bab 2. elektropneumatik
Post on 19-Nov-2015
110 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
-
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
P a g e 28
BAB 2
ELEKTRO PNEUMATIK
PENGANTAR
Dunia teknologi yang berkembang semakin cepat merupakan tantangan bagi
lembaga pendidikan untuk membenahi semua aspek dalam rangka perbaikan
kualitas luarannya. Salah satu hal yang menjadi sorotan saat ini adalah sistem kerja di
industri yang semakin canggih, sehingga menuntut luaran lembaga pendidikan untuk
memiliki kompetensi yang sesuai dengan kebutuhan di industri nantinya. Sistem
pneumatik adalah salah satu sistem kontrol yang kini mulai ramai digunakan di
industriindustri modern, karena efektif dan efisien serta murah dalam hal
penggunaan sumber tenaga dan biaya.
Elektropneumatik pada hakekatnya terdiri dari dua sistem pengontrolan,
yaitu sistem pneumatik dan elektropneumatik. Pengontrolan sistem pneumatik
menggunakan sumber tenaga dari udara bertekanan, sehingga hemat biaya.
Sedangkan sistem elektropneumatik menggunakan sumber tenaga disamping udara
bertekanan, juga berasal dari sumber tenaga listrik dengan kapasitas tegangan dan
daya yang relatif kecil. Dengan demikian kedua sistem pengontrolan ini sangat
ekonomis.
Karakteristik dan aplikasi pneumatik
Bidang aplikasi yang menggunakan pneumatik meliputi :
Secara umum dalam penanganan material, seperti :
- Pencekamam benda kerja
- Penggeseran benda kerja
- Pengaturan posisi benda kerja
- Pengaturan arah benda kerja
Penerapan umum
Pengemasan Pemakanan Pengukuran Pemilahan bahan Pengaturan
buka / tutup Pemindahan material Pemutaran dan pembalikan benda kerja
Penyusunan benda kerja Pengerjaan stempel dan embosing pada benda kerja.
-
P a g e | 29
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Pneumatik diterapkan dalam pemesinan dan operasi kerja seperti :
Pengeboran
Pembubutan
Pengefraisan
Penggergajian
Pengeboran
Pembubutan
Penyelesaian akhir
Kontrol kualitas
Pengubahan bentuk
Keunggulan dan karakteristik khas dari udara bertekanan adalah :
- Ketersediaan : Udara praktis terdapat dimana-mana dalam jumlah yang terbatas.
- Transportasi : Udara dengan sangat mudah dapat ditransportasikan melalui pipa
saluran sampai jarak yang jauh.
- Penyimpanan : Udara bertekanan dari kompresor dapat disimpan dalam tabung
untuk sewaktu-waktu dipergunakan
- Temperatur : Udara bertekanan relatif tidak peka terhadap perubahan
temperatur, sehingga menjamin pengoperasian yang handal.
- Tahan ledakan : Udara bertekanan tidak mengandung resiko terbakar atau
meledak.
- Bersih : Udara bertekanan tanpa lubrikasi adalah bersih. Ini penting dalam
industri makanan, kayu & tekstil.
- Konstruksi : Konstruksi komponen yang sederhana sehingga harganya murah
- Kecepatan : Udara bertekanan merupakan media kerja yang cepat.
- Pengaturan : Dengan menggunakan komponen-komponen udara bertekanan,
kecepatan dan gaya dapat diatur.
- Beban berlebih: Perkakas dan elemen kerja pneumatik akan tetap aman
terhadap beban berlebih yang diberikan. Beban berlebih akan menyebabkan
peralatan berhenti tanpa ada kerusakan sedikitpun
-
P a g e | 30
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Kekurangan dari udara bertekanan adalah :
- Pengadaan : Udara bertekanan harus disiapkan dengan baik untuk mencegah
timbulnya resiko keausan komponen pneumatik (akibat partikel debu dan
kondensasi).
- Mampu dimampatkan : Udara bertekanan dapat dimampatkan sehingga tidak
mungkin diperoleh kecepatan piston yang teratur & konstan.
- Gaya : Udara bertekanan hanya efisien sampai gaya tertentu (untuk tekanan 6 7
bar atau 600 700 kPa) maka gaya berkisar antara 20.000 30.000 Newton.
- Gangguan suara: Udara buangan menimbulkan suara yang bising Untuk
mengatasi digunakan material peredam suara Biaya : Pemakaian udara
bertekanan memerlukan biaya yang relatif mahal.
Pengertian
Elektropneumatik merupakan pengembangan dari pneumatik, dimana prinsip
kerjanya memilih energi pneumatik sebagai media kerja (tenaga penggerak)
sedangkan media kontrolnya mempergunakan sinyal elektrik ataupun elektronik.
