-
PERANCANGAN MINIATUR TRAFFIC LIGHT PADA SIMPANG EMPAT
DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAMMABLE LOGIC CONTROL
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana
Teknik Elektro
Program Studi Strata (S-1) Pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas
Teknik
Universitas HKBP Nommensen
OLEH :
SETIA FERNANDO SIHOMBING
0 2 3 3 0 0 3 8
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
KONSENTRASI TEKNIK KENDALI
UNIVERSITAS HKBP NOMMENSEN
2007
-
i
ABSTRAK
Kemacetan pada jalan raya tidak bisa kita hindari saat ini,
apalagi pada
perempatan jalan atau pada perhentian lampu lalu-lintas,
sementara kondisi fase
lampu lalu-lintas, badan jalan dan peralatan pengendali lampu
lalu-lintas kurang
memadai yang merupakan jadi masalah yang umum terjadi di
kota-kota padat. Untuk
itu diperlukan suatu alat yang dapat mengatur lalu-lintas
kendaraan tersebut. Alat itu
harus mampu bekerja dalam jangka waku 24 jam tanpa henti.
Di dalam Laboratorium Rangkaian Logika dan Microprosesor telah
ada alat
yang baru yaitu PLC (Programmable Logic Control). Alat ini tidak
asing lagi kita
dengar apalagi di dalam lingkungan industri. Sebelum nya
Simulasi Traffic light
sudah pernah di uji di laboratorium dengan menggunakan
Microprosesor yang
didisain secara terprogram untuk empat persimpangan dan simulasi
dapat lilakukan
dengan mode yang dapat divariasi untuk jalan satu arah dan dua
arah. tetapi simulasi
traffic light degan menggunakan microprosesor ini tidak dapat
melakukan perubahan
dan pelacakan program jika terjadi kesalahan
Maka penulis melakukan perancangan dan mengembangkan
fasilitas
percobaan traffic light pada laboratorium dengan menggunakan PLC
(Programmable
Logic Control) sebagai alat pengendalian traffic light tersebut.
Dengan penambahan
panel yang baru untuk simulasi traffic light yang lebih besar
dan sesuai dengan alur
alur kendaraan Indonesia, serta membuat pengujian dan program
simulasi yang dapat
dimodifikasi, melalui penelitian ini akan dirancang suatu sistem
traffic light dengan
perempatan jalan empat simpang dengan sistem 12 bit
keluaran.
-
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Penulisan
Peningkatan alat transportasi darat semakin meningkat dan
mengakibatkan
kemacetan lalulintas pada perhentian lampu lalulintas yang
semakin lama semakin
bertambah padat dan merupakan masalah yang umum yang terjadi di
kotakota besar.
Untuk itu diperlukan suatu peralatan traffic light yang memegang
peranan yang
sangat penting dalam menjaga kelancaran lalulintas terutama pada
persimpangan
jalan yang rawan dengan kemacetan. Kadang kala walaupun di suatu
persimpangan
sudah ada traffic light, namun masih seringkali terjadi
kemacetan. Hal ini dapat
terjadi karena lamanya pengendalian lampu merah dan hijau pada
masingmasing
persimpangan yang tidak sesuai dengan kondisi kepadatan
kendaraan pada setiap
persimpangan jalan.
Sistem Traffic Light adalah suatu suatu sistem mode pengendalian
Traffic
Light di persimpangan jalan raya seperti yang kita lihat sehari-
hari. Sistem Traffic
Light sangat beraneka ragam, salah satunya pada persimpangan 4
simpang dengan 12
arah (seperti Jl. Kol. Yos Sudarso simpang Glugur dengan mode
setiap jalan menuju
3 arah, belok kiri, lurus dan belok kanan di atur dengan Traffic
Light dan termasuk
lagi jalan kaki), jika semakin banyak jumlah simpang jalan atau
jalur lalu lintas
yang dilalui maka semakin rumit sistem pengendalian yang
dilakukan untuk sebuah
sistem Traffic Light.
Alat Traffic Light yang ada di Laboratorium Rangkaian Logika
dan
Mikroprosessor ini didukung perkembangan teknologi
mikroprosessor yang sampai
sekarang masih umum untuk industri dengan jenis mikroprosessor
ini yaitu dengan
seri 8085 dengan 256 jenis perintah program. Hingga saat ini,
salah satu seri
mikroprosessor yaitu seri 8085 dengan satu unit mikrokomputer
seri LN 8085lah
yang masih digunakan dalam praktikum mikroprosessor namun dengan
fasilitas dan
percobaan yang sangat minimum.
-
2
Laboratorium Mikroprosessor Universitas HKBP Nommensen
memiliki
fasilitas simulasi Traffic Light terprogram untuk 2 pola, yaitu
satu jalur lurus dengan
dua arah dan satu persimpangan jalan yang juga untuk dua arah,
tetapi dapat
dilakukan dengan mode yang dapat divariasikan untuk jalan satu
arah atau untuk
jalan dua arah dan ditambah dengan keberadaan satu Zebra Cross
(penyeberangan
bagi pejalan kaki) pada posisi jalan utama. Laboratorium ini
memiliki program
khusus yang dapat menjalankan langsung Traffic Light yang
dimaksud dengan alamat
memori G8800H CR untuk kondisi awal atau start, dan alamat 1000H
untuk kondisi
Cold Start. Akan tetapi program yang sudah ada ini tidak bisa
dimodifikasi dengan
cara program ulang, dan alur program ini mengikuti pola Traffic
Light di Eropa
dengan posisi berkendaraan di jalur kanan jalan raya.
Untuk itu melalui penelitian di lapangan maka akan dirancang
suatu sistem
Traffic Light yang dalam bentuk umum menggunakan Programmable
Logic Control
yang dapat divariasikan, terutama dalam urutan fase penggunaan
alur Traffic Light
menurut jalan yang dikehendaki serta dapat mengatur waktu
pergeseran fase sesuai
dengan yang dikehendaki dimana pengaturan waktu adalah variable
dan sistem nya
pemograman sistemnya dapat diubah dengan mudah dan efisien.
1.2. Perumusan Masalah
Pada umumnya sistem traffic light memiliki 3 pola yaitu: Pertama
bahwa
sistem traffic light yang ada mengikuti pola eropa. Kedua sistem
traffic light tersebut
hanya bisa untuk tiga simpang dengan kondisi yang ada dan ketiga
programnya
permanen atau tidak dapat dimodifkasi. Untuk itu diasumsikan
suatu rancangan baru
terdapat suatu fase lampu lalu lintas yang mengalami kepadatan
lalu lintas pada
perhentian dan persimpangan jalan empat simpang. Melalui proses
survei data
lapangan, tentang kepadatan traffic di lokasi yang dipilih dan
proses pemilihan fase
lampu lalu lintas sedemikian rupa sehingga diperoleh fase sistem
yang diinginkan.
-
3
1.3. Tujuan Penulisan
Sesuai dengan latar belakang permasalahan yang dinyatakan
sebelumnya,
maka tujuan penulisan ini antara lain :
Untuk mengembangkan sistem traffic light tiga simpang menjadi
empat
simpang dengan alat pada sistem pengaturan fase lampu lalu
lintas empat simpang
dengan menggunakan Programable Logic Control (PLC) pada
Laboratorium
Rangkaian Logika FT. UHN. Dan membangun suatu program dengan
menggunakan
bahasa pemogramannya STEP 7 yaitu bahasa pemograman dari PLC
Siemens yang
bervariasi sesuai dengan hasil survei data dilapangan, tentang
proses pemilihan fase
dan waktu yang diperlukan untuk sinkronisasi Traffic Light yang
diperlukan.
1.4. Batasan Masalah
Mengingat bahwa pembahasan dalam perancangan yang dilakukan
dapat
meluas, maka tulisan ini mempunyai batasan sebagai berikut :
1. Kasus yang diasumsikan adalah perempatan jalan yang padat
pada
perhentian lampu lalu lintasnya (contoh kasus pada perempatan
Jalan
Sutomo, bambu, pelita, krakatau) di kota Medan.
