Logika kendali dasar: penahan diri, interlock, jog, dan kendali dua tempat

Pompa transfer sebuah laundry mengisi tangki atap dari bak penampung, dan panelnya di ruang pompa hanya punya satu tombol START dan satu STOP. Pemilik meminta tombol kedua di ruang cuci. Teknisi pertama memasang START dan STOP kedua masing-masing sejajar dengan tombol di panel; pompa bisa dinyalakan dari ruang cuci, tetapi STOP di sana tidak menghentikannya. Teknisi kedua menggantinya dengan sakelar putar hidup-mati karena "lebih praktis", dan pekan berikutnya, saat listrik PLN kembali setelah padam, pompa berjalan sendiri ketika seorang pekerja sedang membersihkan saringan bak. Pemilik bertanya: tombol mana yang salah pasang, atau cara berpikirnya yang keliru?

Bab 52 menerapkan rangkaian asut langsung (DOL), pembalik putaran, dan bintang-segitiga sebagai mesin keadaan, bab komponen kendali memilih kontaktor dan membaca nomor kontaknya, bab proteksi motor membaca PUIL 2020 5100.5.7.6, dan bab tombol dan stop darurat membahas tombol, lampu, dan stop darurat. Kedua kegagalan pembuka terletak pada logika yang dipakai berulang di semua rangkaian itu: kontak seri dan paralel sebagai keputusan, satu kontak bantu sebagai memori, dan persamaan yang dapat diperiksa sebelum kabel pertama dipasang. Pola ini digabung untuk beberapa motor pada bab rangkaian kendali lanjutan lalu dipindahkan ke PLC.

Batas pembahasan

Cakupannya logika kontak pada sirkit kendali relai dan kontaktor tegangan rendah, termasuk kendali 230 V dan 24 V dari trafo kendali. Rangkaian DOL, pembalik, dan bintang-segitiga tidak digambar ulang. Stop darurat adalah fungsi keselamatan tersendiri, tunda dan jeda pembalikan ada di bab relai waktu, dan simbol serta kode referensi mengikuti bab diagram kendali. Uji fungsi pada panel bertegangan dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD; isolasi dan verifikasi bebas tegangan mengikuti Bab 2 · Keselamatan. Angka pada contoh adalah ilustrasi.

Kontak sebagai variabel logika

Setiap perangkat perintah diberi satu variabel yang bernilai 1 bila perangkat itu digerakkan: tombol ditekan, koil dienergi, relai beban lebih trip. Kontak NO menghantar bila variabelnya 1 dan ditulis sebagai variabel itu, misalnya S2. Kontak NC menghantar bila variabelnya 0 dan ditulis dengan garis atas, $\overline{\mathrm{S1}}$. Kontak digambar pada keadaan tanpa energi, dan koil, lampu, atau masukan PLC menjadi keluaran persamaan. Kontak seri adalah AND ($\cdot$), kontak paralel adalah OR ($+$), dan kontak NC adalah NOT. Label mengikuti kelas IEC 81346-2 dari bab diagram kendali: -Q kontaktor, -K relai bantu, -S tombol, -F relai beban lebih, -P lampu (buku ajar lama menulis K untuk kontaktor dan S0 untuk STOP); di dalam persamaan label ditulis tanpa tanda "-".

Baris terakhir adalah hukum De Morgan. Bab 2 mengingatkan bahwa sebutan NO atau NC tidak menentukan keadaan aman tanpa analisis sistem; persamaan memaksa analisis itu, karena setiap literal harus diberi arti fisik.

Pilihan NO dan NC juga mengarahkan kegagalan. START memakai kontak NO, sehingga kabel putus membuat mesin tidak dapat dijalankan. STOP memakai kontak NC yang dialiri arus selama mesin berjalan, sehingga kabel putus berakibat sama dengan menekan STOP. Ringkasan sekunder IEC 60204-1 klausul 9.2.3 merumuskannya sebagai fungsi start yang bekerja dengan mengenergi sirkit dan fungsi stop yang mengesampingkan fungsi start terkait.

Penahan diri: memori dari satu kontak bantu

Supaya kontaktor tetap bekerja setelah tombol START sesaat dilepas, satu kontak NO milik kontaktor itu sendiri, sering 13-14, dipasang paralel dengan START. Buku ajar kendali dan instalasi motor di korpus menguraikan urutan ini dengan benar, walaupun satu buku menyebut kontak 13-14 "berubah menjadi NC", kekeliruan yang sudah diluruskan di bab komponen kendali. Dengan -S1 tombol STOP, -S2 tombol START, -F2 relai beban lebih, dan -Q1 kontaktor:

$$\mathrm{Q1} = \overline{\mathrm{F2}} \cdot \overline{\mathrm{S1}} \cdot \left(\mathrm{S2} + \mathrm{Q1}\right)$$

Q1 muncul di kedua sisi: keluaran yang diumpankan kembali membuat rangkaian bermemori, sehingga tabel kebenarannya memerlukan kolom Q1 lama dan Q1 baru.

