SISTEM PENGENDALI MOTOR DC APLIKASI LIFT DENGAN … · 2020. 4. 4. · 16 SISTEM PENGENDALI MOTOR DC APLIKASI LIFT DENGAN PENGENDALI DIGITAL BERBASIS ARDUINO Sahat P. Siahaan1, Libianko

16

SISTEM PENGENDALI MOTOR DC APLIKASI LIFT DENGAN PENGENDALI DIGITAL BERBASIS ARDUINO

Sahat P. Siahaan1, Libianko Sianturi1,2, Kosmas Pangaribuan1 1) Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas HKBP Nommensen,

Medan 2) [email protected]

ABSTRAK

Lift merupakan suatu alat yang digunakan untuk menaikkan dan menurunkan muatan diantara gedung-gedung bertingkat dengan menggunakan seperangkat alat mekanik baik disertai alat otomatis atau manual. Lift pada umumnya menggunakan mikrokontroler Seven Segment dengan menggunakan tombol/saklar. Dalam tulisan ini akan dirancang suatu protipe lift barang menggunakan motor DC (arus searah) dengan perintah smartphone android, sehingga lift dapat beroperasi menggunakan perintah suara. Dalam pengoperasian sebuah lift, pengendalian motor DC (arus searah) memegang peranan penting. Salah satu diantaranya adalah mengatur kecepatan putaran motor pada lift.

Perintah suara yang dimaksud memanfaatkan fitur speech recognition pada sistem android, sehingga rancangan ini akan mengendalikan lift yang akan digerakkan oleh motor DC (arus searah) dengan motor driver sebagai pengendali gerak, sementara arduino sebagai pengendali keseluruhan rancangan sistem dan bluetooh sebagai koneksi penghubung android ke arduino.

Kata kunci: Speech Recognition, Pengendali Putaran Motor, Mikrokontroller Arduino328, Motor DC.

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Lift atau Elevator merupakan angkutan transportasi vertikal dalam bangunan bertingkat yang digunakan untuk mengangkut orang atau barang. Lift umumnya digunakan di gedung-gedung bertingkat tinggi, biasanya hanya menggunakan tangga atau eskalator. Layanan transportasi vertikal ini penting untuk menjaga kelancaran pergerakan dalam suatu gedung. Cara kerja sistem lift adalah menampung setiap permintaan atau interupsi dari dalam lift (penumpang/ pemakai) maupun dari luar lift (calon penumpang) kemudian dikerjakan satu per satu sampai semua permintaan dijalankan. Cara kerja sistem lift ini menggunakan algoritma SCAN sering juga disebut algoritma Lift. Pada penelitian ini akan dirancang sebuah prototipe sebagai alat peraga yang berfungsi sama seperti lift sebenarnya yang digunakan pada gedung-gedung bertingkat dengan tambahan rekayasa penambahan perintah suara yang memanfaatkan

17

fitur speech recognition pada sistem android untuk menjalan sistem tersebut. Rancangan ini akan mengendalikan sebuah lift yang akan digerakkan oleh sebuah motor DC dengan motor driver sebagai pengendali gerak dan arduino sebagai pengontrol keseluruhan rancangan. Hal ini bertujuan untuk menganalisis putaran motor DC, dimana motor DC biasa digunakan pada peralatan pengangkat beban berat yang memerlukan torsi besar. Dalam perancangan ini akan dilakukan pengaturan pada kecepatan putar dan arah putar sebuah motor DC serta mengetahui perbedaan daya motor yang dibutuhkan untuk menjalankan lift. Pada bagian akhir, sebuah protipe lift barang menggunakan motor arus searah dengan perintah smartphone android dibuat dan akan diuji.

1.2. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengendalikan motor DC secara digital dan membangun aplikasi smartphone dengan memanfaatkan fitur speech recognition pada android sebagai pengendali gerak lift.

1.3. Batasan Masalah

Dalam penelitian ini, perancangan dibatasi pada: 1. Motor yang digunakan adalah motor DC berpenguat shunt 2. Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler arduino. 3. Perintah suara memanfaatkan fitur speech recognition dari sistem

operasi android yang di akses secara online.

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. LiftLift merupakan alat untuk menaikkan dan menurunkan muatan pada sebuah

gedung bertingkat. Alat ini menggunakan seperangkat alat mekanik baik disertai alat otomatis ataupun manual, yang berkerja dengan bantuan relay atau kontaktor magnetik. Pengendali lift yang digunakan pada umumnya menggunakan sistem pengendali lift PLC (Programmable Logic Controller). Lift umumnya digunakan di gedung-gedung bertingkat tinggi, biasanya lebih dari dua lantai. Gedung-gedung yang lebih rendah biasanya hanya mempunyai tangga atau eskalator. Lift-lift pada zaman modern mempunyai tombol-tombol yang dapat dipilih penumpangnya sesuai lantai tujuan mereka. Terdapat tiga jenis mesin, yaitu Hidraulic, Traction atau katrol tetap, dan Hoist atau katrol ganda. Jenis hoist dapat dibagi lagi menjadi dua bagian, yaitu hoist dorong dan hoist tarik.

18

Gambar 2.1. Konstruksi Lift

Komponen utama lift/ elevator terdiri dari 2 bagian besar, yaitu ruang mesin (Machine Room), ruang luncur (Hoistway). Ruang mesin adalah ruang terpenting, dimana ruang tersebut terjadinya semua proses pengoperasian lift berlangsung secara keseluruhan. Pada ruang mesin terdapat bagian bagian penting seperti Control system, Geared Machine , Primary Velocity Transducer/Endocer, ARD (Automatic Rescue Drive) dan Bobot Imbang atau Counterweight . Control system atau Control Panel (Lemari Kontrol), berfungsi untuk mengatur dan diolah, kemudian memberikan insturk-instruksi agar lift bergerak, dan berhenti sesuai dengan permintaan. Governor, adalah alat pengaman, dimana jika kecepatan lift melebihi batas-batas yang telah ditentukan, maka governor ini akan bekerja dan kereta akan berhenti baik oleh elektrik maupun mekanik. ARD (Automatic Rescue Drive), yang berfungsi apabila sumber listrik dari PLN mendadak mati dan lift berhenti disembarang tempat setelah lebih dari 15 detik maka ARD akan bekerja untuk menjalankan lift ke lanatai terdekat. Bobot Imbang atau Counterweight, biasanya terpasang dibelakang atau disamping kereta elevator, bobot dari bobot imbang ini harus sesuai dengan ketentuan yang ada.

Ruang luncur adalah lorong atau lintasan dimana kereta tersebut bergerak naik turun. Beberapa komponen utama pada ruang luncur adalah: Guide Rail atau Rel Pemandu, Limit Switch/Saklar Batas Lintas, Vane Plate/Pelat Bendera, Landing Door/Pintu Pendaratan, Buffer dan Governor Tensioner. Guide Rail atau Rel Pemandu, profil baja khusus pemandu jalannya kereta (car) dan bobot pengimbang (Counterweight). Limit Switch/Saklar Batas Lintas, ada dua jenis saklar batas lintas yaitu untuk membalik arah (direction switch) dan final switch. Biasanya komponen ini terpasang di rel kereta, dipasang di bagian bawah dan di bagian atas rel. Yang berfungsi untuk menjaga agar kereta tidak menabrak pit atau lantai kamar mesin. Vane Plate/Pelat

19

Bendera, Dipasang di rel kereta yang berfungsi untuk mengatur pemberhentian kereta pada lantai yang dikehendaki dan mengatur pembukaan pintu pendaratan (landing door). Landing Door/Pintu Pendaratan, Terdiri dari beberapa bagian, antara lain door hanger, door still, dan door panel. Berfungsi untuk menutup ruang luncur dari luar. Pada hall door ini dipasang alat pengaman secara seri sehingga apabila salah satu pintu terbuka maka lift tidak akan bias dijalankan. Buffer, Terletak di dua tempat yaitu : satu set kereta dan satu set untuk beban pengimbang/counterweight. Berfungsi untuk meredam tenaga kinetic kereta dan bobot pengimbang pada saat jatuh. Governor Tensioner, Merupakan pully berbandul seperti penegang rope governor yang terletak di pit.