2. Prinsip kerja sistem secara sederhana dari PLC sebagai
memproses data
serta menambah variasi percobaan Traffic Light yang sesuai
dengan
pola Traffic Light di Indonesia dan sebagai tambahan untuk
keperluan
percobaan pada praktikum di Laboratorium Mikroprosessor UHN.
3. Fase lampu diatur secara terus menerus tanpa memperhatikan
waktu
siangmalam, penyesuaian perhitungan waktu tunda sebenarnya
di
lapangan dan interupt (permintaan dari pengguna jalan). Dan fase
ini
berlaku hanya sesuai dengan kondisi jalan seperti yang
diasumsikan.
1.5. Metode Pemecahan Masalah
Peralatan PLC digunakan menjalankan fase secara terus menerus
yang
digerakkan oleh bahasa program yang telah dibuat dalam bahasa
pemprograman yang
dijalankan sehingga menghasilkan bitbit keluaran yang diharapkan
yang sesuai
-
4
dengan fase dalam menyalakan LED (Light Emiting Diode) yang
digunakan dalam
perancangan ini sebagai lampu jalan dengan kapasitas tegangan 5
Volt.
Adapun metode pemecahan masalah yang dilakukan penulis dalam
menyelesaikan rancangan tugas akhir ini adalah:
1. Membuat suatu fase lampu lalu lintas seperti kasus yang
diasumsikan.
2. Mengadakan survei daftar komponen dan literatur yang
berhubungan
dengan perancangan berbasis PLC..
3. Merancang sistem pengaturan fase Traffic Light pada simpang
empat
berbasis PLC di Laboratorium Mikroprocessor UHN.
4. Mengadakan uji coba dan analisa rangkaian.
1.6. Kontribusi Penelitian
Dengan tulisan ini diharapkan perancangan ini dapat mencakup hal
yang
lebih luas, khususnya bagi para mahasiswa di Program Studi
Teknik Elektro
Konsentrasi Teknik Kendali (Pengaturan), karena setiap mahasiswa
diwajibkan
melakukan praktikum di Laboratorium Mikroprocessor dan dapat
mengembangkan
sistem Traffic Light (lampu lalu lintas). Dan di sisi lain
mengundang minat dan bakat
para praktikan sehingga para mahasiswa tertarik untuk
mempelajari dan mendalami
aplikasi PLC.
1.7 Sistematika Penulisan
Materi pembahasan dalam tugas akhir ini diurutkan dalam lima bab
yang
diuraikan sebagai berikut :
a. Bab I yaitu PENDAHULUAN
Pada bab ini diuraikan tentang latar belakang masalah,
perumusan
masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metode
penulisan,
kontribusi penelitian, dan sistematika penulisan.
b. Bab II yaitu DASAR TEORI
Pada bab ini diuraikan tentang dasardasar teori yang
digunakan
sebagai landasan pembuatan rancangan dan penulisan laporan
tugas
-
5
akhir ini yang berisikan penjelasan mengenai PLC dan LED
(Light
Emiting Dioda).
c. Bab III yaitu PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT
Pada bab ini diuraikan tentang dasardasar teori yang
digunakan
sebagai landasan pembuatan rancangan. Dimulai dengan
pembuatan
blok diaram sampai pembuatan rangkaian plan sistem, serta
program
yang diisikan pada MMC (Multimedia Memori Card) yang berada
pada PLC untuk menjalankan program yang di download dari
komputer untuk menjalankan PLC.
d. Bab IV yaitu PENGUJIAN SISTEM
Pada bab ini diuraikan tentang pengujian rangkaian dari sistem
yang
dirancang.
e. Bab V yaitu KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini diuraikan tentang Kesimpulan dan saran penulis
setelah
perealisasian rancangan sebagai hasil rancangan yang
dilakukan.
-
6
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Sistem Traffic Light
Kemacetan lalulintas darat merupakan suatu hal yang umum yang
terjadi
di kotakota yang berpenduduk padat. Untuk itu diperlukan suatu
alat yang dapat
mengendalikan lalulintas kendaraan. Alat ini haruslah dapat
bekerja secara otomatis
dalam jangka waktu dua puluh empat jam tanpa henti.
Sistem Traffic Light adalah suatu sistem yang digunakan untuk
mode
pengendalian lampu lalulintas di persimpangan jalan raya seperti
yang kita lihat
seharihari. Dengan semakin berkembangnya teknologi, pengendalian
fase sistem
Traffic Light di beberapa negara maju dalam menerapkan suatu
sistem yang dapat
memberikan sinyal atau tanda yang jelas serta waktu yang tepat
untuk bergerak
hingga memungkinkan timbulnya suatu keadaan yang teratur dan
nyaman
sebagaimana yang diharapkan.
Salah satu bentuk pengendalian yang dilakukan di Laboratorium
Rangakian
Logika dan Mikroprosessor Fakultas Teknik UHN adalah dengan
menggunakan
Mikroprosessor INTEL 8085 . Pada prinsipnya fungsi dari
Mikroprosessor adalah
memberikan intruksi dalam keperluan untuk mengirimkan sinyal ke
sistem Traffic
Light melalui I/O portnya, dalam hal ini Port A untuk menyalakan
Traffic Light
dalam jangka waktu tertentu secara terus menerus sampai sistem
ke reset.
Dalam sistem ini diperlukan suatu program looping untuk delay
waktu
(waktu tunda) dalam satu fase yang berfungsi untuk menentukan
lamanya masing
masing nyala lampu yang sesuai dengan keluaran port yang telah
ditentukan. Untuk
itu diperlukan pembatasan penggunaan dalam jangkauan yang
sesuai.
2.2. Prinsip Kerja Traffic Light
Prinsip kerja traffic light pada suatu persimpangan tidak selalu
sama, hal
tersebut tergantung dari banyak persimpangan dan kondisi tata
tertib jalan yang telah
diatur oleh pemerintah yang berwenang. Begitupun dengan lamanya
waktu kendaraan
-
7
bergantian berjalan, hal tersebut disesuaikan dengan tingkat
kepadatan dari
kendaraan-kendaraan yang lalu-lalang di jalan tersebut.
Sebelum melewati suatu persimpangan para pengemudi diwajibkan
untuk
mematuhi rambu-rambu yang telah ditetapkan, rambu-rambu tersebut
berupa lampu
petunjuk yang terdiri dari tiga buah warna. Lampu tersebut
dipasang dalam sebuah
box yang diberi tiang dan ditempatkan diujung sebelah kiri,
ditengah-tengah ruas
jalan atau diatas setiap jalan pada suatu persimpangan sehingga
memudahkan para
pengemudi untuk melihatnya. Adapun warna lampu yang digunakan
pada traffic light
untuk memberikan rambu-rambu kepada para pengemudi adalah lampu
merah,
kuning dan hijau.
Gambar 2.1 di bawah memperlihatkan arti dari kode-kode warna
yang
digunakan pada traffic light.
Gambar 2.1 Bentuk urutan fase dan arti warna-warna lampu lalu
lintas
Merah = Berhenti
Kuning = Hati-hati
Hijau = Jalan
-
8
Gambar 2.2 Penempatan traffic light pada jalan simpang
empat.
Lampu lalu lintas yang dikendalikan oleh PLC digunakan untuk
mengontrol
jalan simpang empat. Adapun lamanya waktu kendaraan bergantian
berjalan penulis
mengambil salah satu sampel lampu lalu lintas yang ada dikota
medan yaitu lampu
hijau menyala selama 30 detik, lampu kuning menyala selama 3
detik dan lampu
merah menyala selama kira-kira 50 detik. Gambar 52 di bawah
memperlihatkan
penempatan traffic light pada jalan simpang empat.
Berikut dijelaskan prinsip kerja traffic light pada jalan
simpang empat.
