Pengantar Teknik Otomasi Industri

Teknik Otomasi Industri

Posted on January 19, 2012, 3:09 am, by English Vietnamese, under Teknik Otomasi Industri.

Pengantar Teknik Otomasi Industri
Otomasi (bahasa Greek berarti belajar sendiri), robotisasi atau
otomasi industri atau kontrol numerik merupakan pemanfaatan sistem
kontrol seperti halnya komputer yang digunakan untuk mengendalikan
mesin-mesin industri dan kontrol proses untuk menggantikan operator
tenaga manusia. Industrialisasi itu sendiri merupakan tahapan dalam
pelaksanaan mekanisasi, dimana konsep mekanisasi tetap mesin-mesin
industri dilakukan manusia sebagai operator dengan menempatkan
mesin sebagai pembantunya sesuai dengan permintaan kerja secara
fisik, yang jelas terjadi penurunan besar-besaran kebutuhan manusia
sebagai sensor begitu juga berkaitan dengan mental kerja.
Otomasi mampu meningkatkan aturan main dalam era ekonomi
global dan meningkatkan pengalaman kerja sehari-hari, misal seorang
insinyur dapat mengembangkan penggabungan berbagai ragam devais
secara otomatisbdan dengan bantuan model matematika dan peralatan
pengorganisasi untuk membangun sistem yang sangat kompleks
sehingga mempercepat pengembangan aplikasi dan kegiatan manusia.
Walaupun demikian masih banyak pekerjaan yang harus ditangani oleh
manusia, bahkan dengan berkembangnya teknologi otomasi memberikan
banyak peluang kerja bagi manusia, yang cocok dengan pemanfaat mata
manusia untuk pekerjaan presisi dan akurasi, pemanfaatan telinga
manusia, bahkan kebutuhan mutlak tenaga manusia untuk
mengidentifikasi dan mencium wewangian yang tidak mungkin dilakukan
oleh mesin otomatis. Pengenalan patern manusia, pengenalan bahasa
dan kemampuan produksi memang seyogyanya dilakukan oleh insinyur
di bidang otomasi.
Seorang spesialis harware komputer, pengguna programmable
logic controllers (PLCs), sering menerapkan sistem sinkronisasi aliran
input dari sensor dan disesuaikan dengan keadaan aliran output untuk
menentukan kondisi aktuator. Hal ini berfungsi untuk keperluan aksi
kontrol secara presisi, yang memang menjadi keharusan terkait dengan
kontrol hampir di semua proses industri. Pengalaman nyata yang sangat
menakutkan dunia adalah saat datangnya Y2K bug dimana komputer
diprediksi akan mengalami kekacauan, akan tetapi hal itu berjalan terus
bahkan banyak temuan baru di bidang komputer sebagai alat kontrol
otomaasi industri.
Human-machine interfaces (HMI) atau computer human interfaces
(CHI), yang lebih dikenal dengan man-machine interfaces, biasanya
digunakan untuk berkomunikasi dengan PLC dan komputer lainnya,
seperti entering dan monitoring temperatur atau tekanan untuk kontrol
otomatis atau untuk kebutuhan respon terhadap kondisi emergensi.
Orang yang bertugas dalam pelayanan monitor dan kontrol interface
tersebut sering disebut dengan operator stasiun. Bentuk lain
pemanfaatan komputer dalam bidang otomasi adalah pada perlatan tes
otomatis, dimana otomatis kontrol komputer yang digunakan pada
peralatan tes diprogram untuk mensimulasikan pekerjaan manusia
sebagai penguji dalam tes manual biasanya dalam bentuk aplikasi.
Gambar 1.1. Otomasi Kontrol Industri
Hal ini sering merupakan bentuk penyelesaian melalui
penggunaan peralatan tes otomatis untuk menentukan urutan secara
khusus (biasanya ditulis dalam program komputer), dan sekaligus
langsung mengendalikan peralatan tes untuk menyelesaikan tugas tes.
Sebagai bentuk akhir otomasi adalah dalam bentuk otomasi software,
yaitu pemanfaatan komputer sebagai pencatat makro kegiatan harian
pekerja (mouse dan keyboard) sebagai makro pemutaraan balik pada
waktu yang akan datang.
Gambar 1.2. Penggunaan robot dalam otomasi proses
(pembuatan mobil)
Dalam operasional otomasi industri tidak jarang ditemui
