Program logic controller

DASAR - DASAR PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)

MIGRASI SISTIM KONTROL PJB UP.BRANTAS PLTA GIRINGAN UNIT 3

DAFTAR ISI

Halaman BAB 1. PROGRAMMABLE PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) ................................................... ................................................... 1 1.

Pengertian PLC .......................................................... ....................................................................................... ......................................... ............ 1

2.

Konfigurasi Hardware PLC …………………………………… ……………………………………………………………………………… …………………………………………… … 2

2.1. Modul Input ....................................... .......................................................................... .............................................................. ............................. .. 5 2.2. Modul Output ...................................... ................................................................... ......................................................... .................................. ...... 7 2.3. Modul CPU (Central Processing Unit) .................................................................... .................................................................... 10 2.4. Modul Power Supply .............................................................. ......................................................................................... .............................. ... 12 12 3.

Software PLC ..................................... ................................................................ ..................................................... ....................................... ............. 13 13

4.

Organisasi Memori pada PLC ............................................................. ................................................................................. .................... 20

5.

Scanning Process ...................................................................................... ................................................................................................. ........... 24

6.

Internal Bit ....................................................... ......................................................................................... ................................................... ................. 24 24

BAB II. KONFIGURASI PLC PADA SISTEM KONTROL KONT ROL 1.

Konfigurasi PLC terhadap sistemnya sendiri (self configuration) .............................. 26 Stand Allone Allo ne System ................................. ..................................................................... ........................................................... ....................... 27 Redundant System ........................................................... ..................................................................................... ................................... ......... 28 28 Triple Modular Redundancy R edundancy (TMR) ........................................................................ ........................................................................ 30

2.

Konfigurasi PLC terhadap sistem kontrol keseluruhan (Overall Configuration) ........... 31 Direct Digital Control (DDC) (DDC ) ......................................................................... .................................................................................. ......... 31 Data Acquisition and a nd Monitoring System (DAS) ....................................................... ....................................................... 32 Supervisory Control & Data Acquisition Acqui sition (SCADA) ..................................................... ..................................................... 33 Distributed Control System (DCS) ................................................................ .......................................................................... .......... 35

Daftar Pustaka ...................................................... ....................................................................................... ....................................................... ...................... 41

KATA PENGANTAR

Dalam sistem otomasi pada industri, khususnya pada industri Pembangkit Listrik yang ada sekarang ini, penggunaan PLC (Programmable Logic Controller) merupakan suatu piranti utama pada sistem kontrolnya. Banyak sistem-sistem kontrol konvensional beralih menggunakan PLC karena dinilai lebih andal dan mudah dalam penggunaannya. Saat ini penggunaan PLC tidak terbatas hanya pada sistem kontrol saja, lebih dari itu seiring dengan perkembangan teknologi computer, PLC digunakan juga sebagai jembatan untuk keperluan Sistem Informasi pada suatu Plant yang menjamin penyajian data secara real time, akurat dan up-to date. Untuk itu, penulis sengaja menyusun buku pegangan “Pengantar Dasar PLC” ini agar bisa dijadikan sebagai bahan acuan dalam memahami dan memepelajari tentang konsep-konsep dasar tentang hardware maupun software dari PLC. Akhirnya, penulis menyadari bahwa ba hwa buku b uku pegangan pe gangan ini sangat jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran demi sempurnanya buku pegangan ini, dan semoga buku ini dapat dijadikan salahsatu pegangan dalam praktek kita sehari-hari dilapangan.

Penulis

MATERI KURSUS PEMBEKALAN MIGRASI SISTIM KONTROL PLTA GIRINGAN UNIT 3. DASAR – DASAR PLC

TOPIK :

HANDOUT : PLC HALAMAN : 1 - 41

BAB I PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)

1. Pengertian PLC Programmable Logic Controller (PLC) (PLC) menurut tata bahasa bisa diartikan diartikan sebagai suatu alat pengatur/pengendali logika yang bisa diprogram. Menurut fungsinya PLC adalah suatu perangkat elektronik yang digunakan sebagai alat pengatur/pengendali yang cerdas dan atau otomatis pada suatu proses logika sekuensial maupun proses pengaturan/pengukuran pada suatu sistem kontrol yang dapat diprogram sesuai keinginan. Keuntungan PLC dibanding dengan sistem logika sekuensial elektromekanik /rangkaian relay konvensional antara lain :

1. PLC dapat diprogram dan mudah melakukan modifikasi. 2. Mudah dalam pengawatan/instalasi 3. Mudah dalam pengoperasian 4. Mudah dalam pemeliharaan dan perbaikan 5. Cepat dalam melakukan pengembangan sistem 6. Lebih modern dan mendukung pada sistem kontrol-informasi 7. Penyajian data pada proses pengukuran lebih akurat 8. Proses pengaturan lebih presisi 9. Harga relatif lebih murah untuk aplikasi sistem yang besar.

