perancangan simulator conveyor untuk digunakan …
TRANSCRIPT
PERANCANGAN SIMULATOR CONVEYOR UNTUK DIGUNAKAN PADA PRAKTIKUM OTOMASI
SISTEM PRODUKSI DI JURUSAN TEKNIK INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN
Disusun oleh: Ali Sadiyoko
Bagus Arthaya
LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT
UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN BANDUNG 2004/2005
Perancangan Simulator Konveyor
LAPORAN PENELITIAN
PERANCANGAN SIMULATOR CONVEYOR
UNTUK DIGUNAKAN PADA
PRAKTIKUM OTOMASI SISTEM PRODUKSI
DI JURUSAN TEKNIK INDUSTRI
UNIVERSITAS KATOLIK PARAHY ANGAN
Disusun oleh :
Ali Sadiyoko Bagus Arthaya
JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKUL TAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN 2007
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangan Simulator Kom·cyor
Daftar Isi
ABSTRAK
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Identifikasi Masalah ... 1 .2 Pembatasan Masalah ........... ........................................................... . I .3 Tujuan Pengembangan ................................................................... . I . 4 Manfaat Pengembangan . . .. . .... . . . ...... . . ... ...... .. . ........ " "· · · ....... .. . . ......... . I .5 Metodologi Pengembangan ............................................................ . 1 .6 Sistematika Laporan ....................................................................... .
BAB 1 LANDASAN TEORJ 2. I Computer-Aided Manufacturing . . .. . . . . .. . .... . .... . . . . ... . . . . . . . ... . .. .... . . . ..... . 2.2 Programmable Logic Controller .......... .. .... . . . .... ....... ............. ..... ... . 2.3 Material Handling . . . . . . . . . ... . . . ... . . . . ........ . . ... . ..... . .. .. . . . .. . . .. . . ...... . . ......... . 2.4 Conveyor . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . .......... . . ..... ... . . ...... ......... ... .. . . .. .. . . . ....... . 2.5 Relay . . . . .. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . ....... . . . .. . . .......... ...................... . 2.6 Transformator . . . . . . ..... . . . . . .... . . .. ...... . ... . . .. . . . .. . ........ . . . ... . . . . . ... . ........... . .. .
BAB3 PENGUMPULAN DATA 3 . I Cara Kerja Conveyor Awai ........................ .................................. . 3 .2 Kriteria Perancangan Sistem Conveyor Barn ......................... . 33 Kebutuhan Pengembangan ......... ... ... ......... ... ... ... ... ... ... .... . 3.4 Tahapan Pembuatan ... ...... ... ............ ... ...... ... ... ...... ... ... .. . 3 .5 Pemrograman PLC ...... ... ... ... ......... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... .
3.5. 1 Urutan Perilaku Conveyor . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . .. . . . . . . . . ... ... . . .. 3.5.2 Koneksi Input-Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .. . . . . .... . . .. . . .. . 3.5.3 Simulasi Lampu Lalu-Lintas . . . .. . .. . . . . .. . . . . ... .. . . . ... . . . . . . . ..
BAB 4 ANALISIS DAN PENGUJIAN 4. l Perangkat Kerns lnteiface . . . . . . . . . ... . .. . .. . . . . . . ... . . . .. . . .. ... ... . .... . 4.2 Perangkat Kerns Catu Daya ......... ...... ... ... ... ... .. . ...... ... ... . . . 4 . 3 Diagram Ladder PLC ... ... ... ... ...... ... ...... ... ... ... . .. ..... . ... ... . . 4.4 Pengujian Simulator Kendali . . ... ... . . . . . . . . ........ .... . ........... . ... . ......... .. ..
4.4. 1 Pengujian Perangkat Kerns ..................................................... . 4.4.2 Pengujian PLC ........................................................................ .
4.5 Altematif Lain Program PLC ..................................... ................... . 4.6 Program Ladder untuk Simulasi Lampu ... .. ... ... ...... ...... ... ... .
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... ... ... ............ ...... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 5.2 Saran ... ... ......... ... ....... . . ... ......... ... ......... ... ... ...... ... ..... .
DAFT AR PUST AKA
Hal. 3 4 5 6 6 6 7 8
10 10 1 2 15 1 6 17 1 8
20 20 22 23 24 26 27 27 28
30 30 3 1 32 35 35 37 37 4 1
4 1 41 4 1
43
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
2
Pcr;:ncangon Simulator Konvcyor 3
ABSTRAK
Pendidikan keteknikan tidak dapat dilepaskan dari keberadaan sebuah
laboratorium yang dapat memberikan pengalaman teknis bagi mahasiswanya. Jurusan Teknik Industri Universitas Katolik Parahyangan memiliki beberapa laboratorii.:m untuk menunjang proses belajar mengajar yang dilakukan. Salah satu laboratorium tersebut adalah Laboratorium Otomasi Sistem Produksi. Laboratorium ini berfungsi sebagai tempat bagi mahasiswa Teknik Industri untuk mengaplikasikan teori tentang pengendalian alat-alat produksi. Teori yang diperoleh di kelas, kemudian diterapkan pada sistem nyata di laboratorium ini. Salah satu sistem yang banyak digunakan di industri manufaktw· adalah sistem konveyor, yang juga dimiliki oleh laboratorium ini.
Penelitian ini dimaksudkan untuk membuat suatu simulator kendali dengan memanfaatkan konveyor yang sudah ada di laboratorium ini, sehingga dapat digunakan secara maksimal dalam praktikum-praktikum di bidang otomasi sistem produksi. Pengembangan simulator kendali ini menggunakan Programmable Logic Controller (PLC) GE Fanuc Series 90 Micro, sebagai prngendali sistem konveyor. Sementara itu, konveyor akan disimulasikan untuk m enirukan proses pengisian material/ objek pada sebuah proses produksi. Kerjasama terpadu antara hardware clan software tersebut menjadi kunci utama bagi terciptanya simulator kendali proses manufaktur yang mampu mengendalikan conveyor secara otomatis, sehingga dapat mensimulasikan sebuah proses produksi_ Desac1 dari simulator konveyor ini disiapkan untuk dapat terus dikembangkan dengan menambahkan
modul-modul tertentu. Hasil dari penelitian ini adalah berupa simulator kendali yang dapat digunakan dalam kegiatan praktikum di Laboratorium Otomasi Sistem P:roduksi.
Ali Sadiyoko & B2gus Arthaya © 2007
Pcrancnngm1 Simulator Kom:cyor --------------------4
BAB 1
PENDAHULUAN
Laboratorium Otomasi Sistem Produksi di Jurusan Teknik Industri Universitas
Katolik Parahyangan (untuk selanjutnya hanya akan disebut dengan Laboratorium
Otomasi saja) didirikan dengan visi untuk memusatkan kegiatan pengajaran dan
penelitian ke arah 'modem manufacturing industry' seperti yang tercantum dalam
kurikulum dan silabus di Jurusan Teknik Industri Universitas Katolik
Parahyangan. Laborat1)rium diharapkan akan dapat menghasilkan penelitian
penelitian di bidang c1i;oma<>i terbaru dan terdepan, baik di tingkat Indonesia,
regional Asia ataupun dunia. Sejak berdirinya Laboratorium Otomasi pada tahun
1 997, langkah pertama yang dilakukan laboratorium ini adalah berusaha
menyediakan peralatar, praktikum yang cukup representatif bagi kegiatan belajar
mengajar di Jurusan Tcknik Industri.
Dalam suatu proses produksi industri manufaktur, conveyor berfungsi untuk
membawa produk dari satu stasiun kerja ke stasiun kerja berikutnya. Pada setiap
stasiun kerja, dilakuken suatn pengerjaan/ proses terhadap produk tersebut yang
akan memberikan nilai tambah pada produk tersebut. Setiap pengerjaan pada
masing-masing stasiun kerja membutuhkan waktu yang lamanya dapat bervariasi,
bisa dalam hitungan detik maupllll menit. Oleh karena itu diperlukan conveyor
untuk berjalan membawa produk, kemudian berhenti tepat pada stasiun kerja yang
ada, menunggu selama se.ban waktu yaug telah ditentukan untuk dilakukannya
pengerjaan pada produk dalam stasiun tersebut, dan kemudian berjalan kembali
dan membawa produk ke stasiun kerja berikutnya.
