Judul
SIMULASI PENGALIH DAYA OTOMATIS BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)
Abstrak
FAJAR RICA SUHADA. Pembuatan Simulasi Pengalih Daya Otomatis Berbasis Programable Logic Controller. Pembimbing DARYANTO dan ARIS SUNAWAR.
Pelitian ini bertujuan untuk membuat sistem pengalih daya otomatis menggunakan PLC. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium PLC Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Jakarta pada bulan Oktober 2012 sampai Januari 2013. Metode yang digunakan adalah metode eksperimen laboratorium yaitu membuat dan melakukan uji program AVR sistem dengan bantuan Code Vision dan PLC kemudian menerapkannya pada simulator rangkaian instalasi penerangan. Instrumen dari penelitian ini adalah PLC, software CX-Programmer, sensor arus ACS 712 20 A, simulator grup beban.
Langkah pertama yang dilakukan adalah melakukan kalibrasi sensor arus ACS 712 20 A dengan bantuan AVR Sistem dan software Code Vision, dilanjut dengan membuat program diagram ladder, pengujian dilakukan pada hardware dan software. Hasil pengujian kemudian dianalisis berdasarkan kriteria dari hardware.
Dari hasil pengujian hardware, ketelitian sensor arus hampir mendekati dengan alat ukur amperemeter. Program ladder dibuat melalui software Cx – Programmer dapat bekerja sesuai yang diinginkan setelah mendapat input dari sensor arus. Simulator rangkaian instalasi listrik satu fasa yang telah mengalami beban lebih dapat memindahkan sebagian bebannya menuju grup beban cadangan dengan bantuan relai setelah mendapatkan perintah dari PLC dan ketika keadaan normal maka kembali kekondisi semula. Kesimpulan dari penelitian ini adalah sistem pembagi daya otomatis ini dapat bekerja setelah PLC mendapatkan input dari sensor arus ketika terjadi beban lebih kemudian untuk memindahkan sebagian bebannya menuju grup beban cadangan agar tidak terjadi pemutusan aliran listrik. Kata Kunci: sensor arus, PLC, overload, instalasi listrik.
Pendahuluan
Kebutuhan energi listrik (tenaga llistrik) baik di sektor rumah tangga, gedung perkantoran, maupun industri meningkat tajam seiring dengan tingkat pendapatan masyarakat dan pertumbuhan industri. Dengan kebutuhan listrik masyarakat dan industri yang terus berkembang secara pesat maka suplai tenaga listrik menjadi sebuah kebutuhan utama. Akibatnya timbul persoalan dalam menghadapi kebutuhan daya listrik yang tidak tetap dari waktu ke waktu. Mengingat begitu besar dan pentingnya kebutuhan listrik, untuk itu diperlukan pasokan energi listrik yang prima dan selalu dapat memenuhi permintaan, yaitu dengan kualitas (kapasitas) dan kapasitas (sistem tegangat) yang sesuai.
Pemakaian beban yang melebihi kapasitas daya pada suatu kelompok beban akan megakibatkan overload. Pemakaian beban berlebih ini dapat menyebabkan trip pada MCB. MCB yang mengalami trip ini akan mengakibatkan beban kehilangan daya secara langsung. Apabila hal ini terjadi terus menerus akan mengakibatkan beban-beban seperti alat elektronik, motor listrik, AC, maupun mesin industri tidak dapat beroperasi sebagaimana mestinya dan lebih cepat rusak.
Bahan dan Metode
Tempat penelitian adalah di Laboratorium PLC di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNJ. Penelitian ini dilakukan selama 3 bulan pada bulan November 2012 sampai Januari 2013.
Metode yang akan digunakan dalam melakukan penelitian adalah metode eksperimen laboratorium yaitu membuat dan melakukan uji program kemudian menerapkannya pada simulator pembagian grup beban.
Penelitian yang akan dilakukan yaitu merancang sebuah sistem kontrol pembagi daya otomatis ketika terjadi overload. Sistem pembagi daya otomatis akan bekerja dengan menggunakan PLC produk omron yang telah diprogram melalui sebuah PC dengan memanfaatkan software Cx – Programmer. Langkah-langkahnya meliputi:
1. Membuat flowchart cara kerja sistem pembagi daya otomatis
2. Melakukan perancangan penggawatan pada grup beban yang akan diteliti.
Hasil
Berdasarkan pada kriteria-kriteria pengujian alat yang telah diuraikan, maka memberikan hasil pengujian sebagai berikut:
1. Hasil pengujian program PLC saat bekerja
Sebelum melakukan pengujian program PLC, peneliti terlebih dahulu membuat sebuah diagram Ladder sederhana yang menunjukkan proses ketika keseluruhan alat sedang bekerja sesuai dengan fungsinya. Selain program diagram ladder terdapat pula komponen yang tidak kalah penting yaitu relai. Dengan menggunakan relai ini dapat dengan mudah memberikan input dari AVR sistem menuju PLC, demikian dengan pemindahan beban yang menggunakan komponen relai.
