Post on 13-Jan-2016
description
”PERANCANGAN SIMULASI SISTEM PROTEKSI KEBAKARAN
PADA RUANG SERVER DENGAN MENGGUNAKAN
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER ZELIO DENGAN MEDIA
PEMADAMAN GAS FM 200”
Disusun sebagai salah satu syarat kurikulum untuk menyelesaikan
Program Pendidikan Strata 1 pada program Studi Teknik Elektro
Konsentrasi Teknik Energi Listrik
Sekolah Tinggi Teknik Harapan Medan
Oleh
AGUS SAPUTRA NIM : 06331022
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
KONSENTRASI TEKNIK ENERGI LISTRIK
SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN
MEDAN
2011
LEMBAR PENGESAHAN I
”PERANCANGAN SIMULASI SISTEM PROTEKSI KEBAKARAN
PADA RUANG SERVER DENGAN MENGGUNAKAN
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER ZELIO DENGAN MEDIA
PEMADAMAN GAS FM 200”
TUGAS AKHIR
Disusun sebagai salah satu syarat kurikulum untuk menyelesaikan
Program Pendidikan Strata 1 pada program Studi Teknik Elektro
Konsentrasi Teknik Energi Listrik
Sekolah Tinggi Teknik Harapan Medan
Oleh
AGUS SAPUTRA
NIM : 06331022
Disetujui Dosen pembimbing
(Ir. A. Rachman Hasibuan)
Disyahkan oleh : Ketua Jurusan Teknik Elektro
(Ir. A. Rachman Hasibuan)
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO KONSENTRASI TEKNIK ENERGI LISTRIK
SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN MEDAN
2011 i
LEMBAR PENGESAHAN II
”PERANCANGAN SIMULASI SISTEM PROTEKSI KEBAKARAN
PADA RUANG SERVER DENGAN MENGGUNAKAN
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER ZELIO DENGAN MEDIA
PEMADAMAN GAS FM 200”
Disusun sebagai salah satu syarat kurikulum untuk menyelesaikan
Program Pendidikan Strata 1 pada program Studi Teknik Elektro
Konsentrasi Teknik Energi Listrik
Sekolah Tinggi Teknik Harapan Medan
Oleh
AGUS SAPUTRA NIM : 06331022
Telah diuji dalam sidang Tugas Akhir pada :
Hari / Tanggal : Sabtu 19 Februari 2011
Tempat : Ruang Sidang STT-Harapan
Disetujui oleh :
Penguji I Penguji II Penguji III
(Ir. Eddy Warman) (Ir. Masykur SJ) (Ir. Erwin)
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
KONSENTRASI TEKNIK ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN
MEDAN 2011
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis panjatkan atas kehadirat Tuhan Yang
Maha Esa karena dengan kasih dan perlindugan-Nya penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Tugas akhir ini disusun sebagai syarat untuk penyelesaian
pendidikan Strata 1 (S1) pada Jurusan Teknik Elektro Konsentrasi
Teknik Energi Listrik, Sekolah Tinggi Teknik Harapan. Judul Skripsi ini
adalah ”Perancangan Simulasi Sistem Proteksi Kebakaran Pada
Ruang Server Dengan Menggunakan Programmable Logic Controller
Zelio Dengan Media Pemadaman Gas FM 200”.
Dalam tugas akhir ini penulis membahas hal-hal yang
berhubungan dengan perencanaan alarm kebakaran pada ruang server,
cara pemograman PLC (Programmable Logic Controller) dengan
menggunakan diagram Ladder.
Dalam Penyusunan laporan ini, penulis banyak menemukan
kesulitan namun berkat bimbingan, petunjuk dan bantuan dari berbagai
pihak akhirnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Pada
kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya
kepada :
1. Bapak Ir. M. Julfin, MT, sebagai Ketua Sekolah Tinggi Teknik
Harapan Medan.
2. Bapak Ir. A. Rachman Hasibuan, sebagai Ketua Jurusan Teknik
Elektro.
3. Bapak Ir. A. Rachman Hasibuan, sebagai pembimbing yang telah
meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dan pengarahan
kepada penulis.
4. Bapak Ir. Eddy Warman, Bapak Ir. Masykur SJ, dan Bapak Ir.
Erwin, sebagai dosen pembanding dan dosen penguji yang banyak
memberikan kritik dan saran.
iii
5. Seluruh Dosen Teknik Elektro, Staff dan Pegawai Sekolah Tinggi
Teknik Harapan.
6. Yang teristimewa buat ibunda dan ayahanda penulis, yang telah
banyak memberikan dukungan dan doa.
7. Yang teristimewa buat Istri penulis, yang selalu memberikan
dukungan, waktu dan doa.
8. Seluruh karyawan dan karyawati PT. Fadira Prima Semesta, yang
turut memberikan dukungan kepada penulis.
9. Bapak M. Syahdat Arrahman, ST, yang turut memberikan dukungan
kepada penulis.
10. Bapak Arsat Thaib, ST, yang turut memberikan dukungan kepada
penulis.
11. Seluruh teman-teman di kampus Sekolah Tinggi Teknik Harapan
(STTH) Medan, segenap pihak yang juga telah turut membantu,
mendukung dan memberikan ide dalam Tugas Akhir ini.
Dalam hal ini penulis berusaha semaksimal mungkin dalam
menyelesaikan tulisan ini, semoga bermanfaat bagi kita semua. Penulis
sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun
sehingga dapat menambah wawasan dan pengetahuan khususnya di
bidang Energi Listrik.
Penulis menyadari sepenuhnya, bahwa dalam penyusunan Tugas
Akhir ini masih banyak kekurangan yang berupa isi dan teknik
penulisan. Oleh sebab itu penulis sangat mengharapkan saran-saran
maupun kritik yang konstruktif dan pengembangan dari segenap
pembaca demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.
Medan, Februari 2011
Penulis
Agus Saputra NPM : 06331022
iv
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
DAFTAR ISI Hal
LEMBAR PENGESAHAN -1............................................................................................. i
LEMBAR PENGESAHAN -2............................................................................................. ii
KATA PENGHANTAR..................................................................................................... iii
DAFTAR ISI...................................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR.......................................................................................................... vii
DAFTAR TABEL............................................................................................................... x
ABSTRAK.......................................................................................................................... xi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang..............................................................................……….. 1
1.2 Rumusan masalah.........................................................................................2
1.3 Tujuan Penulisan…...................................................................................... 2
1.4 Batasan Masalah...........................................................................................2
1.5 Metodologi Penulisan...................................................................................3
1.6 Sistematika Penulisan...................................................................................3
BAB II PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)
2.1. Programmable Logic Controller (PLC)........................................................5
2.1.1. Pengertian PLC….............................................................................. 5
2.1.2 Sistem PLC ………………………………………………............... 5
2.1.3 Sesifikasi dan karakteristik PLC…………………………………… 7
2.1.4 Pemrograman………………………………………………………. 8
2.2. Komponen Pendukung................................................................................. 11
2.2.1. Resistor…………...............................................................................11
2.2.2 Relay……………………………………………………………….. 12
2.2.3 Pengaman Lebur (fuse)…………………………………………….. 13
2.2.4 Saklar tombol tekan………………………………………………… 14
2.3. Catu daya………......................................................................................... 14
2.3.1. Transformator ....................................................................................15
2.3.1.1 Prinsip kerja …………………………………………………. 15
2.3.1.2 Jenis-jenis transformator ……………………………………. 15
2.3.2 Penyearah…………………………………………………............... 17
v
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
2.3.2.1 Jenis-jenis penyearah (rectifier)……………………………. 15
2.3.3 Penyaring (filter)……..…………………………………………….. 24
2.3.4 IC Catu daya……………………………………………………….. 25
2.3.5 Light Emiting Dioda (LED)……………………………….............. 25
2.4. Fire detector……......................................................................................... 26
2.4.1. Sistem deteksi kebakaran………....................................................... 26
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1. Perancangan Alat Simulasi.......................................................................... 31
3.2. Pembuatan Alat Simulasi............................................................................. 37
3.2.1. Alat Dan Bahan................................................................…………. 37
3.2.2. Proses Pembuatan Alat Simulasi........................................................ 39
3.3. Pemasukan Program Ladder Ke Dalam PLC (Alat Simulasi)..................... 41
BAB IV PENGGUNAAN PLC SEBAGAI PENGONTROL SIMULASI SISTEM FIRE
ALARM
4.1. Penjelasan Umum.........................................................................................43
4.2. Sistem Kerja Pendeteksi kebakaran terhubung ke system pemadaman Gas FM
200……………………………………………………………………………. 43
4.3. Rangkaian Pengkabelan PLC...................................................................... 49
4.4. Pengkabelan (wiring) Diagram Rangkaian PLC dan system alarm kebakaran
............................................................................................................................. 50
4.5. Diagram Tangga (ladder diagram)............................................................... 52
4.6 Parameter input & output ………………………………………………… 53
4.7 Analisa kerja control……………………………………………………… 55
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan.................................................................................................. 56
5.2 Saran……………………………………………………………………… 56
BAB VI DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………. 57
vi
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
DAFTAR GAMBAR
hal
Gambar 2.1 Fisik PLC Zelio.............................................................................................. 6
Gambar 2.2 Komponen-komponen PLC Zelio................................................................... 6
Gambar 2.3 Jenis PLC yang di gunakan…………………………………………............ 8
Gambar 2.4 Membaca sebuah program diagram tangga…………………………............ 9
