Il.TEORI PENUNJANG
1. MESIN DIESEL
Mesin diesel adalah mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang beroperasi dengan menggunakan minyak berat atau gas sebagai bahan bakar dengan prinsip bahan bakar tersebut disemprotkan ke dalam silinder yang di dalamnya sudah terdapat udara dengan tekanan dan suhu yang cukup tinggi, sehingga bahan bakar tersebut dapat terbakar secara spontan. Pemeliharaan mesin sangat mempengaruhi umur mesin diesel. Pada waktu mesin diesel beroperasi, terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan, diantaranya adalah sebagai berikut:0
suhu air radiator
tekanan oli kondisi baterai starting motor Hal-hal tersebut sangat berpengaruh pada saat mesin diesel sedang
beroperasi, sebab jika ada gangguan pada hal-hal tersebut diatas dan tidak segera diperbaiki, maka akan terjadi kerusakan yang parah pada mesin diesel.
1.1 Sistem Pendinginan Mesin Diesel Sistem pendinginan pada mesin diesel ada beberapa cara, antara lain : direct cooling indirect cooling, yang terdiri atas : sistem pendinginan udara sistem pendinginan air dengan mengunakan radiator.
1.1.1 Direct cooling. Direct cooling adalah pendinginan pada silinder mesin diesel dengan menggunakan air secara langsung, artinya air yang digunakan untuk proses pendinginan diambil dari sumber air sungai yang bersih, dan setelah digunakan untuk mendinginkan silinder air langsung dibuang kembali ke sungai. Suhu air yang masuk ke slinder kurang lebih 35C dan keluarnya kurang lebih 50C. Pendinginan dengan menggunakan sistem direct cooling kurang
menguntungkan, karena air yang diperlukan harus bersih dan harus soft water (air yang tidak mengandung unsur-unsur kimia Ca, Si, Mg) karena zat-zat tersebut dapat merusak mesin (menimbulkan kerak). Kebanyakan air yang ada di sungai Indonesia merupakan hard water, sehingga untuk memakainya harus digunakan water treatment terlebih dahulu, untuk menghilangkan unsur kimia Ca, Si, Mg tersebut. Akibatnya pendinginan mesin jenis ini kurang efisien, karena membutuhkan air yang bersih dan water treatment. Soft water memiliki pH berkisar antara 7-8. Apabila pH dari air tersebut kurang
dibawah 7 maka air tersebut bersifat asam, akan menyebabkan karat pada peralatan-peralatan yang dilalui air.
5 0 DERAJAT CELCIUS
.INLET 3 5 DERAJAT CELCIUS WATER PUMP
GAMBAR 2-1 DIRECT COOLING SYSTEM
1.1.2 Indirect Cooling dengan Udara. Indirect cooling dengan udara adalah sistem pendingin yang mempergunakan udara sebagai media pendinginnya. Keuntungan sistem ini adalah tidak diperlukannya air sebagai media pendingin sehingga sistem pendingin udara ini sangat cocok dipergunakan untuk daerah yang kekurangan air dan daerah dengan suhu rendah, sehingga air mudah membeku. Sistem pendingin udara ini hanya dipergunakan untuk mesin-mesin dengan kapasitas yang kecil.
1.1.3 Indirect cooling dengan air. Indirect cooling dengan air adalah sistem pendingin pada mesin diesel yang mempergunakan air sebagai media pendinginnya. Air disirkulasikan ke sekeliling jacket water melalui sebuah
8 radiator. Agar air tersebut dapat bersirkulasi, maka diperlukan pompa. Pompa ini. biasanya digerakkan oleh tenaga mesin itu sendiri. Air tersebut kemudian didinginkan di radiator dengan menpergunakan kipas yang digerakkan oleh mesin diesel itu sendiri melalui sebuah belt atau tali. Perlu diketahui radiator adalah suatu alat yang digunakan untuk mengambil kelebihan panas yang dihasilkan oleh mesin diesel yang sedang beroperasi, dan menyebarkan panas itu ke tempat lain. Suatu mesin diesel perlu didinginkan karena pada mesin diesel terdapat pembakaran bahan bakar. Pembakaran bahan bakar terjadi di dalam silinder, dan suhunya bisa mencapai 500 derajat celcius. Jadi silinder tersebut perlu didinginkan yairu melalui jacket water yang mengelilingi
silinder tersebut. Pedinginan ini bertujuan untuk menghindari kerusakan kerusakan pada silinder karena panas mesin yang berlebihan. Untuk mesin diesel yang berkapasitas kecil, maka mesin diesel dan radiator tersebut dipasang pada satu frame besi, sedangkan untuk mesin besar biasanya radiator diletakkan secara terpisah. Air yang keluar dari jacket water dimonitor aliran airnya dan temperaturnya. Suhu normal maksimum mesin diesel pada saat sedang beroperasi adalah sekitar 80 C (pada jacket waternyz). Ketika mencapai 85C, maka alarm harus berbunyi, dan jika suhunya mencapai 90 C maka beban dari diesel tersebut harus dilepas. Hal ini disebabkan jika suhu air radiator terlalu tinggi, maka permukaan silinder, kepala silinder dan toraknya akan mengalami kerusakan. Pada saat mesin diesel baru dihidupkan suhu air dan mesin masih dingin, yairu dibawah 80 C, sehingga air tidak perlu didinginkan melalui radiator. Jadi air mengalir secara langsung.
