Perancangan Robot Pendorong Menggunakan Motor Stepper Berbasis PLC di PT.FDK Indonesia

## Yudhi Gunardi
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana JL. Raya Meruya Selatan, Kembangan, Jakarta, 11650 Telepon: 021-5857722 (hunting), 5840816 ext. 2600 Fax: 021-5857733 Email: yudhiyg@gmail.com
efisiensi    dan    juga    menimbang    faktor
Abstrak  - Dunia  industri elektronik  tidak terlepas  dari  perkembangan  mesin-mesin produksi.  Semua proses  tersebut  tidak lepas  dari peran  sistem otomasi dengan pengerjaannya  yang  sangat  akurat  atau presisi dalam  penempatan  suatu  benda, dan di tinjau dari sisi  keamanan  terhadap pengerjaannya  atau  baik  bagi seorang operatornya.  Sehingga dalam  pemakaian alat  bantu  seperti  Motor  Stepper  dengan sistem    otomasi  yang    dikoordinasika dengan PLC (Programmable Logic Controller)  dalam  proses  manufaktur  bisa membantu  kerja  operator  lebih  efisien, menghemat biaya
produksi. Pada Penelitian  ini  penulis  akan  mencoba merancang Robot Pendorong menggunakan Motor Stepper yang
dikendalikan  oleh  PLC  (Programmable Logic Controller).
Kata Kunci : PLC, Motor Stepper

## PENDAHULUAN
Kegiatan  produksi adalah  suatu  aktifitas untuk  memberikan nilai  lebih dari bahan mentah  atau bahan baku  menjadi barang setengah jadi maupun barang jadi. Kegiatan  produksi  umumnya  melibatkan berbagai  faktor  pendukung,  seringkali dikenal sebagai sumber daya  perusahaan yang terdiri atas lima unsur yaitu manusia, modal, mesin, metode dan material. Dari 5 sumber daya tersebut yang kontak langsung  adalah  manusia,  mesin  dan material.
Baik  buruknya  barang  dan  efisiensi  yang dihasilkan  sangat  dipengaruhi oleh  ketiga faktor    tersebut.    Jika  faktor    manusia sebagai  operator  dan  material  yang merupakan  bahan  baku  dinilai standar, maka  faktor  yang  masih  dapat  dibenahi untuk meningkatkan kualitas produk jadi,
keselamatan adalah mesin. Namun seringkali  mesin dirancang  bahkan hingga menggunakan prinsip kerja dan penggunaan  komponeen  Aktuator  yang berbeda.
Sehingga   di   buat   suatu   perancangan mesin   yang   mengalami   perubahan   di dalam    penggunaan  jenis    Aktuator   yaitu dari  Air  Cylinder  menjadi  Motor  Stepper. Mesin    yang    akan   dirancang   kembali adalah   mesin   PRE   DISCHARGE   dan dalam  pemakaian  alat  bantu  seperti  motor stepper  dengan  sistem otomasi  yang  di kontrol oleh PLC.

## PERANCANGAN ALAT
Rancang     Bangun     Mekanis     Robot Pendorong Pemindah Material
Rancang  bangun  yang  di buat  pada Gambar  skema  mekanis  bertujuan untuk menggantikan  aktuator    Air    Cylinder dengan  Motor  Stepper,  yaitu  bagaimana suatu  material  dapat  di  proses  atau  di pindah   dari   dua  tempat   yang   berbeda, yaitu   proses   pemindahan   dilakukan   di mulai dari Robot Pendorong akan dipindahkan ke dalam RAK dengan tingkat kepresisian yang baik, pemindahan tersebut  menggunakan  motor  stepper secara  otomatisasi  yang  dikendalikan  oleh PLC sebagai kontrol utama. Motor Stepper ditambah  komponen  lainnya  seperti  jalur pendorong  sehingga  dapat  berjalan  maju (CW) atau mundur (CCW).