Gambar 2.5 Jendela zeliosoft2……………………………………………………............ 10
Gambar 2.6 Menu file pada zeliosoft2…………………………………………………….10
Gambar 2.7 Took bar zeliosoft2……..……………………………………………............ 10
Gambar 2.8 Jumlah baris dan pilihan modul zeliosoft2…………………………………. 10
Gambar 2.9 Tipe blok zeliosoft2……………………..…………………………………. 11
Gambar 2.10 Cara penentuan nilai resistor………………………………………………. 12
Gambar 2.11 Kondisi awal relay…………………………………………………………. 12
Gambar 2.12 Kondisi relay yang di beri tegangan……………………………………….. 13
Gambar 2.13 Wujud relay DPDT …………………………………………………………13
Gambar 2.14 Fuse (sekring)……………………………………………………………… 14
Gambar 2.15 Simbol saklar tekan NO dan NC………………………………………….. 14
Gambar 2.16 Hubungan lilitan primer sekunder……………………………………….… 15
Gambar 2.17 Simbol Transformator step-up………………………………………………16
Gambar 2.18 Simbol Transformator step-down…….…………………………………….16
Gambar 2.19 (a) Transformator tanpa CT……………………………………………….. 16
(b) Transformator dengan CT …………………………………………….. 16
Gambar 2.20 Simbol Autotransformator …….……………………………………………17
Gambar 2.21 Penyearah gelombang penuh dengan CT………………………….............. 18
Gambar 2.22 Rangkaian Penyearah setengah gelombang ..……………………………… 18
Gambar 2.23 Bentuk keluaran gelombang penyearah setengah gelombang……………. 19
Gambar 2.24 Rangkaian Penyearah gelombang penuh.. ………………………………… 20
Gambar 2.25 Bentuk keluaran gelombang penyearah gelombang penuh pada saat bagian atas
bernilai positif …………………………………………………………………………… 21
vii
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
Gambar 2.26 Bentuk keluaran gelombang penyearah gelombang penuh pada saat bagian atas
bernilai negative………………………………………………………………………….. 21
Gambar 2.27 Rangkaian Penyearah gelombang penuh dengan trafo CT………………… 22
Gambar 2.28 Bentuk keluaran gelombang penyearah gelombang penuh trafo CT pada saat
bagian atas bernilai positif…………………………………………………………………23
Gambar 2.29 Bentuk keluaran gelombang penyearah gelombang penuh trafo CT pada saat
bagian atas bernilai negative……….………..……………………………………………. 23
Gambar 2.30 Bentuk keluaran dari rangkaian penyearah gelombang penuh yang di plot
berdasarkan nilai C-Filter ……………………………………………………………….. 24
Gambar 2.31 Gambar IC LM 7812………………………………………………………. 25
Gambar 2.32 Simbol dan wujud dari LED………………….............................................. 25
Gambar 2.33 Fisik Detektor Nyala api (flame detector)..................................................... 27
Gambar 2.34 Fisik Detektor Panas (heat detector).............................................................. 28
Gambar 2.35 Fisik Detektor Asap (smoke detector)………………….............................. 29
Gambar 2.36 Pola radiasi partikel…………………............................................................30
Gambar 2.37 & 2.38 Proses asap menghalangi molekul ionization pada smoke................ 31
Gambar 2.39 Cahaya dipancarkan ke penerima sensor cahaya........................................... 32
Gambar 2.40 Cahaya dihalangi oleh asap ke penerima sensor cahaya............................... 33
Gambar 3.1 Kotak dialog welcome………………………………………………………. 34
Gambar 3.2 Jendela pilihan PLC…………………………………………………………. 35
Gambar 3.3 Pemilihan module………………………………………………………….. 35
Gambar 3.4 Pilihan pembentukkan program dengan ladder…………………………….. 36
Gambar 3.5 Jendela zeliosoft2…………………………………………………………… 36
Gambar 3.6 Contoh cara pemasukkan input pada ladder line……………………………. 37
Gambar 3.7 Contoh cara pemasukkan output pada ladder line…………………………... 37
Gambar 3.8 Schematic catu daya 12 Vdc…………………………………………………40
Gambar 3.9 Schematic catu daya 24 Vdc ……………………………………………….. 40
Gambar 3.10 Rangkaian kontrol tambahan alarm kebakaran…………………………... 40
Gambar 3.11 Rangkaian kontrol tambahan alarm kebakaran …………………………….41
Gambar 3.12 Kotak dialog untuk membuka program……… …………………………….41
Gambar 3.13 Tampilan diagram ladder keseluruhan………. …………………………….42
Gambar 4.1 Layout fire alarm system & fm 200…………………………………………. 46
viii
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
Gambar 4.2 Single line diagram fire alarm system……………………………………… 46
Gambar 4.3 Miniatur perancangan fire alarm……………………………………………. 47
Gambar 4.4 Tata letak PLC & catu daya………………………………………………… 48
Gambar 4.5 Rangkaian pengkabelan Input dan output………………………………….. 49
Gambar 4.6 Pengkabelan (wiring) diagram PLC…………………………………............ 50
Gambar 4.7 Diagram Tangga (ladder diagram)…………………………………………. 52
ix
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
DAFTAR TABEL
hal
Tabel 3.1 Daftar alamat masukkan PLC............................................................................. 33
Tabel 3.2 Daftar alamat keluaran PLC................................................................................ 34
Tabel 3.3 Daftar peralatan dan bahan................................................................................. 37
Tabel 3.4 Sistem kerja alarm kebakaran.............................................................................. 43
x
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
ABSTRAK
Kita mengetahui bahwa Dunia telah berubah dalam era digital, perubahan besar dapat
dilihat pada bidang perekonomian. Transaksi ekonomi yang dilakukan saat ini telah berubah
dari transaksi fisik menjadi transaksi elektronik. Perubahan ke era digital mengubah bentuk
data dan media penyimpanan selama ini, data-data yang tersimpan tidak lagi dalam bentuk
kertas. Data-data elektronik tersimpan dalam media seperti harddisk, cd, dvd, flash memori
dan lainnya. Data-data yang tersimpan sangatlah penting, sekarang ini sering terjadinya
kebakaran baik yang di sebabkan oleh manusia maupun perangkat elektronik itu sendiri.
Simulasi ini di buat sebagai gambaran antisipasi untuk mencegah terjadinya kebakaran
pada ruang server. Melihat permasalahan tersebut, maka penulis membuat simulasi dengan
menggunakan PLC (Programmable Logic Controller) Zelio sebagai kontrol sistem di
hubungkan dengan sensor pendeteksi asap, panas dan pengeras suara sebagai pendeteksi
apabila terjadi indikasi kebakaran. Jika terjadi indikasi kebakaran maka sistem akan berfungsi
untuk menginformasikan kepada kita dalam bentuk suara sebelum ruang server terbakar. Dan
apabila indikasi kebakaran benar terjadi maka sistem akan melakukan perintah kepada tabung
Gas FM 200 agar memadamkan api.
Dapat di simpulkan bahwa sistem ini berfungsi untuk mencegah terjadinya kebakaran
pada ruang server, sehingga aset dan data-data dapat tersimpan dengan baik.
xi
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Seringnya terjadi kebakaran pada gedung-gedung di Indonesia khususnya
Sumatera Utara telah menjadi permasalahan besar bagi pemilik gedung. Aset-aset
berharga serta data-data penting perusahaan hilang di telan si jago merah, sehingga
hal ini dapat menyebabkan kerugian yang sangat besar baik kerugian materil maupun
kerugian moril.
Fasilitas yang di buat perusahaan terhadap keamanan ruang server belum
maksimal dan kurang aman untuk menjaga aset-aset berharga serta data-data penting
perusahaan. Perusahaan hanya menyediakan alat pemadam api ringan ( Fire
Extinguisher ) sebagai alat untuk pemadaman api, cara ini sangat konvensional karena
di gunakan apabila kita sudah mengetahui terjadinya kebakaran.
Seringnya terjadi kebakaran pada gedung-gedung khususnya pada ruang server
mengakibatkan terjadinya kerugian yang sangat besar bagi suatu perusahaan ataupun
instansi pemerintah. Sehingga perusahaan ataupun instansi pemerintah akan
kewalahan menghadapi musibah yang terjadi pada gedung yang mereka tempati.
Kebakaran ini bisa di atasi dengan membuat sistem proteksi kebakaran dini
pada ruang server dengan menggunakan PLC (Programmable Logic Controller) Zelio
di hubungkan dengan alat-alat sensor yaitu sensor asap, sensor panas dan pengeras
suara yang kemudian terkoneksi dengan media pemadaman berupa Gas FM 200.
Server adalah sebuah sistem komputer yang menyediakan jenis layanan tertentu
dalam sebuah jaringan komputer. Server didukung dengan prosesor yang bersifat
scalable dan RAM yang besar, juga dilengkapi dengan sistem operasi khusus, yang
disebut sebagai sistem operasi jaringan atau network operating system. Server juga
menjalankan perangkat lunak administratif yang mengontrol akses terhadap jaringan
dan sumber daya yang terdapat di dalamnya, seperti halnya berkas atau alat pencetak
(printer), dan memberikan akses kepada workstation anggota jaringan.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
2
Gas FM 200 adalah Carbon,flour dan Hydrogen ( CF3CHFCF3 ), FM-200
Tidak berwarna, tidak berbau dan tidak membahayakan terhadap Manusia, gas yang
bersih dan ramah lingkugan, tidak mempengaruhi kerja perangkat, tidak merusak
perangkat. Gas FM 200 di simpan didalam sebuah tabung dengan tekanan kerja
tertentu dan di keluarkan dalam bentuk uap.
1.2. Rumusan Masalah Pada tugas akhir ini penulis akan merancang suatu simulasi sistem proteksi
kebakaran dengan menggunakan PLC (Programmable Logic Controller) Zelio di
integrasi dengan sensor asap, panas, pengeras suara dan terkoneksi dengan alat
pemadaman berupa Gas FM 200. Sistem ini berfungsi agar dapat memberikan
informasi kepada penghuni gedung melalui pengeras suara bahwasannya ada terjadi
indikasi kebakaran, dan apabila indikasi kebakaran benar terjadi maka sistem akan
melakukan perintah kepada tabung Gas FM 200 agar memadamkan api. Sehingga
dapat mencegah terjadi kebakaran sebenarnya.
1.3. Tujuan Penulisan Laporan tugas akhir ini merupakan sarana untuk menjelaskan keseluruhan
materi yang ada pada tugas akhir, baik praktek kerja lapangan di industri maupun
pembuatan proyek, dalam bentuk penulisan secara terstruktur dan sistematis.
Tujuan dilakukan penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Mengaplikasikan ilmu terapan yang telah di dapat selama perkuliahan.
2. Menciptakan suatu sistem yang dapat mendeteksi indikasi kebakaran pada
ruang server.
3. Menerapkan penggunaan PLC (Programmable Logic Controller) zelio sebagai
kontrol pendeteksi indikasi kebakaran pada ruang server.
4. Sebagai kepedulian penulis terhadap penting nya aset berharga serta data
penting pada suatu perusahaan atau instansi pemerintah yang mengakibatkan
kerugian yang sangat besar apabila terjadi kebakaran.
