen error pengukuran
80
keluaran frequency to voltage converter untuk frekuensi sensor bervariasi ditunjukkan
pada Gambar 4-11.
Dari pengukuran pertama Tabel 5 lampiran, dengan tegangan motor 12 volt sampai
dengan pengukuran ke-20 dengan tegangan motor 2,5 volt, terlihat bahwa prosentase
error kecepatan motor pada NT 30C terhadap tachometer berkisar antara 0,212% sampai
dengan 8,695%. Prosentase error terbesar terjadi pada pengukuran ke-20 dengan
tegangan masukan 2,5VHz. Rata–rata prosentase error adalah 2,056%. Selisih kecepatan
terukur dengan kecepatan sebenarnya berkisar antara 0,1 Rpm sampai dengan 0,6 Rpm.
Dari pengukuran Tabel 5 Lampiran, terlihat bahwa alat masih dapat bekerja dengan baik
pada rentang kecepatan motor 5 Rpm sampai dengan 51 Rpm.
Dari pengukuran pertama Tabel 6 lampiran, dengan frekuensi masukan sensor
21,07Hz sampai dengan pengukuran ke-20 dengan frekuensi masukan sensor 2,287Hz,
terlihat bahwa prosentase persen error pengukuran keluaran frequency to voltage converter
berkisar antara 0,196% sampai dengan 9,54%. Prosentase error terbesar terjadi pada
pengukuran ke-20 dengan frekuensi masukan sensor 2,287Hz. Rata–rata prosentase error
adalah 2,538%. Selisih jarak terukur dengan jarak sebenarnya berkisar antara 0,02 volt
sampai dengan 0,207 volt. Dari pengukuran Tabel 6 Lampiran, terlihat bahwa alat masih
dapat bekerja dengan baik pada rentang frekuensi 2,287Hz sampai dengan 21,07Hz.
Gambar 4-10 menunjukkan grafik persen error antara tampilan kecepatan motor
pada PT dan tachometer. Gambar 4-11 menunjukkan grafik persen error antara tegangan
keluaran frequency to voltage converter dan tegangan toritis. Dari Gambar 4-10 terlihat
bahwa untuk tegangan motor yang semakin kecil persen error yang dihasilkan akan
semakin besar yang ditunjukkan oleh trendline. Dari Gambar 4-11 terlihat bahwa untuk
frekuensi sensor yang semakin kecil persen error yang dihasilkan akan semakin besar
yang ditunjukkan oleh trendline.
81
Dari Gambar 4-10, terlihat bahwa terdapat error pada pembacaan PT. Error ini
disebabkan karena ketelitian pembacaan data oleh MAD01. Berdasarkan datasheet,
ketelitian pembacaan MAD01 dibatasi sebesar 1%, sehingga kekurangtelitian MAD01
dapat menyebabkan error pengukuran. Dari Gambar 4-11, terlihat bahwa terdapat error
pada perangkat keras karena faktor penguat yang didapat tidak sebesar 35.33 kali seperti
yang ditunjukkan pada perancangan perangkat keras. Error pada perangkat keras ini
dipengaruhi oleh nilai resistor dan IC yang dipakai seperti yang dijelaskan pada
pembahasan 4.2.2.
4.3.2 Pengujian Plant Tanpa Beban
Pengujian plant dilakukan dengan memberikan nilai set point kecepatan motor.
Nilai set point kecepatan motor yang diuji adalah 20 Rpm. Nilai ini ditentukan sesuai
dengan permintaan dari bagian pengepakan. Data akan tertampil pada PT dalam bentuk
grafik.
Penalaan dengan metode heuristic dilakukan untuk mencari respon sistem yang
terbaik Penalaan heuristic dilakukan dengan mengacu pada bab II. Langkah pertama
adalah menentukan nilai propotional bandwidth (Pb), dengan cara parameter integral
time (Ti) dan derivative time (Td) dibuat dalam kondisi disable. Nilai parameter Pb diatur
dari nilai besar ke nilai kecil. Nilai parameter Pb terbesar yang dipilih adalah 250.
Tanggapan sistem dengan nilai Pb = 250 dapat dilihat pada Tabel 7 lampiran. Dari Tabel
7 lampiran, dapat diamati bahwa sistem tidak mampu mencapai nilai set point (steady
state error ≠ 0). Akan tetapi sistem mampu mengurangi kesalahan sehingga hanya
mengalami kenaikan sebesar 3 rpm. Untuk nilai Pb = 200, sistem mampu mengoreksi
kesalahan lebih baik. Sehingga steady state error hanya sebesar 2 Rpm. Tanggapan
sistem dengan nilai Pb = 200 dapat dilihat pada Tabel 7 lampiran. Dengan menurunkan
82
nilai Pb terus menerus, nilai Pb yang paling optimal diperoleh yaitu sebesar 170. Nilai
parameter Pb = 170 ini adalah nilai maksimal, karena jika nilai parameter Pb diturunkan
lagi, pengendali tidak bekerja lebih baik tetapi akan menimbulkan osilasi. Gambar 4-12
menunjukkan tanggapan sistem dengan nilai Pb = 170.
Mp
tp
21 rpm
19 rpm
tstd
tr
Gambar 4-12. Tanggapan sistem dengan nilai Pb = 170
Stopwatch dan media player classic digunakan untuk mengetahui waktu tanggapan
sistem. Nilai Td dan Tr ditentukan berdasarkan Gambar 4-12. Td adalah waktu yang
diperlukan respon untuk mencapai setengah harga akhir yang pertama kali.
Nilai kecepatan motor sebenarnya adalah 21 Rpm. Nilai awal adalah 0 Rpm. Nilai
td dicari dengan menentukan nilai tengahnya. Nilai tengahnya adalah:
5,102
021=
− Rpm, sehingga, dari Gambar 4-12, nilai td adalah 0,17 detik.
Nilai tr dicari saat waktu sistem mencapai 0% dan 100% dari nilai akhir tanggapan
sistem dimulai dari nilai awalnya yaitu 0 Rpm. Dari Gambar 4-12, dapat diketahui nilai
Tr sebesar 0.31 detik.
Nilai tp adalah waktu yang diperlukan tanggapan untuk mencapai puncak pertama
overshoot. Jika dilihat dari grafik, maka nilai tp adalah 0,50 detik.
83
Dari grafik pada Gambar 4-12 diperoleh:
1. td = 0,17 detik
2. tr = 0,31 detik
3. tp = 0,50 detik
4. ts = 3,03 detik
5. %52
%10020
2021%10020
2019
=⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛×
−+⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛×
−
=SSE
6. Mp = %40%10020
2028=×
−=
Langkah selanjutnya adalah memberikan nilai parameter Ti. Nilai parameter Ti
diatur dari nilai besar ke nilai kecil. Dengan nilai parameter Pb = 170 dan parameter Td
masih dalam kondisi disable, hasil pengujiannya dapat dilihat pada Tabel 8 lampiran.
Tabel 8 lampiran menunjukkan tanggapan sistem saat nilai parameter Pb = 170 dan nilai
pameter Ti = 200. Tanggapan sistem yang diperoleh dengan nilai Ti yang besar tersebut
masih jauh dari yang diinginkan. Hal ini dikarenakan nilai parameter Ti yang besar tidak
mampu mengoreksi kesalahan.
Dengan mengurangi nilai parameter Ti menjadi 100 dapat diamati bahwa tanggapan
sistem hampir sama saat nilai Ti = 200. Sistem tidak mampu mengoreksi kesalahan yang
menyebabkan steady state error sebesar 8 Rpm. Tabel 8 lampiran menunjukkan
tanggapan sistem saat nilai Pb = 170 dan Ti = 100. Dengan menurunkan nilai parameter
Ti secara terus menerus, nilai Ti optimal diperoleh yaitu sebesar 5. Gambar 4-13
menunjukkan tanggapan sistem dengan nilai parameter Pb = 170 dan nilai parameter Ti =
5.
84
ts
Mp
tp
td
tr
Gambar 4-13. Tanggapan sistem dengan nilai parameter Pb = 170 dan nilai parameter Ti = 5
Stopwatch dan media player classic digunakan untuk mengetahui waktu tanggapan
sistem. Nilai Td dan Tr ditentukan berdasarkan Gambar 4-13. Td adalah waktu yang
diperlukan respon untuk mencapai setengah harga akhir yang pertama kali.
Nilai kecepatan motor sebenarnya adalah 16 Rpm. Nilai awal adalah 0 Rpm. Nilai
td dicari dengan menentukan nilai tengahnya. Nilai tengahnya adalah:
82
016=
− Rpm, sehingga, dari Gambar 4-13, nilai td adalah 0,18 detik.
Nilai Tr dicari saat waktu sistem mencapai 0% dan 100% dari nilai akhir tanggapan
sistem dimulai dari nilai awalnya yaitu 0 Rpm. Dari Gambar 4-13, dapat diketahui nilai
Tr sebesar 0.36 detik.
Nilai tp adalah waktu yang diperlukan tanggapan untuk mencapai puncak pertama
overshoot. Jika dilihat dari grafik, maka nilai tp adalah 0,56 detik. Dari grafik pada
Gambar 4-13 diperoleh:
1. td = 0,18 detik
2. tr = 0,36 detik
85
3. tp = 0,56 detik
4. ts = 4,52 detik
5. %152
%10020
2018%10020
2016
=⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛×
−+⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛×
−
=SSE
6. Mp = %35%10020
2027=×
−=
Langkah yang ketiga adalah memberikan nilai parameter Td. Nilai parameter Td
diatur dari nilai kecil ke nilai besar. Dengan nilai parameter Pb = 170 dan nilai parameter
Ti = 5, hasil pengujiannya dapat dilihat pada tabel 9 lampiran 14. Tabel 9 lampiran
menunjukkan hasil tanggapan sistem saat nilai parameter Pb = 170, nilai parameter Ti = 5
dan nilai parameter Td = 10. Tanggapan sistem yang diperoleh dengan nilai parameter Td
= 10 sangat jauh dari yang diinginkan, karena sistem selalu berosilasi. Dengan menaikkan
nilai parameter Td secara terus menerus, nilai Td optimal yang dapat memperbaiki
tanggapan sistem tidak diperoleh. Dengan penambahan parameter Td, dapat dilihat bahwa
respon sistem tidak bagus karena selalu berosilasi.
4.3.3 Hasil Pengujian Plant dengan Beban
Pengujian plant dengan beban dilakukan dengan memberikan nilai set point
kecepatan motor. Nilai set point kecepatan motor yang diuji adalah 20 Rpm. Penalaan
dengan metode heuristic dilakukan untuk mencari respon sistem yang terbaik. Penalaan
heuristic dilakukan dengan mengacu pada bab II. Langkah pertama adalah menentukan
nilai propotional bandwidth (Pb), dengan cara parameter integral time (Ti) dan derivative
time (Td) dibuat dalam kondisi disable. Nilai parameter Pb diatur dari nilai besar ke nilai
kecil. Nilai parameter Pb terbesar yang dipilih adalah 300. Tanggapan sistem dengan nilai
86
Pb = 300 dapat dilihat pada Tabel 10 lampiran. Dari Tabel 10 lampiran, dapat diamati
bahwa sistem tidak mampu mencapai nilai set point (steady state error ≠ 0). Akan tetapi
sistem mampu mengurangi kesalahan sehingga hanya mengalami kenaikan sebesar 7 rpm.
Untuk nilai Pb = 250, sistem mampu mengoreksi kesalahan lebih baik. Sehingga steady
state error hanya sebesar 5 Rpm. Tanggapan sistem dengan nilai Pb = 250 dapat dilihat
pada Tabel 10 lampiran. Dengan menurunkan nilai Pb terus menerus nilai Pb yang paling
optimal diperoleh yaitu sebesar 150. Nilai parameter Pb = 150 ini adalah nilai maksimal,
karena jika nilai parameter Pb diturunkan lagi, pengendali tidak bekerja lebih baik tetapi
akan menimbulkan osilasi. Gambar 4-14 menunjukkan tanggapan sistem dengan nilai Pb
= 150.
22 rpm
Mp
td
tp
20 rpm
ts
tr
Gambar 4-14. Tanggapan sistem dengan nilai Pb = 150
Stopwatch dan media player classic digunakan untuk mengetahui waktu tanggapan
sistem. Nilai Td dan Tr ditentukan berdasarkan Gambar 4-14. Td adalah waktu yang
diperlukan respon untuk mencapai setengah harga akhir yang pertama kali.
Nilai kecepatan motor sebenarnya adalah 22 Rpm. Nilai awal adalah 0 Rpm. Nilai
td dicari dengan menentukan nilai tengahnya. Nilai tengahnya adalah :
87
112
022=
− Rpm, dari Gambar 4-14, nilai td adalah 0,15 detik.
Nilai tr dicari saat waktu sistem mencapai 0% dan 100% dari nilai akhir tanggapan
sistem dimulai dari nilai awalnya yaitu 0 Rpm. Dari Gambar 4-14, dapat diketahui nilai
Tr sebesar 0.28 detik.
Nilai tp adalah waktu yang diperlukan tanggapan untuk mencapai puncak pertama
overshoot. Jika dilihat dari grafik, maka nilai tp adalah 0,42 detik. Dari grafik pada
Gambar 4-12 diperoleh:
7. td = 0,15 detik
8. tr = 0,28 detik
9. tp = 0,42 detik
10. ts = 1,35 detik
11. %52
%10020
2022%10020
2020
=⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛×
−+⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛×
−
=SSE
12. Mp = %65%10020
2033=×
−=
Langkah selanjutnya adalah memberikan nilai parameter Ti. Nilai parameter Ti
diatur dari nilai besar ke nilai kecil. Dengan nilai parameter Pb = 150 dan parameter Td
masih dalam kondisi disable, hasil pengujiannya dapat dilihat pada Tabel 11 lampiran.
Tabel 11 lampiran menunjukkan tanggapan sistem saat nilai parameter Pb = 150 dan nilai
pameter Ti = 800. Tanggapan sistem yang diperoleh dengan nilai Ti yang besar tersebut
masih jauh dari yang diinginkan. Hal ini dikarenakan nilai parameter Ti yang besar tidak
mampu mengoreksi kesalahan.
Dengan mengurangi nilai parameter Ti menjadi 400 dapat diamati bahwa tanggapan
sistem hampir sama saat nilai Ti = 800. Sistem tidak mampu mengoreksi kesalahan yang
88
menyebabkan steady state error sebesar 5 Rpm. Tabel 11 lampiran menunjukkan
tanggapan sistem saat nilai Pb = 150 dan Ti = 400. Dengan menurunkan nilai parameter
Ti secara terus menerus, nilai Ti optimal diperoleh yaitu sebesar 10. Gambar 4-15
menunjukkan tanggapan sistem dengan nilai parameter Pb = 150 dan nilai parameter Ti =
10.
ts
Mp
tp
td
tr
Gambar 4-15. Tanggapan sistem dengan nilai parameter Pb = 150 dan nilai parameter Ti = 10
Stopwatch dan media player classic digunakan untuk mengetahui waktu tanggapan
sistem. Nilai Td dan Tr ditentukan berdasarkan Gambar 4-15. Td adalah waktu yang
diperlukan respon untuk mencapai setengah harga akhir yang pertama kali.
Nilai kecepatan motor sebenarnya adalah 18 Rpm. Nilai awal adalah 0 Rpm. Nilai
td dicari dengan menentukan nilai tengahnya. Nilai tengahnya adalah :
92
018=
− Rpm, dari Gambar 4-15, nilai td adalah 0,20 detik.
Nilai Tr dicari saat waktu sistem mencapai 0% dan 100% dari nilai akhir tanggapan
sistem dimulai dari nilai awalnya yaitu 0 Rpm. Dari Gambar 4-15, dapat diketahui nilai
Tr sebesar 0.38 detik.
