alat ukur kerataan permukaan …mmt.its.ac.id/download/semnas/semnas xiii/mi/39. prosiding...

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XIIIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 5 Pebruari 2011

ALAT UKUR KERATAAN PERMUKAAN MENGGUNAKAN UNITKONTROL PROGRAMABLE LOGIC CONTROLER (PLC)

Imam Sudjono, I Made Londen BatanProgram Pasca Jurusan Teknik Mesin

Institut Teknologi Sepuluh Nopember SurabayaKampus ITS Sukolilo Surabaya 60111

email: [email protected]

ABSTRAK

Untuk mengetahui tingkat kerataan permukaan logam, ada berbagai macam caramaupun alat ukurnya. Salah satunya adalah dengan menggunakan alat ukur kerataanpermukaan sebagaimana yang dikembangkan di Laboratorium Perencanaan danPengembangan Produk Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS. Alat ukur kerataan permukaanyang selama ini telah dirancang, pengoperasiannya sulit, berhentinya LVDT atau DialIndikator pada setiap titik pengukuran tidak stabil, bila terjadi perubahan arah gerakanLVDT atau Dial Indikator akan terjadi pergeseran posisi titik pengukuran.

Dari 3 kali pengujian pengukuran kerataan permukaan dengan metode UniónJack terdapat penyimpangan kerataan maksimum 117 m, sedangkan hasil dari 3 kalipengujian pengukuran kerataan permukaan dengan metode Kisi terdapat penyimpangankerataan maksimum 107 m . Untuk mengatasi masalah tersebut, maka dikembangkanalat ukur kerataan permukaan dengan unit kontrol (pengendali) Programable LogicControler (PLC), unit kontrol PLC mempunyai keuntungan yaitu mudah untukdilakukan pelacakan bila terjadi masalah, disamping itu dapat dilakukan monitoringsecara visual dengan komputer jika terdapat input atau output yang tidak berfungsi

Dari uji performansi alat ukur baik metode Union Jack maupun metode Kisididapatkan, bahwa alat ukur kerataan permukaan yang dibuat mempunyaipenyimpangan maksimum 3 m untuk metode Union Jack, sedangkan untuk metodeKisi penyimpangan maksimumnya adalah 5 m. Artinya ketelitian alat ukur kerataanpermukaan dengan kontrol PLC tersebut mempunyai ketelitian 5 m.Kata kunci: Alat ukur kerataan, PLC

PENDAHULUAN

Untuk mengetahui tingkat kerataan permukaan logam, ada berbagai macam caramaupun alat ukurnya. Salah satunya adalah dengan menggunakan alat ukur kerataanpermukaan tipe gantry sebagaimana yang dikembangkan di Laboratorium Perencanaandan Pengembangan Produk Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS . Pengembangan alat ukurkerataan tersebut dilakukan oleh Ziyad Auliy dan Rio Borneo [2006], pengembanganalat ukur kerataan permukaan yang telah dilakukan dititikberatkan pada pengembanganunit kontrol, rangka, dan pengembangan mekanisme gerak .Pengembangan lanjutan alat ukur kerataan tersebut dilakukan oleh Afrie Adhitya Putra,Dhimas Wahyu Wibowo dan Ustadi Ridwan pada tahun 2008, pengembangandititikberatkan pada pengembangan unit kontrol, rangka, dan pengembanganmekanisme gerak. Rangka dimodifikasi setelah dievaluasi dengan metode FMEA(Failures Modes and Effects Analysis methods). Afrie Aditya Putra telahmengembangkan unit kontrol alat ukur kerataan permukaan yang digunakan untuk

mailto:[email protected]


ISBN : 978-602-97491-2-0A-39-2

mengontrol gerakan sensor LVDT atau Dial Indikator supaya dapat berhenti pada titiktitik yang telah ditentukan. Alat ukur kerataan tersebut seperti ditunjukkan gambar 1.

