google9994061763b50a58.html

Perkembangaan Otomasi Industri

Perkembangan teknologi industri dewasa ini tumbuh dengan pesat seiring dengan perkembangan ilmu dan teknologi. Perkembangan ini tampak jelas di industri manufaktur, dimana sebelumnya banyak pekerjaan menggunakan tangan manusia secara manual beralih digantikan oleh mesin.

Kegiatan produksi di sebuah perusahaan manukfatur

Kerja mesin diharapkan dapat memberikan efisiensi biaya serta ketahanan produksi jika dibandingkan dengan tenaga manusia. Dalam perkembangan mesin-mesin ini maka lahirlah generasi otomasi industri dimana pekerjaan suatu pabrik dikerjakan oleh mesin atau robot, baik secara semi otomasi maupun otomasi penuh. Otomasi adalah teknologi yang memanfaatkan aplikasi mekanik, elektronik dan sistem komputer untuk mengoperasikan dan mengendalikan operasi (Rudy Wawolumaja, 2013: 1).

Agus Putranto et al (2008: 4) menerangkan sistem otomasi industri dapat diartikan sebagai sistem dengan mekanisme kerja dikendalikan oleh peralatan elektronik (electronic hardware) berdasarkan urutan-urutan perintah dalam bentuk program perangkat lunak (electronic software) yang disimpan dalam unit memori kontroler elektronik. Perkembangan teknologi otomasi (automation) pertama kali digunakan di industri mobil Fords di Detroit, waktu itu otomasi Detroit mempunyai arti sistem ban berjalan, yaitu alat mekanis untuk handling diantara mesin perkakas sehingga menjadi suatu lintas produksi yang kontinyu. Kelanjutan otomasi Detroit diterapkan pada perakitan motor listrik, radio, TV, Automated push button factory, dan pengendali otomatis proses kontinyu (Rudy Wawolumaja, 2013: 1).

Teknologi otomasi industri sejak muncul sampai sekarang mengalami perkembangan pesat, hal ini tidak terlepas dari berkembangnya teknologi elektronika dan komputer serta munculnya Integrated Circuit (IC). Berdasarkan pemaparan Zuhal dan Zhanggischan (2004), mengenai perkembangan teknologi elektronika diawali dengan pengenalan prinsip elektrodinamis untuk mesin dinamo yang ditemukan oleh Werner von Siemens pada tahun 1866, dapat dianggap sebagai titik awal aplikasi listrik sebagai pembawa energi. Hal ini menjadi dasar untuk pengkonversian energi mekanik ke energi listrik yang efisien dan memungkinkan untuk pembangkitan listrik berdaya tinggi. Pada tahun 1879, Siemens membuat lokomotif listrik pertama, dan setahun kemudian menciptakan elevator yang pertama. Namun tahap terpenting dalam era elektronika modern terjadi pada pertengahan abad ke-20 dengan penemuan transistor oleh W. Shokcley, J. Barden, dan W. Brattain (1948), dan perkembangan kelanjutannya, integrated circuit. Teknologi semikonduktor sebagai bahan pembuatannya berkembang pesat yang memiliki banyak keuntungan.

Paruh kedua abad ke-20 dicirikan oleh miniaturisasi sirkuit elektronik dengan penempatan banyak komponen pada suatu substrat silikon yang memiliki suatu fungsi elektronik kompleks pada sebuah chip (integrated circuit). Jika digabungkan dengan rekayasa software dan meterial-material baru untuk penyimpanan informasi digital, maka teknologi IC adalah salah satu motor utama dari revolusi dunia komputer dan komunikasi saat ini yang diusulkan oleh J. Von Neumann (Zuhal dan Zhanggischan, 2004: xii).