Tiga cara memori terhapus. Memori terhapus bila STOP ditekan, bila relai beban lebih membuka 95-96, atau bila tegangan kendali hilang. Pada cara ketiga, yang paling sering dilupakan, koil melepas, kontak penahan membuka, dan Q1 lama menjadi 0. Saat tegangan kembali, baris pertama tabel berlaku: tidak ada START yang ditekan dan tidak ada kontak penahan yang menutup, sehingga kontaktor menunggu perintah baru. Literatur kendali motor Amerika Utara menyebut sifat rangkaian tiga kawat ini low-voltage protection.

Kaitannya dengan norma. PUIL 2020 Bagian 4-44, 445.1.1, meminta tindakan pencegahan bila hilangnya tegangan dan pulihnya kembali dapat berbahaya bagi manusia atau properti, dan 445.1.5 melarang penutupan balik otomatis gawai proteksi tegangan kurang bila penutupan itu dapat berbahaya. Untuk motor yang menjadi bagian instalasi, misalnya pompa yang disambung langsung, Bagian 5-510, 5100.5.7.6 meminta start kembali otomatis yang berbahaya setelah tegangan turun atau suplai putus dicegah dengan cara yang tepat, dan 5100.5.4.8 melarang motor yang dapat start ulang otomatis bila hal itu dapat menimbulkan kecelakaan. Bab proteksi motor menunjukkan bahwa kontaktor memenuhi 5100.5.7.6 bila dikendalikan penahan diri dengan START sesaat; kendali dengan sakelar pilih, termostat, atau pelampung menyala lagi saat tegangan pulih dan dinilai tersendiri. Menurut PUIL 2020 Bagian 1, 11.3 k), PUIL tidak berlaku untuk peralatan listrik pada mesin; di dalam mesin prinsip yang sama diatur IEC 60204-1:2016+AMD1:2021 klausul 7.5 tentang terputusnya suplai atau turunnya tegangan dan pemulihannya (judul dicek dari daftar isi resmi, isi belum dibaca editor; keyakinan sedang–tinggi).

Batasnya. Kontaktor boleh melepas di mana saja antara 75 % dan 20 % tegangan koil AC, jadi penahan diri tidak mempunyai ambang tertentu. Kedip dangkal tidak melepas kontaktor, sedangkan kedip dalam yang cukup lama melepasnya. Bila perlu ambang yang pasti, relai pemantau tegangan dengan ambang dan tunda yang dinyatakan dipasang seri dengan STOP, sedangkan penahan diri tetap menjamin mesin menunggu perintah baru. Sebaliknya, relai bistabil (Bab 2) dan bit PLC yang bertahan saat padam tidak lupa ketika tegangan hilang, sehingga tidak mencegah start ulang dengan sendirinya.

Stop dominan dan start dominan

Persamaan di atas menempatkan $\overline{\mathrm{S1}}$ di luar kurung, sehingga STOP memutus jalur START maupun jalur penahan. Bila tombol START tersambung ke koil tanpa melewati STOP, persamaannya berubah:

$$\mathrm{Q}_\text{stop dominan} = \overline{\mathrm{S1}} \cdot \left(\mathrm{S2} + \mathrm{Q}\right), \qquad \mathrm{Q}_\text{start dominan} = \mathrm{S2} + \overline{\mathrm{S1}} \cdot \mathrm{Q}$$

Keduanya berbeda hanya pada satu baris: STOP dan START ditekan bersamaan. Pada stop dominan kontaktor lepas; pada start dominan kontaktor tetap bekerja selama START ditekan. Menurut ringkasan sekunder, IEC 60204-1 meminta fungsi stop mengesampingkan fungsi start, sehingga mesin memakai stop dominan. Start dominan pada kontaktor biasanya akibat salah pengawatan. Bila kontak penahan dipasang paralel dengan STOP dan START sekaligus, STOP bahkan tidak dapat menghentikan motor.

Bila STOP dilepas lebih dulu sementara START masih tertekan, misalnya macet oleh kotoran, kontaktor bekerja. Di PLC pilihan yang sama muncul sebagai blok bistabil IEC 61131-3: SR yang set dominan dan RS yang reset dominan (pengetahuan umum editor; teks edisi 2025 tidak dibaca). Perintah jalan motor yang diprogram dengan SR menjadi start dominan walaupun panelnya benar.

Interlock: syarat yang saling meniadakan

Bab 2 mendefinisikan interlock sebagai syarat yang membatasi tindakan agar hanya diizinkan pada kondisi yang ditetapkan. Izin (permissive) adalah syarat AND sebelum keluaran boleh aktif, misalnya level air cukup. Interlock bersilang melarang dua keluaran aktif bersamaan: dua kontaktor arah putar, kontaktor bintang dan segitiga, atau dua pompa yang tidak boleh diasut serentak pada suplai genset. IEC 60204-1 mengaturnya di klausul 9.3.4, interlock antaroperasi dan untuk gerakan berlawanan; isinya, menurut ingatan editor, meminta kontaktor pembalik di-interlock agar dalam operasi normal tidak terjadi hubung singkat saat penyakelaran (keyakinan sedang).