Lampu Lalu Lintas
Zebra Cross
Jalan Ruas Jalan
Pembatas Antar Jalan
Mobil
-
9
a. Kondisi pertama
Pada saat lampu tanda warna hijau di jalan satu menyala dan
lampu
tanda untuk mobil dua, tiga, dan empat berwarna merah. Mobil
satu dapat
menuju arah jalan A2, A3, dan A4 sementara mobil di jalan dua
hanya dapat
menuju jalan A3 dan mobil yang tidak menuju jalan tersebut akan
berhenti
(STOP), mobil di jalan tiga hanya dapat menuju jalan A4 dan
mobil yang tidak
menuju jalan A4 akan berhenti begitupun untuk mobil di jalan
empat hanya
dapat menuju jalan A1 dan mobil yang tidak menuju jalan A1 akan
berhenti.
Sampai lampu tanda berwarna kuning di jalan satu menyala, mobil
satu masih
bisa berjalan dan akan berhenti jika lampu tanda berwarna merah
menyala.
Gambar 2.3 di bawah memperlihatkan skema kerja saat lampu di
jalan satu
berwarna hijau.
Gambar 2.3. Skema kerja saat lampu di jalan satu berwarna
hijau.
1
A
A1
A2
A3
A4
3
2
4 STOP
Lampu tanda untuk mobil di jalan 1
Jalan menuju arah A1
Mobil di jalan 1
Mobil di jalan 4 Jalan menuju arah A4
Mobil di jalan 3
Jalan menuju arah A3
Mobil di jalan 2
Jalan menuju arah A2
-
10
b. Kondisi kedua
Saat lampu tanda warna merah pada jalan satu menyala, lampu
hijau di
jalan dua akan menyala dan lampu-lampu tanda di jalan tiga dan
empat masih
tetap lampu berwarna merah menyala. Mobil dua dapat menuju arah
A1, A3, dan
A4 sementara mobil di jalan satu, tiga, dan empat berhenti dan
hanya dapat
berjalan menuju jalan kearah kiri dari jalan masing-masing. Saat
lampu tanda
berwarna kuning di jalan dua menyala mobil dua dapat terus
berjalan dan akan
berhenti sampai lampu tanda berwarna merah menyala. Gambar 54 di
bawah
memperlihatkan skema kerja saat lampu di jalan dua berwarna
hijau.
Gambar 2.4. Skema kerja saat lampu di jalan dua berwarna
hijau.
c. Kondisi ketiga
Saat lampu tanda di jalan dua berwarna merah menyala, lampu
tanda
berwarna hijau di jalan tiga akan menyala dan lampu tanda di
jalan empat , di
jalan satu masih berwarna merah. Mobil tiga dapat menuju jalan
A1, A2, dan A4,
1
A1
A2
A3
A4
3
2
4
B
Mobil di jalan 4
Jalan menuju arah A4
Mobil di jalan 3
Jalan menuju arah A3 Mobil di jalan 1
Jalan menuju arah A1
Jalan menuju arah A2
Lampu tanda untuk mobil 2
-
11
sedangkan mobil di jalan satu, dua, dan empat harus berhenti dan
hanya dapat
menuju jalan kearah kiri dari jalan masing-masing. Saat lampu
tanda berwarna
kuning di jalan tiga menyala mobil tiga dapat terus berjalan dan
akan berhenti
sampai lampu tanda berwarna merah menyala. Gambar 2.5 di
bawah
memperlihatkan skema kerja saat lampu di jalan tiga berwarna
hijau.
Gambar 2.5. Skema kerja saat lampu di jalan tiga berwarna
hijau.
d. Kondisi keempat.
Saat lampu tanda warna merah di jalan tiga menyala, lampu
tanda
berwarna hijau di jalan empat akan meyala dan lampu tanda di
jalan satu dan dua
masih berwarna merah. Mobil empat dapat menuju jalan A1, A2, dan
A3,
sedangkan mobil di jalan satu, dua, dan tiga harus berhenti dan
hanya dapat
menuju jalan kearah kiri dari jalan masing-masing. Sampai lampu
warna kuning
1
A1
A2
A3
A4
3
2
4
C
Jalan menuju arah A1
Mobil di jalan 1
Mobil di jalan 4
Jalan menuju arah A4
Mobil di jalan 3
Jalan menuju arah A3
Mobil di jalan 2 Jalan menuju arah A2
Lampu tanda untuk mobil 3
-
12
di jalan empat menyala mobil empat dapat terus berjalan dan akan
berhenti jika
lampu tanda berwarna merah menyala. Saat lampu tanda warna merah
di jalan
empat menyala maka lampu tanda berwarna hijau di jalan satu akan
menyala dan
terjadi keadaan pada kondisi satu kemudian diteruskan kondisi
dua, tiga, empat,
dan kembali lagi kekondisi satu demikian seterusnya. Gambar 56
di bawah
memperlihatkan skema kerja saat lampu di jalan empat berwarna
hijau.
Gambar 2.6. Skema kerja saat lampu di jalan empat berwarna
hijau.
2.3. Diagram Signal Rangkaian
Untuk lebih memahami sistem kerja lampu lalu lintas pada jalan
simpang
empat, dapat digambarkan dalam bentuk diagram signal. Pada
gambar diagram signal
ini dapat dilihat waktu kerja ( t ) masing-masing beban
(lampu).
1
A1
A2
A3
A4
3
2
4 D
Jalan menuju arah A1
Mobil di jalan 1
Mobil di jalan 4 Jalan menuju arah A4
Mobil di jalan 3
Jalan menuju arah A3
Mobil di jalan 2
Jalan menuju arah A2
Lampu tanda untuk mobil 4
-
13
Tabel 2.1. Tabel Signal traffic light pada simpang empat
LAMPU FASE
M 1 K 1 H 1 M 2 K 2 H 2 M 3 K 3 H 3 M 4 K 4 H 4
Ket ;
Lampu hijau : Menyala selama 30 det ik.
Lampu kuning : Menyala selama 5 det ik.
Lampu merah : Menyala selama 50 det ik.
2.4. Pengertian dan Sejarah Programmable Logic Controller
(PLC)
Programable Logic Controller singkatnya (PLC) merupakan suatu
bentuk
khusus pengontrol berbasis mikroprosessor yang memanfaatkan
memori yang dapat
di program untuk menyimpan instruksiinstruksi dan untuk
mengimplementasikan
fungsifungsi semisal logika, sequencing, pewaktuan (timing),
pencacahan (counting)
dan aritmatika guna mengontrol suatu sistem dan
proses-proses.
Jadi, PLC (Programmable Logic Controller) adalah peralatan
elektronik
yang bekerja secara digital memiliki memori yang dapat diprogram
untuk melakukan
fungsi-fungsi khusus seperti logika, kerja berurutan
(Sequencing), pewaktuan
(Timing), pencacah (Counting) dan aritmatika untuk mengendalikan
plant atau sistem
melalui I/O Modules.
-
14
Gambar 2.7 Sebuah Programable Logic Controller
PLC dapat diprogram ,dikontrol dan dioperasikan oleh seseorang,
yang pada
dasarnya menggambar garis dan peralatan dari diagram tangga
(Ladder diagram).
Hasil penggambaran di komputer menggantikan external wiring
(pada rangakaian
listrik) yang dibutuhkan untuk pengontrolan sebuah proses
rangkaian. PLC akan
mengoperasikan semua sistem yang memiliki output device yang
menjadi ON
ataupun OFF. Juga dapat mengoperasikan segala sistem dengan
variabel output. PLC
dapat dioperasikan pada sisi input dengan peralatan ON-OFF
(Switch) atau dengan
peralatan variabel input.
Sistem PLC pertama dikembangkan dari komputer konvensional pada
akhir
tahun 1960 dan awal 1970. PLC pertama banyak dipasang pada plan
automotive,
awal PLC digunakan dengan teknik automasi baru untuk
mempersingkat jarak waktu
dari prosedur pengawatan konvensional. Prosedur pengawatan yang
baru atau revisi
dari relay dan panel kontrol. Prosedur reprogram (pemograman
ulang ) PLC telah
menggantikan rewiring (instalasi ulang) dari panel yang penuh
kabel, relay, timer dan
kompenen lainnya. Jadi PLC bisa membantu mengurangi waktu
rewiring yang cukup
rumit dan cukup lama, digantikan dengan cara reprogram yang
lebih cepat.
