APLIKASI PROGRAMMABLE LOGIC CONTROL (PLC) DAN SISTEM PNEUMATIK DI INDUSTRI PADA ROBOT PEMASANGAN KOMPONEN KE PCB Mochamad Asyhari Kusno Putro , Drs. Totok Heru Tri Maryadi, M.Pd. Universitas Negeri Yogyakarta
[email protected]
ABSTRAK Semakin majunya perkembangan zaman sistem kendali otomatis semakin diminati oleh banyak kalangan terutama di industri. Programmable Logic Control (PLC) dan Sistem Pneumatik adalah sistem kendali otomatis yang paling banyak diterapkan di industri. Kedua sistem kendali otomatis tersebut dapat diterapkan secara bersamaan. Salah satu penerapan kedua sistem kendali otomatis tersebut secara bersamaan adalah pada robot pemasang komponen pada pada PCB. Salah satu satu alasan kenapa dibuat robot pemasang komponen komponen di PCB karena karena untuk menekan biaya pengeluaran. Begitu lamanya waktu yang dibutuhkan untuk memasang komponen pada PCB secara manual juga sebagai salah alasan dibuatnya robot pemasang komponen pada PCB secara otomatis. Diharapkan dengan adanya robot pemasang komponen pada PCB dapat membantu proses produksi di industri serta menekan biaya pengeluarkan sehingga dapat mendapatkan mendapatkan penghasilan secara maksimal. Kata Kunci: Otomatis, PLC, Sistem Pneumatik, PCB
PENDAHULUAN
Pada saat ini, kebutuhan masyarakat sangatlah kompleks. Hari demi hari berbagai inovasi terus muncul untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Hal ini mengakibatkan dunia industri dituntut untuk dapat memproduksi memproduksi barang dengan jumlah yang banyak dan waktu yang sedikit, dalam hal ini yang dimaksud adalah efisensi pabrik. Oleh karena itu, teknologi harus berkembang berkembang agar tidak kewalahan/dapat kewalahan/dapat mengimbangi mengimbangi itu. it u. Salah satu teknologi yang berkembang secara pesat adalah pada perangkat elektronik mulai dari televisi, telepon genggam, genggam, komputer, dan perangkat elektronik lainnya. Dalam perangkat elektronik tersebut terdapat komponen-komponen komponen-komponen elektronik yang terpasang di PCB yang berfungsi agar perangkat elektronik tersebut dapat dijalankan. Namun pemasangan pemasangan komponen di PCB secara manual dapat memakan waktu yang bisa dikatakan cukup lama. Selain itu tingkat komponen yang dipasang pada PCB harus benar-benar sudah terpasang terpasang dan disolder disolder secara secara benar agar dapat dapat digunakan. digunakan.
Karena itulah dikembangkanlah robot pemasang komponen di PCB bebasis Programmable Programmable Logic Control (PLC) dan Sistem Pneumatik. Diharapkan dengan adanya robot pemasang komponen di PCB akan meningkatkan kinerja industri terutama yang berkaitan dengan dengan produksi perangkat elektronik. elektronik. METODE PENELITIAN P ENELITIAN Berikut adalah beberapa istilah yang akan digunakan di dalam penelitian ini 1. Programmable Logic Control (PLC) Berdasarkan namanya, konsep Programmable Logic Controller ontroller adalah adalah sebagai berikut : 1. Programmable, menunjukkan kemampuan untuk menyimpan program yang telah dibuat ke dalam memory, yang dengan mudah dapat diubah-ubah fungsi atau kegunaannya. 2. Logic, menunjukkan kemampuan dalam memprosess input secara aritmatik dan memprose logic (ALU), yakni melakukan operasi membandingkan, menjumlahkan, mengalikan, membagi, mengurangi, negasi, AND, OR, dan lain sebagainya. 3. Controller, menunjukkan kemampuan dalam mengontrol dan mengatur proses
sehingga menghasilkan output yang diinginkan.
Gambar PLC Allen Bradley dan modulmodulnya Sedangkan menurut National Electrical Manufacturing Assosiation (NEMA), PLC didefinisikan sebagai suatu perangkat elektronik digital dengan memori yang dapat diprogram untuk menyimpan instruksi-instruksi yang menjalankan fungsifungsi spesifik seperti: logika, sekuen, timing , counting , dan aritmatika untuk mengontrol suatu mesin industri atau proses industri sesuai dengan yang diinginkan. PLC mampu mengerjakan suatu proses terus menerus sesuai variabel masukan dan memberikan keputusan sesuai keinginan pemrograman sehingga nilai keluaran tetap terkontrol.
Gambar PLC Ge Fanuc CIM-003 Definisi lain menurut forumsains.com, PLC merupakan “komputer khusus” untuk aplikasi dalam industri, untuk memonitor proses, dan untuk menggantikan hard wiring
control dan memiliki bahasa pemrograman sendiri. Akan tetapi PLC berbeda dengan perangkat komputer karena dirancang untuk instalasi dan perawatan oleh teknisi dan ahli listrik di industri yang tidak harus mempunyai kemampuan elektronika tinggi dan memberikan kendali yang fleksibel berdasarkan eksekusi instruksi logika. Sedangkan menurut Capiel (1982), PLC adalah sistem elektronik yang beroperasi secara digital dan didisain untuk pemakaian di lingkungan industri, dimana sistem ini menggunakan memori yang dapat diprogram untuk penyimpanan secara internal instruksi-instruksi yang mengimplementasikan fungsi-fungsi spesifik seperti logika, urutan, perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau proses melalui modul-modul I/O digital maupun analog.
2. Sistem Pneumatik Pneumatik adalah sebuah sistem penggerak yang menggunakan tekanan udara sebagai tenaga penggeraknya. Cara kerja Pneumatik sama saja dengan hidrolik yang membedakannya hanyalah tenaga penggeraknya. Jika pneumatik menggunakan udara sebagai tenaga penggeraknya, dan sedangkan hidrolik menggunakan cairan oli sebagai tenaga penggeraknya. Dalam pneumatik tekanan udara inilah yang berfungsi untuk menggerakkan sebuah cylinder kerja. Cylinder kerja inilah yang nantinya mengubah tenaga/tekanan udara tersebut menjadi tenaga mekanik (gerakan maju mundur pada cylinder).
· · · · · ·
· · ·
· · ·
Sistem pneumatik ini biasa diaplikasikan pada mesin – mesin industri. Dikarenakan kurangnya daya/kekuatan mekanik dari pneumatik. Maka pneumatik ini hanya bisa diaplikasikan pada mesin – mesin yang tidak terlalu membutuhkan tenaga mekanik yang kuat (mesin-mesin bertenaga ringan) dalam pengoperasiannya. Sedangkan untuk mesin-mesin yang membutuhkan tenaga mekanik yang kuat harus menggunakan sistem hidrolik. Berikut ini kelebihan dan kekurangan pada sistem pneumatik dan hidrolik: Kelebihan pada sistem pneumatik: Ramah lingkungan / bersih (jika terjadi kebocoran dalam sistem perpipaan). Udara sebagai tenaga penggerak memiliki jumlah yang tak terbatas Lebih cepat dan responsif jika dibandingkan dengan hidrolik Harganya yang murah Kekurangan pada sistem pneumatik: Daya mekanik yang dihasilkan kecil Membutuhkan perawatan yang lebih tinggi, karena udara sebagai penggeraknya biasanya kotor dan mengandung air sehingga gesekan antara piston cylinder dan rumah cylinder besar dan mempercepat kerusakan pada air cylinder. Kelebihan pada sistem hidrolik: Memiliki daya mekanik yang besar Cylinder hidrolik lebih awet bila dibandingkan dengan cylinder pneumatik (air cylinder). Oli sebagai tenaga penggeraknya tidak akan habis/berkurang bila tidak terjadi kebocoran. Sehingga hanya diperlukan investasi diawal. Kekurangan pada sistem hidrolik: Tidak ramah lingkungan (jika terjadi kebocoran dalam sistem perpipaan). Harga oli yang cukup mahal. Kurang responsif bila dibandingkan dengan pneumatik.
Komponen elektronika berupa sebuah alat berupa benda yang menjadi bagian pendukung suatu rangkaian elektronik yang dapat bekerja sesuai dengan kegunaannya. Mulai dari yang menempel langsung pada papan rangkaian baik berupa PCB, CCB, Protoboard maupun Veroboard dengan cara disolder atau tidak menempel langsung pada papan rangkaian (dengan alat penghubung lain, misalnya kabel). Komponen elektronika ini terdiri dari satu atau lebih bahan elektronika, yang terdiri dari satu atau beberapa unsur materi dan jika disatukan, untuk desain rangkaian yang diinginkan dapat berfungsi sesuai dengan fungsi masing-masing komponen, ada yang untuk mengatur arus dan tegangan, meratakan arus, menyekat arus, memperkuat sinyal arus dan masih banyak fungsi lainnya.
