## APLIKASI PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) OMRON CPM2A SEBAGAI KOMPONEN UTAMA SISTEM PENGUKUR KECEPATAN PUTAR (RPM) MOTOR DC
Budi Gunawan, Yely Prawoto
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muria Kudus PO.BOX 53 Gondang Manis Bae Kudus, 438229
email : budi.gunawan13@yahoo.com

## Abstrak
PLC (Programmable Logic Control) banyak dipakai dalam dunia industri sebagai unit kontrol utama pada mesin- mesin produksi. PLC merupakan sekumpulan saklar elektronik yang dapat diatur kapan harus ON dan kapan harus OFF  sesuai  dengan  hukum-hukum  kontrol  logic  yang  telah  diprogram.  Salah  satu  keunggulan  dari  PLC  adalah dapat digunakan  menjadi Alat Pengatur mesin yang berlainan hanya dengan mengubah program yang ada dalam PLC  tanpa  harus  mengubah  perangkat  kerasnya.  Pada  penelitian  ini  akan  dirancang  bangun  penggunaan  PLC untuk  menggerakkan  motor  DC  12  Volt  Sekaligus  membaca  kecepatan  putarnya  (RPM)  dengan  menggunakan sebuah piringan yang berlubang yang akan dibaca oleh sensor LDR.
Kata kunci : PLC, motor, control, RPM, sensor

## Abstract
PLC  (Programmable  Logic  Control)  is  widely  used  in  the  industry  as  the  main  control  unit  on  production machines. PLC is a set of electronic switches that can be set when to ON and when to OFF in accordance with the laws of logic control has been programmed. One of the advantages of PLC is that it can be used to control machine tools are different just by changing the existing program in the PLC without having to change the hardware. In this reseacrh will be designed to drive the motor and read speed of rotation (RPM) . Keywords: PLC, motor control, RPM, sensor.

