Disusun oleh: A.N. Afandi, S.T., M.T.
UNTUK KALANGAN SENDIRI
TEKNIK ELEKTRO F A K U L T A S T E K N I K UNIVERSITAS NEGERI MALANG
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, berkat rahmat dan hidayahnya, serta sejalan dengan Program Pengembangan Teknik Elektro Universitas Negeri Malang, maka buku ini dapat diselesaikan. Buku ini berisi tentang pengetahuan dasar dalam bidang pengendalian menggunakan PLC, yang dapat digunakan sebagai buku acuan untuk perkuliahan. Selanjutnya buku ini memuat tentang perkembangan sistem pengendalian, konsep dasar pengendalian, aturan dan cara pembuatan program, struktur PLC dan pemrograman, dasar-dasar perencanaan, serta beberapa studi kasus untuk dikembangkan. Akhirnya semoga buku dapat bermanfaat bagi pembaca.
Malang, 4 Juli 2006 Penyusun
i
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ................................................................................ i DAFTAR ISI............................................................................................... ii Bab 1: SISTEM PENGENDALIAN........................................................... 1 1.1. Perkembangan Sistem Kendali ................................................... 1 1.2. Sistem Pengendalian Terbuka..................................................... 3 1.3. Sistem Pengendalian Tertutup .................................................... 3 1.4. Ilustrasi Sistem Pengendalian ..................................................... 4 Bab 2: STRUKTUR PLC............................................................................ 6 2.1. PLC............................................................................................. 6 2.2. Keunggulan PLC ........................................................................ 8 2.3. Bagian PLC................................................................................. 10 2.4. Prinsip Kerja PLC....................................................................... 16 Bab 3: DASAR-DASAR OPERASI LOGIKA........................................... 17 3.1. Gerbang Logika .......................................................................... 17 3.2. Logika NOT................................................................................ 17 3.3. Logika AND ............................................................................... 18 3.3. Logika OR .................................................................................. 19 2.3. Mark............................................................................................ 20 Bab 4: INPUT DEVICES ........................................................................... 22 4.1. Saklar Kontak ............................................................................. 21 4.2. Saklar Tumpuk ........................................................................... 21 4.3. Saklar Sandung ........................................................................... 21 4.5. Saklar tuas................................................................................... 24 4.6. Limit Switch ................................................................................ 24 4.7. Sensor ......................................................................................... 25 Bab 5: OUTPUT DEVICES ....................................................................... 26 5.1. Motor Arus Bolak-balik 3 Fasa .................................................. 26 5.2. Motor Arus Bolak-balik 1 Fasa .................................................. 27 5.3. Motor Arus Searah...................................................................... 28 5.4. Relay ........................................................................................... 30 5.5. Contactor .................................................................................... 31 5.4. Lampu ......................................................................................... 31 5.5. Kompor Listrik ........................................................................... 32 Bab 6: SISTEM PEMROGRAMAN PLC .................................................. 33 6.1. Penentuan Input/Output .............................................................. 33 6.2. Standar Pemrograman................................................................. 35 6.3. Instruksi Dasar PLC.................................................................... 40 6.3. Pemasukan dan Instalasi Program PLC...................................... 41 ii
Bab 7: OPERASI KHUSUS ....................................................................... 42 7.1. Interlock (IL) dan Interlock Clear (ILC) .................................... 42 7.2. Timer (TIM)................................................................................ 44 7.3. SET/RESET ................................................................................. 48 7.4. Counter Reversible Counter ....................................................... 50 7.5 DIFU dan DIFD........................................................................... 53 7.6. Operasi MOVE (MOV)............................................................... 55 7.7. TON-TOF ................................................................................... 56 7.7. CTU-CTD ................................................................................... 56 Bab 8: DASAR-DASAR PERENCANAAN .............................................. 57 8.1. Analisis Kebutuhan..................................................................... 57 8.2. Desain ......................................................................................... 58 8.3. Pengujian .................................................................................... 59 8.4. Implementasi .............................................................................. 59 8.5. Perbaikan & Perawatan .............................................................. 59 Bab 9: ANALYSIS SHEET ........................................................................ 60 9.1. Operasi NOT............................................................................... 60 9.2. Operasi AND .............................................................................. 61 9.3. Operasi OR ................................................................................. 62 9.4. Operasi OR-AND ....................................................................... 63 9.5. Operasi AND-OR ....................................................................... 64 9.6. Operasi Satu Beban .................................................................... 65 9.7. Operasi Dua Beban ..................................................................... 66 9.8. Operasi Tiga Beban .................................................................... 67 9.9. Operasi Motor............................................................................. 68 9.10. Operasi Motor dan Lampu........................................................ 69 Bab 10: Case banks ..................................................................................... 70 10.1. Case 1 ....................................................................................... 70 10.2. Case 2 ....................................................................................... 71 10.3. Case 3 ....................................................................................... 72 10.4. Case 4 ....................................................................................... 73 10.5. Case 5 ....................................................................................... 74 10.6. Case 6 ....................................................................................... 75 10.7. Case 7 ....................................................................................... 76 10.8. Case 8 ....................................................................................... 77 10.9. Case 9 ....................................................................................... 78 10.10. Case 10 ................................................................................... 79 10.11. Case 11 ................................................................................... 80 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 81
iii
Bab 1
SISTEM PENGENDALIAN
1.1. Perkembangan Sistem Kendali Pengendalian suatu peralatan atau plant pada dasarnya merupakan pengaturan yang diharapkan keluarannya sesuai dengan kemauan yang diinginkan, atau dengan kata lain bahwa hasil dari pengendalian tersebut harus sesuai dengan yang direncanakan dan memiliki penyimpangan yang kecil sebagai akibat kesalahan yang terjadi. Misalnya mengatur ketinggian air yang masuk dalam suatu bejana, maka bila dikehendaki tinggi maksimum pada air 30 centimeter, maka setelah dilakukan pengendalian pengisian air tersebut harus menghasilkan ketinggian air 30 centimeter atau mendekati 30 centimeter dengan nilai kesalahan yang mungkin terjadi. Dengan demikian harus dilakukan pengaturan sedemikian rupa supaya pengisian air pada bejana tersebut mencapai ketinggian 30 centimeter atau mendekati 30 centimeter dengan derajat kesalahan yang sekecil mungkin. Oleh karena itu, untuk mendapatkan sistem pengendalian yang sesuai dengan keinginan maka dilakukan berbagai penelitian, sehingga menghasilkan penemuan yang dapat diterapkan dalam pengendalian plant atau peralatan. Secara umum sistem pengendalian berkembang mengikuti berbagai tahapan penemuan yang dapat diterapkan oleh suatu objek atau plant tertentu.
1
Pada tahun 1572-1633 seorang ahli mekanik Jerman menemukan pengatur suhu, yaitu Cornelis Drebbel. Bahwa suhu dalam ruangan dapat dipertahankan konstan, selanjutnya penemuan ini digunakan untuk mengatur suhu pada inkubator dan pada tungku-tungku percobaan kimia. Pengatur ini didasarkan pada sebuah alat yang dapat mengalirkan udara panas ke dalam ruangan, sehingga suhu yang dinginkan tercapai. Pada masa berikutnya, yaitu tahun 1729-1786 seorang ahli dari Amerika menemukan pengatur suhu yang menggunakan peredam FLUE yang dapat mengendalikan pengapian dan suhu, yaitu Lancaster dari Pennsylvania. Pengaturan pada model ini didasarkan pada tekanan yang timbul akibat adanya penyebaran udara panas, penyebaran udara panas digunakan untuk menutup FLUE yang dapat menurunkan kecepatan pengapian. Kemudian penemuan dan perbaikan terus dilakukan untuk meningkatkan kinerja dan kemampuan alat pengendaliannya, selanjutnya perbaikan dan penemuan dalam bidang pengaturan suhu dan tekanan terus berkelanjutan. Pada generasi berikutnya, sejalan dengan penemuan berbagai sistem pengendalian, maka pada tahun 1788 Mathew Boultan dan James Watt menemukan governor sentrifugal yang sangat bermanfaat sekali dalam pengaturan kincir dan uap. Hal ini mendorong semakin berkembangnya penemuan yang semakin aplikatif untuk dunia industri. Sebagaimana perkembangan dewasa ini yang mengarah pada otomatisasai pengendalian industri.
2
1.2. Sistem Pengendalian Terbuka Sistem pengendalian terbuka sering juga disebut dengan istilah sistem pengendalian open loop atau sistem terbuka, pengendalian pada jenis ini menyatakan bahwa keluaran dari sistem yang dikendalikan tidak berpengaruh terhadap masukan atau input, dengan demikian sepenuhnya sistem tidak terpengaruh oleh keluaran yang dihasilkan Jadi pada sistem ini tidak ada umpan balik yang mengarah sebagai masukan sistem.
Input
Controller
Plant
Output
Gambar 1.1. Sistem pengendalian terbuka
1.3. Sistem Pengendalian Tertutup Sistem pengendalian tertutup merupakan sistem pengendalian yang sinyal keluarannya mempunyai pengaruh langsung terhadap masukan yang bekerja pada sistem. Dengan demikian sistem pengendalian ini mempunyai umpan balik terhadap masukan atau dikenal dengan istilah sistem closed loop atau sistem tertutup.