4. PCB (Printed Circuit Board)
3. Komponen Elektronik PCB merupakan singkatan dari Printed Circuit Board , yang jika dalam bahasa Indonesia banyak disebut dengan istilah Papan Sirkuit Cetak atau Papan Rangkaian Cetak . PCB ini secara fisik merupakan alat yang digunakan untuk menghubungkan komponen elektronik dalam komputer dengan lapisan jalur konduktornya. PCB sendiri sudah berkembang
semenjak puluhan tahun yang lalu. Berikut merupakan sejarah singkat PCB dalam dunia elektronika : 1936 : Paul Eisler, seorang ilmuwan Austria, pertama kali menemukan PCB. Ia menggunakan papan sirkuit ini untuk pembentukan sebuah radio. 1943 : Amerika Serikat kemudian mengadopsi papan sirkuit ini dalam radio militer dalam jumlah besar. 1948 : Pertama kalinya PCB dikomersialisasikan di Amerika Serikat 1950 : Setelah tahun ini, kemudian PCB telah dapat digunakan secara massal terutama di industri elektronika. Fungsi PCB Lalu apa sajakah fungsi dari PCB ini? Secara umum, PCB yang banyak digunakan baik di dalam perangkat komputer maupun peralatan elektronik lainnya memiliki fungsifungsi sebagai berikut :
Tempat menyusun komponen-komponen elektronik sehingga terpasang lebih rapi dan terorganisir. Menghubungkan kaki komponen satu sama lain baik kaki komponen aktif maupun pasif. Penggganti kabel untuk menyambung berbagai komponen, sehingga membutuhkan tempat yang lebih efisien. Membuat tampilan suatu rangkaian elektronik menjadi lebih rapi dan tertata. Lapisan Pembentuk PCB
1. Substrat (Lapisan Standar) Bahan lapisan pertama yang biasanya menjadi dasar sebuah PCB disebut dengan substrat, yang dapat berupa FR2 ( Flame Resistant ) dan FR4. Flame resistant 2 merupakan istilah yang merujuk pada kertas bonfing resin sintetis. FR2 dibuat dengan cara membuat sehelai kertas diserapi oleh resin plastik. Resin plastik yang digunakan merupakan bahan kimia bernama formaldehida fenol. Sementara itu, FR4 sendiri terbuat dari anyaman fiberglass yang telah menjalani proses pelapisan dengan resin epoksi. Jika dibandingkan dengan FR2, FR4 memiliki daya serap air lebih rendah, sehingga menjadikannya material dengan daya isolasi baik yang juga memiliki ketahanan terhadap temperatur hingga 140oC. Dengan kualitas ini, PCB berbahan substrat FR4 harganya lebih mahal dibandingkan dengan FR2. 2. Tembaga Lapisan selanjutnya adalah tembaga pipih yang direkatkan ke bagian substrat dengan cara dilaminasi pada temperatur tertentu. Karena PCB sendiri ada dua jenis, maka jumlah lapisan tembaga bergantung dari jenis PCB tersebut. Untuk Single Sided PCB, hanya akan dilapisi oleh satu lapisan tembaga di salah satu sisi substrat, sementara untuk Double Sided, di kedua sisinya dilapis dengan tembaga. Perkembangan teknologi saat ini sudah semakin maju sehingga pelapisan tembaga pun disesuaikan denga kebutuhan. Terdapat pula PCB yang dilapisi hingga 16 lapisan tembaga karena kebutuhan rangkaian elektronik yang diinginkan. 3. Soldermask
Walau jika dilihat sekilas PCB hanya berupa sebuah papan, namun papan tersebut ternyata memiliki beberapa lapis dengan bahan material penyusun yang berbeda-beda. Jika diibaratkan, lapisan tersebut mirip dengan kue lapis. Berikut merupakan struktur dan komposisi dari PCB.
Merupakan lapisan setelah tembaga, yang fungsinya menjaga agar lapisan tembaga dan jalur konduktor tidak mengalami kontak yang tak disengaja. Soldermask juga cukup penting untuk mencegah terjadinya solder short (hubungan singkat solder). Pada umumnya, lapisan soldermark memiliki warna hijau, dan ada pula beberapa yang warnanya biru atau merah.
4. Silkscreen Berfungsi untuk memberikan indikator atau tanda bagi komponen-komponen elektronika yang dirangkai dalam PPCB, sehingga orang pun lebih mudah merangkai sebuah rangkaian. Silkscreen ini biasanya berwarna putih atau hitam, dengan cetakan huruf, angka, dan simbol pada PCB. Jenis-Jenis PCB
Selain berdasarkan layer yang dimiliki, PCB juga bisa dikelompokkan berdasarkan fleksibilitasnya, artinya kaku atau tidaknya PCB tersebut untuk sebuah rangkaian. Berdasarkan fleksibilitasnya, PCB dibagi menjadi 3 macam : Rigid PCB (Kaku) : Artinya, papan rangkaian kaku dan tidak dapat dilenturkan atau dilipat. Berguna untuk bahan substrat yang kaku layaknya fiberglass. Flex PCB (Fleksibel) : Substratnya terbuat dari bahan plastik yang cukup mudah dibengkokkan, dilenturkan, dan diatur. Dengan menggunakan Flex PCB, rangkaian mudah dibengkokkan tanpa merusaknya. Rigid-Flex PCB : Gabungan dari PCB kaku dan fleksibel. Biasanya, beberapa Rigid PCB saling terhubung dengan menggunakan Flex PCB.