Pada awal 1970 terjadi permasalahan prosedure pemograman PLC.
Program sangat
sulit untuk dipahami dan membutuhkan seorang programmer ahli
untuk melakukan
suatu perubahan (modifikasi). Pada akhir 1970, pengembangan
terhadap pembuatan
program PLC menjadikannya lebih mudah.
Pada 1978, pengenalan chip Microprosessor meningkatkan kinerja
power komputer
untuk semua sistem automasi dan menekan biaya pembuatan kompuer
robot,
peralatan automasi, dan semua jenis komputer. PLC juga secara
bertahap mengalami
PLC
Input Output
Program
-
15
pengembangan. Program PLC menjadi lebih mudah dan dimengerti
oleh banyak
orang, sehingga PLC menjadi lebih mudah digunakan.
Pada 1980, beberapa perusahaan besar elektronik dan komputer
serta beberapa
perusahaan divisi elektronik menemukan bahwa PLC telah menjadi
produk
manufaktur mereka yang memiliki volume penjualan terbesar. Pasar
untuk PLC
tumbuh dari volume 80 juta dollar pada 1978 menjadi 1 milliar
dollar pertahun
sampai 1990. hal tersebut masih terus mengalami banyak
peningkatan. Setiap industri
manufaktur peralatan mesin seperti computer numerical control
(CNC) telah
menggunakan PLC. PLC juga digunakan pada kontrol otomatis
gedung, dan kontrol
sistem keamanan.
2.5. Perangkat Keras PLC
PLC sama seperti sebuah komputer. Karena komputer lebih familiar
di
masyarakat, maka jika ingin memahami tentang sistem PLC, dapat
digambarkan
seperti halnya dengan sistem komputer. Kalau pada komputer yang
diproses
outputnya adalah berbentuk sistem otomasi pada mesin-mesin
industri (Machinery,
Robot, Assembly Line, dan lain-lain).
Isolation barrier
Gambar 2.8 Konfigurasi PLC
-
16
Perangkat keras PLC dibagi menjadi tiga bagian utama, yakni:
Power
Supply, CPU, dan Input-Output Modul. Pada PLC tipe kecil,
prosessor, solid state
memori, input output modul dan power supply, berada dalam satu
paket PLC.
2.5.1. Power Supply
Standar power supply yang tersedia di lapangan rata-rata
menggunakan
tegangan 220VAC/50Hz, atau 110 VAC 60 HZ. Sedang kebanyakan
PLC
bekerja pada tegangan +5 VDC dan -5VDC.
Tapi ada beberapa PLC yang mempunyai catu daya, CPU dan I/O
dalam satu
paket, yang ini biasanya disebut Compact. Sedangkan yang
terpisah antara
satu dengan yang lainnya ini biasanya disebut dengan
Modular.
CPU PLC membutuhkan tegangan input DC yang konstan. Untuk
itu
digunakan filter yang akan menyempurnakan tegangan DC menjadi
rata,
sehingga tidak ada ripple tegangan. Di dalam filter bisa berupa
kapasitor dan
resistor, atau berupa induktor. Agar supaya tegangan tetap
stabil kurang lebih
sebesar +5 VDC dan _5 VDC, serta tidak terpengaruh oleh
fluktuasi beban,
maka digunakan regulator untuk menstabilkan tegangan.
Gambar 2.9 Rangkaian Power Supply PLC.
2.5.2. CPU (central Prosessing Unit)
Prosessor dan memori selalu dalam satu unit yang sama. Unit ini
biasanya
disebut dengan istilah CPU (Central Prosessing Unit). Dalam CPU
PLC
-
17
terdapat bagian-bagian seperti ROM (Read Only Memory), RAM
(Random
Access Memory), Prosessor, dan Power Supply.
Gambar 2.10 Sistem Operasional CPU PLC
a. Jenis-jenis Memori
Dalam memori terdapat fix memori atau memori permanen yang
diprogram oleh manufaktur pembuat PLC. Kalau dalam komputer,
fix
memori adalah seperti program DOS yang tersimpan dalam IC
ROM.
Fix memory dalam ROM tidak dapat diganti atau dihapus dalam
proses operasional CPU. ROM ini bersifat non-volatile memory,
yakni
memori yang tidak akan hilang meskipun terjadi power supply
OFF.
Pada PLC, ROM berisikan data-data seperti fasilitas logic
program,
fasilitas edit program, fasilitas monitor program, fasilitas
untuk
komunikasi, dan lain-lain. Data-data tersebut tersimpan
secara
permanen dan tidak akan hilang meskipun Power Supply OFF.
ROM Fix memory
Logic Edit Monitor Communicate Etc.
RAM Alterable memory Diagram Numerical Fungsi status I/O status
Scratch path
etc
Prosessor Logic Clock Etc
Input Module Input
Keyboard
Monitor Output Module
-
18
Pada CPU juga terdapat memori yang bisa diedit atau dihapus.
Memori ini tersimpan dalam IC RAM (Random Acsses Memori).
Pada
RAM berisikan data-data program user, seperti ladder diagram,
data-
data memori, status I/O, dan lain-lain. Data-data tersebut bisa
ditulis
atau dibaca.
Kita sudah membahas sedikit tentang ROM dan RAM, rata-rata
tipe
IC solid state memory yang digunakan pada CPU PLC adalah
PROM,
EPROM, EEPROM, NOVRAM. Untuk PLC siemens s7-300
menggunakan memori bantu untuk menyimpan data-data yang di
download ke dalamnya yaitu MMC (Multimedia Memory Card).
RAM (Random Acces Memory) , berfungsi sebagai tempat
penyimpanan program. Program yang telah ditulis tersimpan di
dalam
RAM yang ada di dalam PLC sehingga dapat diubah/diedit
melalui
programming unit, namun kerugian penyimpanan di RAM adalah
progam dan data akan hilang ketika power supply mati dan
untuk
mengatasi hal ini, RAM dapat dibackup dengan batteray
lithium,
sehingga meskipun power suplly mati , program dan data tidak
hilang.
Umumnya bila battery tidak rusak, program dan data bisa
disimpan
selama 30 hari.
ROM (Read Only Memory) , merupakan tempat penyimpanan
Operating System yang dibuat oleh pabrik pembuat PLC.
Operating
System ini hanya dapat dibaca oleh prosessor dan berfungsi
untuk
mengeksekusi program yang tersimpan di dalam RAM.
PROM (Programable Read Only Memory) adalah jenis IC
yang memiliki sifat hampir sama dengan ROM, yang hanya bisa
diprogram sekali saja. IC PROM banyak ditinggalkan karena
kelemahannya adalah jika diinginkan perubahan program pada
PLC,
maka ic PROM tidak bisa diprogram ulang. Jadi harus diganti
dengan
IC PROM yang baru kemudian dibuat lagi programnya. Hal ini
sangat
tidak praktis dan tidak efisien.
-
19
EPROM (Eraseable Program Read Only Memory) bisa
menghapus program dengan menggunakan sinar UV (Ultra
Violet).
Untuk IC tipe EPROM normal, desain fisiknya dilengkapi
dengan
bagian semacam kaca, yang berfungsi untuk penyinaran sinar
UV
selama beberapa menit, maka pada IC EPROM memori bit-nya
akan
ter-reset menjadi 0.
Penggunaan IC tipe EPROM juga kurang praktis karena pada
saat
reprogram dibutuhkan down time karena program harus dihapus
dahulu dengan sinar UV, baru kemudian diisi dengan program
yang
baru. Kelemahan yang kedua, pada saat penyinaran UV, maka
program akan hilang semua, jadi jika diinginkan hanya
sedikit
modifikasi program, itu tidak bisa dilakukan.
EEPROM (Electrically Eraseable Program Read Only
Memory) adalah pengembangan dari EPROM. Pada IC EEPROM,
program bisa dihapus dengan menggunakan sistem elektrik. Jadi
IC
EEPROM sangat praktis dan banyak digunakan oleh user.