Cara kerja Lift secara umum yaitu: Lift/Elevator berjalan kea rah atas atau kea rah bawah. Perubahan arah atas dan arah bawah tersebut diatur berdasarkan permintaan tertinggi dan permintaan terendah. Maksudnya adalah jika lift sedang berjalan ke arah atas, arah lift/elevator akan berubah menjadi bawah jika telah melayani permintaan pada lantai paling atas, begitu pula dengan arah bawah jika elevator sedang berjalan ke arah bawah, arah elevator akan berubah menjadi atas menjadi atas jika telah melayani permintaan lantai paling bawah.

2.2. Arduino Uno

Arduino UNO adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada Atmega328. Arduino UNO mempunyai 14 pin digital inpu/output (6 di antaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan sebuah tombol reset. Arduino UNO memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkan ke sebuah komputer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan adaptor AC ke DC atau menggunakan baterai untuk memulainya.

Gambar 2.2. Arduino Uno

Spesifikasi dari Arduino Uno 328 ditunjukkan pada Tabel 2.1 berikut:

20

Tabel 2.1. Ringkasan Arduino Uno Mikrokontroler Atmega328 Tegangan Pengoperasian 5V Tegangan input yang

disarankan 7-12 V

Batas tegangan input 6-20 V Jumlah pin I/O digital 14 (6 diantaranya menyediakan

keluaran PWM) Jumlah pin input analog 6 Arus DC tiap pin I/O 40 Ma Arus DC untuk pin 3.3 V 50 mA Memori Flash 32 KB (Atmega328), sekitar

0,5 KB digunakan oleh bootloader

SRAM 2 KB (Atmega328) EEPROM 1 KB (Atmega328) Clock Speed 16 MHz

2.3. Driver Motor

L298N adalah contoh IC yang dapat digunakan sebagai driver motor DC. IC ini menggunakan prinsip kerja H-Bridge dikontrol menggunakan level tegangan TTL yang berasal dari output mikrokontroler. L298N dapat mengkontrol 2 buah motor DC. Tegangan yang dapat digunakan untuk mengendalikan robot bisa mencapai tegangan 46 VDC dan arus mencapai 2 A untuk setiap kanalnya.

Pengaturan kecepatan kedua motor dilakukan dengan cara pengontrolan lama oulsa aktif (metode PWM – Pulse Width Modulation) yang dikirimkan ke rangkaian driver motor oleh modul pengendali. Duty cycle PWM yang dikirimkan menentukan kecepatan putar motor DC. Gambar 2.3 menunjukkan L298 Multiwatt 15 yang digunakan sebgai motor driver dalam bentuk deskripsi pin L298N.

Gambar 2.3. Deskripsi pin L298N

21

2.4. Limit Switch

Limit Switch merupakan saklar yang dilengkapi dengan katup yang berfungsi menggantikan tombol. Prinsip kerja limit switch sama seperti saklar Push ON yaitu hanya akan menghubung pada saat katupnya ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah ditentukan dan akan memutus saat katup tidak ditekan. Limit switch termasuk dalam kategori sensor mekanis yaitu sensor yang akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi perubahan mekanik pada sensor tersebut. Penerapan dari limit switch adalah sebagai sensor posisi suatu benda (objek) yang bergerak. Simbol limit switch ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar 2.4. Simbol dan Bentuk Limit Switch

Limit Switch umumya digunakan untuk: memutus dan menghubungkan rangkaian menggunakan objek atau benda lain, menghidupkan daya yang besar, dengan sarana yang kecil, sebagai sensor posisi atau kondisi suatu objek.

Prinsip kerja limit switch diaktifkan dengan penekanan pada tombolnya pada batas/daerah yang telah ditentukan sebelumnya sehingga terjadi pemutusan atau penghubungan rangkaian dari rangkaian tersebut. Limit switch memiliki 2 kontak yaitu NO (Normally Open) dan kontak NC (Normally Close) dimana salah satu kontak akan aktif jika tombolnya tertekan. Konstruksi dan simbol limit switch dapat dilihat seperti gambar dibawah.

Gambar 2.5. Konstruksi dan Simbol Limit Switch

2.5. Android

Android (sistem operasi) – OS Android – Merupakan sebuah sistem operasi yang berbasis Linux untuk telepon seluler seperti telepon pintar dan omputer tablet. Android menyediakan platform terbuka bagi para pengembang untuk menciptakan aplikasi mereka sendiri untuk digunakan oleh bermacam peranti bergerak.

22

Pada paket Android Speech ini terdapat satu interface dan lima class di dalamnya. Interface yang terdapat pada paekt speech ini adalah Recognition Listener. Interace Recognition Listener ini digunakan untuk menerima notifikasi dari Speech Recognizer selama proses pengenalan berjalan. Semua panggilan balik akan dieksekusi pada thread aplikasi utama.

Platform android terdapat sebuah stack bluetooth yang memungkinkan pengguna untuk bertukar data dengan perangkat bluetooth lainnya secara nirkabel. Kerangka aplikasi ini memberikan akses fungsi bluetooth ini melalui APIs bluetooth android. API ini memungkinkan aplikasi nirkabel terhubung dengan perangkat bluetooth lainnya, yang bisa akses point-to-point ataupun multipoint. Dengan menggunakan API bluetooth ini, sebuah android dapat melakukan beberapa hal, termasuk mengatur banyak koneksi.

2.6. Bluetooth Module HC-05

Modul Bluetooth HC-05/BO adalah modul siap pakai untuk membuat embedded project Anda memiliki kemampuan berkomunikasi secara serial dengan protokol standar Bluetooth versi 2.0. Papan Inti HC-05 (menggunakan chipset CSR BC417) sudah dipasangkan dengan adapter koneksi (backplane break-out board) sehingga mudah untuk digunakan, cukup menghubungkan modul ini dengan kabel koneksi serial ke pin RX/TX dari mikrokontroler/ arduino board. Modul ini dioperasikan lewat perintah AT (AT commands) yang dikirimkan secara serial. koneksi secara default diset di kecepatan 9,600 bps (bisa dikustomisasi dari 1200 bps hingga 1,35 Mbps). Catu daya untuk untuk modul ini sebesar 3v3 (untuk pengguna Arduino, Anda bisa meyambungkan keluaran 3v3 ke pin Vcc pada modul ini). Besar arus yang digunakan antara 8 mA (saat komunikasi) hingga 30 mA (saat proses pairing).

Tabel 2.2. Konfigurasi Pin Arduino Bluetooth Module

o Pin Deskripsi RXD Receive Line TXD Transmit Line GND Ground Vcc Power Supply 3v3

23

Gambar 2.6. Arduino Bluetooth Module HC-05

2.7. Voice Recognition dan Speech Recognition

Speech recognition adalah proses menangkap pengucapan kata yang diucapkan melalui mikrofon atau telepon dan mengubahnya ke dalam data yang tersimpan secara digital. Kualitas sitem speech recognition ditaksir dari dua faktor, yaitu akurasi (tingkat kesalahan dalam mengubah kata yang diucapkan ke dalam data digital) dan kecepatan (seberapa cepat perangkat lunak tersebut dapat mengikuti pembicaraan manusia).

3. METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Pendahuluan Dalam penelitian ini, pekerjaan akan diawali dengan melakukan perancangan,

setelah itu masuk ke tahap instalasi hingga diakhiri dengan pengujian sistem yang dibangun. Adapun diagram blok sistem pada perancangan ini yaitu,

Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem

3.2. Alat dan Bahan

Peralatan, bahan-bahan serta keperluan lain yang digunakan dalam perancangan yang dilakukan adalah: laptop intel, solder, timah, downloader AVR untuk Mikrokontroler Arduino, multimeter, besi segitiga, paku rivet, akrilik dan kabel sesuai kebutuhan.

24

Selain itu, komponen utama lainnya yang digunakan dalam perancangan adalah: Handphone Android, motor DC, motor driver, Arduino Uno328, modul bluetooth HC-05, LCD display, limit switch, baterai 12 volt, power supply.

3.3. Tahapan Perancangan

Tahapan perancangan yang dilakukan adalah mengacu pada flow chart sebagai berikut:

Gambar. 3.2. Diagram Alir Perancangan

Pada tahapan perancangan alat, beberapa tahapan inti meliputi: tahapan penentuan komponen, perancangan mekanik, perancangan hardware dan perancangan software.n. Penentuan komponen dimaksudkan untuk memastikan komponen apa saja yang akan diperlukan dalam perancangan alat. Ada beberapa hal yang diperhatikan dari komponen yang akan dipakai seperti prinsip kerja alat dan datasheet.

Perancangan mekanik terbagi dalam dua bagian yaitu perancangan kerangka lift dan sangkar lift. Perancangan kerangka lift yaitu untuk pembangunan/ pembuatan kerangka lift dengan menggunakan pipa stainless sebagai tiang tiang penyanggah yang terdiri dari 4 buah tiang. Lift yang dibangun adalah lift tiga lantai yang meliliki ketinggian 60cm × 20cm dimana masing-masing lantai memiliki ketinggian 20 cm, aeperti ditunjukkan pada Gambar.

25

Gambar 3.3. Kerangka Lift

Perancangan sangkar lift yaitu berkaitan dengan pembuatan sangkar dengan bangun menggunakan akrilik dengan ketebalan sekitar 2 mm. sangkar lift ini memiliki ukuran 18cm × 14cm × 10cm, seperti ditunjukkan pada Gambar.

Gambar. 3.4. Sangkar Lift

Perancangan hardware adalah tahap perakitan komponen-komponen sesuai konsep yang telah ditentukan. Tahapan awal adalah merancang rangkaian perancangan pada sebuah project board. Sementara perancangan software adalah pembuatan program mikrokontroler arduino sebagai pengendali keseluruhan dari sistem, dan kemudian membuat software aplikasi speech recognition pada android dengan memanfaatkan fitur voice recognition yang terdapat pada android.

3.4. Tahapan Pengujian Alat Tahapan pengujian dilakukan untuk melihat keberhasilan apakah peralatan yang

dibuat tersebut telah sesuai dengan konsep yang diinginkan. Selain itu dalam pengujian

26

ini akan dilakukan pengambilan data untuk dianalisa, antara lain: pengujian aplikasi, pengujian komunikasi, pengujian Arduino, dan pengujian driver motor.

Setelah pengujian dan pengambilan data, tahap selanjutnya adalah melakukan analisis terhadap seluruh data yang diperoleh dari pengukuran yang dilakukan. Data-data yang telah didapat ini akan dianalisis dan dibandingkan dengan teori yang ada. Dan pada akhirnya dapat diambil kesimpulan akhir atas perancangan yang dilakukan.

3.5. Perancangan Sistem

Perancangan peralatan untuk membangun sebuah sistem pengendalian putaran motor dc menggunakan perintah suara dari penggunanya melalui ponsel android. Suara ini diproses menggunakan aplikasi speech recognition pada android. Sistem ini akan mengakses database dari aplikasi speech recognition untuk melakukan pencocokan suara. Setelah melakukan pencocokan suara, hasil dari pencocokan suara ini akan dikirimkan android menuju arduino dengan koneksi bluetooth. Selanjutnya arduino akan menerima perintah tersebut dan memproses sesuai perintah yang telah diprogram ke dalam arduino. Dari perintah yang diterima tersbut, arduino akan mengeluarkan frekuensi sinyal PWM untuk mengontrol pensaklaran L298N dari driver motor. Pada driver motor dc tersebut akan memutar motor dc sesuai perintah arduino.

Aplikasi yang dirancang adalah sebuah aplikasi speech recognition. Dimana dengan menggunakan aplikasi ini akan melakukan perintah dengan mengucapkan kata. Selain ini juga aplikasi ini dirancang untuk terhubung dengan sistem arduino melalui koneksi bluetooth. Sehingga perintah yang diucapkan akan dikirimkan data selanjutnya akan diproses oleh arduino. Aplikasi ini memulai prosesnya dengan melakukan penyambungan koneksi bluetooth dari android menuju perangkat module Bluetooth HC-05 yang telah di program pada arduino. Apabila perangkat belum tersambung, aplikasi akan memberikan perintah untuk menyambungkannya. Selanjutnya aplikasi akan memasangkan perangkat android dengan perangkat arduino sehingga kedua perangkat ini akan dapat berkomunikasi.

Proses selanjutnya adalah pencocokan kata, dimana pengguna akan mengucapkan sebuah kata sebagai perintah yang selanjutnya akan diproses dengan mencocokkan suara kata tersebut ke database. Database yang digunakan pada aplikasi ini adalah database speech recognition pada android.

Setelah didapatkan hasil pencocokan suara, aplikasi akan mengirimkan kata yang diucapkan melalui koneksi bluetooth menuju arduino. Suara inilah yang kemudian akan diproses oleh mikrokontroler lebih lanjut untuk mengendalikan putaran motor pada lift.

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Pendahuluan Bagian ini akan menguraikan tentang implementasi perancangan dan hasil uji

coba alat beserta pembahasannya untuk mengetahui kesesuaian antara perancangan dengan pengujian. Uraian akan diawali dengan bagian perancangan alat, hasil pengujian berbagai komponen hingga analisis terhadap data yang diperoleh.

27

4.2. Perancangan Perangkat Keras

Perancangan prototipe lift barang dengan ketinggian 70 cm dapat dilihat seperti pada whiring diagram dan lampiran.

Gambar 4.1. Whiring Diagram Perancangan

4.3. Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan Perangkat Lunak ini menggunakan aplikasi Speech Recognition.

Gambar 4.2. Tampilan Dasar Speech Recoginition

4.4. Hasil Pengujian

Pengujian alat dilakukan untuk mendapatkan data–data spesifik dari alat yang sudah dibuat sehingga mempermudah proses analisa. Dalam pengujian alat dilakukan secara blok untuk mempermudah dalam pengujian.

