MATERI PLC

MATERI PLC
Programmable Logic Controller (PLC) adalah sebuah rangkaian elektronik yang dapat mengerjakan berbagai fungsi-fungsi kontrol pada level-level yang kompleks. PLC dapat diprogram, dikontrol, dan dioperasikan oleh operator yang tidak berpengalaman dalam mengoperasikan komputer. PLC umumnya digambarkan dengan garis dan peralatan pada suatu diagram ladder. Hasil gambar tersebut pada komputer menggambarkan hubungan yang diperlukan untuk suatu proses. PLC akan mengoperasikan semua siatem yang mempunyai output apakah harus ON atau OFF. Dapat juga dioperasikan suatu sistem dengan output yang bervariasi.

PLC pada awalnya sebagai alat elektronik untuk mengganti panel relay. Pada saat itu PLC hanya bekerja untuk kondisi ON-OFF untuk pengendalian motor, solenoid, dan actuator. Alat ini mampu mengambil keputusan yang lebih baik dibandingkan relay biasa. PLC pertama-tama banyak digunakan pada bagian otomotif. Sebelum adanya PLC, sudah banyak peralatan kontrol sequence, ketika relay muncul, panel kontrol dengan relay menjadi kontrol sequence yang utama. Ketika transistor muncul, solid state relay yang diterapkan seperti untuk kontrol dengan kecepatan tinggi.

Pada tahun 1978, penemuan chip mikroprosessor menaikkan kemampuan komputer untuk segala jenis sistem otomatisasi dengan harga yang terjangkau. Robotika, peralatan otomatis dan komputer dari berbagai tipe, termasuk PLC berkembang dengan pesat. Program PLC makin mudah untuk dimengerti oleh banyak orang.

Pada awal tahun 1980 PLC makin banyak digunakan. Beberapa perusahaan elektronik dan komputer membuat PLC dalam volume yang besar. Meskipun industri peralatan mesin CNC telah digunakan beberapa waktu yang lalu, PLC tetap digunakan. PLC juga digunakan untuk sistem otomatisasi building dan juga security control system.
Sekarang sistem kontrol sudah meluas hingga keseluruh pabrik dan sistem kontrol total dikombinasikan dengan kontrol feedback, pemrosesan data, dan sistem monitor terpusat. Saat ini PLC sudah menjadi alat yang cerdas, yang merupakan kebutuhan utama di industri modern. PLC modern juga sebagai alat yang dapat mengakuasi data dan menyimpannya.

PLC sebenarnya adalah suatu sistem elektronika digital yang dirancang agar dapat mengendalikan mesin dengan proses mengimplementasikan fungsi nalar kendali sekuensial, operasi pewaktuan (timing), pencacahan (counting), dan aritmatika.
PLC tidak lain adalah komputer digital sehingga mempunyai processor, unit memori, unit kontrol, dan unit I/O, PLC berbeda dengan komputer dalam beberapa hal, yaitu :
PLC dirancang untuk berada di lingkungan industri yang mungkin banyak debu, panas, guncangan, dan sebagainya.
PLC harus dapat dioperasikan serta dirawat dengan mudah oleh teknisi pabrik.
PLC sebagian besar tidak dilengkapi dengan monitor, tetapi dilengkapi dengan peripheral port yang berfungsi untuk memasukkan program sekaligus memonitor data atau program.

Sebagian besar PLC dapat melakukan operasi sebagai berikut :
1. Relay Logic
2. Penguncian ( Locking )
3. Pencacahan ( Counting )
4. Penambahan
5. Pengurangan
6. Pewaktuan ( Timing )
7. Kendali PID
8. Operasi BCD
9. Manipulasi Data
10. Pembandingan
11. Pergeseran

Kehandalan PLC (Programmable Logic Controller)

- Flexibility
Pada awalnya, setiap mesin produksi yang dikendalikan secara elektronik memerlukan masing-masing kendali, misalnya 12 mesin memerlukan 12 kontroler. Sekarang dengan menggunakan satu model dari PLC dapat mengendalikan salah satu dari 12 mesin tersebut. Tiap mesin dikendalikan dengan masing-masing program sendiri.

- Perubahan implementasi dan koreksi error
Dengan menggunakan tipe relay yang terhubung pada panel, perubahan program akan memerlukan waktu untuk menghubungkan kembali panel dan peralatan. Sedangkan dengan menggunakan PLC untuk melakukan perubahan program, tidak memerlukan waktu yang lama yaitu dengan cara merubahnya pada sebuah software. Dan jika kesalahan program terjadi, maka kesalahan dapat langsung dideteksi keberadaannya dengan memonitor secara langsung. Perubahannya sangat mudah, hanya mengubah diagram laddernya.

- Harga yang rendah
PLC lebih sederhana dalam bentuk, ukuran dan peralatan lain yang mendukungnya, sehingga harga dapat dijangkau. Saat ini dapat dibeli PLC berikut timer, counter, dan input analog dalam satu kemasan CPU. PLC mudah di dapat dan kini sudah banyak beredar di pasaran dengan bermacam-macam merk dan tipe.

- Jumlah kontak yang banyak
PLC memiliki jumlah kontak yang banyak untuk tiap koil yang tersedia. Misal panel yang menghubungkan relay mempunyai 5 kontak dan semua digunakan sementara pada perubahan desain diperlukan 4 kontak lagi yang berarti diperlukan penambahan satu buah relay lagi. Ini berarti diperlukan waktu untuk melakukan instalasinya. Dengan menggunakan PLC, hanya diperlukan pengetikan untuk membuat 4 buah kontak lagi. Ratusan kontak dapat digunakan dari satu buah relay, jika memori pada komputer masih memungkinkan.

- Memonitor hasil
Rangkaian program PLC dapat dicoba dahulu, ditest, diteliti dan dimodifikasi pada kantor atau laboratorium, sehingga efisiensi waktu dapat dicapai. Untuk menguji program PLC tidak harus diinstalasikan dahulu ke alat yang hendak dijalankan, tetapi dapat dilihat langsung pada CPU PLC atau dilihat pada software pendukungnya.