Interlock listrik. Kontak NC bantu -Q2 dipasang seri di jalur koil -Q1, dan sebaliknya, dengan -S3 tombol START arah kedua:

$$\mathrm{Q1} = \overline{\mathrm{F2}} \cdot \overline{\mathrm{S1}} \cdot \left(\mathrm{S2} + \mathrm{Q1}\right) \cdot \overline{\mathrm{Q2}}, \qquad \mathrm{Q2} = \overline{\mathrm{F2}} \cdot \overline{\mathrm{S1}} \cdot \left(\mathrm{S3} + \mathrm{Q2}\right) \cdot \overline{\mathrm{Q1}}$$

Interlock ini membaca keadaan mekanisme kontaktor lawan. Selama -Q1 bekerja, -Q2 tidak dapat dienergi, jadi operator harus menekan STOP dan menunggu -Q1 lepas. Bila kontak utama -Q1 las, kepastiannya paling tinggi bila kontak NC-nya kontak cermin menurut IEC 60947-4-1, yang tidak pernah tertutup bersamaan dengan kontak utama yang las.

Interlock tombol. Tombol START arah kedua diberi kontak NC di jalur koil arah pertama, sehingga menekan -S3 sekaligus memutus -Q1 dan mengenergi -Q2 tanpa menekan STOP. Interlock ini membaca perintah, bukan keadaan: bila -Q1 lambat lepas atau las, -Q2 tetap diperintah menutup, sehingga ia tidak pernah dipakai sendirian. Pindah arah tanpa jeda juga berarti plugging, yang disebut berat bagi motor oleh buku ajar pengendalian motor terbuka; kontaktor bekerja pada kategori AC-4, dan drum berinersia besar memerlukan jeda berhenti dari bab relai waktu.

Interlock mekanis. Tuas antara dua kontaktor sejenis mencegah kedua jangkar menutup bersamaan tanpa bergantung pada tegangan kendali atau pengawatan. Ia tidak mencegah koil yang terhalang dienergi; koil AC yang jangkarnya tertahan terbuka terus menarik arus tarik lalu terbakar, seperti koil kurang tegangan di bab transformator. Karena itu interlock mekanis ditempatkan sebagai perlindungan terakhir dan dipakai bersama interlock listrik (sekunder).

Ketiganya melindungi lapisan yang berbeda dan tidak boleh dijembatani, seperti ditegaskan Bab 52. Interlock sirkit kendali biasa juga bukan fungsi keselamatan untuk melindungi orang; pengunci pintu drum dan pengaman sejenis memerlukan tingkat kinerja yang dibuktikan dan dibahas pada bab keselamatan fungsional mesin.

Jog: jalan hanya selama ditekan

Jog (di korpus juga jogging atau inching) menjalankan motor hanya selama tombol ditekan, misalnya untuk memosisikan kantong linen di konveyor atau memutar drum sedikit saat pemeriksaan. Logikanya keluaran tanpa memori: $\mathrm{Q1} = \overline{\mathrm{F2}} \cdot \overline{\mathrm{S1}} \cdot \mathrm{S3}$, dengan -S3 tombol jog. Kesulitan muncul bila rangkaian juga mempunyai mode jalan. Buku ajar instalasi motor di korpus memakai tombol jog berkontak ganda: kontak NO-nya paralel dengan START, kontak NC-nya seri dengan kontak penahan.

$$\mathrm{Q1} = \overline{\mathrm{F2}} \cdot \overline{\mathrm{S1}} \cdot \left(\mathrm{S2} + \mathrm{S3} + \mathrm{Q1} \cdot \overline{\mathrm{S3}}\right)$$

Secara statis persamaan ini benar, tetapi masalahnya ada pada waktu. Saat tombol dilepas, kontak NO membuka lebih dulu dan kontak NC menutup beberapa milidetik kemudian, sementara kontak penahan kontaktor masih tertutup selama kontaktor melepas. Bila kontak NC menutup lebih dulu, jalur penahan terbentuk lagi dan motor terus berjalan tepat ketika operator mengira motor berhenti; buku ajar pengendalian motor terbuka menyebut rangkaian ini berbahaya karena itu:

$$t_\text{NC} < t_\text{lepas} \;\Rightarrow\; \text{kontaktor mengunci kembali}$$

dengan $t_\text{NC}$ selang dari membukanya kontak NO tombol sampai menutupnya kontak NC (ms) dan $t_\text{lepas}$ waktu dari putusnya arus koil sampai kontak penahan membuka (ms). $t_\text{NC}$ bergantung pada jari operator, dan peredam koil dapat memperpanjang $t_\text{lepas}$, sehingga tidak ada nilai yang dapat dijamin dari diagram.