## Robot
Gambar 1. Skema Robot Pendorong
Pemindah Material
Simulasi perancangan alat direpresentasikan  dalam  bentuk  rancang
Vol.3 No1. Januari 2012
bangun  mekanis  yang  di perlihatkan  pada Gambar 2.2 dan penggunaan alat rangkaian    pengendali  motor    stepper adalah   SG8030J   dan   Driver   UDX5114 Produksi  ”Oriental  Motor”  dan  PLC  yang digunakan adalah Omron C200HS.
Gambar 2. Representasi Simulasi Perancangan Alat.
Dalam    aplikasi  berikut    digunakan rangkaian pengendali untuk mengoptimalkan dari suatu sistem operasional  kerja  terhadap  motor  stepper yang akan digunakan. Gambar dibawah ini menerangkan  tentang  skema  penggunaan rangkaian  pengendalian  motor stepper, yaitu ditambah dengan perangkat  lain seperti driver,  controller,  programmable logic controller, dan power supply.
Gambar 3. Skema pengendalian motor stepper.
Adapun  cara di  dalam  pemasangan terhadap pengendalian  motor  stepper adalah sebagai berikut:
Gambar 4. Diagram Pemasangan Driver dan Controller.
CW CC

## Gambar 5. Diagram Controller dan I/O

## PLC.
Proses  pemrograman  PLC  yang  di  buat memiiki  tahapan proses-proses  kerja  agar mesin  tersebut  dapat  bekerja dengan  baik dan  aman bagi  operatornya  itu  sendiri, bagian-bagian tersebut yaitu:
1.  Proses    Awalan    atau    Home Position,  yang dimaksud  dengan proses  awalan  adalah menunjukkan bagian-bagian di dalam  penempatan  posisi awalan proses  kerja  motor  stepper  yang terhubung langsung dengan komponen  aktuator  dan perangkat mekanis lainnya. 2.  Proses  Berjalan  Otomatis  adalah proses    gerak    maju    (CW)    atau mundurnya  (CCW)  motor  stepper ini  dapat   dikerjakan  secara otomatis berdasarkan proses program  PLC  terhadap  operasi mesin  mengenai Triger  Start  yang diberikan  bukan  lagi  atas  dasar perintah dari seorang Operator.
3.  Proses  Berjalan  Manual  adalah proses       suatu       kondisi       jika diperlukan  kerja  secara  manual,
seperti     keadaan     pada     waktu perbaikan tentang pengaturan ataupun jika  terjadi ketidaksesuaian    terhadap    fungsi kerja mesin..

## PENGATURAN DAN PENGUJIAN Pengaturan Awal
Untuk  menghitung  berapa banyaknya besaran pulsa step  yang  diberikan harus mengetahui  terlebih  dahulu  jarak  tempuh yang    diberikan    oleh  motor    stepper tersebut  dan  harus  mengetahui  besarnya
diameter  Gear  mekanis  yang  digunakan. Sudut  Putar  Motor  Stepper dalam 1-step adalah  0.72°.  Maka  banyaknya  pulse  step untuk  menempuh  360° atau  1  putaran penuh adalah:
0,72°            = 1 Pulse
360°             = ..........?

## 360 ×1
Pulse step (360°) =
0.72° = 500 pulse step Untuk   1   putaran   penuh   menggunakan Gear berdiameter 36mm dapat menempuh jarak, yaitu:
Keliling Lingkaran       = 2 π r
= π D = 3,14 x 36mm = 113,04 mm
Maka  dapat  diketahui  besarnya  nilai  jarak yang akan di tempuh dengan jarak 250mm
113,04mm    =    500 Pulse
250mm         =    .............?

## Gambar 6. Grafik Pengaturan.

## Pengujian  Proses  Kerja  Motor  Stepper dan Pemrograman PLC
Pengujian operasi motor stepper dilakukan terhadap  mesin  Pre  Discharge  dan  pada Representasi  perancangan  alat    yang dibuat  dengan  proses  kerja  berdasarkan pemrogaman PLC, maka dilakukan beberapa tahapan urutan pengujian, yaitu:
1.   Proses Awalan (Home Position).
2.   Proses Manual.
3.   Proses Auto Start dan Auto Stop.
4.  Pengujian    Kesalahan    Sebagai Pengaman adalah pemrograman tambahan untuk  kesalahan hanya dibutuhkan  kepada    proses kesahan posisi  Robot  Pendorong tersebut,  seperti pada  saat  operasi Awalan ataupun pada saat  operasi Auto Start.

