PENGENDALIAN MESIN INDUSTRI SECARA ELEKTROPNEUMATIK
Oleh :
Margiono Abdillah
Penerbit :
YAYASAN KEMAJUAN TEKNIK
Pengendalian Mesin Industri Secara Elektropneumatik
Ditulis dan disusun oleh
: Margiono Abdillah
Desain cover dan tata letak
: Listron Surya Teknik
Dicetak dan diterbitkan oleh
: Yayasan Kemajuan Teknik Website: www.yktpublisher.net Telp. +62857 3782 4004 Email: admin.cs@yktpublisher.net
Distributor tunggal
: UD. Listron Surya Teknik Jl. Budiutomo (Komp. Surya Kencana II No.D2) Pontianak – 78243 Telp. +62852 4982 4004 Website: listronsuryateknik.meximas.com Email: listronsuryateknik.ptk@gmail.com
Cetakan I
: Tahun 2016
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang Dilarang memperbanyak karya tulis ini dalam bentuk dan dengan cara apapun, termasuk fotocopy, copy paste dan scan tanpa seizin tertulis dari Penulis atau Penerbit.
ISBN : 978-602-380-010-0
Š Yayasan Kemajuan Teknik 2016
KATA PENGANTAR Buku yang berjudul “Pengendalian Mesin Industri Secara Elektropneumatik� ditulis dan disusun sebagai salah satu usaha untuk meningkatkan kualitas proses pembelajaran di Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) kelompok teknologi dan rekayasa, khususnya pada program keahlian Teknik Ketenagalistrikan, Teknik Elektronika dan Teknik Pemesinan. Usaha tersebut sebagai tindak lanjut dari reformasi sistem pendidikan kejuruan yang diserahi tugas untuk menyiapkan tamatan dengan kompetensi yang sesuai dengan kebutuhan dunia kerja. Buku ini ditulis dan disusun bukan semata-mata merujuk pada Kurikulum Spektrum 2013 dimana isi maupun teknik pengajarannya mengacu pada pendekatan pelatihan berbasis kompetensi, tetapi juga mengacu pada perkembangan teknologi kelistrikan dan elektronika industri serta otomasi di industri saat ini. Dengan demikian buku ini diharapkan dapat digunakan sebagai pegangan bagi guru dan siswa untuk meningkatkan kelancaran proses pembelajaran baik secara klasikal maupun secara mandiri dalam upaya pencapaian penguasaan kompetensi pengendalian mesin industri secara elektropneumatik yang berkembang pada saat ini. Tetapi tidak menutup kemungkinan dapat juga sebagai referensi bagi pembaca sekalian yang ingin mempelajari
atau
mendalami
tentang
pengendalian
mesin
industri
secara
elektropneumatik. Meskipun penulis sudah berusaha semaksimal mungkin demi kesempurnaan buku ini, namun bagaimanapun juga buku ini dirasa masih belum sempurna. Untuk itu kepada para guru, para siswa dan semua pembaca dimohon saran dan kritik yang membangun guna melengkapi, memperkaya dan memperdalam isi materi buku ini dengan membaca referensi lainnya yang terkait dan lebih sempurna demi perbaikan dan penyempurnaan buku ini.