hierarki sistem otomasi

Penemuan-penemuan tentang elektronika maupun mekanika seperti yang dijelaskan sebelumnya mengawali era otomasi dimana suatu mesin yang awalnya dikendalikan oleh sistem konvensional atau (Fixed Wired Control) digantikan oleh relay elektromagnetik dan Solid State Relay sebagai komponen kontrolnya. Selanjutnya lahirlah teori sistem kontrol yang menurut Aris Triwiyatna (2011: 1), adalah suatu kumpulan cara atau metode yang dipelajari dari kebiasaan-kebiasaan manusia dalam bekerja, dimana manusia membutuhkan suatu pengamatan kualitas dari apa yang telah mereka kerjakan sehingga memiliki karakteristik sesuai dengan yang diharapkan pada mulanya. Teori sistem kontrol yang dikenal saat ini mengalami kemajuan pesat pada pertengahan abad ke-19, ketika J.C. Maxwell, E.J. Routh, dan Lyapunov merumuskan teori kontrol stabilitas sistem untuk pertama kalinya (Zuhal dan Zhanggischan 2004: xiii).

Tuntutan kerja dari sebuah mesin dari tahun ke tahun semakin kompleks sehingga memerlukan sistem kontrol yang kompleks juga. Jika sistem kontrol sangat kompleks, dapat dibayangkan berapa banyak relay yang dibutuhkan sebagai komponen kontrolnya, selain itu sistem kontrol konvensional memiliki banyak kelemahan. Dari tuntutan industri seperti ini maka dikembangkan suatu sistem kontrol modern menggunakan Programmable Logic Controller (PLC). Hanif Said (2012: 2), mengemukakan PLC adalah perangkat yang dirancang untuk menggantikan sistem kontrol konvensional. PLC pertama kali dirancang oleh perusahaan General Motor (GM) sekitar tahun 1968. Ide utamanya adalah mensubtitusi relay yang digunakan untuk mengimplementasikan rangkaian kontrol.

Teknologi otomasi selain ditunjang teknologi elektronika juga tidak terlepas dari salah satu teknologi mekanika yaitu mekatronika. Alciatore dan Histand (2012: 2) menjelaskan pengertian mekatronika adalah The interdisciplinary field of engineering dealing with the design of products whose function relies on the synergistic integration of mechanical and electronic components coordinated by a control architecture atau bidang interdisipliner pemesinan yang berhubungan dengan desain produk yang berfungsi tergantung pada integrasi sinergis dari komponen mekanik dan elektronik yang dikendalikan oleh sistem kontrol (Terjemah: Pujirianto). Komponen utama pada suatu sistem mekatronika adalah pneumatik, elektro pneumatik, hidrolik, dan kontroler. Sistem mekanik pneumatik dan elektro pneumatik menggunakan gaya tekan udara yang dimampatkan, sedangkan hidrolik menggunakan fluida yang bertekanan sebagai gaya gerak. Kontroler/pengendali digital dapat diibaratkan otak pada manusia untuk memproses data dari sensor untuk kemudian memberi perintah pada aktuator.

Teknologi otomasi industri yang sedemikian pesat kemajuannya masih menyisakan beberapa kendala, salah satunya tidak jarang ditemui kegagalan, kerusakan atau gangguan yang harus diantisipasi dalam bentuk perawatan dan pemeliharaan, disamping layanan prima dalam instalasi dan setup awal penerapan otomasi industri. Dilihat secara hardware dan software sistem otomasi banyak berhubungan dengan komponen elektronik, program komputer, pengukuran, sensor, aktuator, dan sistem pengaturan, oleh karena itu seorang pekerja yang memberikan layanan dan penjaminan kualitas terhadap operasional sistem industri harus memiliki kompetensi di bidang tersebut di atas, dilandasi teori dasar dan sikap yang profesional.

Berikut salah satu contoh penerapan otomasi industri

Belajar PLC

 Belajar PLC bagi seseorang yang terjun ke dunia automation industry adalah hal yang mutlak. PLC adalah sumber kontrol utama yang mengendalikan pekerjaan-pekerjaan otomasi. Bagi Pemula, mungkin catatan sebagian skripsi saya ini semoga bisa membantu untuk belajar PLC dari awal. Disini saya fokuskan untuk belajar PLC merk Siemens tingkat dasar.

A.      PLC

PLC adalah perangkat yang dirancang untuk menggantikan sistem kontrol konvensional. PLC pertama kali dirancang oleh perusahaan General Motor (GM) sekitar tahun 1968. Ide utamanya adalah mensubtitusi relay yang digunakan untuk mengimplementasikan rangkaian kontrol.