Input
Controller
Plant
Output
Measurement Instrument Gambar 1.2 Sistem pengendalian tertutup
3
1.4. Ilustrasi Sistem Pengendalian Sistem pengendalian dapat dilakukan pada berbagai plant atau peralatan, tetapi harus mempertimbangan hal-hal yang berkaitan dengan plant tersebut, terutama terhadap apa yang akan diatur atau yang ingin dikendalikan. Misalnya mengendalikan tekanan pada suatu tungku, tekanan pada tungku dikendalikan dengan menggunakan damper, yaitu sangat tergantung pada posisi damper yang bekerja. Kemudian tekanan tersebut diukur dengan elemen ukur atau alat ukur tekanan, dan dapat pula dikonversikan menggunakan sensor ke besaran yang lain untuk mendapatkan sinyal yang dapat diumpanbalikan sebagai masukan, sehingga dapat memperbaiki nilai tekanan yang dihasilkan, agar sesuai dengan yang diinginkan pada sistem pengendaliannya.
Gambar 1.3 Sistem pengendalian tekanan
Begitu pula pengendalian pada kecepatan yang menggunakan governor hasil penemuan James Watt pada mesin uap. Yaitu, kecepatan uap yang masuk ke silinder mesin diatur sesuai dengan selisih kecepatan mesin yang diinginkan. Pada pengendalian ini, jika kecepatannya menurun, maka gaya sentrifugal dari
4
governor akan mengecil, dan menyebabkan katub pengontrol bergerak keatas, sehingga uap yang mengalir akan semakin besar. Dengan demikian kecepatannya akan membesar kembali, karena uap yang menggerakannya semakin besar.
Gambar 1.4 Sistem pengendalian kecepatan
5
Bab 2
STRUKTUR PLC
2.1. PLC Programmable Logic Controller atau yang sering disingkat dengan nama PLC, pada dasarnya berfungsi sebagai saklar yang bekerja menurut asas logika, tetapi PLC mempunyai keuntungan dibandingkan dengan peralatan pengendalian konvensional yang selama ini digunakan, yaitu mempunyai kelebihan utama: mampu melakukan pensaklaran dari beberapa masukan/input dan mengendalikan beberapa keluaran/output. Hal ini yang jarang dapat dilakukan sekaligus oleh rangkaian pengendalian secara konvensional yang banyak menggunakan relayrelay pada setiap rangkaiannya. Saat ini PLC merupakan komponen paling inti pada aplikasi teknologi pengendalian pada industri, karena PLC dapat diterapkan hampir pada semua jenis sektor industri, dibandingkan dengan jenis sistem pengendalian lainnya. Hal ini dikarenakan proses pengendalian pada industri banyak menggunakan rangkaian relay yang cukup rumit dan berkoordinasi kerja setiap blok yang ada pada unit proses pengendalian. Dengan keadaan yang seperti itu, semakin menempatkan PLC sebagai pengendali yang sangat menentukan pada berbagi jenis sektor industri.
6
PLC pertama kali dikembangkan oleh National Electrical Manufacturer Assosiation (NEMA) pada tahun 1978. Pada mulanya, PLC dikembangkan berdasarkan pada mikrokontroler yang telah diterapkan sebagai pengendali pada industri. Kemudian untuk meningkatkan kinerjanya ditambahkan berbagai fungsi dan dilengkapi dengan memori yang dapat diprogram dengan menggunakan instruksi-instruksi khusus untuk mengatur objek yang diinginkan melalui fungsi masukan dan keluaran yang digunakan untuk mengatur setiap proses pada industri. Kemudian sistem PLC dikembang secara besar-besaran untuk meningkatkan fasilitas dan fungsinya yang dapat diterapkan pada industri kimia, transportasi, dan industri lainnya. Dengan mengacu pada prinsip dasar yang bekerja pada PLC, maka PLC dapat memperbaiki kinerja sistem pengendalian yang semula menggunakan cara konvensional. Karena cara konvensional tersebut memiliki kelemahan, beberapa diantaranya: a) Membutuhkan pengawatan yang banyak. b) Untuk pengembangan sistem pengendaliannya membutuhkan kerja ulang dalam pengaturan dan penataannya. c) Pengawatan dan pemasangan relatif komplek dan rumit. d) Perlu penambahan dan pembagian kontaktor untuk meningkatkan kinerja sistem. e) Relatif mahal, karena memerlukan banyak relay bila sistemnya besar untuk pengendaliannya.
7
Pada dasarnya fungsi utama PLC menggantikan kerja relay, tetapi mempunyai kemampuan lain dalam operasi-operasi yang dijalankannya, sehingga PLC sekarang berkembang dalam sistem komputer yang mempunyai kemampuan luas, seperti operasi aritmatik, mengkonversikan digital/analog, membandingkan, dan menjalankan operasi lainnya. PLC bekerja menurut instruksi-instruksi internal yang telah dimasukan melalui komputer atau console berdasarkan perintah yang ingin dijalankan, serta operasi ini sangat tergantung pada input output yang diinginkan untuk bekerja.
2.2. Keunggulan PLC PLC saat ini menjadi alat pengendali yang paling utama pada suatu industri, karena memiliki keunggulan yang sering tidak ditemukan pada sistem pengendalian konvensional yang banyak menggunakan relay dan lainnya. Adapun keunggulan tersebut, antara lain: a) Fleksibel, yaitu bila dulu kebutuhan sistem pengendali untuk pengendalian pada suatu industri tergantung pada jumlah mesin yang akan dikendalikan, dan perlatan yang ada. Tapi dengan PLC hal tersebut tidak perlu dilakukan lagi, karena PLC memiliki input output yang banyak, dapat dipilih sesuai yang ada, dan hanya perlu mengkoordinasikan dengan pengaturan sistemnya. b) Implementing changes and correcting error, yaitu untuk melakukan perubahan sistem pengendalian yang lama tidak rumit, hanya melakukan pada perubahan programnya, kadang tanpa melakukan perubahan pengawatan peralatan yang ada. Serta dapat mendeteksi kesalahan secepatnya pada PLC dengan melihat programnya.
8
c) Large quantities of contact, yaitu otomatisasi yang mampu mengganti posisi relay yang membutuhkan banyak kontak mekanik, serta pengawatannya rumit, dan memerlukan penanganan yang relatif sulit bila terjadi tidak kontak. Dengan PLC hal itu jarang ditemukan, karena kontak pada PLC diwakili oleh internal relay yang terpadu dengan PLC. d) Lower cost, yaitu murah, mengingat teknologi microchip semakin pesat berkembang, dan dimungkinkan penggunaan ukuran PLC yang semakin kecil dengan kemampuan tinggi, sehingga investasinya lebih murah. e) Pilot running, yaitu dengan menggunakan PLC dapat dilakukan pengetesan program sistem pengendaliannya, tanpa dilakukan pengetesan dilapangan terlebih dahulu, hal ini hanya dilakukan dengan komputer dan melihat keluaran PLC yang akan digunakan. f) Visual observation, yaitu dapat mengamati input/output secara online, semua pengawatan dan pengalamatan dapat dilihat dan diurut dengan menggunakan address yang digunakan. g) Speed of operation, yaitu kecepatan kerja sistem pengendalian tidak tergantung pada banyaknya relay dan kontaktor yang digunakan, tetapi hanya tergantung pada setting dan perintah yang diprogramkan. h) Easy of ladder diagram, yaitu lebih mudah memahami dan membuat sistem kontrol yang digunakan, dengan mengerti dasar-dasar logika yang dipakai PLC, tanpa melihat single line dan pengawatan sistem yang akan diatur. i) Reability, yaitu lebih andal, karena bekerja secara otomatis, dan berdasarkan perintah yang diprogramkan pada PLC.
9
j) Simplicity of ordering control, yaitu lebih sederhana dan mudah dalam penataan dan pemrograman, karena banyak peralatan yang digunakan pada sistem pengaturan sudah diwakili oleh fungsi internal dalam PLC. k) Documentation, yaitu semua program yang telah dibuat untuk suatu sistem pengaturan dapat didokumentasikan ataupun disimpan dalam bentuk printout atau file, khususnya yang diprogramkan dengan komputer. l) Security, yaitu lebih aman, karena program yang dimasukan dapat diproteksi dengan password.
2.3. Bagian PLC Untuk menjalankan fungsinya sebagai unsur utama dalam pengendalian, PLC memeliki beberapa bagian utama sebagai berikut: 1.