GAMBAR 2.2 i > WATER PUMP DAN RADIATOR FAN
Ratna Diesel, BUKU PEDOMAN DESEL. halaman 89
1
PENGOPERASIAN DAN PERAWATAN MESIN
10
i
i it'
-.;
'
J J : :
;
riilltfm
GAMBAR 2-32> RADIATOR
Ketika suhu air mulai naik yaitu sekitar 70 C maka ada sebagian air yang melewati radiator dan ketika mencapai kurang lebih 75 C, maka air harus melewati radiator secara keseluruhan. Pengaturan tersebut dilakukan dengan thermostat. Thermostat bekerja berdasarkan panas yang melaluinya. Apabila dalam keadaan dingin, thermostat akan membuka, sehingga air dapat bersikulasi tanpa melalui radiator, tetapi jika suhu naik thermostat akan bekerja untuk menutup aliran air sehingga air melewati radiator.
1
ibid halaman 88
1 1
S1LINDER
JACKET WATER
GAMBAR 2-4 RADIATOR PADA MESIN DIESEL
12
GAMBAR 2-5 3 > GAMBAR THERMOSTAT DALAM KEADAAN DINGIN
Radiator juga dilengkapi dengan tutup radiator. Tutup radiator ini tediri atas 2 katup. Katup pertama bekerja pada saat mesin sedang berjalan. Suhu air radiator yang naik akan menimbulkan tekanan yang medorong katup yang pertama, sehingga tekanan radiator dapat terkendali. Katup kedua bekerja pada saat mesin dimatikan, dan berfungsi menghindari kevakuman panas yang terjadi secara terus-menerus pada media pendingin.
3
Clive. T. Jones, DIESEL PLANT OPERATION HAND BOOK. Me Grawill, Inc 1991, hal 29
13
GZ
^3M
//
a
W*ft i / r Ea
/zzzz ;yur.ii. T 14;^
vlzzz/1-v.: n/JJ./J.A
/I.Z. ' / /
GAMBAR 2-64> GAMBAR THERMOSTAT DALAM KEADAAN PANAS
Vacujci rt'n'valvt Ocf.f a: 5-7 kja (C75-t Opjireja
GAMBAR 2-7s> TUTUP RADIATOR
4
ibid, halaman 29 Tutup Radiator
14TABEL 2-16* KONDISI AIR
Acid condition
Alkaline condition
Increased ferrous metal corrosion
Distilled water 'Soltenedi' 1 water J 7a
Increased nonlerrous metal corrosion
0
1
10
11
12
13
.4
PH level
1.2 Pelumasan Pelumasan adalah suatu cara yang dilakukan untuk mereduksi gaya gesekan yang timbul apabila dua permukaan bidang saling berhubungan dan saling bergerak satu dengan yang lainnya. Pelumasan diperlukan untuk memelihara tingkat keausan akibat gesekan dan mencegah timbulnya pemuaian dari elemen-elemen mesin yang bergesekan.