Sejalan dengan tuntutan otomatisasi proses di dunia industri saat ini, maka
dipandang perlu untuk membuat simulator conveyor yang dimiliki oleh
Laboratorium Otomasi menjadi otomatis, dapat dikendalikan dengan sistem
kendali tertentu. Sistem kendali tersebut dapat berupa komputer PC ataupun PLC
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangan Simulator Konvcyor 5
(Programmahle Logic Controller). Hal ini dilakukan agar mahasiswa Jurusan
Teknik Industri UNPAR mendapatkan wawasan tentang proses pengendalian alat
sistem produksi secara komprehensif Proses praktikum di dalam n:iata kuliah
Otomasi Sistem Produksi dirancang sampai pada tahap mahasiswa dapat
memprogram sebuah alat pengendali proses produksi. Oleh karena itu, penyediaan
beberapa modul praktikum dan alat yang dapat mensimulasikan proses di industri
menjadi kebutuhan yang sangat penting/ krusial.
1.1 ldentifikasi Masalah
Laboratorium Otomasi, sebagai pelaksana Praktikum Otomasi Sistem Produksi,
memerlukan suatu simulator kendali untuk dapat mensimula5ikan proses otomasi
conveyor seperti di atas. Sistem kendali yang akan dirancang, direncanakan akan
menggunakan PLC. Hal ini disebabkan karena Laboratorium Otomasi saat ini
memiliki beberapa buah PLC (Programmable Logic Controller) dan masih belum
difungsikan secara optimal.
Simulator ini penting karena dapat memberikan gambaran sederhana namun
nyata, tentang bagaimana sistem produksi yang terotomasi di dalam suatu industri
manufaktur. Simulator ini akan digunakan sebagai modul dalam Praktikum
Otomasi Sistem Produksi, sehingga akan membantu para mahasiswa Jurusan
Teknik Industri UNPAR dalam memahami dan mengerjakan langsung bagaimana
prinsip, cara kerja, dan irnplementasi otomasi dalam dunia industri. Mahasiswa
nantinya diharapkan dapat mengerjakan langsung, dan menerapkan secara nyata
bentuk-bentuk sistem otomasi di Laboratorium Otomasi ini, untuk memperkaya
ilmu yang telah diperoleh secara teori melalui kegiatan perkuliahan. Karena
simulator ini akan digunakan dalarn proses praktikum, maka perlu dipikirkan juga
untuk merancang sebuah simulator yang memiliki beragam tingkat kesulitan/
kerumitan pemrograman.
Melihat pentingnya kebutuhan akan simulator tersebut di atas, maka penelitian ini dimaksudkan untuk mengembangkan suatu simulator kendali otomatis yang
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
.Pcrnncangan Simulator Konvcyor 6
mengg unakan PLC untuk mengendalikan conveyor dalam mensimulasikan suatu
proses produksi industri manufaktur yang ·:crotomasi.
1 .2 Pembatasan Masalah
Agar pengembangan pada penelitian ini tidak menyimpang dari tujuan yang ingin
dicapa� maka beberapa pembatasan masalah hams ditetapkan sebagai berikut:
I . Penelitian menggunakan conveyor yang dimiliki oleh Laboratorium Otomasi
Sistem Produksi Jurusan Teknik lndw;tri UNPAR.
2. Penelitian ini hanya akan membaha.> konsep desain pengembangan sistem
conveyor tersebut agar menjadi ciomatis dan dapat digunakan dalam
Praktikum Otomasi Sistem Produksi c\i Jurusan Teknik lndustri UNPAR.
3. PLC yang digunakan adalah PLC GE -�'anuc Series 90 Micro.
1.3 Tujuan Pengem bangan
Berdasarkan permasalahan yang dihadapi, maka perumusan tujuan dari
pengembangan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah:
Mengembangkan suatu desain simulator proses manufaktur otomatis yang
melibatkan komputer, interface, dan PLC sehingga dapat digunakan dalam
kegiatan praktikum di Laboratorium Otomasi Sistem Produksi.
1.4 Manfaat Pengembangan
Manfaat dari penelitian yang dilakukan ini adalah menciptakan suatu simulator
kendali yang memadai sehingga dapat menjadi dasar bagi pengembangan
simulator industri lainnya. Simulator kendali dapat digunakan sebagai modul
dalam Praktikum Otomasi yang diselenggarakan Laboratorium Otomasi sehingga
dapat menjadi sarana bagi para mahasiswa untuk belajar, mengerjakan langsung
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcranc:rngan Simulat�:_ ._1<0_1_1, _·c '-yo _r ________ ____________ 7
bagaimana proses otomasi dalam dunia industri manufaktur. Bahkan juga dapat
digunakan sebagai �arana dalam bereksperimen dan mengembangkan ide-ide baru
untuk memperluas, wawasan dan memperkaya pengetahuan di bidiffig otomasi
industri.
1.5 Metodologi Pengembangan
Dalam penelitian ini, dilakukan langkah-langkah yang sistematis untuk dapat
melancarkan prose� penelitian. Langkah-langkah yang dilakukan dapat dilihat
pada gambar 1-3. P1�njelasan dari langkah-langkah metodologi penelitian tersebut
adalah sebagai beri:rnt :
I . ldentifikasi Ma,;alah.
Pada tahap pert 'ma ini, dilakukan identifikasi terhadap masalah yang dihadapi
oleh Laborator.1.1m Otomasi. Masalah yang dihadapi Laboratorium Otomasi
adalah bagaimana dapat menyediakan modul/ sistem praktikum yang memadai
untuk dapat memberikan pemahaman yang komprehensif kepada para
mahasisawa Jumsan Teknik Industr� dengan memanfaatkan peralatan yang
telah dimiliki. Modul tersebut harus dapat mencerminkan peralatan/ keadaan
sesungguhnya di dalam industri manufaktur dan harus memiliki beberapa
tingkat kesulitan, sehingga dapat dibuat sebagai modul yang berjenjang.
2. Perumusan Masalah.
Pada tahap ini, dilakukan penguraian semua f aktor yang berhubungan dengan
identifikasi masalah yang telah diuraikan sebelumnya. Pada tahap ini juga
dilakukan upaya pembatasan masalah sehingga penelitian yang dilakukan
dapat terfokus dan menghindari pembahasan yang terlalu luas.
3. Pengumpulan Data.
Pada tahap ini akan dilakukan beberapa data teknis dari beberapa komponen
dan spesifikasi produk (simulator) yang akan dibuat. Serangkaian pembahasan
dan brain stom1ing dengan beberapa dosen dan mahasiswa senior dilakukan
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangan Simulator Konycyor 8
untuk mendapatkan suatu desain simulator yang dapat memenuhi target-target
pendidikan pada mata kuliah Otomasi Sistem Produksi, Rangkaian Listrik dan
Mekatronika.
4. Perancangan Simulator Sistem Konveyor.
Setelah memperoleh data-data yang diperlukan untuk rancangan awal
simulator sistem konveyor, maka mulai dilakukan tahap-tahap ilrniah
perancangan suatu produk simulator tersebut serta mekanisme
penggunaarmya.
5. Analisis Rancangan
Pada tahap ini dilakukan analis pada rancangan produk yang telah dibuat yang
meliputi tahap-tahap perancangan produk, dimensi produk, display, wama,
dan lain-lain.
6. Kesimpulan dan Saran
Dari analisis rancangan tersebut, dapat dibuat kesimpulan untuk merangkum
solusi permasalahan yang ada dan keseluruhan penelitian yang telah
dilakukan. Saran dapat diberikan untuk peluang penelitian lebih lanjut guna
semakin memperbaiki sistem simulator yang telah dirancang. Berdasarkan
tahap-tahap di atas maka dilakukan tahap akhir berupa penulisan laporan.
1.6 Sistem atika Laporan
Laporan Akhir Penelitian ini dibagi menjadi beberapa bab yaP.g saling berkaitan
dan ditulis menurut sistematika berikut:
BAB 1 PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan gambaran umum pengembangan yang dilakukan terdiri dari
latar belakang masalah, identifikasi masalah, pembatasan masalah, perumusan
masalah, tujuan pengembangan, manfaat pengembangan dan sistematika
penulisan.
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrnncangan Simulator Konveyor 9
BAB 2 LANDASAN TEORI
Bab ini menguraikan teori-teori dan pengertian-pengertian yang ada kaitannya
dengan masalah yang ada dan selanjutnya digunakan sebagai <lasar: pemikiran
dalam pemecahan masalah.