Pontianak, 2016 Penulis
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR …………………………………………………………………. i DAFTAR ISI ………………………………………………………………………….. ii
BAB I : PENGENALAN SISTEM KONTROL PNEUMATIK A. DINAMIKA DAN KARAKTERISTIK UDARA 1. Hukum Boyle-Mariotte …….………………………………………….. 6 2. Hukum Charles-Gay Lussac ……………………………………...…… 8 3. Hukum Boyle-Gay Lussac …………………………………………….. 9 4. Hukum Pascal …………………………………………….…………… 9
B. PERSIAPAN DAN DISTRIBUSI UDARA BERTEKANAN 1. Pencemaran Udara ………………...……………...………..………… 11 2. Pengeringan Udara Bertekanan ………………………………...…… 12 a. Pengeringan Dengan Cara Penyerapan ………………….………. 12 b. Pengeringan Dengan Cara Endapan ……………………….……. 13 c. Pengeringan Dengan Cara Suhu Rendah ………………………… 14
3. Penyaringan Udara Bertekanan ……………………………..………. 15 4. Regulator dan Pengukur Tekanan Udara…………...……..…….……. 18 5. Pelumasan Udara Bertekanan ………………………………………... 20 6. Unit Pelyanan Udara (Air Service Unit) …………..…………………. 21 7. Pemeliharaan Filter Udara …………………………………………… 22 8. Distribusi Udara Bertekanan ……………………………….………… 23 a. Ukuran Pipa Saluran ……………………………………...……… 24 b. Pemasangan Pipa Saluran ………………………………………... 24 c. Bahan-Bahan Pipa Saluran ………………………………………. 24 1) Saluran Utama ……………………………………………….. 25 2) Perlengkapan Saluran ……………………………………...… 26 3) Kerugian Yang Terjadi Dalam Pipa ………………...……….. 26
d. Penyambung Saluran (Line Connector) …………………….……. 27
C. SUMBER PEMBANGKIT PNEUMATIK 1. Jenis-Jenis Kompresor Udara ……………………………………..…. 29 2. Kriteria Pemilihan Kompresor Udara …………………………………32 a. Penghantaran Volume ……………………………………………. 32 b. Tekanan …………………………………………………...……… 32 c. Penggerak ………………………………………...……………… 33 d. Pengaturan ……………………………………………………….. 34 e. Pendinginan ……………………………………………...………. 36 f. Tempat Pemasangan ………………………………………...…… 36 g. Penampung Udara Bertekanan ……………………………...…… 36
BAB II : PENGOPERASIAN SISTEM KONTROL PNEUMATIK A. BAGIAN-BAGIAN SISTEM KONTROL PNEUMATIK …………….. 38 1. Aktuator Kontrol Pneumatik ………………………………..……… 41 a. Silinder Kerja Tunggal …………………………………………. 42 b. Silinder Kerja Ganda …………………………………………… 46 c. Perhitungan Penggunaan Silinder Pneumatik ……..…………… 49 1) Menentukan Diameter Tabung Silinder ……………………. 49 2) Menentukan Konsumsi Udara Bertekanan …………….…… 50 3) Menentukan Flow Rate Katup Selenoid ……………………. 51 4) Menentukan Gaya Dorongan Silinder ……………...………. 51 5) Menentukan Gaya Tarikan Silinder ………………...……… 52 6) Menentukan Kecepatan Langkah Silinder …………………. 52
d. Aktuator Gerakan Putar ………………………………………… 52 e. Altuator Jamak ……………………………………….………….53
2. Katup Kontrol Pneumatik …………………………...……………… 55 a. Katup Kontrol Arah …………………………………………….. 56 1) Simbol Katup Kontrol Arah dan Cara Penggambarannya…...56
2) Jenis-Jenis Penggetak Katup Kontrol Arah ………………… 59 3) Penggambaran Katup Kontrol Arah Secara Operasional…….62
b. Katup Satu Arah………………………………………………… 62 1) Katup Non-Return/Katup Check …………………………… 62 2) Katup Dua Tekanan/Katup Fungsi AND ……………….….. 63 3) Katup Bergantian/Katup Fungsi OR ……………………….. 65 4) Katup Pembuangan Cepat……………………………...…… 66
c. Katup Kontrol Aliran …………………………………………… 67 1) Katup Cekik Dua Arah ………………………………………70 2) Katup Cekik Satu Arah ……………………………………....71
d. Katup Kontrol Tekanan ………………………………………… 72 1) Katup Pengatur Tekanan ………………………………….... 72 2) Katup Pembatas Tekanan ………………………...………… 72 3) Katup Saklar Tekanan ……………………………...………. 73
e. Katup Penutup ………………………………………………….. 74
f. Katup Kombinasi/Katup Penunda Waktu ……………..……….. 75 1) Katup Penunda Waktu NC …………………………………. 75 2) Katup Penunda Waktu NO………………………………….. 76