1.4. Batasan Masalah Sehubungan dengan keterbatasan penulis, maka penulis memberikan batasan
masalah dari perancangan simulasi proteksi kebakaran pada ruang server dengan
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
3
menggunakan programmable logic controller zelio sebagai kontrol sistem. Penulis
membatasi masalah yang di bahas :
1. Cara kerja PLC (programmable logic controller) zelio, sensor asap, sensor
panas dan pengeras suara.
2. Pengontrolan PLC Zelio pada sensor – sensor pendeteksi dari sistem proteksi
kebakaran pada ruang server.
3. Penggunaan catu daya pada PLC zelio adalah arus searah (DC).
4. Ruangan server yang dibuat adalah sebuah rancangan teori simulasi terbuat
dari bahan akrilik di lengkapi dengan sensor-sensor, karena jika dalam bentuk
nyata seperti di lapangan makan akan memerlukan tempat yang luas, akrilik
yang banyak, sensor yang banyak. Dengan demikian akan di butuhkan biaya
yang lebih besar.
5. Integrasi ke media pemadaman berupa Gas FM 200, hanya berupa lampu
indikasi yang bekerja pada tegangan 24 VDC. Lampu ini adalah bukti
bahwasannya sistem integrasi ke media pemadaman sudah bekerja, karena
media pemadaman berupa gas FM 200 dalam sebuah tabung bekerja apabila
solenoid pada tabung mendapat tegangan 24VDC sehingga akan membuka
katub pada tabung Gas FM 200.
1.5. Metodologi Penulisan Untuk melaksanakan proyek ini terlebih dahulu penulis melakukan studi
pendahuluan dengan berkonsultasi terhadap pembimbing jurusan. Selain itu juga
penulis melakukan studi kepustakaan untuk mengetahui teori-teori yang mendukung
dalam pembuatan proyek ini. Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, metode
pengumpulan data yang penulis lakukan adalah :
1. Konsultasi dengan dosen pembimbing.
2. Studi literatur, berupa tinjauan pustaka dari buku, jurnal dan sebagainya.
1.6. Sistematika Penulisan Penulisan ini di tujukan untuk memaparkan perancangan sistem yang di buat.
Untuk mempermudah pemahaman,maka penulis menyusun dalam beberapa bab yang
masing-masing bab mempunyai hubungan yang saling terkait dengan bab lain. Bab
yang terkandung dalam bab ini adalah sebagai berikut :
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
4
BAB I PENDAHULUAN Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang,rumusan masalah, batasan
masalah, tujuan penulisan, metodologi penulisan, sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI Dalam bab ini berisi tentang teori singkat dan teori pendukung yang dapat
menunjang pembuatan ”perancangan simulasi proteksi kebakaran pada ruang server
dengan menggunakan programmable logic controller zelio dengan media pemadaman
berupa Gas FM 200”.
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM Dalam bab ini berisi tentang perancangan rangkaian, tata cara dan tata letak
komponen dalam pembuatan ”Perancangan simulasi proteksi kebakaran pada ruang
server dengan menggunakan programmable logic controller zelio dengan media
pemadaman berupa Gas FM 200”.
BAB IV PENGGUNAAN PLC SEBAGAI PENGONTROL SISTEM FIRE ALARM Gambaran umum tentang pengontrol sistem alarm kebakaran (fire alarm)
dengan kabel kontrol (wiring control), diagram satu garis (single line diagram)
dengan menggunakan PLC.
BAB V PENUTUP
Dalam bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari keseluruhan
pembahasan perancangan simulasi proteksi kebakaran pada ruang server dengan
menggunakan programmable logic controller zelio sebagai kontrol sistem.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
5
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Programmable Logic Controller (PLC)
2.1.1. Pengertian PLC
Suatu industri akan membutuhkan hasil produksi yang semaksimal dan
seefisien mungkin, sehingga untuk memenuhinya diperlukan peralatan kendali yang
menunjang proses produksi maupun pendistribusiannya. PLC adalah sebuah alat yang
digunakan untuk menggantikan rangkaian sederetan relay yang dijumpai pada sistem
kontrol proses konvensional. PLC bekerja dengan cara mengamati masukan (melalui
sensor-sensor terkait), kemudian melakukan proses dan melakukan tindakan sesuai
yang dibutuhkan, yang berupa menghidupkan atau mematikan keluarannya (logic, 0
atau 1, hidup atau mati). Pengguna membuat program (dengan menggunakan ladder
program atau diagram tangga) yang kemudian dijalankan oleh PLC yang
bersangkutan. PLC menentukan aksi apa yang harus dilakukan pada instrument
keluaran berkaitan dengan status suatu ukuran atau besaran yang diamati. PLC terdiri
dari piranti yang memiliki saluran masukan (input), saluran keluaran (output). Output
yang dihasilkan ditentukan oleh status input dan program yang dimasukkan ke
dalamnya. input dapat berupa relay, limit switch, photo switch maupun proximity
switch. Input dimasukkan kedalam program PLC kemudian akan memberikan output
berupa switch contact NO (normally open). PLC berisi rangkaian elektronika digital
yang dapat difungsikan seperti Normally Open (NO) dan bentuk kontak Normally
Close (NC) . Perbedaan PLC dengan relay yaitu nomor kontak relay (NC atau NO)
pada PLC dapat digunakan berkali-kali untuk semua instruksi dasar selain instruksi
output. Jadi dengan kata lain, bahwa dalam suatu pemrograman PLC tidak diijinkan
menggunakan output dengan nomor kontak yang sama.
2.1.2. Sistem PLC
Sistem PLC memiliki lima komponen dasar yaitu: unit pengolahan pusat atau
central processing unit (CPU), Unit catu daya, perangkat pemrograman, unit memory,
Input dan output. Kelima komponen tersebut digambar secara fisik pada Gambar 2.1
dan 2.2 berikut ini :
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
6
Gambar 2.1 Fisik PLC Zelio
P e n g a t u r M a s u k a n
P e n g a t u r K e lu a r a n
M e m o r i C P U
C a t uD a y a
K o m un ik a s i
J a lu rT a m ba h a n
K o n t r o l P L C
T e r m in a l S k r u p U n t u k J a lu r M a s u k a n
T e r m in a l S k r u p U n t u k J a lu r K e lu a r a n Gambar 2.2 Komponen-komponen PLC Zelio
1. Unit prosesor atau central processing unit (unit pengolahan pusat) (CPU).
Adalah unit yang berisi mikroprossesor yang menginterprestasikan sinyal-sinyal
input dan melaksanakan tindakan-tindakan pengontrolan, sesuai dengan program
yang tersimpan di dalam memori, lalu mengkomunikasikan keputusan-keputusan
yang diambilnya sebagai sinyal-sinyal kontrol ke output.
2. Unit catu daya.
Diperlukan untuk mengkonversikan tegangan ac menjadi tegangan dc yang
dibutuhkan oleh prosesor dan rangkaian-rangkaian di dalam modul-modul antara
input dan output.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
7
3. Perangkat pemrograman.
Dipergunakan utnuk memasukan program yang dibutuhkan ke dalam memori.
Program tersebut dibuat dengan menggunakan perangkat ini dan kemudian
dipindahkan ke dalam unit memori PLC.
4. Unit memori.
Adalah tempat dimana program yang digunkan untuk melaksanakan tindakan-
tindakan pengontrolan oleh mikroprosesor disimpan.
5. Input dan output.
Adalah antarmuka dimana prosesor menerima informasi dari dan
mengkomunikasikan informasi kontrol ke perangkat-perangkat eksternal.
2.1.3. Spesifikasi dan Karakteristik PLC
PLC bekerja dengan cara mengamati masukan (melalui sensor-sensor terkait),
kemudian melakukan proses dan melakukan tindakan sesuai yang dibutuhkan, yang
berupa menghidupkan atau mematikan keluarannya (logic, 0 atau 1, hidup atau mati).
Pengguna membuat program (dengan menggunakan ladder program atau diagram
tangga yang dalam aplikasinya di komputer menggunakan program Zeliosoft2 Versi
4.3) yang kemudian dijalankan oleh PLC yang bersangkutan. Spesifikasi karakteristik
PLC yang akan digunakan dalam pembuatan system proteksi kebakaran ini
menggunakan PLC merk ZELIO produk dari Schneider Telemecanique. Adapun
spesifikasi dan karakteristik PLC tersebut adalah sebagai berikut (serta bentuk fisik
dapat di lihat pada Gambar 2.3) :
a. Spesifikasi.
Merek : Zelio – Smart Relay
Model : Compact, SR2 B201 JD
Tegangan Supplay : 12 VDC
b. Karakteristik.
Metode control : Metode penyimpan program dan Monitoring
Bahasa pemrograman : Ladder Diagram menggunakan program Zeliosoft2 4.3
Panjang Instruksi : 1 set setiap instruksi (1-5) word / instruksi
Max I/O point : 20
Output : 8 buah
Input : 12 buah
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
8
Gambar 2.3. Jenis PLC yang digunakan
2.1.4. Pemrograman
A. Diagram Tangga
Perhatikan diagram rangkaian sederhana yang digambarkan kembali diagram ini
dalam bentuk yang berbeda, menggunakan dua garis vertical untuk merepresentasikan
jalur-jalur (rel) sumber daya dan menempatkan bagian rangkaian selebihnya di antara
kedua garis ini. Kedua rangkaian memiliki saklar yang disambungkan secara seri ke
beban yang akan dicatu oleh daya listrik ketika saklar menutup.
Dengan diagram semacam ini, sumber daya untuk rangkaian-rangkaian listrik
selalu diperlihatkan sebagai dua garis vertikal dan bagian rangkaian selebihnya
ditempatkan pada garis-garis horizontal. Jalur-jalur daya, atau rel sebagaimana
umumnya berperan sebagaimana layaknya sisi-sisi vertical sebuah tangga, sementara
garis-garis rangkaian yang horizontal berperan sebagai anak tangga.
B. Pemrograman Tangga untuk PLC
Salah satu metode pemrograman PLC yang sangat umum digunakan adalah
yang didasarkan pada penggunaan diagram-diagram tangga. Menuliskan sebuah
program, dengan demikian menjadi sama halnya dengan menggambarkan sebuah
rangkaian pensaklaran. Diagram-diagram tangga terdiri dari dua garis vertikal yang
merepresentasikan rel-rel daya. Komponen-komponen rangkaian disambungkan
sebagai garis-garis horizontal, yaitu anak-anak tangga diantara kedua garis vertikal
ini.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
9
Dalam menggambarkan sebuah diagram tangga diterapkan konvensi-konvensi
tertentu :
1. Garis-garis vertikal diagram merepresentasikan rel-rel daya, dimana diantara
keduanya komponen-komponen rangkaian tersambung.