kegagalan, kerusakan atau gangguan yang harus diantisipasi dalam
bentuk perawatan dan pemeliharaan disamping layanan prima dalam
instalasi dan setup awal penerapan otomasi industri. Dilihat secara
hardware dan software sistem otomasi banyak berhubungan dengan
komponen elektronik, program komputer, pengukuran, sensor, aktuator
dan sistem pengaturan, oleh karena itu seorang pekerja yang
memberikan layanan dan penjaminan kualitas terhadap operasional
sistem industri harus memiliki kompetensi di bidang tersebut di atas
dilandasi teori dasar dan sikap yang profesional.
1.2 Sistem Otomasi
Kemajuan dibidang teknologi terutama pada bidang Elektronika
dan teknologi ICT sangat pesat dan ini sangat mempengaruhi kemajuan
pada proses produksi di industri, ada tuntutan bagi industri yaitu bekerja
cepat, optimnal, jumlah produksi banyak dan ketelitian serta akurasi
produk sebagai tuntutan kualitas harus dipenuhi. Untuk memnuhi tuntutan
tersebut tidak mungkin dipenuhi apabila masih mengandalkan
kemampuan manual dan menggantungkan produksi dari kerja sumber
daya manusia yang memiliki keterbatasan ketahanan bekerja dalam
waktu yang lama, kerja malam hari, ketelitian dan kesamaan karakteristik
hasil produk. Oleh karena itu sistem otomasi elektronika saat ini
berkembang sangat pesat baik dari sisi teknologi, konfigurasi, maupun
kapasitas dan kemampuannya. Sistem ini sangat universal dan fleksibel
sehingga dapat dimanfaatkan oleh industri kecil sampai dengan industri
besar di segala bidang dengan cakupan pemakaiannya sangat luas dan
beragam.
Sistem Otomasi Industri dapat diartikan sebagai sistem dengan
mekanisme kerja dikendalikan oleh peralatan elektronik ( electronic
hardware ) berdasarkan urutan-urutan perintah dalam bentuk program
perangkat lunak (electronic software ) yang disimpan di dalam unit
memori kontroler elektronik. Dalam membangun sistem otomasi industri
antara hardware, software harus menjadi satu kesatuan dan merupakan
sekuensial (urutan) pekerjaan atau sering disebut dengan tahapan, yang
meliputi pekerjaan tahap pembangunan yaitu suatu industri dipersiapkan
sejak awal yang meliputi perencanaan, persiapan, perakitan , instalasi,
pemrograman, inspeksi, komisioning. Selanjutnya pekerjaan tahap
operasional dimana sistem otomasi industri sudah siap dioperasikan,
sehingga perlu pemeliharaan dan jika terjadi kerusakan perlu dilakukan
perbaikan. Oleh karena sistem otomasi industri perkembangan
berdasarkan tuntutan kebutuhan sangat tinggi maka sisem otomasi harus
senantiasa dikembangkan, sehingga diperlukan pekerjaan tahap
pengembangan meliputi perencanaan, persiapan, perakitan, instalasi,
pemrograman, inspeksi, komisioning.Otomasi: dapat didefmisikan
sebagai teknologi yang berlandaskan pada aplikasi sistem mekanik,
elektronik dan komputer. Sering aplikasi otomasi industri dibuat dalam
bentuk robot industri, dan robot merupakan komponen utama dalam
teknologi otomasi berfungsi sebagai pelaksana pekerjaan yang biasanya
dikerjakan oleh buruh, pekerja manusia. Oleh karena robot merupakan
mesin yang dibuat dalam pabrik maka ia memiliki kemampuan dan daya
tahan bekerja secara terus-menerus tanpa mengenal lelah. Penempatan
robot dalam aplikasi otomasi industri hingga saat ini selalu berkembang,
dalam aplikasinya robot industri dibuat mulai dari yang sederhana seperti
belt konveyer, mesin pengisi minuman, mesin las otomatis sampai
aplikasi robot modern untuk pembuatan mobil, pesawat terbang dan
pusat tenaga nuklir. Dengan demikian robot dapat diciptakan untuk
menggantikan posisi-posisi pekerja baik dalam bagian produksi dengan
program keahlian rendah maupun sebagai pengganti teknisi profesional
dengan program keahlian lebih komplek.
Ditinjau dari aplikasinya otomasi dapat dibedakan berdasarkan obyek
yang harus diselesaikan, yaitu:

1. Tipe tetap yaitu mesin otomatis dibuat khusus untuk
menyelesaikan pekerjaan produksi tertentu saja, dan tidak
drancang untuk meyelesaikam produk lainnya. Pada umumnya
mesin otomasi jenis ini digunakan untuk produksi dalam jumlah
banyak dan dibutuhkan waktu produksi yang cepat akan tetapi
sangat ekonomis biaya produksinya dengan efisiensi yang cukup
tinggi.

2. Tipe semi tetap: mesin dibuat untuk memproduksi atau
menangani satu macam produk atau tugas, namun dalam
beberapa parameter (ukuran, bentuk dan bagian produk) dapat
diatur secara terbatas. Investasi awal termasuk cukup tinggi,
karena mesin masih bersifat khusus. Robot yang mandiri
termasuk dalam kategori ini.

3. Tipe fleksibel, mesin dibuat agar dapat digunakan untuk banyak
ragam produknya, sistem otomasi lebih bersifat menyeluruh,
bagianbagian produk dapat diproduksi pada waktu yang
bersamaan. Yang termasuk dalam kategori ini misalnya FMS
(Flexible Automation System) dan CIM (Computer Integrated
Manufacturing). Robot adalah salah satu pendukung dalam
kelompok otomasi ini.
Sistem otomasi tidak bisa lepas dengan sistem pengaturan
ataupun sistem pengendalian, dan dalam sistem pengaturan tujuan
utamanya adalah mengatur dan mengendalikan nilai output tertentu dari
sebuah peralatan sehingga mencapai nilai yang dikehendaki. Peralatan
yang dikendalikan disebut dengan Plan, peralatan yang mengatur atau
mengendalikan disebut dengan kontroler dan nilai yang ingin dicapai
disebut dengan input atau setting point. Besaran yang dikendalikan pada
sistem pengaturan diantaranya suhu (temperatur), kecepatan, arus dan
tegangan listrik, tekanan dst.