- Observasi visual
Operasi dari rangkaian PLC dapat dilihat selama dioperasikan secara langsung melalui layar CRT. Jika ada kesalahan operasi maupun kesalahan yang lain dapat langsung diketahui. Jalur logika akan menyala pada layar sehingga perbaikan dapat lebih cepat dilakukan melalui observasi visual. Bahkan beberapa PLC dapat memberikan pesan jika terjadi kesalahan.

- Kecepatan operasi
Kecepatan operasi dari PLC melebihi kecepatan operasi daripada relay pada saat bekerja yaitu dalam beberapa mikro detik. Sehingga dapat menentukan kecepatan output dari alat yang digunakan.

- Metode bolean atau ladder
Program PLC dapat dilakukan dengan diagram ladder oleh para teknisi atau juga menggunakan sistem bolean atau digital bagi para pemrogram PLC yang lebih mudah dan dapat disimulasikan pada software pendukungnya.

- Reliability
Peralatan solid state umumnya lebih tahan dibandingkan dengan relay atau timer mekanik. PLC mampu bekerja pada kondisi lingkungan yang berat, misalnya goncangan, debu, suhu yang tinggi, dan sebagainya.

- Penyederhanaan pemesanan komponen
PLC adalah satu peralatan dengan satu waktu pengiriman. Jika satu PLC tiba, maka semua relay, counter, dan komponen lainnya juga tiba. Jika mendesain panel relay sebanyak 10 relay, maka diperlukan 10 penyalur yang berbeda pula waktu pengirimannya, sehingga jika lupa memesan satu relay akan berakibat tertundanya pengerjaan suatu panel.

- Dokumentasi
Mencetak rangkaian PLC dapat dilakukan segera secara nyata sebagian atau keseluruhan rangkaian tanpa perlu melihat pada blueprint yang belum tentu up to date, dan juga tidak perlu memeriksa jalur kabel dengan rangkaian.

-nKeamanan
Program PLC tidak dapat diubah oleh sembarang orang dan dapat dibuatkan password. Sedangkan panel relay biasa memungkinkan terjadinya perubahan yang sulit untuk dideteksi.

- Memudahkan perubahan dengan pemrograman ulang.
PLC dapat dengan cepat diprogram ulang, hal ini memungkinkan untuk mencampur proses produksi, sementara produksi lainnya sedang berjalan.

Disamping beberapa kehandalan di atas, tidak bisa dipungkiri bahwa PLC juga mempunyai beberapa kelemahan antara lain :
- Teknologi baru
Sulit untuk mengubah pola pikir beberapa personil yang telah lama menggunakan konsep relay untuk berubah kekonsep PLC komputer.

- Aplikasi program yang tetap
Beberapa aplikasi dari proses produksi merupakan aplikasi yang tidak akan berubah selamanya sehingga keunggulan dari pada PLC untuk mengubah program menjadi tidak berguna.

- Kondisi lingkungan
Lingkungan proses tertentu seperti panas yang tinggi dan getaran ,interferensi dengan peralatan listrik lain membuat keterbatasan pemakaian PLC.

- Pengoperasian yang aman
Pada penggunaan sistem relay, jika sumber daya padam akan langsung mematikan seluruh rangkaian dan tidak secara otomatis bekerja kembali PLC akan langsung menjalankan proses yang di program, namun hal ini tergantung dari program yang dibuat.

- Operasi pada rangkaian yang tetap
Jika suatu rangkaian operasi tidak pernah diubah, seperti misalnya drum mekanik , lebih murah jika tetap menggunakan konsep relay dari pada menggunakan PLC.

Keunggulan PLC dibanding Sistem Konvensional
Salah satu keunggulan PLC dibanding sistem konvensional kontrol panel adalah sebagai berikut :
Pada Progammable Logic Controller :
1. Pengawatan lebih sedikit.
2. Perawatan relatif mudah .
3. Pelacakan sistem lebih sedarhana.
4. Konsumsi daya relatif rendah.
5. Dokumentasi gambar lebih sederhana dan lebih mudah dimengerti.
6. Modifikasi sistem lebih sederhana dan cepat.
Pada Sistem Konvensional Kontrol Panel:
1. Pengawatan lebih kompleks.
2. Perawatan membutuhkan waktu yang lama.
3. Pelacakan kesalahan membutuhkan waktu yang lama.
4. Konsumsi daya yang relatif tinggi.
5. Dokumentasi gambar lebih banyak.
6. Modifikasi sistem membutuhkan waktu yang lama.

Hal-hal yang dapat dikerjakan oleh PLC 
Sebagai kontrol urutan mempunyai fungsi:
1. Pengganti relay kontrol logika konvensional.
2. Pewaktu/pencacah (Timer / counter).
3. Pengganti pengontrol PCB card.
4. Mesin kontrol ( auto / semi auto/manual ).

Sebagai kontrol yang canggih mempunyai fungsi:
1. Operasi aritmatika.
2. Penanganan informasi.
3. Kontrol analog ( suhu, tekanan, dan lain-lain ).
4. PID ( Proporsional-Integral-Diferensial).
5. Kontrol motor servo.
6. Kontrol motor stepper.

Sebagai kontrol pengawasan mempunyai fungsi:
1. Proses monitor dan alarm.
2. Monitor dan diagnosa kesalahan.
3. Antarmuka dengan komputer (RS- 23C/ RS-422).
4. Antarmuka printer / ASCII.
5. Jaringan kerja otomatisasi pabrik.
6. Local Area Network.
7. Wibe Area Network.
8. FMS (Flexible Manufacturing System), CIM ( Computer Integrated Manufacturing ), FA ( factory automation ).

