2.1 Pengertian
Programmable
Logic Controllers (PLC) adalah komputer elektronik yang mudah digunakan (user
friendly) yang memiliki fungsi kendali untuk berbagai tipe dan tingkat
kesulitan yang beraneka ragam [2].
Definisi Programmable Logic Controller menurut Capiel (1982)
adalah :
sistem elektronik yang
beroperasi secara dijital dan didisain untuk pemakaian di lingkungan industri,
dimana sistem ini menggunakan memori yang dapat diprogram untuk penyimpanan
secara internal instruksi-instruksi yang mengimplementasikan fungsi-fungsi
spesifik seperti logika, urutan, perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik
untuk mengontrol mesin atau proses melalui modul-modul I/O dijital maupun
analog [3].
Berdasarkan namanya
konsep PLC adalah sebagai berikut :
1. Programmable
menunjukkan kemampuan
dalam hal memori untuk menyimpan program yang telah dibuat yang dengan mudah
diubah-ubah fungsi atau kegunaannya.
2. Logic
menunjukkan kemampuan
dalam memproses input secara aritmatik dan logic (ALU), yakni melakukan operasi
membandingkan, menjumlahkan, mengalikan, membagi, mengurangi, negasi, AND, OR,
dan lain sebagainya.
3. Controller
menunjukkan kemampuan
dalam mengontrol dan mengatur proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan.
PLC ini dirancang untuk menggantikan suatu
rangkaian relay sequensial dalam suatu sistem kontrol. Selain dapat diprogram, alat ini
juga dapat dikendalikan, dan dioperasikan oleh orang yang tidak memiliki
pengetahuan di bidang pengoperasian komputer secara khusus. PLC ini memiliki
bahasa pemrograman yang mudah dipahami dan dapat
dioperasikan bila program yang telah dibuat dengan menggunakan software yang
sesuai dengan jenis PLC yang digunakan sudah dimasukkan.
Alat ini bekerja berdasarkan input-input yang
ada dan tergantung dari keadaan pada suatu waktu tertentu yang kemudian akan
meng-ON atau meng-OFF kan output-output. 1 menunjukkan bahwa
keadaan yang diharapkan terpenuhi sedangkan 0 berarti keadaan yang diharapkan
tidak terpenuhi. PLC juga dapat diterapkan untuk pengendalian sistem yang
memiliki output banyak.
Fungsi dan kegunaan PLC
sangat luas. Dalam prakteknya PLC dapat dibagi secara umum dan secara khusus
[4].
Secara umum fungsi PLC adalah sebagai
berikut:
. Sekuensial
Control
PLC memproses input
sinyal biner menjadi output yang digunakan untuk keperluan pemrosesan teknik
secara berurutan (sekuensial), disini PLC menjaga agar semua step atau
langkah dalam proses sekuensial berlangsung dalam urutan yang tepat.
2. Monitoring
Plant
PLC secara terus menerus
memonitor status suatu sistem (misalnya temperatur, tekanan, tingkat
ketinggian) dan mengambil tindakan yang diperlukan sehubungan dengan proses
yang dikontrol (misalnya nilai sudah melebihi batas) atau menampilkan pesan
tersebut pada operator.
Sedangkan fungsi PLC secara khusus adalah dapat memberikan input ke CNC (Computerized
Numerical Control). Beberapa PLC dapat memberikan input ke CNC untuk
kepentingan pemrosesan lebih lanjut. CNC bila dibandingkan dengan PLC mempunyai
ketelitian yang lebih tinggi dan lebih mahal harganya. CNC biasanya dipakai
untuk proses finishing, membentuk benda kerja, moulding dan sebagainya.
Prinsip kerja sebuah PLC adalah menerima sinyal masukan proses yang dikendalikan
lalu melakukan serangkaian instruksi logika terhadap sinyal masukan tersebut
sesuai dengan program yang tersimpan dalam memori lalu menghasilkan sinyal
keluaran untuk mengendalikan aktuator atau peralatan lainnya.
|
Gambar 2.1 Hubungan PLC
dengan CNC
2.2 Keuntungan dan Kerugian PLC [2][5]
Dalam industri-industri yang ada sekarang ini, kehadiran PLC sangat dibutuhkan
terutama untuk menggantikan sistem wiring atau pengkabelan yang sebelumnya
masih digunakan dalam mengendalikan suatu sistem. Dengan menggunakan PLC akan
diperoleh banyak keuntungan diantaranya adalah sebagai berikut:
Ø Fleksibel
Pada masa lalu, tiap perangkat elektronik
yang berbeda dikendalikan dengan pengendalinya masing-masing. Misal sepuluh
mesin membutuhkan sepuluh pengendali, tetapi kini hanya dengan satu PLC
kesepuluh mesin tersebut dapat dijalankan dengan programnya
masing-masing.
Ø Perubahan dan pengkoreksian kesalahan sistem
lebih mudah
Bila salah satu sistem akan diubah atau
dikoreksi maka pengubahannya hanya dilakukan pada program yang terdapat di
komputer, dalam waktu yang relatif singkat, setelah itu didownload ke PLC-nya.
Apabila tidak menggunakan PLC, misalnya relay maka perubahannya dilakukan
dengan cara mengubah pengkabelannya. Cara ini tentunya memakan waktu yang lama.
Ø Jumlah kontak yang banyak
Jumlah kontak yang dimiliki oleh PLC pada
masing-masing coil lebih banyak daripada kontak yang dimiliki oleh sebuah
relay.
Ø Harganya lebih murah
PLC mampu menyederhanakan banyak pengkabelan
dibandingkan dengan sebuah relay. Maka harga dari sebuah PLC lebih murah
dibandingkan dengan harga beberapa buah relay yang mampu melakukan pengkabelan
dengan jumlah yang sama dengan sebuah PLC. PLC mencakup relay, timers,
counters, sequencers, dan berbagai fungsi lainnya.
Ø Pilot running
PLC yang terprogram dapat dijalankan dan
dievaluasi terlebih dahulu di kantor atau laboratorium. Programnya dapat
ditulis, diuji, diobserbvasi dan dimodifikasi bila memang dibutuhkan dan hal
ini menghemat waktu bila dibandingkan dengan sistem relay konvensional yang
diuji dengan hasil terbaik di pabrik.
Ø Observasi visual
Selama program dijalankan, operasi pada PLC
dapat dilihat pada layar CRT. Kesalahan dari operasinya pun dapat diamati bila
terjadi.
Ø Kecepatan operasi
Kecepatan operasi PLC lebih cepat
dibandingkan dengan relay. Kecepatan PLC ditentukan dengan waktu scannya dalam
satuan millisecond.
Ø Metode Pemrograman Ladder atau Boolean
Pemrograman PLC dapat dinyatakan dengan
pemrograman ladder bagi teknisi, atau aljabar Boolean bagi programmer yang
bekerja di sistem kontrol digital atau Boolean.
Ø Sifatnya tahan uji
Solid state device lebih tahan uji
dibandingkan dengan relay dan timers mekanik atau elektrik. PLC merupakan solid
state device sehingga bersifat lebih tahan uji.
Ø Menyederhanakan komponen-komponen sistem
kontrol
Dalam PLC juga terdapat counter, relay dan
komponen-komponen lainnya, sehingga tidak membutuhkan komponen-komponen
tersebut sebagai tambahan. Penggunaan relay membutuhkan counter, timer ataupun
komponen-komponen lainnya sebagai peralatan tambahan.
Ø Dokumentasi
Printout dari PLC dapat langsung diperoleh
dan tidak perlu melihat blueprint circuit-nya.
Tidak seperti relay yang printout sirkuitnya tidak dapat diperoleh.
Ø Keamanan
Pengubahan pada PLC tidak dapat dilakukan
kecuali PLC tidak dikunci dan diprogram. Jadi tidak ada orang yang tidak
berkepentingan dapat mengubah program PLC selama PLC tersebut dikunci.
Ø Dapat melakukan pengubahan dengan pemrograman
ulang
Karena PLC dapat diprogram ulang secara
cepat, proses produksi yang bercampur dapat diselesaikan. Misal bagian B akan
dijalankan tetapi bagian A masih dalam proses, maka proses pada bagian B dapat
diprogram ulang dalam satuan detik.
Ø Penambahan rangkaian lebih cepat
Pengguna dapat menambah rangkaian pengendali
sewaktu-waktu dengan cepat, tanpa memerlukan tenaga dan biaya yang besar
seperti pada pengendali konvensional.
Selain keuntungan yang telah disebutkan di
atas maka ada kerugian yang dimiliki oleh PLC, yaitu:
Ø Teknologi yang masih baru
Pengubahan sistem kontrol lama yang
menggunakan ladder atau relay ke konsep komputer PLC merupakan hal yang sulit
bagi sebagian orang
Ø Buruk untuk aplikasi program yang tetap
Beberapa aplikasi merupakan aplikasi dengan
satu fungsi. Sedangkan PLC dapat mencakup beberapa fungsi sekaligus. Pada
aplikasi dengan satu fungsi jarang sekali dilakukan perubahan bahkan tidak sama
sekali, sehingga penggunaan PLC pada aplikasi dengan satu fungsi akan
memboroskan (biaya).
Ø Pertimbangan lingkungan
Dalam suatu pemrosesan, lingkungan mungkin
mengalami pemanasan yang tinggi, vibrasi yang kontak langsung dengan alat-alat
elektronik di dalam PLC dan hal ini bila terjadi terus menerus, mengganggu
kinerja PLC sehingga tidak berfungsi optimal.
Ø Operasi dengan rangkaian yang tetap
Jika rangkaian pada sebuah operasi tidak
diubah maka penggunaan PLC lebih mahal dibanding dengan peralatan kontrol
lainnya. PLC akan menjadi lebih efektif bila program pada proses tersebut di-upgrade secara periodik.
2.3 Rangkaian Start-Stop [5]
Banyak sistem mempunyai sebuah sistem Master
Control Relay untuk Safety
Shutdown pada operasi PLC. Ketika
ON, safety shutdown mengijinkan PLC untuk beroperasi. Ketika di-deenergize,
maka PLC tidak akan beroperasi. Tipe sistem master
shutdown seperti yang terlihat
pada gambar di halaman berikut:
Gambar 2.2 Skema Master
Control Safety Shutdown
Pada gambar di atas jika tombol Start di tekan (ON) maka coil MCR akan
ter-energize sehingga anak relay MCR akan ter-energize pula sehingga PLC akan
beroperasi. Walaupun tombol Start kembali ke posisinya semula (OFF), coil MCR
tetap ter-energize karena adanya anak relay MCR lain pararel dengan tombol
Start. Ketika tombol Stop ditekan (OFF), maka rangkaian menjadi terbuka yang
menyebabkan tidak ada lagi aliran arus ke coil MCR, sehingga coil MCR tidak
ter-energize lagi. Karena coil MCR tidak ter-energize lagi maka dua anak
relaynya akan OFF sehingga PLC akan OFF (tidak beroperasi).
Pada gambar di atas terdapat pula Emergency
Stop Pushbutton yang digunakan apabila terjadi sesuatu pada
sistem sehingga sistem harus dimatikan. Selain itu terdapat sebuah limit switch yang
berhubungan dengan pintu dimana sistem PLC diletakkan. Apabila pintu tersebut
dibuka maka limit switch OFF sehingga coil MCR tidak ter-energize yang
menyebabkan sistem PLC akan OFF, apabila pintu ditutup maka limit switch akan
ON sehingga sistem PLC akan ON pula. Sedangkan Suppressor digunakan untuk mengurangi atau
menghilangkan sinyal gangguan dari luar yang dapat membuat program sistem
PLC menjadi malfunction.
2.4 Bagian-Bagian PLC
Sistem PLC terdiri dari
lima bagian pokok, yaitu:
Ø Central
processing unit (CPU).
Bagian ini merupakan otak
atau jantung PLC, karena bagian ini merupakan bagian yang melakukan operasi /
pemrosesan program yang tersimpan dalam PLC. Disamping itu CPU juga melakukan
pengawasan atas semua operasional kerja PLC, transfer informasi melalui internal
bus antara PLC, memory dan unit I/O.