## Proses Kerja Alat Secara Keseluruhan
Adapun  proses  kerja  alat  terhadap  mesin Pre Discharge adalah:
1.  Terdapatnya  material  pada  jalur Conveyor  Supply dan  membawa material    tersebut    sampai    pada
Pulse = 250 x  500 Lifter  Supply,  maka conveyor  akan berhenti   dan   Lifter   Supply   akan 113,04 = 1105, 8 pulse
Maka  banyaknya  pulse  adalah  dibulatkan menjadi 1110 pulse step.

## Pengaturan Kontrol Motor Stepper
Ada     beberapa     kategori     yang penting di dalam pengaturan data, seperti:
1.   Pengaturan Data Umum.
2.   Pengaturan  Data  Pulsa Kecepatan untuk Awalan Posisi.
3.   Pengaturan           Data           Posisi (Positioning Data).
VS: Starting pulse speed Tr: Acceleration/decleration rate VR: Operating pulse speed Number of operating pulse: Positioning feed distance
mendeteksi adanya material, maka Lifter akan naik sampai pada posisi yang ditentukan.
2.   Robot   Servo   Linear   “X-Y”   akan turun  untuk  mengambil  material tersebut   dan   membawa   ke   atas sampai   pada   tiap-tiap   Rak   yang akan diisinya,  di  mana  jumlah  tiap- tiap  Rak  yang  akan  diisi  sebanyak 30   Rak   dan   dikerjakan   secara bergantian.
3.   Pengisian  tiap-tiap  Rak  dilakukan oleh  Robot  Pendorong  ke-1  yang posisinya   berada   di   sebelah   kiri dari   Robot   Servo   Linear   “X-Y”,
maka Robot Pendorong akan mendorong  maju  material  kedalam Rak. 4.   Pengisian  Rak  telah  selesai  maka
Rak  dalam  satu  menara  akan tertutup   secara   bersamaan   dan Rak  akan  terbuka  sesuai  dengan fungsi Timer yang diberikan.
5.   Rak    dalam    satu    menara    telah terbuka  maka  Robot  Servo  Linear “X-Y”  akan  bergerak  menuju  tiap-
Vol.3 No1. Januari 2012
material    yang berikutnya, atau
Proses     dapat dikatakan
telah selesai.
tiap  Rak  yang  terbuka secara bergantian.
6.    Pengambilan  Material  yang  ada di dalam  Rak  dilakukan  oleh  Robot Pendorong  Ke-2  yang posisinya berada  pada  sebelah  kanan dari Robot Servo Linear “X-Y”.
7.    Material  yang  sudah  diambil  akan ditempatkan    oleh    Robot    Servo Linier    “X-Y”  pada   Lifter  Exit, dimana posisi  lifter  sudah ada di atas.
8.   Lifter    Exit    mendeteksi   material sudah  pada tempatnya maka Lifter Exit  akan  turun  dan  meletakkan material ke conveyor.
9.  Conveyor    Exit    akan    berputar dengan mengeluarkan material tersebut,  proses  ini  adalah  proses terakhir dari proses kerja.
Proses  kerja alat  simulasi  adalah  hasil perancangan alat  yang  dilakukan sebagai representasi  tentang  penggunaan  motor stepper    terhadap  aplikasi    Robot Pendorong   yang   dilakukan   Oleh   Mesin
4.  Penekanan  pada  Tombol  Manual Step  yang  kedua  akan  membuat Robot    Pendorong  bergerak kembali  sampai  kepada  posisi Awalan, atau Proses dapat dikatakan telah selesai.