Dua susunan menghilangkan perlombaan itu. Pertama, sakelar pilih JALAN/JOG yang kontaknya seri dengan kontak penahan, sehingga pada posisi jog jalur penahan terbuka menetap. Kedua, relai bantu -K1 untuk mode jalan:

$$\mathrm{K1} = \overline{\mathrm{F2}} \cdot \overline{\mathrm{S1}} \cdot \left(\mathrm{S2} + \mathrm{K1}\right), \qquad \mathrm{Q1} = \overline{\mathrm{F2}} \cdot \overline{\mathrm{S1}} \cdot \left(\mathrm{K1} + \mathrm{S3}\right)$$

Kontak -Q1 tidak ada di jalur penahan mana pun, jadi -Q1 tidak dapat mengunci dirinya; hanya -K1 yang bermemori, dan tombol jog tidak menyentuhnya. Jog dengan kontaktor adalah operasi AC-4 yang memperpendek umur kontak, dan pemanasan motor akibat asut berulang ada di bab proteksi motor. Menurut ringkasan sekunder, kendali tahan-untuk-jalan (hold-to-run, IEC 60204-1 klausul 9.2.3.7) berlogika sama, tetapi sebagai tindakan pengaman menuntut syarat tambahan dari penilaian risiko.

Kendali dari dua tempat atau lebih

Kebutuhan pemilik laundry dapat ditulis sebagai dua kalimat: pompa boleh dinyalakan dari panel atau dari ruang cuci, dan pompa berhenti bila STOP panel atau STOP ruang cuci ditekan. "Atau" pada kalimat pertama adalah OR, sehingga START paralel. Kalimat kedua, dengan hukum De Morgan, menjadi "pompa boleh jalan bila STOP panel tidak ditekan dan STOP ruang cuci tidak ditekan", sehingga STOP seri. Kontak penahan paralel hanya dengan kelompok START. Dengan -S1 dan -S2 STOP dan START di panel, -S3 dan -S4 STOP dan START di ruang cuci:

$$\mathrm{Q1} = \overline{\mathrm{F2}} \cdot \overline{\left(\mathrm{S1} + \mathrm{S3}\right)} \cdot \left(\mathrm{S2} + \mathrm{S4} + \mathrm{Q1}\right) = \overline{\mathrm{F2}} \cdot \overline{\mathrm{S1}} \cdot \overline{\mathrm{S3}} \cdot \left(\mathrm{S2} + \mathrm{S4} + \mathrm{Q1}\right)$$

Aturan ini berlaku untuk berapa pun jumlah stasiun. Kesalahan teknisi pertama adalah STOP kedua yang paralel: $\overline{\mathrm{S1}} + \overline{\mathrm{S3}} = \overline{\mathrm{S1} \cdot \mathrm{S3}}$, sehingga pompa baru berhenti bila kedua STOP ditekan bersamaan. Lampu tangga dengan dua sakelar tukar memakai logika lain, $Y = A \cdot \overline{B} + \overline{A} \cdot B$ (XOR), yang membalik keadaan dari tempat mana pun. Motor tidak memakainya: sakelar tukar adalah kontak terus yang menyalakan lagi motor saat tegangan pulih, dan tidak ada STOP yang dominan maupun aman terhadap kabel putus.

Stasiun jauh membawa dua persoalan. Pertama, orang di ruang cuci tidak melihat pompa atau orang di dekatnya. Untuk motor instalasi yang tidak tampak dari tempat kendali, PUIL 2020 5100.5.7.5 meminta sarana pemutus kendali dapat dikunci terbuka, atau ada sakelar tangan pemutus motor yang tampak dari tempat motor. Pekerja di bak mengandalkan pemutus yang dikunci dan verifikasi bebas energi. Kedua, kabel panjang dapat rusak; akibat hubung singkat antarinti dibahas pada contoh kerja, sedangkan gangguan tanah dan kapasitansi kabel kendali dibahas pada bab sirkit kendali.

Bila hanya satu tempat yang boleh menyalakan, sakelar pilih LOKAL/JAUH dipasang seri dengan START masing-masing tempat, sedangkan semua STOP tetap aktif. Menurut sumber sekunder atas IEC 60204-1 klausul 9.2.3.5, pemilihan mode tidak boleh dengan sendirinya memulai operasi; susunan ini memenuhinya.

Menulis logika sebagai persamaan dan tabel kebenaran

Pola di atas mengikuti langkah yang sama, juga saat dipindahkan ke PLC:

1. Daftarkan masukan dan keluaran serta arti nilai 1 setiap variabel.
2. Tulis kebutuhan dengan kata "dan", "atau", "bukan", dan "sampai"; kata "sampai" menandai memori.
3. Terjemahkan menjadi persamaan dan susun tabel kebenaran dengan kolom keadaan lama dan baru.
4. Petakan ke kontak: literal menjadi kontak, AND seri, OR paralel, garis atas NC.
5. Periksa baris konflik, baris pulihnya tegangan, dan kegagalan tunggal: kabel putus, kontak las, hubung singkat antarinti.

Diagram tangga (ladder) PLC adalah persamaan yang sama dalam bentuk gambar, dengan dua beda: anak tangga dievaluasi berurutan dalam satu siklus, dan STOP yang disambung NC ke masukan bernilai 1 dalam keadaan normal. Rinciannya dibahas pada bab PLC.