2. Tiap-tiap anak tangga mendefenisikan sebuah operasi di dalam proses kontrol.
3. Sebuah diagram tangga dibaca dari kiri ke kanan dan dari atas ke bawah. Gambar
2.4 memperlihatkan alur pembacaan yang dilakukan oleh PLC.
4. Tiap-tiap anak tangga harus dimulai dengan sebuah input atau sejumlah input dan
harus berakhir dengan setidaknya sebuah output.
5. Perangkat-perangkat sensor ditampilkan dalam kondisi normalnya. Dengan
demikian, sebuah saklar yang dalam keadaan normal terbuka hingga suatu objek
menutupnya diperlihatkan sebagai terbuka pada diagram tangga. Sebuah saklar
yang dalam keadaan normalnya tertutup diperlihatkan sebagai tertutup.
6. Sebuah perangkat tertentu dapat digambarkan pada lebih dari satu anak tangga.
7. Input-input dan output-output seluruhnya didefenisikan melalui alamat-alamatnya,
notasi yang dipergunakan bergantung pada pabrik PLC yang bersangkutan.
Alamat-alamat ini mengindikasikan lokasi input atau output di dalam memori
PLC.
Gambar 2.4. Membaca sebuah program diagram tangga
C. Diagram Tangga Zeliosoft2
ZelioSoft2 merupakan software yang akan digunakan baik untuk pengisian
program kedalam PLC maupun untuk memonitoring kinerja dari PLC. Dalam
software Zeliosoft2 terdapat 2 jenis bahasa pemrograman yang bisa digunakan yaitu
Ladder Diagram dan Functional Block Diagram (FBD). Dalam pembuatan alat
simulasi ini kita hanya menggunakan pemrograman dengan ladder diagram. Adapun
contoh tampilan jendela dari Zeliosof2t dapat dilihat pada Gambar 2.5 berikut:
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
10
Gambar 2.5. Jendela ZelioSoft2
Jendela ZelioSoft2 terdiri dari :
1. Menu File, seperti Gambar 2.6 berikut ini.
Gambar 2.6 Menu File pada ZelioSoft2
2. Toolbar, seperti ditunjukan Gambar 2.7
Gambar 2.7 Toolbar ZelioSoft2
3. Jumlah baris yang digunakan dan modul yang dipilih, seperti Gambar 2.8
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
11
Gambar 2.8 Jumlah baris dan pilihan modul ZelioSoft2
4. Tipe blok, seperti Gambar 2.9
Gambar 2.9 Tipe blok ZelioSoft2
2.2. Komponen Pendukung
2.2.1. Resistor
Resistor adalah salah satu komponen elektronika dari bahan semi konduktor
yang mempunyai dua kaki yang bersifat menghambat arus yang mengalir. Untuk
menentukan nilai resistansi dari resistor biasanya dilakukan dengan cara
mengamati gelang warna yang terdapat pada resistor. Gambar 2.10 dibawah
ini daftar gelang warna yang biasa terdapat pada badan resistor.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
12
Gambar 2.10 Cara penentuan nilai resistor
2.2.2. Relay
Relay adalah suatu komponen listrik yang berfungsi untuk memutus atau
menghubungkan arus listrik dalam rangkaian – rangkaian listrik juga sebagai
rangkaian / peralatan kontrol yang menghubungkan supply ke bebannya. Relay
bekerja berdasarkan gaya elektromagnetik menjadi suatu proses mekanis.
Relay terdiri dari dua bagian utama yaitu lilitan elektromagnetik (coil) dan
contact point. Contact point ini terdiri dari contact NO (Normally Open = normal
terbuka) dan contact NC (Normally Close = normal tertutup). Pada keadaan awal,
yaitu pada saat coil relay tidak diberi tegangan, maka yang terhubung-singkat
adalah contact Normally Close (NC). Sedangkan contact Normally Open (NO)
mengalami hubung-terbuka atau dapat dilihat pada Gambar 2.11 berikut:
Gambar 2.11 Kondisi awal relay
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
13
Jika relay diatas tersebut diberi tegangan pada coil-nya, maka relay tersebut
akan mengalami switching seperti Gambar 2.12 berikut :
Gambar 2.12 Kondisi relay yang diberi tegangan
Pada keadaan ini, yang terhubung-singkat adalah contact Normally Open (NO),
sementara contact Normally Close (NC) mengalami hubung-terbuka.
Pada alat simulasi tugas akhir ini ada 2 jenis relay yang dipergunakan yaitu :
1. Relay DPDT (Double Pole Double Throw)
Relay DPDT adalah jenis relay yang memiliki 2 kutub contact dan 2 posisi
kedudukan contact,relay ini biasanya memiliki 8 kaki contact,yaitu 2 NO,2 NC,2
input dan 2 lagi untuk sumber tegangan,atau dapat dilihat pada Gambar 2.13
dibawah ini:
Gambar 2.13 Wujud relay DPDT
2.2.3.Pengaman Lebur (Fuse)
Pengaman lebur berguna untuk memutuskan atau membuka rangkaian listrik
bila terjadi hubung singkat. Pengaman lebur tabung mempunyai elemen lebur yang
ditempatkan dan dilindungi oleh tabung kertas fiber dan kedua unjungnya ditutup
dengan kontak cincin perunggu. Kedua ujung elemen leburnya disambungkan kepada
kedua kontak cincin perunggu tersebut. Sehingga apabila diantara kedua ujung cincin
perunggu diukur dengan Ohmmeter akan menunjukkan adanya hubungan keduanya. Bentuk fisik dan symbol fuse lebur dapat di lihat pada Gambar 2.14 berikut :
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
14
simbol wujud
Gambar 2.14 Fuse (sekering)
2.2.4.Sakelar Tombol Tekan (Push Botton)
Saklar tombol tekan adalah suatu jenis peralatan kontrol yang digunakan
untuk menghubungkan atau memutuskan rangkaian listrik. Saklar tombol tekan
dioperasikan secara manual dengan cara menekan tombolnya. Menurut kedudukan
kontak-kontaknya tombol tekan dapat dibagi menjadi dua yaitu, Normally Open
(NO) dan Normally Close (NC). Kontak NO kedudukan kontaknya dalam keadaan
terbuka sebelum tombol dioperasikan atau ditekan. Apabila kontak NO tersebut
ditekan maka kedudukan kontaknya akan berubah menjadi NC (tertutup), begitu
juga sebaliknya untuk kontak NC dan ketika tombol dilepas maka kedudukan
kontaknya akan kembali keposisi semula. Gambar 2.15 di bawah ini adalah simbol
sakelar tekan NO dan NC.
Gambar 2.15 Simbol sakelar tekan NO dan NC
2.3. Catu Daya
Sebagian besar piranti elektronika membutuhkan tegangan DC untuk bekerja.
Meskipun baterai berguna dalam piranti yang bisa dibawa-bawa atau piranti berdaya
rendah, akan tetapi waktu operasinya terbatas. Sumber daya yang mudah dapat dibuat
dari sebuah rangkaian yang dapat mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC.
Sebuah power supply dapat dibuat dengan tiga buah komponen utama, yaitu
transformator, dioda penyearah, dan kapasitor filter.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
15
2.3.1. Trasformator
Transformator atau transformer atau trafo adalah komponen elektromagnet
yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain.
2.3.1.1 Prinsip kerja
Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Tegangan
masukan bolak-balik yang membentangi primer menimbulkan arus I1 fluks magnet
yang idealnya semua bersambung dengan lilitan sekunder. Fluks bolak-balik ini
menginduksikan GGL dalam lilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna, semua daya
pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder. Gambar 2.16 menunjukkan
hubungan lilitan primer-sekunder suatu trafo.
Gambar 2.16 Hubungan lilitan Primer-sekunder
2.3.1.2 Jenis-jenis transformator
1. Transformator Penaik Tegangan (step-up) Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder
lebih banyak dari pada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan.
Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik
tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam
transmisi jarak jauh. Gambar 2.17 menunjukkan Simbol transformator step-up :
Fluks pada transformator
V2 = dΦ dt
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
16
Gambar 2.17 Simbol transformator step-up
2. Transformator Penurun Tegangan (step-down)
Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada
lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini
sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC. Transformator penurun
tegangan adalah transformator yang diperlukan untuk menurunkan tegangan primer
yang tinggi misalnya sebesar 220 Volt atau 380 Volt, menjadi tegangan yang lebih
rendah pada bagian sekundernya, 6 Volt, 9 Volt, 12 Volt, atau 24 Volt. Ada dua jenis
transformator penurun tegangan yaitu transformator penurun tegangan dengan CT
(Center Tap) dan transformator penurun tegangan tanpa CT. Gambar 2.18
menunjukkan Simbol transformator step-down, dan Gambar 2.19 menunjukkan
Simbol transformator step-down tanpa CT dan transformator step-down dengan CT.
Transformator yang di gunakan pada alat simulasi ini adalah yang transformator step-
down dengan CT.
Gambar 2.18 Simbol transformator step-down
(a) (b)
Gambar 2.19 (a) Transformator tanpa CT
(b) Transformator dengan CT
CT220 VAC
12 VAC
12 VAC
220 VAC 12 VAC
V1 V2
N1 N2
N2 > N1
V1 V2
N1 N2
N2 < N1
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
17
3. Transformator Automatis (Autotransformator)
Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut secara
listrik, dengan sadapan tengah. Dalam transformator ini, sebagian lilitan primer juga
merupakan lilitan sekunder. Fasa arus dalam lilitan sekunder selalu berlawanan
dengan arus primer, sehingga untuk tarif daya yang sama lilitan sekunder bisa dibuat
dengan kawat yang lebih tipis dibandingkan transformator biasa. Keuntungan dari
autotransformator adalah ukuran fisiknya yang kecil dan kerugian yang lebih rendah
dari pada jenis dua lilitan. Tetapi transformator jenis ini tidak dapat memberikan
isolasi secara listrik antara lilitan primer dengan lilitan sekunder.
Selain itu, autotransformator tidak dapat digunakan sebagai penaik tegangan lebih
dari beberapa kali lipat (biasanya tidak lebih dari 1,5 kali). Gambar 2.20 menunjukkan
Simbol Autotransformator.
Gambar 2.20 Simbol Autotransformator.
2.3.2. Penyearah
Penyearah (rectifier) merupakan bagian dari catu daya yang berfungsi untuk
mengubah tegangan bolak-balik atau AC menjadi tegangan searah atau DC.