BAB 3 PENGEMBANGAN DESAIN SISTEM KENDALi
Bab ini berisi pembahasan tentang pokok-pokok perancangan dan pengembangan
simulator kendali, pemrograman software untuk diimplementasikan pada PLC,
desain hardware dan koordinasi dari keselwuhan komponen tersebut sehingga
menjadi suatu simulator yang terintegrasi.
BAB 4 ANALISIS DAN PENGUJIAN
Bab ini berisi analisis mengenai simulator kendali yang telah dikembangkan pada
bab sebelumnya dan bab ini juga berisi tentang pengujian yang dilakukan
terhadap simulator kendali ini.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan dari pengembangan yang telah dilakukan dan saran
saran yang perlu diperhatikan agar tujuan dari pengembangan dapat tercapai.
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
.?crancangan Simulator KonYcyor
.. BAB2
LANDASAN TEORl
2.1 Computer-Aided Manufacturing
JO
Computer-Aided Manufacturing (CAM) adalah penggunaan teknologi komputer
secara efektif untuk melakukan tugas planning, management dan control sebuah/
beberapa fungsi manufaktur [Groover, 1992]. Penggunaan teknologi komputer
pada proses manuf aktur tidak lepas dari semakin berkembangnya kemampuan
komputer dewasa ini. Kecepatan proses komputer yang semakin meningkat
membuat komputer semakin mampu untuk melakukan perhitungan yang rumit,
seperti yang diperlukan pada proses manufaktur. Ukuran dimensi komputer yang
semakin kecil membuat harga komputer menjadi lebih murah, sehingga komputer
semakin mudah untuk dimiliki.
Computer-Aided Manufacturing saat ini mulai digunakan dalam industri
manufaktur guna meningkatkan daya saing perusahaan di pasar intemasional.
Dengan menggunakan komputer, proses pengendalian mesin-mesin di lantai
produksi dapat lebih lebih mudah dilakukan. Operator hanya memasukkan nilai
tertentu (set point) dari tiap proses pada setiap mesin. Langkah selanjutnya,
operator tinggal melakukan monitoring pada proses-proses tersebut.
CAM sendiri dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu : Manufacturing Planning
dan Manufacturing Control. Manufacturing Planning adalah bagian dari CAM
yang mengu..rus masalah perencanaan proses produksi. Teknologi komputer
digunakan sebelum proses manuf aktur dilakukan terhadap sebuah material,
digunakan untuk membantu proses produksi, tapi tidak langsung berhubungan
dengan proses produksi itu sendiri (off-line). Beberapa contoh masalah
perencanaan proses produksi ini antara lain : proses penentuan biaya produksi,
proses perencanaan produksi, perencanaan penggunaan dan penjadwalan mesin,
pemrograman mesin NC dan lain sebagainya.
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrnncnng�n Simulator K.om cyor I l
Sedangkan Ma1111fact11ri11;; Control adalah penggunaan teknologi komputer untuk membantu mengendalikan proses produks1, secara fisik langsung berhubungan
dengan proses produksi (on-line). Beberapa contoh masalah pengend.alian proses
produksi ini antara lain : pengendalian transfer line, pengendalian kualitas,
pengendalian kerja mesin dan pengawasan proses produksi . CAM sendiri adalah
bagian dari CIM (Computer Integrated Manufacturing), di mana teknologi
komputer digunakan secara efektif untuk melakukan tugas tidak hanya fungsi
manufaktur, tapi juga fungsi bisnis dari sebuah perusahaan. Skema pembagian
fungsi CAM dan CIM dapat dilihat pada Gambar 2.1 berikut ini.
Business function
CIM
Design CAD/CAM
Gambar 2.1 Cakupan CAD/CAM dan CIM [Groover, 1 992]
Sejak tahun 1970-an, peran komputer dalam pengendalian proses produksi mulai
digantikan oleh PLC (Programmable Logic Controller). PLC banyak digunakan
dalam pengendalian proses produksi karena sif at kehandalannya. PLC memang
dirancang untuk digunakan di lantai produksi yang ekstrim, di mana komputer
tidak akan bertahan lama. PLC dirancang untuk lebih tahan terhadap suhu, debu
clan kelembaban
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Perancangan Simulator Konycyor 12
2.2 Programmable Logic Controller
PLC atau Programmable Logic Controller adalah sebu&h alat pengendali
(controller) proses industri yang dapat mengatur urutan proses (sequence)
berdasar atas data/infonnasi logik yang diterima atau diprognu rikan ke dalamnya.
Definisi resmi tentang PLC yang dikeluarkan oleh NEMA (National Electrical
Manufacturing Association) adalah: [Chang, 1991]
"PLC adalah sebuah a/at elektronik digital yang me:>1ggunakan sebuah memory yang dapat diprogram (programmal• e) sebagai tempat penyimpanan internal dari sejumlah instru csi, dengan menggunakan sej11m/ah fimgsi spesifik seperti logic .. equencing. timing, counting, dan perhitungan aritmetik hingga fungsi kendali, yang diperoleh dari modul digital maupun t'nalog yang dimilikinya ... "
Aturan urutan (instruksi) yang harus dilaksanakan oleh sebt.:<h PLC dimasukkan
ke dalam memory banks PLC untuk kemudian diproses oleh prosesor yang
dimiliki. Aturan urutan proses dimasukkan ke dalam PLC d�ngan menggunakan
sebuah software (yang biasanya bersifat proprietary) yang dapat menerjemahkan
diagram urutan (ladder diagram) ke sejumlah routine program yang dapat
dimengerti mesin I PLC.
PLC adalah sebuah pengendali (controller), dar1 fungsi controller dalam sebuah
sistem manufaktur dapat dikelompokkan menjadi 4 kelompok, yaitu:
1. on-off controller
2. sequential controller
3. feedback controller
4. motion controller
Pada dasarnya, PLC hanya memiliki fungsi on-off dan sequential saja, namµn
karena tuntutan sistem kendali di industri semakin meningkat, maka PLC juga
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangan Simulator Konvcyor 1 3
dilengkapi dengan modul-modul untuk melakukan proses kendali analog (fungsi
feedback dan motion controller)_
Input untuk PLC (standar) biasanya datang dari beberapa peralatan kantak digital - .
seperti push-button, microswitch, photocell, limit switch dan proximity switch atau
peralatan analog seperti potentiometer dan thermocouple. Output PLC biasanya
langsung ke motor atau mesin Model PLC yang lebih canggih saat ini juga
memiliki modul prosesor aritmatik, monitor/display berwama, port komunikasi
serial danjuga LAN intetface.
Program
Loader
Printer
cassette
Loader
EPROM
Loader
I/0 Modules
Power
Supply
Machines/ motors
Gambar 2.2 Struktur Sistem Programmable Logic Controller [Chang, 1991]
Gambar 2-3 PL<:; GE Fanuc Series 90 Micro
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcranc<ingan Simulator Konveyor 14
Pada Gambar 2.3 di atas, tampak PLC GE Fanuc 90 Micro yang akan digunakan
dalam penelitian ini. PLC ini memiliki 16 port input dan 8 port output. Untuk
memprogram PLC ini digunakan software Logicmaster 90 dari GE Fanuc.
Program di PLC biasanya menggunakan simbol-simbol yang lebih dikenal
sebagai ladder diagram. Contoh sebuah ladder diagram adalah sebagai berikut :
11 QI I c Rung 1
12 Q2 I c Rung2
I3 QJ I c Rung 3
14 Q4
I c Rung4 15 Q5
c Rung 5 16 Q6
c Rung 6
Gambar 2.4 Ladder Diagram PLC
Beberapa simbol yang digunakan pada sebuah ladder diagram dapat dilihat pada
tabel 2.1 berikut ini :
Tabel 2.1 Beberapa simbol diagram ladder.
No Simbol Arti -
1 () Beban, mesin, motor atau lampu
2 II Switch, normally open 3 Timer - TMR -
- PV
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Perancangan Simulator Konveyor 15
4 Counter - CTR �
- PV
2.3 Material Handling
Dalam suatu sistem manufaktur otomatis yang terdiri lebih dari satu mesin proses
atau stasiun kerja, diperlukan adanya suatu mekanisme transfer antar stasiun kerja.