PLC secara bahasa berarti pengontrol logika yang dapat diprogram. Dengan kata lain, PLC merupakan suatu sistem peralatan yang digunakan untuk mengontrol suatu peralatan atau sistem lain menggunakan suatu rangkaian logika yang dapat diprogram sesuai kebutuhan berbeda dengan rangkaian kontrol konvensional yang semuanya berwujud fisik, tampak sebuah PLC pada gambar 2.24.

Gambar 2.24.    PLC Siemens Tipe S7 300

 

Gambar 2.25.    Elemen Dasar Sebuah PLC

Gambar 2.26.    Blok Diagram PLC

 1.         Komponen Dasar PLC

PLC tersusun atas beberapa komponen dasar, yaitu:

a.       Power Supply

Power supply berfungsi untuk menyuplai daya ke semua komponen dalam PLC. Biasanya tegangan power supply PLC adalah 220VAC atau 24 VDC.

b.      Central Processing Unit (CPU)

CPU merupakan otak dari PLC yang mengerjakan berbagai operasi, antara lain mengeksekusi program, menyimpan dan mengambil data dari memori, membaca kondisi/nilai input serta mengatur nilai output, memeriksa kerusakan (self-diagnostic), serta melakukan komunikasi dengan perangkat lain.

c.       Memori

Memori adalah tempat untuk menyimpan program dan data yang akan diolah dan dijalankan oleh CPU. Memori dalam PLC Siemens terdiri dari susunan biner yang dikelompokkan sebagai berikut :

1)        Bit yang terdiri dari dua kondisi biner 1 atau 0

2)        Byte yang terdiri dari delapan bit

3)        Word yang terdiri dari 16 bit atau 2 byte

4)        Double Word yang terdiri dari 32 bit atau 4 byte atau 2 word

Gambar 2.27.     Pengaturan Memori dalam PLC Siemens

d.      Modul Input dan Output

Modul Input dan Output merupakan bagian PLC yang berhubungan dengan perangkat luar yang memberikan masukan kepada CPU seperti saklar dan sensor maupun keluaran dari CPU seperti lampu, motor dan solenoid valve. Pengkodean untuk adressing input dan output pada PLC Siemens adalah huruf I untuk input dan Q untuk output.

e.       Fasilitas Komunikasi (COM)

Fasilitas komunikasi mutlak diperlukan dalam sebuah PLC, untuk melakukan pemrograman dan pemantauan atau berkomunikasi dengan perangkat lain.

Gambar 2.28.    Modul MPI sebagai Fasilitas Komunikasi PLC dengan PC

2.         Sistem Pemrograman PLC

Berkaitan dengan pemrograman PLC, ada lima model atau metode yang telah distandarisasi penggunaannya oleh IEC (International Elektrical Commision) 611311-3, yaitu:

a.       Daftar Instruksi (Instruction List)

Pemrograman dengan menggunakan instruksi-instruksi bahasa level rendah (Mneumonic), seperti LD/STR, NOT, AND dan lain sebagainya.

b.      Diagram Ladder (Ladder Diagram)

Pemrograman berbasis logika relay, cocok digunakan untuk persoalan kontrol diskret dimana input/output hanya memiliki dua kondisi ON atau OFF, seperti pada sistem kontrol konveyor, lift, dan motor industri.

c.       Diagram Blok Fungsional (Function Block Diagram)

Pemrograman berbasis aliran data secara grafis, banyak digunakan untuk tujuan kontrol proses yang melibatkan perhitungan-perhitungan kompleks dan akuisi data analog.

d.      Diagram Fungsi Sekuensial (Sequensial Function Chart)

Metode grafis untuk pemrograman terstruktur yang banyak melibatkan langkah-langkah rumit, seperti pada bidang robotika, perakitan kendaraan, Batch Control, dan lain sebagainya.

e.       Teks Terstruktur (structural Text)

Tidak seperti keempat metode sebelumnya, pemrograman ini menggunakan statemen-stetemen yang umum dijumpai pada bahasa level tinggi (high level programming) seperti If/Then, Do/While, Case, For/Net, dan lain sebagainya.

