|
7
BAB
2
LANDASAN TEORI
2.1
Sistem Pneumatik
Sistem
pneumatik
yang
dalam
bahasa
Yunani ‘pneuma’
yang
artinya
udara
atau angin. Dengan kata lain pneumatik adalah semua sistem yang menggunakan tenaga
yang disimpan dalam bentuk udara yang dimampatkan. Pneumatik merupakan teori atau
pengetahuan tentang udara yang bergerak,
keadaan-keadaan keseimbangan udara dan
syarat-syarat
keseimbangan. Pneumatik
menggunakan
hukum-hukum aerodinamika
yang menentukan keadaan keseimbangan gas dan uap.
Pneumatik dalam pelaksanaan teknik udara mampat dalam industri merupakan
ilmu
pengetahuan dari semua proses mekanik dimana
udara memindahkan suatu
gaya
atau
gerakan.
Jadi
pneumatik
meliputi
semua komponen
mesin
atau
peralatan,
dalam
mana terjadi proses-proses pneumatik. Dalam bidang kejuruan teknik pneumatik dalam
pengertian yang lebih sempit lagi adalah teknik udara mampat (udara bertekanan).
Memang sistem elektronik mempunyai respon yang sangat cepat terhadap
sinyal control. Tetapi sistem pneumatik mempunyai daya tahan yang lebih baik. Dalam
beberapa
aplikasi
sistem pneumatik
dapat
bekerja
dalam atmosfer
yang
tidak
bisa
dilakukan
oleh
sistem elektronik
dan
sistem pneumatik
juga
dapat
digunakan
dalam
kondisi basah (Mulianto, E. Suanli, dan T. Sutanto, 2002).
|
 8
Pneumatik dibeda-bedakan ke dalam bidang menurut tekanan kerjanya, dari
bidang tekanan sangat rendah (1,001-1,1 bar), pneumatik
tekanan rendah (1,2-2,0 bar),
pneumatik tekanan menengah atau disebut juga pneumatik tekanan normal (2-8 bar) dan
pneumatik tekanan tinggi (>8 bar).
Gambar 2.1 Hukum boyle Mariotte’s Law
2.1.1
Keuntungan dan kerugian sistem pneumatik
Beberapa
keuntungan
dalam
penggunaan
atau
penerapan
sistem
pneumatik,
antara lain:
a.
Ketelitian yang tinggi dari peralatan-peralatan pneumatik yang konstruksinya
semakin baik memungkinkan suatu pengerjaan yang hampir tidak memerlukan
perawatan dalam jangka panjang.
|
|
9
b. Merupakan media/fluida kerja yang mudah didapat dan mudah diangkut udara
dimana saja tersedia dalam jumlah yang tak terhingga.
c. Udara bertekanan adalah bersih. Kalau ada kebocoran pada saluran pipa,
benda-benda
kerja
maupun
bahan-bahan disekelilingnya
tidak
akan
menjadi
kotor.
d. Dapat bertahan lebih baik terhadap keadaan-keadaan kerja tertentu. Udara
bersih
(
tanpa
uap
air
)
dapat
digunakan
sepenuhnya
pada suhu-suhu
yang
tinggi
atau
pada
nilai-nilai
yang
rendah, jauh di bawah titik beku ( masing-
masing panas atau dingin ).
e. Aman terhadap kebakaran dan ledakan.
f.
Menguntungkan karena lebih
murah dibandingkan dengan dengan komponen-
komponen peralatan hidraulik. Dan Pneumatik adalah 40 sampai 50 kali lebih
murah
daripada
tenaga
otot.
Hal
ini sangat
penting
pada
mekanisasi
dan
otomatisasi produksi.
g. Konstruksi yang kompak dan kokoh.
h.
Memiliki beberapa tekanan kerja sesuai dengan kebutuhan pemakain
(1
sampai 15 bar).
i.
Dapat dibebani lebih ( tahan pembebanan lebih ) .Pada pembebanan lebih alat-
alat
udara
bertekanan
memang
akan
berhenti, tetapi
tidak
akan
mengalami
kerusakan. Alat-alat listrik terbakar pada pembebanan lebih.
Selain keuntungan adapun kerugian
dalam
menggunakan sistem
pneumatik
adalah sebagai berikut:
|
|
10
a.
Tidak mungkin untuk mewujudkan kecepatan-kecepatan torak dan pengisian
yang tetap, tergantung dari bebannya.
b. Suatu silinder pneumatik mempunyai kemampuan daya tekan yang terbatas.
c.
Suatu gerakan teratur hampir tidak dapat diwujudkan apabila terjadi perubahan
beban.
2.1.2
Komponen-komponen Pneumatik
Dalam penggunakan
aplikasi
sistem pneumatik
sangat
penting
untuk
kita
memilih komponen-komponen yang tepat, komponen-komponen pneumatik dibagi atas
beberapa bagian (Krist, T., dan Ginting, D., 1993);
a. Sumber energi (energi supply) seperti kompresor, tangki udara (reservoir), unit
penyiapan udara (air service unit), unit penyalur udara (air distribution unit)
dan lain-lain.
b. Actuator (actuator), seperti silinder kerja tunggal, silinder kerja ganda dan lain-
lain.
c. Elemen control (control element), seperti katup jenis 5/2, 3/2, flow regulator,
dan lain-lain.
d.
