Post on 05-Dec-2014
description
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
DAFTAR ISI
I. Daftar Isi................................................................................1
II. Pendahuluan..........................................................................2
III. Petunjuk Umum Praktikum Dasar Sistem Kendali...............3
IV. Praktikum Pengenalan MATLAB pada Sistem Kontrol.......4
V. Sistem Kendali Konvensional..............................................25
VI. Mikrokontroller....................................................................32
VII. Programable Logic Control (PLC).......................................43
VIII. Pengendalian Motor 3 Phasa dengan Inverter......................55
1
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
I. PENDAHULUAN
Tujuan dari Praktikum Dsar Sistem Kendali adalah untuk membiasakan
mahasiswa dalam melakukan praktek terytama dalam memahami prinsip-prinsip dasar
dalam sisitem kontrol
Ketelitian atau penyimpangan hasil praktikum sangat tergantung pada prosedur
dalam melakukan percobaan. Oleh karena itu mahasiswa yang akan melakukan
percobaan diharuskan memahami petunjuk, mempelajari teori-teori dan melakukan
instruksi dari setiap percobaan yang akan dilaksanakan.
2
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
II. PETUNJUK UMUM PRAKTIKUM DASAR SISTEM KENDALI
Peraturan yang Harus Ditaati
1. Jagalah sopan santun di Laboratorium
2. Berpakaian rapi, dilarang memakai kaos oblong dan memakai sandal.
3. Praktikan diwajibkan datang tepat waktu. (waktu toleransi hanya 5 menit.
4. Nilai respon awal minimal 60 sebagai syarat bisa ikut praktikum
5. Praktikan harus membuat laporan pendahuluan sebelum memulai praktikum.
Format Laporan Tetap Praktikum
-Cover (sesuai contoh yang disertakan di CD Praktikum)
-Lembar pengasahan
-kartu masing – masing praktikum
-Judul Praktikum
- I. Tujuan Praktikum
- II. Alat dan Bahan
- III. Dasar Teori
- IV. Prosedur Percobaan (Jika ada Prosedur percobaan)
- IV. Data Hasil Percobaan / Pengolahan Data
- V. Tugas dan Penyelesaian
- VI. Analisa Percobaan
- VII. Kesimpulan.
- Daftar Pustaka
- Lampiran ( Gambar alat Praktikum)
Kertas Ukuran A4, dengan Margin Top = 4cm, Left = 4 cm, Right = 3 cm Bottom = 3
cm, 1,5 Spasi, Font Times New Roman, 12.
3
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
PRAKTIKUM I
PENGENALAN MATLAB PADA SISTEM KONTROL
I. Tujuan Percobaan
1. Mengenal dan dapat mengoperasikan program MATLAB pada PC.
2. Memiliki keterampilan dasar menggunakan MATLAB untuk operasi aljabar
matriks sederhana.
3. Mengenal fungsi‐fungsi dalam MATLAB.
4. Memahami penggunaan MatLab dalam analisis dan desain sistem control.
II. Bahan Percobaan
1. Komputer
2. Program (Software) MatLab.
III. Dasar Teori
3.1. Pengenalan MATLAB
Matlab adalah singkatan dari MATrix LABoratory, merupakan bahasa
pemrograman yang dikembangkan oleh The Mathwork Inc. yang hadir dengan fungsi
dan karakteristik yang berbeda dengan bahasa pemrograman lain yang sudah ada lebih
dahulu seperti Delphi, Basic maupun C++. Matlab merupakan bahasa pemrograman
level tinggi yang dikhususkan untuk kebutuhan komputasi teknis, visualisasi dan
pemrograman seperti komputasi matematik, analisis data, pengembangan algoritma,
simulasi dan pemodelan dan grafik-grafik perhitungan Pada awalnya Matlab dibuat
untuk memberikan kemudahan mengakses data matrik pada proyek LINPACK dan
EISPACK. Saat ini matlab memiliki ratusan fungsi yang dapat digunakan sebagai
problem solver mulai dari simple sampai masalah-masalah yang kompleks dari berbagai
disiplin ilmu.
Dalam lingkungan perguruan tinggi teknik, Matlab merupakan perangkat standar
untuk memperkenalkan dan mengembangkan penyajian materi matematika, rekayasa
dan kelimuan. Di industri, MATLAB merupakan perangkat pilihan untuk penelitian
dengan produktifitas yang tinggi, pengembangan dan analisanya.
Kegunaan MatLab secara umum adalah sebagai berikut:
a) Matematika dan komputasi,
4
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
b) Perkembangan algoritma,
c) Pemodelan, simulasi, dan pembuatan prototype,
d) Analisa data, eksplorasi dan visualisasim
e) Pembuatan aplikasi, termasuk pembuatan antaramuka grafis.
3.1.1. Karakteristik MATLAB :
Bahasa pemrogramannya didasarkan pada matriks (baris dan kolom).
Lambat (dibandingkan dengan Fortran atau C) karena bahasanya langsung
diartikan.
Automatic memory management, misalnya kita tidak harus mendeklarasikan
arrays terlebih dahulu.
Tersusun rapi.
Waktu pengembangannya lebih cepat dibandingkan dengan Fortran atau C.
Dapat diubah ke bahasa C lewat MATLAB Compiler.
Tersedia banyak toolbox untuk aplikasi-aplikasi khusus.
Beberapa kelebihan Matlab jika dibandingkan dengan program lain seperti
Fortran, dan Basic adalah :
1. Mudah dalam memanipulasi struktur matriks dan perhitungan berbagai operasi
matriks yang meliputi penjumlahan, pengurangan, perkalian, invers dan fungsi
matriks lainnya.
2. Menyediakan fasilitas untuk memplot struktur gambar (kekuatan fasilitas grafik
tiga dimensi yang sangat memadai).
3. Script program yang dapat diubah sesuai dengan keinginan user.
4. Jumlah routine-routine powerful yang berlimpah yang terus berkembang.
5. Kemampuan interface (misal dengan bahasa C, word dan mathematica).
6. Dilengkapi dengan toolbox, simulink, stateflow dan sebagainya, serta mulai
melimpahnya source code di internet yang dibuat dalam matlab( contoh toolbox
misalnya : signal processing, control system, neural networks dan sebagainya).
3.1.2. Lingkungan Kerja MATLAB :
Secara umum lingkungan kerja Matlab terdiri dari tiga bagian yang penting
yaitu:
1. Command Windows
5
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Windows ini muncul pertama kali ketika kita menjalankan program Matlab.
Command windows digunakan untuk menjalankan perintah-perintah Matlab,
memanggil tool Matlab seperti editor, fasilitas help, model simulink, dan lain-lain.
Ciri dari windows ini adalah adanya prompt (tanda lebih besar) yang menyatakan
Matlab siap menerima perintah. Perintah tersebut dapat berupa fungsi-fungsi
bawaan (toolbox) Matlab itu sendiri.
Workspace: Menampilkan semua variable yang pernah dibuat meliputi nama
variable, ukuran, jumlah byte dan class.
Command History : Menampilkan perintah-perintah yang telah
diketikkan pada command Window.
2. Editor Windows
Windows ini merupakan tool yang disediakan oleh Matlab yang berfungsi
sebagai editor script Matlab (listing perintah-perintah yang harus dilakukan oleh
Matlab). Ada dua cara untuk membuka editor ini, yaitu:
1. Klik : File, lalu New dan kemudian M-File
2. Ketik pada command windows : ”edit”
6
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Secara formal suatu script merupakan suatu file eksternal yang berisi tulisan
perintah MatLAb. Tetapi script tersebut bukan merupakan suatu fungsi. Ketika
anda menjalankan suatu script, perintah di dalamnya dieksekusi seperti ketika
dimasukkan langsung pada MatLAb melalui keyboard.
M-file selain dipakai sebagai penamaan file juga bisa dipakai untuk
menamakan fungsi, sehingga fungsi fungsi yang kita buat di jendela editor bisa di
simpan dengan ektensi .m sama dengan file yang kita panggi dijendela editor. Saat
kita menggunakan fungsi Matlab seperti inv, abs, cos, sin dan sqrt, matlab
menerima variabel berdasarkan variabel yang kita berikan. Fungsi M-file mirip
dengan script file dimana keduanya merupakan file teks dengan ektensi .m .
sebagaimana script M-file, fungsi m-file tidak dimasukkan dalam jendela
command window tetapi file tersendiri yang dibuat dengan editor teks.
Membentuk dan menjalankan M-File:
Klik menu File, pilih New dan klik M-File
Pada editor teks, tulis argumen atau perintah
Simpan dengan cara klik File, pilih Save As dan beri nama dengan ekstensi .m
Pastikan file yang akan dijalankan berada pada direktori aktif
Misalkan file graf1.m berada di C:\MATLAB, maka lakukan perintah cd
>> cd c:\matlab
Kemudian jalankan file graf1.m dengan cara
7
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
>> graf1
3. Figure Windows
Windows ini merupakan hasil visualisasi dari script Matlab. Matlab
memberikan kemudahan bagi programmer untuk mengedit windows ini sekaligus
memberikan program khusus untuk itu, sehingga selain berfungsi sebagai
visualisasi output yang berupa grafik juga sekaligus menjadi media input yang
interaktif.
Simulink windows.
Windows ini umumnya digunakan untuk mensimulasikan system kendali
berdasarkan blok diagram yang telah diketahui. Untuk mengoperasikannya ketik
“simulink” pada command windows.