## I. PENDAHULUAN
Teknologi  mengalami  perkembangan  yang  sangat  pesat,  terutama  pada  bidang  elektronika  dan informatika. Perkembangan teknologi elektronika mulai pesat sejak ditemukannya teknologi semikonduktor yang dapat  menghasilkan  transistor  dengan  bentuk  yang  kecil.  Dengan  demikian  peralatan  elektronika  dapat  dibuat semakin kecil dengan kemampuan yang lebih bagus, ditambah dengan ditemukannya teknologi rangkaian terpadu Integrated  Circuit  (IC)  yang  merupakan  rangkaian  yang  terdiri  ratusan  bahkan  ribuan  transistor  dalam  tiap kepingnya (Bolton, 2004).
Dengan  perkembangan  teknologi  rangkaian  terpadu,  penerapan  rangkaian  analog  maupun  digital  kini telah  digantikan  oleh  mikroprosessor.  Mikroprosessor  merupakan  sebuah  komponen  keping  tunggal semikonduktor (one chip semiconductor device) yang mempunyai kemampuan untuk melaksanakan fungsi-fungsi aritmatika  maupun  logika,  dibawah  pengawasan  maupun  kendali  perangkat  lunak.  Dengan  kemampuan  tersebut mikroprosessor  memegang  peranan  penting  dalam  pengolahan  data  dan  pengendalian  sistem,  apalagi  dengan dukungan  perangkat  lunak  (software)  dan  perangkat  keras  (hardware),  mikroprosessor  dapat  beroperasi  dengan optimal (Hubert, 1991).
Dalam  perkembangannya  Mikroprosesor  ini  dibuat  dengan  fungsi  khusus  sebagai  sebuah  kontrol  di industri  yang  dikenal  sebagai  Mikrokontroler.  Dengan  dikembangkannya  Mikrokontroler  ini  maka  dibuatlah peralatan kontrol Industri yang dikenal sebagai Programmable Logic Controller (PLC)
PLC  merupakan  peralatan  kontrol  industri  yang  penggunaanya  sangat  luas  di  industri.  PLC  digunakan karena  memiliki  kehandalan-kehandalan  antara  lain  mudah  diprogram  dan  diaplikasikan,  pengawatan  (wiring) lebih sedikit, throubleshouting sistem lebih sederhana, konsumsi daya relatif lebih rendah, modifikasi sistem lebih sederhana  dan  cepat.  Suatu  PLC  dapat  diprogram  untuk  menggantikan  puluhan  atau  ratusan  rangkaian  kontrol logic  yang  saling  tidak  bergantungan.  I/O  pada  PLC  memungkinkan  untuk  interfacing  langsung  dengan  proses yang sebenarnya (Merseth, 1991).
Konfigurasi  dari  PLC    terdiri  atas  memori,  Central  Processing  Unit  (CPU)    dan  peralatan  input  output (port  I/O).  Memori  berguna  untuk  menyimpan  program  yang  kita  masukkan  ke  dalam  PLC,  Central  Processing
Unit (CPU)  berfungsi untuk melakukan proses aritmatika dan logika dalam pengolahan  data atau program yang telah kita masukkan ke dalam PLC dengan mempertimbangkan input yang diberikan dan mengeluarkannya pada output. Sedangkan peralatan I/O digunakan untuk memberikan masukan pada PLC dan mengeluarkan hasil olahan data  pada  output.  Pada  PLC  juga  dilengkapi  dengan    battery  back  up  yang  berfungsi  untuk  memberi  catu  pada PLC agar program yang telah kita masukkan tidak hilang pada saat power dimatikan (Suhendar, 2005)
Motor  DC  12  Volt  adalah  motor  DC  yang  umum  digunakan  dipasaran  untuk  peralatan  Audio/Video sebagai  penggerak  Pita  Kaset    maupun  sebagai  penggerak  peralatan  lain  di  industri.  Motor  DC  ini  perlu  untuk diukur kecepatan putarnya guna mengetahui kestabilan putaran dari motor tersebut yang sangat berpengaruh pada kualitas dari aplikasi motor tersebut.
Untuk  memudahkan  pembacaan  kecepatan  putar  dari  motor  DC  12  Volt  tersebut  digunakan  Sensor cahaya  LDR  dipadukan  dengan  sumber  cahaya  Lampu  LED  yang  berfungsi  sebagai  sensor  cahaya  yang  dapat mendeteksi jumlah putaran dari piringan berlubang.
Motor  listrik  merupakan  perangkat  elektromagnetis  yang  mengubah  energi  listrik  menjadi  energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa  motor-motor  menggunakan  sekitar  70%  beban  listrik  total  di  industry.  Untuk  mengukur  kecepatan  motor ditentukan dari persamaan:
Jika flux Φ tetap dijaga konstan, dan kecepatannya berubah berdasarkan armature voltage (Es). Dengan naiknya atau turunnya  Es, kecepatan motor akan naik atau turun sesuai dengan perbandingannya.
Berdasarkan persamaan di atas, kecepatan putar juga dapat divariasikan dengan memvariasikan field flux Φ. Tegangan armature  Es tetap dijaga konstan agar numerator pada persamaan di atas juga konstan. Oleh sebab itu, kecepatan motor sekarang berubah perbandingannnya ke flux Φ; jika kita menaikkan fluxnya, kecepatan akan jatuh, dan sebaliknya .

## II  METODE
Metode  penelitian  ini  meliputi  beberapa  tahapan,  adapun  tahapan-tahapan  dalam  penelitian  sebagai berikut;