Contoh kerja: kendali pompa dua tempat dengan lampu status

Data ilustrasi. Pompa transfer 3 kW, 400 V, asut langsung, bagian instalasi sehingga PUIL 2020 Bagian 5-510 berlaku. Panel di ruang pompa berisi kontaktor -Q1, relai beban lebih -F2 dengan reset manual, trafo kendali, -S1 (STOP), dan -S2 (START). Stasiun jauh di ruang cuci berisi -S3 (STOP) dan -S4 (START), dengan rute kabel 60 m. Lampu hijau "pompa jalan" dan kuning "trip" ada di kedua tempat: -P1 dan -P3 di panel, -P2 dan -P4 di stasiun. Koil -Q1: daya semu tarik 70 VA, tahan 8 VA. Kabel tembaga fleksibel kelas 5, 1,5 mm², 13,3 Ω/km pada 20 °C (IEC 60228).

Langkah 1: kebutuhan. (a) Start dari panel atau stasiun. (b) STOP mana pun menghentikan pompa dan menang atas START. (c) Trip memerlukan reset manual di panel dan START baru (5100.5.4.8). (d) Tidak menyala sendiri saat tegangan kembali (5100.5.7.6). (e) Hijau selama kontaktor bekerja dan kuning selama trip, di kedua tempat, mengikuti makna warna yang dipakai IEC 60204-1 (hijau normal, kuning abnormal). (f) Pompa tidak tampak dari ruang cuci, jadi sarana pemutus kendali di panel dapat dikunci terbuka, atau ada sakelar tangan pemutus motor di dekat pompa (5100.5.7.5); pekerjaan di bak mengandalkan pemutus yang dikunci, bukan STOP.

Langkah 2: persamaan. Kebutuhan (a) sampai (d) dipenuhi persamaan kendali dua tempat:

$$\mathrm{Q1} = \overline{\mathrm{F2}} \cdot \overline{\mathrm{S1}} \cdot \overline{\mathrm{S3}} \cdot \left(\mathrm{S2} + \mathrm{S4} + \mathrm{Q1}\right), \qquad \mathrm{P1} = \mathrm{P2} = \mathrm{Q1}, \qquad \mathrm{P3} = \mathrm{P4} = \mathrm{F2}$$

Lampu hijau diambil dari kontak NO bantu -Q1 (misalnya 23-24), lampu kuning dari kontak 97-98, dengan lampu panel dan stasiun paralel.

Langkah 3: tabel kebenaran. STOP berarti S1 + S3 dan START berarti S2 + S4.

Langkah 4: inti kabel. Cara menghitung inti dari simpul yang melintas mengikuti bab diagram kendali; di sini ada dua lampu dan START di kedua tempat. Inti 1 membawa suplai kendali, setelah -F2 dan -S1, ke -S3. Inti 2 membawa titik setelah -S3 kembali ke panel, tempat kontak penahan dan -S2 bertemu. Inti 3 membawa titik setelah -S4 kembali ke titik koil. Inilah "tiga kawat" pada istilah kendali tiga kawat. Lampu memerlukan inti 4 (hijau, disakelar -Q1), inti 5 (kuning, disakelar 97-98), dan inti 6 (netral lampu). Kotak stasiun logam memerlukan PE, sehingga dipilih kabel 7 inti.

Langkah 5: tegangan koil saat menarik. Karena STOP jauh -S3 seri di depan semua START, seluruh arus koil pergi lewat inti 1 dan kembali lewat inti 2 atau 3, baik START ditekan di panel, di stasiun, maupun saat kontaktor ditahan:

$$R_\text{lingkar} = 2\,L\,r', \qquad \Delta U = \frac{S_\text{tarik}}{U_\text{c}}\,R_\text{lingkar}, \qquad U_\text{t} - \Delta U \ge 0{,}85\,U_\text{c}$$

dengan $L$ panjang rute (m), $r'$ resistansi per meter (Ω/m), $S_\text{tarik}$ daya semu tarik (VA), $U_\text{c}$ tegangan koil pengenal (V), $U_\text{t}$ tegangan terminal trafo saat penarikan (V), dan 0,85 batas bawah tegangan menutup kontaktor. Susut dijumlahkan aritmetik dan arus tarik dihitung pada tegangan pengenal, padahal arus tarik tertinggal terhadap tegangan dan ikut turun bersama tegangan koil; hasilnya batas atas susut. Resistansi 20 °C membuat kabel hangat sedikit lebih buruk dari hitungan.

$R_\text{lingkar} = 2 \times 60 \times 0{,}0133 = 1{,}596$ Ω.

• Kendali 230 V: $I = 70/230 = 0{,}304$ A, $\Delta U = 0{,}49$ V (sekitar 0,2 %). Dapat diabaikan.
• Kendali 24 V, dengan andaian $U_\text{t} = 23$ V setelah susut jaringan dan trafo: $I = 70/24 = 2{,}92$ A, $\Delta U = 4{,}66$ V, tegangan koil $23 - 4{,}66 = 18{,}3$ V atau 76 % dari 24 V. Kontaktor dapat berdengung atau tidak menutup penuh saat START ditekan dari tempat mana pun, dan koilnya panas.