89
Nilai tp adalah waktu yang diperlukan tanggapan untuk mencapai puncak pertama
overshoot, jika dilihat dari grafik, maka nilai tp adalah 0,48 detik. Dari grafik pada
Gambar 4-15 diperoleh:
13. td = 0,20 detik
14. tr = 0,38 detik
15. tp = 0,48 detik
16. ts = 2,47 detik
17. %5,122
%10020
2018%10020
2017
=⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛×
−+⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛×
−
=SSE
18. Mp = %50%10020
2030=×
−=
Langkah yang ketiga adalah memberikan nilai parameter Td. Nilai parameter Td
diatur dari nilai kecil ke nilai besar. Dengan nilai parameter Pb = 150 dan nilai parameter
Ti = 10, hasil pengujiannya dapat dilihat pada tabel 12 lampiran. Tabel 12 lampiran
menunjukkan hasil tanggapan sistem saat nilai parameter Pb = 150, nilai parameter Ti =
10 dan nilai parameter Td = 10. Tanggapan sistem yang diperoleh dengan nilai parameter
Td = 10 sangat jauh dari yang diinginkan, karena sistem selalu berosilasi. Dengan
menaikkan nilai parameter Td secara terus menerus, nilai Td optimal yang dapat
memperbaiki tanggapan sistem tidak diperoleh. Dengan penambahan parameter Td, dapat
dilihat bahwa respon sistem tidak bagus karena selalu berosilasi.
4.4 Pengujian Perangkat Lunak Beberapa hal perlu diperhatikan dalam membuat program, yaitu: resolusi yang
digunakan dalam melakukan konversi, range masukan dan keluaran MAD01, pengaturan
PT status control area ( PLC ke PT) dan PT status notify area (PT ke PLC), nomor
90
alamat masukan dan keluaran slot expansion yang terhubung pada PLC, menyamakan
memori yang digunakan PT dengan memori PLC, dan penggunaan expansion instruction.
ADC dan DAC yang terdapat pada MAD01 mempunyai resolusi 1/256 atau 8 bit. Akan
tetapi untuk DAC dengan range keluaran -10 volt sampai 10 volt mempunyai resolusi
1/512. PT status control area mengatur item-item yang akan dikendalikan dari PLC ke
PT, sedangkan PT status notify area mengatur item-item yang akan dikendalikan dari PT
ke PLC. Pengaturan kedua status akan membuat PLC dan PT dapat berkomunikasi
dengan baik. Alamat channel masukan dan channel keluaran perlu diperhatikan dalam
penggunaan MAD01. Alamat channel masukan dan keluaran MAD01 akan
menyesuaikan alamat channel masukan dan keluaran dari PLC yang digunakan.
Alamat memori untuk penyimpanan data perlu diperhatikan dalam menampilkan
data dari PLC atau memberikan data untuk PLC melalui PT. Agar data terbaca oleh PLC
maupun PT, maka alamat memori yang digunakan PLC maupun PT harus sama. Nomor
expantion slot perlu diperhatikan dalam penggunaan expansion instructions. Pengaturan
nomor expation slot dilakukan saat pembuatan program. Instruksi yang termasuk
expansion intruction antara lain: AVG(--) PID(--), dll. Seluruh data yang ditampilkan
pada pembahasan ini berupa snapshot saat program dijalankan.
4.4.1 Hasil Pengujian Listing Program ON/OFF
Tahap pertama dalam pembuatan program adalah pengaturan channel alamat
masukan untuk program ON-OFF. Program menggunakan internal relay 1 (IR 1) dengan
alamat 200.00 yang berfungsi sebagai pengunci dan keluaran alamat 10.03 sebagai
penanda keluarannya. Ketika tombol ON ditekan, maka IR 1 alamat 200.00 dan keluaran
PLC alamat 10.03 akan aktif. Dari Gambar 4-16, terlihat bahwa program dapat bekerja
91
dengan baik sesuai perancangan yang ditunjukkan dengan warna biru pada snapshot.
Gambar 4-16 menunjukkan snapshot listing program untuk tombol pengunci ON/OFF.
Gambar 4-16. Snapshot listing program tombol ON/OFF
4.4.2 Hasil Pengujian Listing Program untuk Scada.
Program dimulai ketika scada mengaktifkan HR0.00 yang berfungsi sebagai unit
number pada PLC yang digunakan. Internal relay 2 (IR 2) akan aktif ketika HR0.00
bernilai 1 (aktif). Dari Gambar 4-17, terlihat bahwa program dapat bekerja dengan baik
sesuai perancangan yang ditunjukkan dengan warna biru pada snapshot. Gambar 4-17
menunjukkan snapshot listing proram untuk SCADA.
Gambar 4-17. Snapshot listing program untuk SCADA
4.4.3 Hasil Pengujian Listing Program Keluaran Terminal Tegangan
Setelah internal relay 2 pada listing tombol ON/OFF aktif, keluaran alamat 10.00,
10.01 dan 10.02 akan mulai aktif. Terminal tegangan siap digunakan ketika ketiga alamat
keluaran tersebut aktif. Dari Gambar 4-18, terlihat bahwa program dapat bekerja dengan
baik sesuai perancangan yang ditunjukkan dengan warna biru pada snapshot. Gambar 4-
18 menunjukkan snapshot listing program keluaran terminal tegangan.
Gambar 4-18. Snapshot listing program untuk keluaran terminal tegangan
92
4.4.4 Hasil Pengujian Listing Program Kondisi Tiap terminal Tegangan ON
Syarat kondisi terminal tegangan aktif adalah internal relay 2 dan keluaran alamat
10.00 dalam kondisi aktif. Ketika kondisi tiap-tiap terminal tegangan aktif, maka memori
DM akan menyimpan data #FF dan #01 pada alamat yang telah ditentukan. Data #FF
untuk scada sebagai penanda bahwa terminal tegangan aktif dan data #01 untuk penanda
lamp pada PT. Dari Gambar 4-19, terlihat bahwa program dapat bekerja dengan baik
sesuai perancangan yang ditunjukkan dengan warna biru pada snapshot. Gambar 4-19
menunjukkan snapshot listing program untuk kondisi tiap terminal tegangan dalam
kondisi ON.
Gambar 4-19. Snapshot listing program untuk kondisi tiap terminal tegangan dalam
kondisi ON
93
Gambar 4-19 (lanjutan). Snapshot listing program untuk kondisi tiap terminal tegangan
dalam kondisi ON
4.4.5 Hasil Pengujian Listing Program Kondisi Terminal Tegangan OFF
Dari Gambar 4-20, terlihat bahwa program dapat bekerja dengan baik sesuai
perancangan yang ditunjukkan dengan warna biru pada snapshot. Ketika tiap-tiap
terminal tegangan tidak aktif, maka data #00 diberikan untuk SCADA dan PT. Data untuk
scada dan PT ditempatkan pada alamat memori yang berbeda. Gambar 4-20
menunjukkan snapshot listing program untuk kondisi tiap terminal tegangan dalam
kondisi OFF.
Gambar 4-20. Snapshot listing program untuk kondisi tiap terminal tegangan dalam
kondisi OFF
94
Gambar 4-20 (lanjutan). Snapshot listing program untuk kondisi tiap terminal tegangan
dalam kondisi OFF
4.4.6 Hasil Pengujian Listing Program Indikator Keluaran Buzzer
Buzzer digunakan sebagai penanda. Buzzer aktif apabila terjadi kerusakan pada
keluaran papan power supply. Empat channel keluaran PLC yang berfungsi mengaktifkan
buzzer diperlukan. Dari Gambar 4-21, terlihat bahwa program dapat bekerja dengan baik
sesuai perancangan yang ditunjukkan dengan warna biru pada snapshot. Gambar 4-21
menunjukkan snapshot listing program untuk mengaktifkan buzzer.
Gambar 4-21. Snapshot listing program untuk indikator keluaran pada buzzer
4.4.7 Hasil Pengujian Listing Program Inisialisasi PT
Pengaturan PT status control area dan PT status notify area dilakukan untuk
pemilihan item-item apa saja yang akan dikendalikan. Ketika IR 2 alamat 200.01 aktif,
maka ladder untuk inisialisai PT akan aktif. Gambar 4-22 menunjukkan snapshot listing
program inisialisasi PT. Dari Gambar 4-22, terlihat bahwa program dapat bekerja dengan
baik sesuai perancangan yang ditunjukkan dengan data ladder pada snapshot.
95
Gambar 4-22. Snapshot listing program inisialisasi PT
4.4.8 Hasil Pengujian Listing Program Masukan Set Point
Dari Gambar 4-23, terlihat bahwa program dapat bekerja dengan baik sesuai
perancangan yang ditunjukkan dengan data ladder pada snapshot. Nilai parameter set
point pada pengaturan parameter PID harus dalam bilangan biner. Untuk itu, diperlukan
program untuk mengkonversi nilai set point tersebut. Untuk pengujian nilai set point
diberikan sebesar 20 Bcd pada PT. Data yang terbaca pada DM 15 adalah 32 Bcd atau 20
heksa. Setelah melewati proses konversi data yang tersimpan pada alamat DM150 sebesar
&20 atau 20 Bcd. Gambar 4-23 menunjukkan snapshot listing program masukan set
point.
Gambar 4-23. Snapshot listing program untuk masukan set point
96
Gambar 4-23 (lanjutan). Snapshot listing program untuk masukan set point
4.2.9 Hasil Pengujian Listing Program Masukan Parameter Pb
Nilai parameter propotional bandwidth (Pb) dimasukkan melalui PT. Nilai Pb pada
pengaturan parameter PID harus dalam bilangan BCD. Untuk itu, diperlukan program
untuk mengkonversi nilai Pb tersebut. Gambar 4-24 menunjukkan snapshot listing
program masukan parameter Pb. Dari Gambar 4-24, terlihat bahwa program dapat bekerja
dengan baik sesuai perancangan yang ditunjukkan dengan data ladder pada snapshot.
Untuk pengujian nilai parameter Pb diberikan sebesar 170 Bcd pada PT. Data yang
terbaca pada DM 21 adalah 368 Bcd atau 170 heksa. Setelah melewati proses konversi
data yang tersimpan pada alamat DM152 sebesar &170 atau 20 Bcd.
Gambar 4-24. Snapshot listing program masukan parameter Pb
97
Gambar 4-24 (lanjutan). Snapshot listing program masukan parameter Pb
4.2.10 Hasil Pengujian Listing Program Masukan Parameter Ti
Nilai parameter integral time (Ti) dimasukkan melalui PT. Nilai parameter Ti pada
pengaturan parameter PID harus dalam bilangan BCD. Apabila parameter Ti tidak
digunakan, maka harus didisable dengan memberikan nilai 9999. Gambar 4-25
menunjukkan snapshot listing program masukan parameter Ti. Untuk pengujian nilai
parameter Ti diberikan sebesar 500Bcd pada PT. Data yang terbaca pada DM 50 adalah
1260 Bcd atau 500 heksa. Setelah melewati proses konversi data yang tersimpan pada
alamat DM154 sebesar &500 atau 500 Bcd. Dari Gambar 4-25, terlihat bahwa program
98
dapat bekerja dengan baik sesuai perancangan yang ditunjukkan dengan data ladder pada
snapshot.
Gambar 4-25. Snapshot listing program masukan parameter Ti
99
Gambar 4-25(lanjutan). Snapshot listing program masukan parameter Ti
4.2.11 Hasil Pengujian Listing Program Masukan Parameter Td
Nilai parameter devirative time (Td) dimasukkan melalui PT. Nilai parameter Td
pada pengaturan parameter PID harus dalam bilangan BCD. Apabila parameter Td tidak
digunakan, maka harus didisable dengan memberikan nilai 0000. Gambar 4-26
menunjukkan snapshot listing program masukan parameter Td. Untuk pengujian nilai
parameter Td diberikan sebesar 200 Bcd pada PT. Data yang terbaca pada DM 80 adalah
512 Bcd atau 200 heksa. Setelah melewati proses konversi, data yang tersimpan pada
alamat DM156 sebesar &200 atau 200 Bcd. Dari Gambar 4-26, terlihat bahwa program
dapat bekerja dengan baik sesuai perancangan yang ditunjukkan dengan data ladder pada
snapshot.
100
Gambar 4-26. Snapshot listing program masukan parameter Td
101
Gambar 4-26 (lanjutan). Snapshot listing program masukan parameter Td.
4.2.12 Hasil Pengujian Listing Program Masukan Parameter Periode Sampling
Parameter periode sampling dimasukkan ketika pembuatan program. Periode
sampling yang dipilih adalah 0.1s, karena motor mempunyai respon yang sangat cepat.
Gambar 4-27 menunjukkan snapshot listing program masukan parameter periode
sampling. Untuk pengujian periode sampling yang diberikan sebesar 1 heksa (0,1s).
Setelah melewati proses konversi, data yang tersimpan pada alamat DM176 sebesar &1
atau 1 Bcd. Dari Gambar 4-27, terlihat bahwa program dapat bekerja dengan baik sesuai
perancangan yang ditunjukkan dengan data ladder pada snapshot..
Gambar 4-27. Snapshot listing program masukan parameter periode sampling
102
Gambar 4-27 (lanjutan). Snapshot listing program masukan parameter periode sampling
4.4.12 Hasil Pengujian Listing Program Masukan Parameter Operation Specifier dan Masukan Filter Coeffisient
Pengaturan parameter operation specifier dan masukan filter coeffisient dimasukkan
ketika pembuatan program. Untuk operation specifier ditetapkan menggunakan operasi
normal dan untuk masukan filter coeffisient ditetapkan pengaturan standar, yaitu 000.
Gambar 4-28 menunjukkan snapshot listing program masukan parameter operation
103
specifier dan masukan filter coeffisient. Untuk pengujian masukan parameter operation
specifier dan masukan filter coeffisient diberikan sebesar 0001 heksa. Digit 0 diberi nilai 1
yang digunakan untuk parameter operation specifier. Digit 2 dan 4 diberi nilai 000yang
digunakan untuk parameter filter coeffisient. Setelah melewati proses konversi, data yang
tersimpan pada alamat DM420 sebesar &1 atau 1 Bcd. Dari Gambar 4-28, terlihat bahwa
program dapat bekerja dengan baik sesuai perancangan yang ditunjukkan dengan data
ladder pada snapshot..
Gambar 4-28. Snapshot listing program masukan parameter operation specifier dan
masukan filter coeffisient
104
Gambar 4-28 (lanjutan). Snapshot listing program masukan parameter operation specifier
dan masukan filter coeffisient
4.2.14 Hasil Pengujian Listing Program Masukan Parameter Range Keluaran dan Range Masukan
Pengaturan parameter range keluaran dan range masukan diberikan ketika
pembuatan program. Untuk range keluaran ditetapkan pengaturan 00 dan untuk range
masukan ditetapkan pengaturan 00 juga. Dengan pengaturan parameter range keluaran
dan range masukan sebesar 0000, maka banyaknya bit dari data masukan dan keluaran
yang dipilih adalah 8 bit.Gambar 4-29 menunjukkan snapshot listing program masukan
parameter range keluaran dan range masukan. Dari Gambar 4-29, terlihat bahwa program
dapat bekerja dengan baik sesuai perancangan yang ditunjukkan dengan data ladder pada
snapshot..
Gambar 4-29. Snapshot listing program masukan parameter range keluaran dan range
masukan
105
Gambar 4-29 (lanjutan). Snapshot listing program masukan parameter range keluaran dan
range masukan
4.2.15 Hasil Pengujian Listing Program Masukan First Parameter (P1)
Langkah selanjutnya adalah memindah semua isi parameter PID yang telah
ditentukan, ke dalam alamat memori yang ditentukan untuk pengaturan first parameter.