Komponen yang berfungsi sebagai penyearah adalah dioda. Dalam pembuatan catu
daya alat ini menggunakan Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan CT. Catu
daya Penyearah gelombang penuh dengan CT dapat di lihat pada Gambar 2.21
berikut :
V1 V2
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
18
Gambar 2.21 Penyearah gelombang penuh dengan CT
Rangkaian penyearah gelombang merupakan rangkaian yang berfungsi untuk
merubah arus bolak-balik (Alternating Current / AC) menjadi arus searah (Direct
Current / DC). Komponen elektronika yang berfungsi sebagai penyearah adalah
dioda, karena dioda memiliki sifat hanya memperbolehkan arus listrik melewati-nya
dalam satu arah saja.
2.3.2.1 Jenis-jenis Penyerah (rectifier)
1. Penyearah Setengah Gelombang
Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang Rangkaian penyearah setengah
gelombang merupakan rangkaian penyearah sederhana yang hanya dibangun
menggunakan satu dioda saja, seperti di ilustrasikan pada Gambar 2.22 berikut ini :
Gambar 2.22 Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang
Prinsip kerja dari rangkaian penyearah setengah gelombang ini adalah pada
saat setengah gelombang pertama (puncak) melewati dioda yang bernilai positif
menyebabkan dioda dalam keadaan ‘forward bias’ sehingga arus dari setengah
gelombang pertama ini bisa melewati dioda.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
19
Pada setengah gelombang kedua (lembah) yang bernilai negatif menyebabkan dioda
dalam keadaan ‘reverse bias’ sehingga arus dan setengah gelombang kedua yang
bernilai negatif ini tidak bisa melewati dioda. Keadaan ini terus berlanjut dan berulang
sehingga menghasilkan bentuk keluaran gelombang seperti diperlihatkan pada
Gambar 2.23 berikut ini :
Gambar 2.23 Bentuk keluaran gelombang Penyearah Setengah Gelombang
Dari gambar di atas, gambar kurva ‘D1-anoda’ (biru) merupakan bentuk arus
AC sebelum melewati dioda dan kurva ‘D1-katoda’ (merah) merupakan bentuk arus
AC yang telah dirubah menjadi arus searah ketika melewati sebuah dioda.
Pada gambar tersebut terlihat bahwa ketika gelombang masukan bernilai positif, arus
dapat melewati dioda tetapi ketika gelombang masukan bernilai negatif, arus tidak
dapat melewati dioda. Karena hanya setengah gelombang saja yang bisa di searah-
kan, itu sebabnya mengapa disebut sebagai Penyearah Setengah Gelombang.
I max
I av
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
20
Rangkaian penyearah setengah gelombang ini memiliki kelemahan pada kualitas arus
DC yang dihasilkan. Arus DC rata-rata yang dihasilkan dari rangkaian ini hanya 0,318
dari arus maksimum-nya, jika dituliskan dalam persamaan matematika adalah sebagai
berikut;
IAV = 0,318 · IMAX
Oleh sebab itu rangkaian penyearah setengah gelombang lebih sering digunakan
sebagai rangkaian yang berfungsi untuk menurunkan daya pada suatu rangkaian
elektronika sederhana dan digunakan juga sebagai demodulator pada radio penerima
AM.
2. Penyearah Gelombang Penuh
Ada beberapa jenis rangkaian penyearah gelombang penuh dimana rangkaian
penyearah ini dapat menyearahkan satu gelombang penuh (puncak dan lembah). Dua
rangkaian penyearah gelombang penuh yang sering digunakan dalam dunia
elektronika adalah penyearah gelombang penuh menggunakan rangkaian dioda
jembatan dan yang kedua adalah penyearah gelombang penuh menggunakan ‘center
tap design’.
Rangkaian dioda jembatan adalah rangkaian penyearah gelombang penuh
yang paling populer dan paling banyak digunakan dalam rangkaian elektronika.
Rangkaian dioda jembatan menggunakan empat dioda sebagai penyearah-nya seperti
diperlihatkan pada Gambar 2.24 berikut.
Gambar 2.24 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh
Prinsip kerja dari rangkaian dioda jembatan ini adalah ketika arus setengah
gelombang pertama terminal AC-Source bagian atas bernilai positif, sehingga arus
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
21
akan mengalir ke beban (R-Load) akan melalui D2 (forward bias) dan dari R-Load
akan dikembalikan ke AC-Source melalui D3. Hal ini diperlihatkan pada ilustrasi
Gambar 2.25 di bawah ini, dimana jalur arus yang di searah-kan diberi warna merah.
Gambar 2.25 Bentuk keluaran gelombang Penyearah Gelombang Penuh pada saat
bagian atas bernilai positif
Sedangkan pada setengah gelombang kedua, terminal AC-Source bagian bawah yang
kini bernilai positif sehingga arus yang mengalir ke beban (R-Load) akan melalui D4
(forward bias) dan dari R-Load akan dikembalikan ke AC-Source melalui D1. Hal ini
diperlihatkan pada ilustrasi Gambar 2.26 di bawah ini, dimana jalur arus yang di
searah-kan diberi warna merah.
Gambar 2.26 Bentuk keluaran gelombang Penyearah Gelombang Penuh pada saat
bagian atas bernilai Negatif
Sehingga setengah gelombang pertama dan kedua dapat di searah-kan dan
inilah mengapa rangkaian dioda jembatan ini disebut sebagai rangkaian Penyearah
Gelombang Penuh.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
22
Sedangkan rangkaian penyearah gelombang penuh yang menggunakan ‘center
tap design’ digunakan pada sumber arus bolak-balik (AC) yang memiliki ‘Center Tap
(CT)’ contohnya pada transformator CT.
Pada rangkaian penyearah gelombang penuh ‘center tap design’ hanya
menggunakan dua dioda sebagai penyearah-nya. Contoh penyearah ‘center tap
design’ diperlihatkan pada Gambar 2.27 berikut ini.
Gambar 2.27 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan trafo CT
Prinsip kerja dari rangkaian penyearah “center tap design’ ini adalah pada saat
arus setengah gelombang pertama pada AC-Source1 bernilai positif, maka arus akan
mengalir ke beban (R-Load) melalui D1 (forward bias). Sedangkan pada arus
setengah gelombang pertama pada AC-Source 2 bernilai negatif akan ditahan
(blocking) oleh D2 (reverse bias) sehingga tidak dapat mengalir ke beban, hal ini
diilustrasikan pada Gambar 2.28 berikut.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
23
Gambar 2.28 Bentuk keluaran gelombang Penyearah Gelombang Penuh Trafo CT
pada saat bagian atas bernilai Positif
Pada arus setengah gelombang kedua pada AC-Source 1 bernilai negatif
sehingga arus ditahan (blocking) oleh D1 (reverse bias) dan tidak dapat mengalir ke
beban, tetapi sebaliknya pada saat arus setengah gelombang kedua pada 2 bernilai
positif, maka arus akan mengalir ke beban (R-Load) melalui D2 (forward bias).
Sehingga menghasilkan penyearah gelombang penuh dari AC ke DC, seperti
diilustrasikan pada Gambar 2.29 berikut.
Gambar 2.29 Bentuk keluaran gelombang Penyearah Gelombang Penuh Trafo CT
pada saat bagian atas bernilai Negatif
Arus DC rata-rata yang dihasilkan dari rangkaian penyearah gelombang penuh
ini adalah dua kali dari arus rata-rata yang dihasilkan oleh penyearah setengah
gelombang yakni ; IAV = 0,637 · IMAX
I av = 0.637 I max
I max
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
24
2.3.3. Penyaring (Filter)
Tegangan DC yang berdenyut yang dihasilkan oleh rangkaian penyearah
bukanlah DC murni, sehingga dibutuhkan sebuah penyaring. Rangkaian filter ini
menggunakan kapasitor yang diletakkan melintasi terminal keluaran. Kapasitor ini
meratakan denyutan-denyutan tersebut dan memberikan suatu tegangan yang
hampir DC murni, biasanya kapasitor filter itu adalah sebuah kapasitor elektrolit
dengan harga yang besar.
Gambar 2.30 berikut ini merupakan bentuk keluaran dari rangkaian penyearah
gelombang penuh yang di plot berdasarkan nilai C-Filter yang digunakan.
Gambar 2.30 Bentuk keluaran dari rangkaian penyearah gelombang penuh
yang di plot berdasarkan nilai C-Filter
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
25
Dari perbandingan kurva di atas terlihat bahwa semakin besar nilai C-Filter
yang gunakan maka keluaran tegangan DC dari penyearah gelombang penuh semakin
halus dan linear.
2.3.4. IC Catu Daya
Didalam rangkaian catu daya biasanya tegangan keluaran dari rangkaian itu
tidak sesuai atau mendekati tegangan nominal yang diperlukan . untuk mengatasi
masalah tersebut biasanya dipasang IC catu daya. IC ini digunakan untuk lebih
mengakuratkan nilai tegangan keluaran. Dalam rangkaian ini menggunakan IC
LM7805 dengan tegangan keluran sebesar 5 volt. Gambar 2.31 berikut menunjukkan
wujud dari IC LM7812 :
Gambar 2.31 IC LM7812
2.3.5. Light Emiting Dioda (LED)
LED adalah singkatan dari Light Emiting Dioda, merupakan komponen yang
dapat mengeluarkan emisi cahaya.LED merupakan produk temuan lain setelah dioda.
Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron
yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan
energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk
mendapatkna emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium,
arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang
berbeda pula. Gambar 2.32 berikut menunjukkan wujud dari LED :
Gambar 2.32 Simbol dan Wujud dari LED
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
26
Pada saat ini warna-warna cahaya LED bermacam-macam bukan hanya
kuning, merah atau hijau seperti yang biasa kita jumpai tetapi telah terdapat warna
biru, ungu dan putih bahkan LED tidak hanya digunakan sebagai lampu indicator saja
tetapi telah digunakan sebagai lampu penerangan menggantikan lampu-lampu
konvensional pada umumnya.
2.4. Detektor Kebakaran (Fire Detector) Kebakaran adalah suatu fenomena yang terjadi ketika suatu bahan mencapai
temperatur kritis dan bereaksi secara kimia dengan oksigen (sebagai contoh) yang
menghasilkan panas, nyala api, cahaya, asap, uap air, karbon monoksida, karbon dioksida,
atau produk dan efek lainnya.