Mekanisme transfer tersebut harus dapat memindahkan benda kerja dari satu
stasiun ke stasiun berikutnya secara tepat dan akurat, sehingga proses yang akan
dikerjakan terhadap benda kerja tersebut dapat dilakukan dengan akurasi yang
baik. Ada banyak jenis mekanisme yang dapat digunakan transfer benda kerja ini,
akan tetapi mekanisme-mekanisme ini dapat dikelompokkan menjadi 3 kategori,
yaitu:
• Continuous transfer
• Synchronoustrarsfer
• Nonsynchronous transfer
Jenis mekanisme transfer yang dibutuhkan harus disesuaikan dengan karakteristik
sistem manufaktur yang bersangkutan.
Continuous Transfer
Dalam suatu mekanisme transfer kontinyu, semua benda kerja bergerak dalam
kecepatan konstan rlalam sistern. Karena semua benda kerja bergerak secara
konstan, maka stasiun kerjalah yang hams dapat mengikuti posisi benda kerja.
Sistem transfer kontinyu biasanya digunakan pada proses manufaktur yang
memiliki volume yang tinggi dan variasi produk yang rendah.
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancan6an Simulator Konvcyor 16
,\)111chronous Tram.fer
Synchronous transfer sering juga disebut intermillenl transfer. Kata intermittent
berarti berhenti pada interval waktu tertentu. Maka sesuai dengan,. namanya,
proses transfer intermittent bergerak memindahkan benda kerja dalam interval
waktu yang tertentu dan diskrit. Seluruh benda kerja bergerak dalam waktu yang
bersamaan, mirip dengan continuous transfer, akan tetapi pada stasiun-stasiun
kerja, benda kerja berhenti pada interval waktu tertentu. Hal ini memungkinkan
bagi benda kerja untuk dikerjakan pada posisi yang tetap; yaitu pada stasiun
stasiun kerja yang bersangkutan. Akan tetap� pada · saat dilakukan mekanisme
transfer, terpaksa stasiun kerja harus menunggu dalam keadaan idle
Nonsyncl1ronous Transfer
Penggunaan mekanisme transfer yang kontinyu dan intennittent membutuhkan
adanya line balance yang baik, yaitu beban yang ditanggung setiap stasiun kerja
besarnya adalah sama. Akan tetapi, pada kasus-kasus tertentu, ada keadaan bahwa
line balance yang baik tidak dimiliki oleh sistem manufaktur yang bersruigkutan.
Oleh karena itu, dibutuhkan adanya suatu mekanisme transfer yang lebih mampu
untuk menghadapi permasalahan lini produksi yang tidak seimbang tersebut.
Mekanisme transfer yang dimaksud adalah Nonsynchronous Transfer atau disebut
juga power-and-free transfer. Disebut demikian karena transfer tiap-tiap benda
kerja dalam sistem dilakukan secara independen.
2.4 Conveyor
Conveyor adalah sebuah peralatan elektronik yang digunakan untuk memindahkan
material dari satu mesin/ stasiun kerja ke stasiun kerja lainnya. Prinsip kerja
conveyor biasanya menggunakan motor listrik dan sabuk penghubw1g. Motor
listrik akan memutar sabuk penghubung pada suatu kecepatan tertentu, sehingga
material yang berada di atas sabtlk penghubung akan berpindah. Dari sisi
konstruksi, conveyor dapat dibedakan tnenjadi dua jenis, yaitu : Powered Roller
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangan Simulator Konvcyor 17
Conveyor dan Chain-Drive Conveyor. Perbedaan antara kedua jenis conveyor
tersebut dapat dilihat pada Garn bar 2.5
work part
(a)
()
work part •
c} (b)
Garn bar 2.5 Powered Roller Conveyor (a) dan Chain-Drive Conveyor (b)
Pada penelitian ini, conveyor yang akan digunakan adalah conw?yor dengan tipe
Chain-Drive Conveyor. Conveyor yang dimiliki Laborator.·um Otomasi ini digerakkan oleh sebuah motor DC yang dilengkapi dengan sistem pengatur
kecepatan.
2.5 Relay
Relay adalah sebuah saklar yang dioperasikan dengan memanfaatkan medan
magnet. Konstruksi dasar dari relay terdiri dari sebuah kumparan pengendali dan
sebuah lengan berpegas yang dapat tersambung pada kontak NC (Normally
Closed) dan NO (Normally Open). Ketika arus mengalir pada kumparan
pengendali relay, maka akan timbul medan magnet pada kumparan tersebut.
Medan magnet yang timbul tersebut akan menarik lengan relay. Skema sederhana
sebuah relay dapat digambarkan sebagai berikut (Gambar 2.6):
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangan Simulator Konveyor
---><---
Gamba:r 2.6 Skema kerja relay
NC
NO
18
Sebuah relay dapat memiliki kontak Normally Closed clan Normally Open. Saklar
kontak yang terdap<1t pada sebuah relay dapat berupa saklar tunggal maupun
majemuk. Pada saat diaktifkan, relay tidak langsllllg bekerja, tetapi mengalami
delay selama beberapa waktu, tergantung pada spesifikasi relay yang digunakan.
Relay dapat digunakan untuk menyusun sebuah persamaan logika yang
dipergunakan sebagai sistem kendali pada sebuah sistem otomasi. Susunan relay
dapat menghasilkan gerbang logika AND, OR, NOT atau XOR Tetapi saat ini
fungsi tersebut telah tergantikan oleh komponen logika elektronik terpadu.
Sekarang relay lebih banyak digunakan untuk memisahkan anta:ra rangkaian
pengendali dengan rangkaian terkendali.
2.6 Transformator
Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan daya clan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian Iistrik ke rangkaian listrik
lain melalui suatu gandengan magnet berdasarkan prinsip induksi elektromagnet.
Transformator digunakan secara luas baik dalam bidang tenaga listrik maupun
elektronika. Penggunaannya dalam sistem tenaga listrik memungkinkan dipilihnya
tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan. Dalam bidang
elektronika, transformator digunakan antara lain:
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangan Simulator Kom·cyor
• Sebagai gandengan/ coupling impedansi antara sumber dan beban,
• Untuk memisahkan satu rangkaian dari rangkaian yang lain,
I'!
• Untuk menghambat arus searah sambil tetap meneruskan arus bola:<
balik antara rangkaian.
Dalam bidang tenaga listrik, pemakaian transformator dikelompokkan menjadi:
• Transformator day a,
• Transformator distribusi,
• Transformator pengukuran, yang terdiri atas transformator arw
dan transformator tegangan.
Kerja transformator yang berdasarkan induksi elektromagnet, menghenda :
adanya gandengan magnet (kopling magnetik) antara rangkaian primer drn rangkaian sekunder.
---· ··---
t V2 l n2
Garn bar 2. 7 Skema kerja transformator
Pada transformator, tegangan yang terpasang pada lilitan pruner (nl) akan
dialirkan ke kumparan sekunder (n2) melalui sebuah kopling magnetik. Pada
kumparan sekunder, tegangan tersebut berubah tegangannya sesuai dengan
perbandingan jumlah lilitan pada kumparan primer dan sekunder. Pada trafo ideal,
perbandingan antara tegangan primer dengan tegangan sekunder akan sebanding
dengan perbandingan jumlah lilitan primer dengan lilitan sekunder (Pers. I).
� : V2 = n1 : n2 (Pers. l)
(Pers. 2)
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcnmcangan Simulator Konvcyor
BAB3
PENGEMBANGAN DESAIN SIMULATOR
3.1 Cara Kerja Conveyor Awai
20
Sistem conveyor awal adalah berupa sebuah lUlit conveyor yang masih
di.kendalikan secara manual. Proses penghentian gerak dan jalan kembali dari
conveyor tersebut dilakukan oleh operator secara manual. Semua sistem kendali
conveyor terletak pada sebuah wiring box yang terdapat di sebelah conveyor. Pada
wiring box ini terdapat beberapa komponen kendali penting, antara lain : tombol
main contact, main power indicator, buzzer, emergency red lamp, sekring,
magnetic confactor, dan DC motor speed control. Skema awal rangkaian
elektronik conveyor tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.1 berikut ini:
fi1se
220 Vac
main switch
main power indicator
Motor
Emerf:ency Stop Switch
buzzer Red/amp
DC Speed Controller
220 Vac
I
Garn bar 3 .1 Rangkaian Elektroni.k Conveyor A wal
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
..