Alamat yang ditentukan adalah 220+6. Gambar 4-30 menunjukkan snapshot listing
program masukan first parameter. Dari Gambar 4-30, terlihat bahwa program dapat
bekerja dengan baik sesuai perancangan yang ditunjukkan dengan data ladder pada
snapshot.
106
Gambar 4-30. Snapshot listing program masukan first parameter (P1)
4.2.16 Hasil Pengujian Listing Program Pembacaan MAD01 dan Penyimpanannya
Inisialisasi MAD01 dilakukan untuk memilih range tegangan masukan dan range
tegangan keluaran serta nomor slot expansion. Karena range tegangan masukan dan
keluaran yang diinginkan adalah 0V-10V, maka kode set range yang dipilih #FF00.
Gambar 4-31 menunjukkan snapshot listing program untuk inisialisasi MAD01.
107
Data masukan MAD01 dibaca melalui channel 1. Kecepatan motor maksimum
adalah ±51 Rpm, sedangkan data masukan maksimum pada MAD01 adalah 256, maka
data MAD01 dibagi dengan 5 untuk mendapatkan kecepatan motor sebenarnya. Karena
nilai kecepatan motor sulit dibaca (berubah-ubah), maka hasil pembagian dicari nilai rata-
ratanya setelah 32 cycle. Binary to BCD digunakan untuk mengkonversi nilai hasil rata-
rata agar dapat ditampilkan dalam bentuk BCD. Nilai inilah yang akan digunakan sebagai
input word pada ladder PID. Dari Gambar 4-31, terlihat bahwa program dapat bekerja
dengan baik sesuai perancangan yang ditunjukkan dengan data ladder pada snapshot.
Gambar 4-31. Snapshot listing program untuk pembacaan MAD01 dan penyimpanan
108
4.2.17 Hasil Pengujian Listing Program PID
Setelah semua nilai parameter diberikan, maka kontrol PID dapat digunakan. Untuk
mengaktifkan ladder PID, LR0.00 harus dalam kondisi aktif (bernilai 1). Gambar 4-32
menunjukkan snapshot listing program PID. Dari Gambar 4-32, terlihat bahwa program
dapat bekerja dengan baik sesuai perancangan.
Gambar 4-32. Snapshot listing program PID
4.2.18 Hasil Pengujian Listing Program Keluaran MAD01
Hasil perhitungan PID akan diubah ke tegangan melalui MAD01. Alamat channel
keluaran yang digunakan adalah channel 11. Gambar 4-33 menunjukkan snapshot listing
program keluaran MAD01. Dari Gambar 4-33, terlihat bahwa program dapat bekerja
dengan baik sesuai perancangan.
Gambar 4-33. Snapshot listing program keluaran MAD01
4.2.19 Hasil Pengujian Listing Program Hapus Memori DM
Sedangkan apabila proses sudah selesai maka scada akan menghapus alamat DM
tertentu. Hal ini dilakukan agar nilai terakhir tidak tersimpan pada memori DM, karena
memori DM bersifat volatile yang dapat terbaca oleh scada meskipun alat tidak bekerja.
109
Memori DM pada Gambar 4-34 akan terhapus ketida scada mengaktifkan HR2.00.
Gambar 4-34 menunjukkan snapshot listing program hapus alamat DM. Dari Gambar 4-
34, terlihat bahwa program dapat bekerja dengan baik sesuai perancangan yang
ditunjukkan dengan data ladder pada snapshot.
Gambar 4-34. Snapshot listing program hapus alamat DM
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Berdasarkan analisa dan pengujian penulis dapat menyimpulkan hal-hal
berikut:
a. Perangkat keras dapat bekerja dengan baik.
b. Programmable terminal (PT) NT30C dapat menampilkan data keadaan terminal
tegangan dan grafik kecepatan motor dengan baik, sekaligus memberikan data
ke PLC dengan baik karena tidak ada kesalahan pengiriman data.
c. Nilai penalaan parameter yang direkomendasikan untuk kecepatan motor adalah
Pb = 170, karena respon sistem yang dihasilkan cukup baik dan dapat
mengoreksi kesalahan dengan cukup signifikan.
d. Program yang dibuat dapat berjalan dengan baik karena tidak ada kesalahan saat
pengiriman atau pembacaan data saat proses dilakukan.
5.2 Saran
Untuk pengembangan alat lebih lanjut, penulis menyarankan hal-hal berikut:
a. Menggunakan metode penalaan PID yang lainnya, sehingga dapat diketahui
respon sistem yang paling baik.
b. Pengembangan kontol PID pada PLC CPM2A untuk aplikasi yang lain.
110
DAFTAR PUSTAKA
[1] www.mti.ugm.ac.id/adji/courses/resources/project/Busino/Selo/POSTER
fina.doc (diakses tanggal 18 juni 2008)
[2] Lukas, Michael P. Distributed Control System . Van Nostrand Reinhold
Company, Newyork, 1986.
[3] http://digilib.petra.ac.id/ads-cgi/viewer.pl/jiunkpe/s1/elkt/2002/jiunkpe-ns-
s1-2002-23494099-223-motor-chapter2.pdf (diakses tanggal 29 mei
2008).
[4] http://joaldera.blogspot.com/feeds/posts/default (diakses tanggal 12 mei
2008).
[5] Stanley, William D., 1994, “Operational Amplifier With Linier Integrated
Circuits”, Old Dominion University.
[6] Boylestad, R.,. Nashelsky L., 1995, “Electronic Device and Circuit
Theory” , Printice Hall, New jersey.
[7] Driscoll, 1990, Penguat operasional (Operational Amplifier), Prentice Hall
, Inc : New York.
[8] http://www.electroniclab.com/index.php?action=html&fid=59 (diakses
tanggal 29 mei 2008).
[9] www.norture.com/dl_view.php?file=documents/Kendali (diakses tanggal
29 mei 2008).
[10] Ogata, K., 1997. teknik Kontrol Automatik 1, Penerbit Erlangga.
[11] …., 2001. Sysmac Programmable Controllers CPM1 /CPM1A /CPM2A
/CPM2C /SRM1(-V2) Programming Manual, OMRON.
[12] Suhendar, “programmable Logic Controller”, yogyakarta : penerbit graha
ilmu, 2005.
[13] …., 2001. NT30/30C Programmable Terminal Operation Manual,
OMRON.
[14] Hackworth, john R., Hackworth, frederick D., Programmable Logic
Controller: Programming Methods and Applications.
L1
L2
Foto perangkat keras hasil perancangan
L3
Gambar 1. Rangkaian penyearah presisi , buffer, dan driver motor dc
R11
1k
J4
12V
12
J6
col
1D4
DIODE
+
-
U8
LF356
3
26
7 14 5
D3
DIODE
+
-
U7
LF356
3
26
7 14 5
Q12N1613
3
2
1
R9
20k
R8
20k
R7
10k
R4
20k
J1
segitiga
12
+
-
U10
LM741
3
26
7 14 5
R10
20k
J2
supply
123
J8
emiter
1
+
-
U9
LM741
3
26
7 14 5
J3
mad
12
J5
mdc
12
J7
bass1
D5
DIODE
Gambar 2. Rangkaian frequency to voltage converter , penguat non-inverting, dan buffer
+
-
U4
LM741
3
26
7 14 5
J4suply opAM
1 2
U1
LM2917/DIP14
1
23
4
5
912
1011
81
23
4
5
912
1011
8
C1
10n
R522k
1 3
2
C410u
R2
100k
+
-
U3
LM741
3
26
7 14 5
C2
0.1u
R6
330 R710k
1 3
2
+
-
U2
LM741
3
26
7 14 5
J3
MAD01
12
R1
10K
J2
supply
12
C31u
R3
10kR4470
J1
siny al IN
12
L4
Gambar 3. Rangkaian antarmuka terminal tegangan
00
0324V
12V M
power
RELAY SPST
43
12
-12V
RELAY SPST
43
12
supply06
com
RELAY SPST
43
12
RELAY DPST
43
65
12
com
RELAY SPST
43
12
-12V07
01
02
input PLC
00
power05
12V M
02
01
com
04
220V
09
supply
04
power
supply
10
12V
RELAY DPST
43
65
12
03
com
jala
supply
com
com
11
220V
jala
power
12V
08
Gambar 4. Rangkaian buzzer untuk terminal tegangan.
LS3
BUZZER
1
2
0503 04
DS2
LAMP
12
06
DS3
LAMP
12
output plc
com
DS4
LAMP
12
0201
DS1
LAMP
12
07
LS1
BUZZER
1
2
com comcom
LS2
BUZZER
1
2
00
LS4
BUZZER
1
2
com
BT1
BATTERY
12
comcom com
L5
Tabel 1. Data sensor kecepatan
No Tegangan motor (V) Keluaran sensor kecepatan Frekuensi (Hz)
1 2.5
2.13
2 3
2.89
3 3.5
4.81
4 4
5.43
5 4.5
6.09
L6
Tabel 1 (lanjutan). Data sensor kecepatan
No Tegangan motor (V) Keluaran sensor kecepatan Frekuensi (Hz)
1 5
7.03
2 5.5
8.59
3 6
9.61
4 6.5
10.39
5 7
10.83
L7
Tabel 1 (lanjutan). Data sensor kecepatan
No Tegangan motor (V) Keluaran sensor kecepatan Frekuensi (Hz)
1 7.5
12.49
2 8
13.01
3 8.5
14.22
4 9
15.7
5 9.5
16.3
L8
Tabel 1 (lanjutan). Data sensor kecepatan
No Tegangan motor (V) Keluaran sensor kecepatan Frekuensi (Hz)
6 10
17,94
7 10.5
18,62
8 11
19,45
9 11.5
20,12
10 12
21.20
L9
Tabel 2. Hasil pengujian frequency to voltage converter dengan frekuensi bervariasi
V_out (Volt)
No
F_in (Hz)
Pengukuran Perhitungan Teoritis
Error %
1 1 0,017 0,0135 25,9
2 1.5 0,025 0,02025 23,45
3 2 0,032 0,027 18,5
4 2.5 0,04 0,03375 18,51
5 3 0,049 0,0405 12,34
6 3,5 0,053 0,04725 12,16
7 4 0,061 0,054 12,9
8 4,5 0,065 0,06075 6,99
9 5 0,070 0,0675 3,7
10 5,5 0,072 0,07425 3,03
11 6 0,083 0,08 3,75
12 6,5 0,089 0,08775 1,42
13 7 0,093 0,0945 1,58
14 7,5 0,103 0,10125 1,7
15 8 0,11 0,108 1,85
16 8,5 0,115 0,11475 0,217
17 9 0,121 0,1215 0,411
18 9,5 0,1277 0,1882 0,428
19 10 0,136 0,135 0,740
20 10,5 0,142 0,14175 0,176
21 11 0,149 0,1485 0,336
22 11,5 0,156 0,15525 0,483
23 12 0,161 0,162 0,617
24 12,5 0,169 0,16875 0,148
25 13 0,176 0,1755 0,285
26 13,5 0,183 0,18225 0,411
L10
Tabel 2 (lanjutan). Hasil pengujian frequency to voltage converter dengan frekuensi bervariasi
V out (Volt)
No
Fin (Hz) Pengukuran
Perhitungan
Teoritis
Error (%)
27 14 0,19 0,189 0,529
28 14,5 0,194 0,19575 0,493
29 15 0,204 0,2025 0,740
30 15,5 0,210 0,20925 0,358
31 16 0,217 0,216 0,462
32 16,5 0,222 0,22275 0,336
33 17 0,228 0,2293 0,566
34 17,5 0,237 0,23625 0,317
35 18 0,242 0,243 0,411
36 18,5 0,248 0,24975 0,7
37 19 0,255 0,2565 0,584
38 19,5 0,262 0,26325 0,455
39 20 0,271 0,27 0,37
40 20,5 0,278 0,27675 0,451
41 21 0,284 0,2835 0,176
42 21,5 0,290 0,29025 0,086
Mean 3,787
L11
Table 3. Hasil pengujian terminal tegangan
Power Supply
Terminal Tegangan NO
12V (M)
12V 220V -12V 12V(M) 12V 220V -12V
Output 10.00
1 Aktif Aktif Aktif Aktif Aktif Aktif Aktif Aktif Aktif 2 T.aktif Aktif Aktif Aktif T.aktif Aktif Aktif Aktif Aktif 3 Aktif T.aktif Aktif Aktif Aktif T.aktif Aktif Aktif Aktif 4 Aktif Aktif T.aktif Aktif Aktif Aktif T.aktif Aktif Aktif 5 Aktif Aktif Aktif T.aktif Aktif Aktif Aktif T.aktif Aktif 6 T.aktif T.aktif T.aktif T.aktif T.aktif T.aktif T.aktif T.aktif T.aktif
Table 4. Hasil pengujian buzzer
Kondisi
Alamat Keluaran PLC
No
Alamat
PLC
Aktif
Tidak
10.04
(12V)
10.05
(12V)
10.06
(220V)
10.07
(-12V)
1 0.02 × √ Bunyi Tidak Tidak Tidak
2 0.03 × √ Tidak Bunyi Tidak Tidak
3 0.04 × √ Tidak Tidak Bunyi Tidak
4 0.05 × √ Tidak Tidak Tidak Bunyi
L12
Tabel 5. Hasil pengujian sensor dan PT dengan plant
Frekuensi sensor (Hz) Kecepatan motor (Rpm) No Tegangan (V)
Osiloskop /Cacah PT NT30C Tacho
Error (%)
1 12 21.07 0.8428 51 50,8 0,393
2 11.5 20.25 0.81 49 49,2 0,406
3 11 19.33 0.7732 47 47,1 0,212
4 10.5 18.87 0.7548 45 44,8 0,446
5 10 17.85 0.714 42 42,2 0,473
6 9.5 16.59 0.6636 39 38,9 0,257
7 9 15.49 0.6196 37 36,9 0,271
8 8.5 14.16 0.5664 34 34,2 0,584
9 8 13.61 0.5444 32 32,3 0,928
10 7.5 12.16 0.4864 30 29,6 1,351
11 7 11.42 0.4568 28 28,2 1,06
12 6.5 10.46 0.4184 24 23,6 1,69
13 6 9.302 0.3720 22 21,7 1,382
14 5.5 8.293 0.3317 20 20,3 1,477
15 5 7.032 0.2812 18 17,6 2,72
16 4.5 6.058 0.2423 14 14,3 2,09
17 4 5.319 0.2127 12 12,6 4,76
18 3.5 4.173 0.1669 10 9,5 5,26
19 3 2.990 0.1196 8 7,6 6,666
20 2.5 2.287 0.0914 5 4,8 8,695
Mean 2,056
L13
Tabel 6. Hasil pengujian sensor dan frequency to voltage converter dengan plant
Frekuensi sensor (Hz) Vout penguatan (V) No Tegangan (V)
Osiloskop /Cacah Ukur Hitung
Error (%)
1 12 21,07 0,8428 10,20 10,18 0,196
2 11.5 20,25 0,81 9,70 9,658 0,434
3 11 19,33 0,7732 9,3 9,219 0,878
4 10.5 18,87 0,7548 9,08 9 0,88
5 10 17,85 0,714 8,46 8,513 0,622
6 9.5 16,59 0,6636 8,0 7,921 0,997
7 9 15,49 0,6196 7,46 7.388 0,974
8 8.5 14,16 0,5664 6,71 6,753 0,636
9 8 13,61 0,5444 6,394 6,491 1,49
10 7.5 12,16 0,4864 5,9 5,799 1,74
11 7 11,42 0,4568 5,44 5,446 0,844
12 6.5 10,46 0,4184 4,9 4,988 1,76
13 6 9,302 0,3720 4,39 4,436 1,03
14 5.5 8,293 0,3317 4,04 3,955 2,14
15 5 7,032 0,2812 3,420 3,353 1,99
16 4.5 6,058 0,2423 3,096 2,889 5,57
17 4 5,319 0,2127 2,670 2,536 5,018
18 3.5 4,173 0,1669 2,115 1,990 5,91
19 3 2,990 0,1196 1,542 1,426 8,13
20 2.5 2,287 0,0914 0,986 1,090 9,54
Mean 2,538
L14
Data Tanggapan Sistem Tanpa Beban
Tabel 7. Data tanggapan sistem untuk nilai Pb yang berubah
No Pb Ti Td Gambar grafik Gambar grafik (lanjutan)
1 250 9999 0000
2 200 9999 0000
3 170 9999 0000
L15
Tabel 7 (lanjutan). Data tanggapan sistem untuk nilai Pb yang berubah
No Pb Ti Td Gambar grafik Gambar grafik (lanjutan)
4 150 9999 0000
5 100 9999 0000
L16
Tabel 8. Data tanggapan sistem untuk nilai Pb = 170 dan nilai Ti yang berubah
No Pb Ti Td Gambar grafik Gambar grafik (lanjutan)
1 170 200 0000
2 170 100 0000
3 170 40 0000
L17
Tabel 8 (lanjutan). Data tanggapan sistem untuk nilai Pb = 170 dan nilai Ti yang berubah.