Aplikasi PLC pada dunia industri antara lai n digunakan pada : 1. Conveyor System 2. Food Processing 3. Machine Tool 4. Lift Control System 1


TOPIK :


5. Security Control System 6. Power Station Plant 7. Water Treatment, dll

2. Konfigurasi Hardware PLC Sekarang ini dipasaran banyak sekali produk PLC yang dikeluarkan oleh beberapa industri otomasi ( Automation Industry ) dengan berbagai type dan jenisnya. Masing-masing produk memiliki ciri dan kelebihan sendiri. Umumnya, menurut modelnya , PLC dapat dibagi dalam dua kelompok, yaitu : a. Pure Controller , yang sering digunakan hanya untuk fungsi otomasi mesin b. RTU (Remote Terminal Unit ), yang sering digunakan dalam aplikasi SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition ) Namun ada pula produk yang menggabungkan kedua fungsi diatas dalam satu PLC. Menurut desain bentuknya, PLC dapat dibedakan menjadi 2 bentuk, yaitu : a. Compact design b. Rack Mounting

Gbr.2.1. PLC jenis Compact Design produk Control Microsystems 2


TOPIK :


Gbr.2.2. PLC jenis Rack Mounting produk Schneider Electric

Pada jenis Compact design , CPU dan Unit I/O menjadi satu kesatuan dengan kapasitas tertentu. Penambahan modul bisa dilakukan dengan batasan tertentu dengan menggunakan Bus Cable atau Modul Connector . Sedangkan pada jenis rack mounting, modul-modul CPU dan I/O atau modul tambahan lainnya dipasang pada suatu Backplane dengan kapasitas slot tertentu. Penambahan modul biasanya diiringi dengan penambahan slot pada Backplane juga dengan kapasitas tertentu. Kemampuan suatu PLC biasanya didasarkan pada : 1. Ukuran memory. 2. Kapasitas dan kemampuan Input/Output (I/O Capacity ) 3. Jumlah Blok instruksi (Instruction Blok Capacity ) 3


TOPIK :


4. Waktu scan (Scanning Time ) 5. Resolusi ADC ( Analog to Digital Converter )

Bagian-bagian penting dari hardware PLC adalah : 1. Unit input (masukan) 2. Unit output (keluaran) 3. Unit processor dan Unit memory 4. Port Comunication (terminal komunikasi) 5. Power Supply Diagram Blok dari konfigurasi hardware suatu PLC dapat dilihat pada gambar 2.3 berikut ini. Memory

Modul Input

Central Processing Unit

Modul Output

Programming Device

Power Supply

Gbr. 2.3. Blok diagram konfigurasi hardware PLC

4


TOPIK :


Gbr. 2.4. Hubungan PLC dengan Plant Control System

2.1. Modul Input Modul input berguna sebagai bagian yang memberikan masukan kedalam prosesor. Menurut sinyal masukannya modul input dibagi dalam 2 jenis, yaitu: a. Digital Input Modul ini menerima sinyal digital berupa status 1 atau 0 ( on atau off) dari switch, push botton, limit switch, lengan-lengan aux relay, dll. Pada modul digital input yang perlu diperhatikan adalah : •

Tegangan kerja kontak, misalnya 5VDC, 24VDC, 48VDC, 110VDC, 110VAC, 220VAC.

•

Sumber tegangan Common positip (+) atau Common Negative (-)

•

Waktu transisi (switching time) dari On ke Off dan sebaliknya.

•

Jumlah kanal permodul, misalnya 8 chanel, 16 chanel ,32 chanel, 64 chanel atau 96 chanel.

5


TOPIK :


Gbr.2.5. Wiring Modul Digital Input b. Analog Input. Modul analog input berfungsi untuk menerima masukan besaran sinyal analog berupa arus atau tegangan dari tranducer atau besaran-besaran electric dari sensor. Yang perlu diperhatikan pada modul ini adalah : •

Besar dan jenis sinyal analognya, misalnya : 0~5VDC, 0~10VDC, -5 ~ +5 VDC, 0 ~ 20 mA, 4 ~ 20 mA atau RTD, Thermocouple, dll

•

Resolusi ADC (Analog to Digital Converter), misalnya 8 bit, 10 bit, 12 bit, 15 bit, atau 16 bit.

•

Accuracy (%)

•

Bipolar/Unipolar input atau single ended input

•

Banyaknya chanel setiap modul, misalnya 4 ch atau 8 ch. 6

MATERI KURSUS PEMBEKALAN MIGRASI SISTIM KONTROL PLTA GIRINGAN UNIT 3. TOPIK :

DASAR – DASAR PLC


Gbr. 2.6. Contoh Wiring dan spesifikasi Modul Analog Input dan Modul Analog Output produk Schneider Electric 2.2. Modul Output Modul output berfungsi untuk meneruskan output hasil pemrosesan data dari CPU. Menurut jenisnya, modul output dibagi menjadi 2 jenis, yaitu : a. Digital Output Modul ini akan meneruskan sinyal digital 1 atau 0 ( On atau Off ) yang dapat dihubungkan pada komponen lampu, kontaktor, selenoid, dll. Yang perlu diperhatikan dalam memilih modul Digital output ini adalah : 1. Jenis kontak yang dipakai 2. Beban kontak (Contact ratting) 3. Waktu kerja (Operating time) 7

MATERI KURSUS PEMBEKALAN MIGRASI SISTIM KONTROL PLTA GIRINGAN UNIT 3. HANDOUT : PLC HALAMAN : 1 - 41

DASAR – DASAR PLC

TOPIK :

Modul digital output dibedakan menjadi 2 jenis yang dilihat dari komponen utama kontaknya,

yaitu

jenis

elektronik

dan

jenis

mekanis.