MMC (Multimedia Memory Card) adalah memori teknologi
terbaru saat ini yang dapat di hapus dan diprogram kembali,
mampu
menyimpan dengan kapasitas besar (tergantung kapasitas
memori
yang dipasang). Memori ini digunakan sebagai memori tambahan
untuk PLC siemens yang dapat diprogram tanpa PLC harus ikut
diikut
sertakan, artinya kita dapat membawa memori saja jika kita
memerlukan program yang baru untuk PLC tersebut.
b. Prosessor
Prosessor merupakan otak dari PLC atau komputer. Tugas
prosesor
misalnya melakukan fungsi aritmatik, operasi logika, dan
laian-lain.
Sejak tahun 1970 intel engineers memproduksi yang fungsinya
seperti
prosesor, dengan nama mikroprosessor. Faktor yang menentukan
karakteristik mikroprosessor adalah ukuran bit dan clock
speed.
-
20
Semakin besar kapsitas bit size, mak mikroprosessor akan
bekerja
semakin cepat. Clock speed menentukan seberapa cepat
mikroprosessor mengeksekusi instruksi program. Standar clock
speed
adalah dari 1 Mhz sampai 66 Mhz. Semakin tinggi kapasitas
clock
speed, maka akan semakin cepat mikroprosessor dalam
mengeksekusi
instruksi program. Tapi saat ini untuk bit size dan clock
speed
kapasitasnya terus meningkat seiring dengan persaingan indusrti
dan
terus berkembangnya ilmu elektronik.
Intel sebagai pembuat mikroprosessor, terus melakukan
pengembangan terhadap ferforma mikroprosessor.
Tabel 2.2. Data Karakteristik Mikroprosessor
Microprocessor Bit Size Clock Speed
8085 8 bit 1 Mhz
8086 16 bit 4,77 Mhz
80186 16 bit 8 Mhz
80286 16 bit 12,5 Mhz
80386 32 bit 33 Mhz
80486 32 bit 50 Mhz
Kebanyakan PLC tipe besar menggunakan IC 80486, sedangkan
pada
PLC tipe kecil menggunakan IC 8085 atau 8086, tapi rata-rata
menggunakan 16 bit 10 Mhz.
2.5.3. Input-Output Divice
Input-Output adalah peralatan yang dihubungkan dengan
input-output modul
PLC.
-
21
INPUT adalah merupakan proses pengambilan informasi atau data,
yakni ON
atau OFF. Data bisa berasal dari sensor, kontak relay, tombol,
selector dan
lain-lain.
OUTPUT adalah merupakan informasi atau data keluaran, yang
akan
kemudian disambungkan keperangkat yang dikendalikan (plant).
Contoh
peralatan output adalah motor, relay, inverter, lampu, selenoid,
buzer, dan
lain-lain.
2.6. Prinsip Kerja PLC
Sebuah PLC bekerja dengan cara menerima data-data dari peralatan
input
luar atau input devices. Peralatan input luar secara umum
disebut sensor yang terbagi
menjadi dua jenis yaitu sensor jenis kontak dan sensor jenis non
kontak . Sensor jenis
kontak contohnya yaitu push button, sakelar, limit switch, level
switch dan lain-
lainnya, kemudian sensor jenis non kontak yaitu sensor magnit,
sensor induktif,
sensor kapasitif, LDR dan lain sebagainya. Data-data yang masuk
dari peralatan input
ini berupa sinyal-sinyal analog (berupa besaran listrik), yang
selanjutnya melalui
input modules diubah menjadi sinyal digital untuk kemudian
diolah oleh CPU
berdasarkan intruksi-intruksi program yang telah dibuat dan
ditetapkan suatu
keputusan untuk dikirim ke output modules kemudian oleh output
modules sinyal
digital ini diubah terlebih dahulu menjadi sinyal analog, sinyal
analog inilah yang
akan mengaktifkan output devices yang berupa output kontrol
seperti relai, kontaktor,
selenoid, dll, dan output beban seperti lampu, motor-motor dan
lain sebagainya.
Secara blok diagram, prinsip kerja PLC dapat dilihat pada gambar
5 berikut :
Gambar 2.11 Skema prinsip kerja PLC
-
22
2.7. Instruksi Pemrograman Pada PLC
2.7.1 Waktu Run Program
Selama setiap siklus bekerja, prosesor akan membaca semua
input,
mengambil nilai-nilai tersebut, mengeksekusi pogram dan
meng-
update output. Proses ini disebut scanning. Proses scan terjadi
secara
kontinyu dan berurutan dari pembacaan status input,
pengevaluasian
logika kontrol dan memperbaharui output kemudian waktu yang
diperlukan untuk membuat suatu scan umumnya bervariasi mulai
dari
1 milidetik sampai 30 milidetik hal tersebut tergantung dari
panjangnya program. Dari gambar 2.7 di bawah dapat dilihat
PLC
akan mengamati inputnya kemudian membangkitkan respon
kontrol
yang tepat pada outputnya.
Gambar 2.12. Siklus Run secara umum.
2.7.2 Bahasa Pemrograman Yang Digunakan
Pada PLC ada empat metode/type bahasa pemrograman yang bisa
digunakan, namun keempat bahasa pemrograman tersebut tidak
semua
disupport oleh suatu PLC. Bahasa pemrograman yang digunakan
tersebut adalah Ladder diagram languages (LD), Instruction
list
languages (IL) / Statement List (SL), Sequential Function
Chart
-
23
(SFC)/Grafcet languages, dan High-level languages (biasanya
Visual
Basic).
Namun umumnya bahasa pemrograman yang banyak disupport oleh
PLC adalah ladder diagram languages (LD) dan instruction
list
languages (IL). Pemograman yang akan digunakan penulis hanya
ladder diagram sebagai bahasa pemrograman pada PLC Siemens.
Bahasa ladder diagram pada dasarnya adalah suatu perangkat
simbol
dari perintah yang digunakan untuk menciptakan program
pengontrol.
Bahasa pemrograman tersebut dirancang untuk mewakili sedekat
mungkin penampakan sistem relai yang diberi pengawatan yang
secara
garis besar berfungsi untuk mengontrol output yang didasarkan
pada
kondisi input.
Dengan adanya ladder diagram, penginstalasian secara
hardwire
seperti pada rancangan kontrol konvensional tidak diperlukan
lagi
karena hubungan kontak-kontak pada ladder diagram yang ada
dalam
CPU PLC sudah terangkai secara elektronik. Program ladder
diagram
dapat ditampilkan pada layar monitor kemudian elemen-elemen
seperti
kontak normally open, kontak normally closed, timer, counter,
relai,
dll, dinyatakan dalam bentuk gambar. Adapun aturan umum
menggambarkan suatu program ladder diagram sebagai berikut :
a. Aliran listrik/tenaga dari rel kiri ke rel kanan.
b. Suatu coil keluaran tidak dihubungkan langsung ke rel
(rail)
sebelah kiri.
c. Tidak ada kontak yang ditempatkan di kanan dari suatu
coil
keluaran.
d. Hanya satu dari coil keluaran dalam suatu ladder line. Tiap
coil
keluaran umumnya hanya satu kali dalam suatu program.
Untuk memudahkan pemahaman suatu program pengontrol,
pembacaan ladder diagram dapat kita baca seperti suatu diagram
sirkit.
-
24
Gambar 2.8 di bawah memperlihatkan rangkaian analog
(elektrik)
untuk memudahkan dalam membaca ladder diagram.
(a)
(b)
Gambar 2.13. (a) Diagram secara elektrik , (b) Ladder
diagram.
Pada gambar di atas, diagram elektrik mempunyai dua kontak
(tombol) dan satu lampu seperti halnya ladder diagram.
2.7.3 Ladder Diagram
Ladder diagram atau diagram tangga dibentuk dan dibatasi oleh
dua
garis vertikal. Garis vertikal di sebelah kiri biasanya
digunakan untuk
sisi masukan dan selalu dihubungkan dengan kutub positif
(fasa
sumber arus/tegangan) sedangkan garis vertikal bagian kanan
digunakan untuk output dan dihubungkan dengan kutub negatif
sumber.