No Pb Ti Td Gambar grafik Gambar grafik (lanjutan)
4 170 30 0000
5 170 20 0000
6 170 10 0000
7 170 5 0000
L18
Tabel 9. Data tanggapan sistem untuk nilai Pb = 170 , Ti = 5 dan nilai Td yang berubah.
No Pb Ti Td Gambar grafik
1 170 5 10
2 170 5 50
3 170 5 100
4 170 5 200
L19
Tabel 9 (lanjutan). Data tanggapan sistem untuk nilai Pb = 170 , Ti = 5 dan nilai Td yang berubah.
No Pb Ti Td Gambar grafik
1 170 5 400
2 170 5 500
3 170 5 600
4 170 5 700
L20
Data Tanggapan Sistem dengan Beban
Tabel 10. Data tanggapan sistem untuk nilai Pb yang berubah
No Pb Ti Td Gambar grafik
1 300 9999 0000
2 250 9999 0000
3 200 9999 0000
4 180 9999 0000
L21
Tabel 10 (lanjutan). Data tanggapan sistem untuk nilai Pb yang berubah
No Pb Ti Td Gambar grafik
1 160 9999 0000
2 150 9999 0000
3 100 9999 0000
L22
Tabel 11. Data tanggapan sistem untuk nilai Pb = 150 dan nilai Ti yang berubah
No Pb Ti Td Gambar grafik
1 150 800 0000
2 150 400 0000
3 150 200 0000
4 150 100 0000
L23
Tabel 11 (lanjutan). Data tanggapan sistem untuk nilai Pb = 150 dan nilai Ti yang
berubah
No Pb Ti Td Gambar grafik
1 150 50 0000
2 150 10 0000
3 150 5 0000
L24
Tabel 12. Data tanggapan sistem untuk nilai Pb = 150 , Ti = 10 dan nilai Td yang berubah.
No Pb Ti Td Gambar grafik
1 150 10 10
2 150 10 20
3 150 10 40
4 150 10 60
L25
Tabel 12 (lanjutan). Data tanggapan sistem untuk nilai Pb = 150 , Ti = 10 dan nilai Td yang berubah.
No Pb Ti Td Gambar grafik
1 150 10 100
2 150 10 200
3 150 10 400
4 150 10 600
L26
Pengaturan table pada programmable terminal (PT) NT30C.
LISTING PROGRAM
TL/H/7942
LM
2907/LM
2917
Fre
quency
toV
olta
ge
Converte
r
February 1995
LM2907/LM2917 Frequency to Voltage Converter
General DescriptionThe LM2907, LM2917 series are monolithic frequency to
voltage converters with a high gain op amp/comparator de-
signed to operate a relay, lamp, or other load when the input
frequency reaches or exceeds a selected rate. The tachom-
eter uses a charge pump technique and offers frequency
doubling for low ripple, full input protection in two versions
(LM2907-8, LM2917-8) and its output swings to ground for a
zero frequency input.
AdvantagesY Output swings to ground for zero frequency inputY Easy to use; VOUT e fIN c VCC c R1 c C1Y Only one RC network provides frequency doublingY Zener regulator on chip allows accurate and stable fre-
quency to voltage or current conversion (LM2917)
FeaturesY Ground referenced tachometer input interfaces directly
with variable reluctance magnetic pickupsY Op amp/comparator has floating transistor outputY 50 mA sink or source to operate relays, solenoids, me-
ters, or LEDs
Y Frequency doubling for low rippleY Tachometer has built-in hysteresis with either differen-
tial input or ground referenced inputY Built-in zener on LM2917Y g0.3% linearity typicalY Ground referenced tachometer is fully protected from
damage due to swings above VCC and below ground
ApplicationsY Over/under speed sensingY Frequency to voltage conversion (tachometer)Y SpeedometersY Breaker point dwell metersY Hand-held tachometerY Speed governorsY Cruise controlY Automotive door lock controlY Clutch controlY Horn controlY Touch or sound switches
Block and Connection Diagrams Dual-In-Line and Small Outline Packages, Top Views
TL/H/7942–1
Order Number LM2907M-8 or LM2907N-8
See NS Package Number M08A or N08E
TL/H/7942–2
Order Number LM2917M-8 or LM2917N-8
See NS Package Number M08A or N08E
TL/H/7942–3
Order Number LM2907N
See NS Package Number N14A
TL/H/7942–4
Order Number LM2917M or LM2917N
See NS Package Number M14A or N14A
C1995 National Semiconductor Corporation RRD-B30M115/Printed in U. S. A.
Absolute Maximum Ratings (Note 1)
If Military/Aerospace specified devices are required,
please contact the National Semiconductor Sales
Office/Distributors for availability and specifications.
Supply Voltage 28V
Supply Current (Zener Options) 25 mA
Collector Voltage 28V
Differential Input Voltage
Tachometer 28V
Op Amp/Comparator 28V
Input Voltage Range
Tachometer LM2907-8, LM2917-8 g28V
LM2907, LM2917 0.0V to a28V
Op Amp/Comparator 0.0V to a28V
Power Dissipation
LM2907-8, LM2917-8 1200 mW
LM2907-14, LM2917-14 1580 mW
(See Note 1)
Operating Temperature Range b40§C to a85§CStorage Temperature Range b65§C to a150§CSoldering Information
Dual-In-Line Package
Soldering (10 seconds) 260§CSmall Outline Package
Vapor Phase (60 seconds) 215§CInfrared (15 seconds) 220§C
See AN-450 ‘‘Surface Mounting Methods and Their Effect
on Product Reliability’’ for other methods of soldering sur-
face mount devices.
Electrical Characteristics VCC e 12 VDC, TA e 25§C, see test circuit
Symbol Parameter Conditions Min Typ Max Units
TACHOMETER
Input Thresholds VIN e 250 mVp-p @ 1 kHz (Note 2) g10 g25 g40 mV
Hysteresis VIN e 250 mVp-p @ 1 kHz (Note 2) 30 mV
Offset Voltage VIN e 250 mVp-p @ 1 kHz (Note 2)
LM2907/LM2917 3.5 10 mV
LM2907-8/LM2917-8 5 15 mV
Input Bias Current VIN e g50 mVDC 0.1 1 mA
VOH Pin 2 VIN e a125 mVDC (Note 3) 8.3 V
VOL Pin 2 VIN e b125 mVDC (Note 3) 2.3 V
I2, I3 Output Current V2 e V3 e 6.0V (Note 4) 140 180 240 mA
I3 Leakage Current I2 e 0, V3 e 0 0.1 mA
K Gain Constant (Note 3) 0.9 1.0 1.1
Linearity fIN e 1 kHz, 5 kHz, 10 kHz (Note 5) b1.0 0.3 a1.0 %
OP/AMP COMPARATOR
VOS VIN e 6.0V 3 10 mV
IBIAS VIN e 6.0V 50 500 nA
Input Common-Mode Voltage 0 VCCb1.5V V
Voltage Gain 200 V/mV
Output Sink Current VC e 1.0 40 50 mA
Output Source Current VE e VCC b2.0 10 mA
Saturation Voltage ISINK e 5 mA 0.1 0.5 V
ISINK e 20 mA 1.0 V
ISINK e 50 mA 1.0 1.5 V
2
Electrical Characteristics VCC e 12 VDC, TA e 25§C, see test circuit (Continued)
Symbol Parameter Conditions Min Typ Max Units
ZENER REGULATOR
Regulator Voltage RDROP e 470X 7.56 V
Series Resistance 10.5 15 X
Temperature Stability a1 mV/§C
TOTAL SUPPLY CURRENT 3.8 6 mA
Note 1: For operation in ambient temperatures above 25§C, the device must be derated based on a 150§C maximum junction temperature and a thermal resistance
of 101§C/W junction to ambient for LM2907-8 and LM2917-8, and 79§C/W junction to ambient for LM2907-14 and LM2917-14.
Note 2: Hysteresis is the sum aVTH b (bVTH), offset voltage is their difference. See test circuit.
Note 3: VOH is equal to */4 c VCC b 1 VBE, VOL is equal to (/4 c VCC b 1 VBE therefore VOH b VOL e VCC/2. The difference, VOH b VOL, and the mirror gain,
I2/I3, are the two factors that cause the tachometer gain constant to vary from 1.0.
Note 4: Be sure when choosing the time constant R1 c C1 that R1 is such that the maximum anticipated output voltage at pin 3 can be reached with I3 c R1. The
maximum value for R1 is limited by the output resistance of pin 3 which is greater than 10 MX typically.
Note 5: Nonlinearity is defined as the deviation of VOUT (@ pin 3) for fIN e 5 kHz from a straight line defined by the VOUT @ 1 kHz and VOUT @ 10 kHz.
C1 e 1000 pF, R1 e 68k and C2 e 0.22 mFd.
General Description (Continued)
The op amp/comparator is fully compatible with the ta-
chometer and has a floating transistor as its output. This
feature allows either a ground or supply referred load of up
to 50 mA. The collector may be taken above VCC up to a
maximum VCE of 28V.
The two basic configurations offered include an 8-pin device
with a ground referenced tachometer input and an internal
connection between the tachometer output and the op amp
non-inverting input. This version is well suited for single
speed or frequency switching or fully buffered frequency to
voltage conversion applications.
The more versatile configurations provide differential ta-
chometer input and uncommitted op amp inputs. With this
version the tachometer input may be floated and the op
amp becomes suitable for active filter conditioning of the
tachometer output.
Both of these configurations are available with an active
shunt regulator connected across the power leads. The reg-
ulator clamps the supply such that stable frequency to volt-
age and frequency to current operations are possible with
any supply voltage and a suitable resistor.
Test Circuit and Waveform
TL/H/7942–6
Tachometer Input Threshold Measurement
TL/H/7942–7
3
Typical Performance Characteristics
Total Supply Current Temperature
Zener Voltage vs
Output vs Temperature
Normalized Tachometer
Output vs Temperature
Normalized Tachometer
and I3 vs Supply Voltage
Tachometer Currents I2and I3 vs Temperature
Tachometer Currents I2
vs Temperature
Tachometer Linearity
vs Temperature
Tachometer Linearity
Tachometer Linearity vs R1
vs Temperature
Tachometer Input Hysteresis
Characteristics
Op Amp Output Transistor
Characteristics
Op Amp Output Transistor
TL/H/7942–5
4
Applications InformationThe LM2907 series of tachometer circuits is designed for
minimum external part count applications and maximum ver-
satility. In order to fully exploit its features and advantages
let’s examine its theory of operation. The first stage of oper-
ation is a differential amplifier driving a positive feedback
flip-flop circuit. The input threshold voltage is the amount of
differential input voltage at which the output of this stage
changes state. Two options (LM2907-8, LM2917-8) have
one input internally grounded so that an input signal must
swing above and below ground and exceed the input
thresholds to produce an output. This is offered specifically
for magnetic variable reluctance pickups which typically pro-
vide a single-ended ac output. This single input is also fully
protected against voltage swings to g28V, which are easily
attained with these types of pickups.
The differential input options (LM2907, LM2917) give the
user the option of setting his own input switching level and
still have the hysteresis around that level for excellent noise
rejection in any application. Of course in order to allow the
inputs to attain common-mode voltages above ground, input
protection is removed and neither input should be taken
outside the limits of the supply voltage being used. It is very
important that an input not go below ground without some
resistance in its lead to limit the current that will then flow in
the epi-substrate diode.
Following the input stage is the charge pump where the
input frequency is converted to a dc voltage. To do this
requires one timing capacitor, one output resistor, and an
integrating or filter capacitor. When the input stage changes
state (due to a suitable zero crossing or differential voltage
on the input) the timing capacitor is either charged or dis-
charged linearly between two voltages whose difference is
VCC/2. Then in one half cycle of the input frequency or a
time equal to 1/2 fIN the change in charge on the timing
capacitor is equal to VCC/2 c C1. The average amount of
current pumped into or out of the capacitor then is:
DQ
Te ic(AVG) e C1 c
VCC
2c (2fIN) e VCC c fIN c C1
The output circuit mirrors this current very accurately into
the load resistor R1, connected to ground, such that if the
pulses of current are integrated with a filter capacitor, then
VO e ic c R1, and the total conversion equation becomes:
VO e VCC c fIN c C1 c R1 c K
Where K is the gain constantÐtypically 1.0.
The size of C2 is dependent only on the amount of ripple
voltage allowable and the required response time.
CHOOSING R1 AND C1
There are some limitations on the choice of R1 and C1
which should be considered for optimum performance. The
timing capacitor also provides internal compensation for the
charge pump and should be kept larger than 500 pF for very
accurate operation. Smaller values can cause an error cur-
rent on R1, especially at low temperatures. Several consid-
erations must be met when choosing R1. The output current
at pin 3 is internally fixed and therefore VO/R1 must be less
than or equal to this value. If R1 is too large, it can become
a significant fraction of the output impedance at pin 3 which
degrades linearity. Also output ripple voltage must be con-
sidered and the size of C2 is affected by R1. An expression
that describes the ripple content on pin 3 for a single R1C2
combination is:
VRIPPLE e
VCC
2c
C1
C2c #1 b
VCC c fIN c C1
I2 J pk-pk
It appears R1 can be chosen independent of ripple, howev-
er response time, or the time it takes VOUT to stabilize at a
new voltage increases as the size of C2 increases, so a
compromise between ripple, response time, and linearity
must be chosen carefully.
As a final consideration, the maximum attainable input fre-
quency is determined by VCC, C1 and I2:
fMAX e
I2
C1 c VCC
USING ZENER REGULATED OPTIONS (LM2917)
For those applications where an output voltage or current
must be obtained independent of supply voltage variations,
the LM2917 is offered. The most important consideration in
choosing a dropping resistor from the unregulated supply to
the device is that the tachometer and op amp circuitry alone
require about 3 mA at the voltage level provided by the
zener. At low supply voltages there must be some current
flowing in the resistor above the 3 mA circuit current to op-
erate the regulator. As an example, if the raw supply varies
from 9V to 16V, a resistance of 470X will minimize the ze-
ner voltage variation to 160 mV. If the resistance goes un-
der 400X or over 600X the zener variation quickly rises
above 200 mV for the same input variation.