8
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
3.2. Karakter Spesial MatLab
Tanda % merupakan penanda komentar. Keterangan setelah tanda tersebut akan
diabaikan dalam proses perhitungan. Contoh :
y = 2:2:8 % y = [2468];
y = 2.00 4.00 6.00 8.00
Tanda ; merupakan perintah pembatas yang tidak ditampilkan di jendela kerja,
merupakan pemisah kolom dan baris dalam matriks. Contoh :
A = [1 3 5 ; 5 3 1];
Tanda : merupakan pembatas jangkauan, contohnya :
B = [0:2:8]
B = 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00
Tanda ` merupakan transpose matriks yang merupakan suatu vector kolom
X = [3 2 4 5;7 6 5 8]
X= 3.00 2.00 4.00 5.00
7.00 6.00 5.00 8.00
X=X `
X= 3.00 7.00
2.00 6.00
4.00 5.00
5.00 8.00
9
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Tanda ... digunakan untuk menuliskan baris perintah yang panjang contohnya:
P = sin(1) – sin(2) + sin(3) – sin(4) + sin(5) + cos(6) + ... cos(7) – cos(8) + cos(9)
– cos(10) + cos(11) + cos(12)
P = 1.0273
Contoh dan fungsi kode yang dapat diketik pada command windows :
1. >> help : Menunjukkan semua help topic di Matlab.
2. >>what general : Menunjukkan instruksi-instruksi yang tersedia di
direktori general, salah satunya adalah instruksi clear.
3. >>help general : Menunjukkan instruksi-instruksi yang tersedia di
direktori general , dan fungsinya secara umum.
4. >>help clear : Menunjukkan penjelasan detail
untuk instruksi clear.
(Fungsinya untuk apa, syntaxnya untuk apa, fungsi lain
yang terkait apa)
5. >> help ops : Menunjukkan penulisan operator2
di dalam Matlab.
6. >>clc; : clc digunakan untuk membersihkan layar, tetapi
nilai variable yang tersimpan dimemori tidak akan hilang
sehingga dapat ditampilkan kembali ke layer dengan
>>x memanggil nama variabelnya.
7. >>clear;
>>x
clear digunakan untuk membersihkan layer sekaligus menghapus variable dari
memori sehingga kita tidak dapat menampilkan nilai variable ke layer. (muncul
pesan ??? Undefined function or variable 'x'.)
8. >> x=4;
>> y=5;
10
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
>> z=x+y;
>> z
Merupakan contoh barisan instruksi untuk melakukan penjumlahan.
3.3. Angka dan Operasi Aritmatika
Ada tiga jenis angka di MATLAB yaitu :
1. Bilangan bulat yaitu bilangan yang tidak mengandung desimal. Contohnya: >> xi
= 10
2. Bilangan real yaitu bilangan yang mengandung desimal contohnya :
>> xr = 12.6054
>> realmax % batas atas bilangan real di matlab
ans = 1.7977e+308
>> realmin % batas minimum bilangan real di matlab
ans = 2.2251e-308
3. Bilangan kompleks
>> i
ans = 0 + 1.0000i
>> x = 1 + sqrt(3)*i
x = 1.0000 + 1.7321i
>> A= [1 j;-j*5 2]
A= 1.0000 0 + 1.0000i
0 - 5.0000i 2.0000
Beberapa penggunaan operator aritmatika antara dua operand (A dan B)
ditunjukkan pada tabel berikut ini :
11
Operasi Simbol
Penambahan +
Pengurangan -
Perkalian *
Pembagian / atau \
perpangkatan ^
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
3.4. Variabel Pada Matlab
Matlab memiliki tiga variabel sebagai nonnumbers yaitu:
1. –Inf (Negative Infinity)
2. Inf (Infinity)
3. Nan (Not an number)
Matlab hanya memiliki dua jenis tipe data yaitu Numeric dan String. Dalam
matlab setiap variabel akan disimpan dalam bentuk matrik. User dapat langsung
menuliskan variabel baru tanpa harus mendeklarasikannya terlebih dahulu pada
command window. Contoh pembuatan variabel pada matlab:
Penamaan variabel pada matlab bersifat caseSensitif karena itu perlu
diperhatikan penggunaan huruf besar dan kecil pada penamaan variabel. Apabila
terdapat variabel lama dengan nama yang sama maka matlab secara otomatis akan me-
replace variabel lama tersebut dengan variabel baru yang dibuat user.
3.5 . Fungsi Pemrograman Dalam MATLAB
3.5.1. Fungsi Dasar
a. Fungsi Matematika Dasar
Tabel 1.1a Fungsi Matematika Dasar
Fungsi Keterangan
Abs Menghitung nilai absolut
Exp Memperoleh nilai dari e pangkat bilangan tertentu (e =
2.718282)
log Menghitung logaritma natural (ln) suatu bilangan
Sqrt Menghitung akar pangkat 2 dari suatu bilangan
Ceil Membulatkan bilangan ke bilangan bulat terdekat menuju
12
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
plus tak berhingga.
Fix Membulatkan bilangan ke bilangan bulat terdekat menuju
nol..
Floor Membulatkan bilangan ke bilangan bulat terdekat menuju
minus tak berhingga.
Gcd Menghitung nilai faktor pembagi terbesar
Isprime Menghasilkan true jika merupakan bilangan prima.
Log10 Menghitung logaritma suatu bilangan untuk dasar 10.
Mod Menghitung nilai modulus.
Primes Menghasilkan daftar bilangan.
Rem Menghitung nilai remainder.
Round Membulatkan bilangan ke bilangan bulat terdekat.
b. Fungsi Trigonometri
Fungsi trigonometri banyak digunakan terkait dengan sudut. Nilai perhitungan yang
dalam fungsi trigonometri sudut dalam radian.
Tabel 1.1b Fungsi Trigonometri
Fungsi Keterangan
Sin Menghitung sinus suatu bilangan, dimana bilangan dalam
radian.
Cos Menghitung cosinus suatu bilangan, dimana bilangan dalam
radian.
Tan Menghitung tangen suatu bilangan, dimana bilangan dalam
radian.
Acos Menghitung arccosinus (invers cos) suatu bilangan yang
menghasilkan sudut dalam radian, dimana bilangan harus antara
-1 dan 1.
Asin Menghitung arcsinus suatu bilangan yang menghasilkan sudut
dalam radian, dimana bilangan harus antara -1 dan 1.
Atan Menghitung arctangensuatu bilangan yang menghasilkan sudut
dalam radian.
Cosh Menghitung cosinus hiperbolik dari suatu sudut dalam radian.
13
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Sinh Menghitung sinus hiperbolik dari suatu sudut dalam radian.
Tanh Menghitung tangen hiperbolik dari suatu sudut dalam radian.
Cosd Menghitung cosinus suatu bilangan, dimana bilangan dalam
derajat.
Sind Menghitung sinus suatu bilangan, dimana bilangan dalam
derajat.
Tand Menghitung tangen suatu bilangan, dimana bilangan dalam
derajat.
SecMenghitung suatu bilangan, dimana bilangan dalam
radian.
CscMenghitung suatu bilangan, dimana bilangan dalam
radian.
CotMenghitung suatu bilangan, dimana bilangan dalam
radian.
c. Fungsi Analisis Data
Matlab menyediakan sejumlah fungsi penting untuk digunakan dalam meng-analisis
data, antara lain ditunjukkan pada Tabel 1.1c.
Tabel 1.1c Fungsi Analisis Data
Fungsi Keterangan
Max Menghasilkan nilai terbesar dari suatu vektor atau matriks
Min Menghasilkan nilai terbesar dari suatu vektor atau matriks
Mean Menghasilkan nilai mean
Dll .....
3.5.2. Vektor dan Matriks dalam Matlab
14
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
a. Vektor
Vektor baris :
>> v = [-2 sin(45) 4 6]
v =
-2.0000 0.8509 4.0000 6.0000
>> length(v) % menghitung panjang vektor
ans =
3
Vektor kolom :
>> x = [6; 5 ; 9]
x =
6
5
9
b. Matriks
Dapat diasumsikan bahwa didalam matlab setiap data akan disimpan dalam
bentuk matriks. Dalam membuat suatu data matriks pada matlab, setiap isi data harus
dimulai dari kurung siku ‘[‘ dan diakhiri dengan kurung siku tutup ‘]’. Untuk membuat
variabel dengan data yang terdiri beberapa baris, gunakan tanda ‘titik koma’ (;) untuk
memisahkan data tiap barisnya.
Matlab menyediakan beberapa fungsi yang dapat kita gunakan untuk
menghasilkan bentuk-bentuk matriks yang diinginkan. Fungsi-fungsi tersebut antara
lain:
zeros : untuk membuat matriks yang semua datanya bernilai 0
ones : matriks yang semua datanya bernilai 1
rand : matriks dengan data random dengan menggunakan distribusi uniform
randn : matris dengan data random dengan menggunakan distribusi normal
eye : untuk menghasilkan matriks identitas
Cara M enginputkan M atrik.