Jenis

elektronik

umumnya

menggunakan transistor, SCR, atau Mosfet sedangkan untuk jenis mekanis menggunakan relay. Pemilihan jenis DO ini harus disesuaikan dengan kebutuhan dan perhitungan biaya yang dikeluarkan. Pertimbangan teknis tetaplah menjadi acuan yang utama karena masingmasing memiliki kelebihan dan kekurangannya, yaitu : Jenis Elektronik

Jenis Mekanis

Tidak ada kontak mekanis, lebih awet

Ada kontak mekanis, aus (ada bunga api), umur berkurang

Tidak berisik

Ada bunyi kontak

Non-bounching

Bounching

Polarity Supply

Free polarity supply/ free contact

NO only/ NC only

NO/NC enable

High speed turn on/off

Low speed turn on/off

Free maintanance

Kontak harus sering diganti

Mahal

Relative murah

Gambar berikut contoh wiring dan spesifikasi teknis modul DO 5409

8


DASAR – DASAR PLC


Gbr. 2.7. Contoh wiring modul digital output jenis Mosfet

Gbr.2.8. Spesifikasi teknis Modul DO type 5409 produk Control Microsystems 9


DASAR – DASAR PLC


Gbr.2.9. Contoh wiring Modul DO jenis Relay Output

10


DASAR – DASAR PLC


Gbr.2.10. Spesifikasi teknis modul DO produk Control microsystems b. Analog Output Modul Analog output berfungsi meneruskan sinyal hasil pemrosesan pada CPU berupa besaran analog (arus/tegangan) untuk diteruskan pada peralatan meter, display, converter actuator, dll. Hal yang harus diperhatikan dalam pemilihan modul Analog Output ini sama dengan karakteristik pada modul analog input. Contoh spesifikasi teknisnya bisa dilihat pada gambar 2.6. diatas. 2.3. Modul CPU (Central Processing Unit) Modul CPU memiliki arsitektur hardware yang berlainan, tergantung jenis PLC yang dipakai, apakah Compact Design ataukah Rack Mounting . Namun secara garis besar, pada modul CPU didalamnya terdiri dari processor, memory, dan port komunikasi. Fungsi utama dari CPU adalah sebagai modul pemroses utama, adapun proses yang dilakukan sangat tergantung dari program yang telah disimpan dalam memory. Memory selain berfungsi sebagai tempat penyimpan program, juga sebagai lalulintas data dan hasil pemrosesan dari prosesor yang selanjutnya dikirim pada bagian output. Arsitektur memory-pun bisa berbeda-beda, umumnya dalam bentuk RAM atau ROM (EPROM/EEPROM). Jika menggunakan RAM, biasanya dilengkapi dengan batere yang berfungsi mempertahankan isi program pada memori.

Port Comunication atau terminal komunikasi berfungsi sebagai terminal/jalur komunikasi data yang digunakan antara PLC dengan Programming Device /PC ( personal computer ) atau antar PLC sendiri baik secara langsung maupun dengan perantaraan alat lain seperti modem, hub, dll. Secara hardware, terminal komunikasi bisa berupa : 1. RS232 2. RS485

11


DASAR – DASAR PLC


3. RJ45 4. RG6/ RG8 5. Optik

Pada aplikasi komunikasi antara PC dengan PLC, maka PC bisa berfungsi sebagai : 1. Unit Programmer , yaitu perangkat pembuat program aplikasi PLC untuk keperluan down loading, up loading dan debugging . 2. HMI (Human Machine Interface ), yaitu sebagai perantara dalam pengoperasian antara manusia dengan mesin (pengganti console desk dan display konvensional) 3. Atau bisa berfungsi keduanya. Ada beberapa syarat penting yang harus dipenuhi agar suatu PLC bisa berkomunikasi, yaitu : 1. Secara hardware, meliputi : koneksi pin terminal komunikasi, jenis kabel/media yang dipakai, panjang kabel/jarak jangkauan yang diijinkan, serta penggunaan modul interface (bila digunakan). 2. Secara software, meliputi : protocol komunikasi, setting parameter (baudrate, parity, address) Berikut contoh spesifikasi teknis modul CPU:

12


DASAR – DASAR PLC


Gbr.2.11. Spesifikasi Modul CPU Type Quantum produk Schneider Electric

2.4. Modul Power Supply Bagian terakhir adalah modul power supply. Modul ini merupakan sumber daya bagi bekerjanya PLC. Input power supply ini bisa berupa tegangan AC maupun DC dengan besaran dan kapasitas tertentu sesuai dengan kebutuhan. Pada PLC jenis Compact Design , power supply biasanya sudah menyatu dengan CPU. Yang perlu diperhatikan dalam pemilihan modul power supply ini adalah : 1. Besarnya tegangan input, misalnya 24VDC, 110VDC, 110/220VAC, dll. 2. Kapasitas beban maksimum, misalnya 4A, 8A, dst 3. Operating mode , misalnya Redundant, standalone atau summable Berikut adalah contoh spesifikasi teknis modul power supply :

13


TOPIK :


Gbr.2.12. Contoh Spesifikasi teknis modul power supply

3. Software PLC Agar suatu PLC bisa bekerja sesuai dengan yang diinginkan, maka PLC mutlak harus di program. Terdapat berbagai bahasa pemrograman pada PLC, yaitu : a. Ladder Diagram (Lad) Contoh :