Typical Applications
Minimum Component Tachometer
TL/H/7942–8
5
Typical Applications (Continued)
‘‘Speed Switch’’ Load is Energized When fIN t
1
2RC
TL/H/7942–9
Zener Regulated Frequency to Voltage Converter
TL/H/7942–10
Breaker Point Dwell Meter
TL/H/7942–11
6
Typical Applications (Continued)
Voltage Driven Meter Indicating Engine RPM
VO e 6V @ 400 Hz or 6000 ERPM (8 Cylinder Engine)
TL/H/7942–12
Current Driven Meter Indicating Engine RPM
IO e 10 mA @ 300 Hz or 6000 ERPM (6 Cylinder Engine)
TL/H/7942–13
Capacitance Meter
VOUT e 1V–10V for CX e 0.01 to 0.1 mFd
(R e 111k)
TL/H/7942–14
7
Typical Applications (Continued)
Two-Wire Remote Speed Switch
TL/H/7942–15
100 Cycle Delay Switch
V3 steps up in voltage by the amountVCC c C1
C2
for each complete input cycle (2 zero crossings)TL/H/7942–16
Example:
If C2 e 200 C1 after 100 consecutive input cycles.
V3 e 1/2 VCC
8
Typical Applications (Continued)
Variable Reluctance Magnetic Pickup Buffer CircuitsPrecision two-shot output frequency
equals twice input frequency.
Pulse width e
VCC
2
C1
I2.
Pulse height e VZENER
TL/H/7942–39TL/H/7942–17
Finger Touch or Contact Switch
TL/H/7942–18
TL/H/7942–19
Flashing LED Indicates Overspeed
Flashing begins when fIN t 100 Hz.
Flash rate increases with input frequency
increase beyond trip point.
TL/H/7942–20
9
Typical Applications (Continued)
Frequency to Voltage Converter with 2 Pole Butterworth Filter to Reduce Ripple
fPOLE e
0.707
2qRC
uRESPONSE e
2.57
2qfPOLE
TL/H/7942–21
Overspeed Latch
TL/H/7942–22
Output latches when TL/H/7942–23
fIN e
R2
R1 a R2
1
RC
Reset by removing VCC.
10
Typical Applications (Continued)
Some Frequency Switch Applications May Require Hysteresis in the
Comparator Function Which can be Implemented in Several Ways:
TL/H/7942–24
TL/H/7942–25 TL/H/7942–26
TL/H/7942–27 TL/H/7942–28
11
Typical Applications (Continued)
Changing the Output Voltage for an Input Frequency of Zero
TL/H/7942–29
TL/H/7942–30
Changing Tachometer Gain Curve or Clamping the Minimum Output Voltage
TL/H/7942–31
TL/H/7942–32
12
Anti-Skid Circuit Functions
‘‘Select-Low’’ Circuit
TL/H/7942–33
TL/H/7942–34
VOUT is proportional to the lower of the
two input wheel speeds.
‘‘Select-High’’ Circuit
TL/H/7942–35
TL/H/7942–36
VOUT is proportional to the higher of
the two input wheel speeds.
‘‘Select-Average’’ Circuit
TL/H/7942–37
13
Equivalent Schematic Diagram
TL/H
/7942–38
*This
connection
made
on
LM
2907-8
and
LM
2917-8
only
.
**This
connection
made
on
LM
2917
and
LM
2917-8
only
.
14
15
Physical Dimensions inches (millimeters)
8-Lead (0.150× Wide) Molded Small Outline Package, JEDEC
Order Number LM2907M-8 or LM2917M-8
NS Package Number M08A
16
Physical Dimensions inches (millimeters) (Continued)
Molded SO Package (M)
Order Number LM2917M
NS Package Number M14A
Molded Dual-In-Line Package (N)
Order Number LM2907N-8 or LM2917N-8
NS Package Number N08E
17
LM
2907/LM
2917
Fre
quency
toV
oltage
Convert
er
Physical Dimensions inches (millimeters) (Continued)
Molded Dual-In-Line Package (N)
Order Number LM2907N or LM2917N
NS Package Number N14A
LIFE SUPPORT POLICY
NATIONAL’S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORT
DEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THE PRESIDENT OF NATIONAL
SEMICONDUCTOR CORPORATION. As used herein:
1. Life support devices or systems are devices or 2. A critical component is any component of a life
systems which, (a) are intended for surgical implant support device or system whose failure to perform can
into the body, or (b) support or sustain life, and whose be reasonably expected to cause the failure of the life
failure to perform, when properly used in accordance support device or system, or to affect its safety or
with instructions for use provided in the labeling, can effectiveness.
be reasonably expected to result in a significant injury
to the user.
National Semiconductor National Semiconductor National Semiconductor National SemiconductorCorporation Europe Hong Kong Ltd. Japan Ltd.1111 West Bardin Road Fax: (a49) 0-180-530 85 86 13th Floor, Straight Block, Tel: 81-043-299-2309Arlington, TX 76017 Email: cnjwge@ tevm2.nsc.com Ocean Centre, 5 Canton Rd. Fax: 81-043-299-2408Tel: 1(800) 272-9959 Deutsch Tel: (a49) 0-180-530 85 85 Tsimshatsui, KowloonFax: 1(800) 737-7018 English Tel: (a49) 0-180-532 78 32 Hong Kong
Fran3ais Tel: (a49) 0-180-532 93 58 Tel: (852) 2737-1600Italiano Tel: (a49) 0-180-534 16 80 Fax: (852) 2736-9960
National does not assume any responsibility for use of any circuitry described, no circuit patent licenses are implied and National reserves the right at any time without notice to change said circuitry and specifications.
Semiconductor Components Industries, LLC, 2002
May, 2002 – Rev. 81 Publication Order Number:
LM324/D
LM324, LM324A, LM224,LM2902, LM2902V, NCV2902
Single Supply QuadOperational Amplifiers
The LM324 series are low–cost, quad operational amplifiers withtrue differential inputs. They have several distinct advantages overstandard operational amplifier types in single supply applications. Thequad amplifier can operate at supply voltages as low as 3.0 V or ashigh as 32 V with quiescent currents about one–fifth of thoseassociated with the MC1741 (on a per amplifier basis). The commonmode input range includes the negative supply, thereby eliminating thenecessity for external biasing components in many applications. Theoutput voltage range also includes the negative power supply voltage.• Short Circuited Protected Outputs• True Differential Input Stage• Single Supply Operation: 3.0 V to 32 V (LM224, LM324, LM324A)• Low Input Bias Currents: 100 nA Maximum (LM324A)• Four Amplifiers Per Package• Internally Compensated• Common Mode Range Extends to Negative Supply• Industry Standard Pinouts• ESD Clamps on the Inputs Increase Ruggedness without Affecting
Device Operation
MAXIMUM RATINGS (TA = +25°C, unless otherwise noted.)
Rating Symbol
LM224LM324,LM324A
LM2902,LM2902V Unit
Power Supply Voltages VdcSingle Supply VCC 32 26Split Supplies VCC, VEE ±16 ±13
Input Differential VoltageRange (Note 1)
VIDR ±32 ±26 Vdc
Input Common ModeVoltage Range
VICR –0.3 to 32 –0.3 to 26 Vdc
Output Short CircuitDuration
tSC Continuous
Junction Temperature TJ 150 °C
Storage TemperatureRange
Tstg –65 to +150 °C
Operating Ambient Temperature Range
TA °C
LM224 –25 to +85LM324, 324A 0 to +70
LM2902 –40 to +105
LM2902V, NCV2902 –40 to +125
1. Split Power Supplies.
PDIP–14N SUFFIXCASE 646
1
14
SO–14D SUFFIX
CASE 751A1
14
PIN CONNECTIONS
8
Out 4
Inputs 4
VEE, Gnd
Inputs 3
Out 3
9
10
11
12
13
14
2
Out 1
VCC
Out 2
1
3
4
5
6
7
Inputs 1
Inputs 2
(Top View)
4
2 3
1
See general marking information in the device markingsection on page 10 of this data sheet.
DEVICE MARKING INFORMATION
See detailed ordering and shipping information in the packagedimensions section on page 9 of this data sheet.
ORDERING INFORMATION
1
14 TSSOP–14DTB SUFFIXCASE 948G
http://onsemi.com
LM324, LM324A, LM224, LM 2902, LM2902V, NCV2902
http://onsemi.com2
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (VCC = 5.0 V, VEE = Gnd, TA = 25°C, unless otherwise noted.)
LM224 LM324A LM324 LM2902 LM2902V/NCV2902
Characteristics Symbol Min Typ Max Min Typ Max Min Typ Max Min Typ Max Min Typ Max Unit
Input Offset Voltage VIO mV
VCC = 5.0 V to 30 V(26 V for LM2902, V),VICR = 0 V toVCC –1.7 V,VO = 1.4 V, RS = 0 Ω
TA = 25°C – 2.0 5.0 – 2.0 3.0 – 2.0 7.0 – 2.0 7.0 – 2.0 7.0
TA = Thigh (Note 2) – – 7.0 – – 5.0 – – 9.0 – – 10 – – 13
TA = Tlow (Note 2) – – 7.0 – – 5.0 – – 9.0 – – 10 – – 10
Average TemperatureCoefficient of InputOffset Voltage
∆VIO/∆T – 7.0 – – 7.0 30 – 7.0 – – 7.0 – – 7.0 – µV/°C
TA = Thigh to Tlow
(Notes 2 and 4)
Input Offset Current IIO – 3.0 30 – 5.0 30 – 5.0 50 – 5.0 50 – 5.0 50 nA
TA = Thigh to Tlow
(Note 2)
– – 100 – – 75 – – 150 – – 200 – – 200
Average TemperatureCoefficient of InputOffset Current
∆IIO/∆T – 10 – – 10 300 – 10 – – 10 – – 10 – pA/°C
TA = Thigh to Tlow
(Notes 2 and 4)
Input Bias Current IIB – –90 –150 – –45 –100 – –90 –250 – –90 –250 – –90 –250 nA
TA = Thigh to Tlow
(Note 2)
– – –300 – – –200 – – –500 – – –500 – – –500
Input Common ModeVoltage Range(Note 3)
VICR V
VCC = 30 V(26 V for LM2902, V)
TA = +25°C 0 – 28.3 0 – 28.3 0 – 28.3 0 – 24.3 0 – 24.3
TA = Thigh to Tlow
(Note 2)
0 – 28 0 – 28 0 – 28 0 – 24 0 – 24
Differential InputVoltage Range
VIDR – – VCC – – VCC – – VCC – – VCC – – VCC V
Large Signal OpenLoop Voltage Gain
AVOL V/mV
RL = 2.0 kΩ, VCC = 15 V, for Large VO Swing
50 100 – 25 100 – 25 100 – 25 100 – 25 100 –
TA = Thigh to Tlow
(Note 2)
25 – – 15 – – 15 – – 15 – – 15 – –
Channel Separation10 kHz ≤ f ≤ 20 kHz,Input Referenced
CS – –120 – – –120 – – –120 – – –120 – – –120 – dB
Common ModeRejection, RS ≤ 10 kΩ
CMR 70 85 – 65 70 – 65 70 – 50 70 – 50 70 – dB
Power SupplyRejection
PSR 65 100 – 65 100 – 65 100 – 50 100 – 50 100 – dB
2. LM224: Tlow = –25°C, Thigh = +85°CLM324/LM324A: Tlow = 0°C, Thigh = +70°CLM2902: Tlow = –40°C, Thigh = +105°CLM2902V & NCV2902: Tlow = –40°C, Thigh = +125°CNCV2902 is qualified for automotive use.
3. The input common mode voltage or either input signal voltage should not be allowed to go negative by more than 0.3 V. The upper end ofthe common mode voltage range is VCC –1.7 V.
4. Guaranteed by design.
LM324, LM324A, LM224, LM 2902, LM2902V, NCV2902
http://onsemi.com3
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (VCC = 5.0 V, VEE = Gnd, TA = 25°C, unless otherwise noted.)
LM224 LM324A LM324 LM2902 LM2902V/NCV2902
Characteristics Symbol Min Typ Max Min Typ Max Min Typ Max Min Typ Max Min Typ Max Unit
Output Voltage–High Limit(TA = Thigh to Tlow)(Note 5)
VOH V
VCC = 5.0 V, RL =2.0 kΩ, TA = 25°C
3.3 3.5 – 3.3 3.5 – 3.3 3.5 – 3.3 3.5 – 3.3 3.5 –
VCC = 30 V(26 V for LM2902, V),RL = 2.0 kΩ
26 – – 26 – – 26 – – 22 – – 22 – –
VCC = 30 V(26 V for LM2902, V),RL = 10 kΩ
27 28 – 27 28 – 27 28 – 23 24 – 23 24 –
Output Voltage –Low Limit, VCC = 5.0 V, RL = 10 kΩ,TA = Thigh to Tlow(Note 5)
VOL – 5.0 20 – 5.0 20 – 5.0 20 – 5.0 100 – 5.0 100 mV
Output Source Current(VID = +1.0 V,
VCC = 15 V)
IO + mA
TA = 25°C 20 40 – 20 40 – 20 40 – 20 40 – 20 40 –
TA = Thigh to Tlow
(Note 5)
10 20 – 10 20 – 10 20 – 10 20 – 10 20 –
Output Sink Current IO – mA
(VID = –1.0 V, VCC = 15 V) TA = 25°C
10 20 – 10 20 – 10 20 – 10 20 – 10 20 –
TA = Thigh to Tlow
(Note 5)
5.0 8.0 – 5.0 8.0 – 5.0 8.0 – 5.0 8.0 – 5.0 8.0 –
(VID = –1.0 V, VO = 200 mV, TA = 25°C)
12 50 – 12 50 – 12 50 – – – – – – – µA
Output Short Circuitto Ground(Note 6)
ISC – 40 60 – 40 60 – 40 60 – 40 60 – 40 60 mA
Power Supply Current(TA = Thigh to Tlow)
(Note 5)
ICC mA
VCC = 30 V(26 V for LM2902, V),VO = 0 V, RL = ∞
– – 3.0 – 1.4 3.0 – – 3.0 – – 3.0 – – 3.0
VCC = 5.0 V,VO = 0 V, RL = ∞
– – 1.2 – 0.7 1.2 – – 1.2 – – 1.2 – – 1.2
5. LM224: Tlow = –25°C, Thigh = +85°CLM324/LM324A: Tlow = 0°C, Thigh = +70°CLM2902: Tlow = –40°C, Thigh = +105°CLM2902V & NCV2902: Tlow = –40°C, Thigh = +125°CNCV2902 is qualified for automotive use.
6. The input common mode voltage or either input signal voltage should not be allowed to go negative by more than 0.3 V. The upper end ofthe common mode voltage range is VCC –1.7 V.
LM324, LM324A, LM224, LM 2902, LM2902V, NCV2902
http://onsemi.com4
Figure 1. Representative Circuit Diagram(One–Fourth of Circuit Shown)
Output
Bias CircuitryCommon to Four
Amplifiers
VCC
VEE/Gnd
Inputs
Q2
Q3 Q4
Q5
Q26
Q7
Q8
Q6
Q9
Q11
Q10Q1 2.4 k
Q25
Q22
40 k
Q13
Q14
Q15
Q16
Q19
5.0 pF
Q18
Q17
Q20
Q21
2.0 k
Q24
Q23
Q12
25
+
-
LM324, LM324A, LM224, LM 2902, LM2902V, NCV2902
http://onsemi.com5
CIRCUIT DESCRIPTION
The LM324 series is made using four internallycompensated, two–stage operational amplifiers. The firststage of each consists of differential input devices Q20 andQ18 with input buffer transistors Q21 and Q17 and thedifferential to single ended converter Q3 and Q4. The firststage performs not only the first stage gain function but alsoperforms the level shifting and transconductance reductionfunctions. By reducing the transconductance, a smallercompensation capacitor (only 5.0 pF) can be employed, thussaving chip area. The transconductance reduction isaccomplished by splitting the collectors of Q20 and Q18.Another feature of this input stage is that the input commonmode range can include the negative supply or ground, insingle supply operation, without saturating either the inputdevices or the differential to single–ended converter. Thesecond stage consists of a standard current source loadamplifier stage.
Figure 2. Large Signal Voltage Follower Response
VCC = 15 VdcRL = 2.0 kΩTA = 25°C
5.0 µs/DIV
1.0
V/D
IV
Each amplifier is biased from an internal–voltageregulator which has a low temperature coefficient thusgiving each amplifier good temperature characteristics aswell as excellent power supply rejection.
Single Supply Split Supplies
VCC
VEE/Gnd
3.0 V to VCC(max)
1
2
3
4
VCC
1
2
3
4
VEE
1.5 V to VCC(max)
1.5 V to VEE(max)
Figure 3.
LM324, LM324A, LM224, LM 2902, LM2902V, NCV2902
http://onsemi.com6
VO
R, O
UT
PU
T V
OLT
AG
E R
AN
GE
(V
)pp
VO
, OU
TP
UT
VO
LTA
GE
(m
V)
14
12
10
8.0
6.0
4.0
2.0
01.0 10 100 1000
f, FREQUENCY (kHz)
550
500
450
400
350
300
250
200
00 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0
t, TIME (µs)
2.4
2.1
1.8
1.5
1.2
0.9
0.6
0.3
00 5.0 10 15 20 25 30 35
VCC, POWER SUPPLY VOLTAGE (V) VCC, POWER SUPPLY VOLTAGE (V)
90
80
700 2.0 4.0 6.0 8.0 10 12 14 16 18 20
I
, P
OW
ER
SU
PP
LY C
UR
RE
NT
(mA
)C
C
I ,
INP
UT
BIA
S C
UR
RE
NT
(nA
)IB
VCC = 30 VVEE = GndTA = 25°CCL = 50 pF
Input
Output
V ,
INP
UT
VO
LTA
GE
(V
)I
18
16
14
12
10
8.0
6.0
4.0
2.0
0
20
0 2.0 4.0 6.0 8.0 10 12 14 16 18 20
± VCC/VEE, POWER SUPPLY VOLTAGES (V)
±
Positive
Negative
TA = 25°CRL =
RL = 2.0 kΩVCC = 15 VVEE = GndGain = -100RI = 1.0 kΩRF = 100 kΩ
Figure 4. Input Voltage Range Figure 5. Open Loop Frequency
120
100
80
60
40
20
0
-20
1.0 10 100 1.0 k 10 k 100 k 1.0 M
f, FREQUENCY (Hz)
A
,
LAR
GE
-SIG
NA
LV
OL
OP
EN
LO
OP
VO
LTA
GE
GA
IN (
dB)
VCC = 15 VVEE = GndTA = 25°C
Figure 6. Large–Signal Frequency Response Figure 7. Small–Signal Voltage FollowerPulse Response (Noninverting)
Figure 8. Power Supply Current versusPower Supply Voltage
Figure 9. Input Bias Current versusPower Supply Voltage
LM324, LM324A, LM224, LM 2902, LM2902V, NCV2902
http://onsemi.com7
2
1R1
TBP
R1 + R2
R1
R1 + R2
eo
e1
e2
eo = C (1 + a + b) (e2 - e1)
R1a R1
b R1
R
-
+
+
-
-
+ R
+
-
R1
R2
VO
Vref
Vin
VOH
VO
VOL
VinL =R1
(VOL - Vref) + Vref
VinH = (VOH - Vref) + Vref
H =R1 + R2
(VOH - VOL)R1
-
+
-
+
-
+
R
C
R2R1
R3
C1
100 k
R
C
R
C1 R2
100 k
Vin
Vref
Vref
Vref
Vref
BandpassOutput
fo = 2 π RC
R1 = QR
R2 =
R3 = TN R2
C1 = 10C
1
Notch Output
Vref = VCC
Hysteresis1C R
VinL VinH
Vref
Where:TBP=Center Frequency GainWhere:TN=Passband Notch Gain
R = 160 kΩC = 0.001 µFR1 = 1.6 MΩR2 = 1.6 MΩR3 = 1.6 MΩ
For:fo=1.0 kHzFor:Q= 10For:TBP= 1For:TN= 1
-
+
MC1403
1/4LM324
-
+
R1
VCCVCC
VO
2.5 V
R2
50 k
10 kVref
Vref = VCC2
5.0 k
R C
RC
+
-
VO
2 π RC
1
For: fo = 1.0 kHzR = 16 kΩC = 0.01 µF
VO = 2.5 V 1 +R1
R2
1
VCC
fo =
1/4LM324
1/4LM324
1/4LM324
1/4LM324
1C
R
1/4LM324
1/4LM324
1/4LM324 1/4
LM324
1/4LM324
Figure 10. Voltage Reference Figure 11. Wien Bridge Oscillator
Figure 12. High Impedance Differential Amplifier Figure 13. Comparator with Hysteresis
Figure 14. Bi–Quad Filter
LM324, LM324A, LM224, LM 2902, LM2902V, NCV2902
http://onsemi.com8
2
1
For less than 10% error from operational amplifier,
If source impedance varies, filter may be preceded withvoltage follower buffer to stabilize filter parameters.
where fo and BW are expressed in Hz.
Qo fo
BW< 0.1
Given:fo=center frequency
A(fo)=gain at center frequency
Choose value fo, C
Then: R3 =Q
π fo C
R3R1 =
2 A(fo)
R1 R3
4Q2 R1 - R3R2 =
+
-
+
-
Vref = VCC
Vref
f =R1 + RC
4 CRf R1R3 =
R2 R1
R2 + R1
R2
300 k
75 k
R3
R1100 k
C
Triangle WaveOutput
SquareWaveOutput
Vin
Rf
if
Vref
1/4LM324
1/4LM324
Figure 15. Function Generator Figure 16. Multiple Feedback Bandpass Filter
Vref = VCC1
2
-
+
VCC
R3R1
R2
Vref
CC
VO
CO = 10 C
CO1/4
LM324
LM324, LM324A, LM224, LM 2902, LM2902V, NCV2902
http://onsemi.com9
ORDERING INFORMATION
Device Package Operating Temperature Range Shipping
LM224D SO–14 55 Units/Rail
LM224DR2 SO–14 2500 Tape & Reel
LM224DTB TSSOP–14 –25° to +85°C 96 Units/Rail
LM224DTBR2 TSSOP–14
5 o 85 C
2500 Tape & Reel
LM224N PDIP–14 25 Units/Rail
LM324D SO–14 55 Units/Rail
LM324DR2 SO–14 2500 Tape & Reel
LM324DTB TSSOP–14 96 Units/Rail
LM324DTBR2 TSSOP–14 2500 Tape & Reel
LM324N PDIP–140° to +70°C
25 Units/Rail
LM324AD SO–140° to +70°C
55 Units/Rail
LM324ADR2 SO–14 2500 Tape & Reel
LM324ADTB TSSOP–14 96 Units/Rail
LM324ADTBR2 TSSOP–14 2500 Tape & Reel
LM324AN PDIP–14 25 Units/Rail
LM2902D SO–14 55 Units/Rail
LM2902DR2 SO–14 2500 Tape & Reel
LM2902DTB TSSOP–14 –40° to +105°C 96 Units/Rail
LM2902DTBR2 TSSOP–14
0 o 05 C
2500 Tape & Reel
LM2902N PDIP–14 25 Units/Rail
LM2902VD SO–14 55 Units/Rail
LM2902VDR2 SO–14 2500 Tape & Reel
LM2902VDTB TSSOP–1440° to +125°C
96 Units/Rail
LM2902VDTBR2 TSSOP–14–40° to +125°C
2500 Tape & Reel
LM2902VN PDIP–14 25 Units/Rail
NCV2902DR2 SO–14 2500 Tape & Reel
LM324, LM324A, LM224, LM 2902, LM2902V, NCV2902
http://onsemi.com10
MARKING DIAGRAMS
x = 2 or 3A = Assembly LocationWL = Wafer LotYY, Y = YearWW, W = Work Week
PDIP–14N SUFFIXCASE 646
SO–14D SUFFIX
CASE 751A
1
14
LM324ANAWLYYWW
1
14
LMx24NAWLYYWW
1
14
LM2902NAWLYYWW
1
14
LM2902VNAWLYYWW
1
14
LM324ADAWLYWW
1
14
LMx24DAWLYWW
1
14
LM2902DAWLYWW
1
14
LM2902VDAWLYWW
*This marking diagram also applies to NCV2902.
TSSOP–14DTB SUFFIXCASE 948G
1
14
x24
AWYW
1
14
324A
AWYW
1
14
2902
AWYW
1
14
2902VAWYW
*
LM324, LM324A, LM224, LM 2902, LM2902V, NCV2902
http://onsemi.com11
PACKAGE DIMENSIONS
PDIP–14N SUFFIX
CASE 646–06ISSUE M
1 7
14 8
B
ADIM MIN MAX MIN MAX
MILLIMETERSINCHES
A 0.715 0.770 18.16 18.80
B 0.240 0.260 6.10 6.60
C 0.145 0.185 3.69 4.69
D 0.015 0.021 0.38 0.53
F 0.040 0.070 1.02 1.78
G 0.100 BSC 2.54 BSC
H 0.052 0.095 1.32 2.41
J 0.008 0.015 0.20 0.38
K 0.115 0.135 2.92 3.43
L
M --- 10 --- 10
N 0.015 0.039 0.38 1.01
NOTES:1. DIMENSIONING AND TOLERANCING PER ANSI
Y14.5M, 1982.2. CONTROLLING DIMENSION: INCH.3. DIMENSION L TO CENTER OF LEADS WHEN
FORMED PARALLEL.4. DIMENSION B DOES NOT INCLUDE MOLD FLASH.5. ROUNDED CORNERS OPTIONAL.
F
H G DK
C
SEATING
PLANE
N
–T–
14 PL
M0.13 (0.005)
L
MJ
0.290 0.310 7.37 7.87
SO–14D SUFFIX
CASE 751A–03ISSUE F
NOTES:1. DIMENSIONING AND TOLERANCING PER ANSI
Y14.5M, 1982.2. CONTROLLING DIMENSION: MILLIMETER.3. DIMENSIONS A AND B DO NOT INCLUDE
MOLD PROTRUSION.4. MAXIMUM MOLD PROTRUSION 0.15 (0.006)
PER SIDE.5. DIMENSION D DOES NOT INCLUDE DAMBAR
PROTRUSION. ALLOWABLE DAMBARPROTRUSION SHALL BE 0.127 (0.005) TOTALIN EXCESS OF THE D DIMENSION ATMAXIMUM MATERIAL CONDITION.
–A–
–B–
G
P 7 PL
14 8
71M0.25 (0.010) B M
SBM0.25 (0.010) A ST
–T–
FR X 45
SEATING
PLANED 14 PL K
C
JM
DIM MIN MAX MIN MAX
INCHESMILLIMETERS
A 8.55 8.75 0.337 0.344
B 3.80 4.00 0.150 0.157
C 1.35 1.75 0.054 0.068
D 0.35 0.49 0.014 0.019
F 0.40 1.25 0.016 0.049
G 1.27 BSC 0.050 BSC
J 0.19 0.25 0.008 0.009
K 0.10 0.25 0.004 0.009
M 0 7 0 7
P 5.80 6.20 0.228 0.244
R 0.25 0.50 0.010 0.019
LM324, LM324A, LM224, LM 2902, LM2902V, NCV2902
http://onsemi.com12
PACKAGE DIMENSIONS
TSSOP–14DTB SUFFIX
CASE 948G–01ISSUE O
DIM MIN MAX MIN MAX
INCHESMILLIMETERS
A 4.90 5.10 0.193 0.200
B 4.30 4.50 0.169 0.177
C --- 1.20 --- 0.047
D 0.05 0.15 0.002 0.006
F 0.50 0.75 0.020 0.030
G 0.65 BSC 0.026 BSC
H 0.50 0.60 0.020 0.024
J 0.09 0.20 0.004 0.008
J1 0.09 0.16 0.004 0.006
K 0.19 0.30 0.007 0.012
K1 0.19 0.25 0.007 0.010
L 6.40 BSC 0.252 BSC
M 0 8 0 8
NOTES:1. DIMENSIONING AND TOLERANCING PER ANSI
Y14.5M, 1982.2. CONTROLLING DIMENSION: MILLIMETER.3. DIMENSION A DOES NOT INCLUDE MOLD FLASH,
PROTRUSIONS OR GATE BURRS. MOLD FLASHOR GATE BURRS SHALL NOT EXCEED 0.15(0.006) PER SIDE.
4. DIMENSION B DOES NOT INCLUDE INTERLEADFLASH OR PROTRUSION. INTERLEAD FLASH ORPROTRUSION SHALL NOT EXCEED0.25 (0.010) PER SIDE.
5. DIMENSION K DOES NOT INCLUDE DAMBARPROTRUSION. ALLOWABLE DAMBARPROTRUSION SHALL BE 0.08 (0.003) TOTAL INEXCESS OF THE K DIMENSION AT MAXIMUMMATERIAL CONDITION.
6. TERMINAL NUMBERS ARE SHOWN FORREFERENCE ONLY.
7. DIMENSION A AND B ARE TO BE DETERMINEDAT DATUM PLANE -W-.
SU0.15 (0.006) T
2X L/2
SUM0.10 (0.004) V ST
L–U–
SEATING
PLANE
0.10 (0.004)
–T–
ÇÇÇÇÇÇ
SECTION N–N
DETAIL E
J J1
K
K1
ÉÉÉÉ
DETAIL E
F
M
–W–
0.25 (0.010)814
71
PIN 1IDENT.
HG
A
D
C
B
SU0.15 (0.006) T
–V–
14X REFK
N
N
ON Semiconductor and are registered trademarks of Semiconductor Components Industries, LLC (SCILLC). SCILLC reserves the right to makechanges without further notice to any products herein. SCILLC makes no warranty, representation or guarantee regarding the suitability of its products for anyparticular purpose, nor does SCILLC assume any liability arising out of the application or use of any product or circuit, and specifically disclaims any and allliability, including without limitation special, consequential or incidental damages. “Typical” parameters which may be provided in SCILLC data sheets and/orspecifications can and do vary in different applications and actual performance may vary over time. All operating parameters, including “Typicals” must bevalidated for each customer application by customer’s technical experts. SCILLC does not convey any license under its patent rights nor the rights of others.SCILLC products are not designed, intended, or authorized for use as components in systems intended for surgical implant into the body, or other applicationsintended to support or sustain life, or for any other application in which the failure of the SCILLC product could create a situation where personal injury or deathmay occur. Should Buyer purchase or use SCILLC products for any such unintended or unauthorized application, Buyer shall indemnify and hold SCILLCand its officers, employees, subsidiaries, affiliates, and distributors harmless against all claims, costs, damages, and expenses, and reasonable attorney feesarising out of, directly or indirectly, any claim of personal injury or death associated with such unintended or unauthorized use, even if such claim alleges thatSCILLC was negligent regarding the design or manufacture of the part. SCILLC is an Equal Opportunity/Affirmative Action Employer.
PUBLICATION ORDERING INFORMATIONJAPAN : ON Semiconductor, Japan Customer Focus Center4–32–1 Nishi–Gotanda, Shinagawa–ku, Tokyo, Japan 141–0031Phone : 81–3–5740–2700Email : r14525@onsemi.com
ON Semiconductor Website : http://onsemi.com
For additional information, please contact your localSales Representative.