Elment
masukan
(input elments), seperti sensor, tombol, pedal, roller
dan
sebagainya.
|
|
11
a.
Sumber energi (Energi Supply)
Pada sistem pneumatik sumber energi didapatkan dari
udara, dalam penelitian
ini nantinya didapatkan dari kompressor. Kompressor berfungsi untuk menampung
udara yang ada sehingga udara tersebut nantinya dapat digunakan untuk sumber energi
sistem pneumatik.
Prinsip
kerja
dari
sumber
energi
pada
sistem pneumatik
adalah
udara
dimampatkan
sehingga
udara
yang
ada berkumpul
dan
mempunyai
energi
untuk
menggerakan
sistem pneumatik.
Energi
inilah
yang digunakan
pada sistem pneumatik
tersebut.
Komponen-komponen
yang digunakan untuk mendapatkan udara mampat
antara lain, kompresor
(air compressor) sebagai penghasil udara
mampat,
tangki udara
(reservoir) sebagia
penyimpan
udara,
unit
persiapan
udara
(air
service
unit)
untuk
mmpersiapkan udara mampat, dan unit penyalur udara (air distribution unit) untuk
menyalurkan udara mampat kepada komponen-komponen pneumatik
b.
Aktuator (actuator)
Aktuator
merupakan
salah
satu
output
sistem,
dalam hal
ini
adalah
sistem
pneumatik. Pada penelitian ini nantinya akan menggunakan beberapa komponen-
komponen sistem pneumatik, seperti:
a.
Silinder pneumatik kerja ganda (Double Acting Cylinder)
|
|
12
Pada silinder tipe ini pergerakan maju dan
mundurnya di atur dengan sumber
angin yang di mampatkan pada lubang bagian depan atau belakangnya.
b.
Katup pneumatik (Valves)
Katup pneumatik adalah sebagai komponen pengatur secara mekanik dari
pergerakan silinder baik kondisi torak maju maupun mundur.
b.1 Silinder kerja ganda (double acting cylinder)
Silinder kerja ganda (double acting cylinder) memiliki lubang untuk
memasukan dan mengeluarkan angin pada kedua ujungnya.
Bila sumber angin dimasukkan melalui lubang dibagian belakang silinder maka torak
akan bergerak maju dan angin akan keluar melalui lubang bagian depan silinder.
Kondisi ini biasa dikatakan dengan kondisi extend.
Demikian sebaliknya jika sumber angin dimasukan melalui lubang depan silinder maka
torak
akan
bergerak
mundur
dan
angin
akan keluar
melalui
lubang
bagian
belakang
silinder. Kondisi ini biasa dikatakan dengan kondisi retract.
|
 13
Gambar 2.2 Ilustrasi cara kerja silinder kerja ganda
c.
Elemen kontrol (control element)
Elemen kontrol merupakan komponen pneumatik yang digunakan untuk
mengendalikan
aliran
udara
yang
masuk
dan
keluar,
tekanan
atau tingkat aliran
(flow
rate) dari udara mampat yang akan disalurkan kepada komponen-komponen pneumatik
lain sebagai input atau pada aktuator. Elemen Kontrol dapat dibagi menjadi beberapa
kategori, yaitu:
a. Katup satu arah (non-return valves).
b. Katup control aliran (flow control valves).
c. Katup control tekanan (pressure control valves).
Katup satu arah (non-return valves)
merupakan
suatu
komponen
pneumatik
yang berfungsi untuk melewatkan sinyal pneumetik dari satu isi dan menghambat sinyal
yang datang dari sisi yang lain.
|
 14
Katup kontrol aliran (flow control valves)merupakan komponen pneumatik
yang
berfungsi
untuk
mengatur
besarnya
volume
udara
mampat
yang
ingin dialirkan
baik satu arah maupun dua arah, sehingga kecepatan (speed) silinder dapat diatur sesuai
kebutuhan.
Dilihat
dari
arah
aliaran
katup
pengontrol
aliran
dibedakan
menjadi
dua
jenis, yaitu throttle valve (2 arah) dan one-way flow control (1 arah).
Katup control tekanan (pressure
control
valves)
merupakan
komponen
pneumetik
yng
berfungsi
untuk
memanipulasi
tekanan
udara
mampat
dan
juga
komponen ini dapat bekerja dengan udara mampat yang telah dimanipulasi.
Katup
tipe
5/2
merupakan
katup
yang
memiliki 5
lubang dan 2
pergerakan
secara
mekanik
yaitu
gerakan
mekanik
yang
menentukan
silinder dalam kondisi maju
atau silinder dalam kondisi mundur.
Gambar 2.3 Ilustrasi Cara kerja katup 5/2
Rincian kondisi gambar pertama pada gambar 2.2 yaitu lubang 1 sebagai
sumber angin masuk dari kompresor menuju lubang 2 untuk kemudian dialirkan ke
lubang silinder bagian depan
yang
menyebabkan
silinder bergerak mundur yang
|
|
15
mengakibatkan angin keluar melalui lubang silinder bagian belakang dan masuk ke
lubang katup 4 kemudian dikeluarkan melalui lubang 5, dan lubang 3 dimampatkan.