3.         Diagram Ladder

 Peneliti akan membatasi pembahasan pemrograman hanya menggunakan diagram ladder karena diagram ladder paling familiar bagi semua tipe dan merk PLC dan mengambil contoh simbol diagram ladder yang digunakan oleh PLC Siemens.

a.       Kontak NO (Normally Open) atau LD (Load)

Suatu kontak yang dalam keadaan normal terbuka atau tidak terhubung. Bila pada kontak tersebut kita beri energi (energize), maka kontak tersebut akan terhubung. Pada PLC Siemens pengkodean untuk alamat adalah terdiri 3 bagian yaitu:

1)        Tipe input (I) atau output (Q)

2)        Nomor rack

3)        Nomor Bit

Pada gambar 2.29. dapat kita lihat untuk pengkodean alamat input adalah I0.0 maka kode alamat tersebut dapat diartikan kontak input dari rack pertama dengan bit pertama.

Gambar 2.29.     Kontak NO

b.      Kontak NC (Normally Close) atau LDI (Load Inverse)

Kontak NC adalah kebalikan dari kontak NO yaitu dalam keadaan normal kontak tersebut tertutup atau terhubung. Bila pada kontak tersebut kita beri energi (energize), maka kontak tersebut akan terbuka atau tidak terhubung.

Gambar 2.30.     Kontak NC

 c.       Kontak OUT

Kontak OUT adalah sebuah intruksi untuk menstransfer nilai atau logika ke device hardware. Pengkodean alamat sama dengan kontak input.

Gambar 2.31.     Kontak OUT

 d.      Kontak Memori Bit

Memori bit adalah sama dengan kontak OUT namun eksekusi tidak ditransfer ke device hardware melainkan disimpan di Memori PLC. Pengkodean untuk memori bit sama seperti kontak OUT namun dengan kode M.

 Gambar 2.32.     Kontak Memori Bit

e.       AND

AND  adalah suatu rangkaian 2 atau lebih suatu kontak yang rangkai secara seri.

Gambar 2.33.     Kontak-Kontak yang Dihubung AND

Tabel 2.1.     Logika Kebenaran AND

I0.0	I0.1	Q0.0
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

f.       OR

OR adalah suatu rangkaian 2 atau lebih suatu kontak yang rangkai secara paralel.

Gambar 2.34.     Kontak-Kontak yang Dihubung OR

 Tabel 2.2.     Logika Kebenaran OR

I0.0	I0.1	Q0.0
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

g.      Timer

Timer adalah suatu instruksi untuk tunda waktu energi, baik tunda waktu ON maupun OFF. Pada gambar 2.35. dapat dilihat pengkodean timer sebagai berikut:

1)        T0 adalah T (kode untuk timer) dan 0 adalah nomor timer

2)        SD adalah tipe timer untuk tunda ON

3)        S5T#5S adalah S5T# (sintak value timer), 5 (value yang bisa disesuaikan kebutuhan), dan S adalah besaran waktu (S=sekon)

 

Gambar 2.35.     Timer Dalam pemrograman PLC

Gambar 2.36. Time Chart Input Terhadap Timer (Timer SD=S_ODT)

h.      Counter

Timer adalah suatu instruksi untuk menghitung jumlah input. Pengkodean untuk counter pada PLC Siemens sebagai berikut:

1)        C0 adalah C (kode untuk counter) dan 0 adalah nomor counter.

2)        S_CUD adalah tipe counter untuk menghitung penambahan dan pengurangan.

3)        CU adalah input untuk counter hitung pengurangan.

4)        CD adalah input untuk counter hitung penambahan.

5)        S adalah input untuk mengaktifkan counter.

6)        PV adalah settingan value counter.

7)        R adalah input untuk mereset counter

8)        Q adalah output counter.

9)        CV adalah value saat penghitungan.

10)    CV_BCD adalah value saat penghitungan dalam bentuk desimal.

Gambar 2.37.     Counter

Tunggu untuk Postingan selanjutnya
Jika artikel ini bermanfaat untuk anda silahkan dishare untuk teman-teman yang mungkin akan membutuhkan