6
ibid, halaman 29
15 Pada umumnya pelumasan menempati rongga diantara kedua elemen mesin yang saling bergesekan, sehingga harus tetap dijaga agar lapisan pelumasan tetap berada diantara bagian-bagian yang saling bergesekan dari elemen mesin. Penentuan jenis minyak pelumasan pada sebuah mesin telah ditetapkan oleh pabrik pembuat mesin tersebut. Usia dari suatu mesin sangat dipengaruhi oleh sistem pelumasannya. Pelumasan yang dilakukan pada mesin diesel bertujuan, antara lain: Mencegah terjadi kontak langsung antara bagian-bagian mesin yang saling bergesekan, dengan demikian kerusakan akibat keausan dapat dikurangi, atau paling tidak diperlambat, sehingga umur mesin diesel menjadi lebih panjang. Media pendingin dari bagian-bagian mesin diesel yang tidak mungkin mendapat pendinginan dari udara pendingin, yaitu dengan cara menyerap panas dari bagian-bagian yang mendapat pelumasan, kemudian membawa panas tersebut pada sistem pendingin untuk didinginkan. Mencegah terjadi kebocoran gas hasil pembakaran kedalam bak penampung oli, yaitu dengan cara membentuk lapisan perapat antara cincin torak dengan dinding torak. Mencegah terjadinya kemacetan cincin torak. Mencegah keausan yang disebabkan karena adanya kandungan asam belerang dioksida (SO2), ataupun asam belerang trioksida ( SO3) yang terbentuk selama proses terjadinya pembakaran (hal ini disebabkan oleh
16 kandungan belerang dalam bahan bakar). Asam belerang dapat merusak bagian-bagian mesin terutama dinding silinder yang bersifat korosif Pentingnya minyak pelumasan menyebabkan pilihan dan pergantian minyak pelumas harus dilakukan secara periodik. Pemilihan dan pergantian minyak pelumasan dilakukan secara periodik dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu: temperatur udara luar kualitas minyak pelumasan jenis pembebanan dan operasi mesin diesel banyak kandungan belerang dalam bahan bakar yang dipergunakan. Proses pelumasan pada mesin diesel mempergunakan pompa oli untuk mengalirkan pelumas ke seluruh bagian mesin. Sebelum mesin diesel dijalankan, pompa oli harus diaktifkan terlebih dahulu untuk pelumasan awal. Pelumasan awal bertujuan untuk melumasi seluruh bagian permukaan mesin. Minyak pelumas setelah jangka waktu tertentu akan menjadi kotor, sehingga perlu dibersihkan dengan menggunakan filter oli. Pembersihan minyak pelumas dengan menggunakan filter oli dapat dibagi dua, yaitu : primary/full flow filter, yang bertujuan untuk menangkap partikel yang berukuran besar, yaitu minimal berukuran 40 mikron. secondary bypass filter, bertujuan untuk menangkap partikel berukuran kecil, yaitu berukuran maksimum 5 mikron. Penyaringan minyak pelumasan akan mengurangi tingkat keausan pada mesin diesel yang disebabkan oleh partikel-partikel pada minyak pelumas. Pada primary full flow (Gambar 2-8) terjadi siklus minyak pelumas yang melewati bagian-bagian:
17 1. lubricating oil suction strainer 2. pompaair 3. regulator tekanan oli 4. filter oli 5. meter tekanan oli 6. katup bypass filter oli 7. bearing 8. lubricating oil pump
GAMBAR 2-8 7> PRIMARY FULL FILTERibid halaman 24
18
Pada secondary bypass (Gambar 2-9) filter minyak pelumas akan melewati bagian-bagian sebagai berikut: 1. lubricating oil bypass filter 2. pompaoli 3. meter tekanan oli 4. bearing 5. bypass oil filter 6. filtered lubricating oil return 7. lubricating oil pump
GAMBAR 2-9 8> SECONDARY BYPASS FILTERibid, halaman 24
19 Jumlah oli yang ada pada mesin diesel harus selalu dimonitor pada saat mesin diesel beroperasi, hal ini disebabkan karena kekurangan oli pada mesin dies,el dapat menimbulkan kerusakan yang fatal. Jumlah oli dalam mesin diesel yang kurang akan menyebabkan tekanan oli pada mesin diesel akan turun pula.
1.3 Volume Bahan Bakar Untuk menjaga kontinuitas pengoperasian mesin diesel, tentu saja kondisi bahan bakar harus diperhatikan. Pada mesin diesel yang dibahas Penyusun, tangki bahan bakar yang digunakan adalah tangki harian yang mencukupi kebutuhan bahan bakar selama 6 jam dengan volume bahan bakar adalah 0,3 liter per KWH. Diketahui diesel genset 25 KVA, pf 0,8, maka KW yang didapat adalah 20 KW. Bahan bakar yang dibutuhkan adalah : 0,3 liter /KWH x 20 KW = 6 liter/H Jadi volume tangki bahan bakar untuk kebutuhan 6 jam kerja adalah: 6 liter/H x 6 jam = 36 liter.
2. GENERATOR
Generator adalah alat yang berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Besarnya daya yang dihasilkan tergantung pada kapasitas generator tersebut. Pada umumnya pembangkitan listrik arus bolak-balik menggunakan mesin sinkron yang bekerja sebagai generator.