Rincian
kondisi
gambar
kedua pada
gambar 2.2 yaitu lubang 1 sebagai
sumber angin
masuk dari kompresor menuju lubang 4 untuk kemudian dialirkan ke lubang silinder
bagian belakang yang menyebabkan silinder bergerak maju yang mengakibatkan angin
keluar melalui lubang silinder bagian depan dan masuk ke lubang katup 2 kemudian
dikeluarkan melalui lubang 3, dan lubang 5 dimampatkan.
d.
Elemen masukan (input element)
Element
masukkan
adalah
komponen-komponen yang menghasilkan suatu
besaran atau sinyal yang diberikan kepada sistem sebagai masukkan untuk menjalankan
sistem
kepada langkah sistem
berikutnya. Elemen-elemen pada pneumatik terdiri dari
switch dan sensor. Seperti tombol, tuas pedal, roller, dan sebagainya.
Sensor yang digunakan dalam pneumatik terdiri dari:
¾
Sensor Proximity adalah sensor yang aktif tanpa kontak langsung dengan
aktuator yang terdiri dari:
•
Sensor
Kapasitif
mendeteksi
ada
atau
tidaknya
suatu
benda.
Simbolnya dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
|
 16
Gambar 2.4 Sensor Kapasitif
•
Sensor
Induktif
mendeteksi
benda
yang
terbuat
dari
logam.
Simbolnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.5 Sensor Induktif
•
Sensor Optik
untuk mendeteksi warna suatu benda berdasarkan
pantulan
yang dihasilkan.
Untuk
benda
yang berwarna
hitam maka
pantulan
yang
dihasilkan
hampir tidak
ada
sedangkan
benda
lain
dilihat
berdasarkan terang
gelapnya.
Simbolnya
dapat
dilihat
pada
gambar dibawah ini:
|
 17
Gambar 2.6 Sensor Optik
•
Sensor
Magnetik
untuk
mendeteksi
benda
yang
memiliki
unsur
magnetik.
¾
Sensor
Non
Proximity adalah
sensor
yang
berhubungan
langsung
dengan
aktuator. Salah satu contoh sensor Non Proximity yaitu
Roller Switch. Sensor
ini
mendeteksi
penekanan
pada roller
tersebut (sama
seperti
saklar
biasa).
Simbolnya seperti pada gambar dibawah ini:
Gambar 2.7 Roller Switch
2.1.3
Symbol dan standarisasi dalam pneumatik
Pada pneumatik telah ditetapkan standar lambang-lambang bagan untuk unsur
hubungan antar komponen pneumatik, sehingga hubungan-hubungan yang direncanakan
|
|
18
menjadi jelas. Lambang-lambang
hubungan ini ditetapkan dalam
ISO 1219-1976
mengenai “Circuit symbol for fluidic equipment and sistem”.
Setiap
penomoran
dan
pemberian
huruf
pada
setiap komponen mengikuti
ketentuan DIN ISO 5599-3. Selain
itu terdapat ketentuan keamanan sistem
pneumatik
yang
diatur
dalam ketentuan
VDI
3229
mengenai
“Technical
Design Guidelines
for
Machine Tools and other Production Equipment”. (Lihat lampiran simbol-simbol
standar pnematik).
Komponen pneumatik dan simbolnya Berupa: Sumber energi, katup dan
berbagai port serta mekanismenya Pengkondisi fluida, Sambungan fluida.
|
 19
It JT\
Pneumatic Symbols
FLUID
CONDUCTORS
Working Line
Exhaust Line
or
VALVES
Single Square (Uit
nit
for
controlling flow.
Contains information on
porting
and fl aN paths.
VALVES (©ont.)
4J2 Valve
D
4
Ports. 2 Positions
IIII X I
Control Line
l nes Crossing
ines Crossing
+
+
One Fl ow Path
rn
Two Clo sed Ports
SJ2 Valve
5
Ports.
2
Positions
413 Valve
L
llILl
I
Lines Conne cted
+-+
Two Fow Paths
low Paths
[]
or[XJ
4
Ports,
3
Positions
II ¹¹::::::¹ X
Mechanical Connoction
(Sha ft. Rod, etc.)
===
Fixed Restriction
Variable Restriction
Fl exible Line
Plugg<>d Port
Direction
of Fow
low
<I
<I--
ENERGY SOURC ES
Pneumatic
(Any flui:t
power source)
Compressor
(Fixed displacement)
Two Fow Paths
low Paths
&
Ono Cl sed Port
o
Two Fow Paths with
low Paths with
Cross Connection
One By-pass Fol w Path
&
Tw o
Close d Ports
Two External Ports
2-Position
Envelope
3-Position
Envelope
Two 0istinet
Po,sitions &
One Transi
tory ( center)
Po,sition
513
Valve
5
Ports,
3
Positions
FLUID
CONDITIONERS
Basic Envelope
(Filters and
lubricators)
Filter
(tv1anual drain)
Filter
(Autcmati
drain)
lu brica or
tor
(Less drain)
lu brica or
tor
(Manual drain)
Air
Oryer
Pressure Regulator
(Adjustable.