Sistem alarm kebakaran (Fire Alarm System) adalah suatu sistem yang memberikan
isyarat/tanda saat terjadi indikasi adanya kebakaran yang terdiri dari komponen-komponen
pendeteksi/sensor sebagai input dan Suara/lampu (horn/strobe) sebagai peringatan keluaran
(output warning), yang semuanya di kontrol oleh sebuah PLC (Programmable Logic
Controller) Zelio.
Berikut ini adalah Gambar Diagram Blok Fire Alarm : - Smoke Detector - PLC Zelio - Bell - Heat Detector - Sirine - Flame detector - Strobe - Manual call point - Lamp
Gambar. Diagram Blok Fire Alarm
2.4.1. Sistem deteksi kebakaran (fire detector) :
Terdiri dari beberapa macam yaitu :
1. Detektor nyala api (Flame Detector)
2. Detektor Panas (Heat Detector)
3. Detektor asap (Smoke Detector)
4. Dll.
Mana yang sesuai untuk diaplikasikan, tergantung pada kebutuhan dan kondisi
di lapangan. Ketiganya termasuk alat untuk mendeteksi kebakaran secara dini.
Kejadian kebakaran karena terpenuhinya 3 unsur (fire chain): fuel (hidrokarbon),
INPUT EQUIPMENT
CONTROL PANEL
OUTPUT EQUIPMENT
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
27
heat, and oxigen. Pencegahannya memutus rantai tersebut dengan meniadakan salah
satu dari ketiga unsur.
1. Detektor Nyala Api (Flame Detector)
Bentuk fisik Detektor nyala api dapat di lihat pada Gambar 2.33 di bawah ini :
Gambar 2.33 Fisik Detektor Nyala Api (Flame Detector)
Deteksi nyala api adalah teknologi untuk mendeteksi api, menggunakan detektor
nyala .Detektor Flame adalah peralatan optik untuk mendeteksi fenomena nyala api.
Ada dua kategori deteksi api:
• Nyala detektor untuk mendeteksi api dalam sistem alarm kebakaran
• Flame scanner untuk memantau kondisi api di burner
2. Detektor Panas (Heat Detector)
Bentuk fisik detektor panas dapat di lihat pada Gambar 2.34 di bawah ini :
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
28
Gambar 2.34. Fisik Heat detector
Detektor panas (Heat detector) ada dua macam yaitu ROR Detector dan Fixed
Heat Detector.
ROR (rate of rise) akan bekerja berdasarkan suatu kontak mekanik (switch),
yang dikontrol oleh dua jenis logam (bimetal) yang dibentuk sedemikian rupa,
sehingga switch selalu dalam keadaan OFF bila kondisi normal. Apabila detektor
menerima panas sampai titik yang telah ditentukan maka bimetal akan memuai,
sehingga switch akan ON dan ini berarti detektor sedang mendeteksi panas. Selain
cara kerja seperti diatas detektor ini juga akan langsung aktif ON bila kenaikan lebih
dari 10 derajat celsius per menit tanpa menunggu temperatur mencapai titik yang telah
ditentukan (rate of rise). Untuk ruangan yang sudah cukup panas ROR tidak cocok
digunakan karena mudah terjadi false alarm.
Detektor panas tetap (fixed Heat detector) bekerja berdasarkan kontak
mekanik (switch), dimana suatu penahan yang diletakkan dengan bahan perekat
khusus, akan membuat switch selalu dalam keadaan OFF bila kondisi normal.
Apabila detektor menerima panas pada titik yang telah ditentukan maka bahan perekat
tersebut akan mencair yang mengakibatkan penahan otomatis lepas sehingga
membuat switch berubah ke posisi ON, dan ini berarti detektor mendeteksi panas.
Perubahan switch dari posisi OFF ke posisi ON akan segera diteruskan ke panel
sebagai indikasi fire. Jenis bahan perekat yang dipakai akan menentukan pada
temperatur/suhu berapa detektor akan mulai aktif, jadi titik temperatur kerjanya,
selalu tetapi tidak dipengaruhi oleh kecepatan kenaikan temperatur/suhu.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
29
3. Detektor Asap (Smoke Detector) Bentuk fisik detektor asap (smoke detector) dapat di lihat pada Gambar 2.35 di bawah ini :
Gambar 2.35. Gambar Fisik Detektor Asap (Smoke detector)
Detektor Asap (Smoke detector) adalah alat untuk mendeteksi asap yang timbul dari
sumber kebakaran.
Terdapat beberapa jenis smoke detector antara lain : a. Ionization smoke detector
Sensor (Chamber) pada detektor ion terdiri dari dua buah Plat yang bermuatan listrik
dan bahan radioactive diantara plat positive dan negative. Tumbukan antar molekul
menyebabkan terjadinya ion positif dan negative. Ion tersebut akan tertarik kearah
kedua plat dan menyebabkan arus dengan suatu nilai tertentu. Apabila chamber
terkena asap maka partikel ion akan berubah sesuai asap yang masuk, dan
mempengaruhi arus yang ada sampai pada suatu nilai tertentu dan kemudian detektor
akan bekerja.
Ionization Smoke Detector dapat bereaksi cepat pada ruangan yang terdapat bahan
yang mudah terbakar, misalnya ruangan bahan kimia, dengan partikel 0,01 sampai
dengan 0,3 micron. Tapi tipe ion tidak terlalu cocok untuk tempat yang tinggi,
pergerakan udara yang cepat dan dekat dapur.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
30
b. Photo electric smoke detector
Photoelectric sensor secara terus menerus memancarkan cahaya ke sebuah
diode penerima, apabila kekuatan cahaya berkurang sampai nilai tertentu karena
terhalang oleh banyaknya asap yang masuk kedalam detector maka kemudian akan
terjadi alarm.
Selain cara tersebut ada photo smoke yang memakai system pemantulan,
apabila ada asap yang masuk maka asap tersebut akan memantulkan cahaya ke
penerima. Apabila cahaya yang diterima mencapai nilai tertentu maka akan terjadi
Alarm. Photo electric sangat cepat bekerja pada partikel smoke antara 0,3 sampai
dengan 10 micron. Pada modul ini yang digunakan adalah smoke detector
“Photoelectric Smoke Detector”.
Smoke detector Ionization Type
Smoke detector type ini bekerja berdasarkan 2 buah pleat dielektrik dan sebuah
sumber radiokatif untuk mengionisasi udara diantara kedua pelat. Seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 2.36
Gambar 2.36. Pola Radiasi partikel
Ion positif akan disalurkan dari terminal positif menuju terminal negatif, dan
sebaliknya ion electron akan disalurkan dari terminal negatif ke terminal positif.
Seperti gambar 2.37. Jika suatu partikel asap mempunyai kadar yang cukup untuk
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
31
menghalangi proses penyaluran molekul-molekul tersebut, seperti pada Gambar 2.38.
Maka arus yang dimonitor oleh alat ini akan bertambah, ketika arus mencapai titik
tertentu maka alarm akan berbunyi.
Gambar 2.37 Gambar 2.38.
Dimana asap akan masuk melalui celah-celah bagian ujung smoke detector
yang nantinya akan menghalangi proses pergerakan ion-ion dari electroda negatif ke
positif atau sebaliknya
Smoke detector Photoelectric Type
Smoke detector type ini bekerja berdasarkan dari suatu sinar yang dipancarkan
dari sebuah light-emiting dioda (LED) dan diterima oleh suatu sensor penerima
cahaya. Type ini bekerja dengan memberi penyinaran langsung ke arah penerima
sensor cahaya . System akan alarm jika asap menghalangi sinar yang mecapai pada
sensor penerima cahaya. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.39 dan Gambar
2.40 berikut:
~ Light Source adalah Pemberi cahaya dapat berupa LED.
~ Light Sensitive Device adalah Alat yang peka terhadap cahaya dapat berupa Photo
resistors, Photocells, Photomultiplicators
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
32
Gambar 2.39. Cahaya dipancarkan ke penerima sensor cahaya
Gambar 2.40. Cahaya dihalangi oleh asap ke penerima sensor cahaya
Sensor
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
33
BAB III
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1. Perancangan Alat Simulasi
Alat simulasi digunakan untuk mendiskripsikan cara kerja sistem fire alarm
menggunakan programmable logic controller (PLC).
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan program kendali fire alarm pada
PLC adalah sebagai berikut :
1. Memahami urutan kerja sistem kendali fire alarm.
2. Membuat Daftar Input dan Output
Berikut ini merupakan daftar alamat input dan output PLC yang ditunjukkan
pada Tabel 3.1
Tabel 3.1 Daftar alamat masukan PLC
Alamat Keterangan
IB Sensor Zone-1
IC Sensor Zone-2
ID Manual Call Point
I1 Abort Swicth
I2 Silence
Z2 Reset
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
34
Tabel 3.2 Daftar alamat keluaran PLC
Alamat Keterangan
Q1 Lampu LED Trouble Zone-1
Q2 Lampu LED Trouble Zone-2
Q3 Lampu LED Alarm Zone-1
Q4 Lampu LED Alarm Zone-2
Q6 Alarm Bell (Alarm Pertama)
Q7 Indicator Lamp (On Actuator 24 V)
Q8 Sirine (Alarm Kedua)
3. Pembuatan Ladder Diagram.
Berikut ini merupakan cara pembuatan ladder diagram pada software zeliosoft2
Untuk memulai program zeliosoft2 dapat dilakukan sebagai berikut:
a. Buka program ZelioSoft2 maka akan muncul kotak dialog Welcome seperti
Gambar 3.1 berikut:
Gambar 3.1 kotak dialog Welcome
b. Klik create new program, akan muncul jendela pilihan PLC seperti Gambar 3.2
dibawah ini:
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
35
Gambar 3.2 Jendela pilihan PLC
c. Klik pada kategori (1) 10/12 I/O WITHOUT EXTENSION. Akan muncul jendela
pilihan PLC seperti Gambar 3.3 dibawah ini, Kategori yang dipilih lebih terang
berwarna kuning dan diikuti daftar modul yang direkomendasikan.