Central processing unit (CPU) Central processing unit (CPU) yaitu berfungsi untuk mengambil intruksi dari memori kemudian mengkodekan dan mengeksekusi intruksi tersebut. Selama proses tersebut, CPU menghasilkan sinyal kendali sesuai dengan proses program yang ada, menghubungkan input dan output sesuai instruksi yang digunakan. Pada pemrosesan data, prosesor memproses dan menyimpan semua program yang telah dimasukan, dalam memproses program PLC menyesuaikan dengan keadaan input dan output sesuai dengan program yang telah dimasukan. CPU mengambil instruksi dari memori, mengkodekan dan kemudian mengekskusi instruksi tersebut. Selama proses tersebut, CPU menentukan keputusan
untuk
pengontrolan
atau
menghasilkan
sinyal
kontrol,
10
mentransfer data dari input output, serta melaksanakan fungsi aritmetik dan logika, dan mendeteksi sinyal dari luar CPU. Pada dasarnya CPU terdiri atas register, control unit (CU), dan aritmatic logical unit (ALU). Register merupakan penyimpan data sementera yang dapat digunakan selama pengekskusian program. Register ini akan mempercepat suatu proses, karena data yang sering dipakai diletakan pada register, sehingga bila CPU memerlukan tidak perlu membacanya dari memory. Control unit (CU) mengendalikan atau mengarahkan urutan operasi pada prosesor dan mengirim sinyal pengendali untuk mengkoordinasikan aliran informasi dan data antar bagian pada prosesor, seperti mentransfer atau sebaliknya, mengambil data dari input image table, mengirim data ke output image table, dan operasi-operasi lainnya dalam prosesor. Selain itu unit pengendali juga memberi respon terhadap sinyal dari luar. Aritmatic logical unit berfungsi untuk melakukan operasi-operasi logika dan aritmatika, seperti penjumlahan, perkalian, penambahan, pembagian, dan operasi logika lainnya. 2.
Memory Memory yaitu untuk menyimpan semua fungsi atau instruksi dan data yang dimasukan sesuai program yang ada. Sebelum PLC digunakan untuk pengontrolan sistem, maka harus memasukan instruksi sesuai dengan mnemonic-nya yang dibuat dalam suatu program. Instruksi tersebut dimasukan dan disimpan secara berurutan dengan otomatis. Menurut jenisnya memory dapat dibagi menjadi dua, yaitu random acces memory (RAM) dan read only memory (ROM).
11
a. RAM merupakan penyimpan data yang digunakan sesaat dalam operasi program dan data dapat dituliskan kedalam address atau alamat pada image table. Oleh karena itu RAM adalah memory yang dapat dibaca/ditulis atau read write memory. RAM merupakan penyimpanan yang volatile, karena penyimpanan datanya adalah sementara, maksudnya apabila catu dayanya hilang, maka data yang tersimpan pada RAM akan hilang atau rusak. RAM terbagi menjadi dua, RAM yang bersifat dinamik dan RAM yang bersifat statik. RAM dinamik adalah RAM yang menggunakan kapasitor sebagai media penyimpanannya. Kelebihan RAM jenis ini adalah relatif lebih cepat dan mempunyai disipasi daya yang cukup kecil. RAM dinamik ini memerlukan saluran refresh setiap waktu tertentu dari mikroprosesor yang digunakan sebagai sarananya. RAM statik adalah RAM yang mempunyai media penyimpanannya dari transistor. RAM statik mempunyai disipasi daya yang cukup besar, kelebihan dari memory jenis ini adalah mudah fabrikasinya dan cukup murah untuk diproduksi. b. ROM adalah elemen memory yang ditempatkan dalam sebuah chip rangkaian terpadu yang isinya tidak dapat diubah oleh programer. ROM berisi suatu pola yang tetap dari data-data biner yang telah dibentuk pada saat ROM tersebut dibuat. ROM menyimpan data-data penting untuk operasi PLC dan data tersebut tidak akan hilang apabila catu daya dimatikan, oleh karena itu ROM disebut memory non volatile. Ada bebrapa jenis ROM yang dapat diprogram, sehingga dapat dirubah isinya. ROM yang tidak dapat diprogram oleh pemakai disebabkan
12
karena pada waktu ROM tersebut diproduksi, memory sudah diisi. Tetapi ROM yang bisa diprogram oleh pemakai disebut programmable read only memory (PROM). Tetapi ada jenis lain juga, yaitu: erasable programmable read only memory (EPROM), electrically erasable programmable read only memory (EEPROM), electrically alterable read only memory (EAROM). c. Variable data memory, yaitu merupakan bagian dari memory proccessor yang menyimpan data variable dan data numerik. Tipe data yang terdapat pada memory ini adalah: •
Pe-reset nilai dari timer, jumlah detik dari timer yang tersedia untuk menghasilkan sinyal time out.
•
Akumulasi nilai dari timer, jumlah waktu yang berlaku sejak timer itu bekerja.
•
Pe-reset nilai dari counter, jumlah dari counter yang dihitung memberikan sinyal hitungan counter.
•
Akumulasi nilai counter, jumlah hitungan counter yang telah terbaca.
•
Nilai physical variable dalam proses kontrol, seperti nilai yang diperoleh dari pengukuran physical variable dengan transducer dan konversi tegangan analog output transduser ke dalam bentuk digital dengan melalui konversi analog ke digital.
d. Image table merupakan bagian dari memory proccessor yang menyimpan keadaan input dan output. Memory yang digunakan adalah
13
RAM, sehingga data akan ada apabila supply daya ada. Image table terbagi menjadi dua, yaitu input image table dan output image table. •
Input image table berfungsi untuk menyimpan keadaan-keadaan input. Apabila supply daya sama dengan supply peralatan input, maka memory akan berharga satu, jika tidak memory akan bernilai nol.
•
Output image table berfungsi menyimpan keadan-keadaan output dan memberi informasi pada CPU tentang perubahan keadaan output sesuai dengan hubungan squential dari rangkaian pengendalian.
Power supply
Input Extern
Console
Computer
Printer
Central Pocessing Unit CPU Input
Output
Output Extern
Memory
Gambar 2.1. Bagian utama PLC
3.
Programming device yaitu sering disebut console atau perangkat alat untuk memasukan instruksi yang digunakan sebagai program bagi pengaturan sistem yang ada, dan dapat dilakukan dengan komputer. Pada console ini digunakan untuk memasukan, mengedit, memodifikasi dan memonitor
14
program yang ada dalam memory PLC. Programming device terdiri dari dua bagian utama, yaitu: •
Monitor yang dapat berupa cathode ray tube (CRT) atau liquid cristal display.
•
Papan ketik atau keyboard yang berfungsi untuk memasukan dan memanggil kembali data atau instruksi yang telah dimasukan.
4.
Input output modul yaitu suatu port interface yang menghubungan rangkaian utama dengan PLC, yang tergantung pada semua peralatan yang digunakan sebagai input dan output yang diingingkan. Dengan demikian input output merupakan suatu perangkat elektronik sebagai perantara antara unit pemroses atau prosesor dengan peralatan input/output luar. Pada bagian input berfungsi untuk mengkonversikan sinyal digital atau analog yang akan diproses oleh unit pemroses. Bagian output berfungsi untuk mengeluarkan sinyal yang telah diolah oleh prosesor untuk menggerakan relay atau kontaktor yang selanjutnya menggerakan plant atau proses yang dikontrol.
5.
Power supply yaitu untuk sumber energi bagi operasional PLC, sangat tergantung pada spesifikasi tegangan yang ada pada PLC. Unit catu daya ini merupakan tegangan bolak-balik (AC) yang sebesar 110-220 volt. Sedangkan untuk supply peralatan input berupa tegangan DC sebesar 12 atau 24 volt. Selanjutnya keluaran dari power supply PLC merupakan tegangan murni DC sebesar 12 atau 24 volt, tetapi kadang tergantung spesifikasi PLC.
15
2.4. Prinsip Kerja PLC Prinsip kerja PLC secara umum dapat dijelaskan, bahwa PLC menerima data berupa sinyal dari peralatan input dari luar yang dapat berasal dari saklar, sensor, tombol tekan, dan peralatan input dari luar lainnya. Sinyal tersebut kemudian oleh modul input diubah menjadi sinyal digital. Kemudian pada bagian CPU, sinyal-sinyal digital ini diolah sesuai dengan instruksi yang telah dimasukan atau diprogramkan ke PLC, kemudian ditransfer ke modul output berupa sinyalsinyal digital.
Input Extern
in PLC
Plant out
Output Extern
Gambar 2.2. Prinsip kerja PLC
Pada PLC terdapat perangkat yang berfungsi sebagai pengolah data input yang bekerja sesuai dengan instruksi yang diberikan padanya, instruksi-instruksi tersebut berupa bahasa logika yang umumnya digunakan dalam rangkaian logika komputer, modul tersebut adalah modul input. Modul output akan merubah sinyal digital menjadi sinyal analog. Sinyalsinyal inilah yang kemudian difungsikan untuk mengaktifkan berbagai keluaran yang dikehendaki untuk mendapat pengaturan melalui PLC. Peralatan output yang akan dikendalikan dapat berupa kontaktor, relay, motor, dan lainnya.
16
Bab 3
DASAR-DASAR OPERASI LOGIKA
3.1. Gerbang Logika Prinsip urutan kerja PLC berdasarkan hubungan-hubungan logika Boolean, yaitu prinsip logika dengan nilai benar-salah atau 0-1. Hubungan logika dasar ini meliputi NOT, AND, OR. Hubungan NOT menyatakan suatu pembalikan nilai masukan. Hubungan AND merupakan hubungan dua atau lebih masukan yang menyatakan bahwa keluaran tidak akan sama dengan 1, jika tidak semua masukan tersebut bernilai 1. Hubungan OR menyatakan bahwa sinyal keluaran akan bernilai 1, bila salah satu atau lebih masukan bernilai 1.