Penulisan dengan cara ladder diagram ini paling banyak
digunakan
pada sistem kontrol menggunkan relay-relay atau pada sistem
kontrol
-
25
yang menggunakan PLC, sehingga pada PLC penulisan ladder
diagram ini merupakan pengembangan dari penulisan dan
penggambaran rangkaian dalam sistem kontrol relay
elektronik.
Penulisan dengan ladder diagram bertujuan untuk menampilkan
urutan-urutan kerja dari sinyalsinyal listrik. Melalui diagram
ini
dapat diperlihatkan hubungan antar peraltan aktif atau tidak
aktif
(hidup atau mati) sesuai dengan urutan yang ditentukan.
Penggambaran rangkaian kontrol dengan ladder diagram untuk
relay
elektronik (sistem listrik) dan rangkaian kontrol menggunakan
PLC,
dijelaskan melalui gambar 2.13.(a) diatas.
Penulisan program pada PLC dengan menggunakan ladder
diagram,
bagian kontak-kontaknya ditulis dengan menggunakan
simbol-simbol
Normally Open (NO), Normally Close (NC) dan simbol keluaran
(output). Untuk fungsi gerbang logika AND, cukup
menghubungkan
secara seri kedua komponen yang terkait. Sedangkan untuk
gerbang
logika OR dihubungkan secara parallel dari kedua komponen
yang
terkait.
Ladder diagram pada gambar 2.13.(a), pada PLC dapat
digambarkan
seperti gambar 2.13.(b).
2.7.4 Instruksi Dasar Pemograman
Instruksi dasar pemrograman merupakan yang digunakan untuk
membuat rangkaian logic dari diagram tangga atau sebaliknya.
Instruksi ini ada beberapa bagian yakni :
a. LOAD, yaitu instruksi untuk memulai program garis atau
blok
pada rangkaian logic yang dimulai dengan kontak NO (Normally
Open).
-
26
b. LOAD NOT, yaitu instruksi yang berfungsi untuk membentuk
kontak NC (Normally Close).
c. AND, yaitu instruksi untuk menghubungkan dua atau lebih
kontak-kontak input/output secara seri.
d. NAND, yaitu instruksi untuk menghubungkan dua atau lebih
kontak-kontak input/output secara seri, tetapi kontak relay
yang
kedua adalah NC.
e. OR, yaitu instruksi untuk menghubungkan dua atau lebih
kontak-
kontak input/output secara paralel.
f. NOR, yaitu instruksi untuk menghubungkan dua atau lebih
kontak-
kontak input/output secara paralel, tetapi kontak relay yang
kedua
adalah NC.
-
27
g. OUT, yaitu instruksi untuk mengakhiri sebuah baris (anak
tangga)
dan tanda pengalamatan output, ada beberapa jenis output
didalam
PLC yaitu output yang dikeluarkan oleh PLC dan ini biasanya
dikodekan dengan simbol Q (di PLC siemens), sedangkan untuk
output didalam fungsi nya untuk menyimpan hasil tanpa harus
di
keluarkan dan fungsi ini sering dikodekan dengan simbol M.
2.7.5. Instruksi Timer
Ada beberapa bagian yang harus diketahui dalam pembuatan
program
ladder diagram pada PLC, yaitu kita harus terlebih dahulu
mengetahui
apa arti simbol-simbol yang digunakan untuk memberikan
pewaktuan
terhadap timer tersebut, misalnya untuk PLC siemens :
TV = Time value ( lamanya waktu yang kita inginkan)
S5T#1S = Instruksi untuk pewaktuan.
S5T#aH_bM_cS_dMS, dimana H = hours, M =
minutes, S = seconds, and MS = milliseconds.
BI = Keluaran biner
BCD = Binary Code Decimal
S = Set
R = Reset
-
28
Jenis-jenis timer yang digunakan PLC Siemens ada 5 bagian yaitu
:
a. On Delay Timer
Jika PB1 ON dan PB2 OFF maka T0 akan mulai dan L akan ON
setelah waktu T0 selesai. Selama PB1 ON dan PB2 OFF L akan
ON.
b. Retentive On Delay Timer
Jika PB1 ON dan PB2 OFF maka T0 akan mulai dan L akan ON
setelah waktu T0 selesai, L akan ON walaupun PB1 OFF.
c. Off Delay Timer
Jika PB1 ON dan PB2 OFF maka T0 akan mulai dan L ON, L OFF
setelah waktu T0 selesai. T0 mulai saat setelah PB1 OFF.
-
29
d. Pulse Timer
Jika PB1 ON dan PB2 OFF maka T0 akan mulai dan L ON saat
timer
sedang berjalan, L OFF setelah waktu T0 selesai. L akan tetap
ON
selama PB1 ON dan PB2 OFF saat T0 berjalan.
e. Pulse Extended Timer
Jika PB1 ON dan PB2 OFF maka T0 akan mulai dan L ON saat
timer
sedang berjalan, L OFF setelah waktu T0 selesai. L akan tetap
ON
walaupun PB1 OFF saat T0 berjalan.
2.7.6. Instruksi Counter
Instruksi Counter adalah suatu instruksi untuk mencacah atau
menghitung dalam satu satuan. Ada dua jenis counter yaitu
counter up
dan counter down.
a. Counter UP
-
30
Jika PB2 ON dan PB3 OFF, counter akan aktif dan jika PB1
diubah
dari 0 ke 1, maka nilai counter akan bertambah.
L=0 if C0=0 and L=1 if C00
b. Counter Down
Counter down adalah kebalikan dari counter up, Jika PB2 ON dan
PB3
OFF, counter akan aktif dan jika PB1 diubah dari 0 ke 1, maka
nilai
counter akan berkurang.
L=0 if C0=0 and L=1 if C00
2.8. Program Simatic Step7
PLC yang digunakan penulis adalah PLC siemens SC-300 yang
didapat
diprogram dengan program Simatic Step7 (S7) adalah software
bawaan standart
pabrikan dari siemens untuk membuat suatu program diagram ladder
(LD) dan
Instruction List (IL) yang dapat memprogram SC-300/400. Adapun
konfigurasi dari
SC-300 adalah seperti gambar 2.9. dibawah ini :
Gambar 2.14. Konfigurasi PLC Siemens SC-300
-
31
Keterangan Gambar :
PS = Power Supply
CPU = Central Processing Unit
DI = Digital Input
DO = Digital Output
AI = Analog Input
AO = Analog Output
2.8.1. Jendela Program Ladder Diagram S7
Sebelum kita menjelajah lebih jauh program ladder diagram S7
perlu
kita ketahui terlebih dahulu kombinasi antara hardware dan
software,
dapat kita lihat seperti gambar 2.10. dibawah ini.
Gambar 2.15. Kombinasi antara hardware dan software
-
32
Diagram ladder dapat dibuat melalui program S7 di dalam PC
(personal Computer), untuk mengeksekusi atau mentrasfer
program
dari komputer ke PLC digunakan kabel USB (Universal Serial
Bus)
Adapter.
Ada beberapa langkah untuk membangun suatu diagram ladder
dapat
kita Lihat gambar 2.16.
Gambar 2.16. Menu Program LAD Simatic S7
Membuat Program baru
Membuka Program yang tersimpan Download Program
Menyimpan Program OUT
Membuat anak tangga
Kontaktor NO
Kontaktor NC
Instruksi- instruksi Program
Halaman Program
-
33
BAB III
PERANCANGAN TRAFFIC LIGHT
3.1. Diagram Blok Sistem
Perancangan ini dilaksanakan di laboratorium mikroprosessor
UHN,
perancangan sistem pengendali traffic light (lampu lalu lintas)
berbasis PLC
ini mempunyai penampilan atau perlengkapan sederhana, dan
didukung
dengan tersedianya fasilitas, waktu dan PLC siemens SC-300,
sehingga
diperoleh sistem yang didesain dapat bekerja sesuai dengan yang
diinginkan.