RL1TEXTELL-KBH-12V

+88.8

ANAL

OG

IN

ATMEG

A328P-PU1121

Res

et B

TN

ON

ww

w.T

heEn

gine

erin

gPro

ject

s.co

mPD0/RXDPD1/TXDPD2/INT0

~ PD3/INT1/OC2BPD4/T0/XCK

~ PD5/T1/OC0B~ PD7/AIN1

PC5/ADC5/SCLPC4/ADC4/SDAPC3/ADC3PC2/ADC2PC1/ADC1PC0/ADC0

RESET

PB0/ICP1/CLKO~ PB1/OC1A~ PB2/OC1B

~ PB3/MOSI/OC2A

PD7/AIN1

PB4/MISOPB5/SCK

AREF

01234567

89

10111213

A5A4A3A2A1A0

ARD1

ARDUINO UNO

22035VRVT

+12VGND+5V

OUT4

OUT3

OUT1

OUT2

ENAIN1IN2IN3IN4ENB

www.TheEngineeringProjects.com

L1L298 MOTOR DRIVER

VSS

VD

DVE

ER

SRW E D

0D

1D

2D

3D

4D

5D

6D

7

www.TheEngineeringProjects.com

LCD2LCD 16X2

SCL14

SDA15

INT13

A01

A12

A23

P0 4

P1 5

P2 6

P3 7

P4 9

P5 10

P6 11

P7 12

U1

PCF8574

Bluetooth

HC-05

KeyVccGNDTXDRXDState

www.TheEngineeringProjects.com

HC05?

BLUETOOTH HC-05

R310kR2

10kR110k

28

4.4.1. Pengujian ArduinoPengujian dilakukan dengan mengikuti tahapan antara lain: Mengubungkan

adaptor 12 V dengan rangkaian power, menghubungkan Arduino dengan rangkaian power, menghubungkan arduino dengan computer menggunakan komunikasi serial, membuka aplikasi Arduino IDE, membuka sketch yang akan di upload, kemudian memilih menu upload pada aplikasi Arduino IDE dan menunggu hingga proses upload selesai.

Gambar 4.3. Tampilan Arduino

4.4.2. Pengujian Bluetooth HC-05

Gambar 4.4. Status Bluetooth Keadaan On

29

Pengujian Bluetooth ini bertujuan untuk membuktikan bahwa Bluetooth telah aktif dan dapat berjalan dengan baik sehingga dapat dilakukan proses pengiriman data. Target yang diharapkan tercapai pada pengujian adalah program dapat terkoneksi dengan arduino sehingga data dapat dikirim melalui Bluetooth dan kemudian akan diteruskan ke output.

4.4.3. Pengujian Driver Motor L298N Pengujian driver motor L298N dilakukan untuk mengetahui tegangan output

yang dihasilkan untuk mengontrol arah dan kecepatan putaran motor. Dalam pengujian ini driver di bantu dengan suplay tegangan 12 volt dc dari baterai agar dapat mengeluarkan tegangan untuk suplay motor dc. Pada rangkaian ini vcc 5 volt driver dihubungkan pada vcc 5 volt arduino dan pin input driver dihubungkan pada pin digital board arduino yang akan di program untuk mengontrol arah dan putaran motor dc. Adapun program pengujian driver motor L298N adalah sebagai berikut:

Table 4.1. Hasil Pengujian Driver Motor L298N

Input driver Kondisi Hasil In1 HIGH In2 LOW In3 HIGH In4 LOW In1 LOW In2 HIGH In3 LOW In4 HIGH

In1,in2,in3,in4 LOW Motor 1&2 BERHENTI Ena,Enb 100-250 Kecepatan motor

4.4.4. Pengujian Relay Pengujian relay merupakan pengujian yang dilakukan untuk mengetahui

unjuk kerja relay. Tahapan pengujian adalah diawali dengan pengaktifan adaptor/baterai, menyambungkan ke arduino, dan menghubungkan ke pin modul relay. Setelah itu power supply 12 volt dihidupkan dan tegangan masuk driver relay dipasang. Dengan mengaktifkan PC dan menjalankan program IDE Arduino, maka program dengan memasukkan/ mendownload program untuk relay yang telah dibuat ke dalam mikrokontroler arduino.

4.4.5. Pengujian LCD (Liquid Crystal Display) Pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah rangkaian LCD 16x2 dapat

bekerja dengan baik, pengujian dilakukan dengan memberikan input tegangan 5 VDC dan menghubungkan pin LCD pada arduino.

Tahapan pengujian antara lain: menghubungkan rangkaian Arduino dengan computer, menyambungkan LCD (Liquid Crystal Display) dengan rangkaian I2C, menyambungkan rangkaian I2C dengan Arduino, memasukkan atau download

Motor 1 MAJU

Motor 2MAJU

Motor 1 MUNDUR

Motor 2 MUNDUR

30

program LCD ke Arduino, dengan memastikan sketch telah di upload, pengamatan dilakukan pada LCD tersebut.

5. Kesimpulan dan Saran

5.1. Kesimpulan

Dari hasil pengujian yang dilakukan dapat diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Alat/prototipe lift yang dirancang sudah dapat berjalan sesuai dengan yang diinginkan.

2. Dengan memanfaatkan fitur komunikasi bluetooth dan perintah suara speech recognition pada perangkat smartphone kita dapat mengendalikan sebuah lift yang diaplikasikan dengan kontrol arduino.

3. Dari hasil pengamatan ketika motor diberikan beban yang lebih berat/besar, kecepatan putaran motor yang dihasilkan semakin kecil dan arus yang dibutuhkan semakin besar, dan ketika beban kecil maka kecepatan putaran motor konstan dan arus yang dibutuhkan kecil.

5.2. SaranModel alat pengendali ini perlu dikembangkan dengan menambahkan feedback

monitoring motor DC seperti penampil nilai kecepatan, arus, dan suhu dan daya motor DC. Selain itu, perancangan dapat dilakukan dengan menggunakan kapasitas Motor yang lebih besar agar saat beban yang lebih besar lift masih tetap optimal.

DAFTAR PUSTAKA

1. Arduino, Siswo Wardoyo. 2015. “Mikrokontroler dan Aplikasi Pada Arduino”, Yogyakarta.

2. I Wayan Sutaya, S.T., MT. 2014. Sistem Mikroprosesor”, Yogyakarta. 3. Zuhal, 1980, “Dasar Tenaga Listrik”, Edisi Ke-2, Bandung. 4. Perbedaan Speech recognition dan voice recognition

http://informatika-uho.blogspot.com/2013/12/perbedaan-speech-recognition-dan-voice.html

5. https://hargalift.com/blog/fungsi-komponen-pada-sistem-lift-bagian-1.html

31

SIMULASI APLIKASI AUTOMATIC TRANSFER SWICTH PADA DUA SUMBER LISTRIK YANG BERBEDA DENGAN

MENGGUNAKAN PLC

Timbang Pangaribuan, Sahat P. Siahaan, Lulu Nauli Sinaga

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas HKBP Nommensen, Medan

ABSTRAK

PLN sebagai sumber utama tidak selamanya kontinyu dalam penyalurannya sehingga dibutuhkan generator set sebagai back-up suplai utama (PLN). Sebagai kontrol kapan genset mengambil alih suplai tenaga listrik ke beban ataupun sebaliknya maka diperlukan sistem kontrol otomatis tersebut biasanya disebut Automatic Transfer Switch (ATS) atau sistem interlock PLN – Genset Dalam Tugas Akhir ini akan dibahas komponen dan tentang cara kerja, Pembuatan Program dan pengujian Simulasi. ATS yang dikendalikan oleh PLC .Dalam dunia otomasi, Programmable Logic Controller (PLC) dikenal sebagai salah satu alat kontrol. Alat ini bukan hanya mampu menggantikan penggunaan relay sebagai alat kontrol, tetapi juga memiliki banyak tambahan fungsi kontrol. Tugas akhir ini memaparkan tentang penggunaan PLC Siemens S7-300 dan software pendukungnya yaitu : Siemens Simatic Manager step7, dalam berbagai bentuk kontrol pemrograman seperti: pemrograman timer, counter, setreset, compare, relay-relay internal, yang juga diaplikasikan dalam proses pengontrolan otomatis seperti ATS mendukung dua operasi transfer atau pemindahan beban yaitu secara manual dan otomatis.

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Permasalahan

Umumnya sumber listrik utama yang disalurkan dari PLN tidak selalu menyalurkan sumber listrik secara terus menerus, oleh karena itu untuk menjaga kualitas, stabilitas dan keandalan maka harus ada proses pemeliharaan dan perawatan baik secara terjadwal pada kondisi normal maupun darurat pada kondisi terjadi gangguan, dan juga kemungkinan kekurangan daya pada konsumen tertentu pada waktu beban puncak dan kenaikan beban temporer pada sisi konsumen. Apabila kondisi gangguan seringkali terjadi, maka dapat mengakibatkan terganggunya stabilitas keamanan, perekonomian, terutama pada aktivitas pelayanan kepada masyarakat. Untuk mengatasi terputusnya layanan sumber listrik, maka beberapa konsumen memilih alternatif

32

dengan menyediakan pembangkit listrik darurat seperti genset, dengan tujuan menyediakan kebutuhan sumber listrik secara kontinyu.

Pengoperasian sumber listrik PLN dan sumber listrik genset dapat dilakukan secara manual maupun secara otomatis. Pemasangan ATS dengan menggunakan PLC merupakan solusi yang efektif dalam pengalihan suplai sumber listrik dari PLN ke Pembangkit listrik cadangan Genset. Sistem ini dapat bekerja sewaktu suplai arus dari PLN terputus, maka sumber listrik cadangan Genset dapat menyalurkan arus listrik dengan efektif sehingga memperlancar segala aktifitas

PLC dengan merek Siemens S7-300, yang digunakan untuk melakukan beberapa penelitian oleh mahasiswa/i di laboratoruim rangkaian logika UHN Medan untuk aplikasi yang berbeda. Dengan masalah tersebut penulis mencoba membuat tugas akhir yang pembahasannya tentang Perancangan simulasi aplikasi ATS, sistem tersebut dilakukan dengan menggunakan program pada PLC dimaksud, setelah melalui proses pewaktuan yang dibuat.

1.2. Perumusan Masalah

Secara umum pada suatu gedung Perkantoran memilih suplai daya cadangan yaitu genset.Genset ini biasanya dikendalikan secara sistem manual dan bukan secara sistem otomatis hal tersebut dianggap kurang efisien mengingat waktu banyak terbuang, Untuk menata keadaan tersebut yang dalam hal ini diambil sebagai kasus pada Gedung perkantoran RHB Pekanbaru, dimana pada Gedung Perkantoran tersebut sangat tergantung dengan daya listrik untuk efesiensi pekerjaan para pegawainya. Cara menggunakan Aplikasi ATS dengan bantuan PLC Sehingga sistem yang digunakan akan lebih efisien dan bekerja secara otomatis.

1.3. Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan pada tugas akhir ini adalah untuk merancang suatu simulasi yang dapat meringankan pekerjaan manusia serta menghemat waktu yaitu Simulasi aplikasi ATS pada suatu gedung Perkantoran, apabila jika terjadi pemadaman listrik oleh PLN maka Genset akan secara otomatis menyuplai daya ke beban, hal tersebut di kendalikan secara otomatis oleh PLC dengan waktu sesingkat mungkin (dalam simulasi ini waktu yang digunakan ialah 10 sekon) sedangkan jenis PLC yang digunakan ialah Siemens S7-300 .

1.4. Metode pemecahan masalah

Adapun Metode pemecahan masalah pada tugas akhir ini adalah : 1. Pendefenisian Sistem.

33

Perancangan sistem ini dirancang bekerja apabila ada pemadaman listrik dari PLN serta apabila terjadi gangguan.

2. Pemodelan Sistem. Pada tugas akhir ini akan dibahas Perancangan simulasi aplikasi ATS pada suatu gedung perkantoran menggunakan PLC Siemens S7-300.

3. Tahap Pemrograman Perancangan sistem ini akan diprogram dengan menggunakan Siemens Simatic Manager. Program ini bertujuan agar setiap pengguna personal komputer dapat berkomunikasi dengan PLC itu sendiri. Pada metode ini mengunakan Ladder Diagram untuk menjalankan sistem yang telah diprogram. Ladder Diagram ini menggunakan relay Normally Open (NO) dan Normally Close (NC).

4. Tahap Pengujian

Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap aplikasi tersebut dengan menggunakan PLC SIEMENS S7-300 di Laboratorium Rangkaian Logika, Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas HKBP Nommensen Medan.

STUDI PUSTAKA

Perkembangan teknologi yang semakin maju menuntut manusia untuk selalu mempelajari teknologi, salah satunya dalam hal perindustrian. ATS adalah peralatan elektronik yang dibuat dan berfungsi untuk memindahkan saluran dari sumber energi utama yaitu PLN ke sumber energi cadangan yaitu Genset dengan secara otomatis.

ATS adalah peralatan sistem yang dapat mengatur pergantian suplai catu daya listrik dari sumber listrik utama dari PLN ke sumber listrik cadangan/genset yang bekerja secara otomatis dengan mengendalikan pengaturan waktu. Fungsi ATS sebagai pengganti saklar pemindah posisi. Sumber listrik yang pada metode- metode terdahulu digunakan untuk memindahkan handel/saklar sumber listrik utama dari PLN ke sumber listrik cadangan/genset. Namun cara dan metode ini memerlukan waktu yang relatif cukup lama dalam menyuplai sumber tenaga listrik.

PLC adalah elemen kendali yang fungsi pengendaliannya dapat diprogram sesuai keperluan. PLC mempunyai jenis input/output berupa sinyal logic on off. Alat ini mempunyai kemampuan menyimpan instruksi-instruksi untuk melaksanakan fungsi kendali atau melaksanakan suatu perintah kerja yang sekuensial, perhitungan aritmatik, pemrosesan numerik, sarana komunikasi dari suatu proses. Perkembangan PLC sangat erat dengan perkembangan mikroprosesor. Seiring dengan meningkatnya kemampuan mikroprosesor, maka kemampuan PLC akan meningkat juga. Saat ini PLC telah mampu berkomunikasi dengan operator, dengan modul-modul kendali

34

tertentu seperti PID kontroler, multi-channel analog I/O, berkomunikasi dengan komputer atau PLC lain, bahkan dapat juga mentransmisikan data untuk keperluan pengontrolan jarak jauh (Remote).

Rancangan ATS untuk backup daya menggunakan PLC terdiri dari dua bagian yaitu, hardware dan software. Perancangan hardware terdiri dari relai sebagai sensor tegangan, pendeteksi kestabilan tegangan output genset, kendali utama ATS berupa PLC Siemens S7-300, dan kontaktor sebagai penghubung daya sedangakan software berupa diagram ladder dari PLC.

2.1. Komponen-komponen pendukung ATS

Beberapa komponen- komponen pendukung antara lain adalah sebagai berikut:

2.1.1.Programmable Logic Control (PLC)

Programmable Logic Controller (PLC) pada dasarnya adalah sebuah computer yang khusus dirancang untuk mengontrol suatu proses atau mesin. Proses yang dikontrol ini dapat berupa regulasi variable secara kontinu seperti pada sistem-sistem servo, atau hanya melibatkan control dua keadaan (on/of) sajatetapi dilakukan secara berulang-ulang seperti umum dijumpai pada mesin pengeboran, sistem konveyor, dan lain sebagainya.

Gambar 2.1 Programmable Logic Controller (PLC)

Fungsi dan kegunaan PLC sangat luas. Dalam prakteknya PLC dapat dibagi secara umum dan secara khusus, Secara umum fungsi PLC adalah sebagai berikut:

35

1. Sekuensial Control : PLC memproses input sinyal biner menjadi output yang digunakan untuk keperluan pemrosesan teknik secara berurutan (sekuensial), disini PLC menjaga agar semua step atau langkah dala m proses sekuensial berlangsung dalam urutan yang tepat.

2. Monitoring Plant : PLC secara terus menerus memonitor status suatu sistem (misalnya temperatur, tekanan, tingkat ketinggian) dan mengambil tindakan yang diperlukan sehubungan dengan proses yang dikontrol (misalnya nilai sudah melebihi batas) atau menampilkan pesan tersebut pada operator.

Dari gambar diatas yaitu kontak normaly open, kontak normaly close, dan coil dan berikut adalah operasi yang sering digunakan dalam operasi ladder pada PLC yaitu :

1.Operasi TIMER

Timer terdiri dari beberapa jenis, yaitu:

1. On Delay Timer On delay Timer dapat dibuat seperti Gambar 2.17

Gambar 2.3 Rangkaian On Delay Timer

Dengan:

TV = Time Value (lamanya waktu yang kita inginkan)

S5T#5S = Instruksi untuk perwaktuan.

S5T#variabel, dimana dapat berupa, H = jam, M = menit,

S = detik, dan MS = milidetik.

S = Set

R = Reset

36

Cara kerja timer di atas adalah, jika I0.1 ON maka timer T0 akan mulai bekerja, setelah timer mencapai waktu setingnya maka Q0.1 dan Q1.0 akan ON. Q0.0 akan tetap ON selama I0.1 ON .

2. Off Delay Timer Dalam diagram laddernya diperlihatkan seperti Gambar 2.18 di bawah ini:

Output Q0.1 dan Q1.0 akan ON ketika I0.1 OFF selama timer T0 belum mencapai waktu setingnya.

Gambar 2.4 Rangkaian instruksi Off Delay Timer

2.Operasi Counter

Counter digunakan untuk mencacah atau menghitung suatu kejadian dalam sebuah proses yang dikontrol. Counter dapat dibagi menjadi beberapa jenis:

1. Counter UP Counter UP digambarkan sebagai Gambar 2.19

Gambar 2.5 Rangkaian instruksi Counter UP

Jika I0.1 ON maka counter akan mulai menghitung perubahan yang terjadi sesuai dengan ON/OFFnya I0.0 dinulai dari nilai counter yang telah di set pada PV. Setiap perubahan yang terjadi pada PB1 (dari 0 ke 1) akan mengakibatkan naiknya nilai counter. Output Q0.0 OFF pada saat nilai counter C0 sama dengan nol dan Q0.0 ON jika nilai counter C0 tidak sama dengan nol.

37

Agar penghitungan dimulai dari nol maka I0.1 harus dalam keadaan OFF. I0.2 berfungsi mereset nilai counter ke nol.

2. Counter Down Counter down digambarkan pada gambar 2.20

Gambar 2.6 Rangkaian instruksi Counter Down

Counter Down adalah kebalikan dari counter up, yang mana setiap perubahan yang terjadi pada I0.0 dari 0 ke 1 akan menurunkan nilai counter C0 yang telah diset pada PV, dengan syarat I0.1 ON dan I0.2 OFF. Output Q0.0 OFF jika nilai C0 sama dengan nol dan ON jika nilai C0 tidak sama dengan nol.

2.1.2.Rele

Relai adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh aruslistrik. Secara prinsip, relai merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka.Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus/tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4 ampere AC 220 V) dengan memakai arus/tegangan yang kecil (misalnya 0.1 ampere 12 Volt DC).

Dalam pemakaiannya biasanya relai yang digerakkan dengan arus DC dilengkapi dengan sebuah dioda yang di-paralel dengan lilitannya dan dipasang terbalik yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relai berganti posisi dari on ke off agar tidak merusak komponen di sekitarnya.Penggunaan relay perlu memperhatikan tegangan pengontrolnya serta kekuatan relaymen-switch arus/tegangan.

38

Gambar 2.7 Relai

Relai merupakan suatu komponen (rangkaian) elektronika yang bersifat lektronis dan sederhana serta tersusun oleh saklar, lilitan, dan poros besi. Penggunaan relai ini dalam perangkat-perangkat elektronika sangatlah banyak. Terutama di perangkat yang bersifat elektronis atau otomatis. Contoh di Televisi, Radio, Lampu otomatis dan lain-lain.

2.1.3. Kontaktor

Kontaktor adalah suatu peralatan pemutus rangkaian listrik pada suatu sistem tenaga listrik, yang mampu untuk membuka dan menutup rangkaian listrik pada semua kondisi, termasuk arus hubung singkat, sesuai dengan ratingnya. Juga pada kondisi tegangan yang normal ataupun tidak normal.

Gambar 2.8. Kontaktor

2.2. Sistem ATS pada PT. RHB

System ATS pada ruang Genset PT. RHB ini adalah menggunakan PLC Omron SYMAC CPM2A sedangkan software yang digunakan ialah Sofware CX-Programer

39

ATS yang terdapat pada PT. RHB ini mendukung dua operasi transfer atau pemindahan beban yaitu secara manual dan otomatis. Sedangakan fungsi utama saat operasi otomatis ATS sebagai kontrol utama emergency power yaitu memonitoring catu daya utama (PLN), jika PLN mengalami gangguan maka PLC ini akan memberikan perintah kepada Genset untuk melalukan starting

Gambar 2.11 PLC SYMAC CPM24

Implementasi hasil dari penelitian yang di dapat pada saat ATS bekerja sesuai dengan sistem pada Ruang Genset PT.RHB yaitu sebagai berikut :

1. Pada saat sumber listrik PLN mati

Pada saat sumber listrik PLN mati kerja dari ATS akan menggantikan sumber tegangan dari Genset, yaitu dengan menghidupkan genset dan men- starter genset sampai hidup, ketika Genset hidup dan tegangan dari genset stabil yaitu 220 V, maka Kontaktor 2 akan menutup dan tegangan akan langsung masuk ke load atau beban waktu yang dibutuhkan untuk memindahkan beban melalui Kontaktor 2 adalah 2 detik.

2. Pada saat sumber listrik PLN hidup

Pada saat sumber listrik PLN hidup kerja dari ATS akan mematikan genset dan sambil menunggu teganngan dari PLN stabil, ketika PLN sudah stabil yaitu 220 V, maka Kontaktor 1 akan tertutup sedangkan Kontaktor 2 akan terbuka, jadi tegangan akan masuk melalui Kontaktor 1 dan selingan waktunya adalah 5 detik.

3. Pemanasan Engine Jika PLN tidak mengalami pemadaman selama 1 minggu lamanya maka Genset akan melakukan starter otomatis ,tetapi hal ini bersifat

40

hanya untuk memanaskan engine selama 15 menit bukan untuk mengubah system PLN menjadi Genset

4. Apa yang dilakukan ketika Gagal start pada Genset Ketika pada saat men-starter genset gagal, maka yang perlu dilakukan adalah pengecekan sistem dari genset tersebut.

