Conveyor adalah alat untuk memindahkan barang dalam jumlah banyak secara terus menerus dari titik A ke titik B. Pemakaian conveyor terbagi dalam berbagai jenis dan time. Salah satunya adalah belt conveyor.

Belt conveyor merupakan salah satu jenis conveyor yang dipakai untuk membawa benda padat berukuran besar. Sesuai namanya, jenis conveyor ini pindahin dan menerima dengan sabuk.

Penggunaan belt conveyor dapat padukan dengan program PLC untuk menghasilkan sistem otomasi produksi. Penerapannya bisa dilihat di industri maupun tugas akhir mahasiswa teknik elektro.

Pada ulasan ini akan membahas terkait bagaimana perancangan belt conveyor dengan PLC Siemens S7-300. Dalam kasus ini, belt conveyor digunakan untuk mengirim kardus dengan kode warna.

Komponen belt conveyor PLC Siemens S7-300

Berdasarkan tugas akhir berjudul Rancang Bangun Miniatur Conveyor Untuk Pengepakan Barang Berdasarkan Warna Berbasis PLC Siemens S7-300, penelitian ini terdiri dari 13 komponen.

Jenis komponen tersebut adalah sebagai berikut:

• PLC Siemens S7-300
• Simatic Manager Step 7
• Power Supply
• Belt Conveyor
• Motor DC
• Sensor Photoelektrik
• Sensor Warna TCS3200
• Miniatur Circuit Breaker (MCB)
• Push Button
• Pneumatic
• Arduino Uno
• Relay

PLC Siemens S7-300

Siemens S7-300 adalah jenis PLC modular keluaran Siemens. Keunggulan dari sistem PLC modular adalah mampu membuat dan mengkombinasikan sistem dengan susunan modul S7-300.

Siemens S7-300 memiliki komponen modular yang meliputi hal-hal sebagai berikut

• Modular Power Supply (PS)
• Central Processing Unit (CPU)
• Signal Module (SM)
• Function Module (FM)
• Processors Communication (CPs).

Sedangkan pengerjaan program PLC memakai lima bahasa pemrograman yaitu Statement List, Ladder Diagram, Function Block Diagram, Step 7, dan Structure Control Language. Bahasa ini nantinya akan dioperasikan pada PLC Siemens S7-300 CPU 317-2 PN/DP.

Simatic Manager Step 7

Simatic Manager merupakan aplikasi untuk mengkonfigurasi dan memprogram. Aplikasi ini berfungsi untuk setup project, konfigurasi parameter ke hardware, membuat program blok, debug dan commission, simulasi pengujian program sebelum tersambung ke hardware.

Power supply

Power supply berfungsi sebagai penyuplai air listrik kemudian mengubah tegangan dari AC menjadi DC. Arus listrik AC berasal dari sumber PLN, kemudian diubah menjadi tegangan DC. Setelah mengubah aliran AC menjadi DC, barulah tegangan listrik dialirkan ke komponen simulasi belt conveyor.

Dalam perancangan simulasi belt conveyor ini memakai trafo  step down dengan diode bridge dan 2 eclo. Trafo step down dapat menurunkan tegangan dari 220 VAC menjadi 12,18,25,35 Vac. 

Belt conveyor

Belt dalam conveyor ini adalah sabuk yang berputar pada drum yang ditumpu oleh idler pulley maupun stationary runways. Belt yang digunakan harus memiliki syarat rendah hidroskopis atau tidak mudah lembab.

Kemudian, belt harus kuat menahan beban kerja, fleksibel, dan awet dalam pemakaian jangka panjang. Perhatikan juga lebar belt karena nantinya dipakai untuk menaruh barang.

Hal ini bisa diantisipasi dengan melihat lapisan belt, makin tebal lapisan makin kuat belt conveyor. Selain tebal, belt harus mampu menyerap tegangan longitudinal dari barang yang diangkut.

Motor DC

Motor DC bekerja dengan cara mendapat suplai tegangan arus searah pada kumparan agar menghasilkan energi mekanik. Kumparan pada motor DC bersifat statis (tidak bergerak) dan jangkar disebut rotor (bergerak memutar). 

Dalam hal ini, motor DC digunakan untuk menggerakan conveyor dan pendorong. Cara kerjanya dengan menghantarkan arus listrik ke dalam suatu medan magnet yang akan menghasilkan torsi.

Ketika arus listrik mengalir dalam kawat arahnya menjauhi manusia, maka medan magnet yang terbentuk di sekitar kawat berputar searah jarum jam. Hal ini juga berlaku sebaliknya.

Sensor photoelektrik

Sensor photoelektrik mampu mendeteksi cahaya infrared atau sejenisnya yang dipancarkan oleh emitter dengan panjang gelombang tertentu. Sensor ini umumnya dipakai pada mesin-mesin industri untuk memberi sinyal masuk, yang kemudian dikendalikan ke tahap selanjutnya.

Cara kerja sensor photoelektrik ketika transmitter mengirim cahaya ke bagian reciever dan diterima tanpa ada penghalangan, maka sensor dalam keadaan standby. Tetapi ketika mengirim cahaya dan transmitter terhalang benda padat, receiver tidak menerima cahaya, sehingga sensor akan menghubungkan kontak ke dalam bagian receiver.

Receiver yang terhubung dengan perangkat kendali lainnya akan memberi perintah pada motor DC agar berputar.

Sensor dapat mendeteksi benda dari berbagai jarak berdasarkan tipe dan jenisnya. Salah satunya adalah sensor dengan memakai reflektor.

Reflector adalah alat yang terbuat dari plastik dengan permukaan bagian dalam berbentuk prisma yang berfungsi sebagai pemantul cahaya yang dikirimkan oleh emitter. Kemudian sensor tanpa reflektor dengan dua buah komponen yaitu pengirim dan penerima

Sensor Warna

Pengujian ini memakai sensor warna TCS 3200 yang merupakan IC pengkonversi warna cahaya menjadi frekuensi. Sensor ini memiliki dua komponen utama yaitu photodioda dan konverter arus ke frekuensi.

Sensor warna TCS 3200 memiliki kapasitas daya 2,7 V sampai 5,5 V dengan interface digital TTL. Dimensi 28 x 28,4 serta Programmable Control and Full-Scale Output Frequency.

Komponen ini dapat beroperasi pada sampai suhu 85°C dengan temperatur maksimal penyolderan sebesar 260°C.

Miniatur Circuit Breaker

MCB bekerja berdasarkan panas yang ditimbulkan oleh arus dan elektro magnetik dari arus listrik. Fungsi dari MCB untuk memutus arus listrik ketika terjadi hubungan arus pendek. 

Push button

Push button adalah komponen yang selalu ada pada alat kelistrikan. Fungsi komponen ini untuk mengendalikan rangkaian listrik. Mudahnya untuk membuat kondisi on atau off. 

Pemilihan push button nantinya disesuaikan dengan langkah kerja dari program PLC. Apakah program butuh kontak Normally Open, Normally Close, atau gabungan keduanya.

Sensor Proximity

Sensor proximity adalah alat pendeteksi benda dengan memanfaatkan jarak. Jenis sensor ini memiliki karakteristik mendeteksi benda dari jarak MM sampai CM.

Sensor ini selalu ada pada mesin produksi karena praktis dan tahan benturan maupun goncangan. Selain itu, perawatannya mudah sehingga menghemat pengeluaran.

Terdapat dua macam sensor proximity yaitu Proximity Inductive dan Proximity Capacitive. Proximity Inductive berguna untuk mendeteksi objek metal, sedangkan proximity capacitive dapat mendeteksi semua benda baik metal maupun non metal.

Dalam studi ini, sensor proximity berfungsi untuk pengendali sistem interlock agar sistem dapat bekerja secara berurutan sesuai program PLC.

Pneumatik

Pneumatik adalah komponen mekanik yang bergerak menggunakan tekanan udara supaya dapat menggerakan silinder. Kemudian, silinder nantinya berfungsi mengubah energi udara menjadi energi mekanik.

Komponen ini banyak dipakai di mesin industri karena bersih. Cocok untuk produksi dengan tingkat kebersihan tinggi seperti makanan. 

Cara kerjanya pneumatik adalah udara dari kompresor dialirkan ke solenoid valve dengan tekanan 6-9 bar. Jika tekanan udara dibawah 6 bar akan menurunkan daya mekanik, kalau tekanan udara diatas 9 bar akan membahayakan kompresor dan sistem perpipaan.

Arduino Uno

Arduino Uno memakai mikrokontroler berbasis ATMega328 dengan 14 pin input dan 6 pin output. Dalam perancangan belt conveyor ini, hanya memanfaatkan kabel USB ke adaptor DC untuk menjalankan program belt conveyor. Daya tersebut bisa diperoleh dari laptop.

Relay

Relay adalah saklar electromechanical yang terdiri dari koil dan kontak saklar. Relay bekerja dengan prinsip elektromagnetik untuk mengaktifkan saklar dengan arus listrik dapat menghantarkan listrik bertegangan tinggi.

Cara kerja PLC Siemens TIA Portal

Dalam perancangan ini, PLC Siemens S7-300 dipasang pada komponen penunjang yaitu conveyor sebagai aktuator, dan CPU sebagai controller. Sensor photoelektrik akan mendeteksi benda yang berada di conveyor.

Ketika benda mendekati sensor, conveyor akan berhenti, kemudian sensor pemilah warna. Apabila benda kerja memiliki warna yang dideteksi, maka benda akan diarahkan ke tempat packing. Belt conveyor memiliki panjang 100 cm dengan lebar belt 20 cm yang digerakan dengan motor DC 12V.

Hasil perancangan belt conveyor PLC siemens TIA Portal

Dalam pengujian tersebut, sudah ditetapkan jika perancangan belt conveyor memakai PLC Siemens S7-300 sebagai kendali, dengan motor DC sebagai penggerak. Arduino Uno digunakan untuk mengkonversi output sensor warna TCS3200 dengan modul relay 4 channel memberi input pada PLC sebagai pemberi perintah silinder pneumatik.

Belt conveyor mampu menyortir barang sesuai warna secara otomatis. Warna yang disortir antara lain warna merah, hijau, dan ungu dengan nilai toleransi warna 240 sampai 255.

Demikian pembahasan terkait perancangan Belt Conveyor dengan PLC Siemens TIA Portal. Temukan masalah PLC yang lainnya melalui Programmable Logic Controller Dan Scada di laman Anak Teknik Indonesia.