Gambar 3.3 Pemilihan modul
d. Pilih jenis modul zelio ke program , dalam hal ini tipe SR2B201JD. Kemudian
klik Next, maka akan terbuka pilihan modul, dalam hal ini pilih pembentukan
program dengan bahasa Ladder seperti ditunjukan Gambar 3.4
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
36
Gambar 3.4 Pilihan pembentukan program dengan Leadder
e. Kemudian klik Next, maka akan terbuka jendela ZelioSoft2 seperti Gambar 3.5.
berikut:
Gambar 3.5 Jendela ZelioSoft2
f. Tempatkan input dan instruksi-instruksi pada Row (ladder line) contact dan
tempatkan output ( Q ) pada Row coil. seperti Gambar 3.6 dan 3.7 berikut ini :
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
37
Gambar : 3.6 Contoh cara pemasukan input pada ladder line
Gambar :3.7 Contoh cara pemasukan output pada ladder line
3.2. Pembuatan Alat Simulasi
3.2.1. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam pembuatan pesawat simulasi dapat
dilihat dalam Tabel berikut:
Tabel 3.3 Daftar peralatan dan bahan
No Nama Alat dan Bahan Spesifikasi Jumlah
1. Gergaji kayu - 1 buah
2. Gergaji besi - 1 buah
3. Obeng ( - ) - 1 buah
4. Obeng ( + ) - 1 buah
5. Bor kayu - 1 buah
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
38
6. Mata bor Ф 1 mm 1 buah
7. Bor PCB - 1 buah
8. Tang Kombinasi - 1 buah
9. Kikir bulat - 1 buah
10. Palu - 1 buah
11. Multimeter Analog SANWA 1 buah
12. Sakelar ON/OFF 5 A, 250 Volt 1 buah
13. Paku skrup ¾”, ½” 1 gros
14. Paku 1½” ¼ kg
15. Amplas No. 600 2 lembar
16. PCB 1 lot
17. Lampu LED 5 mm 4 buah
18. Relai 8 Pin 12 VDC, 5 A 1buah
19. Transformator 3 A,CT 1 buah
20. Kapasitor C1 2200 µf,50 Volt 1 buah
21. Kapasitor C2 1000 µf, 25 Volt 1 buah
22. Dioda 3 A 2 buah
23. IC Regulator LM 7812 1 buah
24. Resistor Toleransi 5% 1 lot
25. PLC Zelio SR2-121BD 1 buah
26. Solder 40 Watt 1 buah
27. Spidol Permanen 1,5 mm 1 buah
28. Acrylic 1 1 lot
29.Detektor asap
(Smoke Detector) Photoelectric 2 bh
30. Alarm Bell 24 VDC 1 bh
31. Sirine 24 VDC 1bh
32. Indicator Lamp 24 VDC 1bh
33. Manual Call Point 24 VDC 1bh
34. Abort Switch 1bh
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
39
3.2.2. Proses pembuatan alat simulasi
Pembuatan alat simulasi fire alarm dengan menggunakan PLC ini dirancang
untuk medeteksi asap secara otomatis. Proses pembuatan alat simulasi dimulai
dilakukan dengan urutan sebagai berikut :
1. Membuat bentuk ruangan dari akrilik sebagai tempat untuk simulasi fire
alarm
2. Memasang Detektor asap (Smoke Detector) Pada akrilik yang telah di
pasang.
3. Memasang pengkabelan (wiring) untuk Detektor asap (Smoke Detector)
4. Membuat rangkaian elektronik sesuai gambar rangkaian yang terdiri dari
Rangkaian Catu Daya dan Rangakain Kontrol Fire Alarm diats papan PCB
dan melarutkan PCB tersebut kedalam larutan Ferri Clorid sehingga
didapatkan suatu jalur rangkaian diatas PCB tersebut.
5. Memasang komponen-komponen rangkaian pada papan PCB dengan
menggunakan Solder.
6. Melakukan pengawatan/instalasi pada alat simulasi tersebut berikut dengan
pemasangan PLC dan lampu indicator.
7. Melakukan pengujian terhadap semua bagian alat simulasi baik catu daya,
sensor-sensor.
8. Memasukkan program ladder yang telah dibuat ke dalam PLC
9. Mencoba kerja alat simulasi dengan menggunakan PLC.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
40
Gambar 3.8 dan 3.9 di bawah ini adalah rangkaian catu daya yang terdapat
pada PCB :
Gambar 3.10 dan 3.11 di bawah ini adalah rangkaian bantu alarm kebakaran
(fire alarm sistem):
Gambar : 3.10 Rangkain Kontrol Tambahan Fire Alarm Sistem
Gambar : 3.8 Schematic Catu Daya 12Vdc
Gambar : 3.9 Schematic Catu Daya 24Vdc
IB
IC
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
41
Gambar : 3.11 Rangkain Kontrol Tambahan Fire Alarm Sistem
3.3. Pemasukan Program Ladder Kedalam PLC (Alat Simulasi)
Berikut merupakan langkah-langkah dalam memasukkan program ke
dalam alat simulasi.
1. Menghubungkan input catu daya alat simulasi ke tegangan 220 V dari PLN.
2. Menghubungkan PLC dengan komputer menggunakan kabel port peripheral
RS 232C. Hidupkan PLC dan komputer, dan lakukan konektifitas diantara
keduanya.
3. Aktifkan ZelioSoft2 dan lakukan pengaturan seperti Gambar 3.12 berikut:
Gambar : 3.12 Kotak dialog untuk membuka program
Klik Open an existing program dan cari file diagram ladder yang telah kita buat
untuk sistem kontrol alat simulasi, lalu buka file tersebut sehingga menampilkan
Gambar 3.13 berikut :
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
42
Gambar : 3.13 Tampilan diagram ladder keseluruhan
4. Klik pada toolbar Transfer lalu pilih Transfer program dari PC ke module.
5. Setelah selesai melakukan transfer program, maka program ladder telah
tersimpan kedalam unit memory PLC yang selanjutnya akan diproses oleh PLC
dalam mengontrol alat simulasi.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
43
BAB IV
PENGGUNAAN PLC SEBAGAI PENGONTROL SIMULASI SISTEM
ALARM KEBAKARAN (FIRE ALARM)
4.1. Penjelasan Umum
Sistem Alarm kebakaran (Fire Alarm System) adalah suatu sistem yang
memberikan isyarat/tanda saat terjadi indikasi adanya kebakaran yang terdiri dari
komponen-komponen pendeteksi/sensor sebagai masukkan (input) dan Suara/lampu
(horn/strobe) sebagai Keluaran peringatan (output warning), yang semuanya di
kontrol oleh sebuah PLC (Programmable Logic Controller).
4.2 Sistem Kerja Pendeteksi Kebakaran Terhubung ke Sistem Pemadaman Gas
FM 200.
Pada prinsipnya sistem ini hampir sama dengan sistem pendeteksi kebakaran
umumnya, tetapi pada system ini ada sedikit perbedaan pada tipe panel utama serta
pemasangan instalasinya.
Pada sistem ini instalasi yang di pasang adalah terbagi atas dua area (zone)
yang terpasang secara silang (cross), hal ini berfungsi agar area yang terdeteksi oleh
sensor bisa secara bergantian mendeteksi. Tabel 3.4 Berikut ini adalah sistem kerja
dari alat simulasi yang di rancang :
Tabel 3.4 Sistem kerja Alarm Kebakaran
smoke
detector
Zone-1
smoke
detector
Zone-2
Manual
Call
Point
Abort
swicth
Tombol
Silence
Tombol
reset
Timer
(40 detik)
Alarm
bell
Sirine lampu
1 ON OFF ON OFF OFF
2 ON OFF ON OFF OFF
3 ON ON ON ON ON ON (setelah 40
Detik)
Masukkan (Input) alarm kebakaran No Keluaran (Output) alarm kebakaran
Kondisi masukkan alarm kebakaran Kondisi eluaran alarm kebakaran
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
44
4 ON ON ON ON ON (setelah 40
Detik)
5 ON ON OFF OFF OFF OFF
6 ON ON OFF OFF OFF OFF
7 ON ON ON ON OFF OFF ON (setelah 40
Detik)
8 ON ON ON OFF OFF ON (setelah 40
Detik)
9 ON ON ON OFF ON ON OFF
10 ON ON OFF ON ON OFF
11 OFF OFF OFF OFF ON OFF OFF OFF OFF
Penjelasan Tabel 3.4 :
1. Pada saat smoke detektor zone pertama mendeteksi adanya asap, maka
secara automatis alarm bell akan berbunyi (sampai batas waktu yang
tidak di tentukan).
2. Pada saat smoke detektor zone kedua mendeteksi adanya asap, maka
secara automatis alarm bell akan berbunyi (sampai batas waktu yang
tidak di tentukan).
3. Pada saat smoke detektor zone pertama dan kedua mendeteksi adanya
asap, maka secara automatis alarm bell dan sirine akan berbunyi
(sampai batas waktu yang tidak di tentukan), begitu juga timer ikut
bekerja sampai pada waktu 40 detik maka lampu akan hidup (kondisi
gas FM 200 keluar).
4. Pada saat manual call point di tarik kebawah (di ON kan), maka secara
automatis alarm bell dan sirine akan berbunyi (sampai batas waktu
yang tidak di tentukan), begitu juga timer ikut bekerja sampai pada
waktu 40 detik maka lampu akan hidup (kondisi gas FM 200 keluar).
5. Pada saat smoke detektor zone pertama mendeteksi adanya asap, maka
secara automatis alarm bell akan berbunyi (sampai batas waktu yang
tidak di tentukan), pada saat tombol silence di tekan maka suara bell
akan berhenti.
6. Pada saat smoke detektor zone kedua mendeteksi adanya asap, maka
secara automatis alarm bell akan berbunyi (sampai batas waktu yang
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
45
tidak di tentukan), pada saat tombol silence di tekan maka suara bell
akan berhenti.
7. Pada saat smoke detektor zone pertama dan kedua mendeteksi adanya
asap, maka secara automatis alarm bell dan sirine akan berbunyi
(sampai batas waktu yang tidak di tentukan), pada saat tombol silence
di tekan maka suara bell dan sirine akan berhenti. Tetapi pada kondisi
ini timer tetap bekerja sampai pada waktu 40 detik maka lampu akan
hidup (kondisi gas FM 200 keluar).
8. Pada saat manual call point di tarik kebawah (di ON kan), maka
secara automatis alarm bell dan sirine akan berbunyi (sampai batas
waktu yang tidak di tentukan), pada saat tombol silence di tekan maka
suara bell dan sirine akan berhenti. Tetapi pada kondisi ini timer tetap
bekerja sampai pada waktu 40 detik maka lampu akan hidup (kondisi
gas FM 200 keluar).