Pcrancangan Simulator Konveyor 21
Gambar 3.1 menunjukkan bahwa motor conveyor dihidupkan dengan urutan
tcrtentu, yaitu dari fuse, main switch dan ;_)C Speed Controller. Pada saat fuse
diaktifkan, lampu indikator daya utama (n:ain power indicator) y�g berwama
hijau akan menyala. Hal ini menunjukkari ba.hwa telah ada daya listrik yang
masuk ke dalam sistem kendali conveyor. Setelah lampu hijau menyala, main
switch juga diaktifkan. Bila semua emerwncy stop tidak aktif, maka proses
selanjutnya adalah mengaktifkan DC motor speed controller.
Emergency stop
Konveyor
Gambar 3.2 llustrasi bentuk com•eyor (awal)
Bila ada salah satu emergency stop aktif, maka akan ada suara timbul dari buzzer.
Sebuah lampu indikator berwarna merah juga akan menyala. Pada saat seperti ini,
cari segera emergency stop mana yang aktif, dan segera matikan. Bila emergency
stop belum dimatikan,. maka listrik tidak akan sampai ke DC motor speed
controller.
Setelah DC motor speed control dinyalakan maka conveyor sudah siap bekerja.
Untuk menjalankan atau menghentikan conveyor, operator harus menggunakan
tombol putar (main switch) yang terdapat di bagian luar wiring box. Tombol
tersebut diputar ke arah on untuk menjalankan conveyor dan ke arah off untuk
menghentikan conveyor.
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrnncnngan Simulator Konvcyor 22
Dalam keadaan darurat, bila diperlukan penghentian mendadak, dapat ditekan
salah satu dari 4 Tombol Darurat terdekat . Buzzer alarm akan berbunyi dan lampu
merah darurat (Red Light) akan menyala bila salah satu tombol darurat tersebut
ditekan. Dalam keadaan darurat seperti ini, motor conveyor akan berhenti dan
tidak dapat dijalankan, sampai Tombol Darurat yang tadi ditekan, dimatikan
kembali.
3.2 .Kriteria Perancangan Sistem Conveyor Baru
Sistem pengoperas1an conveyor awal yang masih manual menjadi kelemahan
sistem ini. Hal ini tidal< sesuai dengan inti penelitian di Laboratorium Otomasi
Sistem Produksi Jurusan Teknik Industri. Cara pengoperasian conveyor yang
masih manual ini membatasi lingkup kajian tentang arti 'otomasi' itu sendiri yang
mernpakan suatu teknologi yang menggabungkan proses mekanik, elektrik, dan
komputer dalam menangani suatu proses produksi.
Sistem awal juga belum dapat menunjukkan adanya stasiun-stasiun kerja seperti
yang terdapat pada proses manufaktur nyata. Untuk keperluan praktikum,
diperlukan beberapa titik henti di sepanjang conveyor untuk mensimulasikan
stasiun kerja dan proses transfer material atau material handling dalam industri.
Menyadari adanya kelemahan yang terdapat pada sistem conveyor awal, maka
perlu diambil tindakan untuk meminimasi kelemahan tersebut. Beberapa hal yang
perlu dilakukan adalah :
• Mengembangkan sistem conveyor manual tersebut menjadi suatu
sistem conveyor yang dapat beroperasi secara otomatis, dengan tetap
dapat menunjukkan secara transparan cara kerja komponen-komponen
yang terkait.
• Meletakkan beberapa stasiun kerja di sepanJang conveyor dengan
waktu kerja tertentu pada masing-masing stasiun kerja.
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangan Simulator Konveyor 23
Sistem conveyor awal perlu dikembangkan menjadi suatu si stem yang lebih baik.
Sistem yang barn diinginkan memiliki k riteri a sebagai berikut :
• Motor conveyor dapat dinyalakan atau dimatikan secara otomatis,
tidak lagi bergantung pada petigoperasian manusia.
• Motor conveyor otomatis bekerja j ika palette terdapat pada ujung awal
conveyor, dan otomatis berhenti j ika palette sudah berada di ujung
akhir conveyor. Agar hal ini dapat terwujud, dibutuhkan sensor pada
ujung awal dan ujung akhir conveyor.
• Pengendalian conveyor secara otomatis tersebut dilakukan dengan
PLC.
• Terdapat 3 (tiga) simulator stasiun kerja yang pada masing-masing
simulator stasiun kerja terdapat sensor untuk mendeteksi palette yang
datang ke stasiun kerja tersebut. Pemilihan sensor disesuaikan dengan
jenis-jenis sensor yang sudah dimiliki oleh Laboratorium Otomasi.
• Palette dapat berhenti tepat pada stasiun-stasiun kerja yang terdapat di
sepanjang conveyor tersebut, berhenti selama selang waktu proses
yang telah ditentukan, dan kemudian berjalan kembali secara otomatis.
3.3 Kebutuhan Pengembangan
Untuk proses pengembangan sistem awal menjadi sistem baru dengan kriteria
seperti di atas, dibutuhkan beberapa komponen penting, antara lain :
I . Sensor-sensor (photoelectric dan proximity)
2. PLC
3. Komputer dan perangkot lunak
4. Perangkat keras, yang berfungsi menjadi perantara atau
penghubung antara berbagai jenis sensor, PLC, komputer dan motor conveyor.
5. Sumber daya (power supply) yang dapat menyalurkan daya bagi
PLC dan seluruh sensor-sensor yang dipakai.
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangan Simulator Konvcyor 24
Untuk mempermudah proses pengembangan, perlu dibuat desain rancangannya
terlebih dahulu, berdasar pada kriteria desain di sub bab sebelurnny a. Gambar 3 .3 menggambarkan rancangan desain yang akan dibuat.
Kom eyor
Limit Switch I
Sensor I Sensor 2 Sensor 3
Gambar 3.3 Rancangan Desain baru Conveyor (tampak atas)
Sensor 1, Sensor 2 dan Sensor 3 (S I , S2, S3) adalah sensor untuk memmjukkan
posisi simulator stasiun kerja yang akan dikembangkan. Sedangkan Limit Switch
1 dan 2 berfungsi untuk 'merasakan' kesiapan conveyor untuk mulai berjalan dan
berhenti. Bila palette menyentuh Limit Switch I (LS I ), maka 'sinyal ' yang akan
terkirim ke pengendali adalah perintah untuk mulai menj alankan motor conveyor.
Motor conveyor akan berhenti bila palette menyentuh Limit Switch 2 (LS2) atau
berada pada daerah kerja salah satu sensor simulator stasiun kerja.
3.4 Tahapan Pem buatan
Pembuatan simulator kendali ini clibagi menjadi tiga tahap yang terpisah, y aitu
pembuatan perangkat keras, pemrograman PLC dan pemrograman perangkat
lunak. Pada subbab ini akan dibahas mengenai masi.'1g-masing tahap pembuatan
simulator kendali ini. Dalam tahap pembuatan perangkat keras ini, hams
diperhatikan beberapa kriteria desain yang diperlukan seperti ;
1. Tegangan yang digunakan adalah teganganjala-jala PLN 220 Vac.
2. Menyediakan daya dengan tegangan 24 V de dan 1 2 V de.
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Perancangan Simul ator Konveyor 25
Fungsi perangkat keras ini adalah sebagai sarana penghubW1g bagi sensor-sensor,
PLC, komputer, dan motor conveyor. Selain sebagai penghubung j uga sebagai
sumber daya (power supply) bagi sensor-sensor, rel ay-relay dan PL.C. Diagram
blok sistem W1tuk perangkat keras ini dapat dilihat pada Gambar 3 . 4 pada
halaman berikutnya.
Tegangan 220 Vac
.. r
Tegangan
Penurun 1 1 0 Vac Penyeara h tegangan 12 Vdc
1 1 0 AC
Tega • • • •• 1 2
ngan Vdc
.
L� Teg
1
Ra ngka i a n sensor
angan ; 2 Vdc :
PLC
Tegangan 220 Vac
Motor DC
Gambar 3.4 Diagram Blok Sistem Perangkat Keras
Sensor yang akan digunakan adalah sensor proximity dan 2 buah sensor photo
electric. Sensor-sensor tersebut ada yang langsung dapat bekerja dengan tegangan
1 1 0 Vac dan ada pula yang harus menggunakan Power Amplifier sebagai
perantara sebelum dapat terhubung dengan PLC. Output dari PLC seluruhnya
berjumlah 6 output, dan masing-masing output tersebut menggunakan relay 220
Vac sebagai penghubung. Output QI terhubung dengan motor conveyor.