Susut yang tersedia pada 24 V adalah $23 - 0{,}85 \times 24 = 2{,}6$ V, sehingga rute terpanjang dengan 1,5 mm² hanya $2{,}6/(2{,}92 \times 2 \times 0{,}0133) = 33{,}5$ m. Dengan cara hitung konservatif ini, 2,5 mm² kelas 5 (7,98 Ω/km) memberi 84,2 %, sedikit di bawah batas, dan 4 mm² (4,95 Ω/km) memberi 88,6 %. Karena arus tarik sebenarnya turun bersama tegangan, 2,5 mm² berada di sekitar batas dan keputusannya bergantung pada data koil nyata. Arus tahan $8/24 = 0{,}33$ A hanya menimbulkan susut 0,53 V, sehingga gejalanya "gagal saat start, tetapi tertahan bila sudah menutup".

Keputusan. Kendali 230 V dengan kabel 7 × 1,5 mm², kotak stasiun berkelas IP sesuai untuk ruang cuci yang basah, dan pemutus pompa yang dapat dikunci terbuka. Bila 24 V dikehendaki, stasiun jauh menggerakkan relai antarmuka berdaya kecil di panel, dengan penahan diri tetap pada rangkaian di panel. Pada rute jauh lebih panjang, kapasitansi antarinti kabel AC dapat menahan koil setelah STOP; persoalan itu dibahas pada bab sirkit kendali.

Langkah 6: kegagalan tunggal kabel. Inti 1 atau 2 putus memutus seluruh rangkaian: pompa berhenti dan tidak dapat dinyalakan dari panel sekalipun, terlihat dan aman. Inti 3 putus membuat START jauh mati, terlihat saat dicoba. Hubung singkat inti 1 ke inti 2 melompati STOP jauh tanpa tanda sampai STOP itu dibutuhkan, sehingga uji setiap STOP masuk jadwal komisioning dan pemeriksaan berkala. Hubung singkat inti 1 ke inti 3 melompati STOP dan START jauh, dan inti 2 ke inti 3 melompati START jauh: pada keduanya pompa menyala sendiri.

Tafsir. Lampu hijau menunjukkan kontaktor bekerja, bukan air mengalir. Bukti aliran memerlukan sakelar aliran: kontaktor bekerja AND aliran tidak terdeteksi setelah tunda menyalakan lampu kuning berkedip; sakelar proses dibahas pada babnya.

Contoh kerja lapangan

Contoh di bawah memakai persamaan dan rumus bab ini; angka yang bukan dari sumber ditandai angka latihan, dan hitungannya dicatat di peta sumber pengembangan. Uji fungsi dan pengukuran tegangan dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD, dan isolasi mengikuti Bab 2 · Keselamatan tentang verifikasi keadaan aman.

Contoh 1: kedip PLN pada pompa booster hotel. Pompa booster air bersih hotel dikendalikan penahan diri dengan koil 230 V AC. Saat kedip, tegangan turun ke 140 V selama 0,5 s (angka latihan), yaitu 61 % tegangan koil, di dalam jendela lepas 20 sampai 75 % (46 sampai 172,5 V). Diagram tidak dapat memastikan apa yang terjadi. Bila kontaktor lepas, Q1 lama menjadi 0, dan setelah tegangan pulih

$$\mathrm{Q1} = \overline{\mathrm{F2}} \cdot \overline{\mathrm{S1}} \cdot \left(0 + 0\right) = 0$$

sehingga pompa diam sampai START ditekan. Bila kontaktor tertahan, pompa terus berjalan. Pemilik yang ingin pompa pasti berhenti di bawah tegangan tertentu memasang relai pemantau tegangan dengan ambang dan tunda yang dinyatakan, seri dengan STOP. Pompa yang memang harus menyala lagi sendiri dinilai tersendiri menurut 5100.5.7.6.

Contoh 2: stasiun jauh 24 V yang pendek. Kipas buang dapur hotel dikendalikan 24 V dari stasiun di dapur, dengan rute kabel 20 m, kabel kelas 5 1,5 mm² (13,3 Ω/km), koil berdaya tarik 45 VA, dan $U_\text{t} = 23$ V seperti contoh kerja; selain resistansi kabel, angkanya angka latihan.

$$R_\text{lingkar} = 2 \times 20 \times 0{,}0133 = 0{,}532\ \Omega, \qquad \Delta U = \frac{45}{24} \times 0{,}532 = 1{,}0\ \text{V}$$

Tegangan koil $23 - 1{,}0 = 22{,}0$ V atau 91,7 %, di atas 85 %. Rute terpanjang dengan kabel yang sama adalah $2{,}6/(1{,}875 \times 2 \times 0{,}0133) = 52$ m. Angka itu dicatat di dokumen rangkaian, sehingga perpanjangan rute di kemudian hari dihitung ulang, bukan ditebak.

