tugas menyunting jurnal haelko 098
TRANSCRIPT
Simulasi Pengalih Daya Otomatis Berbasis PLC (Fajar Rica Suhada) 23
SIMULASI PENGALIH DAYA OTOMATIS BERBASIS
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)
Fajar Rica Suhada
Alumni Jurusan Teknik Elektro Universitas Negeri Jakarta Tahun 2013 (098)
Daryanto
Dosen Universitas Negeri Jakarta Jurusan Teknik Elektro
Aris Sunawar
Dosen Universitas Negeri Jakarta Jurusan Teknik Elektro
M Azizil Itqiya
Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Tahun Angkatan 2011 Universitas Negeri Jakarta
No Registrasi 5115111692
ABSTRACTThis study aims to create a system of automatic power divider using PLC. This research
was conducted at the Laboratory PLC Faculty of Engineering Department of Electrical
Engineering State University of Jakarta in October 2012 until January 2013. The
method used is the method of making and laboratory experiments to test the program
with the assistance of AVR Code Vision Systems PLC and then apply it to the
installation of lighting circuit simulator. Instruments of this researc his a PLC, CX-
Programmer software, 712th ACS current sensor 20 A, the load simulat or group.
The first step is to calibrate the flow sensor 712ACS20 A with the help of AVR Code
Vision Systems and software, followed by making a ladder diagram program. Test sper
formed on hardware and software. The test results are then analyzed according to the
criteria of the hardware.
From the results of the test hardware, precision current sensor with a gauge
nearingammeters.Ladder program screated through software Cx-Programmer to work
as desired after receiving input from the current sensor. Simulator series single phase
electrical installations that have experienced more burden to move most of its burden
towards the group load up with the help of the relay after getting orders from the PLC
and when normally it back to its original state. The conclusion of this research is the
automatic power divider system can work after getting input from the PLC when the
load current sensor more then to move most of its burden towards the group in order to
avoid the burden of backup power outages.
Kata kunci : Teknik Instalasi, overload, PLC, instruksi dasar
Kebutuhan energi listrik (tenaga listrik)
baik di sektor rumah tangga, gedung
perkantoran, maupun industri meningkat
tajam seiring dengan tingkat pendapatan
masyarakat dan pertumbuhan industri.
Dengan kebutuhan listrik masyarakat dan
Industri yang terus berkembang secara
pesat maka suplai tenaga listrik menjadi
sebuah kebutuhan utama.
24 HAELKO, Vol. 098, No. 1, April 2013 : 23-32
Akibatnya timbul persoalan dalam
menghadapi kebutuhan daya listrik yang
tidak tetap dari waktu ke waktu.
Pemakaian beban yang melebihi kapasitas
daya pada suatu kelompok beban akan
mengakibatkan overload . Pemakaian
beban berlebih ini dapat menyebabkan
trip pada MCB. MCB yang mengalami trip
ini akan mengakibatkan beban kehilangan
daya secara langsung. Apabila hal ini
terjadi terus menerus akan mengakibatkan
beban – beban seperti alat elektronik,
motor listrik, AC, maupun mesin industri
tidak dapat beroperasi sebagaimana
mestinya dan lebih cepat
rusak.(Suhadi:2008)
Untuk mengatasi masalah kelistrikan
tersebut diperlukan sistem kontrol
otomatis yang dapat mengatur pasokan
energi listrik pada tiap beban agar
peralatan elektronik maupun mesin
industri masih dapat bekerja walaupun
sedang terjadi overload .
Dari uraian latar belakang diatas, maka
masalah yang diidentifikasi adalah sebagai
berikut:
1. Bagaimana memenuhi kuantitas dan
kualitas pasokan energi listrik?
2. Bagaimana mendeteksi kelebihan
overload dan memindahkan beban
sebelum MCB bekerja?
3. Bagaimana mengatur pasokan energi
listrik menggunakan PLC?
4. Bagaimana cara kerja sistem kontrol
pada satu grup yang overload
dialihkan sebagian bebannya pada
grup beban yang tidak dalam
pemakaian penuh?