3.2. Logika NOT Hubungan yang paling sederhana dalam prinsip logika yang digunakan dalam PLC adalah logika NOT, logika ini bertujuan untuk membalik nilai sinyal masukan. Misalkan sinyal masukan bernilai 1, maka keluaran hubungan NOT akan bernilai 0. Demikian juga dengan nilai sinyal masukan 0, akan berubah menjadi bernilai 1.
17
Tabel 3.1. Masukan dan keluaran logika NOT Input 1 0
Output 0 1
Selanjutnya operasi logika NOT dalam PLC memiliki hubungan terhadap masukan atau keluaran yang saling dapat dioperasikan satu sama lain.
Operasi
A
1
B
AN I1.0 = Q1.0 I1.0 Q1.0 Gambar 3.1. Operasi NOT
3.3. Logika AND Hubungan dasar logika AND menyatakan bahwa keluaran akan berlogika 1, jika semua masukan yang digunakan bernilai 1. Jika salah satu dari hubungan masukan AND ada yang bernilai 0, maka keluaran akan bernilai logika 0. Hubungan yang mewakili AND adalah seperti saklar yang disusun secara seri, yaitu akan ada aliran listrik bila semua saklar yang digunakan pada posisi on semua, dengan demikian semuanya bernilai logika 1.
18
Tabel 3.2. Masukan dan keluaran logika AND Input 1 1 0 0 1
Input 2 0 0 1 1
Output 0 0 0 1
Selanjutnya operasi logika AND dalam PLC memiliki hubungan terhadap masukan atau keluaran yang saling dapat dioperasikan satu sama lain.
Operasi S1
S2
AN I1.0 AN I2.0
&
S1
I1.0
S2
I2.0
= Q1.0 K1
K1
Q1.0
Gambar 3.2. Operasi AND
3.3. Logika OR Hubungan dasar logika OR menyatakan bahwa sinyal keluaran akan berlogika 1, kalau salah satu dari masukan yang digunakan berlogika 1. Hubungan ini menggambarkan suatu susunan saklar paralel yang dihubungkan dengan beban. Kalau salah satu saklar terhubung singkat, maka beban akan mendapat aliran listrik. Beban tidak akan mendapat aliran listrik bila semua saklar terbuka atau semua berlogika 0.
19
Tabel 3.3. Masukan dan keluaran logika OR Input 1 1 0 0 1
Input 2 0 0 1 1
Output 1 0 1 1
Selanjutnya operasi logika OR dalam PLC memiliki hubungan terhadap masukan atau keluaran yang saling dapat dioperasikan satu sama lain.
Operasi S1
S2
AN I5.0 O I8.0
S1
S1
I5.0
I8.0
OR
= Q4.0 K1
K1
Q4.0
Gambar 3.3. Operasi AND
2.3. Mark Mark merupakan penyisipan tanda kurung dalam suatu program, hal ini dibutuhkan untuk memberikan prioritas yang akan dilakukan. Biasanya penggunakan tanda kurung ini berkaitan dengan kombinasi logika OR-AND. Pemberian tanda kurung pada suatu program harus sepasang tanda kurung, maksudnya setiap tanda kurung pembuka harus ada pasangannya yaitu tanda kurung penutup. Dengan demikian operasi MARK ini sangat penting sekali untuk suatu program yang panjang, dimana setiap instruksi terbetuk oleh beberapa masukan yang berbeda.
20
Selain itu MARK juga bermanfaat untuk menyederhanakn instruksi program dengan menggunakan instruksi tertentu yang mewakilinya.
Operasi A( AI1.0 OI2.0 ) A( AI8.0 OI22.0 ) =Q1.0
A OR
S1
S2
I1.0
I2.0
S8
S22
I8.0
I22.0
B AND C D
OR
K
K1
Q1.0
Gambar 3.4. Operasi MARK
21
Bab 4
INPUT DEVICES
Input devices merupakan peralatan yang digunakan untuk memberikan sinyal masukan pada input port PLC atau pada input modul PLC, sehingga PLC mendapat sinyal pengaturan yang sesuai dengan kondisi masukannya. Peralatanperalatan yang dapat digunakan sebagai input eksternal antara lain adalah saklar, baik dalam bentuk konvensional atau otomatis. Saklar dapat difungsikan sebagai on/off untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus yang masuk ke input PLC, sehingga ada sinyal input yang akan masuk ke PLC. Untuk menunjang fungsinya, maka saklar yang akan digunakan harus memenuhi persyaratan antara lain: •
Dapat dilayani secara aman tanpa memerlukan alat bantu.
•
Jumlahnya disesuaikan dengan kapasitas PLC.
•
Dalam keadaan terbuka, bagian saklar yang bergerak tidak bertegangan.
•
Tidak dapat menghubungkan sendiri karena pengaruh gaya sentrifugal.
•
Kapasitas saklar sesuai dengan beban yang ada.
22
4.1. Saklar Kontak Saklar ini digunakan untuk menyalakan dan mematikan lampu, tetapi juga dapat digunakan sebagai switch masukan pada instalasi PLC. Kebanyakan saklar ini diberi nama sesuai dengan jenis kontaknya, antara lain: saklar kutub satu, saklar kutub dua, saklar seri, saklar tukar, saklar silang, saklar tank, saklar jungkir, saklar putar dan lainnya.
4.2. Saklar Tumpuk Saklar tumpuk adalah suatu saklar putar jenis tertutup, saklar ini terdiri dari susunan sejumlah piringan isolasi dan suatu mekanik penggerak, sebelah atasnya diberi tutup dari logam. Piringan-piringan tersebut disusun sedemikian hingga membentuk ruangan-ruangan, dimana ditempatkan kontak-kontak. Mekanik penggeraknya memiliki pemutusan sesaat dan empat kedudukan, kadang saklar jenis ini memiki kedudukan yang terhalang, sehingga tidak bisa diputar lebih lanjut. Saklar jenis tumpuk umumnya memiliki kapasitas arus 16, 25, 63, 100, 200, 350, atau 630 amper.
4.3. Saklar Sandung Saklar sandung terdiri dari sebuah poros yang dapat berputar dan satu atau lebih dari satu piringan. Pada pringan-piringan ini terdapat lekuk-lekuk dan pada porosnya dipasang alat pelayanan.
23
Saklar jenis ini umumnya dilengkapi dengan alat penahan pada setiap kedudukannya, karena itu pada setiap kedudukan saklar, poros dan piringanpiringannya ditahan pada kedudukan itu. Ada juga saklar sandung yang tidak memiliki alat penahan, melainkan dilengkapi dengan pegas. Kalau saklar demikian diputar ke suatu kedudukan dan kemudian dilepas, poros dan piringannya akan selalu kembali ke kedudukan semula, yaitu kedudukan nol. Alat pelayanan dapat berupa sebuah kenop atau sebuah kunci tusuk yang dapat diputar dengan tangan. Kadang-kadang juga digunakan motor listrik atau cara lain untuk menggerakan saklarnya. Jumlah kontak yang terdapat pada setiap saklar tergantung pada jenis saklarnya dan pada pabrik pembuatnya. Pada setiap saklar sandung terdapat tiga kontak pada saklarnya.
4.5. Saklar tuas Saklar tuas memiliki pisau-pisau yang dapat digunakan untuk berputar pada salah satu ujungnya. Setelah saklarnya dihubungkan pisau-pisau ini dijepit antara pegas-pegas kuat.
4.6. Limit Switch Limit switch pada dasarnya merupakan saklar juga, tetapi pengkondisian on/off sangat bergantung pada posisi atau kedudukan tertentu secara fisik dari plant yang dikendalikan.
Maksudnya kondisi on dan off sangat bergantung
dengan perilaku yang akan dikontrol atau posisi yang mengenai switch tersebut.
24
4.7. Sensor Secara umum sensor juga merupakan input device atau dapat dikondisikan sebagaimana saklar yang mampu memberi kondisi on dan off sebagai masukan. Dengan demikian sensor juga merupakan saklar elektronis yang akan memberi sinyal bagi input PLC. Biasanya semua jenis sensor dapat digunakan sebagai input eksternal secara luas, tergantung pada jenis dan parameter yang akan dijadikan sinyal masukan untuk mengendalikan plant.
25
Bab 5
OUTPUT DEVICES
Output devices merupakan peralatan yang digunakan untuk menyalurkan sinyal keluaran dari PLC ke bagian yang akan dikendalikan atau plant, sehingga PLC dapat mengendalikan plant yang ingin diatur sesuai dengan kondisi masukannya.