20
2.1 Generator Sinkron Generator arus bolak-balik ini mempunyai prinsip kerja sama dengan generator arus searah yaitu prinsip induksi elektormagetis dengan prinsip Faraday : bila ada penghantar yang bergerak pada medan magnet dengan kecepatan n maka akan timbul tegangan pada penghantar tersebut sebesar E = c.n.(|), dimana c adalah suatu konstanta. Perbedaan konstruksi antara generator arus bolak-balik dan generator arus searah, adalah terletak pada sistem perputaran jangkar dan medan utamanya. Untuk generator arus searah kebanyakan jangkar yang berputar, sebaliknya pada generator arus bolak-balik jangkar diam, tetapi medan utamanya yang berputar. Perputaran generator sinkron ini akan menghasilkan tegangan yang mempunyai frekwensi yang memenuhi persamaan sebagai berikut: f = p.n / 60, dimana: p : jumlah pasang kutub n : adalah jumlah putaran permenit (rpm) Pada mulanya generator digerakkan oleh prime mover dalam hal ini yang dimaksud adalah diesel. Kemudian rotor diberi eksitasi, sehingga rotor menghasilkan medan magnet yang berputar. Perpotongan antara medan magnet yang berputar tersebut dengan konduktor-konduktor pada stator
menyebabkan timbulnya tegangan pada stator. Karena kutub-kutub magnet terdiri atas kutub magnet utara (N) dan kutub magnet selatan (S) maka induksi tegangan yang dihasilkan pada stator adalah tegangan bolak-balik. Ditinjau dari bentuknya, generator ac dibedakan menjadi 2 macam, yaitu dengan kutub utama di dalam dan kutub utama diluar. Kutub utama adalah
21 kutub menghasilkan medan magnet . Untuk generator besar digunakan jenis dengan kutub utama di dalam yaitu kutub berada di rotor. Medan magnet dalam generator sinkron adalah tetap. Pada generator kecil medan magnet dapat ditimbulkan oleh medan magnet tetap, tetapi pada umumnya medan ini dihasilkan dengan memberikan arus searah (arus eksitasi) pada kumparan medan. Kumparan utama dapat terletak di stator atau di rotor, tetapi biasanya kumparan utama terletak di stator karena sulit untuk memberi atau mengambil arus besar dan tegangan tinggi pada bagian yang berputar. Bila kumparan utama terletak di rotor maka stator terdiri dari kutub menonjol yang diberi arus searah (gambar 2-10). Mesin ini disebut mesin kutub luar. Bila kumparan utama terletak distator, maka terdapat 2 jenis : Mesin dengan kutub menonjol di rotor, digunakan untuk putaran rendah ( sampai dengan 1500 rpm) dengan diameter besar dan pendek (gambar 2-11). Mesin dengan kutub silindris di rotor, digunakan untuk mesin dengan putaran tinggi (lebih dari 1500 rpm) dengan diameter kecil dan panjang.(gambar 2-12) Apabila medan magnet ditimbulkan pada saat rotor berputar maka akan dibangkitkan tegangan bolak-balik pada kumbaran utama yang terletak ditator.
22
from* or yokt Field windin
. XV gap
'It
co't
lominottd ormelur* cor*
GAMBAR 2-109 MESIN DENGAN KUTUB LUAR
-4 ==->:=J L
GAMBAR 2-1110 > MESIN KUTUB DALAM DENGAN ROTOR MENONJOLA.E. Fitzgerald, BASIC ELECTRICAL ENGINEERING, hal 742 " Van E. Mablekos, ELECTRICAL MACHINE THEORY FOR POWER ENGINEERS. HAL 302
10
23
===========-.=--======
GAMBAR 2-12 u> MESIN KUTUB DALAM DENGAN ROTOR SILINDRIS
Pada generator konvensional, arus eksitasi diperoleh dari generator dc kecil yang bertindak sebagai exciter.(gambar 2-13)
/ / /
/
/
/ /
/
/ /
s//
GAMBAR 2-13 GENERATOR AC KONVENSIONAL
"Ibid, hal 302
24
Generator konvensional digantikan generator ac dengan penguat statis arus searah diperoleh dari tegangan ac output generator yang dilewatkan transformator dan disearahkan oleh rectifier. Transformator digunakan untuk menurunkan tegangan output generator sehingga didapat tegangan rendah yang cocok untuk rectifier. Karena rectifier tidak ikut berputar bersama rotor maka disebut generator ac dengan penguat statis (gambar 2-14).