14


TOPIK :

Gbr.3.1 Contoh Ladder diagram

b. Function Blok Diagram (FBD) Contoh :

15



DASAR – DASAR PLC

Gbr. 3.2. Contoh Function Blok Diagram c. Sequencial Function Chart (SFC) atau Ghrafchat Contoh :

16



DASAR – DASAR PLC


Gbr.3.3. Contoh Sequencial Function Chart (SFC) atau Ghrafchat

17


DASAR – DASAR PLC

d. Structured Text (ST) Contoh :

Gbr. 3.4. Contoh Structured Text (ST)

18



DASAR – DASAR PLC

e. Instruction list (IL) Contoh :

Gbr. 3.5. Contoh Instruction List (IL)

19



DASAR – DASAR PLC


Dari kelima metode pemrograman PLC diatas, metode Ladder Diagram sangat populer digunakan oleh para programmer PLC, ini disebabkan metode Ladder Diagram sangat mudah dipelajari dan dimengerti (user friendly ) serta mudah dalam melakukan pelacakan kesalahan pada pemrograman (tracing program ). Pada kenyataannya, setiap produsen PLC

akan selalu menyertakan programming

softwarenya sendiri-sendiri dengan cara dan metode yang berbeda-beda. Jadi dalam hal ini jika kita menggunakan software untuk PLC Omron akan berbeda dengan software untuk PLC Siemens. Sehingga jika kita terbiasa dengan salah satu software PLC (misal PLC Telemecanique), maka perlu waktu lagi untuk mempelajari dan menggunakan software PLC yang lain (misal PLC Quantum). Dengan merek dan jenis PLC yang banyak dipasaran, maka sebanyak itulah software yang tersedia. Namun mulai tahun 1993, karena tuntutan perkembangan teknologi dan persaingan antara produsen PLC, maka keluarlah suatu standard international yaitu IEC 1131-3 yang mengatur tentang bahasa pemrograman PLC. Namun sampai saat ini, hanya produsen besar dan produk PLC baru saja yang baru menerapkan standar tersebut. Gambar dibawah ini adalah salah satu contoh perbedaan dua buah software dari PLC yang berbeda. Masing-masing memiliki pengalamatan (adressing) dan blok fungsi ladder (Ladder function Blok) yang berbeda pula, walaupun program yang dibuat dengan maksud yang sama.

20


DASAR – DASAR PLC


Gbr.3.6. Contoh Ladder Diagram PLC ScadaPack dengan software Telepace

21


DASAR – DASAR PLC

TOPIK :

I 0,0

B100

T1 D

E

O0,0

C 5s I 0,1 IW 1,0

O 0,0

COMPARE IW 1,0

W02

W02

COMPARE IW 1,0

W02

O0,0

Gbr.3.6. Contoh Ladder Diagram PLC Telemecanique dengan software PL7-3 4. Organisasi memory pada PLC Organisasi memory pada processor PLC adalah bentuk yang digunakan untuk menunjukkan bagaimana struktur alokasi penempatan memory pada suatu PLC. Tidak semua organisasi memory PLC sama, tergantung dari pembuatnya, tetapi pada prinsipnya hampir sama. Contoh pemetaan memory ditunjukkan pada gambar 4.1 dibawah ini. Secara garis besar daerah memory dibagi menjadi dua, yaitu : daerah program pemakai (User Program Area ) dan daerah data (data table area ). Diagram ladder (lad) atau bahasa program yang lain disimpan dalam User program area pada memory PLC.

22


TOPIK :


DATA AREA

PROGRAM AREA MAIN PROGRAM I/O Communication

Gbr.4.1. Peta alokasi penggunaan Memory pada PLC Tabel data digunakan untuk menyimpan informasi yang dihasilkan suatu instruksi (program pemakai). Informasi ini termasuk status semua input dan output, nilai konstanta, timer, counter, dll. Data yang disimpan terdiri dari dua jenis, yaitu data status dan nilai bilangan. Data status adalah informasi ON dan OFF yang disimpan sebagai nilai 1 dan 0 pada lokasi bit tertentu. Data status ini mewakili status digital input, digital output dan internal bit. Data informasi nilai bilangan ditunjukkan dengan sejumlah bit (group bit) yang disimpan pada lokasi byte atau word tertentu (holding register ). Nilai bilangan ini merupakan informasi data

dari besaran sinyal analog atau nilai hasil perhitungan aritmetika (summing, subtract, multiplier, devider , dll).

Ada beberapa macam format data dalam PLC (16bit) yang bisa digunakan, yaitu : Data Type

Variable

BCD BYTE DIGITAL INT UINT

Binary-Coded Decimal Byte Digital Integer Unsigned Integer

Size 2 bytes 1 byte 1 bit or 1 byte 2 bytes 2 bytes 23

Allowed Values 0 to 9,999 0 to 255 0 or 1 -32,767 to 32,767 0 to 65,535

MATERI KURSUS PEMBEKALAN MIGRASI SISTIM KONTROL PLTA GIRINGAN UNIT 3.