Konfigurasi Programmable Logic Controller

PLC mempunyai konfigurasi yang terdiri dari 6 bagian utama yaitu:
- Unit Power Supply
Unit ini berfungsi untuk memberikan tegangan pada blok CPU PLC, biasanya berupa switching power supply.

- CPU (Central Processing Unit) PLC
Unit merupakan otak dari PLC, disinilah program akan diolah sehingga sistem kontrol yang telah kita desain bekerja seperti yang kita inginkan. CPU PLC sangat bervariasi macamnya tergantung pada masing-masing merk dan tipe PLC-nya.

- Memori unit
RAM : Random Acces Memory
EPROM : Eraseable Progammable Read Only Memory
EEPROM : Electrical Eraseable Programmable Read Only Memory.

- Input unit ( sebagai contoh PLC Omron )
Input digital: Input Point Digital
o DC 24 V input
o DC 5 V input / TTL (Transistor Transistor Logic)
o AC/DC 24 V input
o AC 110 V input
o AC 220 V input

Input analog : Input Point Linear
0 – 10 V DC
-10 V DC – 10 V DC
4 – 20 mA DC

- Output unit
Output digital : Output Point Digital 1.
o Relay Output
o AC 110 V output
o AC 220 V output
o DC 24 V output,tipe PNP dan tipe NPN.

Output analog : Output Point Linier
0 – 1 V DC
-10 V DC – 10 V DC
4 – 20 mA DC

- Peripheral
Yang termasuk dalam peripheral adalah :
1. SSS (Sysmac Support Software)
2. PROM writer
3. GPC (Graphic Programming Console)
4. FIT (Factory Intelegent Terminal)


Perangkat Keras Programmable Logic Controller
Programmable Logic Controller dapat berarti sebagai alat pengendali logika yang dapat diprogram. PLC ini merupakan perangkat kontrol yang menerima data input dari luar yang ditransfer dalam bentuk keputusan yang bersifat logika dan disimpan dalam memori. PLC mempunyai perangkat keras yang berupa CPU (Central Processing Unit), modul input dan output, memori serta piranti program.
Ketika PLC bekerja , saat itu juga PLC mengakses data input dan output, menjalankan program instruksi, serta menjalankan peralatan eksternal.

Central Processing Unit
Central Processing Unit (CPU) merupakan pusat pengolah dan pengontrol data dari seluruh sistem kerja PLC. Proses yang dilakukan oleh CPU ini antara lain adalah mengontrol semua operasi, mengolah program yang ada dalam memori, serta mengatur komunikasi antara input-output, memori dan CPU melalui sistem BUS. CPU juga berfungsi menjalankan dan mengolah fungsi-fungsi yang diinginkan berdasarkan program yang telah ditentukan.

Memori
Agar PLC dapat bekerja sesuai harapan maka dibutuhkan suatu program untuk menjalankannya. Program tersebut harus disimpan dengan cara tertentu agar PLC dapat mengakses perintah-perintah sesuai yang diinstruksikan. Disamping itu juga diperlukan untuk menyimpan data sementara selama pelaksanaan program.

Model Input Output
Model input output merupakan piranti yang menghubungkan antara PLC dengan peralatan yang dikendalikannya. Sebagai contoh pada PLC OMRON rata-rata mempunyai 16 built-in input yang terpasang pada unit 0 CH ( zero channel ). Namun demikian jumlah ini dapat ditambah dengan memasang unit ekspansi I/O. Model input atau output tambahan ini dapat dipasang secara bebas sesuai dengan kebutuhan.

Programming Console
Perangkat ini merupakan panel pemrograman yang didalamnya terdapat RAM (Random Access Memory) yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan semi permanen pada sebuah program yang sedang dibuat atau dimodifikasi. Program yang dituliskan ke dalam console harus dalam bentuk mnemonic. Perangkat ini dapat dihubungkan langsung ke CPU dengan menggunakan kabel ekstention yang dapat dipasang dan dilepas setiap saat. Apabila proses eksekusi program telah melewati satu putaran maka panel (Programming Console) ini dapat dicabut dan dipindahkan ke CPU lain, sedangkan CPU yang pertama tadi masih tetap bisa untuk menjalankan programnya, tetapi harus pada posisi RUN atau MONITOR















PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER dan TEKNIK PERANCANGAN SISTEM KONTROL (Iwan Setiawan) (ISBN : ISBN 979-763-099-4, Penerbit Andi Yogyakarta, 2006) Deskripsi Buku: Hampir tidak dapat disangkal lagi bahwa PLC dewasa ini telah memegang peranan penting dalam sistem kontrol yang umum terjadi di Industri. Aplikasi PLC ini dapat kita jumpai pada berbagai industri modern, mulai dari sistem pembangkitan tenaga, Pengecetan mobil, pengeboran, sampai industri pengepakan makanan. Buku ini mencoba membahas berbagai aspek yang berkaitan dengan PLC beserta aplikasinya dengan mengambil contoh-contoh persoalan nyata yang umum dijumpai di industri dan kehidupan sehari-hari. Secara umum pembahasan pada buku ini tidak mengacu pada merk atau tipe PLC tertentu, hal ini dilakukan agar pembaca mendapatkan gambaran yang luas tentang PLC dan tidak terpaku pada salah satu merk PLC saja. Walaupun demikian penggunaan beberapa instruksi PLC dengan mengacu pada vendor tertentu pada buku ini tidak dapat dihindari, hal tersebut dikarenakan nama instruksi untuk fungsi yang sama dapat berbeda untuk setiap vendor PLC. Dengan alasan kemudahan dan kesederhanaan, maka secara khusus pembahasan fungsi diluar simbol relay dan kontaktornya, seperti fungsi-fungsi yang berkaitan dengan timer, counter dan sebagainya secara intensif akan mengacu pada PLC keluaran perusahaan LG yang cukup populer di pasaran. Tetapi dengan pertimbangan bahwa PLC merk OMRON juga banyak digunakan di industri, maka dalam tulisan ini dibahas pula instruksi – instruksi PLC OMRON secara singkat dalam box catatan. Buku ini ditujukan terutama untuk mahasiswa Teknik yang mengambil mata kuliah yang berkaitan dengan bidang kontrol proses dan otomatisasi (di teknik Elektro Undip nama mata kuliahnya adalah Sistem Kontrol Manufacturing yang penulis ampu), selain itu juga sangat bermanfaat bagi para praktisi bidang otomatisasi sebagai bahan penyegaran serta siapa saja yang tertarik untuk mempelajari subjek ini. Pada dasarnya tidak ada syarat latar belakang pengetahuan khusus untuk dapat memahami buku ini. Materi pada buku ini disusun dengan menyeimbangkan pembahasan aspek perangkat keras PLC dan pemrogramannya, selain itu diperkaya juga oleh contoh-contoh soal beserta penyelesaiannya dalam berbagai bidang kontrol. DAFTAR ISI Kata Pengantar Daftar Isi Bab I Pengenalan PLC 1.1 Sejarah dan perkembangan PLC 1 1.2 Prinsip Kerja PLC 4 1.3. Perbandingan PLC dengan jenis Kontroller lainnya 8 PLC versus kontrol Relay 8 PLC versus Mikrocontroller 9 PLC versus Personal Computer (PC) 9 1.4. Diagram Ladder dan PLC 10 1.5. Simbol-simbol Kontaktor pada PLC 14 1.6. Contoh-Contoh Soal dan Penyelesaian 18 1.7. Soal-Soal 42 Bab 2 Perangkat Keras PLC serta Pendukungnya 2.1. Prosesor 47 2.2. Unit Power Supply 49 2.3. Perangkat Pemrograman 50 Miniprogrammer 50 Personal Computer 51 2.4. memori 53 2.4.1. Struktur dan Kapasitas Memori 53 2.4.2. Organisasi dan Interaksi Memori dengan Sistem Input/Output 55 2.4.3. Pemetaan memori Praktis Pada PLC 59 2.5. Contoh-Contoh Soal dan Penyelesaian 60 2.6. Soal – Soal 64 Bab 3 Koneksi Peralatan dengan Modul Input/Output Diskret Pada PLC 3.1. Jenis Input PLC 65 3.1.1. Input Tegangan DC 67 3.1.2. Input Tegangan AC 68 3.1.3. Input Tegangan DC/AC 69 3.2. Jenis Output PLC 70 3.2.1. Output Jenis Relay 70 3.2.2. Output Jenis Transistor 72 3.2.3. Output Jenis Triac 73 3.3. Modul Input/output Praktis pada PLC 73 3.4. Peralatan/Sensor Tiga Terminal 75 3.4.1. Sourching Sensor 75 3.4.2. Sinking Sensor 76 3.5. Contoh-Contoh Soal dan Penyelesaian 77 3.6. Soal-Soal 79 Bab 4 Komponen Latch, Timer, Counter, dan Fungsi-fungsi Penting Pada PLC 4.1. Latch 83 4.2. Timer 84 4.3. Counter 86 4.4. MCR (Master Control Relay) 88 4.5. Fungsi-fungsi Penting Lainnya 91 Differensial Up dan Differensial Down 91 ADD 92 Substract (SUB) 93 Compare (CMP) 93 END 94 4.6. Contoh-contoh Soal dan Penyelesaian 94 4.7. Soal-Soal 103 Bab 5 Konsep Logika dan Perancangan Program PLC Dasar 5.1. Konsep Bilangan Biner 105 5.2. Fungsi-fungsi Logika Dasar 106 5.3. Aljabar Boolean 109 5.4. Perancangan Diagram Ladder berdasarkan Tabel Kebenaran 112 5.5. Penyederhanaan Logika Program dengan Peta Karnaugh 113 5.6. Contoh-contoh Soal dan Penyelesaian 116 5.7. Soal-soal 122 Bab 6 Perancangan Diagram Ladder dengan Menggunakan pendekatan Diagram Alir 6.1. Implementasi Ladder PLC dengan Blok-blok Logika 127 6.2. Implementasi Ladder PLC dengan Metode Aliran Bit 133 6.3. Soal-soal 136 Bab 7 Perancangan Diagram Ladder dengan Pendekatan Diagram Keadaan 7.1. Implementasi ladder PLC dengan Blok Logika 142 7.2. Implementasi Ladder PLC dengan Persamaan Transisi State 146 7.3. Contoh-contoh Soal dan Penyelesaian 149 7.4. Soal-soal 169 Bab 8 Elemen-elemen umum serta aspek Keamanan Dalam Perancangan Diagram Ladder 8.1. Konsep dan Elemen Dasar Penyusun Diagram Ladder 173 8.2. Pertimbangan-Pertimbangan Aspek Safety pada Perancangan Diagram Ladder dan Sistem Kontrol 178 8.3. Beberapa Contoh Studi kasus lain pada Perancangan Diagram Ladder dengan Memperhitungkan Aspek-Aspek Keamanan 181 8.4. Ringkasan Pertimbangan Aspek-aspek keamanan dalam Perancangan 185 Daftar Pustaka 187 Deskripsi materi tiap-tiap bab: BAB 1 PENGENALAN