Vacuum Pump
(Fixed displacement)
AccumuIator
212 Valve
2
Ports. 2 Positions
312 Valve
3
Ports. 2 Positions
self4'elieving)
Pressure Regulator
(Adjustable.
non-relei ving)
|
 20
Gambar 2.8 Daftar Simbol Pneumatik
2.1.4
Penerapan-penerapan Sistem Pneumatik
Penerapan sistem pneumatik digunakan sebagai penggerak berbagai mesin
perkakas, peralatan dan alat mesin-mesin produksi khusus. Dalam perusahan-perusahan
|
|
21
pembangunan misalnya untuk penggetar beton, mesin getar (mesin-mesin tumbuk jalan).
Alat pendobrak pneumatik.
Dalam perusahaan
pertambangan
sebagai pembor
batu pneumatik, penggeser
batu pneumatik (buldozer). Dalam dunia transportasi sebagai rem-rem untuk lokomotif,
sinyal-sinyal dan pintu simpangan kereta api pneumatik.
Sedangkan
dalam dunia
industri
seperti
pengemasan,
stempel
barang,
embossing,
pemutar
pendorong,
dan
sebagainya.Sistem pneumatik
umumnya
banyak
digunakan sebagai sistem automasi.
2.2
PLC(Programmable Logic Kontroller)
Salah satu jenis sistem kontrol dapat di aplikasikan ke berbagai bidang adalah
Programmable Logic Controller (PLC).
Transisi dari
sistem
kontrol
yang sudah
ada
sebelumnya yaitu sistem kontrol berbasiskan relay dan juga kemudahan troubleshooting
sistem merupakan faktor-faktor yang membuat PLC sering digunakan.
Penerapannya
meliputi
berbagai jenis
industri
mulai
dari industri rokok,
otomotif, petrokimia, kertas, bahkan sampai pada industri tambang, misalnya pada
pengendalian turbin gas dan unit industri lanjutan hasil pertambangan. Kemudahan
transisi dari sistem kontrol sebelumnya (misalnya dari sistem kontrol berbasis relay
mekanis)
dan
kemudahan
trouble-shooting
dalam konfigurasi
sistem merupakan
dua
faktor utama yang mendorong populernya PLC ini
|
 22
NEMA
(The
National
electrical Manufacturers
Association)
mendefinisikan PLC sebagai piranti elektronika digital yang menggunakan memori
yang
bisa
diprogram sebagai
penyimpan
internal
dari
sekumpulan
instruksi
dengan
mengimplementasikan
fungsi-fungsi tertentu, seperti
logika,
sekuensial,
pewaktuan,
perhitungan, dan aritmetika, untuk mengendalikan berbagai jenis mesin ataupun proses
melalui
modul
I/O
digital dan atau
analog.
instrum11.html)
2.2.1
Pengertian dan sejarah perkembangan PLC
Pengertian PLC adalah suatu sistem yang dapat bertindak sebagai manipulator,
eksekutor, atau memonitor keadaan proses yang cepat, dengan instruksi data yang
programmable
dan
dapat
menyimpan
instruksi data yang sudah jadi. PLC menerima
inputan dan menghasilkan output berupa sinyal-sinyal listrik untuk mengendalikan
sistem melalui suatu proses. Pemrosesan pada PLC
sifatnya
bertahap
atau sekuensial
(sequential process), yaitu berjalan secara bertahap menuju kondisi akhir yang
diharapkan, artinya sub proses tertentu baru bisa dieksekusi setelah sub proses
sebelumnya sudah selesai di eksekusi.
Teknologi PLC pertama kali diperkenalkan pada kisaran tahun 1968-1970
dengan tujuan sebagai alternatif
sistem kontrol relay yang rumit. Pada tahun 1980-an
saat microprocessor
mudah didapatkan,
dengan
memori
yang
murah,
fitur input
dan
output
yang
fleksibel
generasi
PLC
modern
dimulai
(http://www.control-system-
|
|
23
principles.co.uk). Pada tahun 1990-an pemakaian PLC semakin meluas beriringan
dengan meluasnya penjualan Personal Computer (webb dan reis, 1995).
Sekarang aplikasi PLC terhadap microcomputer semakin sering
temukan
karena merupakan instrumen yang berguna, dengan banyak fungsi dan fitur. Saat ini jika
PLC yang berkualitas rendah dapat mengontrol stasiun mesin otomatis dan banyak
reaktor kimia dengan skala menengah, maka PLC yang besar dan berkualitas baik dapat
mengontrol satu pabrik dengan sistem otomatisasi yang menyeluruh.
2.2.2
Bagian – bagian PLC
Pada dasarnya PLC terdiri empat unit utama yaitu:
1. Program memory adalah instruksi tempat penyimpanan kontrol logic yang
sekuensial.
2. Data memory adalah tempat penyimpanan status switch,nilai terakhir dari data
dan data lain yang sedang bekerja.
3. Output devices adalah bagian hardware atau sotware driver untuk actuator dari
proses industrial, seperti switch solenoid, motor dan valve.
4. Input devices adalah bagian hardware atau sotware driver
untuk sensor dari
proses industrial, seperti switch status sensor dan detektor proximity.
Skematik dari suatu sistem berbasiskan PLC dapat dilihat pada gambar
dibawah ini.
|
 24
Gambar 2.9 Skematik dari suatu sistem berbasiskan PLC (Mulianto, E. Suanli, dan T.