5.1. Motor Arus Bolak-balik 3 Fasa Jenis motor listrik arus bolak-balik dapat dibedakan menjadi dua, yaitu motor sinkron dan motor asinkron atau induksi. Selain dibedakan atas dua jenis tersebut, motor ini masih dapat dibedakan lagi menjadi motor satu fasa dan motor tiga fasa. Berdasarkan hubungannya, maka untuk motor listrik arus bolak-balik jenis tiga fasa dapat dibedakan lagi menjadi motor hubungan Y dan motor hubungan delta. Cara menghubungkan ini sangat tergantung pada hubungan posisi tiap kumparan yang ada, apakah dihubungan delat atau dihubungan Y.
26
Pada hubungan Y atau bintang memiliki tegangan fasa dan tegangan line yang berbeda, sedangkan arus yang mengalir sama pada kumparan yang digunakan untuk hubungan tersebut. Hampir sama dengan hubungan Y atau bintang, pada hubungan delta juga memiliki hubungan arus fasa dan arus line. Pada hubungan delta tegangan yang ada adalah sama antara tegangan fasa dan tegangan line, sedangkan arus mengalir pada fasa dan line berbeda.
5.2. Motor Arus Bolak-balik 1 Fasa Berbeda dengan motor arus bolak-balik tiga fasa, maka selain jenis tersebut terdapat juga jenis motor arus bolak-balik satu fasa. Karena bentuknya yang sederhana, maka harganya relatif lebih murah dibandingkan dengan jenis tiga fasa. Kebanyakan motor arus bolak-balik jenis satu fasa banyak digunakan untuk peralatan yang berdaya kecil dalam alat-alat rumah tangga, seperti kipas angin, pompa air, mesin pendingin, atau lainnya. Struktur motor satu fasa ini memiliki rotor sangkar fasa banyak, kecuali susunan belitan stator. Lilitan yang sesungguhnya bukan berupa belitan terpusat, melainkan terbagi dalam beberapa celah, sehingga menghasilkan pembagian gaya gerak magnetik dalam ruang yang mendekati sinusoidal. Beberapa jenis motor satu fasa bolak-balik antara lain: a) Motor fasa terpisah (split phase motor}, motor ini mempunyai dua buah belitan stator yang terdiri dari belitan utama dan belitan bantu, dengan sumbu yang berbeda 90 derajat listrik didalam ruang. Belitan tambahan mempunyai
27
perbandingan tahanan terhadap reaktansi yang lebih tinggi daripada belitan utama. b) Motor jenis kapasitor (capacitor type motor), kapasitor pada motor jenis ini dapat digunaan untuk memperbaiki motor pada saat dijalankan, kinerja motor, atau keduanya, hal ini sangat tergantung pada ukuran dan
cara
menghubungkan kapasitor pada motor tersebut. Motor ini pada saat start merupakan motor fasa terpisah, tetapi perbedaan fasa dan waktu antara kedua arus diperoleh melalui kapasitor yang terpasang secara seri dengan belitan utama. c) Motor kutub bayangan, pada motor jenis ini biasanya memiliki kutub bayangan menonjol dengan sebagian dari masing-masing kutub dikelilingi lilitan rangkaian terhubung singkat yang terbuat dari tembaga yang disebut belitan bayangan. Arus imbas yang terdapat pada belitan bayangan menyebabkan fluksi yang berada dibagian kutub bayangan tertinggal dari fluksi yang berada dibagian lain.
5.3. Motor Arus Searah Pada dasarnya motor jenis arus searah hampir sama dengan motor jenis arus bolak-balik, tetapi hanya berbeda beberapa konstruksi dan bagian-bagian tertentu, terutama untuk menimbulkan komponen fluksi magnetik pada jangkar didaerah tertentu antara kutub-kutub utama dibuat kutub komutasi atau kutub bantu, sehingga loncatan bunga api di sikat-sikat dapat diperkecil pada keadaan kerja normal atau tidak normal.
28
Pada motor besar jumlah kutub komutasi sama dengan jumlah kutub utama, sedangkan pada mesin kecil jumlah kutub komutasi sama dengan setengah jumlah kutub utama. Selain itu, kumparan penguatan medan pada motor jenis ini dapat disusun sesuai dengan jenisnya. Kumparan shunt memiliki ciri: jumlah lilitannya banyak, menggunakan penampang kawat yang kecil, dilalui arus yang kecil, tahanannya besar, sehingga dapat diparalelkan dengan tegangan jepit jangkar atau dengan menggunakan sumber yang terpisah. Kumparan
seri
memiliki
ciri:
jumlah
lilitannya sedikit, menggunakan penampang kawat yang besar, dapat dilalui arus yang besar, tahanannya kecil sehingga rugi tegangannya kecil. Kumparan komutasi memiliki ciri: jumlah lilitannya sedikit, menggunakan penampang kawat yang besar, dapat dilalui arus yang besar. Kumparan kompenssai memiliki ciri: pada mesin besar untuk menghilangkan loncatan bunga api di sikat-sikat, tidak diperlukan pada mesin-mesin berkapasitas kecil, dapat dilalui arus besar, ditempatkan pada setiap sepatu kutub. Adapun jenis motor arus searah antara lain adalah sebagai berikut: a) Motor shunt, pada motor arus searah jenis ini antara kumparan penguatan dan kumparan jangkar terhubung secara paralel, dengan demikian pada jenis motor ini tegangan yang bekerja pada kumparan medan dan terminal motor adalah sama. b) Motor arus searah seri memiliki hubungan antara kumparan penguatan dan kumparan jangkar terhubung secara seri, dengan demikian pada jenis motor ini arus yang bekerja pada kumparan medan dan kumparan jangkar adalah sama, jadi
29
c) Pada motor arus searah kompon panjang memiliki kumparan seri, kumparan jangkar dan kumparan shunt, semua kumparan tersebut sangat berpengaruh dalam menentukan hubungan yang akan dipakai, sehingga menghasilkan krakteristik yang berbeda. Pada motor arus searab kompon panjang, hubungan antara kumparan seri dan kumparan jangkar adalah seri, kemudian kedua kumparan tersebut dihubungan secara paralel dengan kumparan medannya, sehingga arus yang mengalir pada kumpran seri dan kumpran jangkar adalah sama, tetapi tegangan yang bekerja pada kumparan medan adalah sama dengan tegangan pada terminal motor. d) Motor arus searah kompon pendek memiliki kumparan jangkar dan kumparan shunt yang tersusun secara paralel, kemudian semua kuparan tersebut diseri dengan kumparan seri, dengan demikian tegangan antara kumparan jangkar dan kumparan medan adalah sama, tetapi arus yang mengalir pada ketiga kumparan tersebut berbeda.
5.4. Relay Relay merupakan peralatan yang bekerja berdasarkan medan magnet, bila arus mengalir melalui kumparan medannya, maka relay akan bekerja dan dapat memutuskan atau menghubungkan konlak utama yang akan menyebabkan rangkaian dalam hubungan on/off. Dengan demikian bekerjanya sangat ditentukan oleh bekerja tidaknya kumparan medan yang ada. Relay ini ada yang berkerja berdasarkan tegangan AC dan ada yang bekerja berdasarkan tegangan DC, hal ini tergantung pada tegangan yang akan digunakan pada sistem yang dikendalikan.
30
Tetapi secara prinsip relay ini sama bekejanya. Memiliki kontak utama dan kumparan medan.
5.5. Contactor Hampir sama dengan relay, kontaktor pada dasarnya bekerja berdasarkan prinsip magnetik juga, tetapi kebanyakan kontaktor bekerja dengan kapasitas dan tegangan yang lebih besar. Jenis dari kontaktor ini ada yang satu fasa dan ada yang tiga fasa. Tetapi pada jenis tertentu, terdapat juga kontaktor yang dapat direset. Kalau kumparan mendapat tegangan kerja dan ada arus yang mengalir pada kumparan magnetnya, maka koil akan menarik kontak utama yang menyebabkan kondisi rangkaian akan menjadi on/off.
5.4. Lampu Cahaya pada lampu dibangkitkan dengan cara mengalirkan arus listrik dalam suatu kawat halus atau melalui suatu ruang yang berisi zat tertentu. Dalam kawat tersebut energi listrik akan diubah menjadi panas dan cahaya, karena arus listrik yang mengalir pada kawat merupakan elektron yang bergerak bebas dan menyebabkan benturan-benturan dengan elektron yang terikat pada inti, sehingga dengan adanya tabrakan ini akan menyebabkan elektron berpindah dan memancarkan energi dalam bentuk energi dan panas. Lampu pijar pertama kali dibuat oleh Thomas Alva Edison sekitar tahun 1879. Lampu pertama ini menggunakan benang-benang arang sebagai kawat untuk menghasilkan cahaya. Kemudian setelah lampu benang arang, menyusul
31
penemuan berikutnya lampu menggunakan kawat pijar yang terbuat dari osmium dan tantalium. Tetapi perkembangan berikutnya untuk mendinginkan bahan yang digunakan mulai dimasukan suatu zat pendingin dan memberikan warna pijar. Dengan adanya penambahan zat ini, lalu mulai banyak digunakan kawat spiral wolfram.