2. Pengujian kerja relai sebagai input PLC dari AVR sistem
Tabel pengujian sistem sebagai input PLC.
Output AVR Sistem
|
Kondisi Relai
|
Input PLC
|
NO
|
NC
|
0004
|
0005
|
0006
|
0007
|
Port C.0
|
0
|
1
|
0
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
0
|
0
|
Port C.1
|
0
|
1
|
0
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
0
|
Pengujian kerja relai yaitu untuk mengetahui apakah relai bekerja sesuai dengan perintah yang telah diberikan pada awal pemograman. Karena sebagai input PLC maka relai harus diperhatikan sesuai dengan alamat input/output PLC agar dalam melakukan sistem kontrol pengaturan pembagian beban PLC tidak salah dalam beroperasi.
3. Pengujian Sensor Arus ACS 712 20 A.
Uji coba sensor arus yang dilakukan yaitu dengan membandingkan hasil pengukuran yang terbaca dengan LCD dengan alat ukur amperemeter.
Beban utama
|
Arus yang Terbaca Sensor (A)
|
Arus yang Terbaca Amperemeter (A)
|
Tegangan Keluaran Sensor (V)
|
Tanpa Beban
|
0
|
0
|
2.5
|
2 lampu @100 watt
|
1.03
|
0.98
|
2.603
|
4 lampu @100 watt
|
2.06
|
1.96
|
2.706
|
6 lampu @100 watt
|
3.09
|
2.95
|
2.809
|
Penambahan Beban pada Stop Kontak (Alternatif)
|
-
|
-
|
-
|
Pengujian sensor ACS 712 20 A dilakukan untuk menunjukkan tingkat keakuratan yang terbaca pada LCD selaku indikator dari sensor dari sensor ACS 712 20 A. Selain membandingkan tingkat keakuratan dengan amperemeter, dapat juga mengetahui nilai tegangan keluaran sensor arus ACS 712 20 A.
4. Perubahan Nilai Arus pada Grup Beban
Tabel perubahan nilai arus pada grup beban utama
Beban Utama
|
Arus Awal
|
Relai 1
|
Relai 2
|
Arus Akhir
|
2 lampu @100 watt
|
1.03
|
OFF
|
OFF
|
1.03
|
4 lampu @100 watt
|
2.06
|
OFF
|
OFF
|
2.06
|
6 lampu @100 watt
|
3.09
|
OFF
|
OFF
|
2.06
|
Setrika listrik
|
4.59
|
ON
|
OFF
|
3.52
|
3.52
|
ON
|
ON
|
2.49
|
Tabel perubahan nilai arus pada grup beban cadangan
Beban Cadangan
|
Arus Awal
|
Arus Akhir
|
2 lampu @100 watt
|
1.03
|
1.03
|
Kondisi Relai 1 ON
|
1.03
|
2.06
|
Kondisi Relai 2 ON
|
2.06
|
3.09
|
Kondisi Relai 2 OFF
|
3.09
|
2.06
|
Kondisi Relai 1 OFF
|
2.06
|
1.03
|
Perubahan yang terjadi ketika pada grup beban utama mengalami kelebikan beban (overload), kemudian memicu relai untuk memindahkan sebagian beban pada grup utama menuju grup cadangan. Proses perpindahan beban dengan dibantu relai ini terjadi sebanyak 2 (dua) kali. Selanjutnya setelah 2 kali bekerja maka alarm akan menyala menandakan beban sudah dalam kondisi penuh yang dapat mengakibatkan MCB trip.
Pembahasan
Dapat dijelaskan kondisi input dan output untuk berbagai kondisi. Setelah ditekan tombol start maka alat sudah bersiap sesuai dengan fungsinya masing-masing. Pada kondisi awal yaitu arus dalam kondisi normal, port C.0 (relai NO) dan Port C.1 (relai NO) mengaktifan output 1001 sebagai indikator bahwa arus dalam kondisi normal. Ketika kondisi beban penuh yang pertama Port C.0 (relai NC) mengaktifkan output 1002 sebagai lampu indikator bahwa relai 1 sedang bekerja dan 1003 untuk memerintahkan relai 1 melakukan pemindahan beban sekaligus mematikan lampu kondisi normal (1001).
Jika kondisi arus mengalami lonjakan kembali maka Port C.1 (relai NC) mengaktifkan output 1004 sebagai indikator bahwa relai 2 telah bekerja dan 1005 untuk memerintah relai 2 melakukan pemindahan beban. Apabila kondisi beban penuh, kembali terjadi Port C.2 (relai NC) akan mengaktifkan output 1006 untuk menghidupkan alarm dan lampu bahaya yang menandakan bahwa sedang dalam pemakaian beban penuh dan apabila dipaksakan dan ditambah pemakaian beban akan mengakibatkan MCB trip.