Rangkaian penurun tegangan dan penyearah ( 1 2 Vdc dan 24 Vdc) dapat dilihat
pada gam bar berikut :
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangan Simulator Konveyor
220 Vac
24 Vac
gnd 1 2
Vdc
26
Gambar 3.5 Skerna rangkaian penurun tegangan dan penyearah
Sebagai power supply, perangkat keras menggunakan dua buah trafo yaitu Trafo
Step Down dan Trafo 24 V . Trafo Step Down berfungsi menyediakan power
supply 220 Vac dan 1 1 0 Vac. Sedangkan Trafo 24 V berfungsi menyediakan
power supply 24 V de dan 1 2 V de. Karena menyediakan arus searah, maka trafo
ini dilanjutkan dengan penggunakan rectifer atau penyearah.
Rangkaian Rectifier pada gambar 3.5 menggunakan bridge diode, kapasitor dan
beberapa IC regulator. Bridge Diode dan kapasitor berfungsi menciptakan arus
searah yang stabil dari output trafo yang berupa arus colak-balik. IC yang
digunakan ada dua macam yaitu IC 7824 dan IC 78 1 2. IC 7824 berfungsi
menyediakan tegangan stabil 24 Vdc. IC 78 12 berfungsi menyediakan tegangan
stabil 1 2 V de.
3.S Pemrograman PLC
Pada penelitian in� PLC yang digunakan adalah PLC GE Fanuc Series 90 Micro
dari GE-Fanuc. PLC ini mempunyai range input dari 1 00 - 1 20 Vac dan range
output 1 00-240 Vac. Pemrograman PLC dilakukan di komputer dengan
menggunakan perangkat lunak LogicMaster 90 dari GE-Fanuc. Setelah program
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangan Sim ulator Konycyor 27
selesai, maka program tersebut ditranfer melalui kabel serial ke serial port yang
terdapat pada PLC. Program tersebut kemudian disirnpan dalam memori PLC.
Data yang diperlukan untuk menyusun diagram ladder pengendalian konveyor
adalah sebagai berikut :
1 . Urutan perilaku konveyor
2. Koneksi port input-output di PLC dengan berbagai switch dan motor.
3.5.1 Urutan Perilaku Conveyor
Perilaku yang diinginkan untuk dilakukan oleh konveyor adalah :
I . Limit switch I mendeteksi keberadaan �ebuah palet pembawa barang
dan akan langsung menyalakan motor ko�weyor.
2. Bila Sensor I (mensimulasikan stasiun k1!rja I) mendeteksi keberadaan
palet, maka motor akan berhenti selamat 3 detik dan kemudian
berjalan kembali.
3 . Bila Sensor 2 (mensimulasikan stasiun k1�rja 2) mendeteksi keberadaan
palet, maka motor akan berhenti selamat 4 detik dan kemudian
berjalan kembali.
4. Bila Sensor 3 (mensimulasikan stasiun kerja 3) mendeteksi keberadaan
palet, maka motor akan berhenti selamat 5 detik clan kemudian
berjalan kembali .
5. Bila palet sudah berada di ujung konveyor (dideteksi oleh limit switch
2), maka motor akan berhenti.
3.5.2 Koneksi Input-Output
Agar dapat berfungsi dengan baik, maka sensor-sensor dan switch yang diletakkan
pada kor:veyor harus dihubungkan de?gan port 1/0 pada PLC. Koneksi tersebut
dapat digambarkan pad.a tabel berikut :
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcran�m1gan Simulator Konvcyor 2&
Tabel 3 . 1 Hubungan antara sensor dan port pada PLC
NO SENSOR/ MOTOR PORT DI PLC --·
1 Li m it S witch 1, LS l I2
2 Prc:ximity Sensor (Sensor 1 ), S l 1 3
3 Photoelectric sensor (Sensor 2), S2 14 -
4 Photoelectric sensor (Sensor 3), S3 IS
5 Limit Switch 2, LS2 16 6 Motor, M Ql
Setiap input PLC membutuhkan tegangan l 00- 1 20 Vac agar dapat terdeteksi oleh
PLC Sedangkan untuk outputnya PLC dapat bekerja dengan tegangan 1 00-240
V ac DalErn pengembangan simulator kendali ini digunakan tegangan input I J O
Vac dan s0bagai output digunakan tegangan 220 Vac. Tegangan input 1 1 0 Vac ini dipt: rnleh dari rangkaian perangkat keras melalui penggunaan trafo step down.
3.5.J Simulasi Lam pu Lalu-Lintas
Sistem simulasi konveyor di atas membutuhkan pengertian tentang pemrograman
PLC yang cukup tinggi . Oleh karena itu, sistem simulasi konveyor ini akan
dilengkapi dengan sistem untuk latihan pemrograman yang lebih sederhana.
Sistem pelatihan tersebut adalah simulasi lampu lalu-Iintas. Untuk itu hanya,
diperlukan 3 buah lampu berwarna merah, kuning dan hijau, yang tersambung
pada port Q7, Q8 dan Q9. Untuk latihan memasukkan input, maka port 19, 1 1 0 dan
I I 1 akan disambungkan ke switch-switch sederhana. Skema sistem simulator
untuk sistem di atas dapat dilihat pada Gambar 3 .6 di halaman berikut :
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangan Simulator Konveyor
LS l
0
52 53 LS2
0 0 11 12 13 14 15 16 17 IS
5Wl 5W2 5W3
0 0 0 0 0 19 110 111
P L C GE-Fanuc 90Micro
Ql Q2 Q3 Q4 QS Q6 0 0 0 0 0
Q7 Q8 Q9 0 0 0
Gambar : 6 Skema skema hubungan komponen-komponen dengan PLC
29
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangan Simulator Kom cyor 30
BAB 4
ANALI SIS DAN PENGUJIAN
Desain sistem kendali yang telah dijabarkan pada bah sebelumnya kemudian
mulai dibangun satu-persatu. Proses pembangunan sistem kendali conveyor
dibagi dalam dua bagian, yaitu pembuatan rangkaian perangkat keras (hardware)
dan pembuatan perangkat lunak pengendalinya (software). Hardware berfungsi
sebagai sarana yang menyediakan hubungan antara sensor-sensor dengan PLC,
dan PLC dengan motor com1eyor. Selain itu hardware juga berfung&i sebagai
sumber daya bagi sensor-sensor, relay-relay dan PLC. Analisis pada subbab ini dibagi menjadi beberapa bagian menurut fungsi hardware.
4.1 Perangkat Keras Interface
Sensor-sensor yang digunakan antara lain adalah:
• Limit Switch (LS 1 dan LS2)
• Proximity Switch (PXS)
• Photo Electric Switch (PE I dan PE2)
Sensor bertugas memberikan sinyal input kepada PLC. Masalahnya adalah bahwa
PLC hanya dapat menerima input yang bertegangan 1 1 0 V ac, sedangkan beberapa
sensor tidak dapat langsung menghubungkan tegangan 1 1 0 Vac ke PLC. Limit
Switch (LS I dan LS2) yang digunakan adalah merk Omron dengan batas kerja SA
I 250 Vac. Dengan batas kerja yang demikian, limit switch tidak mengalami
masalah karena dapat langsung bekerja pada tegangan 1 1 0 Vac sesuai kebutuhan
input PLC.
Proximity Switch (PXS) tidak dapat langsung dihubungkan dengan PLC, oleh
karena itu dalam pembuatan hardware diperlukan power ampli]7er untuk
menghubungkan antara proximity switch dengan PLC. Power Amplifier yang
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangan Simulator Kom·eyor 3 1
digunakan, dipilih komponen yang dapat bekerja dengan tegangan 1 1 0 Vac,
dengan demikian power amplifier dapat Jangsung dihubungkan dengan PLC.
Photo Electric Switch (PE 1 ) adalah sensor yang eukup praktis k�ena tidak
memerlukan penghubung khusus seperti power amplifier. Sensor ini sudah
memiliki relay di dalamnya yang mampu bekerja dengan tegangan 1 1 0 Vae. Jadi
PE 1 dapat dihubungkan langsung dengan PLC.
Photo Electric Switch (PE2) adalah sensor yang terdiri atas 2 bagian yaitu
transmitter dan receiver. PE2 membutuhkan power amplifier agar dapat
dihubungkan dengan PLC. Dari power amplifier baru dapat dihubungkan dengan ·.
PLC. Untuk menghubungkan antara PLC dan Motor Conveyor digunakan relay
220 Vae. Digunakannya relay 220 Vae karena output dari PLC adalah 220 Vae.
Selain itu penggunaan relay juga demi keamanan rangkaian. Dengan
menggunakan relay, kerusakan pada salah satu rangkaian tidak akan merusak
rangkaian lainnya. Jika terjadi kerusakan pada rangkaian elektronik hardware
simulator kendali tidak akan merusak rangkaian elektronik pada conveyor, atau.
sebaliknya.
4.2 Perangk�t Keras Catu Daya
Hardware di sini berfungsi sebagai sumber daya bagi sensor-sensor, relay-relay
dan PLC. Kebutuhan masing-masing komponen berbeda-beda seperti di bawah
in.i: • Limit switch (LS 1 dan LS2) membutuhkan tegangan 1 1 0 Vae.
o Proximity switch (PXS) bergantung pada power amplifier. Power
Amplifier membutuhkan daya 1 1 0 V ac, dan tegangan 1 1 0 Vae untuk
hubungan ke PLC.
• Photo electric switch (PE 1 ) membutuhkan daya 1 2 V de, dan tegangan 1 1 0 V ae untuk hubungan ke PLC.
• Photo electric switch (PE2) membutuhkan daya 1 2 V de untuk transmitter
dan receiver, serta tegangan 1 1 0 Vae unruk hubungan ke PLC.
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangan Simulator Konveyor 32
• Interface A menggunakan tegangan 24 V de untuk menggerakkan relay 24
V dc . lnte1face B tidak membutuhkan day a karena sifatnya yang pasif
• Relay-relay 220 Vac berjumlah 6 buah, yang ma�mg-masmg
membutuhkan tegangan 220 Vac agar dapat berfungsi dengan baik.
• PLC membutuhkan daya 220 Vac.
4.3 Diagram ladder PLC
Penggunaan PLC dalam simulator kendali ini dimaksudkan agar PLC tersebut
dapat digunakan dalam pengendalian conveyor dengan menggunakan PLC
sebagai kendali.
Untuk dapat melaksanakan urutan perintah yang disayaratkan pada halaman 3-8,
maka diagram ladder yang hams diprogramkan ke dalam PLC adalah
sebagaimana tergambarkan pada Gambar 4. 1 .
Rung 1 : menggambarkan kerja dU"i LS 1 (12) yang bila tertekan akan segera
menyalakan motor penggerak konveyor (Q I ) . Q6 adalah switch imajiner (dummy)
yang berfungsi untuk mematikan motor. Q6 akan aktif bila salah satu sensor dari
S I , S2 atau S3 mendeteksi kedatangan palet. Aktivasi Q6 dilakukan pada rung 2.
sernentara 16 adalah limit switch yang terletak di ujung akhir konveyor, yang
bertugas untuk mendeteksi keberadaan palet sudah sampai di ujung konveyor dan
akan segera mematikan motor konveyor.
Rung 2 : menggambarkan bahwa bila salah satu sensor dari S I , S2 atau S3
mendeteksi kedatangan palet, maka akan rnengaktifkan Q6, yang akan
memutuskan aliran energi ke motor (di rung I ), dan sekaligus akan menyalakan
OnDelayTimer I di rung 4, melalui rangkaian latch di rung 3.
Rung 3 : rangkaian latch untuk menghentikan motor dan sekaligus menyalakan
OnDelayTimer di rung 4 dan 5.
Rung 4 : menghitung sampai 3 detik sebelum motor kembali bergerak.
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangan Simulator Konveyor
Ru ng 5 : menghitung sampai 4 detik sebelum motor kembali bergerak.
Ru ng 6 · menghitung sampai 5 detik sebelum motor kembali bergerak.
33
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangan Simulator Konveyor 34
Menyalakan m otor
Ql
Rung 1
Ql � Motor berhenti karena
sensor-sensor
Q3
Menyalakan motor oleh
Q4 .. proximity switch
Q•y
Q6
Q3 Rung 2
14 Photoelectric 1 Motor berhenti & menyalakan timer
IS Photoelectric 2
Q3 Rung 3
Q2 �
Mematikan sensor
Q2 Q
3 s ONDT Rung 4 0, 1
Q4 R 3" kmdn fungsi sensor
matl
30 PV Q2 R001
Q4
s ONDT Rung 5 0,1
QS
R 4" kmdn fungsi sensor mati
40 PV Q4 ROOS
QS
TMR Rung 6 0, 1 5" kmdn fungsi sensor ma ti
50 PV R009
Gambar 4. 1 Ladder diagram PLC
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangar __ Simv._l a_lo_r_K_o_n_ve..:.)_' o_r ____________________ 35_
4.4 Pengujian Sim u la tor Kenda I i
Setelah ketiga tahap pengerjaan s imulator kendali yang berupa pembuatan
hardware, pem:rngraman PLC, clan pem:rograman software. Maka masing-masing
hasil dari tiap tahapan dilakukan ujicoba . Pada subbab ini dibahas mengena1
pengujian pada tiap-tiap tahap .
4.4.l Pengujian Perangkat Keras
Setelah pembuatan hardware selesai, maka dilakukan penguJ1an terhadap
hardware tersebut. Pengujian hardware pada pertama-tama dilakukan dengan
menggumkan multitester. Pengujian ini dilakukan dengan mengukur tegangan
tegangan yang disalurkan oleh hardware ini. Tegangan yang disalurkan oleh
hardware ini adalah 220 Vac, 1 1 0 Vac, 1 2 V de dan 24 V de.
Pengukur;m tegangan pada beberapa titik penting hardware memberikan hasil
seperti be1'ikut in.i:
Tabel 4. 1 Hasil Pengukuran
Ter.an2an yan2 diukur Hasil Pemrukuran % Deviasi 220 Vac 221 .02 Vac 0.46
1 1 0 Vac 1 1 2 . 1 3 Vac 1 .94
1 2 Vdc 1 2.04 Vdc 0.33
24 Vdc 23.97 Vdc -0. 1 3
Tt:gangan hasil pengukuran memang tidak persis tepat dengan tegangan yang
diukur tetapi karena perbedaannya sangat kecil dan masih berada dalam batas
toleransi yang diizinkan pada sistem ini (<2%) maka selisih pada hasil
pengukuran seperti di atas dapat diabaikan. Tegangan pada hardware sudah dapat
dianggap sesuai dengan tegangan yang diharapkan.
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrnncangan Simulator Konveyor 36
Berikutnya hardware disambungkan dengan sensor-sensor yang akan digunakan.
Sensor-sensor yang digunakan antara lain: limit switch, proximity sl 1 ' itch dan
photoelectric switch. Pengujian selanjutnya adalah melihat input y�g masuk dari
sensor.
Sensor-sensor dihalangi dengan suatu benda agar sensor tersebut mengirimkan
sinyal melalui hardware. Hal ini dilakukan untuk menguji apakah hardware
sudah dapat membaca sinyal-sinyal input yang dikirim oleh sensor-sensor.
Dapat juga dilihat reaksi dari relay-relay yang digunakan. Karena relay yang
digunakan memang transparan maka bila lengan relay bergerak dalam menjawab
sinyal yang dikirim dapat langsung terlihat dengan mudah.
Dari hasil pengujian didapatkan bahwa sinyal input dari semua sensor dapat
diterima dengan baik oleh hardware. Reaksi dari relay-relay yang digunakan juga
sesuai dengan yang direncanakan.
Selanjutnya dilakukan pengujian pada output dari hardware. Output hardware ini
sebenarnya adall'lh sinyal yang akan dikirim ke motor conveyor. Namun dalam
pengujian digunakan sebuah lampu bohlam 25 W 220 Vac sebagai ganti motor
conveyor.
Hasil penguj ian ini temyata lampu dapat menyala sesuai dengan output yang
dikirimkan oleh hardware. Pengujian selanjutnya adalah daya tahan atau kehandalan dari hardware ini .