GAMBAR 2 1 -4 GENERATOR AC DENGAN PENGUAT STATIS
Pada mulanya terdapat medan magnet sisa pada kumparan rotor, jika rotor diputar medan magnet sisa menimbulkan ac kecil pada kumparan stator. Tegangan disearahkan dan dimasukkan ke kumparan rotor sehingga medan magnet yang dihasilkan makin besar dan tegangan naik. Proses ini dilakukan berulang-ulang sampai dicapai tegangan nominal. Bersama dengan penyearah tersebut terdapat juga rangkaian pengatur untuk menghasilkan tegangan
25
nominal yang konstan. Rangkaian ini disebut pengatur tegangan otomatis (Automatic Voltage Regulator) atau lebih dikenal dengan AVR. Pada generator ac konvensional maupun generator ac dengan penguat statis, sistem eksitasi dengan menggunakan slip ring dan sikat arang yang menekannya untuk memasukkan arus eksitasi ke kumparan rotor. Selain itu pada generator ac konvensional menggunakan komutator dan terdapat generator dc kecil yang untuk
sikat arang yang menekannya
menghasilkan arus dc. Komponen komutator dengan sikat arang dan slip ring dengan sikat arang memerlukan maintenance (pemeliharaan) yang teratur. Hal ini disebabkan keausan yang terjadi akibat gesekan komponen tersebut. Untuk mengurangi maintenance, pada perkembangan selanjutnya, sebuah generator ac kecil (ac exciter) dipasang satu sumbu dengan generator utama dan dikopel bersama. Pada generator ac kecil, eksitasi diberikan pada kumparan stator dan tegangan dihasilkan pada kumparan rotor (kebalikan dari generator utama). Tegangan yang dihasilkan generator ac kecil diubah menjadi tegangan dc dengan menggunakan diode yang ikut berputar pada poros (rotating rectifer) dan dimasukkan ke kumparan rotor generator sebagai eksitasi Eksitasi untuk generator ac kecil diambil dari output generator utama yang disearahkan. Dengan demikian, baik sikat arang dan slip ring maupun sikat arang dan komutator yang memerlukan maintenace tidak digunakan. Generator ini disebut generator ac tanpa sikat (brushless generator). Gambar 2-17 memperlihatkan generator ac tanpa sikat berserta bagian-bagiannya.
26
Co'boo bruiS Copptr commutolo'
GAMBAR 2-1512 > KOMUTATOR DAN SIKAT ARANG PADA GENERATOR AC
GAMBAR 2-16 13 > SLIP RING DAN SIKAT ARANG UNTUK MEMASUKKAN ARUS EKSITASIyVE. Fitzgerald, BASIC ELECTRICAL ENGINEERING, hal 754 Van E. Mablekos, ELECTRIC MACHINE THEORY FOR POWER ENGINEERS, hal 429
13
27
Adanya medan magnet sisa membangkitkan tegangan ac kecil baik pada ac exciter maupun pada generator utama apabila rotor berputar. Tegangan dari generator utama disearahkan dan dimasukkan ke kumparan medan ac exciter yang terletak pada stator, sedangkan tegangan dari ac exciter juga disearahkan dan dimasukkan ke kumparan medan generator utama yang terletak pada rotor.
O R S T
Generator AC
I* denganMain Rotor Winding
Static rectifier
GAMBAR 2-17 BRUSHLESS GENERATOR
Penyearah tegangan ac exciter dilakukan oleh rangkaian penyearah yang ikut berputar karena dilekatkan pada poros (rotating rectifier). Akibatnya medan magnet pada ac exciter maupun pada generator utama makin besar sehingga tegangan yang ditimbulkan makin besar sehingga akhirnya tercapai tegangan nominal pada generator utama.
28
Pengaturan tegangan nominal generator utama agar tetap konstan dilakukan dengan mengatur arus eksitasi untuk ac exciter. Hal ini dilakukan karena sulit untuk mengatur arus eksitasi generator utama yang berasal dari ac exciter karena baik kumparan utama ac exciter maupun kumparan medan generator utama terletak pada poros yang berputar. Penempatan AVR pada poros yang berputar sulit karena akan menyebabkan AVR ikut berputar sehingga diperlukan disain khusus pada generator. Selain itu AVR juga mengalami gaya sentrifugal yang dapat merusak AVR itu sendiri. Akibat kendala tersebut maka untuk mendapatkan tegangan yang konstan, pengaturan dilakukan diluar generator. AVR mengatur arus eksitasi untuk ac exciter agar ac exciter menghasilkan arus eksitasi untuk generator sehingga generator menghasilkan tegangan yang konstan. Generator ac tanpa sikat terbatas pada generator dengan kapasitas kecil. Pada generator dengan kapasitas besar (lebih dari 25 MW), rotating diode yang digunakan semakin besar. Pada saat rotating diode berputar, timbul gaya sentrifugal yang arahnya keluar (Fsf = mvVr). Dengan makin besar diode maka m (massa diode ) makin besar, sehingga Fsf makin besar. Hal ini menyebabkan rotating diode akan terdorong pecah keluar. Karena adanya kendala tersebut maka untuk generator kapasitas besar menggunakan generator dengan penguat statis (statis exciter). Pada pembangkitan daya listrik dengan generator, efisiensi generator ditentukan oleh rugi-rugi tembaga, rugi-rugi besi dan rugi-rugi eksitasi. Semakin besar daya generator dan semakin besar faktor pembebanan, maka semakin tinggi efisiensi generator.