Contoh :
15
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Matrik A=
Ada 4 cara untuk menginputkan matrik yakni :
Cara 1:
>>a=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]
Cara 2 :
>>a=[1 2 3 enter
5 5 6 enter
7 8 9];
Cara 3:
>>a1=[1 2 3];
>>a2=[4 5 6];
>>a3=[7 8 9];
>>a=[a1;a2;a3;];
>>a
Cara 4 :
>>a=input(‘Masukkan matrik= ‘);
>>Masukkan matrik=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]
>>disp(a)
3.5.3. Operasi dan Fungsi pada Matriks
Tabel 1.2. Operasi dan fungsi pada matriks yang sering digunakan :
Perintah Keterangan Contoh
Det Menghasilkan determinan matriks Det(A)
Size Menghasilkan ukura matriks Size(A)
+ Menjumlahkan matriks C = A + B
* Mengalikan matriks C = A * B
.* Mengalikan elemen dengan elemen,
dengan ketentuan memiliki ukuran yang
sama
C = A .* B
16
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
^ Memangkatkan matriks dengan suatu
skalar
C = A^ k
.^ Memangkatkan elemen per elemen
matriks dengan skalar
C = A .^ k
’ Transpose matriks A’
./ Membagi elemen per elemen dengan
ketentuan memiliki ukuran yang sama
C = A ./ B
\ Menghasilkan solusi AX = B C = A \ B
/ Menghasilkan solusi XA = B C = A / B
Inv Menghasilkan invers matriks dengan
ketentuan matriks merupakan matriks
bujur sangkar
C = Inv(A)
3.6. Grafik Matlab
3.6.1. Grafik 2 Dimensi
• Command Plot
>> Plot (X,Y,’ro’)
>> Plot (Nilai fungsi,fungsi,’warna_garis/data_point’)
• Colors : b(blue), r(red), g(green), y(yellow), m(magenta),
c(cyan), k(black)
• Markers : (o),(x),(*),(.),(+),(d),(s),(p),(h)
• Line Style : (-),(:),(-.),(- -),
Contoh 1 :
>>n = 25
>>t = 0 : 1/n : 10
>>y = sin(t);
>>plot (t,y,’ro’)
>>title (‘Grafik Y = Sin(t)
>>grid
>>xlabel(‘t’), >>ylabel(‘Amplitude’)
17
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Hasil Plot :
Contoh 2 : Menampilkan 2 grafik dalam 1 bidang
>>t=0:0.1:10;
>>x=sin(t);
>>y=cos(t);
>>z=cos((2*t)+10);
>>plot(t,x,'r-')
>>hold on
>>plot(t,y,'bo')
>>hold on
>>plot(t,z,'k--')
>>title('Mulitple Plot')
>>xlabel('t'),ylabel('Amplitude')
>>grid
>>legend('x=Sin(t)',…
'y=cos(t)','z=cos(2*t+10)')
>>hold off;
Hasil Plot :
18
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Contoh 3 : Menampilkan 2 grafik dalam 2 bidang (terpisah)
>> t=0:0.1:10;
>> x=sin(t);
>> y=sin(t+30);
>> subplot(2,1,1)
>> plot(t,x,'r-')
>> grid on
>>xlabel('t'),ylabel('Amplitude')
>> title(' Grafik x = Sin(t)')
>> subplot(2,1,2)
>> plot(t,y,'bo')
>> grid on
>> xlabel('t'),ylabel('Amplitude')
>> grid on
19
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
>> title('Grafik y = sin(t+30)')
>> hold off
Hasil Plot :
3.6.2. Grafik 3 Dimensi
Matlab mempunyai heberapa fungsi tersendiri untuk memplot 3-D object.
Fungsi-fungsi terscbut adalah plot kurva di ruangan (plot3). mesh surfaces (mesh),
surfaces (surf) dan plot kontur (countour). Juga ada dua fungsi untuk memplot
permukaan yang khusus, sphere dan cylinder. Untuk Iebih mengetahui 3-D graphic,
ketikkan help graph3d Command Window.
Contoh :
>> n=25;
>> x=0:1/n:3;
20
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
>> plot3(x,sin(5*x),sin(5*x));
>> grid
Hasil Plot :
0
1
2
3
-1
-0.5
0
0.5
1-1
-0.5
0
0.5
1
3.7. Matematika Dalam Teknik Kontrol
3.7.1. Transformasi
a). Transformasi Laplace
Contoh :
Tentukan transformasi laplace dari fungsi berikut ini :
f = 0,03(1-cos2t)
Jawab : Command windows :
>> f = sym('1-cos(2*t)');
>> F=laplace (f)
F =
1/s-s/(s^2+4)
21
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Atau pada M-file :
syms t; % Untuk inisialisasi variabel
f= 1-cos(2*t);
laplace(f) % Save As, F5
b). Invers Laplace
Contoh :
Tentukan invers transformasi laplace dari fungsi berikut :
F(s) =
Jawab :
Command Windows :
>> F=sym ('2/(s-4)');
>> f=ilaplace (F)
f =
2*exp(4*t)
Atau pada M-File :
syms s; % Untuk inisialisasi Variabel
F= 2/(s-4);
f=ilaplace (F) % Save As, F5
3.7.2. Differensial
Contoh :
a. Turunan pertama dari fungsi y
>> syms x;
>> y=x^3+2*x^2+6*x+7;
22
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
>> z=diff(y)
Akan muncul sebagai berikut :
z =
3*x^2+4*x+6
b. Turunan kedua dari fungsi y
>>z=diff(y,2)
Akan muncul sebagai berikut :
z =
6*x+4
3.8. Simulasi Sistem
3.8.1. Simulasi dengan M-File
Untuk meng-analisa suatu sistem, software hanya memerlukan masukan berupa transfer
function yang ditulis dalam Laplace Transform (dalam s-domain) atau matriks. contoh,
suatu sistem kontrol memiliki transfer function sebagai berikut :
Ketikkan listing berikut pada M-File :
num = [1];
den = [1 2 10];
step(num,den)
title(‘Open Loop Response’)
Respon sistem terbuka (open loop response) dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
23
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
0 0.5 1 1.5 2 2.5 30
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12Open Loop Response
Time (sec)
Am
plit
ude
3.8.2.Simulasi dengan Simulink
Pada M-File kurva respon sistem dibuat dengan menggunakan listing program,
sedangkan pada simulink kita bisa menganalisa sistem dengan menggunakan block
diagram.
Analisa dengan mennggunakan simulink:
24
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
PRAKTIKUM II
SISTEM KENDALI KONVENSIONAL
1. Tujuan Percobaan
a. Mempelajari cara kerja relay dan kontaktor
b. Dapat mendesain sistem otomasi sederhana
2. Alat Percobaan
Untuk melaksanakan percobaan yang dilakukan, peralatan yang dipergunakan
adalah:
• Relay 24 V DC : 2 Buah
• Kontaktor Magnet : 1 Buah
• Motor DC : 1 Buah
• Push button NO : 2 Buah
• Push button NC : 2 Buah
• Limit switch : 2 Buah
• Lampu 5 watt : 2 Buah
• Power Supply 220 V AC, 24 V DC
• Kabel secukupnya
• Obeng
25
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
3. Dasar Teori
Kontaktor Magnet
Kontaktor Magnet Merupakan Jenis Saklar Yang Bekerja Secara Magnetic Yaitu
Kontak ( NO & NC ) Bekerja Apabila Kumparan Di Aliri Arus / Tegangan,
Penggunaan Kontaktor Magnet Jauh Lebih Baik Dari Pada Saklar Biasa.
Sebuah Kontaktor Magnet Terdiri Dari :
1. Kumparan / Koil.
2. Beberapa Kontak NO ( Normally Open )
3. Beberapa Kontak NC ( Normally Close )
Kumparan / Koil Adalah Lilitan yang Apabila Di Aliri Arus / Tegangan Maka
Akan Tejadi Magnetisasi Yang Akan Menarik Kontak - Kontaknya Sehingga
Input & Output Pada Kontak NO Akan Terhubung & Sebaliknya Untuk Kontak
NC Akan Terputus / Tidak Terhubung.
Apabila Pada Kumparan Kontaktor Diberi Tegangan Terlalu Tinggi / Tidak
Sesuai Dengan Spesifikasi Maka Akan Menyebabkan Berkurangnya Umur /
Merusak Kumparan Kontaktor. Tetapi Bila Tegangan Yang Diberikan Terlalu
Rendah Maka Akan Menimbulkan Tekanan Antara Kontak-Kontak Dari
Kontaktor Menjadi Berkurang Yang Nantinya Dapat Menimbulkan Bunga Api
Pada Permukaannya Serta Dapat Merusak Kontak-Kontaknya.
Untuk Beberapa Keperluan Digunakan Juga Kumparan Arus ( Bukan
Tegangan ), Akan Tetapi Dari Segi Produksi Lebih Disukai Kumparan
Tegangan Karena Besarnya Tegangan Umumnya Sudah Di Normalisasi & Tidak
Tergantung Dari Keperluan Alat Pemakaiannya.
Kontaktor Magnet Ada 2 Jenis :
1. Kontaktor Magnet AC ( Terdapat Kumparan Hubung Singkat Berfungsi Sebagai
Peredam Getaran Saat Kedua Inti Besi Saling Melekat )
26
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
2. Kontaktor Magnet DC.
Spesifikasi Dari Kontaktor Magnet Yang Harus Di Perhatikan :
1. Kemampuan Daya Kontaktor yang disesuaikan dengan Beban yang akan
diperlukan.
2. Kemampuan menghantarkan arus dari kontak-kontaknya.
3. Kemampuan Tegangan dari Kumparan Magnet.
Kontak Pada Kontaktor Magnet Terdiri Dari :
4. Kontak Utama ( Digunakan Untuk Rangkaian Daya )
5. Kontak Bantu ( Digunakan Untuk Rangkaian Pengontrol / Pengunci ) Agar
Penggunaan Kontaktor Dapat Disesuaikan Dengan Beban Yang Akan Dikontrol,
Maka Pada Setiap Kontaktor Selalu Dilengkapi Dengan Plat Nama Yang
Berisikan Data-Data Mengenai :
1. Perusahaan Pembuat Kontaktor.
2. Nomor Seri Pembuatan.
3. Tegangan Nominal Beban.
4. Tegangan Kerja Kontaktor.
5. Kemampuan Arus Yang Dapat DiAlirkan.
6. Kelas Operasi.
27
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Kontak In Put / Kontak Yang DiHubungkan Ke Supply Pada Kontaktor Magnet
Biasanya Kontak Dengan Nomor 1, 3, 5 . Dan Untuk Kontak Out Put / Kontak
Yang DiHubungkan Pada Beban / Rangkaian Biasanya Dengan Nomor 2, 4, 6 .
Sedangkan Untuk Kontak Penguncinya DiGunakan Kontak Nomor 13 & 14.
Relay
Relay adalah peralatan yang dioperasikan secara elektrik yang secara
mekanik akan men-switch sirkuit elektrik. Relay adalah bagian yang penting
dalam sistem kontrol, karena kegunaannya dalam kendali jarak jauh, dan
mengendalikan listrik tegangan tinggi dengan menggunakan listrik tegangan
rendah. Ketika tegangan mengalir ke dalam elektromagnet pada sistem kontrol
relay, maka magnet akan menarik lengan logam pada arah magnet, dengan
demikian kontak terjadi. Switch/kontaktor pada relay bisa memiliki jenis NO
atau NC ataupun dua-duanya.
