6.1 Mencegah Kesalahan dan Pemecahan Masalah

Drive tidak selalu bekerja tanpa masalah. Ketika drive menjadi komponen utama dari mesin, kesalahan pada drive kebanyakan dapat menghentikan seluruh sistem. Downtime harus dikurangi ke nilai minimum. Untuk menyelesaikan ini, dua pendekatan dapat dilakukan :

• Mencegah kesalahan, drive yang dibuat oleh produsen harus kuat dan cocok untuk industri. Karena itu seharusnya tidak boleh berukuran terlalu kecil dalam pemakaiannya untuk mencegah terjadinya beban berlebihan selama bekerja. Petunjuk dari produsen seperti technical dan instalasi dan juga perawatan harus diikuti. Banyak pemakai yang melakukan pengujian drive terlebih dahulu sebelum dipasang pada mesin.
• Pemecahan masalah yang cepat. Jika kesalahan pada drive telah terjadi maka harus segera dihilangkan secepat mungkin. Menghilangkan kesalahan meliputi lokalisasi kesalahan dan penggantian komponen yang rusak. Waktu yang dibutuhkan untuk lokalisasi kesalahan biasanya membutuhkan waktu yang panjang.

6.2 Kemungkinan Kesalahan

Drive mempunyai beberapa komponen yang disatukan untuk menjalankan tugasnya. Antarmuka antara komponen-komponen tersebut sangat bervariasi. Kemungkinan sumber kesalahan bisa berbeda-beda.

Gambar 6.1 Overview kemungkinan kesalahan pada drive

Controller pada drive mempunyai tugas untuk mengenali kesalahan dalam sistem dan menyediakan informasi ke pemakai untuk mendiagnosa penyebab kesalahan. Sayangnya, drive tidak dapat mengenali semua kesalahan dan menyediakan informasi yang jelas sebagai penyebab kesalahan. Hasilnya, pencarian secara manual menggunakan osciloscope dan peralatan pengukuran masih menjadi praktek yang umum. Pencarian kesalahan yang efektif membutuhkan pemahaman yang baik dari rancangannya dan fungsi pada drive dan juga pengalaman.

Kesalahan umum berikut dan pengaruhnya dapat diklasifikasi untuk pelacakan kesalahan.

6.2.1 Kesalahan Motor

Gambar 6.2 Kesalahan motor

• Phasa motor terbalik. Pada VSD, penting bahwasanya phasa motor tersambung dalam urutan yang benar. Phase motor yang tidak tersambung dengan benar dapat menyebabkan operasi yang tidak dapat dikendalikan. untuk memeriksa phasa motor sudah tersambung dengan benar, operasi motor AC lebih baik diawali dengan mode open-loop, seperti v/f kontrol. Jika setpoint positif diterapkan dan motor berputar searah jarum jam, maka urutan phasa telah tepat. Operasi open-loop pada motor servo terkadang tidak meungkinkan. Dalam kasus ini, kabel motor pre-assemble dapat dipergunakan untuk menghindari masalah ini.
• Kabel motor tidak terhubung dengan benar. Terkadang  dapat terjadi kabel motor yang disambung tidak benar. Phasa motor hilang atau terjadi kontak sporadis. Kesalahan ini terkadang dapat dikenali oleh drive tapi terkadang tidak dan motor tidak menunjukan kinerja yang tidak biasa seperti tidak berjalan dengan lancar atau kecepatan menurun.
• Gulungan short circuit. Inslulasi pada gulungan motor rusak, menghasilkan kerusakan pada isolasi antara phasa motor dan konduktor ground. Drive mengenali sebagai overcurrent dan mematikan operasi drive.
• Kesalahan Ground. Insulasi pada gulungan motor atau kabel motor rusak, menghasilkan kerusakan pada isolasi antara phasa motor dan konduktor ground. Drive mengenali sebagai over-current dan mematikan operasi drive. Ada beberapa drive mempunyai fasilitas monitoring dan mengindikasikan kesalahan ground.
• Kesalahan sensor suhu motor. Banyak motor yang dipasang sensor suhu (PTC atau KTY) yang dapat memonitor suhu motor. Jika sensor ini rusak atau kabelnya terganggu maka ini akan dikenali oleh drive sebagai over-temperature dan mematikan operasi drive. Beberapa drive dapat diatur untuk tidak mengaktifkan monitor suhu dan bekerja sebagai pengukuran saja.