INSTALASI LISTRIK
Instalasi listrik adalah saluran listrik
termasuk alat-alatnya yang terpasang di
dalam dan atau di luar bangunan untuk
menyalurkan arus listrik setelah atau di
belakang pesawat pembatas/meter milik
perusahaan. Untuk pemasangan instalasi
listrik penerangan dan tenaga untuk
rumah/gedung terlebih dahulu harus
melihat gambar-gambar rencana instalasi
yang sudah dibuat oleh perencana
berdasarkandenah rumah/bangunan
dimana instalasinya akan dipasang.
OVERLOAD
Pengertian overload khususnya dalam
bidang elektronika adalah suatu keadaan
dimana beban listrik yang mengalir
melebihi kapasitas yang tersedia. Sebab-
sebab terjadinya overload atau kelebihan
muatan listrik bisa di karenakan terlalu
besar sumber listrik yang di gunakan, atau
terjadi kegagalan pada salah satu
rangkaian yang menyebabkan naiknya
beban listrik yang berlebihan.(Dwi:2011)
Simulasi Pengalih Daya Otomatis Berbasis PLC (Fajar Rica Suhada) 25
PLC
Definisi Programmable Logic Controller
menurut National Electrical Manufactures
Assosiation (NEMA) adalah suatu alat
elektronika digital yang menggunakan
memori yang dapat diprogram untuk
menyimpan instruksi – instruksi dari suatu
fungsi tertentu seperti logika, sekuensial,
pewaktuan, pencacahan dan aritmatika
untuk mengendalikan mesin dari
proses.(Prih Sumardjati:2008)
Perangkat yang terdapat pada PLC
tersusun dari lima komponen utama, yaitu:
1) Prosesor
2)
Memori
Terdiri dari dua jenis memori yaitu :
a) Read Only Memory (ROM)
b)
Random Access Memory (RAM)
3) Modul Input dan Output
4) Alat Pemrograman
Alat pemrograman dapat berupa komputer
maupun Hand Held Programmer .(Wiliam
Bolton; 2004)
5)
Catu Daya
INSTRUKSI DASAR
Berikut ini adalah instruksi – instruksi
yang terdapat pada PLC:
1) Instruksi Dasar
Instruksi dasar merupakan Instruksi yang
digunakan untuk membuat rangkaian
logik dari diagram tangga. Intruksi tersebut
adalah sebagai berikut:
a.
AND
Gerbang AND akan mempunyai keluaran
1 jika semua masukan pada logika 1,
sebaliknya akan mempunyai keluaran 0
jika semua masukannya adalah 0. Jika
salah satu masukan mempunyai logika 0
maka keluarannya akan berlogika 0.
Gambar 1 Gerbang AND
b.
OR
Gerbang OR akan memberikan keluaran 1
jika salah satu dari masukannya pada
keluaran 1. Jika diinginkan keluaran
bernilai 0, maka semua masukan harus
dalam keadaan 0.
Gambar 2. Gerbang OR
26 HAELKO, Vol. 098, No. 1, April 2013 : 23-32
c. NOT
Gerbang NOT merupakan gerbang satu
masukan yang berfungsi sebagai pembalik
(inverter ). Jika masukannya tinggi maka
keluarannya rendah dan sebaliknya.
Gambar 3. Gerbang NOT
d. NAND
Gerbang NAND akan mempunyai
keluaran 0 bila semua masukan pada
logika 1, sebaliknya jika ada sebua logika
0 pada sembarang masukan pada gerbang
NAND maka keluarannya akan bernilai 1.
Kata NAND merupakan kependekan dari
NOT AND yang merupakan ingkaran dari
gerbang AND.
Gambar 4. Gerbang NAND
e. NOR
Gerbang NOR akan memberikan keluaran
0 jika salah satu dari masukan pada
keadaan 1, jika diinginkan keluaran
bernilai 1, maka semua masukan harus
dalam keadaan 0. Kata NOR merupakan
kependekan dari NOT OR, yang
merupakan ingkaran dari Gerbang OR.