Relay adalah sebuah saklar yang dioperasikan dengan menggunakan
medan magnet. Saklar kontak yang terdapat dalam sebuah relay dapat terdiri
atas 1 kutub ataupun banyak kutub. Perlu diketahui, bahwa karakteristik operasi
suatu relay adalah pada saat relay diaktifkan, relay tidak langsung bekerja,
namun terdapat delay sebesar beberapa milisecond. Sehingga dalam merancang
suatu rangkaian relay, hal ini perlu diperhatikan.
28
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Gambar 1. Diagram Relay
Diagram yang menggambarkan logika kerja relay adalah sebagai berikut:
Dengan memanfaatkan sebuah relay, dapat dirangkai rangkaian
pengendali otomatis yang dapat dipergunakan untuk mengendalikan berbagai
peralatan industri secara otomatis. Biasanya rangkaian relay merupakan integrasi
dari berbagai komponen seperti switch (saklar), relays, timers dan counters.
Membedakan NC dengan NO:
NC (Normally Closed) : saklar dari relay yang dalam keadaan normal(relay
tidak diberi tegangan) terhubung dengan common.
NO (Normally Open) : saklar dari relay yang dalam keadaan normal(relay tidak
diberi tegangan) tidak terhubung dengan common.
Bagian-bagian relay dapat diketahui dengan 2 cara, yakni:
1. Dengan cara melihat isi dalam relay tersebut
2. Dengan menggunakan multimeter (Ohm)
Cara mengetahui relay tersebut masih berfungsi atau tidak dapat dilakukan
dengan cara memberikan tegangan yang sesuai dengan relay tersebut pada
bagian koilnya. Jika kontaknya masih bekerja NC to NO atau NO to NC, maka
dapat dikatakan bahwa relay tersebut masih dalam keadaan baik.
Jenis-jenis Relay
1. SPST ( Single Pole Single Throw. )
29
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
2. SPDT (Single Pole Double Throw.) : Terdiri dari 5 buah pin, yaitu: (2) koil, (1)
common, (1) NC, (1) NO.
3. DPST (Double Pole Single Throw.) Setara dengan 2 buah saklar atau relay
SPST.
4. DPDT (Double Pole Double Throw.) Setara dengan 2 buah saklar atau relay
SPDT.
5. QPDT (Quadruple Pole Double Throw.) Sering disebut sebagai
Quad Pole Double Throw, atau 4PDT. Setara dengan 4 buah saklar atau relay
SPDT atau dua buah relay DPDT. Terdiri dari 14 pin(termasuk 2 buah untuk
koil).
Gambar. 1 Jenis-jenis relay
Limit Switch
Gambar Limit Switch
Pada limit switch ini, terdapat 3 cable connector yang menggunakan screw
seperti terlihat pada gambar . Jika listrik dialirkan pada dudukan-1 dan dudukan-
2, maka limit switch ini akan bersifat NC pada kondisi normal, sedangkan jika
30
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
listrik dialirkan pada dudukan-1 dan dudukan-3 maka limit switch akan bersifat
NO pada kondisi normal. Limit switch bekerja saat lempengan besi di bagian
bawah tertekan.
4 . Prosedur percobaan:
Percobaan 1.
1. Dengan menggunakan sebuah switch, power supply 220 V, Kontaktor Magnet
AC, rangkaian lampu 5 watt, dan kabel secukupnya, rangkailah rangkaian fisik
yang dapat menjalankan logika berikut ini:
2. Jika switch di-ON-kan, maka lampu akan menyala.
3. Jika switch di-OFF-kan, maka lampu akan mati.
4. Gambarkan ladder diagram dan wiring diagramnya
Percobaan 2.
Dengan menggunakan sebuah push button NO, push button NC, limit switch,
power supply 220 V AC, relay 24 V DC, 2 buah rangkaian lampu 5 watt, motor
DC, dan kabel secukupnya, rangkailah rangkaian listrik yang dapat menjalankan
logika berikut ini:
Jika push button NO ditekan, maka lampu merah dan motor akan menyala, dan
lampu hijau akan mati.
Lampu merah hanya akan mati jika push button NC ditekan atau limit switch
ditekan, dan lampu hijau menyala.
Gambarkan ladder diagram dan wiring diagramnya.
31
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
PRAKTIKUM III
PEMROGRAMAN MIKROKONTROLER
ATMEGA8535
I. Tujuan Percobaan
1. Mengenal Mikrokontroler AVR ATMega8535 serta mengetahui dan memahami
prinsip kerja mikrokontroler
2. Mengenal dan menguasai pemrograman mikrokontroler AVR ATMega 8535
dengan menggunakan software Basic Compiler (BASCOM)
3. Mengetahui dan membuat aplikasi mikrokontroler sebagai pusat kontrol suatu
sistem
II. Alat dan Bahan
1. Sistem minimum AVR ATMega 8535 dan downloadernya
2. Satu unit PC dengan dilengkapi software BASCOM
3. Power Supply 5 volt
4. Microcontroller Training Board
III. Dasar Teori
Pengenalan Mikrokontroler AVR ATMega8535
Mikrokontroler adalah otak dari suatu sistem elektronika seperti halnya
mikroprosesor sebagai otak komputer. Namun mikrokontroler memiliki nilai tambah
karena didalamnya sudah terdapat memori dan sistem input/output dalam suatu
kemasan IC. Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s RISC processor) standar memiliki
arsitektur 8-bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16- bit dan sebagian besar
instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. Berbeda dengan instruksi MCS-51 yang
membutuhkan 12 siklus clock karena memiliki arsitektur CISC (seperti komputer).
Teknologi yang digunakan pada mikrokontroler AVR berbeda dengan
mikrokontroler seri MCS-51. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set
Computer), sedangkan seri MCS-51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set
32
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Computer). Mikrokontroler AVR dapat dikelompokkan menjadi empat kelas, yaitu
keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, Keluarga ATmega, dan AT89RFxx. Pada
dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, kelengkapan periferal
dan fungsi-fungsi tambahan yang dimiliki.
ATmega8535 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit daya-rendah berbasis
arsitektur RISC. Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATmega8535
mempunyai throughput mendekati 1 MIPS per MHz, hal ini membuat ATmega8535
dapat bekerja dengan kecepatan tinggi walaupun dengan penggunaan daya rendah.
Arsitektur ATmega8535
Mikrokontroler ATmega8535 memiliki beberapa fitur atau spesifikasi yang
menjadikannya sebuah solusi pengendali yang efektif untuk berbagai keperluan. Fitur-
fitur tersebut antara lain:
1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yang terdiri atas Port A, B, C dan D
2. ADC (Analog to Digital Converter) dengan resolusi 10-bit sebanyak 8 saluran
melalui Port A
3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan
4. CPU yang terdiri atas 32 register
5. Watchdog Timer dengan osilator internal
6. SRAM sebesar 512 byte
7. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write
8. Unit Interupsi Internal dan Eksternal
9. Port antarmuka SPI untuk mendownload program ke flash
10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi
11. Antarmuka komparator analog
12. Port USART untuk komunikasi serial
Konfigurasi Pin ATMega8535
Mikrokontroler ATMega8535 mempunyai jumlah pin sebanyak 40 buah, dimana
32 pin digunakan untuk keperluan port I/O yang dapat menjadi pin input/output sesuai
konfigurasi. Pada 32 pin tersebut terbagi atas 4 bagian (port), yang masing-masingnya
terdiri atas 8 pin. Pin-pin lainnya digunakan untuk keperluan rangkaian osilator, supply
33
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
tegangan, reset, serta tegangan referensi untuk ADC. Untuk lebih jelasnya, konfigurasi
pin ATMega8535 dapat dilihat pada gambar 3.1.
Gambar 3.1 Konfigurasi Pin ATmega8535
Berikut ini adalah susunan pin-pin dari ATMega8535;
VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukkan catu daya
GND merupakan pin ground
Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC
Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu
Timer/Counter, Komparator Analog, dan SPI
Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu
TWI, Komparator Analog, dan Timer Oscilator
Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu
Komparator Analog, Interupsi Iksternal dan komunikasi serial USART
Reset merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler
XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukkan clock eksternal (osilator
menggunakan kristal, biasanya dengan frekuensi 11,0592 MHz)
Bahasa Pemrograman Mikrokontroler
Sebelum dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, pengembangan sebuah
mikrokontroler harus melewati 3 tahapan, yaitu:
34
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
1. Pembuatan hardware untuk aplikasi.
2. Perancangan software aplikasi menggunakan bahasa pemrograman.
3. Pengisian software aplikasi yang sudah dibuat ke dalam mikrokontroler.
Bahasa pemrograman yang digunakan umumnya dapat berupa bahasa
pemrograman tingkat rendah (Assembly Language), menengah (bahasa C) maupun
bahasa tingkat tinggi seperti Pascal dan BASIC. Di praktikum ini, software
pemrograman (compiler) yang digunakan adalah BASCOM AVR, yang merupakan
sebuah compiler BASIC. BASCOM (BASic COMpiler) sendiri memiliki beberapa jenis
berdasarkan seri mikrokontroler yang digunakan. Sebagai contoh mikrokontroler AVR
yang dipakai untuk praktikum ini hanya bisa menggunakan BASCOM AVR.
Pengenalan BASCOM AVR
Pada gambar 2.4 di bawah ini merupakan tampilan dari BASCOM AVR.
Gambar 3.2 Interface BASCOM AVR
Pada setiap icon yang ada pada interface diatas memiliki fungsi masing-masing.
Adapun fungsi dari tiap-tiap icon fapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel Fungsi Icon pada Interface BASCOM AVR
Icon Nama Fungsi Shortcut
File New Membuat file baru Ctrl+N
35
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Open File Untuk membuka file Ctrl+O
File Save Untuk menyimpan file Ctrl+S
Save as Menyimpan file dengan nama
lain.