Gambar 1 Alat ukur kerataan permukaan [Afrie Adhitya Putra, Dhimas Wahyu Wibowodan Ustadi Ridwan; 2008]

Dari evaluasi yang telah dilakukan, alat ukur kerataan permukaan tersebut belumsempurna, dimana terjadi beberapa kesalahan yang berpengaruh pada hasil pengukuran.Kesalahan tersebut adalah sebagai berikut: Kadang-kadang sensor LVDT atau Dial Indikator berhenti sebelum titik yang

ditentukan, kadang-kadang berhenti melebihi titik yang telah ditentukan, sehinggatitik pengukuran pada pengujian pertama dengan pengujian berikutnya tidak beradapada satu titik.

Pada waktu terjadi perubahan arah gerakan LVDT atau Dial Indikator dari arahkanan ke arah kiri dan dari arah maju ke arah mundur atau sebaliknya akan terjadipergeseran posisi titik pengukuran

Dari 3 kali uji pengukuran pada metode Kisi maupun Union Jack mempunyai nilaipenyimpangan maksimum 107 m untuk metode Kisi, sedangkan untuk metodeUnion Jack nilai penyimpangan maksimumnya 117 m.

Dari uraian diatas maka perlu dikembangkan alat ukur kerataan permukaan dengan unitkontrol (pengendali) Programable Logic Controler (PLC)

METODA PENGEMBANGAN

Untuk mencapai tujuan penelitian, maka digunakan tahapan-tahapan penelitian sebagaiberikut:

Studi literaturStudi literatur mengenai alat ukur kerataan, metode pengukuran yang digunakan daninformasi lain dari buku-buku referensi yang berkaitan dengan permasalahan yang akandibahas.

Evaluasi alat ukur kerataan yang sudah adaEvaluasi alat ukur kerataan yang sudah ada kemudian dilakukan perumusan masalah.

Perancangan mekanisme dan unit kontrola. Perancangan mekanisme

- Perancangan rel pengarah gerakan pembawa dial indikatorPembawa dial indikator harus dapat digerakkan dengan ringan (gesekannya kecil)tetapi kelonggarannya harus sekecil mungkin baik arah X maupun arah Y

- Perancangan gerakan Dial Indikator


ISBN : 978-602-97491-2-0A-39-3

Dial Indikator dirancang dapat bergerak pada arah X, arah Y, arah XY, arah –XY,arah X–Y, arah –X–Y dan arah zero (posisi awal)

b. Perancangan Unit kontrol (pengendali)Pada tahap ini dilakukan proses perancangan unit kontrol yang mencakup,- Perancanngan komponen yang digunakan- Perancangan diagaram lader

Perakitan mekanisme dan unit kontrol alat ukur kerataanDari gambar hasil perancangan komponen mekanisme dan komponen unit kontroldirakit menjadi satu unit alat ukur kerataan permukaan yang kemudian dilakukanpemrograman pada PLC sesuai dengan perancangan diagram lader.

Uji FungsiSetelah komponen alat ukur dirakit dan dilakukan pemrograman pada PLC, selanjutnyadilakukan uji fungsi pada komponen-komponen utamanya dengan melakukan evaluasiterhadap gerakan dan performansi alat ukur. Apabila terdapat suatu masalah, dapatdilakukan perubahan atau perbaikan pada mekanisme dan gambar diagram lader.

Kalibrasi alat ukurKalibrasi alat ukur bertujuan untuk mengetahui penyimpangan yang dimiliki oleh alatukur tersebut, kalibrasi dengan cara mengukur benda ukur standar menggunakan dialindikator dengan metode Kisi dan metode Moody (union-jack).

Performansi alat ukurSetelah dilakukan kalibrasi alat ukur maka akan dapat diketahui besarnyapenyimpangan alat ukur terhadap benda ukur standar, dengan demikian akan diketahuibesarnya nilai kompensasi alat ukur bila digunakan untuk mengukur benda ukur.