1.3 Arsitektur Sistem
Arsitektur sistem otomasi elektronika yang dimaksud adalah DDC
(Direct Digital Control) dan DCS (Distributed Control System ) yang
diperlihatkan pada gambar 1-3 dan 1-4. Sistem akan semakin kompleks
dengan semakin besarnya jumlah variabel proses dan jumlah input /
output ( I/O ) yang digunakan dalam melayani kebutuhan produksi dalam
industri.
MONITOR
PROCESS CONTROLLER :
- Microcontroller
- Microcomputer
- PLC
PROCESS / PLANT
SERIAL / PARALEL INTERFACE
I/O INTERFACE
KEYBOARD
I/O INTERFACE
I/O BUS
Gambar 1-3: Sistem Otomasi Direct Digital Control ( DDC ) [1]
[1] Karl J. Astrom : Computer Controlled Systems, 2nd Ed., Prentice-Hall,
NJ, 1990.
Unit yang ada pada DDC merupakan unit peralatan elektronik meliputi :
· Peralatan Kontrol Proses (analog dan diskrit)
· Peralatan Input dan Output (sensor, aktuator)
· Peralatan Instrumentasi
· Peralatan Komunikasi Data
Disamping itu pada DDC juga dilengkapi dengan unit perangkat lunak :
· Operating System Software
· Communication Protocol
· DDC Application Software
PROCESS ENGINEERS
PROCESS CONTROL LAB
WORKSTATION
MAIN CONTROL ROOM
OS
PROCESS
CONTROLLER
PROCESS
CONTROLLER
LOCAL OPERATOR
STATION
I/O
INTERFACE
I/O
INTERFACE
I/O
INTERFACE
I/O
INTERFACE
I/O
INTERFACE
I/O
INTERFACE
PROCESS BUSPROCESS BUS
PROCESS
MIS OS
LOCAL AREA NETWORK
Gambar 1-4 : Distributed Control System ( DCS ) [2]
[2] Karl J. Astrom : Computer Controlled System s, 2nd Ed., Prentice-Hall,
NJ, 1990 ].
DCS dilengkapi dengan unit Sistem DCS, yaitu,
Unit Peralatan Elektronik :
· Peralatan Kontrol Proses
· Peralatan Input dan Output
· Peralatan Akuisisi Data
· Peralatan Instrumentasi
· Peralatan Interkoneksi
Unit Peralatan Jaringan Komputer (LAN):
· Client & Server Computer
· Peralatan Interkoneksi ( NIC, Konektor, Saluran Transmisi, HUB,
Modem )
Unit Perangkat Lunak :
· Operating System Software ( Computer & LAN )
· Communication Protocol
· DCS Application Software
· Database & Information System
1.4 Industri Pemakai
Pengelompokan industri yang menggunakan sistem DDC dan DCS
diperlihatkan pada tabel 1-1, berikut ini:

Tabel 1-1 : Kelompok Industri Pemakai
SISTEM OTOMASI DCS SISTEM OTOMASI DDC
Industri Logam Dasar Industri Obat
Industri Konstruksi Logam Industri Pengolahan Makanan
Industri Minyak dan Gas Industri Pengolahan Minuman
Industri Kimia Industri Kosmetik
Industri Peralatan Elektronika Industri Pengolahan Kayu
Industri Peralatan Listrik Industri Taman Hiburan
Industri Otomotif Gedung Bertingkat
Industri Peralatan dan Mesin
Produksi
Industri Pipa
Industri Pesawat Terbang
Industri Kapal Laut
Industri Telekomunikasi
Industri Pengolahan Biji Plastik
Industri Gelas dan Keramik
Industri Plastik
Industri Kertas

1.5 Sistem Kontrol Otomasi Industri
Unsur penghubung pengukuran dan elemen kendali paling akhir
(output) adalah pengontrol, sebelum adanya penggunaan komputer,
pengontrol pada umumnya berupa pengontrol single-loop PID. Hal ini
menyebabkan banyaknya produksi pengontrol berupa pengontrol PID
dan hanya bisa melaksanakan fungsi kontrol PID, saat kini sebuah
pengontrol dapat melakukan banyak hal bagaimanapun permasalahan
yang harus diselesaikan, perkembangan terakhir 80 sampai 90%
pengontrol PID masih banyak digunakan. Sekarang sudah banyak sistem
yang menggunakan diskrit yang dalam implementasinya menggunkan
komputer, melalui bahasa pemrograman dapat dibangun sistem kontrol
Fuzzy logic, Neural Network, Knowledge base dll. Sudah tentu bahwa
sangat sukar untuk katakan pengontrol analog lebih baik daripada
pengontrol digital, yang jelas kedua pengontrol dapat bekerja sesuai
dengan fungsinya untuk mencapai pekerjaan yang diberikan. Pengontrol
analog didasarkan pada perubahan yang diakibatkan oleh komponen
elektrik/mekanik dan menyebabkan perubahan pada proses yaitu dari
elemen kendali yang paling akhir. Pada elemen kendali akhir inilah
merupakan bagian yang bergerak terus menerus tidak ada batasan waktu
selalu memberikarikan tanggapan pada proses, sehingga ada sedikit
perubahan selalu pasti ada perubahan pada proses. Berikut beberapa
contoh gambar industri yang telah menggunakan sistem kontrol dalam
melaksanakan proses produksinya.