-
Print Untuk mencetak dokumen Ctrl+P
Print preview Untuk melihat tampilan sebelum
dicetak.
-
Syntax check Untuk memeriksa kesalahan
bahasa.
Ctrl+F7
Program compile Untuk mengkompile program
yang dibuat.
F7
Show result Untuk menampilkan hasil
kompilasi program.
Ctrl+W
Simulate Untuk mencimulasikan program
yang dibuat.
F2
Karakter dalam BASCOM
Dalam program BASCOM, karakter dasarnya terdiri atas karakter alphabet (A-Z
dan a-z), karakter numeric (0-9) dan karakter spesial seperti yang ditunjukkan pada
tabel di bawah ini.
Tabel Karakter-karakter spesial pada BASCOM
Karakter Nama
Blank atau spasi
‘ Apostrophe
* Asteriks atau simbol perkalian
+ Simbol Pertambahan (Plus Sign)
, Comma
- Simbol Pengurangan (Minus Sign)
. Period (decimal point)
/ Slash (division symbol) will be handled as \
36
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
: Colon
“ Double Quotation mark
; Semicolon
< Less than
= Equal sign (assignment symbol or relation operator)
> Greater than
\ Backslash (integer/word division symbol)
Tipe Data
Setiap variabel dalam BASCOM memiliki tipe data yang menunjukkan daya
tampungnya. Hal ini berhubungan dengan penggunaan memori mikrokontroler. Berikut
ini adalah tipe data pada BASCOM berikut keterangannya.
Tabel Tipe Data BASCOM
Tipe Data Ukuran (byte) Range
Bit 1/8 0-1
Byte 1 0 sampai 255
Interger 2 -32,768 sampai 32,767
Word 2 0 sampai 65535
Long 4 -2147483648 sampai 2147483647
Single 4 -
String Hingga 254 byte -
Variabel
Variabel dalam sebuah program berfungsi sebagai tempat penyimpanan data
atau penampung data sementara, misalnya menampung hasil perhitungan, menampung
data hasil pembacaan register dan lain lain. Variabel merupakan pointer yang menunjuk
pada alamat memori fisik di mikrokontroler.
Dalam BASCOM ada beberapa aturan dalam penamaan sebuah variabel:
1. Nama variabel maksimum terdiri atas 32 karakter
37
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
2. Karakter bisa berupa angka atau huruf
3. Nama variabel harus dimulai dengan huruf
4. Variabel tidak boleh menggunakan kata-kata yang digunakan oleh BASCOM
sebagai perintah, pernyataan, internal register dan nama operator (AND, OR,
DIM, dan lainnya).
Program Simulasi
BASCOM AVR menyediakan pilihan yang dapat mensimulasikan program.
Sehingga setelah membuat suatu program, dapat diperiksa terlebih dahulu apakah
program yang dibuat sudah benar atau masih salah sebelum didownload ke
mikrokontroler. Adapun bentuk tampilan simulasinya dapat dilihat pada gambar 3.3.
Gambar 3.3 Tampilan listing BASCOM AVR
Tekan tombol untuk memulai simulasi. Dan untuk memberhentikan simulasi
maka tekan tombol . Selain itu untuk dapat melihat perubahan data pada setiap port
atau ketika ingin memberikan input pin-pin tertentu dari mikrokontroler, maka gunakan
tombol maka akan muncul tampilan simulasi hardwarenya. Adapun bentuk
tampilannya dapat dilihat pada gambar 3.4.
38
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Gambar 3.4 Tampilan Simulasi Hardware
Kontrol Program
Keunggulan sebuah program terletak pada kontrol program tersebut. Kontrol
program merupakan kunci dari keandalan program yang dibuat termasuk juga pada rule
evaluation pada logika samar. Kontrol program dapat mengendalikan alur dari sebuah
program dan menentukan apa yang harus dilakukan oleh sebuah program ketika
menemukan suatu kondisi tertentu. Kontrol program ini meliputi kontrol pertimbangan
kondisi dan keputusan, kontrol pengulangan serta kontrol alternatif. BASCOM
menyediakan beberapa kontrol program yang sering digunakan untuk menguji sebuah
kondisi, perulangan dan pertimbangan sebuah keputusan. Berikut ini beberapa kontrol
program yang sering digunakan dalam pemrograman dengan BASCOM.
Berikut adalah beberapa kontrol program yang sering digunakan dalam
pemograman dengan BASCOM:
1. IF… THEN
Dengan pernyataan ini kita dapat menguji sebuah kondisi tertentu dan kemudian
menentukan tindakan yang sesuai dengan kondisi yang diinginkan. Sintak
penulisannya adalah sebagai berikut:
IF <Syarat Kondisi> THEN <Pernyataan>
Sintak diatas digunakan jika hanya ada satu kondisi yang diuji dan hanya
melakukan satu tindakan. Jika melakukan lebih dari satu tindakan maka sintaknya
harus ditulis sebagai berikut:
IF <Syarat kondisi> THEN
<Pernyataan ke-1>
39
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
<Pernyataan ke-2>
<Pernyataan ke-n>
END IF
2. SELECT… CASE
Perintah ini akan mengeksekusi beberapa blok pernyataan tergantung dari nilai
variabelnya. Perintah ini mirip dengan perintah IF... THEN, namun perintah ini
memiliki kelebihan yaitu kemudahan pada penulisannya. Sintaknya adalah
sebagai berikut:
SELECT CASE Variabel
CASE test1 : statement
CASE test2 : statement
CASE ELSE : statement
END SELECT
3. WHILE… WEND
Perintah ini mengeksekusi sebuah pernyataan secara berulang ketika masih
menemukan kondisi yang sama. Perintah ini akan berhenti jika ada perubahan
kondisi dan melakukan perintah selanjutnya. Sintaknya sebagai berikut:
WHILE <Syarat kondisi>
<Pernyataan>
WEND
4. DO… LOOP
Perintah Do... Loop digunakan untuk mengulangi sebuah blok pernyataan terus
menerus. Untuk membatasi pengulangannya dapat ditambahkan sebuah syarat
kondisi agar perulangan berhenti dan perintahnya menjadi Do... loop Until. Sintak
penggunaan perintah ini adalah sebagai berikut:
Do
<Blok pernyataan>
Loop
Yang menggunakan perintah Do Loop Until
40
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Do
<Blok pernyataan>
Loop Until <syarat kondisi>
5. FOR… NEXT
Perintah ini digunakan untuk mengeksekusi sebuah blok pernyataan secara
berulang. Perintah ini hampir sama dengan perintah Do... Loop, namun pada
perintah For... Next ini nilai awal dan akhir perulangan serta tingkat kenaikan
atau turunnya bisa ditentukan.
Penggunaannya sebagai berikut:
For var = start To/Downto end [Step value]
<Blok pernyataan>
Next
Untuk menaikan nilai perulangan gunakan To dan untuk menurunkan gunakan
Downto. Tingkat kenaikan merupakan pilihan, jadi bisa digunakan ataupun tidak.
Jika nilai kenaikan tidak ditentukan maka secara otomatis BASCOM akan
menentukan nilainya yaitu 1.
6. EXIT
Perintah ini digunakan untuk keluar secara langsung dari blok program For...
Next, Do... Loop, Sub... Endsub, While... Wend. Sintak penulisannya adalah
sebagai berikut:
Exit [Do] [For] [While] [Sub]
Sintak selanjutnya setelah EXIT bisa bermacam-macam tergantung perintah exit
itu berada dalam perintah apa. Jika dalam perintah Do... Loop maka sintaknya
menjadi Exit Do.
7. GOSUB
Dengan perintah GOSUB program akan melompat ke sebuah label dan akan
menjalan-kan program yang ada dalam rutin tersebut sampai menemui perintah
Return. Perintah Return akan mengembalikan program ke titik setelah perintah
Gosub.
41
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
8. GOTO
Perintah GOTO digunakan untuk melakukan percabangan, perbedaannya dengan
GOSUB ialah Perintah GOTO tidak memerlukan perintah Return sehingga
programnya tidak akan kembali lagi ke titik dimana perintah GOTO itu berada.
Berikut ini adalah sintak perintah GOTO:
GOTO label
Label:
Panjang label maksimal ialah 32 karakter.
ISP Flash Programer 3.7
ISP Programmer merupakan program yang digunakan untuk menuliskan
program ke dalam mikrokontroler ATMega8535. Adapun caranya adalah sebagai
berikut. Pertama mikrokontroler dihubungkan dengan kabel downloader dengan port
paralel pada komputer, kemudian nyalakan catu daya mikrokontroler. Lalu tekan
tombol OpenFile untuk membuka file yang akan didownload pada mikrokontroler.
Setelah itu tekan tombol Program tunggu sampai 100%, setelah 100% maka program
sudah ditulis pada mikrokontroler, dan mikrokontroler siap untuk digunakan. Adapun
tampilannya dapat dilihat pada gambar 3.5.
Gambar 3.5 Software SPI
42
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
PRAKTIKUM IV
PLC
(Programmable Logic Control)
1. Tujuan Percobaan
1. Memahami system control dasar pada PLC Omron
2. Mengenalkan software untuk pemograman ladder pada PLC CMA1A
Omron PLC menggunakan Syswin 3.4
3. Membuat ladder diagram dengan menggunakan Syswin 3.4
4. Memasukkan kode ke PLC simulator
2. Alat dan Bahan Percobaan
Modul PLC Omron CPM1A/CPM2A : 1 buah
Komputer : 1 buah
Software Syswin 3.4 : 1 paket
Software PLC simulator : 1 paket
Kabel secukupnya : 1 paket
2. Dasar Teori
PLC (programmable logic control) merupakan piranti elektronika digital
yang menggunakan memori yang bisa diprogram sebagai penyimpanan
internal dari sekumpulan instruksi dengan mengimplementasikan fungsi-
fungsi tertentu, seperti logika, sekuensial, pewaktu, perhitungan dan
aritmatika untuk mengendalikan berbagai jenis mesin ataupun proses melalui
modul I/O digital dan atau analog.