5.5. Kompor Listrik Untuk plant yang akan diatur juga bisa digunakan kompor listrik, jenis kompor listrik memiliki berbagai macam tipe, tetapi secara umum prinsipnya sama satu dengan lainnya. a) Pada kompor listrik jenis rata, umumnya terdiri dari besi cor yang disebelah bawahnya diberi aluran-aluran berbentuk sprial. Spiral-spiral pemanasnya ditempatkan dalam aluran-aluran tersebut dan ditanam dalam bahan isolasi keramik. b) Untuk kompor listrik jenis lingkaran tidak terdapat spiral pemanas, tetapi pada bagian tengahnya dibuat piringan tipis, sehingga mengurangi kemungkinan timbulnya tegangan dalam materi piringan tersebut. Untuk mempersingkat waktu pemanasan, bagian atas piringan dibuat lebih tipis dan daya spiral-spiral pemanasnya ditingkatkan. Namun, kadang daya spiral pemanasnya dibuat sedemikian rupa, sehingga suhu piringannya akan menjadi terlalu tinggi.
32
Bab 6
SISTEM PEMROGRAMAN PLC
6.1. Penentuan Input/Output Secara umum sistem pemrograman pada PLC dapat dilakukan dengan dua cara, yang pertama dengan menggunakan perencanaan rangkaian kontrol yang telah ditulis dalam ladder diagram melalui komputer dengan menggunakan serangkaian urutan program yang ingin digunakan untuk pengendalian. Kemudian yang kedua dengan menggunakan sistem pemrograman melalui mnemonik dengan menggunakan console. Kedua cara ini pada dasarnya sama, yaitu memasukan perintah kedalam PLC untuk mengendalikan plant yang terhubung di port keluaran. Sebelum membuat rangkaian pengendalian dan pemrograman pada PLC, hal-hal
yang
perlu
diperhatikan
adalah
melakukan
persiapan
untuk
pengendaliannya. a. Persiapan pemrograman, yaitu hal-hal yang perlu dipersiapkan dalam pembuatan pengendalian dengan menggunakan PLC adalah menentukan
33
rangkaian kontrol kerja suatu peralatan atau mesin, dan membuat urutan proses pengendalian, serta proses yang ingin dikendalikan. b. Deskripsi kerja perencanaan kontrol, yaitu dalam perencanaan rangkaian kontrol dari suatu sistem atau proses harus ditentukan terlebih dahulu. •
Berapa banyak plant atau mesin yang digunakan pada sistem pengendalian menggunakan PLC.
•
Cara kerja rangkaian kontrol tersebut dibuat dengan urutan yang jelas, sehingga siklus kerja rangkaian kontrolnya dapat bekerja dengan baik dan aman.
•
Rangkaian kontrol yang dibuat harus sederhana, karena untuk menghemat waktu dan untuk memudahkan dalam ekskusi program, pengontrolan, serta dalam mengatasi gangguan yang terjadi.
Penentuan input/output, yaitu dalam melakukan pengendalian suatu plant atau sistem harus ditentukan terlebih dahulu peralatan input dan output yang akan digunakan, agar peralatan yang dikontrol tersebut dapat bekerja sesuai dengan yang diinginkan. Peralatan-peralatan tersebut yang dapat digunakan antara lain: sensor, switch, selector switch, limit switch, push button, alarm, relay, kipas, lampu, motor, stepper dan servo. Peralatan yang digunakan sebagai input/output harus diberi kode atau nomer alamat yang disesuaikan dengan PLC dan fungsinya, selain itu untuk memudahkan dalam mencari letak kesalahan yang mungkin terjadi kalau ada gangguan.
34
6.2. Standar Pemrograman PLC tidak dapat digunakan atau dioperasikan bila tidak dimasukan instruksi-intruksi atau program yang telah dibuat oleh operator. Instruksi-instruksi tersebut dapat dimasukan melalui komputer ataupun console. Bahasa yang digunakan dalam pemrograman PLC menggunakan Relay Ladder Logic yang mewakili semua fungsi hubungan antara input dan output. Hubungan kontak-kontak pada diagram tangga atau ladder diagram yang dimasukan melalui console ataupun yang dimasukan melalui komputer merupakan rangkaian elektronik dengan fungsi logika yang tidak memerlukan penghubung, seperti halnya pada sistem pengendalian konvensional. Beberapa langkah yang harus diperhatikan dalam penyusunan rangkaian kontrol yang akan dimasukan dalam ladder diagram PLC antara lain: 1.
Pembuatan rangkaian kontrol diusahakan seserderhana mungkin, sehingga efisiensi kerja PLC dapat semakin ditingkatkan, dan sedapat mungkin semua port input dan output digunakan secara maksimal sesuai program yang akan dijalankan.
2.
Kondisi sinyal yang mengalir pada rangkaian logic ladder diagram PLC selalu datang dari kiri menuju ke kanan busbar ladder diagram.
35
Gambar 6.1 Arah aliran sinyal
3.
Tidak ada coil atau relay yang dapat dihubungkan langsung pada busbar kiri dan kanan pada diagram ladder. Bila terdapat kondisi yang mengharuskan output bekerja terus menerus secara langsung, maka ditambahkan NC diantara busbar kanan dan kiri.
36
Gambar 6.2. Penggabaran output pada ladder diagram
4.
Busbar sebelah kanan pada diagram ladder boleh tidak digambar.
Gambar 6.3. Penggambaran busbar kanan pada diagram ladder
37
5.
Semua input dan output dilengkapi kontak port yang dapat digunakan untuk hubungan seri atau paralel.
Gambar 6.4. Penggunaan kontak bantu output
6.
Jumlah kontak NO dan NC yang digunakan secara seri atau paralel tidak terbatas, tergantung PLC yang digunakan menurut input port dan output port yang ada.
Gambar 6.5. Penggunaan kontak NC dan NO
38
7.
Tidak ada kontak yang diprogram atau disisipkan disebelah kanan output atau sesudah output.
Gambar 6.6. Pemasangan kontak dan output
8.
Pengkodean nomer-nomer kontak dan coil input/output disesuaikan dengan spesifikasi PLC yang digunakan.
9.
Penggunakan yang sama output relay, timer, counter tidak dapat digunakan lebih dari satu kali.
Gambar 6.7. Penggunaan timer, counter
39
10.
Program akan dieksekusi PLC secara berurutan sampai END.
Gambar 6.8. urutan ekskusi
6.3. Instruksi Dasar PLC Instruksi dasar ini merupakan instruksi yang digunakan untuk membuat suatu rangkaian pengendalian pada ladder diagram. Instruksi-instruksi tersebut meliputi: 1.
LD, yaitu instruksi yang merupakan singkatan dari load. Instruksi ini digunakan untuk memulai program satu garis atau satu blok rangkaian pengendalian dalam program.
2.
OUT, yaitu merupakan instruksi untuk memasukan program dalam relay output yang akan digunakan sebagai keluaran ke beban.
3.
AND, yaitu merupakan instruksi yang digunakan untuk menghubungkan dua atau lebih kontak input atau output secara seri dalam ladder diagram.
40
4.
OR, yaitu merupakan instruksi yang digunakan untuk menghubungkan dua atau lebih kontak input atau output yang akan dihubungkan secara paralel.
5.
NOT, yaitu instruksi yang akan digunakan untuk membentuk suatu kontak NC atau NO.
6.
END yaitu suatu instruksi yang menyatakan bahwa program rangkaian kontrol telah berakhir.
7.
LDI, yaitu instruksi yang merupakan kebalikan dari instruksi LD.
8.
ANI, yaitu instruksi yang merupakan kebalikan atau negasi dari instruksi AND.
9.
ORI, yaitu instruksi yang merupakan negasi dari instruksi OR.
6.3. Pemasukan dan Instalasi Program PLC Pemasukan program dan instalasi PLC ini dimaksudkan untuk memasang objek atau alat yang akan dikendalikan dengan PLC dan untuk memasukan program pengendalian yang ingin digunakan. Hal ini dapat dilakukan satu persatu dengan menghubungkan semua alat yang digunakan input ataupun output PLC. Pemilihan input dan output PLC yang digunakan sangat tergantung dengan pengendalian yang diinginkan. Hal terpenting dalam hubungan instalasi dengan PLC adalah memilih yang dihubungkan ke output dan yang akan dipakai sebagai input, karena program akan didasarkan pada operasi logika yang menghubungkan input-output PLC, dengan demikian harus dimengerti dahulu proses atau urutan kerjanya.
41
Bab 7
OPERASI KHUSUS
Operasi khusus ini merupakan suatu intruksi khusus yang telah tersedia dalam PLC dan instruksi pemrograman ini merupakan instruksi untuk membentuk fungsi kerja suatu blok dan program pengendalian yang diperlukan untuk memenuhi deskripsi kerja suatu plant atau proses pengendalian.
7.1. Interlock (IL) dan Interlock Clear (ILC) Kedua fungsi IL dan ILC ini digunakan secara berpasangan dalam suatu rangkaian pengendalian secara interlock. Fungsi IL menunjukan fungsi awal, sedangkan fungsi ILC merupakan instruksi akhir dari suatu rangkaian blok interlock. Untuk fungsi IL dilakukan dengan kode IL (02) dan ILC dengan kode ILC (03). Contoh penggunaan fungsi IL dan ILC dalam suatu program adalah sebagai berikut:
42
Gambar 7.1. Pasangan IL dan ILC
Pada gambar tersebut, ketika input 000.00 berada pada posisi off, maka output yang terletak diantara IL dan ILC dalam keadaan: •
Output relay keadaan off.