Diagram blok sistem yang dibuat akan mempermudah perancangan
sistem
yang akan didesain dan merupakan salah satua penyerdehanaan dari
rangkaian
dan saling berhubung antara beberapa komponen yaitu buffer dan
decoder,
serta penjelasan gambaran umum dari sistem. Diagram blok secara
umum
dilihat pada gambar 3.1, berikut :
Gambar 3.1 Blok Diagram Secara Umum
Prinsip kerja diagram blok diatas secara umum adalah, setelah
melakukan
tabulasi dan data survei pada pengalamatan di lapangan (jalan
raya) kemudian
membuat tabel dan disusun dengan program, dimana merupakan input
dari
PLC. Berdasarkan program yang disusun dari PLC yang melakukan
tugas
dengan memberikan output yang sesuai dengan output yang sesuai
dengan
yang diinginkan. Dengan mengeluarkan data dari terminal keluaran
PLC dan
langsung kerangkaian miniatur Traffic Light dengan rangkaian LED
(Light
Emiting Dioda). Sesuai dengan rancangan lampu traffic light
berubah menurut
waktu, maka terdapat tundaan waktu sesuai dengan kondisi jalan
tersebut.
MODUL
DISPLAY
Program
CPU
Computer
PLC Traffic Light
-
34
Caranya adalah dengan mengeluarkan output yang menyatakan arah
jalan
yang dimulai dan yang mana yang berhenti, dan waktu ditunda
sesuai dengan
kondisi jalan tersebut. Demikian demikian seterusnya dengan
perubahan
output untuk keadaan jalan berikutnya.
Desain traffic light yang diinginkan adalah dengan mengambil
model traffic
light secara umum, dengan skema gambar 3.2
Dalam hal ini diperlihatkan gambaran persimpangan jl.Sutomo,
jl.Bambu
terdapat masing-masing 3 buah lampu yaitu:
Mx = Lampu Merah
Kx = Lampu Kuning
Hx = Lampu Hijau
Gambar 3.2 Model persimpanganTraffic Light
Jl.Bam
bu
Ke G
aharu
Ke Nommensen Jl.Sutomo
Jl.Sutomo
Jl.Bam
bu
Ke Krakatau
Ke P
elita I
L1
L2
L3
L4
-
35
Traffic light seperti model gambar diatas dibuat dengan 6 fase
utama dimana
dalam satu fase hanya satu jalan yang aktif 10 detik pertama,
fase kedua
disusul lampu yang sejajar atau satu arah dengan jalan tersebut
20 detik ,fase
ketiganya lampu kuning selama 3 detik untuk memberi peringatan
supaya
berhenti, fase ke empat lampu merah yang pertama, dan fase
kelima lampu
kuning yang kedua, dan fase ke enam merah yang kedua. Urutan
fase dan
lamanya lampu beroperasi pada sebuah traffic light adalah
seperti pada tabel
3.1.
Tabel 3.1. Siklus Traffic Light
LAMPU FASE
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Back to1
L1
M1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1
K1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
H1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0
L2
M2 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0
K2 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
H2 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1
L3
M3 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1
K3 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
H3 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0
L4
M4 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
K4 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
H4 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0
WAKTU (t) 5 3 10 20 3 5 3 10 20 3 5
Untuk mengetahui selengkapnya lihat keterangan tabel 3.1 sebagai
berikut :
a. Pada saat lampu merah1 atau M1 menyala 5 detik pertama, lampu
hijau2 atau
H2 masih menyala selama 5 detik juga dan semua lampu yang lain
menyala
lampu merah.(fase 1).
-
36
b. Pada saat lampu kuning2 (K2) menyala semua lampu yang lainnya
masih
lampu merah. (fase 2)
c. Selang 3 detik L2 berubah menjadi lampu merah, saat itu juga
L3 berubah
menjadi lampu hijau atau H3 ON dan semua lampu yang lainnya
masih lampu
merah. (fase 3)
d. Setelah selang waktu 10 detik kemudian L4 berubah menjadi
lampu hijau (H4
ON) dan L1, L2 masih lampu merah. (fase 4).
e. Setelah H3 ON selama 30 detik, L3 berubah menjadi kuning (K3
ON) selam
3 detik dan H4 masih ON dan lampu yang lainnya (L1 dan L2) masih
lampu
merah. (fase5)
f. Setelah 3 detik M3 ON dan H4 masih ON selama 5 detik. (fase
6)
g. Setelah 5 detik H4 berubah K4 ON selama 3 detik. (fase 7),
sementara semua
lampu yang lainnya masih lampu merah.
h. Pada saat L4 merah (M4 ON), H1 ON selama 30 detik
i. H1 ON lebih awal menyala dari H2 selama 10 detik, artinya H1
ON lebih
dulu ON selama 10 detik kemudian baru disusul oleh H2 ON.
j. Setelah H1 ON selama 30 detik, H2 masih ON dan L1 Berubah
menjadi
kuning (K1 ON) selam 3 detik. Setelah itu kembali ke awal (
JUMP) secara
berulang ulang.
Tabel 3.2 Lamanya lampu Traffic light menyala.
LAMPU WAKTU
Merah1 (M1) 49
Hijau1 (H1) 30
Merah2 (M2) 51
Hijau2 (H2) 28
Merah3 (M3) 49
Hijau3 (H3) 30
Merah4 (M4) 51
Hijau4 (H4) 28
-
37
3.2. Desain Rangkaian Komponen
Laboratorium Rangkaian Logika dan Mikroprosessor UHN memiliki
PLC
Siemens SC-300, dengan 32 I/O yang dapat diprogram. Berarti
dapat melayani 16
buah lampu. Modul traffic light yang ada di laboratorium terdiri
dari 1 simpang dan 1
jalan utama dan zebra cross. Jalan utama memiliki lampu dengan
cara hidup yang
sama, side road dengan hanya jalan persimpangan, 1 Zebra Cross.
Jadi jumlah lampu
yang diperlukan adalah hanya 8 buah dan modul tersebut diprogram
dengan
mikroprosessor.
Desain yang diinginkan penulis memerlukan 12 lampu seperti pada
gambar
3.2. untuk itu penulis melakukan pengembangan ke 12 lampu dengan
PLC Siemens
SC-300, dimana penulis membutuhkan 12 bit keluaran PLC.
Karena keluaran PLC adalah tegangan DC 24 V, maka disain
rangkaian yang
dibuat adalah menggunakan LED (Light Emiting Dioda) sebagai
display lampu
traffic light. Karena tegangan keluaran PLC 24V maka dirangkaian
diberikan tahanan
sebagai penurun tegangan karena tegangan LED adalah kecil.
Desain rangakaian
traffic lightnya seperti pada gambar 3.3 berikut.
-
38
M1
M2
M3
M4
K1
H1
K2
H2
K3
H3
K4
H4
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
Q1.0
Q1.1
Q1.2
Q1.3
1K
1K
1K
1K
1K
1K
1K
1K
1K
1K
1K
1K
Gambar 3.3. Desain Traffic Light
-
39
3.3. Perencanaan Keseluruhan
Gambar 3.4 Desain Keseluruhan Sistem Traffic Light Dengan
PLC
3.4. Prinsip Kerja Perencanaan Keseluruhan
Program yang telah terdownload ke PLC akan diproses oleh CPU,
Tanda-
tanda PLC sudah siap untuk di run ditunjukkan oleh sebuah
indikator hijau di modul
CPU PLC. Pada gambar 3.4 terdapat sebuah saklar, fungsi saklar
tersebut sebagai
pemicu mulainya program yang kita download. Saat saklar ditutup
maka program
-
40
akan langsung beroperasi dan PLC akan mengirimkan sinyal
keluaran melalui port
keluaran PLC tersebut, maka keluaran PLC akan mengirimkan output
yang sesuai
dengan yang kita program. Sebenarnya tanpa melihat modul traffic
light kita dapat
melihat lampu indikator keluaran PLC, yang terdapat di port
keluaran PLC.