29 Untuk generator dengan kapasitas besar, efisiensi generator dapat mencapai 96-97 % pada cos 0 =1 dan efisiensi mencapai 95-96 % pada cos 9 = 0,8 lagging. Sedangkan pada generator kecil efisiensi mencapai 89-92% pada cos 9 =1 dan 86-89% pada cos 9 = 0,8 lagging. Pada generator kecil rugi-rugi eksitasi kurang lebih 2%, sedangkan pada generator besar kurang lebih 1/2 %. Rugi-rugi eksitasi adalah daya yang digunakan untuk sistem eksitasi sehingga dihasilkan tegangan listrik dari generator. O R S T
Rotor
Stator GAMBAR 2-18 DIAGRAM GENERATOR AC TANPA SIKAT
30
3. PLC (SYSMAC PROGRAMMABLE CONTROLLER) 3.1 Pengertian Programmable Controller Programmable controller adalah suatu alat yang dirancang untuk
menjalankan fungsi-fungsi logika, dalam perannya sebagai kontrol industri. Selain itu programmable controller, mempunyai keuntungan dalam
otomatisasi yaitu : aplikasi kontrol yang luas, keandalan tinggi, biaya proyek dapat dikalkulasi dengan akurat, serta dapat menerima kondisi lingkungan industri yang berat. Ada 3 buah komponen utama programmable controller, yaitu : - unitprosesor - Bagian input atau output (interface) - Peralatan pemrograman (programming device) Unit prosesor adalah otak dari keseluruhan sistem yang dapat menggantikan relay, counter, timer, dan sebagainya. Pemakai dapat memasukkan rangkaian yang diinginkan ke dalam suatu relay ladder logic program . Kemudian prosesor ini yang menentukan proses pengontrolan. Bagian input dan output, input dapat berupa: limit switch, push button analog sensor, selector switch, sedangkan bagian output dapat berupa : motor stater, solenoid valve, indicator light. Peralatan pemrograman,adalah peralatan yang digunakan untuk mema-
sukkan program yang diinginkan di dalam relay ladder logic. Peralatan pemrograman ini dapat berupa programming console, atau komputer.
31 Secara umum sistem kontrol dalam PLC dapat dibagi menjadi 3 tipe : 1. Sequence Control Sistem kontrol yang didalamnya hanya berupa interlocking sistem. Dalam sistem tipe ini terdapat logic control termasuk timer dan counter.
PROCESSOROUTPUTS
INPUTS
INTERFACE(Input/Output Section) / \
GAMBAR2-1914> INTERFACE DAN UNIT PROSESOR
2. Sophisticated Control Sistem kontrol yang menggunakan arithmatic operation ( + , -, x, : dsb), analog control, PID control, servo dan stepper motor control. Dalam sistem tipe ini PLC sudah tidak tepat lagi disebut sebagai logic controller sebab bukan hanya rangkaian logic saja yang dapat dikontrol.
14
Cox. Richard A. 2nd ed TECHINICIAN'S GUIDE TO PROGRAMMABLE CONTROLLER (Delmar Publisher Inc), hal 2
32
3. Supervisory Control Sistem ini hanya melakukan control monitoring dan koordinasi dari data-data yang dikumpulkan dari mesin, atau mengirim data ke mesin. Proses yang ditangani antara lain : Process Monitoring and Alarm Fault Diagnostic and Monitoring Factory Automation Networking
3.2 Central Processing Unit (CPU) CPU melakukan pengontrolan semua operasi didalam PC, menjalankan instruksi-instruksi program yang disimpan di dalam memorinya. Ada beberapa hal yang perlu dibahas disini, yaitu :
3.2.1. Memory. Digunakan untuk menyimpan program di RAM, EPROM atau EEPROM. RAM digunakan untuk pengembangan program mula-mula dan pengujian, sebab program yang terdapat pada RAM mudah diperbaiki dan diubah. Setelah program yang dibuat selesai dan diuji serta tidak diubah lagi, maka program tersebut dapat dimasukkan ke EPROM/EEPROM.