## 2.1 Tahapan Penelitian
a. Pengumpulan data
Data  yang  diperlukan  merupakan  spesifikasi  dari  masing-masing  komponen  dan  spesifikasi  rancangan hardware yang akan dibuat. Studi literature yang dilakukan adalah literature dari PLC Omron CPM2A, motor DC, sensor photoelectrics, pemrograman yang akan digunakan dll.
b. Analisa kebutuhan alat dan sistem
Analisis  kebutuhan    alat  dan  sistem  adalah  menentukan    alat-alat  dan  komponen-komponen  yang dibutuhkan dalam perancangan serta sistim yang akan dibangun. Kebutuhan  sistem, meliputi:
1) Kebutuhan  perangkat  lunak  (Software);  terdiri  dari  perangkat  lunak  sistem  operasi  dan  program  yang  akan digunakan untuk memprogram PLC yang akan dikontrol dari  sistem  komputer. Perangkat  yang  digunakan adalah perangkat  lunak  dari  pihak  pengembang  lain.
2) Kebutuhan Perangkat Keras (Hardware), perangkat  keras  yang  digunakan  dalam  pengembangan  aplikasi PLC ini meliputi semua komponen dan perangkat pendukungnya.
c.  Perancangan sistem
Pada tahap perancangan ini meliputi;
1) Perancangan hardware, yaitu rangkaian PLC dengan masukan sensor photoelectric
2) Perancangan program, yaitu program ledder yang akan diimplementasikan pada PLC
3) Perancangan  software  pada  komputer,  yaitu  interface  (antarmuka)  pada  komputer  yang  akan  memberikan informasi tentang pembacaan PLC terhadap motor DC
d. Uji coba sistim
Pada tahap uji coba sistim ini dibagi dalam beberapa pengujian;
1) Pengujian rancangan hardware, meliputi PLC, sensor dan motor
2) Pengujian rancangan software, berupa program ledder pada PLC dan program pada komputer
3) Pengujian sistem secara keseluruhan, meliputi integrasi antara hadrware, software dan komputer;

## 2.2  Diagram Alir Pembuatan Sistem
Diagram alir kerja pembuatan sistim dapat digambarkan sebagai berikut;
Mulai
Menentukan spesifikasi rancangan Perancangan hardware (PLC dan sensor) Pengujian hardware, Bagus? Perancangan software (program PLC dan komputer) Implementasi program pada hardware Pengujian software, Bagus? Integrasi hardware, software dan komputer Studi literature & pengumpulan data tidak tidak ya ya Uji coba sistem keseluruhan, Bagus? End tidak ya
Gambar.1 Diagram alur pembuatan sistem

## III. HASIL

## 3.1 Hardware
Perangkat keras yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari:
1. PLC 2. Motor DC
3. Sensor kecepatan
4. Serial Interface
5. Laptop/PC.

## 3.1 Rancangan Sistem
Gambar.2 Draft rancangan sistem

## Gambar.3 Rangkaian sistem

## 3.3  Sensor Kecepatan
Untuk  mengetahui  atau  mengukur  kecepatan  putar  motor  digunakan  sensor  optik  berupa  sepasang pemancar  dan  penerima  infra  merah  yang  sering  disebut optocoupler .  Sensor  optik  ini  membaca  piringan berlubang  yang  dipasangkan  dengan  dikopel  pada  poros  motor.  Banyaknya  lubang  sangat  mempengaruhi
ketelitian  pembacaan  kecepatan.  Lubang  yang  dibuat  sebanyak  60  buah.  Ini  dikarenakan  keterbatasan  alat  dan bahan, dan juga untuk memudahkan dalam pemrograman. Pemasangan sensor ditunjukkan pada gambar berikut:

## Gambar.4 Pemasangan sensor kecepatan
Optocoupler terdiri atas led inframerah dan fototransistor. Led inframerah yang digunakan hanya mampu melewatkan arus maksimal sebesar 20 mA. Oleh karena itu perlu ditambahkan sebuah resistor sebagai pembatas arus. Besaran nilai resistor minimal ditentukan dengan menggunakan perhitungan sebagai berikut:
     250 20 5 mA V I V R ……….(2)
Dalam  perancangan  digunakan  resistor  dengan  resistansi  330  Ω.  Dengan  nilai  resistansi  ini,  arus  yang masuk ke LED inframerah sebesar 15,15 mA. Pada bagian fototransistor, kaki kolektor diberikan resistor pull-up 10 kOhm dan dihubungkan ke kaki schmit trigger inverter yang dibangun dengan IC 74LS14 untuk memperbaiki pulsa yang dihasilkan oleh optocoupler.
Sebagai indikator pulsa keluaran, ditambahkan sebuah led dan resistor pembatas arus yang dipasang pada keluaran IC 74LS14. Led dihubungkan dengan keluaran IC 74LS14 pada bagian katoda, sehingga led difungsikan aktif high.