6.3.3 Kesalahan encoder

Gambar 6.3 Kesalahan encoder

• Sambungan encoder terbalik. Jika sambungan encoder terbalik maka encoder tidak menyediakan sinyal kecepatan atau nilai aktual posisi terbalik. Beberapa produsen menawarkan kabel encoder pre-assembled untuk menjaga kesalahan semacam ini. Jika drive dapat dioperasikan pada mode open-loop, maka dalam mode ini nilai encoder dapat di periksa. Jika nilai sudah benar maka mode pengendalian kecepatan dapat diaktifkan.
• Kerusakan encoder, kerusakan kabel encoder. Pada kasus ini, encoder tidak menyediakan sinyal kecepatan dan nilai aktual posisi, Drive akan mengenali sebagai encoder fault dan mematikan operasi drive. Kerusakan encoder juga mengakibatkan pergerakan yang tidak dapat dikendalikan, beberapa drive mengenali sebagai over-speed fault.
• Kabel encoder terlalu panjang. Dalam kasus ini, encoder tidak dapat menyediakan sinyal dengan baik. Panjang kabel yang diizinkan dispesifikasikan oleh produsen drive. Jika spesifikasi tidak diikuti maka ini diklasifikasikan sebagai kesalahan perencanaan.

6.2.3 Kesalahan Drive

Gambar 6.4 Kesalahan controller

Kesalahan pada drive bisa berupa perangkat lunak atau perangkat kerasnya. Kesalahan perangkat lunak relatif jarang terjadi dan harus diklarifikasi oleh produsennya. Kesalahan perangkat keras dapat terjadi pada sinyal elektronik atau bagian power.

Kesalahan perangkat keras pada sinyal elektronik dapat diketahui dengan ciri-ciri dibawah ini ketika drive dinyalakan.

• Tampilan display kosong
• Unit tidak merespon inputnya
• Pesan kesalahan illogical

Penganggulangan masalah ini dengan mengganti papan controller atau mengganti unit lengkap.

Kesalahan perangkat keras pada power elektronik tidak selalu mempunyai indikasi kesalahan dengan jelas.

• Kerusakan pada power semiconductor menyebabkan short-circuit dan over-current. Secara umum, sekering pasokan daya ke drive akan putus. Jika kesalahan tetap terjadi dan motor tidak disambung maka kesalahan dapat diketahui dengan jelas pada drive-nya.
• Power semiconductor tidak bisa melakukan switching menghasilkan motor tidak bisa bekerja dengan lembut. Pengenal motor tidak dapat tercapai. Motor tidak bisa memberikan tenaga yang diharapkan. Kesalahan ini dapat diperiksa dengan mengukur arus tiap phasa pada kabel motor menggunakan tang ampere. Jika arus phasa menunjukan deviasi yang signifikan maka ada kerusakan pada semiconductor-nya.
• Kerusakan pada sirkuit pre-charging dapat menurunkan tegangan DC link ketika motor bekerja. Pengenal motor tidak dapat tercapai. Dengan adanya peningkatan beban pada motor maka tegangan DC link akan turun drastis dan menyebabkan drive akan mematikan operasi.
• Kesalahan komutasi inverter dalam sebuah converter atau thyristor infeed terjadi ketika penundaan sudut firing tidak tepat selama operasi regenerative.