43
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Gambar 3.1. elemen – elemen dasar PLC
Elemen – elemen dasar sebuah PLC ditunjukkan pada gambar 3.1 PLC memiliki
banyak kelebihan dibanding dengan sistem kontrol proses konvensional, antara lain :
1. Menghilangkan beban ongkos perawatan dan penggantian sistem kontrol mesin
berbasis relay.
2. Jumlah kabel yang dibutuhkan bisa berkurang 80% dibandingkan sistem kontrol
proses konvensional.
3. PLC memakai daya yang lebih rendah dibandingkan sistem kontrol proses
konvensional.
4. Pendeteksian kesalahan yang mudah dan cepat.
5. Ketahanan PLC jauh lebih baik dibandingkan dengan relai-automatik.
6. Perubahan pada urutan operasional dapat dilakukan dengan mudah hanya
dengan melakukan penggantian program.
Dalam sistem PLC terdapat 4 komponen bagian utama, keempat
komponen tersebut antara lain :
7. Central Processing Unit (CPU)
8. Monitor / programmer
9. Module I/O PLC
10. Power supply
44
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Contoh bermacam-macam PLC dari produsen terkenal
Simbol-simbol umum pada ladder diagram, antara lain:
----||----
inputan normally open (NO); dalam keadaan awal atau normalnya dalam posisi
off dan akan on apabila telah terenergize
----|/|----
inputan normally close (NC); dalam keadaan awal atau normalnya dalam posisi
on dan akan off apablia terenergize
----()-|
output ; keluaran dari PLC, dapat berupa relay, lampu, buzzer, motor, pneumatic
dll
Timer berfungsi untuk menunda keadaan sampai interval waktu yang disetting
terpenuhi
---- | ----------------- | timer
| TIM |
| |
| ----------------- |
45
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
| address |
| |
| ----------------- |
| value |
| |
| ----------------- |
Counter berfungsi untuk mencacah, bisa untuk mencacah naik maupun turun,
untuk pencacah naik (up-counter), pencacah dimulai dari 0 dan kemudian ditambah 1
pada masing-masing pulsa on dari masukan pencacah. Ketika nilai settinganya telah
tercapai maka keluaran akan terenegize.
---- | ----------------- | counter
| CNT |
| |
| ----------------- |
---- | address |
| |
| ----------------- |
| value |
| |
| ----------------- |
Fungsi tersedia beberapa fungsi untuk membantu misal END.
Bahasa pemrograman yang digunakan untuk memprogram suatu PLC antara lain
:
1. Ladder Diagram
2. Function Block Diagram
3. Statement List
4. Structure Text
46
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
5. Sequential Functional Chart
Tetapi dalam aplikasi nyatanya bahasa pemrograman PLC yang paling
banyak digunakan adalah jenis ladder diagram.
4. Prosedur Percobaan
1. Pastikan software syswin 3.4 dan PLC simulator sudah terinstal di PC.
2. Buka software syswin dengan meng-click start › all program › syswin 3.4 ›
syswin 3.4.
3. Rangkailah alat sesuai dengan ketentuan *)
4. Buatlah ladder diagram pada tiap-tiap rangkaian.
5. Buka software PLC simulator dengan mengklik start › all program › PLC
simulator › PLC simulator
6. Sebelum mendownload simulasikan pada software PLC simulator dengan
menggunakan statement list yang ada pada software syswin 3.4
7. Jika sudah sesuai dengan yang diinginkan download ladder diagram yang telah
dibuat pada software syswin 3.4
8. Click monitoring untuk memonitor proses yang terjadi pada PLC.
9. Print hasil ladder diagram dan statement listnya.
*) Rangkaian yang dilakukan pada percobaan:
1. ON/OFF Dua Tombol atau Saklar (Interlock)
|-------------------------------------------------------------------|
|Main 1 – Contoh Ladder |
| Network 1 – ON/OFF |
|-------------------------------------------------------------------|
Dua saklar satu untuk ON dan satu untuk OFF alat terpasang
00000
| 000.00 000.01 010.00
|------| |--------------|/|--------------( )-|
| ON | OFF keluaran
| 010.00 |
|------| |----------
47
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
| keluaran
LD 000.00 ON
OR 010.00 keluaran
AND NOT 000.01 OFF
OUT 010.00 keluaran
|------------------------------------------------------------------------------|
| Network 2 – Akhir Program |
|------------------------------------------------------------------------------|
Jangan lupa setiap ladder harus diakhiri dengan END,
00004
| -----------------
|- END(001) |
| -----------------
END
2. Penundaan ON Keluaran (ON Delay)
48
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
3. Tundaan OFF (OFF Delay)
49
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
4. Tundaan ON dan OFF (ON dan OFF Delay)
5. Penggunaan Pencacah (CNT)
50
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Pertanyaan dan Tugas
Buatlah ladder diagram dan statement list dari kasus-kasus berikut:
1. Lampu Berjalan Satu Arah
Keterangan
Terdapat 4 deretan lampu diinginkan lampu berjalan dari kanan ke kiri setelah puss
button diaktifkan. Setelah sampai pada lampu paling kiri. Pergerakan dimulai lagi dari
kanan ke kiri
51
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Konfigurasi sistem:
Masukan Alat Keluaran Alat
000.00 Tombol start (PB1) 010.00 Lampu1
000.01 Tombol stop (PB2) 010.01 Lampu2
010.02 Lampu3
010.03 Lampu4
2. Penentuan Prioritas – Bel Kuis
Keterangan:
Pertama pembawa acara memberikan pertanyaan kepada 3 (tiga) peserta kuis, setelah
selesai memberikan pertanyaan, maka…
Ke-tiga pemain berlomba-lomba untuk menekan tombol dalam rangka menjawab
pertanyaan dari pembawa acara;
Buzzer akan dibunyikan setelah ada salah seorang pemain berhasil menekan tombol
untuk pertama kalinya;
Indikator lampu pada pemain tersebut (yang berhasil menekan tombol untuk pertama
kali) akan dinyalakan dan hanya bisa dimatikan oleh saklar utama.
Konfigurasi sistem:
Masukan Alat Keluaran Alat
000.00 Tombol Pemain1 (PB1) 010.00 Buzzer
52
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
000.01 Tombol Pemain2 (PB2) 010.01 Lampu PEMAIN1
000.02 Tombol Pemain3 (PB3) 010.02 Lampu PEMAIN2
000.03 Tombol Reset (RST) 010.03 Lampu PEMAIN3
3. Pengepakan Apel ke dalam Boks
Keterangan:
Saat ditekan tombol START (PB1), maka dijalankan konveyor pembawa boks.
Jika sensor boks (SE2) mendeteksi keberadaan boks maka konveyor pembawa boks
akan dihentikan dan konveyor pembawa apel mulai dijalankan.
Sensor apel (SE1) akan menghitung hingga 10 buah apel kemudian menghentikan
konveyor pembawa apel (pencacah apel akan direset) dan proses dijalankan dari awal
lagi demikian seterusnya hingga ditekan tombol STOP (PB2).
Konfigurasi sistem:
Masukan Alat Keluaran Alat
000.00 Tombol Start (PB1) 010.00 Konveyor Apel
000.01 Tombol Stop (PB2) 010.01 Konveyor Boks
000.02 Sensor Apel (SE1)
000.03 Sensor Boks (SE2)
53
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
4. Kontrol Pintu Gudang
- Saat truck mendekati pintu gudang, maka sensor ultrasonic (S_Truck) akan
mengaktifkan motor agar PINTU NAIK.
- Jika limit switch atas (BTS_ATS) mendeteksi pintu sudah naik semua maka motor
naik akan berhenti.
- Sensor fotosensor (FOTOSENSOR) akan ON selama truck masih menghalangi
cahaya fotosensor dan setelah cahaya tidak terhalang maka menjadi OFF.
- Setelah sensor fotosensor (FOTOSENSOR) OFF maka akan mengaktifkan motor
agar PINTU TURUN.
- Jika limit switch bawah (BTS_BWH) mendeteksi pintu sudah turun semua maka
motor turun akan berhenti.
Konfigurasi sistem:
Masukan Alat Keluaran Alat
000.00 sensor ultrasonic
(S_Truck)
010.00 PINTU NAIK
000.01 Sensor fotosensor
(FOTOSENSOR)
010.01 PINTU TURUN
000.02 limit switch atas
(BTS_ATS)
000.03 limit switch bawah
54
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
(BTS_BWH)
PRAKTIKUM V
PENGENDALIAN MOTOR 3 FASA MENGGUNAKAN INVERTER
I. Tujuan Percobaan
1. Memahami Prinsip kerja dasar pada MOTOR 3 FASA
2. Mengetahui dan Memahami Cara Kerja Inverter Altivar 31
3. Memahami system control dasar pada MOTOR 3 FASA
II. Alat dan Bahan Percobaan
1. Motor Induksi 3 fasa : 1 buah
2. Inverter Altivar 31 : 1 buah
3. Jumper Secukupnya
III. Dasar Teori
Motor 3 Fasa : Sebuah mesin penggerak dengan catu daya 3 fasa sebagai sumber tenaga
Cara kerja motor 3 phasa :
Motor 3 phasa akan bekerja/ berputar apabila sudah dihubungkan dalam
hubungan tertentu.
Mendapat tegangan (jala-jala/ power/ sumber) sesuai dengan kapasitas
motornya.
gbr. motor induksi 3 fase
55
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Dalam gambar diatas dijelaskan (dari kiri layar): motor induksi 3 fase single line
diagram, three line diagram dan penggambaran lilitan motor induksi 3 fase (secara
umum).
1. Motor 3 fasa bekerja dengan 2 hubungan yaitu :
a. Motor bekerja Bintang/ Star
Berarti motor harus dihubungkan bintang baik secara langsung pada terminal maupun
melalui rangkaian kontrol.
gbr. hubungan bintang
Gambar 1. Hubungan Bintang/ Star (Y)
56
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
b. Motor bekerja segitiga /Delta (▲)
Berarti motor harus dihubungkan segitiga baik secara langsung pada terminal maupun
melalui rangkaian kontrol. Kecuali mesin-mesin yang berkapasitas tinggi diatas 10 HP,
maka motor tersebut wajib bekerja segitiga (▲) dan harus melalui rangkaian kontrol
star delta baik secara mekanik, manual, PLC.
Gambar 2. Hubungan Delta (▲)
Dimana bekerja awal (start) motor tersebut bekerja bintang hanya sementara, selang
berapa waktu barulah motor bekerja segitiga dan motor boleh dibebani.
Cara menghubungkan motor dalam hubungan bintang (Y) :
1. Cukup mengkopelkan/ menghubungkan salah satu dari ujung-ujung kumparan
phasa menjadi satu.
57
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
2. Sedangkan yang tidak dihubungkan menjadi satu dihubungkan kesumber
tegangan.
Cara menghubungkan motor dalam hubungan segitiga (▲) :
1. Ujung pertama dari kumparan phasa I dihubungkan dengan ujung kedua dari
kumparan phasa III
2. Ujung pertama dari kumparan phasa II dihubungkan dengan ujung kedua dari
kumparan phasa I
3. Ujung pertama dari kumparan phasa III dihubungkan dengan ujung kedua dari
kumparan phasa II.
2. Rangkaian System Kendali Elektromagnetik Pada Motor Induksi 3 Fasa
Rangkaian sederhana dengan menggunakan kontaktor magnet yaitu mengontrol sebuah
motor listrik. Pengontrolan oleh kontaktor magnet menggunakan 2 rangkaian yaitu
rangkaian kontrol dan rangkaian utama. Peralatan kontrol yang digunakan dalam
pengoperasianya yaitu, MCB 3 fasa, TOR (Thermal Overload Relay), sakelar tekan ON/
OFF dan kontaktor.
Rangkaian kontrol merupakan rangkaian yang mengendalikan/ mengoperasikan
rangkaian utama, sedangkan rangkaian utama merupakan aliran hubungan ke beban
(motor 3 fasa). Rangkaian utama menggunakan kontak utama (1-3-5 dan 2-4-6) dari
kontaktor magnet untuk menghubungkan/ memutuskan jaringan dengan motor listrik.
Karena arus yang mengalir pada rangkaian utama relaitf lebih besar daripada rangkaian
kontrol, maka pada rangkaian utama dilengkapi dengan TOR (Thermal Overload Relay)
atau pengaman beban lebih dari hubung singkat ataupun beban yang lebih.
Pada rangkaian kontrol, arus yang mengalir relatif kecil. Rangkaian kontrol dilengkapi
dengan sakelar tekan NO untuk tombol NP dan NC untuk tombol OFF. Karena
menggunak open.an tombol (sakelar) tekan, maka pada tombol ON dibuat pengunci
(sakelar bantu) dari kontak bantu kontaktor yang normally open.
58
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Gambar 3. Rangkaian System Kendali Elektromagnetik Pada Motor Induksi 3 Fasa
2. Rangkaian System Kendali Elektromagnetik Pada Motor Induksi 3 Fasa
Hubungan Bintang Segitiga
Rangkaian daya hubungan bintangsegitiga menggunakan tiga buah kontaktor Q1, Q2,
dan Q3 Gambar 4. Fuse F1 berfungsi mengamankan jika terjadi hubungsingkat pada
rangkaian motor. Saat motor terhubung bintang kontaktor Q1 dan Q2 posisi ON dan
kontaktor Q3 OFF. Beberapa saat kemudian timer yang disetting waktu 60 detik
energized, akan meng-OFF-kan Q1, sementara Q2 dan Q3 posisi ON, dan motor
terhubung segitiga. Pengaman beban lebih F3 (thermal overload relay) dipasangkan seri
dengan kontaktor, jika terjadi beban lebih disisi beban, relay bimetal akan bekerja dan
rangkaian kontrol berikut kontaktor akan OFF.
Tidak setiap motor induksi bias dihubungkan bintang-segitiga, yang harus diperhatikan
adalah tegangan name plate motor harus mampu diberikan tegangan sebesar tegangan
jala-jala (Gambar 4), khususnya pada saat motor terhubung segitiga. Jika ketentuan ini
tidak dipenuhi, akibatnya belitan stator bisa terbakar karena tegangan tidak sesuai.
59
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Rangkaian kontrol bintang-segitiga (Gambar 4), dipasangkan fuse F2 untuk pengaman
hubung singkat pada rangkaian kontrol.
4. Penggunaan Inverter
Dalam perkembangannya, berbagai bahasa pemrograman yang berbeda telah
digunakan untuk memprogram PLC. Untuk satu bahasa pemrograman saja misalnya
Ladder Diagram, tiap-tiap jenis PLC mempunyai aturan dan cara pemrograman yang
berbeda-beda. Padahal industri modern biasanya tidak hanya menggunakan satu jenis
PLC saja melainkan berbagai jenis PLC, sehingga hal ini menjadi tidak efisien dari segi
waktu dan biaya. Ditambah lagi, kurangnya standardisasi mengakibatkan komunikasi
PLC tidak baik bagi protokol-protokol dan jaringan-jaringan yang tidak kompatibel.
Karena itu, negara-negara industri di dunia mendirikan International Electro-technical
Commission (IEC) yang bertugas untuk mengkaji perancangan lengkap dari sebuah
PLC. IEC 61131-3 merupakan bagian ketiga dari IEC 61131 yang membahas mengenai
standar pemrograman PLC.
IEC 61131-3 mengakomodasi 5 bahasa pemrograman PLC berbeda, yaitu:
60
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
a. Ladder Diagram (LD)
Pemrograman PLC dengan menggunakan simbol-simbol relay elektromekanis yang
terdiri dari contact dan coil.
b. Function Block Diagram (FBD)
Penggunaan blok-blok fungsi standar maupun buatan pengguna sendiri dalam
memprogram PLC.
c. Sequential Function Chart (SFC)
SFC menggambarkan secara grafis aksi sekuensial dari sebuah kontrol proses. SFC
terdiri dari step yang terhubung dengan blok aksi dan transisi. Masing-masing step
merepresentasikan keadaan (state) tertentu dari sebuah sistem yang dikendalikan.
Sebuah transisi berkenaan dengan sebuah kondisi, di mana jika benar akan
menyebabkan step sebelumnya tidak aktif dan step selanjutnya aktif. Step-step yang
terhubung ke blok aksi akan menjalankan aksi kontrol tertentu. Masing-masing elemen
SFC dapat diprogram dengan sembarang bahasa IEC, termasuk SFC itu sendiri. Karena
elemen SFC membutuhkan memori untuk menyimpan informasi state maka SFC hanya
dapat digunakan dalam POU jenis Program (PRG) dan Function Block (FB).
d. Instruction List (IL)
PLC diprogram dengan serangkaian instruksi atau perintah dan tiap instruksi harus
dimulai pada baris baru.
e. Structured Text (ST)
Pemrograman PLC dengan menggunakan bahasa tingkat tinggi seperti PASCAL.
Kelima bahasa pemrograman tersebut bisa digabung atau digunakan secara bersamaan
ataupun sendiri-sendiri tergantung proses yang akan dikendalikan.
61
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Gambar Bahasa pemrograman IEC 61131-3
Alat pengubah frekuensi atau Variable frequency Drive (VFD) adalah suatu
sistem untuk mengontrol kecepatan putaran motor AC dengan mengontrol frekuensi
dari tegangan yang disuplai ke motor. Variable-frequency drives juga dikenal sebagai
adjustable-frequency drives (AFD), variable-speed drives (VSD), AC drives,
microdrives atau inverter drives. Karena tegangan bervariasi seiring dengan frekuensi,
alat ini juga disebut VVVF (variable voltage variable frequency) drives.
Suatu sistem VFD memiliki sebuah motor AC yang umumnya adalah motor
induksi tiga fasa, sebuah pengatur frekuensi yang terdiri dari penyearah dan inverter,
serta sebuah antarmuka pengguna sebagai pengatur yang dapat berupa PLC.
Gambar Sistem Variable Frequency Drive
62
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Pengatur frekuensi merupakan peralatan konversi energi elektronik solid state.
Rangkaian ini mula-mula mengubah tegangan input AC menjadi tegangan DC
menggunakan penyearah jembatan. Tegangan DC tersebut kemudian diubah menjadi
tegangan AC sinusoidal menggunakan rangkaian switching inverter.
Gambar Diagram VFD PWM
Metode yang biasa digunakan untuk mengatur tegangan motor ialah pulse width
modulation (PWM). Dengan pengaturan tegangan PWM, inverter digunakan untuk
membagi gelombang output sinusoidal menjadi pulsa-pulsa tegangan yang berurutan
dan mengatur lebar pulsa-pulsa tersebut.
Gambar Gelombang tegangan output VFD PWM
Motor induksi atau dikenal juga sebagai motor asinkron merupakan jenis motor
arus bolak-balik yang paling banyak digunakan dalam industri karena mempunyai
konstruksi yang sederhana dan kuat serta murah pembuatannya. Konstruksi motor
induksi terdiri dari dua bagian utama yaitu stator dan rotor, seperti yang ditunjukkan
pada gambar berikut.
Gambar Komponen dasar dari sebuah motor AC
63
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Kerja motor induksi berdasarkan prinsip interaksi elektromagnet. Apabila
sumber tegangan tiga fasa dipasang pada kumparan medan (stator), akan timbul medan
putar dengan kecepatan :
,
di mana Ns = kecepatan medan putar stator atau kecepatan sinkron (rpm)
f = frekuensi (Hz)
p = jumlah kutub
Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor.