3. PERANCANGAN SISTEM

3.1. Pendahuluan

Istilah sistem kendali dalam teknik listrik mempunyai arti suatu peralatan atau sekelompok peralatan yang digunakan untuk mengatur fungsi kerja suatu mesin dan memetakan tingkah laku mesin tersebut sesuai dengan yang dikehendaki. Fungsi kerja mesin tersebut mencakup antara lain menjalankan (start), mengatur (regulasi), dan menghentikan suatu proses kerja (stop). Pada umumnya, sistem kendali merupakan suatu kumpulan peralatan listrik atau elektronik, peralatan mekanik, dan peralatan lain yang menjamin stabilitas dan transisi halus serta ketepatan suatu proses kerja. Sistem kendali mempunyai tiga unsur yaitu input, proses, dan output. Unsur-unsur kendali yang dimaksud sebagai berikut.

Input Output

Gambar 3.1 Unsur-unsur Sistem Kendali

Input pada umumnya berupa sinyal dari sebuah transduser, yaitu alat yang dapat merubah besaran fisik menjadi besaran listrik, misalnya tombol tekan, saklar batas, termostat, dan lain-lain. Transduser memberikan informasi mengenai besaran yang diukur, kemudian informasi ini diproses oleh bagian proses. Bagian proses dapat berupa rangkaian kendali yang menggunakan peralatan yang dirangkai secara listrik, atau juga berupa suatu sistem kendali yang dapat diprogram misalnya PLC. Pemrosesan informasi (sinyal input) menghasilkan sinyal output yang selanjutnya digunakan untuk mengaktifkan aktuator ( peralatan output) yang dapat berupa motor listrik, kontaktor, katup selenoid, lampu, dan sebagainya. Dengan peralatan output, besaran listrik diubah kembali menjadi besaran fisik. Sistem kendali dibedakan menjadi dua bagian, yaitu sistem kendali loop terbuka dan sistem kendali loop tertutup.

PROSES

41

Pada pengendali terprogram dengan PLC, fungsi pengendali tidak tergantung dari pengawatannya. Elemen input ( tombol tekan, sensor ) dan elemen output dihubungkan ke peralatan PLC. Hubungan elemen input dan output tidak dilakukan dengan pengawatan tetapi melalui pemrograman dengan peralatan pemrogram (Personal Komputer atau peralatan khusus).

Gambar 3.4. Pengendali Dengan PLC

Dari gambar 3.4 dapat telihat jelas bahwa sambungan antara elemen elemen input dan output tidak melalui pengawatan, tetapi melalui program. Untuk diagram blok ATS serta single line diagram yang dibahas dalam tugas akhir ini dapat dilihat pada gambar berikut.

3.3. Daftar Input Dan Output

Alokasi memori input dan output yang digunakan pada proses pengontrolan tersebut, diperlihatkan pada Tabel 3.1a dan Tabel 3.1

Tabel 3.1a. Daftar Internal Relay . Fungsi Keterangan

QI.0 CB PLN

QI.1 Signal Start to Genset

QI.2 CB Generator

42

PLC

PS

R2

R S TR S TR S T

Q1.0 Q1.2

I0.1I0.0

R1

PLN GENSETBEBAN

Gambar 3.5 Single Line ATS

43

Tabel 3.1b. Daftar input dan output secara lengkap Input Keterangan Output Keterangan I0.0 Emergency Stop QI.0 CB PLN/PLN On I0.1 Open/Close PLN QI.1 Generator Run/Pemanasan Engine QI.2 CB Gen Closed QO.1 Indikasi CB PLN On QO.2 Indikasi Generator Running QO.3 Indikasi Power PLN Ready QO.4 Indikasi Pemanasan Engine

3.4. Prinsip Kerja ATS pada Gedung Perkantoran

3.4.1. Sistem Power PLN On

Ketika IO.1 Posisi close maka system PLN bekerja QO.3 akan menyala sebagai lampu indikasi untuk power PLN ready dari jaringan QO.1 akan menyala sebagai indikasi bahwa CB PLN on QI.0 akan menyala menyatakan bahwa CB PLN on

3.4.2. Sistem Pemanasan Engine Generator

Jika dalam 1 minggu PLN tidak pernah padam ,maka Generator akan running secara otomatis (QI.1) tetapi CB generator tdaka akam pernah close (QI.2) dan menandakan bahwa engine sedang dipanaskan maka indikasi pemanasan engine akan menyala (QO.4).

3.4.3. Sistem Generator

Ketika power PLN off maka generator akan jalan secara otomatis (QI.1) dimana Generator tersebut membutuhkam waktu selama 3 second untuk mencapai rpm normal setelah 3s engine running maka 1 second kemudian CB Generator closed (QI.2) , (QO.2) mengindikasikan bahwa generator running normal atau power di supply dari generator.

3.4.4. Sistem Perpindahan antara PLN dan Generator

Perpindahan PLN ke Generator

Sitem yang diutamakan adalah power PLN ,maka ketika power PLN padam (IO.1) posisi open maka system akan berpindah ke Generator ,dimana proses dari system generator ini membutuhkan 3s untuk engine start dan 1s untuk CB close (QI.2)

44

ketika proses power PLN sudah ready (QO.3) maka CB generator akan open (QI.1) ,tetapi mesin generator tidak langsung off (proses colling down) selama 3s setelah engine generator stop maka CB PLN on

3.4.5 Sistem Emergency Stop

ketika proses PLN/Generator ready dan terjadi hal emergency pada proses PLN atau generator maka semua system akan terhenti.

Start

PLN

Apakah PLNberoperasi?

CB PLNON

Htung hari selama 7 hariapakah PLN pernah off

Starting Gensetuntuk pemanasan

End

T = 15 m

Genset stop

Starting Genset

CB Genset on

PLN on ?

CB Genset off

T = 3 s

T = 3 s

T = 1 s

no

yes

yes

no

Gambar 3.6 Flowchart Sistem ATS

45

3.5. Tahap Pemrograman Untuk menjalankan alat ini tentunya harus menggunakan software

pendukung. program PLC yang digunakan untuk merancang program pengendalian ATS yaitu software Simatic S7 lite v3.0. Dalam merancang pengendaliannya terlebih dahulu dipahami bahasa program yang akan digunakan. Setelah itu baru dipadukan untuk membangun suatu program yang sesuai dalam mengendalikan ATS yang direncanakan.

Sebelum membahas program ini perlu diketahui flowchart dari program agar saat mendesain program yang dimaksud tidak mengalami benturan intruksi dan kesalahan outputnya. Flowchart tersebut dimulai dari awal mulainya program (start) sampai berhentinya program (stop).

Pada flowchart gambar akan menjelaskan bagaimana cara kerja dari ATS tersebut,untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.6

3.6. Pemrograman PLC dengan menggunakan Siemens S7-300

Programmable logic controller yang digunakan oleh penulis untuk merancang beberapa proses kontrol dalam tugas akhir ini adalah PLC Siemens S7-300, PLC ini dapat beroperasi pada suplai tegangan 100-240 VAC dengan frekuensi 50/60 Hz dan memiliki arus kerja 5A. selain itu PLC ini memiliki jumlah terminal input 16 buah dan terminal output sebanyak 16 buah, sedangkan tegangan kerja sebesar 24 VDC. Sehingga semua input dan output yang digunakan bekerja pada tegangan 24 VDC.