6.2.4 Kesalahan pasokan daya

Gambar 6.5 Kesalahan pasokan daya

• Tegangan turun sesaat. Jika penurunan tegangan sesaat sangat besar akan mengakibatkan penurunan pada tegangan DC link. Ini dapat dikenali oleh drive sebagai under-voltage dan drive mematikan operasinya.
• Kehilangan salah satu phasa. Jika salah satu phasa hilang akan menyebabkan tegangan dc link menurun dan meningkatkan ripple. Beberapa drive modern mengenali ini sebagai phase-loss fault.
• Tegangan pasokan berlebihan. Jika pasokan tegangan diluar dari toleransi yang diizinkan makan ini dapat menyebabkan kerusakan pada line-side rectifier. Rectifier akan kehilangan kemampuan blockingnya dan dapat menyebabkan short-circuit antara phasa saluran pasokan dan menyebabkan sekering putus.

6.2.5 Kesalahan komunikasi

Gambar 6.6 Kesalahan komunikasi

• Alamat fieldbus yang tidak tepat. Jika alamat pada drive tidak diatur secara tepat maka komunikasi dengan controller utama tidak terjadi. Jika alamat yang diatur pada drive telah dipakai oleh node lain maka seluruh bus dapat terganggu.
• Baud rate yang tidak tepat. Jika baud rate tidak diatur secara tepat maka komunikasi dengan controller utama tidak terjadi. Node lain kemungkinan tidak terganggu.
• Pengkabelan yang tidak tepat atau kabel komunikasi putus. dalam kasus ini komunikasi dengan controller utama tidak terjadi dan bus dapat terganggu.
• Tidak ada termination resistor. Dalam kasus ini, kesalahan sporadis dalam komunikasi pada keseluruhan bus dapat terjadi.

Kesalahan komunikasi terkadang sangat sulit ditemukan. Terkadang dalam prakteknya dengan mencoba untuk mengisolasi komponen yang rusak dengan cara sebagai berikut :

• Melepaskan node satu per satu
• Menyambungkan node satu per satu
• Mengganti node
• Mengganti kabel

6.2.6 Masalah EMC

Gambar 6.7 Masalah EMC

• Interferensi kabel encoder. Interferensi elektromagnetik dapat menimbulkan gangguan pada sinyal encoder. nilai aktual kecepatan/posisi yang diterima drive berdeviasi secara sporadis, dan dapat menyebabkan overcurrent (karena komutasi arus yang tidak tepat dan pergerakan yang tidak dapat dikendalikan. Kesalahan tersebut tidak dapat dikenali oleh drive. Penganggulangannya yaitu :
  • Menggunakan kabel shielded
  • Pemisahan kabel encoder dan power
  • Sambungan shield yang baik
  • Menggunakan kabel shield untuk motor
• Interferensi kabel komunikasi/sinyal. Interferensi elektromagnetik dapat menimbulkan gangguan pada sinyal. Kesalahan tersebut tidak dikenali oleh drive. Penanggulangannya yaitu :
  • Menggunakan kabel shielded khususnya untuk sinyal analog dan komunikasi
  • Pemisahan kabel sinyal dan power
  • Sambungan shield yang baik
  • Menggunakan kabel shield untuk motor

Ketika kesalahan drive terjadi sporadis, kesalahan EMC bisa sebagai penyebab utamanya.

6.2.7 Kesalahan perencanaan

Gambar 6.8 Kesalahan perencanaan

Kesalahan perencanaan terjadi ketika selama tahap perencanaan, data kebutuhan power yang dibutuhkan dan juga aplikasi tidak diketahui atau tidak cukup diperhitungkan. Terkadang dengan alasan biaya, ukuran drive dibatasi. Proses ini terlalu beresiko dan tidak boleh dilakukan. Umumnya kesalahan ini akan menghilangkan garansi dari produsennya.