Akibatnya pada kumparan jangkar akan timbul tegangan induksi. Karena kumparan
jangkar merupakan rangkaian tertutup maka di dalam konduktor akan mengalir arus
listrik.
Adanya arus listrik di dalam medan magnet mengakibatkan kawat rotor
menerima gaya Lorentz yang yang arahnya ditentukan oleh ‘Aturan Tangan Kiri’,
sehingga timbul kopel pada sumbu rotor. Karena rotor bebas berputar maka rotor akan
berputar di bawah pengaruh kopel tersebut. Bila kopel mula yang dihasilkan pada rotor
cukup besar untuk memikul kopel beban, rotor akan berputar searah dengan medan
putar stator. Karena tegangan induksi timbul disebabkan terpotongnya batang konduktor
(rotor) oleh medan putar stator, maka agar tegangan terinduksi diperlukan adanya
perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator (Ns) dengan kecepatan berputar
rotor (Nr). Bila Ns = Nr, tegangan tidak akan terinduksi dan arus tidak mengalir pada
kumparan jangkar rotor, dengan demikian tidak dihasilkan kopel. Kopel motor akan
ditimbulkan apabila Nr lebih kecil daripada Ns.
Untuk berbagai aplikasi dalam induksi, motor perlu digerakkan dalam dua arah.
Dengan demikian maka motor yang digunakan harus dapat dibalik putarannya. Pada
motor listrik tiga phasa, cukup dengan menukar salah satu penghantar fasa dengan salah
satu fasa yang lainnya (phasa R dengan phasa S, phasa R dengan T, atau phasa S
dengan T) maka putaran motor akan berubah.
Altivar 31
Pengendali kecepatan variabel atau VFD seri Altivar 31 dapat menghasilkan
pengontrol kecepatan yang dapat disesuaikan untuk motor asinkron 3 fasa dengan daya
64
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
0,55 kW atau 0,75 HP serta tegangan 200/240 V. Bentuk fisik dari Altivar 31 adalah
seperti gambar berikut:
Gambar 1 Altivar 31
Suatu alat pengendali motor induksi memiliki rangkaian penyearah dan inverter
untuk menghasilkan tegangan dan frekuensi tiga fasa yang diinginkan. Altivar 31
mengubah tegangan masuk yang berupa tegangan satu fasa menjadi tegangan tiga fasa
dengan frekuensi yang dapat diatur, baik secara manual maupun melalui program.
65
1
2
3
7
8
4
5
6
9
100
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
KETERANGAN :
1. LED Merah DC bus ON
2. Menampilkan 4 buah 7-Segment
3. Kembali ke menu sebelumnya atau parameter, atau meningkatkan nilai yang
ditampilkan
4. ke menu berikutnya atau parameter, atau menurunkan nilai yang ditampilkan
5. Referensi potensiometer
6. Tombol RUN
7. 2 CANopen status LED
8. parameter,atau membersihkan nilai yang ditampilkan untuk kembali ke
penyimpanan nilai sebelumnya.
9. Keluar menu atau parameter, atau membersihkan nilai yang ditampilkan untuk
kembali disimpan kenilai sebelumnya
10. STOP / RESET
Dalam perkembangannya, berbagai bahasa pemrograman yang berbeda telah
digunakan untuk memprogram PLC. Untuk satu bahasa pemrograman saja misalnya
Ladder Diagram, tiap-tiap jenis PLC mempunyai aturan dan cara pemrograman yang
berbeda-beda. Padahal industri modern biasanya tidak hanya menggunakan satu jenis
PLC saja melainkan berbagai jenis PLC, sehingga hal ini menjadi tidak efisien dari segi
waktu dan biaya. Ditambah lagi, kurangnya standardisasi mengakibatkan komunikasi
PLC tidak baik bagi protokol-protokol dan jaringan-jaringan yang tidak kompatibel.
Karena itu, negara-negara industri di dunia mendirikan International Electro-technical
Commission (IEC) yang bertugas untuk mengkaji perancangan lengkap dari sebuah
PLC. IEC 61131-3 merupakan bagian ketiga dari IEC 61131 yang membahas mengenai
standar pemrograman PLC.
IEC 61131-3 mengakomodasi 5 bahasa pemrograman PLC berbeda, yaitu:
a. Ladder Diagram (LD)
Pemrograman PLC dengan menggunakan simbol-simbol relay elektromekanis yang
terdiri dari contact dan coil.
b. Function Block Diagram (FBD)
66
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Penggunaan blok-blok fungsi standar maupun buatan pengguna sendiri dalam
memprogram PLC.
c. Sequential Function Chart (SFC)
SFC menggambarkan secara grafis aksi sekuensial dari sebuah kontrol proses. SFC
terdiri dari step yang terhubung dengan blok aksi dan transisi. Masing-masing step
merepresentasikan keadaan (state) tertentu dari sebuah sistem yang dikendalikan.
Sebuah transisi berkenaan dengan sebuah kondisi, di mana jika benar akan
menyebabkan step sebelumnya tidak aktif dan step selanjutnya aktif. Step-step yang
terhubung ke blok aksi akan menjalankan aksi kontrol tertentu. Masing-masing elemen
SFC dapat diprogram dengan sembarang bahasa IEC, termasuk SFC itu sendiri. Karena
elemen SFC membutuhkan memori untuk menyimpan informasi state maka SFC hanya
dapat digunakan dalam POU jenis Program (PRG) dan Function Block (FB).
d. Instruction List (IL)
PLC diprogram dengan serangkaian instruksi atau perintah dan tiap instruksi harus
dimulai pada baris baru.
e. Structured Text (ST)
Pemrograman PLC dengan menggunakan bahasa tingkat tinggi seperti PASCAL.
Kelima bahasa pemrograman tersebut bisa digabung atau digunakan secara bersamaan
ataupun sendiri-sendiri tergantung proses yang akan dikendalikan.
Gambar Bahasa pemrograman IEC 61131-3
67
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Alat pengubah frekuensi atau Variable frequency Drive (VFD) adalah suatu
sistem untuk mengontrol kecepatan putaran motor AC dengan mengontrol frekuensi
dari tegangan yang disuplai ke motor. Variable-frequency drives juga dikenal sebagai
adjustable-frequency drives (AFD), variable-speed drives (VSD), AC drives,
microdrives atau inverter drives. Karena tegangan bervariasi seiring dengan frekuensi,
alat ini juga disebut VVVF (variable voltage variable frequency) drives.
Suatu sistem VFD memiliki sebuah motor AC yang umumnya adalah motor
induksi tiga fasa, sebuah pengatur frekuensi yang terdiri dari penyearah dan inverter,
serta sebuah antarmuka pengguna sebagai pengatur yang dapat berupa PLC.
Gambar Sistem Variable Frequency Drive
Pengatur frekuensi merupakan peralatan konversi energi elektronik solid state.
Rangkaian ini mula-mula mengubah tegangan input AC menjadi tegangan DC
menggunakan penyearah jembatan. Tegangan DC tersebut kemudian diubah menjadi
tegangan AC sinusoidal menggunakan rangkaian switching inverter.
Gambar Diagram VFD PWM
Metode yang biasa digunakan untuk mengatur tegangan motor ialah pulse width
modulation (PWM). Dengan pengaturan tegangan PWM, inverter digunakan untuk
68
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
membagi gelombang output sinusoidal menjadi pulsa-pulsa tegangan yang berurutan
dan mengatur lebar pulsa-pulsa tersebut.
Gambar Gelombang tegangan output VFD PWM
Motor induksi atau dikenal juga sebagai motor asinkron merupakan jenis motor
arus bolak-balik yang paling banyak digunakan dalam industri karena mempunyai
konstruksi yang sederhana dan kuat serta murah pembuatannya. Konstruksi motor
induksi terdiri dari dua bagian utama yaitu stator dan rotor, seperti yang ditunjukkan
pada gambar berikut.
Gambar Komponen dasar dari sebuah motor AC
Kerja motor induksi berdasarkan prinsip interaksi elektromagnet. Apabila
sumber tegangan tiga fasa dipasang pada kumparan medan (stator), akan timbul medan
putar dengan kecepatan :
,
di mana Ns = kecepatan medan putar stator atau kecepatan sinkron (rpm)
f = frekuensi (Hz)
p = jumlah kutub
Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor.
Akibatnya pada kumparan jangkar akan timbul tegangan induksi. Karena kumparan
jangkar merupakan rangkaian tertutup maka di dalam konduktor akan mengalir arus
listrik.
69
Laboratorium Kendali dan Robotika 2013
Adanya arus listrik di dalam medan magnet mengakibatkan kawat rotor
menerima gaya Lorentz yang yang arahnya ditentukan oleh ‘Aturan Tangan Kiri’,
sehingga timbul kopel pada sumbu rotor. Karena rotor bebas berputar maka rotor akan
berputar di bawah pengaruh kopel tersebut. Bila kopel mula yang dihasilkan pada rotor
cukup besar untuk memikul kopel beban, rotor akan berputar searah dengan medan
putar stator. Karena tegangan induksi timbul disebabkan terpotongnya batang konduktor
(rotor) oleh medan putar stator, maka agar tegangan terinduksi diperlukan adanya
perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator (Ns) dengan kecepatan berputar
rotor (Nr). Bila Ns = Nr, tegangan tidak akan terinduksi dan arus tidak mengalir pada
kumparan jangkar rotor, dengan demikian tidak dihasilkan kopel. Kopel motor akan
ditimbulkan apabila Nr lebih kecil daripada Ns.
Untuk berbagai aplikasi dalam induksi, motor perlu digerakkan dalam dua arah.
Dengan demikian maka motor yang digunakan harus dapat dibalik putarannya. Pada
motor listrik tiga phasa, cukup dengan menukar salah satu penghantar fasa dengan salah
satu fasa yang lainnya (phasa R dengan phasa S, phasa R dengan T, atau phasa S
dengan T) maka putaran motor akan berubah.
70