Gambar 5. Gerbang NOR
f. Ex-OR
Gerbang EXOR (dari kata Exclusive OR)
akan memberikan keluaran 1 jika
masukan-masukannya mempunyai
keadaan yang berbeda. keluaran Gerbang
Ex-OR merupakan penjumlahan biner dari
masukannya.
Gambar 6. Gerbang Ex-OR
Simulasi Pengalih Daya Otomatis Berbasis PLC (Fajar Rica Suhada) 27
2) Instruksi Timer
Timer berfungsi untuk mengaktifkan suatu
keluaran dengan interval waktu yang dapat
diatur. Pengaturan waktu dilakukan
melalui nilai setting ( preset value).
Gambar 7. InstruksiTimer
3) Instruksi Counter
Counter atau penghitung merupakan suatu
sinyal dari kerja mesin yang menjadi input
dalam PLC. Perintah CNT juga sebagai
penunda kerja kontak CNT yang
mengendalikan kontak lain atau output.
Pada CNT bukan waktu yang dihitung
melainkan jumlah sinyal yang menjadi
input dari CNT itu sendiri. Input yang
dihitung CNT dalam PLC antara 0000
sampai 999,9 kali hitungan sinyal input.
CNT dapat di reset bila akan dihentikan
kerjanya dan akan bekerja menghitung dari
awal bila reset
Gambar 8. Instruksi Counter
1) Instruksi Set / Reset
Instruksi SET digunakan untuk memaksa
hasil keluaran menjadi ON, sedangkan
instruksi RESET digunakan untuk
memaksa saluran menjadi OFF. Hasil
keluaran yang telah di SET tidak akan
berubah sampai diberi instruksi RESET.
Gambar 9. Instruksi Set / Reset
2)
Instruksi Keep
Instruksi KEEP digunakan untuk memaksa
hasil keluaran menjadi ON. Pada PLC
Omron KEEP ini sama fungsinya dengan
instruksi SET/Reset. Bedanya pada
penulisan programnya, kalau instruksi
KEEP, sinyal input untuk set dan Reset
digabung menjadi 1 blok, tetapi kalau
instrusi set/reset sinyal input set dan reset
dipisah menjadi 2 blok.
Gambar 10. Instruksi Keep
28 HAELKO, Vol. 098, No. 1, April 2013 : 23-32
METODE PENELITIAN
Metode yang akan digunakan dalam
melakukan penelitian adalah metode
eksperimen laboratorium yaitu membuat
dan melakukan uji program kemudian
menerapkannya pada simulator
pembagian grup beban.
Penelitian yang akan dilakukan yaitu
merancang sebuah sistem kontrol
pembagi daya otomatis ketika terjadi
overload .Sistem pembagi daya otomatis
akan bekerja dengan menggunakan PLC
produksi Omron yang telah diprogram
melalui sebuah PC dengan memanfaatkan
softwareCx - Programmer.
HASIL PENELITIAN
Perubahan arus yang terjadi ketika pada
grup beban utama mengalami kelebihan
beban (overload), kemudian memicu relai
untuk memindahkan sebagian beban pada
grup utama menuju grup cadangan. Proses
perpindahan beban dengan dibantu relai ini
terjadi sebanyak 2 (dua) kali. Selanjutnya
setelah 2 kali bekerja maka alarm akan
menyala menandakan beban sudah dalam
kondisi penuh yang dapat mengakibatkan
MCB trip.
Tabel 1. Analisis hasil pengujian program
PLC
Pada tabel 1 dapat dijelaskan bagaimana
kondisi input dan output untuk berbagai
kondisi. Untuk pengalamatan keterangan
input dan output PLC dapat dilihat pada
tabel 3.1 dan 3.2. Setelah ditekan tombol
start maka alat sudah bersiap sesuai
dengan fungsinya masing – masing. Pada
kondisi awal yaitu arus dalam kondisi
normal, Port C.0 (relai NO) dan Port C.1
(relai NO) mengaktifkan output 1001
sebagai indikator bahwa arus dalam
kondisi normal. Ketika kondisi beban
penuh yang pertama Port C.0 (relai NC)
mengaktifkan output 1002 sebagai lampu
indikator bahwa relai 1 sedang bekerja dan
1003 untuk memerintahkan relai 1
melakukan pemindahan beban sekaligus
mematikan lampu kondisi normal (1001).
Jika kondisi arus mengalami lonjakan
kembali maka Port C.1 (relai NC)
Sumber: Jurnal Fajar Rica Suhada : h.48
Simulasi Pengalih Daya Otomatis Berbasis PLC (Fajar Rica Suhada) 29
mengaktifkan output 1004 sebagai
indikator bahwa relai 2 telah bekerja dan
1005 untuk memerintahkan relai 2
melakukan pemindahan beban. Apabila
kondisi beban penuh kembali terjadi maka
Port C.2 (relai NC) akan mengaktifkan
output 1006 untuk menghidupkan alarm
dan lampu bahaya yang menandakan
bahwa sedang dalam pemakaian beban
penuh dan apabila dipaksakan dan
ditambah pemakaian beban akan
mengakibatkan MCB trip.
Analisis Pengujian Kerja Relai Sebagai
Input PLC dari AVR Sistem
Tabel 2. Analisis kerja relai sebagai input
PLC
Pada tabel 2 dijelaskan bagaimana fungsi
relai bekerja sesuai sebagai input PLC.
Relai yang bekerja sesuai dengan perintah
yang diberikan pada saat penginputan
bahasa C melalui software Code Vision.
Pengujian dilakukan untuk melakukan
pencegahan terhadap kesalahan dalam
memberikan input PLC supaya tidak
terjadi kegagalan sistem.
Analisis Pengujian Sensor Arus ACS
712 20 A
Tabel 3. Analaisis pengujian sensor arus
ACS 712 20A
Dari data tabel 3 dapat dilihat hasil
pembacaan arus yang terdapat pada sensor
arus maupun amperemeter. Perbandingan
dari hasil pengujian sensor arus dengan
amperemeter dapat digambarkan dalam
bentuk grafik sebagai berikut :
0
1
2
3
4
0 5 10
Sumber: Jurnal Fajar Rica Suhada : h.51
Sumber: Jurnal Fajar Rica Suhada : h.50
30 HAELKO, Vol. 098, No. 1, April 2013 : 1-10
Analisis Perubahan Nilai Arus pada
Grup Beban
Tabel 4. Analisis Perubahan Arus pada
Grup Beban Utama
Tabel 5. Analisis Perubahan Arus pada
Grup Beban Cadangan
Tabel 4 menunjukkan perubahan yang
terjadi dalam rangkaian grup beban utama.
Perubahan yang terjadi menunjukkan relai
sudah bekerja sesuai dengan kondisi beban
yang dipindahkan ketika terjadi overload
pada grup utama. Ketika kondisi sudah
kembali dalam keadaan normal relai yang
telah berhenti bekerja mengembalikan
beban kembali pada grup beban utama dan
kondisi arus yang terdapat pada beban
cadangan kembali seperti semula.
Sedangkan untuk tabel 5 menunjukkan
perubahan yang terjadi pada grup
cadangan. Perubahan yang terjadi
menunjukkan relai telah bekerja dan beban
dari grup utama telah dipindahkan menuju
grup cadangan. Indikator yang dilihat
ketika terjadi pemindahan beban yaitu
dengan melihat pembacaan pada
amperemeter. Ketika kondisi sudah
kembali dalam keadaan normal relai yang
telah berhenti bekerja mengembalikan
beban kembali pada grup beban utama dan
kondisi arus yang terdapat pada beban
cadangan kembali seperti semula
KESIMPULAN
Sistem pengalih daya otomatis pada
kelompok beban dalam satu fasa
menggunakan Programmable Logic
Controller (PLC) berhasil dibuat
menggunakan sensor arus ACS 712 20 A
melalui bantuan AVR Sistem. Penggunaan
AVR Sistem yaitu untuk mengubah sinyal
analog yang dihasilkan oleh sensor arus
ACS 712 20 A menjadi sinyal digital agar
data yang diperoleh lebih mudah diolah
PLC. AVR Sistem menggunakan relai
untuk input PLC yang digunakan sebagai
kontrol utama. Jika terjadi kelebihan beban
PLC akan mendeteksi dengan bantuan
AVR Sistem dan relai. PLC akan
mengontrol kondisi yang telah ditentukan
untuk mengatur pemindahan beban.