Dalam pengujian ini hardware dinyalakan terus selama 24 jam. Hasil penguj ian
ini membuktikan bahwa hardware tetap dapat bekerja dengan baik walaupun telah
dinyalakan terns selama 24 jmn.
Dari basil penguJ1an di atas dapat disimpulkan bahwa hardware ini telah
berfungsi dengan baik dan cukup handal dalam kerja. Hardware ini dapat
digunakan dalam simulator kendali.
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
_ Pcr_ancangan Simulator Kom cyo! __ _
4.4.2 Pengujian PLC
37
Setelah ladder diagram yang disusun melalui sofiware LogicMa�ter 90 telah . .
ditransfer ke PLC dan telah disimpan ke memori PLC, maka selanjutnya
dilakukan pengujian pada PLC tersebut Pengujian dilakukan untuk mengetahui
apakah PLC dapat bekerja sesuai dengan program yang telah disimpan ke memori
PLC tersebut.
Pengujian input PLC dilakukan dengan limit switch yang diberi tegangan 1 1 0 Vac
sesuai dengan spesifikasi input PLC. Sedangkan pengujian output PLC dilakukan
dengan menggunakan lampu bohlam 25 W 220 Vac. Pada setiap input PLC I I , 12,
13, 14, 15 �an 16 disambungkan dengan limit switch, dan pada setw.p output PLC
Q I , Q2, Q3, Q4, Q5 dan Q6 disambungkan dengan lampu tersebut.
Program PLC adalah berupa ladder diagram seperti yang terdapat pada gambar
4. 1 . Jika limit switch di 1 1 ditekan maka seharusnya lampu di Q l akan menyala.
Jika limit switch di 12 ditekan maka seharusnya lampu di Q2 akan menyala,
demikian seterusnya untuk 13, 14, 15 dan 16.
Dari hasil penguj ian diperoleh hasil bahwa j ika limit switch di 1 1 ditekan lampu di
Q t menyala, j ika limit switch di 12 ditekan lampu di Q2 menyala, clemikian terjadi
seterusnya untuk I3, 14, 15 dan 16. Dari pengujian ini dapat disimpulkan bahwa
perilaku PLC telah berfungsi dengan baik sesuai dengan program ladder diagram
yang disimpan ke memori PLC tersebut. PLC dapat digunakan dalam simulator
kendali .
4.5 Alternatif Lain Program PLC
Program diagram ladder pada Gambar 4. 1 sebenarnya dapat disederhanakan lagi,
tetapi tentu ini hanya dapat dilakukan oleh orang yang sudah sangat mahir dalam
memprogram PLC. Namun dalam penilaian pada saat praktikum, jika seorang
praktikan sudah dapat memprogram seperti pada Gambar 4. 1 pun, maka dia
sebenarnya juga sudah dapat menunjukkan kemampuannya.
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangan Simulator Konrnyor 3 8
Program diagram ladder yang lebih optimal lagi dapat dil ihat pada gambar 4.2 di
halaman berikut.
I3
I3
I3
I4
IS
Q 1 3
Q 10
Menya lakan m otor
I4 IS
Q 1 2
I 4 I S
50
Q 1 1
s
R
16 / Mematikan motor Q10
Q 1 1
Q13
Q12
ONDT 0,1
P'V R001
Q 1 1
Gambar 4 .2 Altematif program ladder (jika di setiap stasiun kerja, pal et berhenti selama 5 detik)
Rung 1
Rung 2
Rung 3
Rung 4
Rung 5
Jika pemberhentian di setiap stasiun kerja bervariasi lama hentinya, maka rung 4
dapat dimodifikasi lebih lanjut. Gambar 4.3 menunjukkan modifikasi pada rung 4
Gambar 4.2. Untuk selanjutnya, rung 5 pada Gambar 4.2 akan menjadi rung 7
pada Gambar 4.3 .
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangan Simulator Kom cyor 39 ---· .. -------...-
I r I
13 Q12 s ONDT Rung 4 0,1
Q13 R
30 PV ROOl
14 Q12 s ONDT Rung 5
0,1
Q13 R
40 PV ROOS
IS Q12 s ONDT Rung 6
0, 1
Q13 R
50 PV R009 Q 10 Q11 Q11
Rung 7
Garn bar 4.3 Altematif program ladder (jika waktu henti di setiap stasiun kerja bervariasi)
4.6 Program Ladder u ntuk Simulasi Lam po
Sementara itu, program untuk latihan menggunakan I memprogram PLC dapat
dilakukan dengan menggunakan rangkaian lampu dengan berbagai variasi
program. T�gkat kesulitannya akan sangat tergantung pada asisten yang
memberikan soal, mulai yang sangat mudah sampai rumit. Gambar 4.4 akan
menggambarkan sebagian variasi program yang dapat diberikan sebagai latihan.
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
40 .Pcrru��angan Simulator Konv cyor -------·-----------
19 110
19
110
19
110
19
Q10
19
Q10
1 1 1
Operasi A N D
Operasi OR
_ Operasi OR dan beba n paralel
s ONDT 0, 1
R
20 PV ROOS
Fungsi On DelayTimer
s TMR 0,1
20 PV .__ __ __,
ROOS Fungsi Timer
Q7
Rung 1
Q7
Rung 1
Q7
Rung 1
Q9
Rung 1
Q9 Rung 1
Gambar 4.4 Alternatifprograrn ladder untulc latihan pemrograman PLC
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Perancangan S imulator Konveyor
5. 1 Kesimpulan
BAB S
KESIMPULAN DA N SARAN
4 1
Kesimpulan yang dapat ditarik dari penelitian ini adalah, penelitian ini telah
berhasil membuat sebuah sistem simulator conveyor yang dapat berfungsi secara
otomatis dan berhenti di beberapa stasiun kerja dengan lama henti yang bervariasi
serta perangkat lunak (ladder diagram) yang mendukung sistem tersebut. Sistem
simulasi ini akan digunakan sebagai salah $atu modul di Praktikum Otomasi
Sistem Produksi di Laboratorium Otomasi Sistem Produksi Jurusan Teknik
Industri UNP AR, melengkapi modul-modul yang sudah ada. Diagram ladder
untuk simulator konveyor secara detil dapat di lihat di halaman 34.
Beberapa modul praktikum dapat dikembu1gkan dari penggunaan simulator
kendali tersebut dalam kegiatan pratikum. Beberapa modul tersebut antara lain
adalah:
A Modul pernrograman PLC dasar, dengan menggunakan lampu
B. Modul pemrograman PLC lanjut, dengan menggunakan konveyor
5.2 Saran
Saran-saran yang dapat diberikan setelah mengembangkan simulator kendali
proses manufaktur ini antara lain:
1 . Simulator kendali yang telah dikembangkan dapat dibuat dengan skala yang
lebih kecil lagi sehingga lebili kompak dan praktis untuk digunakan dalam
kegiatan perkuliahan di kelas maupun kegiatan praktikum di laboratorium.
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Perancangan S imulator Konveyor 42
2. Simulator Kendali yang telah dikembangkan dalam penelitian mt selalu
terbuka bagi pengembangan selanj utnya, misalnya :
• Pengembangan pengaturan kecepatan conveyor secara otomatis melalui komputer.
• Pengembangan dengan sistem multipalette.
• Penambahan dengan sub sistem integrity check.
• Pengembangan dengan sistem client-server.
• Pengembangan dengan sistem web-based untuk menunjang bahan
web-based automation.
Ali Sadiyoko & Bagus Arthaya © 2007
Pcrancangan Simulator Konvcyor 43
DAFTAR PUSTAKA
1 . Bryan, L.A, E.A. Bryan, Programmahle Controllers J1Je01:V & Imp/ mentarion, Industrial Text Co , I 992
2. hang Tien-Chien, Richard A. Wysk, Hsu-Pin Wang, ('.ompi1ter Aided Mam{focluring, Prentice-Hal l I nternational, I 99 1 .
3 . Groover, M ikell P. , l1 111omation, Production Systems, and Computer Integrated Manufacturing, Prentice-Hall International, 1 992.
4. Jacob, M ichael P., Industrial Control Electronics : Application and Design, Prentice-Hall International , 1 995.
5 . S ingh, Nanua, System Approach to Computer-Integrated Design and Manufacturing, John Wiley & Sons, Inc . , 1 996.
Ali Sa.diyoko & Bagus Arthaya © 2007