Kesimpulan dan saranDari hasil perancangan hingga percobaan pengukuran benda ukur, dapat dibuat suatukesimpulan yang sesuai dengan tujuan penelitian dan saran untuk perbaikan alat ukurkerataan.

PERANCANGAN

Perancangan Mekanisme Alat UkurMekanisme alat ukur kerataan permukaan adalah merupakan bagian dari alat ukurkerataan permukaan yang berfungsi sebagai benggerak dial indikator, adapun komponenmekanisme tersebut adalah base, rangka, rail, ulir penggerak, coupling dan pembawadial indikator.

Perancangan BaseBase adalah komponen mekanisme alat ukur kerataan yang berfungsi sebagai landasanbenda ukur dan tumpuan kerangka. Komponen tersebut dibuat dari bahan plat bajadengan tebal 10 mm, agar permukaannya benar-benar rata, maka pengerjaanyadilakukan di mesin CNC miling.

Perancangan rangkaKerangka adalah komponen mekanise alat ukur kerataan yang berfungsi untukmenopang seluruh komponen penggerak pembawa dial indikator, komponen tersebutdibuat dari pipa stainless steel 304 segi empat 25 mm x 25 mm dengan tebal 2 mm,sehingga dengan dimensi tersebut kerangka akan kokoh.


ISBN : 978-602-97491-2-0A-39-4

Perancangan railRail adalah komponen mekanis yang berfungsi sebagai penopang dan lintasan gerakanpembawa dial indikator, agar pembawa dial indikator dapat bergerak dengan lancar(gesekannya kecil) dan mempunyai kelonggaran yang kecil, sehingga pada waktu dialindikator digerakkan untuk mengukur kerataan dari titik satu ke titik yang lainpenyimpangannya sekecil mungkin. Untuk itu rail pengarah pembawa dial indikatordirancang dari sliding roll seperti pada bambar 2.

Gambar 2 Sliding roll

Perancangan ulir penggerak pembawa dial indikatorUlir penggerak pembawa dial indikator berfungsi untuk menggerakkan pembawa dialindikator dengan cara memutar ulir tersebut dengan motor DC, agar sensor yangmendeteksi gerakan dial indikator dapat diatur dengan mudah, maka ulir tersebut dibuatdengan diameter 10 mm dengan kisar 1,5 mm, sehingga bila piringan detektor diberi 3,maka setiap satu putaran ulir penggerak sensor akan mendeteksi tiga kali. Komponen inidibuat dari bahan stainless steel 304 yang sifatnya tidak berkarat dan tidak mengandumgunsur besi sehingga tidak dapat dipengaruhi oleh magnet. Bentuk Ulir penggerak dialindikator dapat dilihat pada gambar 3.

Gambar 3 Ulir penggerak pembawa dial indikator

Perancangan couplingcoupling berfungsi untuk mencegah terjadinya puntiran antara poros motor dan ulirpenggerak pembawa dial indikator bila posisi kedua komponen tersebut kurangsesumbu. Dengan dipasang coupling putaran ulir penggerak pembawa dial indikatorakan stabil. Komponen ini dibuat dari bahan alumunium, bentuk coupling dapat dilihatpada gambar 4.

Gambar 4. coupling

Perancangan Unit Kontrol (pengendali) alat ukur kerataanUnit kontrol alat ukur kerataan permukaan adalah merupakan bagian dari alat ukurkerataan permukaan yang berfungsi sebagai pengendali gerakan dial indikator, adapunkomponen utama yang digunakan pada unit kontrol tersebut adalah sebagai berikut:

Programable Logic Controler (PLC)PLC berfungsi untuk prosesor dari komponen input dan komponen output, jumlah inputdan output (IO) yang diperlukan didasarkan pada jumlah komponen input dankomponen output, berdasarkan diagram blok pada gambar 4.5 jumlah output ada 6ditambah 3 untuk lampu kontrol metode dan switch ON sehingga jumlah output yang