Sumber: Jurnal Fajar Rica Suhada : h.52
Sumber: Jurnal Fa ar Rica Suhada : h.52
Simulasi Pengalih Daya Otomatis Berbasis PLC (Fajar Rica Suhada) 31
Kondisi pertama apabila terdeteksi arus
melebihi 3,5 A maka PLC yang sudah
menerima sinyal dari AVR Sistem akan
mengaktifkan relai 1 untuk memindahkan
sebagian beban pada grup utama menuju
grup cadangan. Kondisi kedua apabila
terdeteksi kembali arus melebihi 3,5 A
maka PLC akan mengaktifkan relai 2
untuk melakukan pemindahan beban
kembali dari grup utama menuju grup
cadangan.
Kondisi ketiga apabila arus terdeteksi
sudah melebihi 5 A maka PLC kembali
mengaktifkan output nya yaitu berupa
alarm dan lampu indikator bahaya yang
menandakan bahwa pemindahan beban
telah dilakukan semua dan apabila
dipaksakan dan terus dilakukan
penambahan beban maka akan
mengakibatkan MCB trip. Jadi PLC dapat
bekerja memberikan output kepada dua
relai ketika arus lebih besar dari 3,5 A dan
dapat memberikan peringatan ketika arus
sudah melebihi 5 A untuk mencegah trip
pada MCB dan mematikan seluruh
peralatan elektronik supaya tidak merusak
peralatan elektronik tersebut dan arus
kembali normal kembali. Oleh karena itu
dibuatlah sistem kontrol pembagi daya
otomatis agar dapat memaksimalkan
penggunaan pemakaian listrik.
SARAN
Dalam pembuatan sistem pengalih daya
otomatis pada kelompok beban dalam satu
fasa menggunakan Programmable Logic
Controller (PLC), peneliti menyadari
masih banyak kekurangan dan kelemahan
yang ada pada alat tersebut. Diantaranya
adalah sebagai berikut:
1. Sistem pengaturan daya otomatis pada
kelompok beban dalam satu fasa
menggunakan Programmable Logic
Controller (PLC) masih dalam skala
yang kecil, peneliti menyarankan
untuk membuat grup beban yang
komplit.
2.
Belum adanya monitoring yang
berbasis HMI ( Human Machine
Interface), peneliti menyarankan
membuat monitoring dengan software
yang sesuai. Sehingga selain bisa
memindahkan beban dengan otomatis
dapat juga memindahkan beban
dengan operator sekaligus bisa
mengetahui kondisi yang terjadi pada
tiap – tiap grup beban.
Disarankan untuk hindari hubung singkat
( short circuit ) karena bisa berdampak pada
kerusakan sensor arus dan AVR Sistem.
DAFTAR PUSTAKA
Dwi. Pengertian Overload
http://www.sisilain.net/2011/08/pengerti
an-overload.html [diunduh pada tanggal
3 Oktober 2012]
32 HAELKO, Vol. 098, No. 1, April 2013 : 1-10
Bishop, Owen. 2004. Dasar-dasar
Elektronika. Jakarta : Erlangga
Bolton, William. 2004. Programmable Logic
Controller (PLC). Jakarta : Erlangga
Suhadi.2008. Teknik Distribusi Tenaga
Listrik Jilid 1. Jakarta : Direktorat
Pembinaan SekolahMenengah
Kejuruan, Direktorat Jenderal
Manajemen Pendidikan Dasar dan
Menengah, Departemen Pendidikan
Nasional
Sumardjati, Prih, dkk. 2008.Teknik
Pemanfaatan Tenaga Listrik Jilid 1.
Jakarta : Direktorat Pembinaan Sekolah
Menengah Kejuruan, Direktorat
Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar
dan Menengah, Departemen Pendidikan
Nasional