Sutanto, 2002)
a. Processor
Processor dari PLC berfungsi untuk
menyimpan
dan
menjalankan
program, bagian memori processor khusus digunakan untuk menyimpan
instruksi –
instruksi
user
program.
Arah
aliran informasi
dalam mengambil
instruksi dari memori user program ke dalam CPU adalah sebagai berikut:
1. Mengambil informasi I/O dari image dan data numerik dari variabel data
memori.
2. Menjalankan instruksi.
3. Pembuatan keputusan logic mengenai keadaan yang sebenarnya dari
output dan muncul dalam output image table.
Blok
diagram dari
suatu
processor
pada
PLC
dapat
dilihat
pada
gambar dibawah ini.
|
 25
Gambar 2.10. Blok diagram processor pada PLC (Candra, 2006)
b. Input / Output
Modul
masukan
(input)
mempunyai
fungsi
untuk
menerima
sinyal
dari unit pengindera, dan memberikan pengaturan sinyal, terminasi, isolasi,
maupun
indikator
keadaan sinyal
masukan.
Sinyal-sinyal dari
piranti pengindra akan di-scan dan keadaannya akan dikomunikasikan melalui
modul antar muka dalam PLC.
Modul
keluaran
(output)
mengaktifkan
berbagai
macam
piranti
seperti aktuator hidrolik, pneumatik, solenoid, starter motor. Fungsi modul
keluaran
lainnya
mencakup conditioning,
terminasi
dan
juga
pengisolasian
sinyal-sinyal yang ada. Proses aktifasi itu tentu saja dilakukan dengan
pengiriman
sinyal-sinyal
diskret
dan
analog,
berdasarkan
sifat
PLC
sendiri
yang merupakan piranti digital. (Widyanahar,1998).
|
|
26
c. Memori
Memori merupakan elemen processor yang berupa IC (integrated
circuit). Berikut tipe memori semi konduktor:
a. RAM (Random Access Memory) adalah tipe memori yang fleksibel dalam
membaca dan menulis data.
b. ROM (Read Only Memory) adalah tipe memori yang dapat dibaca
datanya tetapi tidak dapat ditulisi.
c. EPROM (Erasable Programable Only Memory) dapat diprogram secara
elektis, dan merupakan media penyimpanan yang permanen untuk ladder
diagram.
2.2.3
Keuntungan dan kerugian menggunakan PLC
Pemakaian PLC mempunyai banyak sekali keuntungan diberbagai bidang,
diantaranya dapat melakukan tiga macam tipe kontrol:
a. Kontrol sekuensial
Aplikasinya:
•
Pengganti relay kontrol logic konvensional.
•
Timer / pencacah.
•
Mesin kontrol auto/semi-auto/manual dari berbagai proses di industri.
b. Kontrol canggih
Aplikasinya:
•
Operasi aritmatika.
|
|
27
•
Penanganan informasi.
•
Kontrol analog pada suhu dan tekanan.
•
Kontrol motor.
c.
Kontrol pengawasan
Aplikasinya:
•
Proses monitor dan alarm.
•
Monitor dan diagnosa kesalahan.
•
Jaringan otomatisasi dengan pabrik.
Keuntungan
lain
dalam
penggunaan
PLC
dapat
dilihat pada point-point
berikut:
a. Modifikasi lebih mudah tanpa biaya tambahan.
b. Biaya total dalam
membuat suatu proyek
lebih rendah dan dapat dikalkulasi
dengan akurat.
c. Fleksibilitas PLC dapat digunakan ke berbagai macam aplikasi.
d. Tingkat kehandalan yang tinggi.
e. Mudah dalam melakukan pemrograman, pemeriksaan, atau perbaikan jika
terjadi kesalahan pada program.
f.
PLC yang sudah terprogram dapat dicoba secara virtual dan di evaluasi
kembali.
g. Metode pemrograman dengan logika boolean.
h. Tingkat kecepatan operasi yang tinggi dan akurat.
i.
Tingkat keamanan yang tinggi.
|
|
28
j.
Observasi secara visual yaitu saat operasi sedang dijalankan pada PLC dapat
langsung dilihat pada monitor.
k. Maintenance yang mudah.
l.
Perangkat kontroler standar.
m.
Network sistem memungkinkan kendali antar
lebih dari satu PLC secara
integreted dan bisa bersifat informatif.
n. Disipasi
daya
yang
cukup
kecil
dibanding
dengan
relay
yang
perlu
energi
tambahan untuk menggerakannya.
PLC tidak banyak mempunyai kelemahan.
Kerugian penggunaan
PLC dapat
dilihat pada point berikut:
a. Getaran dan perubahan suhu yang cepat dapat memperpendek usia PLC.
b. Kesulitan dalam mengubah logika berfikir seorang pakar relay menjadi logika
berfikir programmer PLC.
2.2.4
Perangkat Pemrograman
Setiap produsen PLC
menciptakan bahasa tersendiri untuk setiap
model PLC,
Jadi untuk melakukan
pemrograman PLC dibutuhkan modul khusus. PLC dapat
terhubung dengan PC lewat sambungan serial.