Contoh 3: peredam dioda pada rangkaian jog. Konveyor linen laundry rumah sakit memakai tombol jog berkontak ganda. Kontak penahan kontaktornya membuka 20 ms setelah arus koil putus, dan uji beberapa operator memberi $t_\text{NC}$ 8 sampai 30 ms (angka latihan). Tanpa peredam, pelepasan yang cepat, $t_\text{NC} = 8\ \text{ms} < 20\ \text{ms}$, sudah dapat mengunci kembali kontaktor. Kemudian koil diberi dioda peredam, yang menurut Bab 46 tentang komponen kendali memperlambat pelepasan beberapa kali lipat; andaikan $t_\text{lepas}$ menjadi 80 ms. Kini seluruh rentang 8 sampai 30 ms berada di bawah 80 ms, sehingga setiap pelepasan tombol dalam rentang uji mengunci kembali motor. Perbaikan yang tidak bergantung pada angka ini adalah relai bantu -K1 untuk mode jalan:

$$\mathrm{K1} = \overline{\mathrm{F2}} \cdot \overline{\mathrm{S1}} \cdot \left(\mathrm{S2} + \mathrm{K1}\right), \qquad \mathrm{Q1} = \overline{\mathrm{F2}} \cdot \overline{\mathrm{S1}} \cdot \left(\mathrm{K1} + \mathrm{S3}\right)$$

Contoh 4: pembalik drum dengan interlock listrik saja. Drum washer-extractor dari Bab 48 tentang relai waktu berhenti bebas dalam 2,76 sampai 3,54 s. Panelnya hanya memakai interlock listrik. Selama -Q1 bekerja, menekan START kiri -S3 memberi

$$\mathrm{Q2} = \overline{\mathrm{F2}} \cdot \overline{\mathrm{S1}} \cdot \left(1 + 0\right) \cdot \overline{1} = 0$$

sehingga tidak terjadi apa pun. Operator lalu menekan STOP dan segera START kiri. Sekitar 50 ms kemudian -Q1 sudah lepas, -Q2 menutup ketika drum masih berputar, dan pembalikan menjadi plugging dengan panas rotor sekitar 1,84 kJ, empat kali asut dari diam (461 J). Interlock listrik mencegah hubung singkat antarfasa, tetapi tidak mencegah plugging. Untuk itu izin dari relai jeda tunda-lepas, misalnya dengan setelan 5 s dari bab yang sama, dipasang seri (AND) di jalur kedua koil.

Kondisi berhenti

Rangkaian tidak dioperasikan, atau pekerjaan dihentikan, bila:

1. Motor atau mesin menyala tanpa START baru ketika tegangan pulih, relai beban lebih di-reset, atau sakelar pilih dipindah, padahal penilaian tidak mengizinkan start ulang otomatis.
2. Satu tombol STOP tidak menghentikan motor dari tempatnya, atau STOP yang ditekan bersamaan dengan START tidak menang.
3. Dua kontaktor yang tidak boleh bekerja bersamaan dapat menutup bersamaan, atau interlock listrik atau mekanisnya hilang atau dijembatani.
4. Motor terus berjalan setelah tombol jog dilepas.
5. Kontaktor berdengung atau bergetar saat dinyalakan, terutama pada kendali tegangan rendah dengan stasiun jauh.
6. Motor tidak tampak dari stasiun kendali tanpa pemutus yang dapat dikunci terbuka, atau pekerjaan di motor hanya mengandalkan STOP.
7. Rangkaian diubah, misalnya ditambah stasiun atau jog, tanpa diagram diperbarui dan tanpa uji fungsi setiap tombol dan interlock oleh personel kompeten.

Salah tafsir yang sering terjadi

"Dengan interlock kontaktor, arah dapat diganti tanpa STOP." Buku ajar kendali di korpus menulis kalimat itu untuk rangkaian pembalik yang gambarnya hanya memuat interlock kontak bantu NC. Menurut persamaannya, -Q2 tidak dapat dienergi selama -Q1 bekerja. Pindah tanpa STOP memerlukan interlock tombol, dan beban berinersia memerlukan jeda.

"Tombol jog berkontak ganda adalah cara standar." Rangkaian itu, termasuk di korpus, dapat mengunci kembali saat tombol dilepas.

"Sakelar hidup-mati sama saja dengan START-STOP." Buku ajar kendali korpus menguraikan kendali kontak terus dengan sakelar togel tanpa menyebut bahwa kontaktor langsung bekerja lagi saat tegangan pulih, akibat yang terjadi pada pembukaan; pengisian tangki berpelampung dinilai tersendiri.

"Interlock mekanis sudah cukup." Tuas tidak mencegah koil yang terhalang dienergi dan terbakar; ia melengkapi interlock listrik.

Hubungan dengan bab lain

Bab 2, Bab 52, dan bab komponen kendali, proteksi motor, relai waktu, tombol dan stop darurat, diagram kendali, serta transformator menyediakan bahannya. Kelanjutannya ada pada bab rangkaian kendali lanjutan, sirkit kendali, kendali pompa dengan sakelar proses, dan uji pra-energi dan komisioning; pemrograman PLC dan keselamatan fungsional mesin dibahas pada bab masing-masing.

Latihan dan pembahasan

Angka dalam soal adalah data latihan.