LONG

Long Integer Long Binary-Coded Decimal Floating Point String

LONGBCD REAL STRING


DASAR – DASAR PLC

TOPIK :

4 bytes

2,147,483,648 to 2,147,483,647

4 bytes

0 to 99,999,999

4 bytes 256bytes(max)

-3.4E38 to 3.4E38 ASCII

Tiga informasi data yang disimpan dalam data area, yaitu : tabel input (input image table ), tabel output (output image table ) dan nilai-nilai numerik (constanta timer/counter , nilai hasil conversi ADC, nilai hasil perhitungan aritmetik,dll). Tabel input berisi status dari input digital yang dihasilkan dari modul Digital input. Gambar 4.2 menunjukkan, bagaimana status saklar yang dihubungkan pada modul digital input yang hasilnya akan disimpan pada tabel input di memori. Menutup saklar input akan dideteksi oleh prosesor dan disimpan sebagai nilai biner 1 pada lokasi bit tertentu pada tabel input tersebut. Informasi input (data) secara konstant akan di up-date oleh prosesor dan nilai terakhir akan selalu dimasukkan kedalam tabel input pada memory. Tabel output berisi bit-bit status yang akan mengendalikan peralatan output yang dihubungkan melalui modul digital output. Pada gambar 4.3 ditunjukkan pula bagaimana satu bit pada tabel output dihubungkan dengan modul output. Setiap output mempunyai bit pada tempat tertentu dari tabel output tersebut, yaitu secara langsung akan berkolerasi dengan satu terminal output.

Pada gambar 4.4. ditunjukkan bagaimana suatu besaran sinyal analog yang dihubungkan pada suatu modul analog input dan setelah melalui konversi besaran dari rangkaian Analog to Digital Converter (ADC), besarannya akan dibaca oleh prosesor yang selanjutnya akan disimpan dalam data area berupa nilai biner dalam satu register tertentu.

24


DASAR – DASAR PLC

TOPIK :

CPU Scans inputs and update image table Input_1

Input_2

0 1 0 0 0 1 0 Input Bit

Modul Digital Input

Gambar 4.2. Table Image Digital Input

25

0


DASAR – DASAR PLC

TOPIK :

Output Bit

1 0 0

0 0 0 0 1

Output_1

Output_2 Modul Digital Output

Gambar 4.3. Table Image Digital Output

C P U S c a n s i n p u ts a n d update image table Sensor (0 ~ 150 C)

Tranducer (0 ~ 5VDC) 1 00 C

3 .3 3 V

M o d u l A n a lo g Input

1

0

Gambar 4.3. Table Image Analog Input

26

1 0 1 0 Input Word

1

0


DASAR – DASAR PLC

TOPIK :

5. Scanning Process Setiap siklus operasi, prosesor membaca semua nilai input dan sesuai dengan program yang dibuat, maka hasil pmerosessan tadi akan disalurkan ke bagian output. Siklus proses tersebut disebut “Scanning ”. Seperti dijelaskan sebelumnya, waktu scan menunjukkan seberapa cepat PLC bereaksi terhadap perubahan input. Waktu ini dapat bervariasi mulai dari 0,1 ms sampai 500ms. PLC harus dapat bereaksi pada setiap perubahan sinyal input, sebelum input tersebut berubah kembali pada kondisi lain. Scanning berlangsung secara kontinyu dengan urutan : Pembacaan semua Input, evaluasi data dengan program dan melakukan up_dating pada output. Gambar 5.1 menunjukkan ilustrasi proses scanning. Ouput Scan (Outputs updated from output table)

Program Scan (Logic is evaluated and output table is updated)

Input Scan (Inputs read into input table)

Gambar 5.1. Ilustrasi proses scanning 6. Internal Bit PLC mempunyai daerah memory khusus yang dialokasikan untuk penyimpanan bit-bit internal. Bit internal ini biasa disebut sebagai : internal relay, internal output, internal register, holding register atau secara umum disebut internal saja. Sebuah output internal dikendalikan oleh logika program dan berlaku seperti output yang lain, kecuali ia hanya dapat digunakan secara internal saja. Output ini secara hardware tidak bisa dihubungkan secara langsung dengan terminal output. Dengan kata lain, internal output berrsifat sebagai auxiliary relay, dan internal input adalah lengan-lengannya. Struktur

ladder

diagram

dalam

satu

halaman

(page)

terdiri

atas

rows

dan

rung/coloumn. Dalam pemrogramannya terdapat pembatasan terhadap jumlah intruksi pada

27


DASAR – DASAR PLC


suatu rung. Pembatasan ini juga berlaku bagi pencabangan paralel pada jumlah row. Pembatasan lain pada Ladder Diagram yaitu hanya dibolehkan terdapat satu output dalam

satu rung. Untuk menanggulangi masalah tersebut dapat dilakukan dengan pemisahan rung dan dibantu dengan suatu internal output lalu diteruskan kembali pada row berikutnya. Contoh pada gambar 6.1 berikut adalah ilustrasi bagaimana pemisahan rung dilakukan. Pada gambar dapat dilihat bahwa jumlah rung dalam satu page hanya mampu sampai 10 rung, sedangkan jumlah row sebanyak 7 row. Pada row ke empat jumlah kontak yang harus menggerakkan coil M1(X) melebihi kapasitas rung yang ada, sehingga ditambahkan satu internal coil (X099), sehingga kontak sisanya dilanjutkan pada row berikutnya dan dimulai dengan lengan kontak dari X099.

28


TOPIK :


Gbr.6.1. Ilustrasi penggunaan internal bit serta metode pemisahan rung pada ladder diagram.