3.2.2 I/O dan Internal Relay Area. Daerah I/O dan internal relay adalah daerah yang mempunyai data yang sama, digunakan untuk bit-bit I/O maupun penyimpanan dan manipulasi data di dalam. Bit input adalah bit 0000 - 0915, bit output adalah bit 01000 - 01915 ( bit yang tidak digunakan untuk I/O
33
dapat berfungsi sebagai bit kerja). Sedangkan untuk bit kerja terdiri dari 640 bit: 20000 - 23915 (Word IR 200 sampai Word IR 239)
3.2.3 Special Relay (SR). Merupakan daerah yang mempunyai fungsi khusus, yang digunakan untuk memonitor operasi sistem, menghasilkan pulsa clock, flag-flag pada operasi aritmatika, memberi tanda bila ada kesalahan. Jumlah bit dari SR adalah 256 bit, yaitu dari bit 24000 - 25507 (Word IR 200 - IR 239)
3.2.4 Holding Relay (HR). Digunakan untuk menyimpan dan memanipulasi macam-macam data. Alamat dari HR 0000 - 1915. (Word HR 00 - HR 19). Kalau pada daerah internal relay dan SR, daerah HR jika catu daya dimatikan data akan hilang, maka pada HR tetap menyimpan data ketika catu daya dimatikan. Penggunaan HR dapat berupa 1 chanel ataupun bit.
3.2.5 Temporary Relay (TR). Digunakan untuk menyimpan data pada titik-titik cabang pemrograman. Hal ini berguna untuk program yang mempunyai banyak titik keluaran. Disediakan 8 TR, yaitu TR0 sampai TR7. Dalam pemrograman TR hanya digunakan dengan instruksi LD dan OUT.
3.2.6 Auxilary Relay (AR). Sebagian daerah AR digunakan untuk memanipulasi dan penyimpanan data (seperti SR). Sedangkan lainnya digunakan untuk melayani macam-macam fungsi sistem. Alamat yang dapat digunakan untuk pemrograman adalah AR 0000 sampai AR 1515, ini berarti
34
terdapat 256 bit AR. Daerah AR akan tetap menyimpan catu dayanya selama catu daya dimatikan.
3.2.7 Link Relay (LR).. Daerah ini khusus digunakan untuk komunikasi antar PC, tetapi bila tidak digunakan dapat dipakai untuk penyimpanan dan memanipulasi data (sama seperti ER. area). Data pada LR akan hilang ketika catu daya dimatikan. Daerah LR mempunyai alamat 0000 sampai 1515.
3.2.8 Timer / Counter Area (TC). Timer adalah pewaktu mundur, artinya timer akan ON bila telah 0 detik. Alamat untuk timer maupun counter adalah sama, yaitu : TIM/CNT 000 sampai TIM/CNT 127.
3.2.9 Data Memory Area (DM). Daerah ini digunakan untuk memanipulasi dan menyimpan data. Penggunaan daerah ini harus per chanel sehingga tidak dapat digunakan sebagai operand untuk instruksi dengan ukuran bit seperti LD, AND atau OR. Alamat dari DM adalah pada chanel 0000 sampai 1023 (yang bisa digunakan pemakai), sedangkan untuk DM 6144 sampai DM 6655 digunakan untuk sistem. Selama tidak ada catu daya pada DM data tetap akan disimpan.
35 3.3 Pemrograman PC (Programmable Controller)
3.3.1 Alat pemrogram (Programming Console). Program yang dimasukkan dengan menggunakan programming console adalah code mnemonic. Disini tidak akan dibahas secara detail mengenai programming console, karena yang digunakan sebagai alat pemrogram adalah Ladder Support Software (LSS). LSS didesain untuk diaplikasikan pada komputer IBM PC AT/XT yang kompatibel dengan programmable controller sehingga setiap perintah yang ditulis bisa dimengerti. LSS yang diaplikasikan pada komputer ini dihubungkan pada programmable controller dengan menggunakan unit
peripheral interface atau bisa juga dengan menggunakan RS 232 interface.