Sinyal elektrik dialirkan ke kumparan yang terpasang pada katup pneumatik dengan
mengaktifkan sakelar, sensor ataupun sakelar pembatas yang berfungsi sebagai
penyambung ataupun pemutus sinyal. Sinyal yang dikirimkan ke kumparan tadi akan
menghasilkan medan elektromagnit dan akan mengaktifkan/mengaktuasikan katup
pengatur arah sebagai elemen akhir pada rangkaian kerja pneumatik. Sedangkan
media kerja pneumatik akan mengaktifkan atau menggerakkan elemen kerja
pneumatik seperti motor-pneumatik atau silinder yang akan menjalankan sistem.
Prinsip Kerja
Sinyal elektrik dialirkan ke kumparan yang terpasang pada katup pneumatik.
Sinyal yang dikirimkan tadi akan menghasilkan medan elektromagnetik dan
akan mengaktifkan katup pengatur arah sebagai elemen akhir pada rangkaian
kerja pneumatik.
Media kerja pneumatik akan mengaktifkan elemen kerja pneumatik seperti
motor pneumatik yang menjalankan sistem
Tenaga fluida adalah istilah yang mencakup pembangkitan, kendali dan aplikasi
dari fluida bertekanan yang digunakan untuk memberikan gerak. Berdasarkan fluida
-
P a g e | 31
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
yang digunakan tenaga fluida dibagi menjadi pneumatik, yang menggunakan udara,
serta hidrolik, yang menggunakan cairan.
Dasar dari aktuator tenaga fluida adalah bahwa fluida mempunyai tekanan yang
sama ke segala arah. Dalam sistem pneumatik, aktuator berupa batang piston
mendapat tekanan udara dari katup masuk, yang kemudian memberikan gaya
kepadanya.
Gaya inilah yang menggerakkan piston pneumatik, baik maju atau mundur. Pada
dasarnya sistem pneumatik dan hidrolik tidaklah jauh berbeda. Pembeda utama
keduanya adalah sifat dari fluida kerja yang digunakan. Cairan adalah fluida yang tidak
dapat ditekan (incompressible fluid) sedangkan udara adalah fluida yang dapat
terkompresi (compressible fluid).
Gambar 24. Prinsip Kerja Pneumatika (silinder kerja tunggal), gerakan disebabkan
oleh adanya tekanan udara.
Udara sebagai fluida kerja pada sistem pneumatik memiliki karakteristik khusus,
antara lain :
Jumlahnya tak terbatas
Mencari tekanan yang lebih rendah
Dapat dimampatkan
Memberi tekanan yang sama rata ke segala arah
Tidak mempunyai bentuk (menyesuaikan dengan tempatnya)
Mengandung kadar air
-
P a g e | 32
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Pada sistem pneumatik terdapat beberapa komponen utama, yaitu
Sistem pembangkitan udara terkompresi yang mencakup kompresor, cooler,
dryer, tanki penyimpan
Unit pengolah udara berupa filter, regulator tekanan, dan lubrifier (pemercik
oli) yang lebih dikenal sebagai Air Service Unit
Katup sebagai pengatur arah, tekanan, dan aliran fluida
Aktuator yang mengkonversikan energi fluida menjadi energi mekanik
Sistem perpipaan
Sensor dan transduser
Sistem kendali dan display
Aktuator yang paling banyak digunakan pada rangkaian pneumatik adalah
silinder. Silinder dapat bergerak maju (extend) atau mundur (retract) dengan cara
mengarahkan aliran udara bertekanan ke satu sisi dari piston menggunakan katup
pengatur arah.
Saat ini dalam penggunaannya pneumatik banyak dikombinasikan dengan sistem
elektrik. Rangkaian elektrik berupa saklar, solenoid, dan limit switch digunakan
sebagai penyusun sistem kendali katup. Untuk aplikasi yang cukup rumit digunakan
PLC (Programmable Logic Controller) yaitu kontroler berdasarkan logika yang dapat
diprogram.