LM324/D
Literature Fulfillment :Literature Distribution Center for ON SemiconductorP.O. Box 5163, Denver, Colorado 80217 USAPhone : 303–675–2175 or 800–344–3860 Toll Free USA/CanadaFax: 303–675–2176 or 800–344–3867 Toll Free USA/CanadaEmail : ONlit@hibbertco.com
N. American Technical Support : 800–282–9855 Toll Free USA/Canada
TL/H/9341
LM
741
Opera
tionalA
mplifie
r
November 1994
LM741 Operational Amplifier
General DescriptionThe LM741 series are general purpose operational amplifi-
ers which feature improved performance over industry stan-
dards like the LM709. They are direct, plug-in replacements
for the 709C, LM201, MC1439 and 748 in most applications.
The amplifiers offer many features which make their appli-
cation nearly foolproof: overload protection on the input and
output, no latch-up when the common mode range is ex-
ceeded, as well as freedom from oscillations.
The LM741C/LM741E are identical to the LM741/LM741A
except that the LM741C/LM741E have their performance
guaranteed over a 0§C to a70§C temperature range, in-
stead of b55§C to a125§C.
Schematic Diagram
TL/H/9341–1
Offset Nulling Circuit
TL/H/9341–7
C1995 National Semiconductor Corporation RRD-B30M115/Printed in U. S. A.
Absolute Maximum RatingsIf Military/Aerospace specified devices are required, please contact the National Semiconductor Sales Office/
Distributors for availability and specifications.
(Note 5)
LM741A LM741E LM741 LM741C
Supply Voltage g22V g22V g22V g18V
Power Dissipation (Note 1) 500 mW 500 mW 500 mW 500 mW
Differential Input Voltage g30V g30V g30V g30V
Input Voltage (Note 2) g15V g15V g15V g15V
Output Short Circuit Duration Continuous Continuous Continuous Continuous
Operating Temperature Range b55§C to a125§C 0§C to a70§C b55§C to a125§C 0§C to a70§CStorage Temperature Range b65§C to a150§C b65§C to a150§C b65§C to a150§C b65§C to a150§CJunction Temperature 150§C 100§C 150§C 100§CSoldering Information
N-Package (10 seconds) 260§C 260§C 260§C 260§CJ- or H-Package (10 seconds) 300§C 300§C 300§C 300§CM-Package
Vapor Phase (60 seconds) 215§C 215§C 215§C 215§CInfrared (15 seconds) 215§C 215§C 215§C 215§C
See AN-450 ‘‘Surface Mounting Methods and Their Effect on Product Reliability’’ for other methods of soldering
surface mount devices.
ESD Tolerance (Note 6) 400V 400V 400V 400V
Electrical Characteristics (Note 3)
Parameter ConditionsLM741A/LM741E LM741 LM741C
UnitsMin Typ Max Min Typ Max Min Typ Max
Input Offset Voltage TA e 25§CRS s 10 kX 1.0 5.0 2.0 6.0 mV
RS s 50X 0.8 3.0 mV
TAMIN s TA s TAMAX
RS s 50X 4.0 mV
RS s 10 kX 6.0 7.5 mV
Average Input Offset15 mV/§C
Voltage Drift
Input Offset Voltage TA e 25§C, VS e g20Vg10 g15 g15 mV
Adjustment Range
Input Offset Current TA e 25§C 3.0 30 20 200 20 200 nA
TAMIN s TA s TAMAX 70 85 500 300 nA
Average Input Offset0.5 nA/§C
Current Drift
Input Bias Current TA e 25§C 30 80 80 500 80 500 nA
TAMIN s TA s TAMAX 0.210 1.5 0.8 mA
Input Resistance TA e 25§C, VS e g20V 1.0 6.0 0.3 2.0 0.3 2.0 MX
TAMIN s TA s TAMAX,0.5 MX
VS e g20V
Input Voltage Range TA e 25§C g12 g13 V
TAMIN s TA s TAMAX g12 g13 V
Large Signal Voltage Gain TA e 25§C, RL t 2 kX
VS e g20V, VO e g15V 50 V/mV
VS e g15V, VO e g10V 50 200 20 200 V/mV
TAMIN s TA s TAMAX,
RL t 2 kX,
VS e g20V, VO e g15V 32 V/mV
VS e g15V, VO e g10V 25 15 V/mV
VS e g5V, VO e g2V 10 V/mV
2
Electrical Characteristics (Note 3) (Continued)
Parameter ConditionsLM741A/LM741E LM741 LM741C
UnitsMin Typ Max Min Typ Max Min Typ Max
Output Voltage Swing VS e g20V
RL t 10 kX g16 V
RL t 2 kX g15 V
VS e g15V
RL t 10 kX g12 g14 g12 g14 V
RL t 2 kX g10 g13 g10 g13 V
Output Short Circuit TA e 25§C 10 25 35 25 25 mA
Current TAMIN s TA s TAMAX 10 40 mA
Common-Mode TAMIN s TA s TAMAX
Rejection Ratio RS s 10 kX, VCM e g12V 70 90 70 90 dB
RS s 50X, VCM e g12V 80 95 dB
Supply Voltage Rejection TAMIN s TA s TAMAX,
Ratio VS e g20V to VS e g5V
RS s 50X 86 96 dB
RS s 10 kX 77 96 77 96 dB
Transient Response TA e 25§C, Unity Gain
Rise Time 0.25 0.8 0.3 0.3 ms
Overshoot 6.0 20 5 5 %
Bandwidth (Note 4) TA e 25§C 0.437 1.5 MHz
Slew Rate TA e 25§C, Unity Gain 0.3 0.7 0.5 0.5 V/ms
Supply Current TA e 25§C 1.7 2.8 1.7 2.8 mA
Power Consumption TA e 25§CVS e g20V 80 150 mW
VS e g15V 50 85 50 85 mW
LM741A VS e g20V
TA e TAMIN 165 mW
TA e TAMAX 135 mW
LM741E VS e g20V
TA e TAMIN 150 mW
TA e TAMAX 150 mW
LM741 VS e g15V
TA e TAMIN 60 100 mW
TA e TAMAX 45 75 mW
Note 1: For operation at elevated temperatures, these devices must be derated based on thermal resistance, and Tj max. (listed under ‘‘Absolute Maximum
Ratings’’). Tj e TA a (ijA PD).
Thermal Resistance Cerdip (J) DIP (N) HO8 (H) SO-8 (M)
ijA (Junction to Ambient) 100§C/W 100§C/W 170§C/W 195§C/W
ijC (Junction to Case) N/A N/A 25§C/W N/A
Note 2: For supply voltages less than g15V, the absolute maximum input voltage is equal to the supply voltage.
Note 3: Unless otherwise specified, these specifications apply for VS e g15V, b55§C s TA s a125§C (LM741/LM741A). For the LM741C/LM741E, these
specifications are limited to 0§C s TA s a70§C.
Note 4: Calculated value from: BW (MHz) e 0.35/Rise Time(ms).
Note 5: For military specifications see RETS741X for LM741 and RETS741AX for LM741A.
Note 6: Human body model, 1.5 kX in series with 100 pF.
3
Connection Diagrams
Metal Can Package
TL/H/9341–2
Order Number LM741H, LM741H/883*,
LM741AH/883 or LM741CH
See NS Package Number H08C
Dual-In-Line or S.O. Package
TL/H/9341–3
Order Number LM741J, LM741J/883,
LM741CM, LM741CN or LM741EN
See NS Package Number J08A, M08A or N08E
Ceramic Dual-In-Line Package
TL/H/9341–5
Order Number LM741J-14/883*, LM741AJ-14/883**See NS Package Number J14A
*also available per JM38510/10101
**also available per JM38510/10102
Ceramic Flatpak
TL/H/9341–6
Order Number LM741W/883
See NS Package Number W10A
*LM741H is available per JM38510/10101
4
Physical Dimensions inches (millimeters)
Metal Can Package (H)
Order Number LM741H, LM741H/883, LM741AH/883, LM741CH or LM741EH
NS Package Number H08C
5
Physical Dimensions inches (millimeters) (Continued)
Ceramic Dual-In-Line Package (J)
Order Number LM741CJ or LM741J/883
NS Package Number J08A
Ceramic Dual-In-Line Package (J)
Order Number LM741J-14/883 or LM741AJ-14/883
NS Package Number J14A
6
Physical Dimensions inches (millimeters) (Continued)
Small Outline Package (M)
Order Number LM741CM
NS Package Number M08A
Dual-In-Line Package (N)
Order Number LM741CN or LM741EN
NS Package Number N08E
7
LM
741
Opera
tionalA
mplifier
Physical Dimensions inches (millimeters) (Continued)
10-Lead Ceramic Flatpak (W)
Order Number LM741W/883
NS Package Number W10A
LIFE SUPPORT POLICY
NATIONAL’S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORT
DEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THE PRESIDENT OF NATIONAL
SEMICONDUCTOR CORPORATION. As used herein:
1. Life support devices or systems are devices or 2. A critical component is any component of a life
systems which, (a) are intended for surgical implant support device or system whose failure to perform can
into the body, or (b) support or sustain life, and whose be reasonably expected to cause the failure of the life
failure to perform, when properly used in accordance support device or system, or to affect its safety or
with instructions for use provided in the labeling, can effectiveness.
be reasonably expected to result in a significant injury
to the user.
National Semiconductor National Semiconductor National Semiconductor National SemiconductorCorporation Europe Hong Kong Ltd. Japan Ltd.1111 West Bardin Road Fax: (a49) 0-180-530 85 86 13th Floor, Straight Block, Tel: 81-043-299-2309Arlington, TX 76017 Email: cnjwge@ tevm2.nsc.com Ocean Centre, 5 Canton Rd. Fax: 81-043-299-2408Tel: 1(800) 272-9959 Deutsch Tel: (a49) 0-180-530 85 85 Tsimshatsui, KowloonFax: 1(800) 737-7018 English Tel: (a49) 0-180-532 78 32 Hong Kong
Fran3ais Tel: (a49) 0-180-532 93 58 Tel: (852) 2737-1600Italiano Tel: (a49) 0-180-534 16 80 Fax: (852) 2736-9960
National does not assume any responsibility for use of any circuitry described, no circuit patent licenses are implied and National reserves the right at any time without notice to change said circuitry and specifications.
This datasheet has been download from:
www.datasheetcatalog.com
Datasheets for electronics components.
+
E +
D
2
0.129 (3.3)0.119 (3.0)
0.433 (11.0)0.422 (10.7)
0.315 (8.0)
0.110 (2.8)0.091 (2.3)
1
3
4
0.020 (0.51) (SQ)
0.472 (12.0)0.457 (11.6)
0.249 (6.35)0.243 (6.15)
0.39 (1.00)0.34 (0.85)
0.125 (3.2)0.119 (3.0)
Ø 0.133 (3.4)Ø 0.126 (3.2)
(2X)
0.755 (19.2)0.745 (18.9)
LC
CL
LC
OpticalCL
0.972 (24.7)0.957 (24.3)
.295 (7.5)
.272 (6.9)
PIN 1 ANODEPIN 2 CATHODEPIN 3 COLLECTORPIN 4 EMITTER
.073 (1.85)
.133 (3.38)
1. Derate power dissipation linearly 1.33 mW/°C above 25°C.2. RMA flux is recommended.3. Methanol or isopropyl alcohols are recommended as cleaning
agents.4. Soldering iron tip 1/16” (1.6mm) minimum from housing.
PACKAGE DIMENSIONS
FEATURES• Opaque housing
• Low cost
• .035” apertures
• High IC(ON)
Parameter Symbol Rating UnitOperating Temperature TOPR -55 to +100 °CStorage Temperature TSTG -55 to +100 °CSoldering Temperature (Iron)(2,3 and 4) TSOL-I 240 for 5 sec °CSoldering Temperature (Flow)(2 and 3) TSOL-F 260 for 10 sec °C
INPUT (EMITTER)Continuous Forward Current IF 50 mA
Reverse Voltage VR 6 VPower Dissipation (1) PD 100 mW
OUTPUT (SENSOR)Collector to Emitter Voltage VCEO 30 V
Emitter to Collector Voltage VECO 4.5 VCollector Current IC 20 mAPower Dissipation (TC = 25°C)(1) PD 150 mW
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS (TA = 25°C unless otherwise specified)
NOTES:
1. Dimensions for all drawings are in inches (mm).2. Tolerance of ± .010 (.25) on all non-nominal dimensions
unless otherwise specified.
H21A1 / H21A2 / H21A3PHOTOTRANSISTOR
OPTICAL INTERRUPTER SWITCH
DESCRIPTIONThe H21A1, H21A2 and H21A3 consist of a
gallium arsenide infrared emitting diode
coupled with a silicon phototransistor in a
plastic housing. The packaging system is
designed to optimize the mechanical
resolution, coupling efficiency, ambient light
rejection, cost and reliability. The gap in the
housing provides a means of interrupting the
signal with an opaque material, switching the
output from an “ON” to an “OFF” state.