PLC DAN DIAGRAM LADDER Programmable Logic Controller (PLC) pada dasarnya adalah sebuah komputer yang khusus dirancang untuk mengontrol suatu proses atau mesin. Proses yang dikontrol ini dapat berupa regulasi variabel secara kontinyu seperti pada sistem-sistem servo atau hanya melibatkan kontrol dua keadaan (On/Off) saja tapi dilakukan secara berulang-ulang seperti umum kita jumpai pada mesin pengeboran, sistem konveyor, dan lain sebagainya. Gambar 1.1 berikut memperlihatkan konsep pengontrolan yang dilakukan oleh sebuah PLC. Proses / M esin PLC Input Output Gambar 1.1. Diagram konseptual aplikasi PLC Walaupun istilah PLC secara bahasa berarti pengontrol logika yang dapat diprogram, tapi pada kenyataannya PLC secara fungsional tidak lagi terbatas pada fungsi-fungsi logika saja. Sebuah PLC dewasa ini dapat melakukan perhitungan-perhitungan aritmatika yang relative kompleks, fungsi komunikasi, dokumentasi dan lain sebagainya ( Sehingga dengan alasan ini dalam beberapa buku manual, istilah PLC sering hanya ditulis sebagai PC - Programmable Controller saja). Dalam bab ini kita akan membahas PLC secara umum dimulai dari sejarah dan perkembangan PLC, prinsip kerja, perbandingan PLC dengan jenis kontroler lainnya dan terakhir yang paling penting adalah materi diagram ladder. Pembahasan mengenai diagram ladder ini akan meliputi diagram ladder elektromekanis serta diagram ladder format PLC-nya. Untuk mempercepat pemahaman, beberapa teori yang berkaitan dengan komponenkomponen penyusun diagram ini secara khusus akan diberikan dalam contoh-contoh soal yang cukup beragam. Perlu ditekankan disini, contoh soal yang diberikan pada dasarnya tidak ditujukan secara langsung untuk tujuan perancangan, tetapi semata-mata sebagai latihan menganalisis prinsip kerja sistem kontrol dalam bentuk diagram ladder. BAB 2 PERANGKAT KERAS PLC SERTA PENDUKUNGNYA Sebagaimana telah sedikit disinggung pada bab sebelumnya, Perangkat keras PLC pada dasarnya tersusun dari empat komponen utama berikut: Prosesor, Power supply, Memori dan Modul Input/Output. Secara fungsional interaksi antara ke-empat komponen penyusun PLC ini dapat diilustrasikan pada gambar 2.1 berikut: Gambar 2.1. Interaksi Komponen-komponen sistem PLC Dalam hal ini prosesor akan mengontrol peralatan luar yang terkoneksi dengan modul output berdasarkan kondisi perangkat input serta program ladder yang tersimpan pada memori PLC tersebut. Dalam bab ini selain akan dibahas ke-empat komponen diatas secara praktis, kita juga akan meninjau secara sekilas Miniprogramer dan PC sebagai komponen pemrograman PLC. Khusus materi yang berkaitan dengan memori, dalam bab ini kita akan membahasnya secara lebih detail, hal ini dikarenakan pengetahuan memori dan pemetaannya merupakan salah satu dasar yang paling penting dalam memprogram PLC secara benar dan efisien. Walaupun secara umum pemetaan memori PLC relative sama, tapi secara teknis ada beberapa perbedaan (terutama istilah) untuk setiap PLC dari vendor yang berbeda. Pada bagian akhir bab ini kita akan melihat dan membandingkan pemetaan praktis dua buah PLC jenis mikro dengan vendor yang berbeda (Sebagai studi kasus, disini dipilih PLC produk perusahaan OMRON dan PLC produk LG). BAB 3 KONEKSI PERALATAN DENGAN MODUL INPUT/OUTPUT DISKRET PADA PLC Sistem input/output diskret pada dasarnya merupakan antarmuka yang mengkoneksikan central processing unit (CPU) dengan peralatan input/output luar. Lewat sensor-sensor yang terhubung dengan modul ini, PLC mengindra besaran-besaran fisik (posisi,gerakan, level, arus, tegangan) yang terasosiasi dengan sebuah proses atau mesin. Berdasarkan status dari input dan program yang tersimpan di memori PLC, CPU mengontrol perangkat luar yang terhubung dengan modul output seperti diperlihatkan kembali pada gambar 3.1 dibawah ini: CPU O U T P U T I N P U T Gambar 3.1. Diagram blok CPU dan modul input/ouput Secara fisik rangkaian input/output dengan unit CPU tersebut terpisah secara kelistrikan, hal ini untuk menjaga agar kerusakan pada peralatan input/output tidak menyebabkan hubung singkat pada unit CPU. Isolasi rangkaian modul dari CPU ini umumnya menggunakan rangkaian optocoupler. Dalam bab ini kita akan membahas jenis-jenis modul input/output diskret yang umum dijumpai pada sebuah PLC, serta bagaimana mengkoneksikan peralatan dengan modul tersebut. Pada bagian terakhir, kita juga akan membahas sensor jenis Transistor (dikenal juga dengan istilah sourching/sinking sensor) dan cara mengkoneksikannya dengan PLC. Pemahaman materi yang dijelaskan pada bab ini sangat penting, mengingat setiap modul input/output ini memiliki keterbatasan dan kelebihan masing-masing, sehingga jika kita akan membeli sebuah PLC, Unit yang kita pilih benar-benar tepat untuk aplikasi yang kita rancang. BAB 4 KOMPONEN LATCH, TIMER, COUNTER, DAN FUNGSI-FUNGSI PENTING PADA PLC Seiring dengan bertambahnya kompleksitas proses yang akan dikontrol, maka kebutuhan akan program yang sifatnya canggih tentunya juga semakin meningkat. Dewasa ini banyak proses-proses di industri yang secara praktis membutuhkan program yang mampu mendukung fungsi-fungsi tambahan diluar fungsi relay sebagai komponen standar sebuah diagram ladder. Dengan perkembangan