Perbedaan pneumatik dan elektro-pneumatik
Elektro-pneumatik merupakan pengembangan dari pneumatik . Prinsip kerja
elektro-pneumatik hampir sama dengan pneumatik. Yang membedakan hanyalah dari
cara mengontrol aktuator. Berikut adalah gambaran rangkaian elektro-pneumatik
dengan pneumatik:
-
P a g e | 33
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Gambar 25 a. Rangkaian Pneumatik, Gambar 25 b. Rangkaian Elektro-pneumatik
Dari gambar diatas kita dapat membuat beberapa perbedaan. Berikut ini adalah
tabel perbedaan pneumatik dengan elektro-pneumatik dari gambar 24a. dan gambar
24b. :
Tabel 1. Perbedaan Pneumatik dan Elektro-pneumatik
PART PNEUMATIK ELEKTRO-PNEUMATIK
Actuating Device
(output)
Cylinder Cylinder
Processing element
(processor signal)
Valve Solenoid valve
Input elements (input
signal)
Pneumatikal Limit
Switch
Electrical limit switch
Energy Supply (source) Compressor Compressor, Voltage
supply
Dengan adanya perbedaan dari pneumatik dan elektro-pneumatik, pasti ada pula
keuntungan dan kekurangan dari pneumatik dan elektro-pneumatik. Adapun
perbandingan pneumatik dengan elektro-pneumatik sebagai berikut:
-
P a g e | 34
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Tabel 2. Perbandingan Pneumatik dan Elektro-pneumatik
PNEUMATIK ELEKTRO-PNEUMATIK
Variasi rangkaian terbatas Lebih banyak variasi rangkaian
Tidak perlu menggunakan listrik Memerlukan supply listrik
Butuh converter agar dapat
dikendalikan oleh PLC dan
mikroprosesor
Tidak butuh converter agar dapat
dikendalikan melalui PLC dan
mikroprosesor
Sistem kontrol sederhana Sistem control lebih canggih
1. SISTEM ELEKTRO-PNEUMATIK
a. Sinyal listrik
Komponen dasar dari sinyal listrik yaitu menggunakan listrik DC 24 Volt.
Rangkaian sederhana dari rangkaian listrik adalah terdiri dari tegangan
sumber DC, beban dan sistem pengkawatannya.
Gambar 26. Rangkaian Kelistrikan DC Sederhana
Ketika saklar dalam posisi menutup ( ON), arus akan bergerak melalui beban.
Arus tersebut akan melalui sebuah penghantar atau konduktor sehingga akan
mengakibatkan beban atau lampu menyala.
b. Saklar
Saklar adalah komponen dalam rangkaian yang berfungsi untuk memutuskan
atau menyambungkan arus pada beban. Saklar terdiri dari dua jenis yaitu
saklar push button dan saklar mekanik.
1. Saklar mekanik yaitu saklar yang digerakan secara mekanais dalam
menentukan posisi ON atao OFF nya. Posisi tersebut akan tetap selama
belum dirubah posisinya secara mekanik.
-
P a g e | 35
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
2. Saklar push button yaitu saklar yang akan bekerja selama saklar tersebut
ditekan, dan akan kembali ke posisi semula bila saklar tersebt sudah tidak
ditekan kembali.
Gambar 27. Saklar Mekanis dan Push Button
c. Limit switch
Limit switch mekanik dapat disetting pada suatu posisi atau kondisi tertentu.
Pada saat benda kerja menyentuh limit switch tersebut, makan akan
mengeluarkan sinyal untuk mengendalikan suatu sistem. Limit switch ini
biasanya digunakan untuk memutuskan atau menyambung aliran arus.
Gambar 28. Limit Switch
d. Relay
Relay adalah komponen untuk penyambung saluran dan pengontrol sinyal,
yang kebutuhan energinya relatif kecil. Relay ini biasanya difungsikan dengan
elektromagnet yang dihasilkan dari kumparan. Pada awalnya relay ini
-
P a g e | 36
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
digunakan pada peralatan telekomunikasi yang berfungsi sebagai penguat
sinyal. Tapi sekarang sudah umum didapatkan pada perangkat kontrol, baik
pada permesinan ataupun yang lainnya.
Gambar 29. Relay
Pemilihan relay yang sesuai kebutuhan harus memenuhi beberapa kriteria,
antara lain:
- Perawatan yang minim
- Kemampuan menyambungkan beberapa saluran secara independent
- Mudah adaptasi dengan tegangan operasi dan tegangan tinggi
- Kecepatan operasi tinggi, misalnya waktu yang diperlukan untuk
menyambungkan saluran singkat.
Cara kerja relay:
Apabila pada lilitan dialiri arus listrik maka arus listrik tadi akan mengalir
melalui lilitan kawat dan akan timbul medan magnet yang mengakibatkan
pelat yang ada di dekat kumparan akan tertarik ataupun terdorong sehingga
saluran dapat tersambung ataupun terputus. Hal ini tergantung apakah
sambungannya NO atau NC. Bila tidak ada arus listrik maka pelat tadi akan
kembali ke posisi semula karena ditarik dengan pegas.
-
P a g e | 37
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Penunjukkan angka pada relay mempunyai arti sebagai berikut:
Angka yang pertama menunjukkan contactor yang keberapa sedangkan
angka yang kedua selalu bernomor untuk relay NO dan untuk relay yang
NC.