1. Stasiun jauh berkendali 24 V menggerakkan koil berdaya tarik 50 VA lewat kabel kelas 5 1,5 mm² (13,3 Ω/km). Dengan tegangan terminal trafo tetap 24 V saat penarikan, hitung rute terpanjang agar tegangan koil tidak kurang dari 85 %. Bagaimana bila tegangan terminal 23 V?
2. Sebuah panel berperilaku $\mathrm{Q} = \mathrm{S2} + \overline{\mathrm{S1}} \cdot \mathrm{Q}$, dengan -S1 STOP dan -S2 START. Pilih yang benar: (A) stop dominan karena $\overline{\mathrm{S1}}$ ada di persamaan; (B) start dominan, karena START tersambung ke titik sebelum STOP; (C) kedua susunan sama karena tabelnya identik; (D) tidak bermemori.
3. Rangkaian jog memakai tombol berkontak ganda. Waktu lepas kontak penahan 25 ms, dan pada pelepasan cepat kontak NC tombol menutup 6 ms setelah kontak NO membuka. Apa yang terjadi? Apakah kontaktor yang lebih cepat melepas menyelesaikannya?
4. Pompa dikendalikan dari panel (-S1 STOP, -S2 START) dan dua stasiun jauh yang dikabel terpisah (-S3/-S4 dan -S5/-S6). Tulis persamaannya, hitung inti kendali per stasiun (tanpa lampu dan PE) bila STOP disambung berantai panel, stasiun 1, stasiun 2, dan jelaskan akibat STOP stasiun kedua yang disambung paralel dengan STOP stasiun pertama.
5. Setelah padam, pompa tangki atap berpelampung dengan kontak terus dan motor drum washer-extractor sama-sama berpotensi berjalan lagi saat tegangan pulih. Nilai masing-masing dengan norma yang berlaku.
6. Dua pompa tidak boleh diasut bersamaan karena suplai genset. Tulis persamaan interlock listriknya, jelaskan peran kontak cermin bila kontak utama pompa pertama las, dan alasan interlock tombol tidak cukup.

Kunci jawaban beralasan

1. Dengan $U_\text{t} = U_\text{c} = 24$ V: $L_\text{maks} = 0{,}15\,U_\text{c}^2/(2 r' S_\text{tarik}) = 0{,}15 \times 24^2/(2 \times 0{,}0133 \times 50) = 86{,}4/1{,}33 = 64{,}96$ m, dibulatkan ke bawah menjadi 64 m. Pada $U_\text{t} = 23$ V susut yang tersedia $23 - 20{,}4 = 2{,}6$ V dan $I = 50/24 = 2{,}08$ A, sehingga $L = 2{,}6/(2{,}08 \times 2 \times 0{,}0133) = 46{,}9$ m, dibulatkan ke bawah menjadi 46 m.
2. B. Pada baris STOP dan START bersamaan, $\mathrm{Q} = 1 + 0 = 1$: start menang. A salah karena letak literal yang menentukan. C salah karena tabelnya berbeda tepat di baris konflik. D salah karena Q ada di kedua sisi.
3. $t_\text{NC} = 6$ ms $< t_\text{lepas} = 25$ ms, sehingga kontak NC menutup ketika kontak penahan masih tertutup; jalur penahan terbentuk lagi dan motor terus berjalan. Kontaktor yang lebih cepat hanya mengubah angka, karena $t_\text{NC}$ bergantung pada jari operator. Penyelesaiannya sakelar pilih JALAN/JOG atau relai bantu jalan -K1.
4. $\mathrm{Q1} = \overline{\mathrm{F2}} \cdot \overline{\mathrm{S1}} \cdot \overline{\mathrm{S3}} \cdot \overline{\mathrm{S5}} \cdot (\mathrm{S2} + \mathrm{S4} + \mathrm{S6} + \mathrm{Q1})$. Semua START diumpan dari titik setelah STOP terakhir; START stasiun 1 yang diambil setelah STOP-nya sendiri melompati STOP stasiun 2. Stasiun 2, terakhir di rantai, memerlukan tiga inti (masuk ke STOP, kembali setelah STOP, kembali setelah START); stasiun 1 memerlukan empat, karena satu inti tambahan membawa titik setelah STOP terakhir. STOP yang paralel menghasilkan $\overline{\mathrm{S3}} + \overline{\mathrm{S5}} = \overline{\mathrm{S3} \cdot \mathrm{S5}}$: kedua STOP jauh harus ditekan bersamaan, masing-masing sendirian tidak bekerja, walaupun STOP panel tetap bekerja.
5. Pompa atap adalah motor instalasi: PUIL 2020 5100.5.7.6 dan 5100.5.4.8 hanya menerima start ulang otomatis yang tidak berbahaya. Pengisian tangki berpelampung umumnya memang dirancang menyala lagi dan dinilai tersendiri, misalnya dengan pemutus yang dapat dikunci untuk pemeliharaan. Drum washer-extractor adalah peralatan mesin yang dikecualikan PUIL (11.3 k)); berlaku IEC 60204-1 klausul 7.5, dan drum tidak boleh berputar tanpa START baru.
6. $\mathrm{Q1} = \dots \cdot \overline{\mathrm{Q2}}$ dan $\mathrm{Q2} = \dots \cdot \overline{\mathrm{Q1}}$. Bila kontak utama -Q1 las sementara mekanismenya bergerak kembali, kontak NC biasa dapat menutup dan melepas interlock; kontak cermin dirancang tidak pernah menutup bersamaan dengan kontak utama yang las. Interlock tombol hanya membaca perintah, sedangkan yang dilarang adalah keadaan kedua kontaktor tertutup, termasuk karena las atau lambat lepas.

Referensi