## Data    Output     Produksi     Mesin    Pre Discharge
Dapat dinyatakan setelah dilakukan Improvisasi sebagai  langkah  perbaikan terhadap  mesin  PRE  Discharge  selama Dua  bulan  terakhir  mengalami perbaikan efesiensi  kwantitas  output  produksi dan mutu yang terjaga, sehingga dapat menurunkan  jumlah  Klaim  dari  Pelanggan mengenai produk  yang  rusak  ataupun kotor.  Adapun statistik  grafik  Output produksi dan statistik  grafik  Trouble  Time terhadap  mesin  PRE  Discharge  adalah sebagai berikut:
"Output Pre Discharge (Sebelum Improvement)" (%) 90 80 70 60 50
Pre Discharge.
Adapun proses kerja terhadap Alat Simulasi pada posisi AUTO adalah:
1.   Lakukan proses Origin.
2.   Posisikan switch pada posisi Auto.
3.   Adanya      Material      pada      jalur
conveyor. 4.   Robot Pendorong yang  digerakkan Januari         Februari      Maret  2010 Effisiensi  (%)          73                  75                  70 Target  (%)               85                  85                  85 (a) Sebelum Improvement
"Output Pre Discharge (Sesudah Improvement)" (%) 90 80 70 60
oleh  Motor  Stepper  akan  bergerak maju sampai  kepada  posisi  yang ditentukan.
5.   Dengan   selang   beberapa   waktu Robot  Pendorong  akan  kembali  ke posisi Awalan dan akan menunggu
Adapun    proses    kerja    terhadap    Alat Simulasi pada posisi MANUAL adalah:
1.   Lakukan proses Origin.
2.   Posisikan     Switch     pada     posisi Manual.
3.   Penekanan  pada  Tombol  Manual Step yang  pertama akan membuat Robot  Pendorong  bergerak  maju
sampai kepada
posisi yang
ditentukan.
Apr-10                Mei 2010
Effisiensi (%)             82                         84 Target (%)                 85                        85
(b) Sesudah Improvement
Gambar 7 Grafik Output Produksi Sebelum dan Sesudah Improvement.
Gambar 8 Grafik Trouble Time Record.

## KESIMPULAN
1.   Motor   Stepper   adalah   salah   satu contoh  dari  aktuator  yang  bekerja berdasarkan  dengan  mengubah  pulsa elektronis  menjadi  gerakan  mekanis diskrit    dan  bergerak    berdasarkan urutan  pulsa  yang  diberikan  kepada motor. Karena  itu, untuk menggerakkan motor stepper diperlukan  rangkaian  pengendali  dan
Driver  yang  membangkitkan pulsa- pulsa periodik.  Kecepatan  gerak  motor ini dinyatakan dalam  step per  second atau jumlah step gerakan dalam setiap detiknya.
2.    Programmable  Logic  Controller  (PLC) sebagai pengendali sangat  diperlukan, karena  dapat  mengontrol  proses  kerja dari serangkaian controller Motor
Stepper yang dapat dikembangkan lagi dengan  proses  kerja  lainnya  (piranti- piranti mekanis).
3.   Pemasangan dan Pemrograman motor stepper berbasis PLC memiliki beberapa  proses  penting  yang  terjadi di dalam  merangkai suatu hubungan sistem kerja,  antara lain:  Motor,  Driver, Controller  dan  Programmable Logic Controller (PLC).
4.   Dari  hasil  proses  kerja  perancangan Robot  Pendorong  dan  Perancangan Simulasi Alat tersebut dapat digunakan dengan   baik   dan   bermanfaat   bagi dunia Industri Kontrol dan Ilmu Pendidikan.

## DAFTAR PUSTAKA
1.  Andi   Pratomo.   2004. Belajar   Cepat dan  Mudah     Mikrokontroler     PIC 16F84 .   Jakarta   :   PT.   Elex   Media
Komputindo.http://www.elexmedia.co .id.
2.  Naiwan,     Paulus     Andi.     Panduan
Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler
AT89C51.  Jakarta:  PT.  Elex  Media Komputindo, 2003.
3.     Robert  Boylestad,  Louis  Nashelsky. Electronic Device and Circuit Theory : Prentice-Hall, Inc., 1994.