Analisis pengujian kerja relai sebagai input PLC dari AVR sistem dapat dijelaskan bagaimana fungsi relai bekerja sesuai dengan perintah yang diberikan pada saat penginputan bahasa C melalui software Code Vision. Pengujian dilakukan untuk melakukan pencegahan terhadap kesalahan dalam memberikan input PLC supaya tidak terjadi kegagalan sistem.
Analisis pengujian sensor arus ACS 712 20 A dapat dilihat hasil pembacaan arus yang terdapat pada pembacaan arus yang terdapat pada sensor arus maupun sensor amperemeter.
Analisis perubahan nilai arus pada grup beban menunjukkan perubahan yang terjadi dalam rangkaian grup beban utama. Perubahan yang terjadi menunjukkan relai sudah bekerja sesuai dengan kondisi beban yang dipindahkan ketika terjadi overload pada grup utama. Ketika kondisi sudah kembali pada grup beban utama dan kondisi arus yang terdapat pada beban cadangan kembali seperti semula. Dan menunjukkan peerubahan yang terjadi pada grup cadangan. Perubahan yang terjadi menunjukkan relai telah bekerja dan beban dari grup utama telah dipindahkan menuju grup cadangan. Indikator yang dilihat ketika terjadi pemindahan beban yaitu dengan melihat pembacaan pada amperemeter. Ketika kondisi sudah kembali dalam keadaan normal relai yang telah berhenti bekerja mengembalikan beban kembali pada grup beban utama dan kondisi arus yang terdapat pada beban cadangan kembali seperti semula.
Kesimpulan
Sistem pengalih daya otomatis pada kelompok beban dalam satu fasa menggunakan Programmable Logic Controller (PLC) berhasil dibuat menggunakan sensor arus ACS 712 20 A melalui bantuan AVR sistem. Penggunaan AVR sistem yaitu untuk mengubah sinyal analog yang dihasilkan oleh sensor arus ACS 712 20 A menjadi sinyal digital. Kondisi pertama apabila terdeteksi arus melebihi 3.5 A maka PLC yang sudah menerima sinyal dari AVR sistem akan mengaktifkan relai 1 untuk memindahkan sebagian beban pada grup utama menuju grup cadangan. Kondisi kedua apabila terdeteksi kembali arus melebihi 3.5 A maka PLC akan mengaktifkan relai 2 untuk melakukan pemindahan beban kembali dari grup utama menuju grup cadanagn. Kondisi ketiga apabila arus terdeteksi sudah melebihi 5 A maka PLC kembali mengaktifkan outputnya yaitu berupa alarm dan lampu indikator bahaya yang menandakan bahwa pemindahan beban telah dilakukan semua dan apabila dipaksakan dan terus dilakukan penambahan beban maka akan mengakibatkan MCB trip.
Jadi PLC dapat memberiakan output kepada dua relai ketika arus lebih besar dari 3.5 A dan dapat memberikan peringatan ketika arus sudah melebihi 5 A untuk mencegah trip pada MCB dan mematikan seluruh peralatan elektronik tersebut dan arus kembali normal. Oleh karena itu dibuatlah sistem kontrol pembagi daya otomatis agar dapat dimaksimalkan penggunaan pemakaian listrik.
Daftar pustaka
Anonim. Karakteristik Beban pada Sistem Arus Listrik Bolak – balik. http://saranabelajar.wordpress.com/2010/02/18/karakteristik-beban-pada-sistem-arus-listrik-bolak-balik ac [diunduh pada tanggal 2 Oktober 2012]
Anonim. Macam-macam daya listrik
http://ecaknyo.blogspot.com/2009/08/macam-macam-daya-listrik.html [diunduh pada tanggal 2 Oktober 2012]
Anonim. Pengertian Overload
http://www.sisilain.net/2011/08/pengertian-overload.html [diunduh pada tanggal 3 Oktober 2012]
Bishop, Owen. 2004. Dasar-dasar Elektronika. Jakarta: Erlangga
Bolton, William. 2004 Programmable Logic Controller (PLC). Jakarta: Erlangga
Loveday, George. 1986. Electronic Sourcebook for Engineers Ed.2. London: Pitman
Petruzella, Frank D. 2001. Elektronika Industri. Yogyakarta: ANDI
Suhadi. 2008. Teknik Distribusi Tenaga Listrik Jilid 1. Jakarta : Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorak Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional
Sumardjati, Prih, dkk. 2008. Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik Jilid 1. Jakarta : Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional