< Previous 342 Sistem Pengendalian Gambar 4.77 Diagram kontrol dan diagram daya Pengendali starter motor rotor lilit dengan pengasutan resistor Sistem Pengendalian 343 4.4 Elektro Pneumatik 4.4.1 Pendahuluan Pneumatik mempunyai peranan yang penting dalam industri modern, penggu-naannya meningkat seiring dengan per-kembangan teknologi di dunia industry, khususnya di bidang teknologi kontrol instrument. Kata “PNEUMA” berasal dari bahasa Yunani kuno, yang berarti nafas atau angin. Istilah pneumatik berarti ilmu mengenai gerakan udara dan gejala-gejalanya dan elektro pneumatik merupakan gabungan fungsi antara gerakan udara dan aliran listrik. Modul ini memuat simbol-simbol pneumatik dasar dan metode yang sistematis untuk membuat rangkaian-rangkaian (circuit) dengan maksud untuk mendapatkan gambaran yang jelas dari pemakaiannya di industri. 4.4.2 Simbol-Simbol 4.4.2.1 Bagian Pensuplai x Kompresor Simbol : Fungsi: Fungsi kompresor adalah untuk mensuplai udara bertekanan ke sistem kontrol pneumatik. 4.4.2.2 Bagian Aktuator (Penggerak) x Aktuator Linier 1. Silinder Fungsi: Untuk mengubah tekanan udara menjadi gerakan translasi dari batang piston. Jenis Silinder a. Single Acting Cylinder (SAC) Gerakan keluar dari batang piston dilakukan oleh udara bertekanan, sedangkan gera-kan balik dilakukan oleh pegas. b. Double Acting Cylinder (DAC) Gerakan keluar maupun gera-kan balik dari batang piston dilakukan oleh udara berteka-nan. Simbol: Single Acting Cylinder (SAC) Prinsip kerja: Pada kondisi normal posisi silin-der seperti pada gambar di ba-wah ini, yaitu batang piston se-lalu berada pada posisi “0” karena adanya gaya dorong dari pegas. Apabila udara bertekanan dima-sukkan ke lubang P maka gaya tekan udara akan mengalahkan gaya dorong pegas sehingga P0 1 P0 1 344 Sistem Pengendalian batang piston akan bergerak dari posisi “0” ke posisi “1” seperti gambar berikut ini Apabila aliran udara bertekanan pada lubang P dihentikan maka posisi silinder kembali seperti gambar a karena mendapat gaya dorong dari pegas. Simbol: Double Acting Cylinder (DAC) Prinsip kerja: Kondisi normal silinder, batang piston bias terletak pada posisi “0” seperti gambar berikut (Gambar atas) atau terletak pada posisi “1” (Gambar bawah). Apabila udara bertekanan dima-sukkan ke lubang P maka piston akan bergerak dari posisi “0” ke posisi “1” jika dalam keadaan normal piston berada pada posisi “0” (Gambar c). Sedangkan apabila udara bertekanan dimasukkan ke lubang P’ maka piston akan bergerak dari posisi “1” ke posisi “0” apabila dalam keadaan normal piston berada pada posisi “1” (Gambar d). x Aktuator rotasi Fungsi : Untuk mengubah tekanan udara menjadi gerakan rotasi dari poros aktuator. Simbol : Prinsip kerja : Aktuator rotasi (rotational actuator) pada hakekatnya adalah sama seperti turbin yang terdiri dari tiga komponen utama yaitu casing, blade (sudu) dan poros. Apabila udara bertekanan dialirkan ke lubang P maka udara akan mendorong sudu-sudu yang menempel pada poros sehingga poros akan berputar dan udara buangan akan keluar melalui lubang R. 4.4.2.3 Simbol-simbol untuk sambungan A, B, C : Garis kerja P : Persediaan udara, hubungan dengan udara kompresi (udara yang dimampat-kan) R, S, T : Saluran, titik pembuangan L : Garis kebocoran P RP 0 1 0 1 P P’ 0 1 1P P’ Sistem Pengendalian 345 Z, Y, X : Garis-garis pengontrol 4.4.2.4 Katup Katup digambarkan dengan segi empat, banyaknya segi empat menentukan banyaknya posisi yang dimiliki oleh sebuah katup. Contoh : Penamaan katup ditentukan berdasarkan banyaknya lubang pada salah satu posisi per banyaknya posisi dalam setiap lubang juga posisi awal dari katup. Posisi normal katup selalu berada pada posisi sebelah kanan, sehingga simbol-simbol sambungan selalu diletakkan pada kotak sebelah kanan. Contoh : Katup di atas mempunyai dua lubang yaitu lubang P dan lubang A dimana lubang P adalah tempat masuknya udara bertekanan ke dalam katup sedangkan lubang A adalah lubang keluaran udara dari dalam katup, dan katup tersebut mempunyai 2 posisi yaitu posisi tertutup (kotak sebelah kanan) dan posisi terbuka (kotak sebelah kiri) sedangkan pada posisi normal katup tersebut berada pada posisi tertutup (Kotak sebelah kanan alirannya tertutup). Katup di atas mempunyai dua lubang yaitu lubang P dan lubang A dimana lubang P adalah tempat masuk-nya udara bertekanan ke dalam katup. Lubang A adalah lubang keluaran udara dari dalam katup, dan katup tersebut mempunyai 2 posisi yaitu posisi terbuka (kotak sebelah kanan) dan posisi tertutup (kotak sebelah kiri). Pada posisi normal katup tersebut berada pada posisi terbuka (terdapat anak panah dari P ke A menandakan aliran terbuka). 4.4.2.5 Katup pengontrol arah (directional control valve) Katup di atas mempunyai tiga lubang yaitu lubang P, lubang A dan lubang R dimana lubang P adalah tempat masuknya udara bertekanan ke dalam katup sedangkan lubang A adalah lubang keluaran udara dari dalam katup yang akan dihubungkan ke komponen berikutnya dan Lubang R adalah lubang pembuangan udara ke atmosfir. 1 posisi Tanda panah menunjukkan arahaliranudaraHuruf T mengindikasikan aliran udara tertutupPAKatup 2/2 normal tertutup PAKatup 2/2 normal terbuka Katup 3/2, normal tertutup PRA2 posisi 3 posisi 346 Sistem Pengendalian Katup tersebut mempunyai 2 posisi yaitu posisi tertutup (kotak sebelah kanan) dan posisi terbuka (kotak sebelah kiri) sedangkan pada posisi normal katup tersebut berada pada posisi tertutup (karena aliran udara dari lubang P ke lubang A ditutup) sedangkan lubang A tersambung ke lubang pembuangan (R) artinya udara yang telah melakukan kerja dibuang melalui lubang A ke lubang R. Pada katup di atas antara lubang P ke lubang terbuka sedang lubang R tertutup. Katup di atas mempunyai 4 lubang dan 2 posisi 4.4.2.6 Katup Pengontrol Aliran Katup di atas berfungsi untuk membatasi laju aliran fluida yang masuk ke dalam silinder sehingga gerakan piston dalam silinder bisa diperlambat. Katup di atas berfungsi untuk membatasi atau mengontrol laju aliran fluida tetapi hanya satu arah saja, aliran dari lubang A ke lubang B bisa dikontrol sedang aliran sebaliknya dari lubang B ke lubang A tidak bisa dikontrol. Katup di atas berfungsi untuk memba-tasi tekanan dengan cara mengatur laju udara pembuangan. Katup 5/2 Katup penghambat dengan pembatas tetap (throttle valve with constant restriction)Katup pembatas tekanan dapat distel Katup pembatas tekanan dapat distel tanpa pembuangan PR A B R P S A B P R PRAKatup 3/2, normal terbuka PRA B Katup 4/2 Katup 4/3, posisi tengah tertutup A B R P S Katup 5/3, posisi tengahtertutupKatup pengontrol arus searah dapat distel A B Sistem Pengendalian 347 Katup di atas berfungsi untuk membata-si tekanan dengan cara mengatur laju udara yang mengalir ke system pneumatik. 4.4.2.7 Katup-katup yang tidak dapat dibalik. Katup di atas berfungsi untuk menyea-rahkan aliran, udara bertekanan hanya bisa mengalir dari lubang A ke lubang B tapi sebaliknya aliran dari lubang B ke lubang A terhambat. Fungsi dari katup mirip dengan fungsi diode pada pera-latan elektronika yaitu menyearahkan arus Katup diatas berfungsi sebagai gerbang OR sama seperti gerbang OR pada komponen elektronika digital yang cara kerjanya bisa disimpulkan pada table kebenaran seperti berikut : A B C 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 Keterangan : “0” menunjukkan tidak ada aliran udara dan “1” menunjukkan ada aliran udara Katup di atas berfungsi sebagai gerbang AND sama seperti gerbang AND pada komponen elektronika digital yang cara kerjanya bisa disimpulkan pada table kebenaran seperti berikut: A B C 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Keterangan : “0” menunjukkan tidak ada aliran udara dan “1” menunjukkan ada aliran udara Fungsi katup ini sama dengan katup searah kelebihannya adalah ketika ada aliran balik aliran tersebut akan dibuang lewat lubang pembuangan R. Katup gerbang OR (shuttle valve (OR Gate)) Katup pembuang cepat (quick exhaust valve) Katup tekanan ganda (katup gerbang AND) (Two pressure valve (AND gate)) C A B C A B P A R Katup aliran searah berpegas (check valve with spring) Katup aliran searah tanpa pegas (check valve without spring) A B 348 Sistem Pengendalian 4.4.2.8 Mekanisme Pengontrol x Dengan penggerak tangan x Penggerak mekanis Contoh Pemakaian : Gambar 4.78 Contoh pemakaian 1 Perhatikan gambar diatas pada kondisi normal (katup “a” maupun katup “b”) belum diberikan aktuasi, piston berada pada posisi “0” karena udara berteka-nan (garis tebal) dari kompresor (P) yang menuju katup “a” dan katup “b” alirannya tertutup oleh katup 3/2 Normally Close (katup “a” dan katup “b”), udara bertekanan mengalir ke silindaer pneumatic melalui katup 4/2 yang posisinya sedang mengalirkan udara lubang sebelah kanan yang memposisikan piston berada pada posisi “1”. Gambar 4.79 Contoh pemakaian 2 Umum (general) Tombol tekan Lever (tangkai) Pedal Plunyer Pegas xRoller lever (tangkai dengan roler) xRoller lever with idlereturna 0 1xbP PAPAPRABYZ RRaP RR a 0 1xb RPABYZ PAP A 1 Sistem Pengendalian 349 Ketika katup “a” (ditandai dengan anak panah) diaktuasi maka katup tersebut akan terbuka sehingga mengalirkan udara bertekanan yang akan merubah posisi katup 4/2 ke posisi sebelah kiri sehingga udara bertekanan dari kompresor mengalir ke sisi kiri dari katup 4/2 dan keluar dari lubang A yang menyebabkan piston bergerak ke posisi “1”. Sedangkan udara yang terdapat pada sisi kanan silinder akan dibuang melalui lubang pembuangan katup 4/2 (lubang R). Gambar 4.80 Contoh pemakaian 3 Ketika katup “b” (dan katup “a” dibiarkan bebas) di aktuasi maka katup tersebut akan terbuka sehingga mengalirkan udara bertekanan yang akan merubah posisi katup 4/2 ke posisi sebelah kanan sehingga udara bertekanan dari kom-presor mengalir ke sisi kiri dari katup 4/2 dan keluar dari lubang B yang menye-babkan piston bergerak ke posisi “0”. Sedangkan udara yang terdapat pada sisi kiri silinder akan dibuang melalui lubang pembuangan katup 4/2 (lubang R) 4.4.3 Sistem Komponen Pada sistem elektro pneumatik terdapat 4 kelompok dasar yaitu : 1. Power Supply (Pasokan energi) x Arus listrik x Udara bertekanan 2. Elemen-elemen masukan (Sensor) x Limit switch x Tombol tekan x Proximity sensor 3. Elemen pemroses (Prosessor) x Switching logic x Katup solenoid x Converter Pneumatik ke Elektrik 4. Aktuator dan elemen kontrol akhir x Silinder x Motor x Katup kontrol akhir Komponen-komponen alat kontrol di atas digambarkan oleh simbol-simbol yang mewakili fungsinya. Simbol-simbol tersebut dikombinasikan dan dirangkai sesuai dengan disain fungsi dari suatu sistem atau mesin untuk melakukan tugas tertentu. Dalam menggambar rangkaian, simbol-simbol komponen secara umum ditem-patkan sesuai dengan tingkatan suatu sistem. Tingkatan suatu struktur sistem dalam gambar rangkaian diatur sesuai dengan aliran sinyal. 0 xbP APAY Z RRP R P A B Gambar 4.81 Instalasi komponen Pneumatik 350 Sistem Pengendalian Solenoid mengaktuasikan katup kontrol arah dan relay bisa sebagai pemroses atau fungsi kontrol aktuator. Sebagai contoh: jika katup kontrol arah digunakan untuk mengontrol silinder, maka katup kontrol arah adalah elemen kontrol untuk kelompok aktuator. Jika elemen tersebut didefinisikan sebagai sinyal prosesor, maka harus ditempatkan pada kelompok prosesor. Gambar 4.82 Instalasi Komponen Elektrik Gambar 4.84 Pemrosesan sinyal Gambar 4.85 Rantai kontrol Gambar 4.83 Elemen-elemen Elektro-pneumatik SINYAL OUTPUT PROCESSING SINYAL SINYAL INPUT ALIRAN SINYAL ACTUATING DEVICE Final control element PROCESSING ELEMENTS INPUT ELEMENTS JABARAN PERANGKAT KERAS Sistem Pengendalian 351 Posisi swithes Contoh : Kita akan membangun suatu sistem pengontrol posisi Double Acting Cylinder, dengan menggunakan katup 5/2 single solenoid dan katup 5/2 double solenoid yang kendalikan dengan sistem kontrol elektro pneumatik. “Ketika tombol Start ditekan batang piston akan bergerak keluar (dari posisi s0 ke posisi s1), ketika piston sudah mencapai posisi maksimal (posisi s1) secara otomatis piston akan bergerak mundur ke posisi semula (posisi s1). Penyelesaian : 1. Tentukan arah gerakan piston : x Dengan diagram notasi A+ A- A + adalah piston bergerak dari posisi “0” ke posisi “1” x Atau dengan diagram tangga Garis dengan gradient positif menunjukkan piston bergerak dari posisi “s0” ke posisi “s1” Garis dengan gradient negative menunjukkan piston bergerak dari posisi “s1” ke posisi “s0” 2. Gambarkan Instalasi Komponen Pneumatik yang terdiri dari : x Actuator x Final Control Element x Energy supply Gambar 4.86 Rangkaian komponen pneumatik 1 xNormally open contact not actuated (Sambungan normal Normally open contact in the actuated position (Sambungan normal terbuka dalam posisi sedang teraktuasi) xxNormally closed contact not actuated (Sambungan normal tertutup dalam posisi tidak teraktuasi) Normally closed contact in the actuated position (Sambungan normal tertutup dalam posisi sedang teraktuasi)s0/Starts0s1xY1s0s1R SP A B xNext >