Tetapi karna lampu indikator yang ada di PLC tersebut warna
hijau kita tidak dapat
mengidentifkasi keluaran yang sesuai dengan warna lampu yang
sebenarnya. Maka
kita membuat suatu rangakaian Traffic Light dengan menggunakan
LED (Light
Emiting Diode) sebagai lampu traffic light tersebut. Warna lampu
LED yang kita
gunakan yaitu : Merah, kuning, hijau. Karena tegangan keluaran
PLC adalah 24V
sementara tegangan input LED 3-5 volt maka digunakan tahanan
untuk menurunkan
tegangan terhadap LED. Jumlah port keluaran yang digunakan untuk
lampu LED
sesuai dengan jumlah lampu yang digunakan yaitu 12 bit.
-
41
BAB IV
PENGUJIAN SISTEM
4.1. Umum
Pengujian peralatan dari sistem ini sangat penting dilakukan
untuk
mengetahui apakah sistem pengendali taffic light (lampu lalu
lintas) ini berfungsi atau
tidak. Perancangan ini menggunkan pengujian bentuk rangkaian
traffic light yang
didesain setelah melakukan tabulasi data melalui survei jalan
raya simpang empat
secara umum. Apabila terjadi kesalahan pada fase lampu maka akan
berakibat fatal
pada pengguna jalan, contoh kecilnya mungkin terjadi kecelakaan,
kemacetan, dan
lain-lain. Oleh karena itu kita terlebih dahulu harus mengetahui
fase lampu atau bit-
bit keluaran PLC.
4.2. Pengujian Rangkaian Pada PLC
Pengujian inilah yang sangat penting dalam merancang sistem
pengendali
lalu-lintas. Tentunya seluruh rangkaian yang ada dihubungkan dan
diuji secara
menyeluruh baik itu secara hardware maupun secara softwarenya.
Pengujian ini
dilakukan untuk mengetahui apakah perangkat keras (rangkaian)
dan perangkat lunak
(bahasa prgram) dapat bekerja. Adapun prosedur pengujian
fungsional rangkaian
secara hardware adalah menghubungkan modul PLC dengan rangkaian
lainnya.
Pada perancangan ini seluruh peralatan bekerja dengan program
yang
diberikan, yang tersimpan pada PLC. Adapun flowchart keseluruhan
yang digunakan
pada perancangan ini digambarkan seperti pada gambar 4.1. Ada 2
pembagian
flowchart dibawah yaitu bagian yang pertama adalah flowchart
untuk Control Rung,
Control Rung berfungsi sebagai menyimpan fase kedalam memori
internal PLC.
Sedangkan unutk mengeluarkan atau memanggil memori yang disimpan
disebut
dengan Power Rung, Power Rung biasanya diletakkan di akhir
program yang
berfungsi sebagai pengirim logika program yang hasilnya dikirim
ke output.
-
42
Start
I.0.0 ON
T1 = 5s
M1.0
T2 = 3s
M1.1
T3 = 10s
M1.2
1
Fase 1
Fase 2
Fase 3
T4 = 20s
M1.3
Fase 4
6
-
43
T5 = 3s
M1.4
Fase 5
1
T6 = 5s
M1.5
Fase 6
T7 = 3s
M1.6
Fase 7
T8 = 20s
M1.7
Fase 8
2
-
44
2
T9 = 20s
M2.0
Fase 9
T10 = 20s
M2.1
Fase 10
3
-
45
M1.0,M1.1,M1.2,M1.3,M1.4,M1.5,M1.6
Q0.0
LM 1
3
M2.1
Q0.1
LK 1
M1.7, M2.0
Q0.2
LH 1
M1.2,M1.3,M1.4,M1.5,M1.6,M1.7
Q0.3
LM 2
4
-
46
M1.1
Q0.4
LK 2
4
M1.0,M2.0,M2.1
Q0.5
LH 2
M1.0,M1.1,M1.5,M1.6,M1.7,M2.0,M2.1
Q0.6
LM 3
M1.4
Q0.7
LK 3
5
-
47
Gambar 4.1. Flowchart Keseluruhan Sistem
5
M1.0,M2.0,M2.1
Q1.0
LH 3
M1.0,M1.1,M1.2,M1,7M2.0,M2.1
Q1.1
LM 4
M1.6
Q1.2
LK 4
M1.3,M1.4,M1.5
Q1.3
LH 4
6
END
-
48
4.2. Pengujian Program
PLC Siemens SC-300 dapat diprogram dengan 3 bahasa pemrograman
yaitu:
Ladder Diagram (LAD), Instructions List (IL), dan Function Block
(FB).
Dari tiga type bahasa pemrograman tersebut yang paling banyak
dan umum dipakai
adalah Ladder Diagram (LAD), alasan penggunaan Ladder Diagram
(LAD) adalah:
a. LAD adalah yang paling umum dan populer dipakai
b. LAD relative paling mudah dipahami karena secara umu
symbol
yang dipakai mirip gambar dalam rangkaian relay/kontaktor.
c. Secara logika listrik mengalir dari rel/garis dikiri ke rel/
garis di
kanan.
d. Jalur dari kiri ke kanan ini dikenal dengan istilah ladder
line.
e. LAD yang paling umum disupport oleh semua jenis PLC.
4.2.1. Program
Program terbagi dua bagian, yaitu Control Rung dan Power Rung
:
a. Control Rung
Program yang menyimpan memori yang kita gunakan untuk
menyimpan waktu (fase) yang kita set, dan kita simpan di
memori
internal PLC, simbol yang biasanya digunakan adalah M, contoh
:
M1.0 dan seterusnya.
b. Power Rung
Program ini berfungsi sebagai memanggil memori yang kita
simpan tadi dan kita gabungkan fase berapa saja yang
menghidupkan lampu keluaran PLC misalnya : M1.7,M2.0 untuk
menghidupkan lampu hijau 1.
Pada perancangan ini seluruh perlatan bekerja dengan program
yang
diberikan, yang tersimpan pada memori yang ter download di PLC.
Hasil
pengujian sistem traffic light pada empat simpang dapat dilihat
pada program
selengkapnya yang dituliskan pada lampiran.
-
49
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Setelah dilakukannya pengamatan dari hasil pernacangan dan
pengujian alat,
maka didapat beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Perancangan sistem traffic light pada empat simpang berbasis
PLC secara
umum dapat didesain untuk sistem 12bit.
2. Melalui penelitian ini dapat dirancang suatu sistem traffic
light dalam
bentuk umum dengan menggunkan program yang bervariasi,
terutama
dalam urutan fase pengunaan alur dan menurut jalan yang
dikehendaki.
3. Dapat mengatur waktu pergeseran fase sesuai dengan yang
dikehendaki
dalam arti pengaturan waktu adalah variabel.
4. Dari hasil perancangan pada Laboratorium Rangkaian Logika
dan
Mikroprosessor memiliki panel percobaan dengan sistem traffic
light 4
simpang berbasis Mikroprosessor dan jumlah fase 8 yang akan
dimodifikasi atau dikembangkan dengan merancang panel percobaan
baru
menjadi sistem traffic light 4 simpang berbasis PLC dan
masing-masing
simpang adalah maksimum dengan 2 arah lalu-lintas.
5.2. Saran
Dari pengamatan seluruh hasil perancangan dan pengujiannya,
sampai alat ini
dapat berjalan dengan baik, di dapat beberapa saran sebagai
berikut :
1. Diperlukan penelitian dilapangan dengan hasil survey yang
akurat dalam
penempatan fase.
2. Sebaiknya diperlukan komponen sebagai proteksi PLC untuk
menghindari
over load dan terjadinya hubung singkat.
3. Sebaiknya pada perancangan berikutnya, bengan menggunkan
display
pewaktuan (Counter Down).
-
50
4. Hendaknya dari rancangan Traffic light dengan simpang empat
dapat
bermamfaat untuk pengembangan lebih lanjut
5. untuk dapat melakukan pengembangan dari sistem pengendalian
traffic
light berbasis PLC diperlukan pemahaman dan penguasaan
tentang
kapasitas beban PLC, sehingga dapat memilih komponen lampu
yang
digunakan.