Secara umum bahasa pemrograman PLC dapat dibagi menjadi beberapa bahasa
seperti:
|
 29
A. LDR (ladder diagram)
Jenis bahasa
ini
merupakan rangkaian skematis
yang berbentuk
seperti
tangga,
dimana
terdapat
dua garis
vertikal
utama
yang
menunjukkan
garis daya (power line) dan terdapat serangkaian simbol
yang disusun secara
horisontal. Setiap instruksi pada ladder diagram dinyatakan dalam simbol yang
mirip dengan rangkaian listrik.
Dalam
pemakaian
instruksi,
hendaknya
selalu
diikuti
pengisian
nomor referensi atau alamat di atasnya. Instruksi kontak dan koil adalah
komponen standar untuk melakukan pemrograman.
a.
kontak
adalah
sebagai input
device
yang
dapat
di-set
untuk
switch
eksternal,
flag,
dan
fungsi
timer.
Instruksi
kontak
dapat
di-set
menjadi
dua keadaan yaitu normaly open atau normaly close.
b.
Instruksi
koil
adalah
sebagai output
device yang dapat di-set untuk
mengendalikan motor, solenoid, flag dan proses aktuator lainya.
Komponen
dasar
untuk
melakukan
pemrograman
dengan
ladder
diagram
dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.11 komponen dasar pemrograman ladder diagram
|
 30
B. STL (Statement list)
Pada statement
list instruksi pemrograman dilakukan dengan
menggunakan
format
teks.
Berikut
adalah instruksi
yang
terdapat
pada
statement list :
Gambar 2.12 Daftar instruksi pada statement list
Kelebihan penggunaan
statement list
dibandingkan
dengan
ladder
diagram adalah:
•
Pada penerapan logika dapat dengan cepat diterapkan.
•
Lebih cepat digunakan untuk program dengan percabangan yang banyak.
•
Pemrograman berdasarkan perintah
yang sering digunakan pada bahasa
pemrograman yang lain. Dengan demikian user menjadi lebih terbiasa.
•
Lebih flexible terhadap kemauan user.
C. BASIC (Beginners’s All-purpose Symbolic Instuction Code)
BASIC adalah bahasa pemrograman PLC yang bersifat prosedural
yang
mudah
digunakan,
sangat
baik
jika digunakan untuk kontrol sekuensial
tetapi tidak baik untuk melakukan kontrol paralel. Bahasa BASIC
menggunakan format teks dalam pemberian instruksinya.
|
|
31
2.3
Sistem yang Dikendalikan
Objek
yang
digerakkan
dan
dikendalikan
oleh
sistem pneumatik
serta
PLC
adalah sebuah mobile robot dengan menggunakan motor sebagai penggerak. Dalam
pembuatan mobile robot tersebut ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, yaitu bagian
fisik mekanik dari robot serta intelegensia dari robot tersebut. Mekanik dari robot terdiri
dari
struktur
robot
berikut
berikut
komponen
pendukungnya.
Sedangkan
intelegensia
dari robot meliputi sistem pengendalian alat yang dipakai, algoritma pemrograman yang
diberikan
pada
robot,
penginderaan dan
sebagainya. Dalam penelitian ini, hanya akan
diteliti dan dikembangkan
unsur
mekanik dari robot, pergerakan khusus robot tersebut,
dalam hal ini pergerakannya adalah menaiki dan menuruni tangga, dan juga
penginderaan
pada robot,
berupa
pendeteksi tangga dan dinding. Selain penginderaan
robot juga harus dapat memberikan respon terhadap indera tersebut, maka dibutuhkan
suatu motor pada penelitian ini.
PLC bekerja mengendalikan berbagai plant yang kita miliki. Mengingat sinyal-
sinyal yang ditanganinya bervariasi dan merupakan informasi yang memerlukan
pemrosesan
saat
itu
juga,
maka
sistem yang
kita
miliki
tentu
memiliki
perangkat
pendukung
yang
mampu
mengolah secara real time dan
bersifat multi tasking,.
Anda
bayangkan bahwa pada suatu unit pembangkit tenaga listrik misalnya, PLC Anda harus
bekerja
24
jam untuk
mengukur
suhu
buang
dan
kecepatan
turbin,
dan
kemudian
mengatur
bukaan
katup
yang
menentukan
aliran
bahan
bakar
berdasarkan
informasi
suhu buang dan kecepatan di atas., agar didapatkan putaran generator
yang diinginkan!
Pada saat yang sama sistem pelumasan turbin dan sistem alarm harus bekerja baik baik
di
bawah
pengendalian PLC. Suatu
piranti
sistem operasi
dan
komunikasi
data
yang
|
|
32
andal tentu harus kita gunakan. Teknologi cabling, pemanfaatan serat optik, sistem
operasi berbasis real time dan multi tasking semacam Unix, dan fasilitas ekspansi yang
memadai untuk jaringan komputer merupakan hal yang lazim dalam instalasi PLC saat
ini.