BAB II KONFIGURASI PLC PADA SITEM KONTROL

Dalam aplikasinya PLC dipasang/ditempatkan dalam berbagai konfigurasi sesuai dengan kebutuhan. Kriteria kebutuhan tersebut meliputi : 1. Perkembangan sistem kontrol yang berkelanjutan 2. Tingkat keandalan sistem 3. Computerize Control System 4. Management Information System Umumnya, dalam merancang suatu sistem kontrol berbasis PLC diperlukan suatu studi kelayakan, meliputi rencana aplikasi yang akan dibangun serta harga yang sepadan. Jika untuk mengontrol suatu sistem sederhana yang hanya memerlukan 8 I/O saja tentu sangatlah tidak sepadan jika memakai PLC sebagai kontrol utamanya, karena biaya yang dikeluarkan akan lebih besar dibanding dengan memakai sistem kontrol konvensional. Tetapi jika sistem tersebut memang kita peruntukan untuk suatu aplikasi yang lebih besar, maka penggunaan PLC justru akan lebih baik. Konfigurasi PLC yang diterapkan dalam sistem kontrol sekarang ini secara umum dibagi dalam 2 jenis, yaitu : 1. Konfigurasi PLC terhadap sistemnya sendiri (Self Configuration ) 2. Konfigurasi PLC terhadap sistem kontrol keseluruhan (Overall Configuration)

1. Konfigurasi PLC terhadap sistemnya sendiri ( Self Configuration ) Maksud dari konfigurasi ini adalah bagaimana suatu PLC yang dipasang untuk mengontrol suatu sistem memiliki performa dan keandalan yang cukup baik. Jadi konfigurasi ini 29


TOPIK :

tergantung

dari

tingkat

keandalan

sistem

yang


diperlukan

serta

kompleksitas

peralatan/instrumentasi yang rawan akan gangguan, baik gangguan internal maupun gangguan eksternal. Kriteria gangguan inipun dibedakan menurut pengaruh/dampak yang terjadi, apakah terhadap PLC-nya ataukah terhadap sistem kontrolnya. Gangguan internal pada

PLC bisa saja diakibatkan oleh kualitas komponen yang dipakai oleh PLC tersebut, sedangkan gangguan eksternal pada PLC bisa diakibatkan oleh faktor lingkungan yang tidak memadai (korosi, overheat, overvoltage, dll). Ganguan internal pada sistem kontrol bisa diakibatkan oleh instrumentasi yang rumit dan kompleks, wiring yang kurang baik, kelelahan material (fatique), dll. Sedangkan gangguan eksternal terhadap sistem kontrol juga bisa diakibatkan oleh faktor lingkungan. Dengan pertimbangan tersebut diatas, maka munculah konfigurasi berikut ini :

1.1.

Stand Alone System Konfigurasi ini dibuat jika sistem kontrol yang dibangun tidak memiliki tingkat

kegagalan/gangguan yang besar. Jika terjadi gangguanpun, tidak akan menimbulkan dampak yang lebih besar serta relative bisa segera diatasi tanpa menggangu proses operasi peralatan yang dikontrol.

30


TOPIK :


Workstation

UNIT LOCAL CONTROL PANEL

PLANT CONTROL SYSTEM

Gambar 1.1.1 Konfigurasi PLC dengan Stand Allone System.

1.2.

Redundant System Konfigurasi redundant dipasang jika sistem kontrol yang kita bangun memerlukan

tingkat keandalan yang cukup tinggi. Metode redundant ini terdiri atas dua buah PLC (A dan B) yang sejenis dan dengan isi program yang sama, dimana PLC A sebagai primary dan PLC B sebagai standby . Ada selektor switch yang berfungsi untuk memindahkan PLC yang mana yang akan dikondisikan primary dan yang mana yang standby . Jika PLC primary mengalami gangguan, maka secara otomatis dan dengan kecepatan yang sangat tinggi tugas pengontrollannya akan diambil alih oleh PLC yang standby tanpa menghentikan proses operasi mesin. Sehingga kita memiliki kesempatan untuk memperbaiki kerusakan yang terjadi. Ada tiga jenis sistem redundant pada PLC, yaitu single cable redundant system, dual cable redundant system dan Full Redundant system.

31


DASAR – DASAR PLC


Gbr.1.2.1. Konfigurasi Single Cable Redundant System

32


TOPIK :


Gbr.1.2.2. Konfigurasi Dual Cable Redundant System

PRIMARY PLC

STANDBY PLC

I/O INTERFACE & MULTIPLEXER


Gbr.1.2.3. Konfigurasi Full Redundant System 33

MATERI KURSUS PEMBEKALAN MIGRASI SISTIM KONTROL PLTA GIRINGAN UNIT 3.

1.3.