perangkat keras dan perangkat lunak PLC yang begitu luar biasa, Dewasa ini hampir semua PLC praktis yang beredar dipasaran telah dilengkapi dengan berbagai instruksi yang sangat beragam. Jenis instruksi pada PLC ini pada dasarnya dapat kita katagorikan kedalam beberapa kelompok berikut ini: ¾ Kelompok instruksi dasar : instruksi – instruksi yang termasuk katagori ini merupakan instruksi dasar logika, seperti NOT, AND, dll. ¾ Kelompok instruksi Perbandingan (Comparison): instruksi-instruksi yang termasuk katagori ini berkaitan dengan operasi-operasi perbanding. ¾ Kelompok instruksi Timer/Counter: Instruksi-instruksi yang berkaitan dengan operasi timer dan counter ¾ Kelompok instruksi Aritmatika: instruksi-instruksi untuk operasi aritmatika ¾ Kelompok instruksi operasi Logika: Instruksi-instruksi untuk mengeksekusi operasioperasi logika ¾ Kelompok instruksi Rotasi/Geser : Instruksi-instruksi yang berkaitan dengan operasi penggeseran dan rotasi data ¾ Kelompok instruksi Konversi: Instruksi-instruksi yang berkaitan dengan pengubahan tipe data ¾ Kelompok instruksi Manipulasi Data: Instruksi-instruksi yang berkaitan dengan manipulasi data ¾ Kelompok instruksi Transfer Data: Instruksi-instruksi yang berkaitan dengan transfer, penyalinan, dan pertukaran data ¾ Kelompok instruksi Lompat/Interupsi: Instruksi-instruksi yang berkaitan dengan operasi lompat dan interupsi. ¾ Kelompok instruksi Sistem: Instruksi-instruksi yang berkaitan dengan deteksi kesalahan ¾ Kelompok instruksi Komunikasi: Instruksi-instruksi yang berkaitan dengan pertukaran data dengan perangkat luar lewat komunikasi serial Secara khusus pada bab ini kita akan membahas komponen-komponen soft PLC seperti timer, counter internal serta fungsi penting lain yang banyak digunakan dalam aplikasi sistem kontrol sekuensial di industri. Karena nama-nama fungsi yang berkaitan dengan komponen-komponen tersebut sangat spesifik untuk setiap vendor PLC, maka untuk memudahkan pembahasan, dalam bab ini penjelasannya akan mengacu pada salah satu merk PLC saja yaitu PLC produk dari LG dan sebagai bahan perbandingan, disini akan diberikan juga instruksi padanannya dalam format PLC OMRON dalam box catatan (jika ada). Untuk mempercepat pemahaman tentang materi ini, maka sebaiknya kita mencoba memprogramnya secara langsung dalam perangkat lunak pemrograman PLC merk LG yaitu KGL ( dapat didownload pada alamat situs http:// www.lgis.lg.co. Atau menghubungi penulis lewat e-mail dengan alamat [email protected]) BAB 5 KONSEP LOGIKA DAN PERANCANGAN PROGRAM PLC DASAR Operasi kontrol sekuensial yang umum dijumpai di industri pada dasarnya hanya tersusun dari fungsi-fungsi kombinasi logika sederhana berikut: AND, OR dan NOT. Tergantung pada proses yang akan dikendalikan, kombinasi fungsi logika tersebut bersama-sama dengan timer dan counter atau fungsi lainnya (kalau ada) akan membentuk rangkaian logika kontrol yang diharapkan. Khusus dalam bab ini, kita hanya akan membahas fungsi-fungsi logika dasar serta representasi diagram ladder PLC-nya pada sistem kontrol kombinatorial saja. Sifat dari sistem kombinatorial ini adalah output sistem kontrol pada saat tertentu hanya tergantung input sistem kontrol saat itu juga, sehingga analisis dan perancangannya pun relatif lebih mudah. Sedangkan output sistem kontrol sekuensial pada satu saat selain tergantung pada input saat itu, juga tergantung pada input-input sebelumnya, sehingga analisis dan perancangannya pun relatif lebih sukar. Dengan alasan ini maka pembahasan dan perancangan sistem kontrol sekuensial akan kita tunda sampai bab selanjutnya. Kecuali disebutkan secara jelas, dalam bab ini representasi diagram ladder PLC untuk sebuah rangkaian gerbang kombinatorial tertentu akan selalu mengasumsikan peralatan atau sensor yang terhubung dengan modul input PLC tersebut memiliki tipe atau jenis NO. Hal ini penting untuk ditekankan disini, karena secara praktis peralatan atau sensor yang terhubung ini dapat memiliki salah satu tipe berikut: NO atau NC. BAB 6. PERANCANGAN DIAGRAM LADDER DENGAN MENGGUNAKAN PENDEKATAN DIAGRAM ALIR Diagram alir (Flowchart) pada dasarnya adalah suatu metoda untuk menggambarkan aliran proses suatu operasi. Berdasarkan sifatnya, diagram ini sangat cocok diimplementasikan dengan menggunakan algoritma yang ditulis dengan menggunakan komputer baik menggunakan bahasa aras rendah (misal assembler) maupun bahasa aras tinggi (misalnya Pascal, C dan lain sebagainya). Gambar 6.1 dibawah ini memperlihatkan simbol-simbol yang umum digunakan dalam sebuah diagram alir. Start/Stop Proses/operasi Keputusan Subroutine Data Gambar 6.1. Simbol-simbol flowchart Dalam kaitannya dengan penggunaan simbol-simbol tersebut, tidak seperti pada perancangan perangkat lunak untuk sistem-sistem basis data, pengolahan kata, dan aplikasi komputer lainnya, Diagram alir yang digunakan untuk menggambarkan sebuah proses kontrol pada umumnya tidak selalu harus diakhiri oleh blok atau simbol Stop (endless), Karena berdasarkan sifatnya, sistem-sistem kontrol yang diimplementasikan dalam perangkat keras (dalam hal ini misal PLC) harus selalu dalam keadaan stand by :siap menunggu perintah, jika misalnya perintah telah selesai dilaksanakan maka sistem