## 3.3 Perangkat Lunak
Ada beberapa perangkat lunak yang digunakan dalam menunjang penelitian ini, diantaranya;
1. CX Programer, dipakai untuk membuat pemrograman di PLC
2. Visual  Basic,  dipakai  pada  PC/laptop  untuk  menampilkan  simulasi  dan  hasil  pengujian

## 3.4 Realisasi Alat
Realisasi alat ditunjukkan pada gambar dibawah;
Sistem  pengukuran  terdiri  dari  beberapa  bagian,  diantaranya;  PLC,  power  suply,  sensor,  dan  motor  DC (gambar 5). Komponen utama sistem adalah PLC yang bisa diprogram untuk mengukur kecepatan motor dengan masukan  dari  sensor,  PLC  yang  dipakai  dalam  sistem  pengukuran  type  OMRON  CPM  2A  (gambar  6).  Adapun bagian masukan sistem berupa sensor dan obyek yang disensor atau diukur adalah sebuah motor DC (gambar 7). Sebagai suplay daya adalah power suply (gambar 8).

## Gambar 6 PLC OMRON
Gambar 7 Bagian motor dan sensor
Gambar 8 Catu daya dan Konverter
Sistem  secara  keseluruhan  berupa;  PLC,  power  suply,  sensor,  motor  DC  dan  komputer/laptop  sebagai akuisisi hasil pengukuran sekaligus menampilkan dalam simulasi menggunakan program visual basic (gambar 9). Sedangkan program simulasi visual basic seperti ditunjukkan pada gambar 10.
Gambar 9 Rangkaian keseluruhan yang terintegrasi dengan laptop

## Gambar 10 Tampilan software di PC

## 3.5 Sceenshoot Pengujian
Beberapa  hasil  ekperimen  pengukuran  kecepatan  motor  menggunakan  software  visual  basic  ditunjukkan  pada gambar 11 dan 12;

## Gambar 12 Pengujian kecepatan 2

## IV. KESIMPULAN
Dari penelitian merancang bangun alat pengukur kecepatan motor DC berbasis PLC ini bisa disimpulkan bahwa;
1. PLC  bisa  digunakan  sebagai  pengukur  kecepatan  motor  dengan  memanfaatkan  sensor  cahaya  sebagai masukannya
2. Fungsi  ini  adalah  sebagai  masukan  dari  sebuah  system  yang  lebih  advance  seperti  misalnya  sebagai pengendali atau control motor-motor diindustri dengan memantau kecepatan putarnya

## V. DAFTAR PUSTAKA
1. Bolton, W., 2004,  Programmable Logic Controller (PLC), alih bahasa oleh: Irzam Harmeni, edisi ketiga, Penerbit Erlangga
2. C.Ray Asfahl, 1985.Robots and Manufacturing Automation, Second Editions Amarica
3. Eko Putra, Agfianto, Konsep Pemrograman dan Aplikasi PLC. Gava Media: Yogyakarta, 2004.
4. Frank D. Petruzella, Elektronik Industri. Edisi Pertama, Andi Yogyakarta: Yogyakarta, 2001.
5. Frank.O Fetruzella, 1989, Programmable Logic Controller. New York, Glence Book CQM1/CPM1 Programmable Logic Controller.Programming Manual
6. Hubert Charles I, 1991, Electric Machines Theory, Operational, Applications, Ajustment and Control. Mac Millan Publishing Company. New York
7. Malvino, Hanafi Gunawan 1999. Prinsip-Prinsip Electronika, Edisi Kedua Erlangga Jakarta.
8. Merseth, K, 1991. ”The early history of case-based instruction: Insights for teacher education today”, Journal of Teacher Education, 42 (4), 243-249.
9. Oxendine, C., Robinson, J., & Willson, G., 2004, “Experiential learning” , in M. Orey (Ed.), Emerging perspectives on learning, teaching, and technology (ebook)
10. Malvino, A.P, Prinsip-prinsip Elektronik. Edisi 2, Erlangga: Jakarta, 1981.
11. Suhendar, PLD (Dalam Dasar-dasar Sitem Kendali Motor Listrik Induksi). Graha Ilmu: Yogyakarta, 2005.
12. Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listik Dan Elektronika Daya, Gramedia Pustaka Utama: Jakarta, 2000