ISBN : 978-602-97491-2-0A-39-5

dibutuhkan adalah 9. PLC yang akan digunakan adalah OMRON CPM1A, untukmemenuhi jumlah output 9 maka harus menggunakan IO 30 yaitu terdiri dari 18 inputdan 12 output. PLC OMRON CPM1A dengan IO 30 dapat dilihat pada gambar 5

Gambar 5. PLC OMRON CPM1A dengan IO 30

Counter DigitalCounter digital berfungsi untuk mengukur panjang gerakan dial indikator dengan caramengcounter jumlah putaran motor yang digunakan untuk memutar pembawa dialindikator. Bentuk counter digital dapat dilihat pada gambar 6.

Gambar 6. Counter digital

Motor DCMotor DC berfungsi untuk memutar mekanisme penggerak dial indikator, pada alatukur kerataan permukaan ini menggunakan 2 motor DC yang berfungsi menggerakkandial indikator arah X dan arah Y, motor tersebut sudah dilengkapi dengan gearreduction, sehingga putaran outputnya hanya 80 rpm. Bentuk motor DC yang digunakanpada alat ukur kerataan tersebut dapat dilihat pada gambar 7.

Gambar 7. Motor DC

SensorSensor berfungsi untuk merespon jarak yang ditempuh oleh dial indikator berupapemberian input pada counter digital, gerakan translasi dial indikator berasal dari gerakputar poros berulir berdiameter 10 mm dengan kisar 1.5 mm, Sensor yang digunakanpada sistem ini adalah sensor magnetik (ret switch). Bentuk sensor magnetik dapatdilihat pada gambar 8.

Gambar 8. Sensor magnetik (ret switch)


ISBN : 978-602-97491-2-0A-39-6

PERAKITAN

Perakitan Mekanis Alat Ukur KerataanSetelah semua komponen mekanisme selesai dibuat, selanjutnya dilakukan perakitan.Perakitan komponen mekanis secara lengkap dapat dilihat pada gambar 9

Gambar 9. Assembly mekanisme alat ukur kerataan

Perakitan komponen elektronikKomponen elektronik yang akan digunakan untuk unit control (pengendali) diantaranya,PLC, counter digital, relay, push buttom switch, togel switch, socket dan power supply.Susunan kontrol panel switch dapat dilihat pada gambar 10a sedangkan rangkaian unitkontrol dapat dilihat pada gambar 10b

(a) (b)Gambar 10 Kontrol panel dan unit kontrol

Uji FungsiUji fungsi dilakukan untuk mengetahui apakah mekanisme, unit kontrol dan diagramlader sudah sesuai dengan fungsi yang diinginkan. Karena proses pengukuranmenggunakan unit kontrol PLC, yang mana pada waktu dilakukan pengukuranprosesnya dapat di mnitor dengan komputer, maka apabila terjadi masalah pada prosespengukuran akan segera diketahui permasalahannya. Bila ada masalah periksa kembaliperancangan mekanisme, perancangan unit kontrol dan perancangan diagram lader.

Kalibrasi alat ukur kerataanKalibrasi alat ukur kerataan menggunakan dial indikator yang mempunyai ketelitian 1m dengan benda ukur standar. Kalibrasi dilakukan dengan metode kisi dan metodeunion jack masing-masing dilakukan tiga kali. Kalibrasi alat ukur kerataan bertujuanuntuk mengetahi penyimpangan alat ukur kerataan, adapun langkah langkah kalibrasialat ukur kerataan permukaan tersebut adalah sebagai berikut :a. Hidupkan powerb. Masukkan data gerakan dial indikator pada counter digital X dengan angka 8c. Masukkan data gerakan dial indikator pada counter digital Y dengan angka 8d. Hidupkan ON PROGRAMe. Posisikan metode pada KISI atau Union Jackf. Tekan push buttom switch HOME (tunggu sampai pembawa dial indikator berhenti)


ISBN : 978-602-97491-2-0A-39-6

PERAKITAN








ISBN : 978-602-97491-2-0A-39-6

PERAKITAN








ISBN : 978-602-97491-2-0A-39-7

g. Tekan tombol reset pada counter digital X dan counter digital Yh. Pasang dial indikator pada mekanisme pembawa dial indikator (lihat gambar 11)i. Letakkan Benda ukur di atas base (lihat gambar 11)j. Ujung sensor dial indikator disentuhkan pada benda kerja pada koordinat 0,0 (lihat

gambar 11)k. Angka dial indikator diset nol (lihat gambar 11)l. Tekan push buttom switch STARTm.Setiap dial indikator berhenti, lakukan pencatatan

Gambar 11. Seting benda ukur standar dan dial indikator

Uji PerformansiSetelah dilakukan kalibrasi alat ukur dengan metode Kisi maupun metode Union Jack,hasil kalibrasi alat ukur tersebut akan digunakan sebagai nilai kompensasai hasilpengukuran benda ukur. Dari tiga kali kalibrasi dengan metode Kisi maupun metodeUnion Jack didapatkan nilai penyimpangan maksimum pada metode kisi sebesar 5 m,sedangkan penyimpangan maksimum pada metode Union Jack sebesar 3 m. Artinyaketelitian alat ukur kerataan permukaan dengan kontrol PLC tersebut mempunyaiketelitian 5 m.

KESIMPULAN

Dari uraian dan pembahasan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagaiberikut ;1. Alat ukur kerataan yang telah dirancang dan dibuat dapat digunakan untuk mengukur

kerataan permukaan dengan metode Kisi dan metode Union Jack untuk luasanberbentuk persegi maupun persegi panjang.

2. Alat ukur kerataan permukaan dengan kontrol PLC mempunyai ketelitian 5 m.

DAFTAR PUSTAKA

Auliya, Ziyad (2006), Pengembangan Unit Kontrol Alat Ukur Kerataan, JurusanTeknik Mesin FTI-ITS.

Budiyanto, A., Wijaya, A. ( 2003), Pengenalan Dasar-Dasar PLC (ProgrammableLogic Controller). Yogyakarta : Gava Media.

Eko Putra, A. (2004), PLC Konsep, Pemrograman dan Aplikasi (OmronCPM1A/CPM2A dan ZEN Programmable Relay). Yogyakarta : Gava Media.


ISBN : 978-602-97491-2-0A-39-8

N.A. Widyanahar. Elektronika dan Instrumentasi. FMIPA UGM Yogyakarta.http://www.elektroindonesia.com/elektro/instrum11.html.

OMRON. 2000. CQM1 Programmable Controllers Programming Manual. (CD-ROM.OMRON Product Catalogue Collection.)

OMRON. 2000. Product Information. (CD-ROM. OMRON Product CatalogueCollection.)

Pemanfaatan Programmable Logic Controller (PLC) dalam Dunia Industri,http://www.ubb.ac.id

Petruzella, D. Frank (2001), Elektronik Industri. Yogyakarta :ANDI.

Putra, Afrie A. (2008), Pengembangan Unit Kontrol Alat Ukur Kerataan, JurusanTeknik Mesin FTI-ITS.

Putranto, Rio B. (2006), Pengembangan Rangka dan Mekanisme Gerak Alat UkurKerataan, Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS.

Rochim, Taufiq (1985), Spesifikasi Geometris Metrologi Industri dan Kontrol Kualitas,Lab. Teknik Produksi dan Metrologi Industri Jur. Teknik Mesin FTI ITB.

Yulianto, A. (2006). Panduan Praktis Belajar PLC (Programmable Logic Controller).Jakarta : PT Elex Media Komputindo.

http://www.elektroindonesia.com/elektro/instrum11.html

http://www.ubb.ac.id

alat ukur kerataan permukaan …mmt.its.ac.id/download/semnas/semnas xiii/mi/39. prosiding...

Documents