Setelah mengetahui beberapa istilah yang digunakan langkah selanjutnya adalah penyusunan robot pemasang komponen di PCB lalu pembuatan flow chart hingga pemogramannya.
Seperti telah disinggung sebelumnya, secara umum PCB dapat dibagi menjadi tiga jenis berdasarkan jumlah layernya , yaitu PCB single layer(single sided) dan PCB double layer (double sided), dan multilayer. Dari ketiga jenis PCB tersebut, kemudian terbagi lagi menjadi beberapa macam. Single Sided PCB : Merupakan jenis PCB yang hanya memiliki satu lapisan komponen tembaga di salah satu sisi substratnya. PCB jenis Single Sided banyak digunakan untuk berbagai rangkaian elektronik sederhana dengan biaya produksi yang relatif murah. Double Sided PCB : Di lain sisi, double side PCB merupakan jenis PCB dengan dua lapisan tembaga di masing-masing sisi substratnya. Biasanya, terdapat lubang-lubang yang berfungsi sebagai penghubung kedua lapisan tembaga tersebut. Multilayer PCB :Memiliki beberapa lapis tembaga (yang jumlahnya lebih dari 2 lapis. Antar lapisan tembaga pada PCB multilayer dipisahkan dengan lapisan insulator. Biasanya digunakan untuk rangkaian elektronik kompleks yang membutuhkan cukup banyak konduktor. Terdapat beberapa jenis multilayer PCB, ada yang 4 , 6, 10, hingga 16 lapis tergantung kerumitan rangkaian.
1. Konstruksi Robot
2. Sketsa Panel Kontrol
3. Deskripsi Kerja Robot berupa Flow Chart 4. Diagram Pneumatik Robot
5. Wiring Diagram Input / Output pada PLC
6. Fungsi Input / Output
7. Program PLC
HASIL DAN DISKUSI
Saat dinyalakan kita dapat memilih kendali yang akan digunakan apakah otomatis atau manual. Pada dasarnya kerja yang dilakukan oleh robot pemasang komponen adalah sama yang membedakan adalah cara kerjanya.
Robot akan mulai bekerja saat komponen di tray yang menyebabkan sensor komponen on, lalu dilanjutkan dengan menyalanya sensor PCB saat di atas rel terdapat PCB. Setelah itu lengan silinder akan berada dalam posisi stand by selama 1.5 detik sebelum mulai bekerja. Lalu silinder akan turun dikarenakan sensor Reed S/W Down On aktif selama 1 detik.
Lalu clamp mulai menjepit komponen selama 1 detik sebelum dibawa naik oleh silinder yang disebabkan oleh sensor Reed S/W Up On selama 1 detik.
industri dapat menghasilkan pendapatan yang maksimal Perlu adanya perawatan dan pengecekan secara berkala untuk agar robot pemasang komponen pada PCB dapat tetap berjalan tanpa ada kendala yang berarti. DAFTAR PUSTAKA
Selanjutnya sensor Turn aktif sehingga lengan silinder akan berputar selama 1 detik. Lalu sensor Reed S/W Down On aktif sehingga menyebabkan silinder turun selama 1 detik.
Lalu dalam waktu 1 detik clamp melepaskan komponen ke PCB. Kemudian sensor Reed S/W Up On yang akan menyebabkan silinder naik selama 1 detik.
Terakhir sensor Return On sehingga menyebabkan lengan silinder kembali ke posisi semula. KESIMPULAN
Adanya penerapan PLC dan Sistem Pneumatik di robot pemasang komponen pada PCB sangat membantu dalam produksi pada industri karena selain dapat menekan biaya pengeluaran perawatannya juga mudah sehingga
Said, Hanif. 2012. Aplikasi Progammable Logic Control (PLC) dan Sistem Pneumatik pada Manufaktur Industri. Yogyakarta : ANDI http://ndoware.com/apa-itu-plc.htmldiakses pada tanggal 14 April 2018 pukul 16.30 WIB http://trikueni-desainsistem.blogspot.co.id/2013/08/apa-itu pneumatik.html diakses pada tanggal 14 April 2018 pukul 16.33 WIB https://id.wikipedia.org/wiki/Komponen_elektr onik diakses pada tanggal 14 April 2018 pukul 16.45 WIB