tersebut tidak otomatis berhenti, tetapi umumnya kembali lagi pada keadaan stand by atau keadaan menunggu lagi. Hal tersebut banyak kita jumpai pada perangkat-perangkat sistem kontrol seperti mesin ATM, mesin Antrian, Lift, Konveyor dan lain sebagainya. Walaupun diagram alir sangat cocok digunakan untuk menggambarkan sebuah aliran proses, pengimplementasian diagram alir ini kedalam bentuk diagram laddernya tidak dapat dilakukan secara langsung tanpa menggunakan pendekatan-pendekatan sistematis dan terstruktur. Hal ini dikarenakan sifat kedua diagram tersebut jelas-jelas berbeda (diagram alir prosesnya memiliki sifat serial, sedangkan diagram ladder memiliki sifat paralel) Dalam bab ini kita akan membahas pengimplementasian diagram alir ini ke dalam bentuk diagram laddernya dengan menggunakan pendekatan-pendekatan yang sangat terstruktur: (1) pendekatan blok-blok logika dan (2) pendekatan aliran bit. Seperti akan terlihat nanti. Pendekatan-pendekatran ini akan selalu menghasilkan jumlah anak tangga yang relatif besar. BAB 7. PERANCANGAN DIAGRAM LADDER DENGAN PENDEKATAN DIAGRAM KEADAAN Diagram Keadaan (State diagram) pada dasarnya adalah salah satu metoda untuk menggambarkan proses operasi sebuah sistem. Sistem berbasis keadaan dapat digambarkan dengan keadaan-keadaan sistem tersebut dan transisi diantaranya (transisi ini terjadinya hanya sesaat). Gambar 7.1 dibawah ini memperlihatkan contoh diagram state sederhana, dimana diagram tersebut memiliki dua buah keadaan yaitu State A dan State B. Jika sistem tersebut berada dalam keadaan State A dan terjadi masukan A maka sistem akan bertransisi menuju State B, dan sebaliknya jika sistem ada dalam state B kemudian terjadi masukan B maka sistem akan menuju State A. Secara praktis perancangan berbasis state ini juga umumnya membutuhkan masukan awal (inisial) yang berfungsi untuk memicu sistem menuju salah satu state yang dikehendaki. Untuk kasus sistem kontrol dengan PLC, sebagai masukan pemicu umumnya dipilih special bit First Scanning (FS) sedangkan jika implementasinya menggunakan diagram ladder elektromekanis, masukan pemicu dapat dipilih sebuah tombol atau masukan luar lainnya. Gambar 7.1. Contoh diagram State sederhana Bentuk diagram state seperti terlihat pada gambar 7.1 diatas dapat saja menggambarkan sebuah sistem kontrol lampu otomatis seperti terlihat pada gambar 7.2 dibawah ini: Gambar 7.2. Diagram State kontrol lampu otomatis Berdasarkan gambar 7.2 tersebut terlihat bahwa ketika sistem kontrol dihidupkan (sistem on), maka sistem akan menuju state Lampu mati. Jika PB_ON ditekan atau terdeteksi adanya gerakan, maka sistem akan bertransisi menuju State Lampu hidup. Ketika sistem sekarang berada di State Lampu hidup dan waktu satu jam telah berlalu (timer 1 jam) atau PB_OFF ditekan maka sistem sekarang akan menuju state Lampu mati, dan seterusnya. Secara teknis, transisi state yang ditunjukan oleh tanda panah umumnya dipicu oleh kombinasi masukan-masukan sistem tersebut sedangkan keluaran sistem untuk setiap state tidak ditulis dalam diagram tersebut tetapi diberikan dalam sebuah tabel lain. Seperti terlihat pada contoh gambar 7.3 dibawah: (a) State P Q R S0 0 1 1 S1 1 0 1 S2 1 1 0 (b) Gambar 7.3. Contoh diagram State beserta kombinasi outputnya Terlihat dari gambar diatas, bahwa sistem kontrol tersebut memiliki enam buah masukan (A,B,C,D,E dan F) dan tiga buah state (S0, S1 dan S2). Setiap transisi antara state dipicu oleh kombinasi dari masukan-masukannya (misal jika sistem tersebut berada pada state S2 dan terjadi kombinasi masukan E(C+D+F), maka sistem tersebut sekarang akan bertransisi menuju S1, jika tidak maka sistem tersebut akan tetap berada di state S2. Sedangkan tabel dibawahnya (gambar 7.3(b)) menunjukan kombinasi output yang mungkin terjadi untuk setiap state tersebut: output P akan On (1) jika sistem berada pada state S1 atau S2, dan seterusnya. Perlu ditekankan disini bahwa perancangan sistem kontrol dengan menggunakan pendekatan diagram state ini umumnya bersifat subjektif dan memerlukan pemikiran dan kehati-hatian yang mendalam, sedangkan transformasi diagram state yang didapat kedalam ladder-nya dapat dilakukan dengan menggunakan pendekatan-pendekatan terstruktur dan sistematis yang akan dibahas belakangan. Salah satu keuntungan nyata perancangan program ladder dengan menggunakan pendekatan ini adalah program lebih terstruktur sehingga mudah untuk merancang dan menganalisisnya. Untuk sebuah proyek atau aplikasi sistem kontrol yang baru. Biasanya perancangan sistem dimulai dengan deskripsi operasi sistem kontrol yang diinginkan (umumnya berupa narasi). Deskripsi ini kemudian ditransformasikan kedalam state-state yang mungkin terjadi pada sistem tersebut (state-state ini umumnya dibuat berdasarkan kombinasi yang mungkin terjadi atau diharapkan pada output sistem kontrol tersebut), Langkah selanjutnya setelah state-state ini didapat adalah menggambarkan aliran logika operasi antara state ini sehingga membentuk diagram state lengkap. Untuk lebih jelasnya perhatikan permasalahan sistem kontrol konveyor berikut ini (lihat contoh 1.6): Rancanglah sistem kontrol konveyor seperti terlihat pada gambar 7.4 dibawah ini sehingga operasinya adalah