4
3
1
2
SCHEMATIC
2001 Fairchild Semiconductor CorporationDS300290 5/02/01 1 OF 5 www.fairchildsemi.com
www.fairchildsemi.com 2 OF 5 5/02/01 DS300290
PARAMETER TEST CONDITIONS SYMBOL DEVICES MIN TYP MAX UNITSINPUT (EMITTER)Forward Voltage IF = 60 mA VF All — — 1.7 V
Reverse Breakdown Voltage IR = 10 µA VR All 6.0 — — VReverse Leakage Current VR = 3 V IR All — — 1.0 µA
OUTPUT (SENSOR)Emitter to Collector Breakdown IF = 100 µA, Ee = 0 BVECO All 6.0 — — V
Collector to Emitter Breakdown IC = 1 mA, Ee = 0 BVCEO All 30 — — VCollector to Emitter Leakage VCE = 25 V, Ee = 0 ICEO All — — 100 nA
COUPLED H21A1 0.15 — —IF = 5 mA, VCE = 5 V H21A2 0.30 — —
H21A3 0.60 — —H21A1 1.0 — —
On-State Collector Current IF = 20 mA, VCE = 5 V IC(ON) H21A2 2.0 — — mAH21A3 4.0 — —H21A1 1.9 — —
IF = 30 mA, VCE = 5 V H21A2 3.0 — —H21A3 5.5 — —
Saturation Voltage IF = 20 mA, IC = 1.8 mA VCE(SAT)H21A2/3 — — 0.40 V
IF = 30 mA, IC = 1.8 mA H21A1 — — 0.40 VTurn-On Time IF = 30 mA, VCC = 5 V, RL = 2.5 KΩ ton All — 8 — µsTurn-Off Time IF = 30 mA, VCC = 5 V, RL = 2.5 KΩ toff All — 50 — µs
ELECTRICAL / OPTICAL CHARACTERISTICS (TA =25°C)(All measurements made under pulse condition)
H21A1 / H21A2 / H21A3PHOTOTRANSISTOR
OPTICAL INTERRUPTER SWITCH
Figure 1. Output Current vs. Input Current
.02
.011
IF , INPUT CURRENT (mA)
.04
.06
.08.1
.2
.4
.6
.8
2
1
468
10
2 4 6 8 10 20 40 60 80 100 200 400 600 1000
I CE(
on),
NO
RM
ALIZ
ED O
UTP
UT
CU
RR
ENT
IF = 20 mA
PW = 100 µsecPRR = 100 pps
VCE = 5 V
NORMALIZED TO
PULSED
Figure 2. Output Current vs. Temperature
TA, AMBIENT TEMPERATURE (°C)
.1
.2
.4
.6
.81
2
4
6
810
-55 -40 -20 0 20 60 8040 100
I CE(
on),
NO
RM
ALIZ
ED O
UTP
UT
CU
RR
ENT
IF = 20 mA, TA = 25 °CVCE = 5 V,NORMALIZED TOINPUT PULSED
IF = 100 mA
IF = 60 mA
IF = 30 mA
IF = 20 mA
IF = 10 mA
IF = 5 mA
Figure 3. VCE(SAT) vs. Temperature
TA , AMBIENT TEMPERATURE (°C)
0.6
0.8
1
2
3
-50 -25 0 25 50 75 100
V CE(
SAT)
, NO
RM
ALIZ
ED
NORMALIZED TO
PULSED
IF 30 mA
PW = 100 µs, PRR = 100 pps
IC =
1.8 mA , TA = 25°CIF 20 mAIC
= 1.8 mA
IF 60 mAIC
= 3.6 mA
IF 15 mAIC
= 0.9 mA
IF 30 mAIC
= 1.8 mA
DS300290 5/02/01 3 OF 5 www.fairchildsemi.com
H21A1 / H21A2 / H21A3PHOTOTRANSISTOR
OPTICAL INTERRUPTER SWITCH
Figure 4. Leakage Current vs. Temperature
DETECTOR
0.125
TA, AMBIENT TEMPERATURE (°C)
1
102
101
103
50 75 100
I CEO
, NO
RM
ALIZ
ED D
ARK
CU
RR
ENT
TA = 25 °CVCE = 25 V
VCE = 25 V
NORMALIZED TO
VCE = 10 V
0.125
1
102
101
103
50 75 100
TA = 25 °CVR = 5 V
NORMALIZED TO
EMITTER
TA, AMBIENT TEMPERATURE (°C)
I R, N
OR
MAL
IZED
LEA
KAG
E C
UR
REN
T
Figure 5. Switching Speed vs. RL
.45.5
.6
1.5
.7
.8
.9
1K 2K 3K
RL , LOAD RESISTANCE (Ω)
1
2
3
4.54
4K 5K 6K 7K 8K 9K 10K
t ON
, AN
D t O
FF N
OR
MAL
IZED
IF
RL+
VCC
PW = 300 µsPRR = 100 pps
IF = 75 AMPS, VCC = 5VRL
NORMALIZED TORL = 2.5 KΩ
Figure 6. Output Current vs. Distance
.0001
.1
.01
0 2 4 6 8 10
d, DISTANCE (mm)
d, DISTANCE (mils)
.001
1.00
I CE(
on),
NO
RM
ALIZ
ED O
UTP
UT
CU
RR
ENT
NORMALIZEDTO VALUE WITHSHIELDREMOVED
78.7 157.5 236.2 315 393.7
toff
ton
BLACKSHIELD
BLACKSHIELD
D+E
+ do
d
o
www.fairchildsemi.com 4 OF 5 5/02/01 DS300290
H21A1 / H21A2 / H21A3PHOTOTRANSISTOR
OPTICAL INTERRUPTER SWITCH
DISCLAIMERFAIRCHILD SEMICONDUCTOR RESERVES THE RIGHT TO MAKE CHANGES WITHOUT FURTHER NOTICE TOANY PRODUCTS HEREIN TO IMPROVE RELIABILITY, FUNCTION OR DESIGN. FAIRCHILD DOES NOT ASSUMEANY LIABILITY ARISING OUT OF THE APPLICATION OR USE OF ANY PRODUCT OR CIRCUIT DESCRIBED HEREIN; NEITHER DOES IT CONVEY ANY LICENSE UNDER ITS PATENT RIGHTS, NOR THE RIGHTS OF OTHERS.
LIFE SUPPORT POLICYFAIRCHILD’S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORTDEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THE PRESIDENT OF FAIRCHILDSEMICONDUCTOR CORPORATION. As used herein:
1. Life support devices or systems are devices or systems which, (a) are intended for surgical implant into the body,or (b) support or sustain life, and (c) whose failure to perform when properly used in accordance with instructions for use providedin labeling, can be reasonably expected to result in asignificant injury of the user.
2. A critical component in any component of a life supportdevice or system whose failure to perform can bereasonably expected to cause the failure of the life support device or system, or to affect its safety or effectiveness.
DS300290 5/02/01 5 OF 5 www.fairchildsemi.com
H21A1 / H21A2 / H21A3PHOTOTRANSISTOR
OPTICAL INTERRUPTER SWITCH
Contoh Penggunaan Programmable Terminal NT30C
1. Pastikan program NT-series support tools telah ter-install pada komputer.
2. Untuk mulai program pilih >Start >All program >Omron >NTST4.6E > NT-series
support tools.
3. Setelah window NT-series support tools terbuka pilih >File >New, maka dilayar
akan tertampil seperti pada Gambar 1.
Gambar 1. PT Configuration
4. Pada PT Configuration Pilih PT Type dengan NT30 seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 2 (a), selanjutnya atur system seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2 (b).
(a) (b)
Gambar 2. pengaturan PT Configuration
5. Untuk pengaturan control/notify area dapat dilihat pada Gambar 3. pengaturan ini
digunakan supaya antara PLC Omron CPM2A dan programmable terminal NT30C
dapat berkomunikasi dengan baik.
Pada control/notify area, pengaturan dapat dilakukan dengan memilih tombol >Set,
kemudian akan tertampil Gambar 3 (b). Channel dapat dipilih salah satu dari 5 channel
yang disediakan. Address bebas diisi dengan alamat PLC berapapun, akan tetapi perlu
diperhatikan jumlah address dari channel yang dipilih dan alamat-alamat yang tidak
boleh dipergunakan. Setelah pengaturan PT Configuration selesai pilih >OK.
(a) (b)
Gambar 3. Pengaturan control/notify area
6. Setelah pengaturan control/notify area selesai, maka akan tertampil Gambar 4.
Dari area standard screen ini kita dapat menulis elemen-elemen yang akan
didownload ke programmable terminal NT30C. perlu diperhatikan sebelum
mendownload aplikasi yang dibuat pada programmable terminal NT30C, alangkah
baiknya kita membaca NT30C Operational Manual terlebih dahulu.
Gambar 4. Tampilan NT-series support tools-App1
Cara Penulisan Elemen pada Programmable Terminal NT30C
Programmable terminal NT30C dapat menampilkan elemen dengan banyak variasi.
Elemen –elemen yang akan dibahas antara lain:
1. Karakter (Text)
2. Lampu (Lamp)
3. Touch switch
4. Grafik (Graph)
1. Karakter (Text)
Karakter (text) dapat dituliskan pada programmable terminal secara langsung. Untuk
penulisan karakter (text) dapat dilakukan sebagai berikut:
1.1. Pastikan window standard screen pada NT-series Support Tools telah dipilih.
1.2. Pilih >Text pada taskbar di window NT-series Support Tools.
1.3. Arahkan pointer pada screen, kemudian >Klik didaerah yang akan ditulisi Text.
1.4. Fixed Display pada Gambar 5 (a) akan tertampil.
1.5. Lakukan pengaturan pada Fixed Display sesuai Gambar 5 (b).
1.6. Untuk description, tulis sesuai yang ingin ditampilkan pada Programmable
terminal NT30C. sebagai contoh yang ditampilkan adalah kata PLC Omron
CPM2A.
1.7. Untuk pengaturan Fixed Display dapat diatur sendiri sesuai kebutuhan (tidak
harus sama seperti Gambar 5 (b).
(a) (b)
Gambar 5. Tampilan pengaturan Fixed Display
18. Setelah pengaturan Fixed Display selesai, pilih >OK, dan hail dapat dilihat pada
Gambar 6.
Gambar 6. Contoh tampilan Text pada screen
2. Lampu (Lamp)
Lampu dapat digunakan untuk indikator status pengoperasian. Pada prinsipnya hal yng
dilakukan sama seperti menulis karakter (text). Untuk penulisan lampu (lamp) dapat
dilakukan sebagai berikut:
2.1 Pilih >Standard lamp (gambar lampu) pada taskbar di window NT-series
Support Tools.
2.2 Arahkan pointer pada screen, kemudian >Klik didaerah yang akan ditempati
untuk lampu.
2.3 Kemudian window standard lamp akan muncul seperti yang ditunjukkan Gambar
7 (a).
2.4 Lakukan pengaturan untuk standard lamp sesuai Gambar 7 (b). pengaturan ini
tidak harus sama dengan Gambar, tetapi dapat dilakukan variasi pada shape dan
colour-nya.
(a) (b)
Gambar 8. Pengaturan General pada standard lamp
2.5 pilih >Light function pada standard lamp.
2.6 Pilih >Set, kemudian lakukan pengaturan untuk alamat PLC yang akan
digunakan untuk men-switch lamp pada programmable terminal seperti yang
ditunjukkan pada gambar 9 (a). Kemudian pilih >OK, dan akan tertampil gambar
9 (b). Sebagai contoh, alamat yang dipakai untuk men-swicth lamp dari PLC
adalah alamat data memori (DM) 10, bit 0.
(a) (b)
Gambar 9. Pengaturan light function pada standard lamp
2.7 Pilih >Label pada standard lamp.
2.8 Centang tanda label kemudian pilih >Edit pada window label. Lakukan
pengaturan sesuai Gambar 10 (a), perlu diingat bahwa pengaturan tidak harus
sama seperti pada Gambar. Apabila pengaturan telah selesai kemudian pilih >OK
dan Gambar 10 (b) akan tertampil.
(a) (b)
Gambar 10. Pengaturan label pada standard lamp
2.9. Setelah pengaturan pada standard lamp selesai, maka pada screen akan tertampil
seperti pada Gambar 11.
Gambar 10. Hasil penulisan pada lamp
3. Touch Switch
Touch switch dapat digunakan pada programmable terminal. Tombol touch switch
mempunyai banyak fungsi salah satunya untuk menampilkan layar baru (screen 2). Untuk
fungsi yang lain dapat dilihat pada setting di tombol touch switch. Penulisan tombol
touch switch yang difungsikan untuk menampilkan layar baru (screen 2) dapat dilakukan
sebagai berikut:
3.1 Pilih tombol touch switch pada taskbar di window NT-series support tools.
3.2 Arahkan pointer pada screen yang akan ditempati tombol touch swicth.
3.3 Kemudian window touch switch akan muncul seperti yang ditunjukkan Gambar 11.
3.4 Lakukan pengaturan untuk general pada window touch switch sesuai yang
ditunjukkan Gambar 12.
3.5 Lakukan pengaturan untuk setting pada window touch switch sesuai yang
ditunjukkan Gambar 13.
3.6 pada screen no dapat diisi screen 2, 3 atau 4 dll. sesuai yang kita inginkan
3.7 Lakukan pengaturan untuk light function pada window touch switch sesuai yang
ditunjukkan Gambar 14.
3.8 Lakukan pengaturan untuk label pada window touch switch sesuai yang ditunjukkan
Gambar 15.
3.9 Kemudian pilih >Edit, dan lakukan pengaturan sesuai yang ditunjukkan Gambar 16.
3.10 Semua pengaturan dapat dimodifikasi sesuai yang kita inginkan, jadi tidak harus
sama dengan cara-cara diatas.
Gambar 11. Window touch switch
Gambar 12. Pengaturan touch switch <general>
Gambar 13. Pengaturan touch switch <setting>
Gambar 14. Pengaturan touch switch <light function>
Gambar 14. Pengaturan touch switch <label>
Gambar 15. Pengaturan touch switch <touch switct<label>>
3.11 Setelah pengaturan pada touch switch selesai, maka pada screen akan tertampil
seperti pada Gambar 16.
3.12 Apabila tombol layar 2 ditekan, maka yang tertampil adalah screen No 2.
3.13 Apabila ada yang kurang dimengerti, maka untuk lebih jelasnya dapat dibaca pada
manual book programmable terminal.
Gambar 16. Hasil penulisan pada touch switch
3.14 Kemudian timbul pertanyaan bagaimana cara membuat screen 2?, screen 2 dapat
dibuat dengan cara berikut:
3.15 Arahkan pointer pada operational manual.onw dan bukannya standard screen.
3.16 Klik kanan pada >standard screen seperti yang ditunjukkan pada Gambar 17.
Gambar 17. Cara membuat screen baru
3.17 Kemudian akan tertampil window seperti yang ditunjukkan pada Gambar 18.
3.18 Kemudian klik >Ok, dan akan tertampil window seperti pada Gambar 19.
3.19 Isikan screen number dengan 2, dan kemudian pilih >Ok.
3.20 Screen No 2 akan tertampil seperti yang ditunjukkan pada Gambar 20.
3.21 Screen No 2 ini dapat diprogram seperti pada screen No 1.
Gambar 18. Cara membuat screen baru
Gambar 19. Cara membuat screen baru
Gambar 20. Hasil screen baru
4. Grafik (Trend Graph)
Grafik suatu proses produksi juga dapat ditampilkan pada programmable terminal. pada
contoh penulisan grafik ini, screen No yang digunakan adalah screen No 2. Penulisan
grafik pada programmable terminal dapat dibuat sebagai berikut:
4.1 Pilih tombol trend graph pada taskbar di window NT-series support tools.
4.2 Arahkan pointer pada screen yang akan ditempati tombol trend graph.
4.3 Kemudian window trend graph akan muncul seperti yang ditunjukkan Gambar 21.
Gambar 21. Window trend graph
4.4 Lakukan pengaturan pada trend graph <general> seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 22.
4.5 Pengaturan dapat dimodifikasi sesuai yang kita inginkan, misalnya untuk pengaturan
sampling cycle atau direction.
4.6 Lakukan pengaturan pada trend graph <setting> seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 23.
4.7 Pilih >line property pada window trend graph <setting>.
4.8 Lakukan pengaturan sesuai yang ditunjukkan pada gambar 24.
4.9 Pada trend graph <line>, nilai table entry yang akan ditampilkan harus dari alamat
(misal DM) dari PLC. jadi berapapun nilai alamat yang ditunjuk akan ditampilkan
pada grafik.
Gambar 22. Pengaturan trend graph <general>
Gambar 23. Pengaturan trend graph <setting>
4.10 Untuk style dapat diatur sesuai yang kita inginkan.
4.11 Dalam contoh ini diambil data yang akan ditampilkan maksimal adalah 100 dan
minimal 10, maka pada -100% diisi 10, pada 0% juga diisi 0 dan pada 100% diisi
100. Nilai maksimal yang ditampilkan juga bisa diambil dari suatu alamat PLC yaitu
dengan cara memilih table entry.
Gambar 24. Pengaturan trend graph <line>
4.12 Kemudian apabila pengaturan trend graph <line> selesai, klik >aplly dan kemudian
pilih >Ok.
4.13 Hasil untuk penulisan grafik dapat dilihat pada Gambar 25.
Gambar 25. Hasil trend graph
5. Numeral Display
Numeral display berfungsi untuk menampilkan suatu angka-angka yang disimpan
pada suatu alamat (misal DM) pada PLC. Numeral display dapat dituliskan pada
programmable terminal NT30C. Numeral display ini dituliskan pada screen Number
pada screen No 1. Langkah-langkah penulisan numeral display dapat dibuat sebagai
berikut:
5.1 Pilih tombol numeral display pada taskbar di window NT-series support tools.
5.2 Arahkan pointer pada screen yang akan ditempati tombol numeral display.
5.3 Kemudian window numeral display akan muncul seperti yang ditunjukkan Gambar
26.
Gambar 26. Window numeral display
5.4 Lakukan pengaturan pada window numeral display <general> seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 27.
5.5 Pengaturan numeral display <general> dapat dimodifikasi sesuai yang kita inginkan.
5.6 Lakukan pengaturan pada window numeral display <setting> seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 28.
Gambar 27. Pengaturan numeral display <general>
Gambar 28. Pengaturan numeral display <settingl>
5.7 Kemudian apabila pengaturan numeral display <settingl> selesai, klik >aplly dan
kemudian pilih >Ok.
5.8 Hasil untuk penulisan numeral display dapat dilihat pada Gambar 29.
Gambar 29. Hasil numeral display
NB: Untuk fungsi-fungsi yang lain dapat dilihat pada manual book programmable
terminal NT30C
top related