•
Jika berupa timer akan kembali ke kondisi awal.
•
Jika berupa counter, shift register dan holding relay, maka statusnya tidak akan berubah.
43
7.2. Timer (TIM) Instruksi timer merupakan instruksi pewaktuan atau timing yang dilakukan dengan menekan tombol TIM, terletak pada orde waktu yang telah ditetapkan dalam PLC.
TIM mempunyai waktu pengukuran terletak pada 000 sampai
dengan 999,9 detik. Sedangkan kondisi TIMH mempunyai range waktu pengukuran dalam orde 000 sampai dengan 99,99 detik.
Gambar 7.2. Bagian timer
TIM dan TIMH merupakan fungsi operasi on delay, maksudnya bila ada sinyal input yang diberikan kontak relay-nya baru akan bekerja, setelah setting waktu yang telah ditetapkan mencapai harga maksimumnya. Apabila diinginkan untuk membentuk fungsi off delay, dapat digunakan dengan memakai on delay dengan menambah sedikit modifikasi pada rangkaian kontrol diagram ladder-nya.
44
Gambar 7.3. Penggunaan timer
Aplikasi program rangkaian dengan menggunakan fungsi TIM ada dua, yaitu untuk fungsi off delay dan program timer untuk interval waktu yang panjang. Rangkaian off delay dapat dibuat dengan menyusun program
sebagai
berikut:
Gambar 7.4. Rangkaian off delay
45
Pada saat input 000.05 diaktifkan, maka relay bantu 010.00 akan on. Selanjutnya kontak NO relay bantu 010.00 akan mengoperasikan koil output 005.01. Apabila input 000.05 dibuka, maka relay bantu 010.00 akan off dan TIM 01 akan on, karena mendapat sinyal kontak NC 000.05 dan kontak 005.07 on, setelah waktu 50 detik selesai kontak NC TIM 01 membuka dan koil output 005.01 akan off dan bersamaan dengan ini TIM 01 off. Diagram fungsi dari rangkaian off delay ini adalah sebagai berikut:
Gambar 7.5. Diagram waktu off delay
46
Selain dapat dioperasikan seperti itu, timer juga dapat dioperasikan sebagai timer interval. Untuk membuat timer dengan interval waktu yang cukup lama, dapat dilakukan dengan menghubungkan beberapa timer secara berurutan atau kombinasi antara timer dengan counter.
47
Gambar 7.6. Kombinasi timer berurutan dan timer
7.3. SET/RESET Operasi SET/RESET dalam sistem pengendalian PLC merupakan rangkaian kontrol yang menggunakan kontaktor yang dapat disamakan dengan rangkaian penguncian. Suatu output, jika posisi awal dalam keadaan off, maka setelah di-SET posisinya berubah dalam keadaan on. Tetapi bila kondisi awal output tersebut dalam keadaan on, setelah di-RESET maka kondisinya akan menjadi off.
Gambar 7.7. Bagian SET/RESET
48
Aplikasi
penggunaan SET/RESET dapat dilihat seperti
pada gambar
berikut:
Gambar 7.8. Penggunaan SET/RESET Pada gambar a, jika saklar 000.01 ditekan, maka keluaran 010.00 akan on, sehingga saklar pengunci akan menutup. Jadi rangkaian akan menyala terus, rangkaian akan padam bila saklar 000.02 dibuka atau dilepaskan. Pada gambar b, bila saklar 000.01 ditekan maka rangkaian akan menyala, tetapi akan padam saat saklar 000.02 ditekan atau saklar 000.01 dilepas. Rangkaian tersebut bisa diganti dengan menggunakan operasi SET/RESET, operasi ini dapat menyederhanakan rangkaian dengan menghilangkan saklar pengunci dan memanfaatkan fasilitas SET/RESET pada PLC, dengan demikian dapat diganti menjadi:
49
Gambar 7.9. Rangkaian pengganti dengan memanfaatkan SET/RESET
7.4. Counter Reversible Counter Counter dan reversible counter merupakan instruksi pemrograman untuk membentuk fungsi perhitungan. Perintah perhitungan ini dilaksanakan dengan memasukan pulsa yang akan dihitung ke input penghitung dari CNT atau CNTR. Setiap kali pulsa input dimasukan, maka CNT atau CNTR akan bereaksi menghitung pulsa tersebut. Jika jumlah hitungan telah mencapai pada perhitungan yang di-setting, maka relay counter akan on. Selanjutnya kontak dari counter ini akan digunakan untuk menggerakan output relay, batas setting hitungan yang dapat diprogram pada fungsi counter CNT atau CNTR berada pada 000 sampai 511. Instruksi counter CNT merupakan fungsi penghitung yang mempunyai input pulsa penghitung (count pulse), input reset setting dan relay counter. Contoh penggunaanya adalah sebagai berikut.
50
Gambar 7.10. Pemrograman counter CNT
Keadaan internal relay dari fungsi CNT ini dapat ditentukan berdasarkan jumlah pulsa yang masuk pada input hitungan, hal ini dapat dilihat pada diagram perhitungannya sebagai berikut:
Gambar 7.11. Perhitungan CNT
Selama sinyal input reset masih on, pulsa penghitungan yang masuk ke input tidak akan dapat melaksanakan proses penghitungan. Berdasarkan gambar
51
tersebut dapat dilihat bahwa pulsa penghitungan yang masuk ke input akan mengaktifkan proses penghitungan pada saat pulsa tersebut bergerak dari rendah ke tinggi (positive edge triger) Begitu pula dengan reversible counter (CNTR) adalah suatu counter yang berfungsi untuk melaksanakan perhitungan maju atau perhitungan mundur. CNTR disebut juga dengan istilah ring counter maksudnya saat hitungan dapat maju dan dapat dibuat hitungan mundur.
Gambar 7.12. Reversible counter
CNTR merupakan program untuk melaksanakan fungsi hitungan yang bernilai dari 0 sampai dengan 200 untuk hitungan maju dan 200 sampai 0 untuk hitungan mundur.
52
Gambar 7.13. Pewaktuan reversible counter
Sinyal input reset dapat dimasukan sesuai dengan kebutuhan, saat sinyal reset dimasukan maka proses penghitungan maju dan mundur yang berlangsung akan di-reset kembali ke 0. Selama sinyal reset masih dalam keadaan on, maka proses perhitungan maju atau mundur tidak dapat dilaksanakan. Demikian juga bila sinyal hitungan maju dan sinyal hitungan mundur datang secara bersamaan, maka proses perhitungan akan berhenti.
7.5 DIFU dan DIFD Operasi DIFU adalah kependekan dari differential up dan DIFD adalah differential down, kedua instruksi ini berfungsi untuk mengaktifkan relay dalam satu scan time saat sinyal input dimasukkan atau saat sinyal input dilepas. Atau dengan kata lain fungsi DIFU dan DIFD adalah untuk membuat one shoot relay, maksudnya walaupun sinyal yang masuk terus belum terputus, output hanya mengeluarkan satu sinyal saja.
53
Pemrograman DIFU dan DIFD selalu dikombinasikan dengan relay output, relay internal dan holding relay, karena tidak dapat berdiri sendiri. Fungsi DIFU akan mengkatifkan relay pada saat sinyal bergerak dari rendah ke tinggi (positive edge triger}, sedangkan fungsi DIFD akan mengaktifkan relay pada saat sinyal bergerak dari tinggi ke rendah (negative edge triger).
Gambar 7.14. Operasi DIFU dan DIFD
Contoh penggunaan pemrograman dengan DIFU dan DIFD adalah sebagai berikut:
Gambar 7.15 Penggunaan operasi DIFU dan DIFD
54
7.6. Operasi MOVE (MOV) Instruksi MOVE berfungsi untuk memindahkan data dari suatu daerah data lain atau sebaliknya. Data yang dipindahkan tersebut berasal dari luar kedalam memory atau internal relay ataupun sebaliknya. Data yang dipindahkan dengan perintah MOV ini harus dalam bentuk data BCD (binary code decimal). Selain itu data yang dipindahkan tersebut dapat berupa suatu harga hexadecimal. Data sumber, serta kemana data tersebut akan dipindahkan ditentukan oleh perintah yang diisikan pada fungsi tersebut.
Gambar 7.16. Operasi MOV.
55
7.7. TON-TOF Instruksi TON dan TOF ini merupakan instruksi untuk timer yang berkebalikan, maksudnya dapat digunakan untuk mengaktifkan kondisis on dan memadamkan kodisi on setelah selang waktu yang ditetapkan. TON digunakan untuk membuat kondisi on setelah setting waktunya terlampaui, dimana membentuk fungsi delay on relay. Sebaliknya TOF merupakan fungsi delay off relay, yaitu akan memadamkan setelah selang waktu atau setting waktunya terlampaui.