sebagai berikut: Pada saat PB start ditekan, konveyor Box bergerak. Setelah terdeteksi kehadiran Box (Sensor SE B On), konveyor Box ini berhenti dan konveyor apel bergerak. Sensor SE A akan menghitung sampai 12 apel setelah itu konveyor apel berhenti dan konveyor Box berjalan lagi. Counter akan direset dan operasi akan terus berulang sampai PB Stop ditekan. Gambar 7.4. Sistem konveyor untuk pengepakan Untuk menyelesaikan permasalahan diatas langkah pertama adalah mengidentifikasi masukan dan keluaran sistem tersebut, dalam hal ini ada empat buah masukan dan dua keluaran: Input PB Start : Push Button Untuk memulai proses (NO) PB Stop : Push button untuk menghentikan operasi (NO) SE A : Sensor kehadiran Apel (NO) SE B : Sensor Kehadiran Box (NO) Output RMA : Relay penggerak motor konveyor Apel (NO) RMB : Relay penggerak motor konveyor Box (NO) Dalam kaitannya dengan kombinasi output yang mungkin terjadi untuk permasalahan diatas pada dasarnya hanya ada tiga buah state yang relevan: Kedua konveyor mati (State 0), konveyor apel bergerak sedangkan konveyor Box mati (State 1), dan konveyor apel mati sedangkan konveyor Box hidup (State 2). Perhatikan bahwa untuk kasus sistem kontrol yang diharapkan diatas tentunya tidak mungkin kedua konveyor tersebut hidup. Untuk lebih ringkasnya kita gambarkan keadaan-keadaan keluaran untuk setiap state tersebut kedalam bentuk tabel seperti dibawah ini: State RMA RMB S0 0 0 S1 1 0 S2 0 1 Langkah selanjutnya adalah menuliskan aliran logika antara state ini: Ketika sistem kontrol (misal dalam hal ini PLC) dihidupkan (Power On: FS) maka sistem akan menuju state 0 (kedua motor mati), dalam keadaan ini sistem akan menuju state 2 (motor konveyor box: RMB hidup) hanya jika kita tekan tombol PB Start. Sistem akan tetap berada pada state 2 sampai terdeteksi kehadiran Box oleh sensor (SE B On). Jika terdeteksi adanya Box maka sekarang sistem akan menuju state 1 (motor konveyor apel: RMA bergerak). Motor apel ini akan tetap terus bergerak sampai terhitung 12 buah apel oleh counter lewat SE A, setelah mencapai hitungan 12 sistem kembali ke keadaan state 2 dan seterusnya. Untuk tiap keadaan state, tombol PB Stop akan membuat sistem menuju state 0. Atau jika kita gambarkan diagramnya maka akan nampak seperti gambar 7.5 berikut ini: Gambar 7.5. Diagram state kontrol Konveyor Seperti telah dijelaskan sebelumnya, setelah diagram state yang menggambarkan operasi kontrol didapat maka dengan menggunakan pendekatan-pendekatan terstruktur kita dapat secara langsung mentransformasikannya kedalam bentuk diagram ladder PLC-nya. Hal ini selengkapnya akan dibahas dibawah ini. BAB 8 ELEMEN -ELEMEN UMUM SERTA ASPEK KEAMANAN DALAM PERANCANGAN DIAGRAM LADDER Tujuan utama sistem kontrol proses di industri pada umumnya adalah menghasilkan sebuah produk dari serangkaian input bahan mentah. Biasanya proses ini banyak melibatkan operasi atau langkah-langkah yang harus dilalui tahap demi tahap. Dalam hal ini, misal langkah C akan dilakukan jika proses telah menyelesaikan langkah B, sedangkan langkah B tidak akan dimulai jika langkah A belum selesai, dan seterusnya. Dalam banyak kasus, langkah-langkah dalam kontrol proses ini umumnya selalu berulang, artinya setelah langkah terakhir dilakukan maka operasi akan dimulai lagi pada langkah awal secara otomatis sampai kondisi yang diharapkan tercapai. Seperti yang telah disinggung pada bab sebelumnya, perancangan sistem kontrol untuk kasuskasus sekuensial ini umumnya relatif sukar dilakukan jika dibandingkan dengan perancangan kontrol untuk kasus sistem kombinatorial. Hal ini dikarenakan selain secara praktis jumlah input/output yang terlibat dalam sebuah proses umumnya relatif banyak, juga kondisi sebuah variabel output proses pada satu saat biasanya tidak hanya ditentukan oleh kombinasi dari input proses pada saat itu, tetapi tergantung juga pada kondisi input-input proses sebelumnya, bahkan dalam banyak kasus kondisi output ini sering juga tergantung pada kondisi beberapa variabel output lain. Perancangan sistem kontrol yang akan diimplementasikan dengan komponen-komponen elektromekanis maupun dengan komponen solid state (misal PLC) untuk fungsi yang sama pada dasarnya dapat berbeda satu dengan yang lainnya. Dalam hal ini umumnya tidak ada metoda yang paling benar untuk merancang sistem kontrol untuk sebuah proses. Tetapi biasanya terdapat cara yang lebih baik diantara beberapa pilihan yang mungkin kita lakukan. Untuk proses-proses yang relatif sederhana, pada dasarnya kita dapat saja secara langsung menyusun atau merancang diagram ladder pengontrolnya berdasarkan deskripsi proses yang diharapkan. Sedangkan jika proses yang akan dikontrol itu relatif rumit, maka perancangan diagram ladder-nya akan sangat sulit dilakukan jika tidak menggunakan metoda atau langkah-langkah terstruktur seperti telah dijelaskan pada bab 6 dan 7. Khusus dalam bab ini akan dibahas elemen-elemen dasar yang umum dijumpai dalam sebuah diagram ladder praktis, baik untuk tujuan analisis maupun untuk perancangan. Sedangkan dalam bagian akhir bab ini, kita juga akan membahas prosedur yang dapat dijadikan acuan dalam perancangan sistem kontrol secara umum terutama kaitannya dengan masalah keamanan.