• Motor terlalu panas
  • Ukuran motor terlalu kecil untuk kebutuhan operasi
  • Cooling fan terlalu kecil
  • Udara pendingin terlalu panas
• Converter terlalu panas
  • Ukuran drive terlalu kecil untuk kebutuhan operasi
  • Udara pendingin terlalu panas, menyebabkan suhu ambien terlalu tinggi.
• Kebutuhan dinamis tidak tercapai. Drive terlalu kecil untuk kebutuhan peak power.
• Kecepatan maksimum tidak tercapai. Tegangan yang dibutuhkan untuk mencapai kecepatan maksimum tidak dapat tercapai oleh drive dengan pasokan tegangan yang ada. Motor atau gearbox tidak tepat ukurannya.
• Akurasi tidak tercapai. Kecepatan atau posisi tidak tercapai dengan akurat. Encoder tidak dapat memasok kebutuhan akurasi.
• Overcurrent. Drive tidak mempunyai kendali diatas proses dinamis pada motor. Mode kendali tidak dipilih secara tepat atau waktu percepatan dan perlambatan terlalu kecil.
• overvoltage ketika rem. Energy pengereman menyebabkan tegangan berlebih pada dc link dan menghentikan operasi drive. Braking resistor harus dipasang.

6.2.8 Kesalahan pengaturan parameter

Gambar 6.9 Kesalahan pengaturan parameter

Kesalahan pengaturan parameter juga terjadi ketika commissioning drive. Untuk mencagah terjadinya kesalahan ini membutuhkan kecermatan dan metode ketika commissioning. Langka-langkah untuk melakukan commissioning biasanya dijelaskan secara detil pada dokumentasi produknya.

Commissioning biasanya selalu dimulai dengan pengaturan pabrikan. Dibawah ini merupakan prosedur untuk memulai commissioning drive :

1. Periksa pengkabelan, catat data motor dan masukan data motor ke drive.
2. Mulai dengan mode open-loop, periksa sinyal encoder (jika ada).
3. Masuk ke mode close-loop kecepatan (jika ada encoder).
4. Atur fungsi lainnya dan periksa batasan-batasan.
5. Periksa sambungan sinyal ke controller lainnya seperti sinyal pada terminal atau melalui fieldbus.
6. Pindahkan kendali ke PLC dan lakukan monitoring.

6.3 Indikasi kesalahan

Drive dapat mendeteksi kondisi operasi yang tidak benar dan menamplikannya ke pemakai. Indikasi kesalahan ini dapat dilakukan dalam berbagai cara.

Perangkat yang sederhana hanya mempunyai LED untuk mengindikasikan kesalahan. Jenis ini dapat dilihat jika ada kesalahan yang terjadi pada perangkat, dengan menggunakan LED individu atau warna yang berbeda-beda atau mode flashing.

Drive modern mempunyai operator panel yang dapat menampilkan indikasi kesalahan. Jenis ini memungkinkan untuk menemukan kesalahan lebih baik.

Drive mempunyai 2 jenis pesan kesalahan :

• Peringatan, memberitahu pemakai bahwa kondisi kritis telah terjadi, misalnya suhu motor hampir mencapai ambang batas tapi tidak menghentika operasi drive.
• Kesalahan, mengindikasikan kondisi kritis dan menghentikan drive. Pemakai harus acknowledge kesalahan tersebut melalui operator panel, digital input atau antarmuka serial.

Peringatan dan kesalahan biasanya diidentifikasi dengan nomor yang berbeda-beda. kesalahan dan penyebabnya dapat dilihat pada dokumentasi produk beserta penganggulangannya.

Rekaman kesalahan yang telah terjadi sangat membantu untuk menentukan penyebab kesalhan. Frekuensi kesalahan tertentu atau kombinasi kesalahan dapat menyediakan informasi untuk mencari penyebab kesalahan. Drive modern mempunyai buffer untuk merekam fault yang terjadi serta waktu kejadiannya.

Drive modern mempunyai fungsi trace yang dapat merekam sinyal internal drive sama seperti kita menggunakan oscilloscope. Fungsi trace dapat diatur untuk merekan sinyal yang relevan ketika kesalahan terjadi. Bentuk gelombang sinyal juga dapat direkan sebelum kesalahan terjadi. Rekaman sinyal kemudian dapat ditransfer melalui antarmuka serial ke PC, dimana pemakai dapat melihat dan mengevaluasi menggunakan perangkat lunak yang sesuai.

Referensi :

• Electrical Drive : Principal-Planning-Application-Solution, Jens Weidauer & Richard Messer