7.7. CTU-CTD Instruksi CTU dan CTD digunakan untuk penghitungan, yaitu penghitungan maju atau mundur. CTU merupakan instruksi penghitungan maju, yaitu mulai dari satu sampai dengan batas hitungan yang dimasukan. Sedangkan pada CTD digunakan untuk penghitungan mundur, yaitu menghitung dari nilai yang ditetapkan hingga nilai terkecil atau nol.
56
Bab 8
DASAR-DASAR PERENCANAAN
Untuk membuat suatu pengendalian plant yang dapat berfungsi dengan baik, maka hal yang terpenting adalah harus membuat suatu perencanaan pengendalian dengan baik terhadap semua hal yang diinginkan. Secara umum setiap pengendalian bagi plant yang akan direncanakan harus melalui tahapan perencanaan yang matang. Hal ini agar tidak terjadi kerusakan yang fatal dan pengeluaran yang terlalu boros. Sehingga harus dibuat dengan baik, dan saat benar-benar diterapkan maka sistem pengendalian tersebut harus dapat bekerja dengan baik, tanpa kendala yang berarti.
8.1. Analisis Kebutuhan Tahapan perencanaan pada bagian ini adalah untuk menganalisis tentang kebutuhan, dengan harapan sistem pengendalian yang akan dibuat sesuai dengan keinginan. Oleh karena itu sangat penting sekali untuk mengetahui karakateristik
57
dan sifat kerja plant yang akan dikendalikan. Dengan demikian keterlibatan user untuk menentukan pengendalian seperti apa yang akan dipakai sangat menentukan. Selain itu, jenis sistem pengendalian yang akan digunakan juga harus ditentukan berdasarkan keinginan apa yang akan diatur. Jadi pada tahapan ini merupakan analisis kebutuhan terhadap user dan plant. Oleh karena itu yang sangat memegang peranan adalah harus mengetahui karakteristik dan fungsi plant yang akan dikendalikan, jenis sistem pengendalian yang diinginkan.
8.2. Desain Pada tahapan desain ini merupakan langkah yang bersesuaian dengan analisis kebutuhan, dengan mengacu pada hasil evaluasi kebutuhan tersebut, maka semua jenis atau alat atau bagian yang akan dipakai sebagai input dan output dapat dipilih berdasarkan jenis pengendalian yang diinginkan. Begitu juga jenis plant harus mengalami proses pengendalian sesuai dengan unjuk kerjanya atau sesuai dengan fungsinya. Desain pada tahapan ini, juga dilakukan desain terhadap program yang akan dipakai untuk mengendalikan plant, hal ini merupakan langkah setelah desain hardware controlling selesai, sehingga secara software dan hardware seluruh pengendalian harus dapat berfungsi dengan baik.
58
8.3. Pengujian Pada tahapan pengujian ini, dilakukan pengujian secara menyeluruh dengan batasan-batasan yang telah ditentukan, baik pengujian terhadap rangkaian kontrol dan plant ataupun terhadap program yang akan digunaan untuk mengendalikan. Dengan demikian pengujian ini harus berjalan dengan baik sebelum perencanaan tersebut diterapkan secara utuh dilapangan.
8.4. Implementasi Pada tahapan implementasi ini merupakan tahapan penerapan secara langsung dilapangan, tanpa mengabaikan kondisi riil yang ada, serta tanpa batasan yang dibuang. Dimana plant dan sistem pengendalian beroperasi sesuai kondisi riil dimana plant dan sistem itu digunakan.
Sehingga semua variable yang
memperngaruhi sangat ditentukan keadaan lingkungan yang sesungguhnya.
8.5. Perbaikan & Perawatan Dengan diterapkan pada kondisi riil, maka semua persoalan dan masalah yang timbul harus segera diatasi dan diperbaiki, agar sistem yang telah direncanakan dapat bekerja dengan baik sesuai kondisi yang ada. Perbaikan dapat dilakukan dengan cara improvisasi terhadap desain yang telah dibuat, sehingga secara keseluruhan dapat bekerja dengan baik selama umur beroperasinya plant dan sistem.
59
Bab 9
ANALYSIS SHEET 9.1. Operasi NOT Buat desain rangkaian lengkap untuk jenis PLC Allen, Siemen, Keiyen,
Mitsubhisi. Dan desain modifikasi untuk instalasi sistem pengendalian AC dan DC.
60
9.2. Operasi AND Buat desain rangkaian lengkap untuk jenis PLC Allen, Siemen, Keiyen, Mitsubhisi. Dan desain modifikasi untuk instalasi sistem pengendalian AC dan DC.
61
9.3. Operasi OR Buat desain rangkaian lengkap untuk jenis PLC Allen, Siemen, Keiyen, Mitsubhisi. Dan desain modifikasi untuk instalasi sistem pengendalian AC dan DC.
62
9.4. Operasi OR-AND Buat desain rangkaian lengkap untuk jenis PLC Allen, Siemen, Keiyen, Mitsubhisi. Dan desain modifikasi untuk instalasi sistem pengendalian AC dan DC.
63
9.5. Operasi AND-OR Buat desain rangkaian lengkap untuk jenis PLC Allen, Siemen, Keiyen, Mitsubhisi. Dan desain modifikasi untuk instalasi sistem pengendalian AC dan DC.
64
9.6. Operasi Satu Beban Buat desain rangkaian lengkap untuk jenis PLC Allen, Siemen, Keiyen, Mitsubhisi. Dan desain modifikasi untuk instalasi sistem pengendalian AC dan DC.
65
9.7. Operasi Dua Beban Buat desain rangkaian lengkap untuk jenis PLC Allen, Siemen, Keiyen, Mitsubhisi. Dan desain modifikasi untuk instalasi sistem pengendalian AC dan DC.
66
9.8. Operasi Tiga Beban Buat desain rangkaian lengkap untuk jenis PLC Allen, Siemen, Keiyen, Mitsubhisi. Dan desain modifikasi untuk instalasi sistem pengendalian AC dan DC.
67
9.9. Operasi Motor Buat desain rangkaian lengkap untuk jenis PLC Allen, Siemen, Keiyen, Mitsubhisi. Dan desain modifikasi untuk instalasi sistem pengendalian AC dan DC.
68
9.10. Operasi Motor dan Lampu Buat desain rangkaian lengkap untuk jenis PLC Allen, Siemen, Keiyen, Mitsubhisi. Dan desain modifikasi untuk instalasi sistem pengendalian AC dan DC.
69
Bab 10
Case banks 10.1. Case 1 Pahami kasus berikut ini dan buat desain hardware and software.
70
10.2. Case 2 Pahami kasus berikut ini dan buat desain hardware and software.
71
10.3. Case 3 Pahami kasus berikut ini dan buat desain hardware and software.
72
10.4. Case 4 Pahami kasus berikut ini dan buat desain hardware and software.
73
10.5. Case 5 Pahami kasus berikut ini dan buat desain hardware and software.
74
10.6. Case 6 Pahami kasus berikut ini dan buat desain hardware and software.
75
10.7. Case 7 Pahami kasus berikut ini dan buat desain hardware and software.
76
10.8. Case 8 Pahami kasus berikut ini dan buat desain hardware and software.
77
10.9. Case 9 Pahami kasus berikut ini dan buat desain hardware and software.
78
10.10. Case 10 Pahami kasus berikut ini dan buat desain hardware and software.
79
10.11. Case 11 Pahami kasus berikut ini dan buat desain hardware and software.
80
10.12. Case 12 Pahami kasus berikut ini dan buat desain hardware and software.
81
DAFTAR PUSTAKA
1. Afandi, Arif Nur. 2001. General Training Programmable Logic Controller for Students and Industries. -----------. ---------2. Afandi, Arif Nur. 2002. Suplement’s and Guide Book of Programmable Logic Controler Training for Industries’ Operator. -----------. -----------3. Micrologic PLC. -------------. User Manual. ---------------. ----------4. OMRON Manufacturing. 1997. Operation Manual. -------------. --------5. OMRON Manufacturing. 1997. User Manual. ------------. ------------6. Mitsubishi. -------------. High Version. -------------. --------------
PENULIS A.N. Afandi, dilahirkan di Malang tahun 1975, menyelesaikan pendidikan Sarjana Teknik Elektro dengan spesialis Sistem Tenaga Listrik di Universitas Brawijaya pada bulan agustus tahun 1997. Mulai akhir tahun 2000 hingga sekarang menjadi dosen di Teknik Elektro Universitas Negeri Malang. Selain menjadi dosen di Teknik Elektro Universitas Negeri Malang, pernah menjadi dosen di Teknik Elektro Universitas Gajayana Malang pada tahun 2001-2002 dan menjabat sebagai Kepala Laboratorium Konversi Energi/Pengukuran Listrik dan Kepala Laboratorium Sistem Kontrol/Elektronika Daya, serta pernah menjadi instruktur pada beberapa Lembaga Keterampilan/Kursus. Sebelum menjadi dosen, pernah menjadi Wartawan, Pemimpin Umum/Redaksi majalah SOLID, serta pernah bekerja sebagai Maintenance Engineer dan Trim/Chasis Engineer pada PT. Ismac NF.
81