9. Pada saat smoke detektor zone pertama dan kedua mendeteksi adanya
asap, maka secara automatis alarm bell dan sirine akan berbunyi
(sampai batas waktu yang tidak di tentukan), begitu juga timer ikut
bekerja sampai pada waktu 40 detik. Tetapi sebelum waktu 40 detik
tombol abort switch di tekan maka secara automatis hitungan timer
akan berhenti.
10. Pada saat manual call point di tarik kebawah (di ON kan), maka
secara automatis alarm bell dan sirine akan berbunyi (sampai batas
waktu yang tidak di tentukan), begitu juga timer ikut bekerja sampai
pada waktu 40 detik. Tetapi sebelum waktu 40 detik tombol abort
switch di tekan maka secara automatis hitungan timer akan berhenti.
11. Pada saat semua sistem bekerja kemudian tombol reset di tekan maka
sistem akan kembali normal. (NB : semua peralatan input alarm harus
diposisikan ke keadaan awal).
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
46
Gambar 4.1 dan 4.2 adalah layout & Single line diagram pemasangan fire
alarm yang terintegrasi ke system FM 200 yang sering terpasang pada suatu gedung.
Gambar. 4.1 Layout Fire Alarm & FM 200
Gambar. 4.2 Single line Diagram Alarm Kebakaran
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
47
Tata Letak peralatan alarm kebakaran dapat di lihat pada Gambar 4.3 dan 4.4
di bawah ini :
Gbr. 4.3 Miniatur Perancangan Alarm kebakaran
Photoelectric smoke detector
Abort Switch
Manual Call Point
Alarm Bell Sirine
Indicator Lamp
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
48
Gbr. 4.4 Tata letak PLC & Catu Daya
PLC Zelio SR2 B201 JD
Input PLC
Output PLC
Rangkaian Catu daya & Rangkaian bantu Fire alarm
Transformator 3A
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
49
4.3 Rangkaian Pengkabelan PLC
Secara umum rangkaian pengkabelan input – output yang terhubung pada PLC
dapat dilihat dari Gambar 4.5 berikut :
Gbr. 4.5 Rangkaian Pengkabelan Input/Output
INPUT
OUTPUT
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
50
4.4 Pengkabelan (Wiring) Diagram rangkaian PLC dan sistem Alarm kebakaran
Wiring diagram yang berfungsi untuk menjalankan sistem yang
menghubungkan antara PLC dengan instalasi Fire Alarm Sistem dapat dilihat pada
Gambar 4.6 berikut ini :
Gbr. 4.6 Wiring diagram PLC
Keterangan Wiring Diagram :
Input PLC :
• 12 Vdc : PLC dihubungan ke catu daya dengan tegangan kerja 12 Vdc Pada
Terminal 2
• I1 : I1 dihubungkan dengan (-) Abort switch
• I2 : I2 dihubungkan dengan tombol silence
TERMINAL - 2 TERMINAL - 3
TERMINAL - 1
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
51
• IB : IB dihubungkan dengan (-) Zone 2, IE, dan (-) 12Vdc dengan
sebuah capsitor 35V 10uf pada PLC
• IC : IC dihubungkan dengan (-) Zone 1, IF, dan (-) 12Vdc dengan
sebuah capsitor 35V 10uf pada PLC
• ID : ID di hubungkan ke (-) Manual Call Point
Output PLC :
• Q1 : Q1 Common & NO, common dihubungkan ke (+) 12 Vdc
Terminal 2 dan di paralel ke common pada Q2, Q3, dan Q4.
kemudian NO di hubungkan ke LED Zone 1
• Q2 : NO dihubungkan ke LED Zone 2
• Q3 : NO dihubungkan ke LED Alarm 1
• Q4 : NO dihubungkan ke LED Alarm 2
• Q6 : Q6 Common & NO, common dihubungkan ke (-) 12 Vdc Terminal
2 dan di paralel ke common pada Q7, dan Q8. kemudian NO di
hubungkan ke (-) Bell pada terminal 1
• Q7 : NO dihubungkan ke (-) Lampu pada terminal 1
• Q8 : NO dihubungkan ke (-) Sirine pada terminal 1
Terminal 1 :
• (+) Bell, sirine & Lampu : dihubungkan pada (+) 24Vdc pada terminal 3
• (+) MCP dan (+) abort switch di paralel kemudian dihubungkan ke (+) 12 Vdc
pada PLC
• (+) Zone 2 dihubungkan ke (+) zone 2 pada terminal 3
• (+) Zone 1 dihubungkan ke (+) zone 1 pada terminal 3
• (-) Zone 2 dihubungkan ke (+) zone 2 pada terminal 3
• (-) Zone 1 dihubungkan ke (+) zone 1 pada terminal 3
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
52
4.5 Diagram Tangga (Ladder Diagram)
Pada gambar dibawah ini diperlihatkan diagram tangga atau Ladder Diagram
yang di gunakan sistem yang di control dalam hal ini cara kerja fire alarm sistem yang
terintegrasi dengan FM 200. Penggambaran ladder diagram ini adalah menggunakan
format Zelio, karena PLC yang di gunakan dalam mengontrolnya adalah PLC Zelio
Compact, SR2 B201 JD. Gambar 4.7 menunjukkan program ladder diagram :
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
53
Gbr. 4.7 Ladder Diagram
4.6 Parameter Input & Output
Adapun keterangan dan parameter dari ladder diagram diatas adalah:
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
55
4.7 Analisa Kerja Kontrol
1. Analog –IN comparator A1 sebagai masukan jika terjadi alarm di Zone-1 yang akan mengeset output alarm Zone-1 (setting tegangan alarm > 6.0 V)
2. Analog –IN comparator A2 sebagai masukan jika terjadi alarm di Zone-2 yang akan mengeset output alarm Zone-2 (setting tegangan alarm > 6.0 V)
3. Analog –IN comparator A3 sebagai masukan jika terjadi alarm di Zone Trouble-1 yang akan mengeset output alarm Zone Trouble-1 (setting tegangan alarm < 4.7 V)
4. Analog –IN comparator A4 sebagai masukan jika terjadi alarm di Zone Trouble-2 yang akan mengeset output alarm Zone Trouble-2 (setting tegangan alarm <= 5.2 V)
5. Pada saat alarm (tegangan pada Zone 1 > 6.0 V) maka Alarm Bell (Q6) akan hidup begitu juga dengan LED A1 (Q1). Tapi actuator belum bekerja jika hanya salah salah satu zone saja yang alarm.
6. Pada saat alarm (tegangan pada Zone 2 > 6.0 V) maka Alarm Bell (Q6) akan hidup begitu juga dengan LED A2 (Q2). Tapi actuator belum bekerja jika hanya salah salah satu zone saja yang alarm.
7. Pada saat trouble => kondisi kabel zone terlepas atau terputus (tegangan pada Zone 1 < 4.7 V) maka LED A3 (Q3) akan hidup .
8. Pada saat trouble => kondisi kabel zone terlepas atau terputus (tegangan pada Zone 2 <= 5.2 V) maka LED A4 (Q4) akan hidup .
9. Pada saat alarm zone 1 dan zone 2 (tegangan pada Zone 1 dan 2 > 6.0 V) maka Alarm Bell (Q6) dan Sirine (Q8) akan hidup begitu juga dengan LED A1 (Q1) dan LED A2 (Q2). Kemudian T4 (timer actuator akan bekerja = 40 detik) untuk menghidupkan lampu.
10. Pada saat manual call point di tekan (ID) maka Alarm Bell (Q6) dan Sirine (Q8) akan hidup. Kemudian T4 (timer actuator akan bekerja = 40 detik) untuk menghidupkan lampu.
11. Untuk menghentikan T4 (timer actuator=Q7) maka tekan tombol Abort switch (I1)
12. Untuk menghentikan suara bell (Q6) dan Sirine (Q8) maka tekan tombol Silence (I2)
13. Z2 (tombol reset) untuk mengembalikan sistem kembali normal (NB : semua peralatan input di posisikan seperti keadaan semula.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
56
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Setelah melaksanakan Perancangan dan mempelajari pembuatan sistem
proteksi kebakaran pada ruang server (fire alarm system) dengan menggunakan PLC
sebagai pengontrol maka penulis dapat mengambil beberapa kesimpulan :
1. Penggunaan PLC (Programmable logic controller) sebagai pengontrol alarm
kebakaran pada ruang server mengontrol sensor berdasarkan kenaikkan
parameter tegangan pada detector asap.
2. Tegangan keluaran pada catu daya tidak stabil tergantung besar tegangan yang
masuk pada transformator input.
3. Sumber tegangan pada PLC hanya bergantung dari PLN (tidak ada cadangan
catu daya).
4. Tampilan pada LCD PLC (Programmable logic controller) berupa angka-
angka yang meindikasikan terjadinya alarm, bukan berupa tulisan.
5.2. Saran Dengan membuat secara langsung program PLC untuk mengontrol proteksi
kebakaran pada ruang server, maka beberapa saran antara lain :
1. Dalam hal pembuatan catu daya harus benar-benar di perhatikan karena akan
mempengaruhi system kerja dari PLC (Programmable logic controller) dalam
hal mengontrol alarm kebakaran, karena tegangan yang keluar dari catu daya
harus benar-benar stabil .
2. Pemasangan catu daya ke tegangan 220 Vac ada baiknya menggunakan
stabilizer untuk menstabilkan tegangan input yang masuk dari catu daya.
3. Diharapkan untuk penelitian berikutnya penulis agar lebih memperhatikan
pada penggunaan catu daya yang di lengkapi dengan baterai agar dapat
menjadikan sumber tegangan cadangan apabila sumber PLN mengalami
gangguan sehingga sistem alarm kebakaran tetap bisa bekerja.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO – KONSENTRASI ENERGI LISTRIK SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN - MEDAN
57
DAFTAR PUSTAKA
1. Setiawan, Iwan, 2006 “PLC (Programmable Logic Controller) dan Teknik
Perancangan Sistem Kontrol”,Andi, Yogyakarta.
2. Wijaya, Irwan 2006 “Teknik Digital”,Erlangga, Jakarta
3. Interindo Wiradinamika,PT, 1997 ”Training Manual Smallest PLC”, Bandung.
4. Standar Nasional Indonesia 03 – 3985 ”Tata cara perencanaan, pemasangan
dan pengujian sistem deteksi dan alarm kebakaran untuk pencegahan bahaya
kebakaran pada bangunan gedung”, SNI 2000.
5. “Buku Panduan Smart Rellay Zelio”, Schneider Electric