3.3.2 Cara Pembuatan Program. PC dikembangkan untuk menggantikan sistem kontrol konvensional dan konsep dengan relay-relay, yang oleh karena itu
simbol-simbol
pengontrolan
digunakan
untuk
mendeskripsikan operasi PC juga diambil berdasarkan sistem pengotrolan relay> Istilah yang digunakan berbeda dengan istilah relay tapi mempunyai konsep sama, ditunjukkan dalam tabel berikut ini. TABEL 2-2 ISTILAH RELAY DENGAN ISTILAH PC
ISTILAH RELAY Kontak Coil
ISTILAH PC Input/kondisi Output / Work bit
Relay Normally Open (NO) Kondisi Relay Normally Close (NC) Kebalikan Kondisi
36 Bahasa pemrograman yang digunakan adalah ladder diagram (diagram tangga). Ladder diagram adalah diagram yang berisi simbol-simbol dari relay, timer, counter dan Iain-lain. Penulisan ladder diagram dimulai dari kiri ke kanan dan dari atas ke bawah. Sebelum memulai penulisan program ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, yaitu: 1. Sinyal selalu melalui dari busbar kiri ke kanan. 2. Jumlah kontak untuk I/O, internal output, timer,counter adalah tak terbatas. Sebanyak mungkin kontak dapat digunakan sesuai kebutuhan. 3. Ladder harus diakhiri dengan instruksi OUT, timer, Counter, atau suatu fungsi, jadi tidak dapat diakhiri dengan suatu input. 4. Suatu output tidak bisa dihubungkan ke bus sebelah kiri. Jika diinginkan untuk menghubungkan output ke bus, digunakan suatu kontak normal tertutup. 5. Kontak tidak dapat dihubungkan di sebelah kanan dari output. 6. Nomor output yang sama tidak dapat digunakan sebagai output lagi.
4 CIRCUIT BREAKER
Circuit breaker merupakan peralatan yang dapat menghubungkan atau memutuskan rangkaian listrik, atau memberi tanda bahaya alarm bila terjadi gangguan. Circuit breaker dapat digunakan untuk memutuskan atau
menghubungkan rangkaian listrik pada saat keadaan normal atau pada saat terjadi gangguan. Circuit breaker pada umumnya beroperasi berdasarkan sinyal dari relay pengaman.
37
Circuit breaker dapat dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan cara pemadaman busur apinya, yaitu: vacuum circuit breaker airblast circuit breaker oil circuit breaker SF6 circuit beaker Kemampuan circuit breaker dalam memutuskan rangkaian listrik disebabkan karena circuit breaker dirancang mempunyai kapasitas yang memuaskan, dengan waktu sesingkat mungkin, serta mempunyai keandalan yang tinggi . Pada circuit breaker yang konvensional memiliki making time (waktu penutupan) kurang lebih 0,3 detik, sedang breaking time (waktu membuka) kurang lebih 0,2 detik. Sedang untuk circuit breaker yang mempergunakan gas, maka kedua waktu tersebut akan sangat singkat atau cepat sekali untuk membuka dan untuk menutup. Gas yang biasa digunakan pada circuit breaker tersebut adalah SF6. Circuit breaker yang baik harus memenuhi beberapa hal sebagai berikut: circuit breaker dapat dialiri arus nominal tanpa terjadi panas yang berlebihan circuit breaker dapat memutus arus yang besar dengan cepat pada waktu terjadi gangguan pada sistem circuit breaker dapat dialiri arus beban penuh untuk waktu yang lama. circuit breaker dapat membuka dalam keadaan berbeban atau terjadi sedikit beban lebih jika dikehendaki Celah atau gap circuit breaker harus dapat menahan tegangan rangkaian apabila terjadi kontak dalam keadaan terbuka.
38
Circuit breaker harus dapat melakukan re-closing atau re-opening apabila terjadi gangguan. circuit breaker harus mampu menahan arus gangguan hubung singkat sampai gangguan dibebaskan oleh peralatan pengaman lainnya yang lebih dekat dengan titik gangguan. Kontak-kontak circuit breaker harus mampu menahan efek pembusuran, gaya elektrodinamis, dan panas yang timbul pada saat terjadi gangguan.
SUPPLY
_
cr.H0YIN6 CONTACT DEPTH Of ENGAGEMENT ' OR WIPE | FIXEO CONTACT HAHOLE^f SLIDING COM TACT ]
TRIP COIL
t31
AUTOMATIC HECHANI5M FOR OPENING *HO aos:.vc THE CIRCUIT BREAKER
OPEN
GAMBAR 2-20 PENGOPERASIAN CIRCUIT BREAKER
Dari gambar dapat diketahui bahwa circuit breaker terdiri atas fixed contact dan sliding contact yang didalamnya bergerak moving contact. Akhir dari moving contact ini dihubungkan dengan suatu handle yang dapat dioperasikan secara manual dan otomatis dengan bantuan mekanisme yang memiliki trip coil. Trip coil ini jika diberi tegangan maka akan membebaskan mekanisme handle untuk membuka circuit breaker.