2.3.1 Definisi Robot
Istilah
“robot” berasal dari buku
yang berjudul “Rossum’s
Universal
Robot”,
(RUR) yang ditulis pada tahun 1921 oleh Karel Capek (Lorenzo Sciaviscco and Bruno
Sicilliano, 1996), seorang
yang
berkebangsaan
Checz. Pada
bukunya dijelaskan
robot
berasal dari Slav Robota yang berarti pekerja
yang spesial. Kamus besar The Heritage
Dictionary mengartikan robot adalah sebuah peralatan mekanik eksternal yang dapat
mengerjakan pekerjaan manusia atau mempunyai tindakan seperti manusia. Pada tahun
1970-an Robot Institute of America (Mulianto, E. Suanli, dan T. Sutanto, 2002)
mendefinisikan
robot
industri
sebagai
sebuah manipulator
multifungsi
yang dapat
diprogram ulang, yang dirancang untuk memindahkan materi, benda, alat, atau peralatan
khusus melalui gerakan dengan pemrograman variabel untuk melakukan tugas yang
bervariasi
Menurut Robotics
Industry Association (1985) (Krist, T., dan Ginting, D.,
1993),
robot didefinisikan
sebagai
suatu
manipulator banyak
fungsi
yang
dapat
diprogram ulang
yang
dirangcang
untuk
memindahkan
material,
komponen,
perkakas,
atau piranti khusus untuk meningkatkan kinerja berbagai tugas. Robot juga didefinisikan
oleh Ron Arkin (1998) sebagai sebuah mesin yang mampu meng-ekstrak informasi dari
|
|
33
lingkungannya dan menggunakan pengetahuan tentang lingkungannya untuk beraksi
secara selamat dengan cara yang sesuai yang diinginkan oleh pemrogramnya.
Japanese Industrial Robot memberikan definisi robot menjadi enam tingkatan
(Fu et al, 1987, ppl-6), yaitu:
a. Peralatan manual (manual handling devices).
b. Peralatan mengangkat dan meletakkan (pick and place devices).
c. Manipulator
yang
variabelnya
dapat
diprogram
secara
berurutan
(programmable variable sequence manipulator),
d. Robot yang diajar secara manual (robot taught manually).
e. Robot yang dikendalikan dengan sebuah bahasa pemrograman (robots
controlled by a programming language).
f.
Robot yang dapat beraksi terhadap lingkungannya (robots which can react to
their environment).
Seorang
penulis
buku
fiksi
ilmiah
terkenal
dari
Rusia
yang
bernama
Isaac
Asimov memberikan tiga aturan penting mengenai sebuah robot, yaitu:
a. Robot tidak boleh melukai manusia.
b. Robot harus patuh pada perintah yang diberikan manusia, kecuali bila perintah
tersebut melanggar hukum pertama.
c. Robot dapat harus menjaga eksistensi dirinya sendiri, kecuali bila terjadi
pelanggaran terhadap hukum pertama dan kedua.
|
|
34
Dengan
melihat
penjelasan-penjelasan
diatas,
secara
umum robot
harus
memiliki
sebuah
intelegensia
yang berasal
dari
algoritma
pemrograman
yang
dibuat
berdasarkan sistem pengendalian dan penginderaannya.
2.3.2
Kegunaan Robot
Sesuai
dengan
definisi robot
pada
sub
bab
di
atas,
maka
terdapat
banyak
kegunaan dari robot (http://www.control-system-principles.co.uk). Secara umum
kegunaan robot adalah untuk menggantikan kerja manusia yang membutuhkan ketelitian
yang tinggi atau mempunyai resiko yang sangat besar atau bahkan mengancam
keselamatan manusia.
Sebagai contoh, seseorang yang bekerja di bagian welding di sebuah
industri
assembling kendaraan, akan mempunyai resiko kecelakaan kerja yang cukup tinggi.
Maka untuk mengurangi resiko kerja tersebut perlu digunakan robot yang menggantikan
kerja
manusia
di
bidang
tersebut,
sehingga resiko
kecelakaan
kerja
dapat
dikurangi
bahkan dihilangkan.
Robot dapat
juga
berguna
sebagai
service robot
(robot
yang
melayani
manusia). Salah satu contoh service robot adalah Asimo.
2.3.3
Klasifikasi Umum Robot
Berdasarkan sifat
dari
mobilitasnya,
robot
dapat
diklasifikasikan
kedalam 2
bagian, yaitu:
|
|
35
a. Fixed Robot, robot yang memiliki ruang kerja yang terbatas, pada base (bagian
dasar robot) diletakkan pada sebuah benda tetap seperti panel atau meja.
b. Mobile Robot, robot yang
memiliki
ruang kerja
yang luas, pada bagian base
robot dilekatkan sebuah alat gerak seperti roda atau ban serta kaki.
•
Wheeled
robot,
robot
yang
bergerak
dengan
menggunakan
perputaran
roda atau ban.
•
Walking/Legged robot, robot yang bergerak dengan menggunakan
perpindahan kaki.
2.3.4
Bagian-bagian Umum Robot
Berdasarkan buku Robot Invasion yang diciptakan oleh Dave Johnson (2002),
robot memiliki bagian-bagian penting sebagai struktur fisik dan intelegensia dari robot,
yaitu:
a. Base
Base adalah badan dari sebuah robot. Base dapat terbagi menjadi dua,
yaitu
yang
dapat
bergerak
dan
tidak bergerak.