DASAR – DASAR PLC

TOPIK :

Triple Modular Redudancy (TMR) Triple Modular Redudancy (TMR) dibangun dari tiga buah PLC yang terpisah (X, Y dan

Z) untuk mendapatkan diagnosa yang lebih luas. Metode ini menggunakan sistem voting terhadap dua dari tiga kondisi input (two-out-of-three voting) untuk mendapatkan suatu sistem dengan keandalan yang sangat tinggi dan menghindari dari adanya sinyal palsu dari instrument yang dipasang serta mengurangi tingkat kegagalan operasi. Sistem ini biasanya dipakai pada suatu sistem kontrol dengan jumlah instrument yang banyak serta rawan kerusakan yang diakibatkan oleh faktor mesin yang dikontrol (misalnya temperature tinggi, dll). Pada

konfigurasi

TMR

ini,

masing-masing

dari

ketiga

PLC

secara

bersamaan

mengumpulkan informasi dari modul input yang selanjutnya dihubungkan ke modul Comparison and Decision Unit (CDU) yang akan melakukan voting terhadap 2 dari 3 kondisi input yang hasilnya akan dikirimkan ke bagian sub-sistem output.

PLC (X)

PLC (Y)

PLC (Z)

Unit Input

Unit Input

Unit Input

CPU

CPU

CPU

VOTING SYSTEM Comparison & Decision Unit (CDU)

OUTPUT SUB-SYSTEM

34


TOPIK :


Gbr.1.3.1. Konfigurasi Triple Modular Redudancy

2. Konfigurasi PLC terhadap sistem kontrol keseluruhan (Overall Configuration) Pada perkembangannya, dimulai sejak PLC ditemukan sampai saat ini telah mengalami berbagai perubahan yang disesuaikan dengan kemajuan teknologi dan perkembangan sistem kontol serta tuntutan kebutuhan dari sisi user. Dari sisi teknologi PLC, perkembangannya mirip dengan teknologi pada PC, yaitu penyempurnaan dari sisi kecepatan (speed), kemampuan penyimpanan

data

(memory),

keandalan,

komunikasi,

serta

kemudahan

dalam

programming/intalasi (user friendly). Dilihat dari sisi pemakaiannya, PLC yang awalnya digunakan hanya untuk menggantikan sistem kontrol konvensional, kini sesuai dengan perkembangan teknologi juga dipakai sebagai Supervisory Control dan Remote Station yang akhirnya berkembang pula kearah management informasi (Information Management System). Ada 4 macam konfigurasi PLC dilihat dari sisi pemakaiannya terhadap sistem kontrol keseluruhan, yaitu : 1. Direct Digital Control (DDC) 2. Data Acquisition and Monitoring System (DAS) 3. Supervisory Control & Data Acquisition (SCADA) 4. Distributed Control System (DCS)

2.1. Direct Digital Control (DDC) Pada konfigurasi ini, secara hardware PLC langsung berhubungan dengan plant control system dan dikontrol oleh suatu unit local control panel (ULCP) atau dari Console Desk. Aplikasi ini dipakai pada suatu sistem yang berdiri sendiri atau merupakan sub sistem dari suatu proses yang terpisah. Pada gambar dibawah bisa dilihat contoh dari konfigurasi direct digital control.

35


TOPIK :


PLC

Console Desk


UNIT LOCAL CONTROL PANEL

Gbr.2.1.1. Konfigurasi Direct Digital Control (DDC)

2.2. Data Acquisition and Monitoring System (DAS) Pada konfigurasi ini, PLC hanya dipakai sebagai interface antara parameter yang akan diukur/dimonitor dengan HMI (Human Machine Interface ). HMI disini merupakan sebuah PC yang dilengkapi dengan suatu program DAS yang berfungsi hanya untuk menampilkan serta merekam data-data parameter yang diambil dari PLC atau langsung dari plant. Dalam konfigurasi DAS ini, komunikasi yang terjadi hanya satu arah saja. Jika parameter yang diambil tersebut berlokasi di luar area HMI, maka PLC yang dipasang disebut Remote Terminal Unit (RTU) yang dihubungkan melewati suatu PLC master atau langsung dari HMI yang bersangkutan dengan menggunakan media komunikasi tertentu. 36


DASAR – DASAR PLC

TOPIK :

Fungsi utama dari DAS adalah : 1. Menghimpun (acquisition ) besaran proses secara terpadu/terintegrasi sehingga dapat menghasilkan suatu sistem data logger yang sistematis. 2. Memberikan kemudahan dalam proses monitoring dan reporting 3. Dikembangkan untuk menggantikan sistem display & recording serta sistem alarm dan kontrol panel konvensional (alarm & trending system ). 4. Bisa dikembangkan pada program MIS (Management Information System )

HMI

PLC Master

RTU_1

RTU_2

LOCAL PLANT CONTROL SYSTEM


Plant Control System


Sensors/status

Sensors/status

Sensors/ status

Sensors/ status

Gbr.2.2.1. Contoh sederhana konfigurasi Data Acquisition & Monitoring System (DAS) Supervisory Control & Data Acquisition (SCADA) Sesuai dengan perkembangan dan tuntutan dilapangan, bahwa HMI tidak saja hanya bisa dipakai untuk memonitor besaran parameter ukur dari plant, tapi lebih dari itu HMI dituntut bisa digunakan untuk mengontrol/mengatur bekerjanya peralatan secara terintegrasi. 37


DASAR – DASAR PLC


Fungsi kontrol secara ini lebih dikenal dengan Remote Control Sistem. Dengan demikian, sesuai dengan namanya pada SCADA selain berfungsi sebagai DAS juga sebagai supervisory Control

yang terintegrasi. Dari sisi konfigurasinya ada suatu perbedaan yang significan yang membedakan antara DAS dengan SCADA, yaitu pada proses komunikasinya. Disini berlangsung proses komunikasi dua arah antara HMI dengan Plant via PLC dan sebaliknya.