3.6.3. Siemens simatic manager

Pada dasarnya setiap vendor PLC memiliki software pendukungnya masing-masing seperti : PLC Siemens yang menggunakan program Micro Win S7, PLC Omron yang menggunakan Program CX, PLC LG yang menggunakan program KGL Win dan Mitsubishi menggunakan Mitsubishi GX Developer. Program pendukung (software support) ini bertujuan agar setiap pengguna personal komputer yang bermaksud untuk menggunakan PLC sebagai alat kontrol dapat berkomunikasi dengan PLC itu sendiri. Walaupun setiap merk PLC menggunakan software yang berbeda-beda, namun pada dasarnya sistem operasionalnya sama saja. Siemens Simatic Manager memiliki enam simbol dasar yang digunakan pada pemrogramannya. Setiap simbol memiliki keunikan tersendiri. Keenam simbol tersebut antara lain :

I : digunakan sebagai simbol input PLC Q : digunakan sebagai simbol output PLC T : digunakan sebagai simbol timer pada PLC

46

C : digunakan sebagai simbol counter (pencacah) pada PLC M : digunakan sebagai internal relay yang ada di dalam PLC Ini berarti bahwa semua peralatan yang diwakili oleh simbol-simbol tersebut akan bekerja hanya pada dua keadaan yaitu : logika 1 atau logika 0.

4. SIMULASI DAN ANALISIS

PLC-SIMATIC S7-300 dapat diprogram dengan 3 bahasa pemrograman yaitu: Ladder diagram (LAD), Instructions List (IL), dan Function Block (FB). Dari tiga type bahasa pemrograman tersebut yang paling banyak dan umum dipakai adalah Ladder (LAD), alasan penggunaan Ladder Diagram (LAD) adalah:

a. LAD adalah yang paling umum dan popular dipakai. b. LAD relative paling mudah dipahami karena secara umum simbol

yang dipakai mirip ganbar dalam rangkaian relay/kontaktor c. Jalur dari kiri ke kanan ini dikenal dengan istiah ladder line d. LAD yang paling umum disupport oleh semua jenis PLC.

4.2. Simulasi Program

Sebelum melakukan pengujian program langsung menggunakan PLC, ada baiknya dilakukan simulasi tersebih dahulu untuk mengetahui apakah program yang dibuat telah benar dan bekerja sesuai dengan yang diinginkan. Adapun langkah-langkah dalam melakukan simulasi adalah sebagai berikut:

1. Membuat program Ladder yang akan di jalankan 2. Ladder yang telah siap, di download ke PLC 3. Menjalankan PLC simulator setelah program selesai dibuat, yang

dapat dilihat seperti tampilan berikut.

47

4. Setelah jendela simulator muncul, berikutnya memasukkan modul-modul yang dibutuhkan seperti I/0, timer, counter dan lain-lain sesuai dengan kebutuhan melalui menu insert dan memiilih modul yang diperlukan. Dapat dilihat sebagai berikut.

5. Mengonlinekan simulator terhadap software Simatic Step 7 Lite dengan mengklik icon connect online yang berada di toolbar.

6. Kemudian mendownload program ke simulator dengan cara mengklik icon download pada toolbar.

48

7. Setelah program terdownlaod berikutnya, 1. mengaktifkan

monitoring 2. run simulator 3. memberikan masukan pada simulator dengan mencentang bit-bit masukan simulator. 4. mengamati perubahan output yang terjadi pada output bit simulator 5. mengamati eksekusi program. Apakah semuanya telah berjalan dengan benar

Gambar 4.5

8. Agar program dapat berjalan setelah didownload ke PLC, bit masukan PLC I0.0 harus dienergized untuk memicu program agar berjalan. Program akan dieksekusi dari program paling atas sampai yang paling bawah dan kembali lagi ke atas, demikan seterusnya sampai ketika bit masukan PLC I0.1 dienergize maka program akan berhenti. Pada saat program dijalankan PLC akan mangaktifkan output

12

5

3 4

49

9. Jika masih terdapat kesalahan, stop simulator dan nonaktifkan

monitoring sebelum melakukan pengeditan program.

10. Selesai.

4.3. Program ATS

Pemrograman yang digunakan untuk mengaktifkan gerbang-gerbang logika pada PLC hanya menggunakan Ladder Diagram Linguange (Diagram tangga). Sesudah pembuatan flowchart maka bentuk susunan Instruksi dalam program PLC yang dibangun terlihat seperti Gambar 4.1 berikut :

50

4.1. Diagram Ladder ATS

4.4. Realisasi system ATS

Pada bab tiga telah dijelaskan sistem ATS serta cara kerjanya.Maka perwaktuan telah diatur sebelumnya akan di uji kebenaranya melalui berjalannya system yang ada pada prototype

51

Gambar 4. Realisasi ATS di Laboratorium Digital

4.4. Pengujian PLC

Setelah dipastikan program yang dibuat telah benar, selanjutnya melakukan pengujian PLC.

1. Dihidupkan Power PLC, Komputer dan Power Plant. 2. Dihubungkan Modul PLC dengan Laptob menggunakan PC Adapter

USB. 3. PLC Dijalankan dengan software Simatic Step 7 Lite. 4. Dionlinekan Modul PLC dengan Laptob sama seperti melakukan

simulasi. USB boleh tetap ada tetapi tidak ada hubungannya lagi dengan Laptop

5. Run Modul PLC dengan mengarahkan sakelar yang ada pada prosesor PLC ke mode Run.

6. Dalam pengujian Modul PLC, masukan yang diberikan pada input langsung ke bit input yang di PLC

7. Perubahan yang terjadi pada input/output PLC dapat langsung diamati dengan melihat keadaan lampu yang terdapat pada bit-bit input/output PLC

8. Diamati apakah Modul PLC telah bekerja sesuai dengan yang diinginkan, jika ya maka semua setingan yang dilakukan dan program yang dibuat telah benar.

9. Untuk menghentikan sistem, tekan tombol stop pada Modul PLC dan Plant.

52

4.5. Analisa

Dari pengujian PLC yang dilakukan melalui beberapa percobaan diperoleh halhal sebagai berikut :

1. Apabila sumber utama PLN padam, pada saat yang bersamaan sistem ATS akan bekerja untuk menghidupkan sistem genset. Sistem ATS akan membuat kontaktor 1 yang terhubung pada PLN berada pada kondisi terbuka. Bersamaan dengan terbukanya kontaktor 1, maka kontaktor 2 akan berada pada kondisi tertutup. Hasil pengujian menunjukan bahwa sistem ATS untuk pemindah sumber tegangan dari PLN ke genset mampu bekerja sesuai yang diharapkan.

2. Apabila sumber dari PLN tiba-tiba hidup maka sistem ATS diharapkan dapat bekerja untuk mengendalikan proses pemindahan sumber tegangan dari genset ke PLN. Proses ini terjadi dengan cara mematikan kontaktor 2 dan menghidupkan kontaktor 1. Hasil pengujian menunjukan bahwa proses pemindahan sumber ke sumber tegangan PLN bekerja sesuai dengan yang di harapkan.

3. Apabila terjadi gangguan pada sistem ATS yang disebapkan sumber dari genset atau sumber dari PLN yang dapat merusak peralatan ATS, untuk mengamankannya yaitu penyediaan tombol emergency berfungsi untuk mematikan semua sistem yang bekerja

Dengan menggunakan prosedur-prosedur di atas semua percobaan dapat dijalankan dengan baik dan sesuai dengan yang diharapkan. Semua program dapat dieksekusi dengan baik tanpa adanya error pada program yang dibuat pada saat PLC menjalankan program. Perubahan output PLC terhadap masukan yang diberikan ke input PLC sesuai dengan tujuan yang diinginkan dari program yang dibuat.

4. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasaikan hasil pengujian serta analisis dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Hasil simulasi yang dilakukan sesuai dengan tujuan telah berjalan dengan baik, dimana Program ATS berjalan sesuai dengan yang dimaksud.

2. PLC yang digunakan cukup memenuhi kondisi kebutuhan rancangan yang diperlukan, sehingga setelah program disimulasikan dan di download ke