Keuntungan dan kerugian penggunaan Relay:
Keuntungan:
- Mudah mengadaptasi bermacam-macam tegangan operasi
- Tidak mudah terganggu dengan adanya perubahan temperature
disekitarnya, karena relay masih bisa bekerja pada temperature 233 K (-
40o C) sampai 353 K (80o C)
- Mempunyai tahanan yang cukup tinggi pada kondisi tidak kontak
- Memungkinkan untuk menyambungkan beberapa saluran secara
independent
- Adanya isolasi logam antara rangkaian kontrol dan rangkaian utama
-
P a g e | 38
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Oleh karena keuntungan-keuntungan di atas maka penggunaan relay sampai
saat ini masih dipertahankan.
Kerugian:
- Khususnya untuk NO, bila akan diaktifkan timbul percikan api
- Memerlukan tempat yang cukup besar
- Bila diaktifkan, berbunyi
- Kontaktor bisa terpengaruh dengan adanya debu
- Kecepatan menyambung atau memutus saluran terbatas.
e. Solenoid
Di lapangan kita bisa menemukan solenoid dengan arus searah (DC) ataupun
arus bolak balik (AC). Sedangkan yang sering digunakan pada Electro-
pneumatik adalah Solenoid DC. Solenoid DC secara konstruktif selalu
mempunyai inti yang pejal dan terbuat dari besi lunak. Dengan demikian
mempunyai bentuk yang simple dan kokoh. Selain itu maksudnya agar
diperoleh konduktansi optimum pada medan magnet. Bila ada kelonggaran
udara, tidak akan mengakibatkan kenaikan temperature operasi, karena
temperature operasi hanya akan tergantung pada besarnya tahanan
kumparan serta arus listrik yang mengalir. Bila solenoid DC diaktifkan
(switched on) maka arus listrik yang mengalir meningkat secara perlahan.
Ketika arus listrik dialirkan ke dalam kumparan akan terjadi elektromagnet.
Selama terjadinya induksi akan menghasilkan gaya yang berlawanan dengan
tegangan yang digunakan. Bila solenoid dipasifkan (switched off) maka
medan magnet yang pernah terjadi akan hilang dan dapat mengakibatkan
tegangan induksi yang besarnya bisa beberapa kali lipat dibandingkan dengan
tegangan yang ada pada kumparan. Tegangan induksi ini dapat
mengakibatkan rusaknya isolasi pada gulungan koil, selanjutnya bila hal ini
terjadi terus akan terjadi percikan api. Untuk mengatasi hal ini maka harus
dibuat rangkaian yang meredam percikan api, misalnya dengan memasang
tahanan yang dihubungkan secara paralel dengan induktansi. Sehingga bila
terjadi pemutusan arus listrik, energi akan tersimpan dalam bentuk medan
magnet dan dapat hilang lewat tahanan yang dipasang tadi.
-
P a g e | 39
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Gambar 30. Solenoid
2. STRUKTUR DAN KOMPONEN ELEKTRO-PNEUMATIK
Desain sistem dalam elektropneumatik terdiri dari empat bagian yaitu:
a. Supply energi (Compressor air &Electrical)
b. Input elements (Limit switch/push button/proximity sensors)
c. Processing elements (switcing logic,selenoid valves,pneumatic to electric
converter)
d. Actuator and final control elemens (sylinder,motors,directional control valves)
-
P a g e | 40
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
Gambar 31. Elemen Elektropneumatik
3. SIMBOL DAN KATUB IDENTIFIKASI ELEKTRO-PNEUMATIK
a. Simbol pada elektropneumatik
Air service unit
2/2 way valve
3/2 way valve
2
1
2
1 3
-
P a g e | 41
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
4/2 way valve
5/2 way valve
3/2 way valve with
push button
3/2 way valve with
mechanical
button
Double acting
cylinder
Single acting
cylinder
b. Identifikasi katub elektropneumatik
No Kind Indicator
1 Pressure P (Pressure) or 1
2 Output from valve A, B, C, or 2, 4, 6,
3 Loses from valve R, S, T, or 3, 5, 7,
4 Control of signal X, Y, Z, or 1.2 ; 1.4 ; 1.6 ;
4. PENGKAWATAN SINYAL LISTRIK
Diagram pengkawatan sinyal listrik merupakan diagram kendali pada sistem
elektropneumatik.
4 2
1 3
4 2
51
3
2
1 3
2
1 3
-
P a g e | 42
Pneumatik, Elektro Pneumatik dan PLC. Oleh: Rizki Taqwa Maulana
5. INSTALASI UDARA BERTEKANAN
Instalasi udara pada elektropneumatik merupakan komponen penggerak dari
kerja akuator.
top related