38



DASAR – DASAR PLC

HMI

PLC Master

RTU_1



- Sensors/status - Actuator/Relay




RTU_2



2.3.1. Contoh sederhana konfigurasi Supervisory Control & Data Acquisition (SCADA)

39


DASAR – DASAR PLC


2.3.1. Contoh Aplikasi Supervisory Control & Data Acquisition (SCADA) 2.4. Distributed Control System (DCS) Pada kenyataannya dilapangan, peralatan yang kita kontrol dalam suatu sistem tidak hanya satu atau dua peralatan saja, tetapi lebih banyak dan lebih kompleks serta tersebar di beberapa area (Plant Area ), sedangkan umumnya peralatan-peralatan tadi hanya dikomando dan dimonitor pada suatu tempat (Control Room ), sehingga hal ini memerlukan suatu sistem yang tersentralisasi untuk melakukan monitoring serta memberi komando/set point

pada

semua peralatan yang dikontrol secara terdistribusi. Oleh karena itu digunakanlah konfigurasi DCS.

40


DASAR – DASAR PLC

TOPIK :

Fungsi utama dari DCS adalah sebagai berikut : 1. Melakukan fungsi monitoring dan reporting secara lengkap, terintegrasi dan terpusat. 2. Melakukan pengontrolan untuk seluruh ataupun sebagian proses secara bertingkat, tersentralisasai dan terdistribusi. 3. Memberikan pengontrolan secara lengkap (set point maupun parameter pada controller dapat ditentukan/diubah). 4. Dikembangkan untuk pengontrolan dan perencanaan produksi secara terpadu seperti Management Information System) Pada ilustrasi dibawah ini dapat dilihat secara keseluruhan bagaimana fungsi serta feature DCS pada suatu sistem proses. Dari gambar bisa kita lihat bahwa dengan menerapkan konfigurasi DCS ada beberapa manfaat yang bisa diambil, yaitu : 1. Dari sisi management bisa dipakai untuk menganalisa berbagai kemungkinan dalam memepercepat pengambilan keputusan. 2. Dari sisi maintanance, bisa dilakukan preditictive maintanance berdasarkan condition monitoring dari data yang diperoleh serta pengembangan sistem yang lebih luas dan tidak terbatas. Juga mempermudah dalam trouble shooting kerusakan. 3. Secara simultan management bisa mengembangkan suatu pola pengoperasian mesin secara lebih efektif dan efisisen. 4. Dari

sisi

pengembangan

SDM,

fasilitas

trainning

simulator

memungkinkan

peningkatan kualitas SDM serta mengurangi resiko kesalahan pengoperasian dan mencetak operator-operator baru.

41


DASAR – DASAR PLC

TOPIK :

Production Information Management Continous and Batch systems production plan

Production Support Operation/ simulation

Scheduling

Batch Management

Production Management Progress Facility Inventory Utility Quality Safety Management Management Management Management Management Management

Plant Optimization (off-line)

Operation Data Management Data Processing (material balance, heat balance)

Economic Analysis

Historical data management (data logging)

Lot data management

Recipe In-process batch management Operation Data Management Trainning

Stabilization and Optimization (Modelling, Dynamic Simulation)

Trainning Simulator

Alarm Reduction, Data Analysis

Unit Control Strategy Separation Unit

Destilation Unit

Boiler Unit

Furnace Unit

Control Function Block Logic & Sequence

PID

Fuzzy Logic

2.4.1. Fungsi dan feature DCS 42

……….

Turbin Unit


TOPIK :


Berdasarkan konfigurasi hardwarenya, suatu DCS secara sederhana dapat kita ilustrasikan pada aplikasi sistem kontrol pada suatu pusat pembangkit listrik. Pada dasarnya, suatu Pusat Pembangkit Listrik terdiri dari beberapa mesin pembangkit listrik dimana masingmasing mesin (unit) memiliki peralatan utama (main equipment) dan peralatan pendukungnya (auxiliary equipment). Peralatan-peralatan tadi dioperasikan dan dimonitor secara terpusat dari ruang kontrol (Control Room) melalui sebuah jaringan bus yang terinterkoneksi dengan komunikasi peer to peer. Semua parameter operasional dimonitor secara online dan terhubung pada suatu server yang berfungsi sebagai database dari besaran-besaran ukur maupun status dan kondisi mesin yang beroperasi. Database pada server tadi kemudian diolah dengan program aplikasi tertentu (misal Maximo) sehingga data yang disajikan selanjutnya bisa dipakai secara bersama-sama sesuai tingkat kewenangan dan kebutuhannya masing-masing. Dalam

pengoperasiannya,

operator

dapat

melakukan

start/stop

unit,

menaikan/menurunkan beban, melakukan perubahan set point, memonitor serta melakukan tindakan yang cepat saat terjadi ketidak normalan kepada semua mesin yang beroperasi secara terdistribusi dan terpusat.

43


DASAR – DASAR PLC


Gbr. 2.4.3. Contoh konfigurasi DCS ~ SCADA pada protocol TCPIP

44


DASAR – DASAR PLC


Gbr. 2.4.4. Contoh konfigurasi DCS ~ SCADA pada protocol modbus

45

Program logic controller

Recommend Documents