Robot
yang
dapat
bergerak
dinamakan
mobile
robot,
sedangkan
yang
tidak
bergerak
dinamakan static
robot.
|
|
36
b. Processor
Processor adalah bagian intelegensia sebuah robot. Bagian ini yang
dapat menentukan robot menjadi lebih pintar atau membuat keputusan. Cepat
lambatnya
robot
mengambil
keputusan
didasarkan
pada
processor yang
digunakan oleh robot tersebut.
c. Sensor dan Aktuator
Pada sebuah robot dapat diibaratkan indera pada robot seperti mata,
telinga,
hidung
adalah
sebuah
sensor. Sensor
digunakan
sebagai
pendeteksi
adanya suatu halangan, benda, ataupun variabel lain yang dapat mempengaruhi
cara kerja serta perilaku dari robot tersebut. Selain memiliki
indera robot juga
memiliki komponen seperti otot pada manusia. Fungsi otot pada robot
digantikan oleh aktuator. Aktuator sendiri berfungsi untuk menggerakkan atau
memberikan respon terhadap sensor yang diterima oleh robot.
2.3.5
Struktur Mekanika Robot
Mekanika adalah suatu ilmu yang menggambarkan dan memperhitungkan
kondisi benda yang diam atau bergerak karena pengaruh gaya yang beraksi pada benda.
Pada umumnya mekanika dibagi menjadi tiga bagian besar, yaitu mekanika benda tegar,
mekanika benda berubah-ubah, dan mekanika fluida. Sedangkan mekanika benda tegar
akan terbagi lagi menjadi statika (berhubungan dengan benda diam) dan dinamika
(berhubungan dengan benda bergerak).
|
|
37
Penelitian ini dibatasi hanya akan menjelaskan
mekanika benda
tegar statika.
Sifat statis dari sebuah robot merupakan perhitungan keseimbangan dari struktur robot
tersebut dalam berbagai postur.
Dalam melakukan perancangan struktur robot pada penelitian ini, terdapat
unsur mekanik dan unsur pneumatik. Letak dari komponen mekanik maupun pneumatik
akan mempengaruhi keseimbangan statis dari strukur robot tersebut.
2.3.6
Definisi Motor
Motor DC (Direct
Current) atau motor arus (http://www.bexi.co.id) searah
termasuk
dalam kategori
jenis
motor
yang
paling
banyak
digunakan
baik
dalam
lingkungan industri maupun elektronik. Motor DC memiliki 2 jenis, yaitu motor DC
brushed
dan
motor
DC brushless.
Motor
DC brushed
akan
menghasilkan
kecepatan
langsung dari sumber energy DC yang diaplikasikan pada motor.
Keuntungan
menggunakan
motor
DC
brushed
adalah torsi yang besar, daya
tahannya baik dan mudah untuk mengontrol kecepatan motor. Kerugian dari motor DC
brushed adalah perawatan tinggi dan waktu penggunaan hanya sebentar apabila
menggunakan aplikasi yang berat dan kecepatannya lebih lambat dibandingkan motor
brushless. Motor DC brushless merupakan suatu solusi dari kelemahan yang
ditimbulkan motor DC brushed. Tipe motor DC ini mempunyai keuntungan dari motor
DC
brushless,
termasuk
daya
pakai
yang
lama,
perawatan
yang
mudah,
dan
efisiensi
yang
baik.
Kerugian
menggunakan
motor
DC
brushless
adalah
torsi
yang dihasilkan
lebih kecil dan pengaturan kontrol kecepatan yang lebih rumit.
|
|
38
Pada penelitian
ini
hanya dibatasi dengan menggunakan
motor DC tipe
brushed karena
pada
aplikasinya
motor brushed
memiliki
torsi
yang
besar
sehingga
mampu
menggerakkan robot dari satu tempat ke tempat yang lain dengan beban yang
ada. Motor DC brushed
ini
juga
nantinya akan
digunakan untuk mengatur kecepatan
pergerakan mobile robot dalam menaiki dan menuruni tangga.
2.4 Analisa Stabilitas dan Keseimbangan
Analisia kestabilan adalah kajian atas proses perkembangan suatu sistem yaitu
seberapa jauh perkembangan sistem yang dimodelkan menyimpang dari titik
keseimbangan yang akan dicapainya (http://www.tutor.com. my/tutor
/daily/eharian_04.asp?h=40318&e= STPM&s= EKO&ft=FTN). Analisa ini dibutuhkan
untuk
menjaga
agar
sistem ini
tetap
seimbang
dalam
melakukan
pergerakan.
Sistem
memperoleh keadaan keseimbangan bila jumlah momen yang terdapat pada sistem
tersebut adalah nol.
Apabila tidak seimbang akan mengakibatkan sistem akan terjatuh. Hal ini
harus dihindarkan agar sistem dapat berjalan sebagaimana mestinya. Untuk menghindari
hal ini, maka ada berbagai macam cara, salah satunya adalah dengan memberi beban
tambahan pada sistem sehingga mendapatkan keseimbangan. Berikut adalah gambarang
tentang stabilitas dan keseimbangan.
|
 39
Gambar 2.13 Ilustrasi titik keseimbangan
Pada
gambar diatas dapat dijelaskan bahwa
gambar bagian A adalah gambar
posisi ideal keseimbangan. Sedangkan pada bagian B apabila bagian kanan tidak diberi
beban
yang sesuai, maka sistem akan terjatuh. Dengan pertimbangan
gambar diataslah
tercetus
ide
menerapkan sistem
pemindah beban
pada
sistem
ini
agar
keseimbangan
dapat dicapai.
|