3. Elemen Input ……………………………………………………….. 76
B. DIAGRAM ALIR DAN TATA LETAK KOMPONEN ……….……… 79
C. ARTI PENANDAAN ELEMEN KONTROL …………………………. 82 1. Penandaan Dengan Angka ……………………………….…………. 82 2. Penandaan Dengan Huruf …………………………………...……… 83
D. CONTOH APLIKASI SISTEM KONTROL PNEUMATIK ……….…. 84 1. Pengendalian Silinder Dengan SistemLangsung …...………………. 84 2. Pengendalian Silinder Dengan Sistem Tak langsung ………....……. 85 3. Pengendalian Kecepatan Silinder ………………..…………………. 86 a. Pengendalian Kecepatan Silinder Kerja Tunggal ………………. 87 b. Pengendalian Kecepatan Silinder Kerja Ganda ………….……... 87
BAB III : SISTEM KONTROL ELEKTROPNEUMATIK A. ELEMEN/KOMPONEN KONTROL ELEKTROPNEUMATIK ..….. 89 1. Unit Catu Daya (Power Supply) ………………………………….. 91 2. Tombol Tekan dan Saklar Kontrol ……………………………….. 92 a. Tombol Tekan Tunggal ………………………………………. 93 b. Tombol Tekan Ganda ………………………………………….94 c. Tombol Tekan Pengunci ……………………………………… 94
3. Sensor Penempatan Pneumatik dan Pengukur Tekanan ………….. 95 4. Saklar Pembatas (Limit Switch) ………………………………….. 95 5. Saklar Proximiti (Proximity Switch) ………………….………….. 96 6. Saklar Tekanan Elektrik …………………………………………... 98 7. Saklar Tekanan Mekanik …………………………………………100 8. Relay dan Kontaktor Magnet …………………………….……….100
B. STANDAR DIGARAM RANGKAIAN KELISTRIKAN ……….….105 1. Diagram Rangkaian ………………………..…..…………....…… 108 2. Metode Penggambar DiagramRangkaian ………...……….…...... 110 a. Metode Penggambaran Diagram Rangkaian Pneumatik……...110 b. Metode Penggambaran Diagram Rangkaian Elektrik ………...111
C. DIAGRAM POSISIONAL DAN LANGKAH PERPINDAHAN 1. Diagram Posisional (Sketsa Posisi) …………………………...…. 112 2. Diagram Langkah Perpindahan (Displacement Step Diagram)...…113
D. CONTOH APLIKASI SISTEM KONTROL ELEKTROPNEUMATIK 1. Rangkaian Satu Aktuator ………………………………….…...... 118 2. Rangkaian Dua Aktuator …………………………………..…….. 121
BAB IV : APLIKASI SISTEM KONTROL ELEKTROPNEUMATIK A. PROSEDUR PERANCANGAN SISTEM KONTROL ……...………123 1. Perancangan Proyek ………………………………………...…… 123 2. Implementasi ………………………………………………….…. 124
B. PROSEDUR IMPLEMENTASI SISTEM KONTROL …………....…126 1. Merancang Sistem …………………………………………...….. 127 2. Memodifikasi Sistem ……………………………………………. 127 3. Merancang Algoritma Kontrol …………………..……………… 127
C. CONTOH APLIKASI ALAT/MESIN DENGAN KONTROL ELEKTROPNEUMATIK ….…………………………………………134 1. Aplikasi Alat Pengangkat …………………………………………134 2. Aplikasi Mesin Stamping …………………………………………139 3. Aplikasi Mesin Bor Sistem Pneumatik ………………………….. 145 4. Aplikasi Mesin Hot Embossing Sandal …………………………. 150 5. Aplikasi Alat Pembuat Briket Batubara …………………………..158
BAB V : APLIKASI SISTEM KONTROL PLC DAN PNEUMATIK A. KOORDINASI ANTARA KONTROL PLC DAN PNEUMATIK …....164
B. PENGUBAHAN DIAGRAM ELEKTRIK MENJADI DIAGRAM LADDER …………………………………………...……. 165
C. KORELASI ANTARA DIAGRAM LADDER DENGAN DIAGRAM RANGKAIAN PNEUMATIK ……………….………….. 166
D. PROGRAM PLC UNTUK PENGENDALI SISTEM PNEUMATIK
1. Memprogram PLC Untuk Pengendali Sistem Pneumatik……...…...169 2. Menginstal Input/Output Pneumatik Kedalam PLC ……..….……..170 3. Mengoperasikan Rangkaian Pneumatik Dengan PLC ……………. 174
E. PERANCANGAN APLIKASI SISTEM KONTROL PLC DAN PNEUMATIK 1. Sistem Kontrol Mesin Pemindah dan Pensortir Material ………… 174 2. Sistem Kontrol Mesin Pemotong dan Pengepak Pipa PVC ….…… 191 3. Sistem Kontrol Mesin Pres Paving Blok ………………………….. 197 4. Sistem Kontrol Mesin Weigh Checker ……………………………. 200
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………..………………… 205