Bagian CPU ini antara
lain adalah :
q Power
Supply, power supply mengubah suplai
masukan listrik menjadi suplai listrik yang sesuai dengan CPU dan seluruh
komputer.
q Alterable
Memory, terdiri dari banyak bagian, intinya bagian ini berupa
chip yang isinya di letakkan pada chip RAM (Random Access Memory), tetapi
isinya dapat diubah dan dihapus oleh pengguna / pemrogram. Bila tidak ada
supplai listrik ke CPU maka isinya akan hilang, oleh sebab itu bagian ini
disebut bersifat volatile, tetapi ada juga
bagian yang tidak bersifat volatile.
q Fixed
Memory, berisi program yang sudah diset oleh pembuat PLC, dibuat
dalam bentuk chip khusus yang dinamakan ROM (Read Only Memory), dan
tidak dapat diubah atau dihapus selama operasi CPU, karena itu bagian ini
sering dinamakan memori non-volatile yang tidak akan terhapus
isinya walaupun tidak ada listrik yang masuk ke dalam CPU. Selain itu dapat
juga ditambahkan modul EEPROM atau Electrically
Erasable Programmable Read Only Memory yang
ditujukan untuk back up program utama RAM prosesor sehingga prosesor
dapat diprogram untuk meload program EEPROM ke RAM jika program di RAM hilang
atau rusak [6].
q Processor, adalah
bagian yang mengontrol supaya informasi tetap jalan dari bagian yang satu
ke bagian yang lain, bagian ini berisi rangkaian clock, sehingga
masing-masing transfer informasi ke tempat lain tepat sampai pada waktunya
q Battery
Backup, umumnya CPU memiliki bagian ini. Bagian ini berfungsi
menjaga agar tidak ada kehilangan program yang telah dimasukkan ke dalam RAM
PLC jika catu daya ke PLC tiba-tiba terputus.
Ø Programmer
/ monitor (PM).
Pemrograman dilakukan
melalui keyboard sehingga alat ini dinamakan Programmer. Dengan
adanya Monitor maka dapat dilihat apa yang diketik atau proses yang
sedang dijalankan oleh PLC. Bentuk PM ini ada yang besar seperti PC, ada juga
yang berukuran kecil yaitu hand-eld programmer dengan jendela tampilan yang
kecil, dan ada juga yang berbentuk laptop. PM dihubungkan dengan CPU melalui
kabel. Setelah CPU selesai diprogram maka PM tidak dipergunakan lagi untuk
operasi proses PLC, sehingga bagian ini hanya dibutuhkan satu buah untuk banyak
CPU.
Fiber optics cables
Or
Twisted pair of wires plus
ground
Or
Coaxial Cable
Multiple
wires
To
input
Multiple
wires
optional
To output
remote
connection up
to One
Mile
I/O
module
optional
connection
to
Connections
master
computer
to input
switches
contacts, etc
Connections
To Outputs-
Coils
Alarms,etc
Gambar 2.3 Layout Sistem PLC dan koneksinya
Ø Modul
input / output (I/O).
Input merupakan
bagian yang menerima sinyal elektrik dari sensor atau komponen lain dan sinyal
itu dialirkan ke PLC untuk diproses. Ada banyak jenis modul input yang
dapat dipilih dan jenisnya tergantung dari input yang
akan digunakan. Jika input adalah limit switches dan pushbutton dapat
dipilih kartu input DC. Modul input analog adalah kartu input khusus
yang menggunakan ADC (Analog to Digital Conversion)
dimana kartu ini digunakan untuk input yang berupa variable seperti temperatur,
kecepatan, tekanan dan posisi. Pada umumnya ada 8-32 input point setiap modul inputnya.
Setiap point akan ditandai sebagai alamat yang unik oleh prosesor.
Output adalah
bagian PLC yang menyalurkan sinyal elektrik hasil pemrosesan PLC ke peralatan
output. Besaran informasi / sinyal elektrik itu dinyatakan dengan tegangan
listrik antara 5 - 15 volt DC dengan informasi diluar sistem tegangan yang
bervariasi antara 24 - 240 volt DC mapun AC. Kartu output biasanya
mempunyai 6-32 output point dalam sebuah single module. Kartu output analog adalah tipe khusus dari modul output yang
menggunakan DAC (Digital to Analog Conversion). Modul output analog
dapat mengambil nilai dalam 12 bit dan mengubahnya ke dalam signal analog. Biasanya
signal ini 0-10 volts DC atau 4-20 mA. Signal Analog biasanya digunakan pada
peralatan seperti motor yang mengoperasikan katup dan pneumatic
position control devices.
Bila dibutuhkan, suatu
sistem elektronik dapat ditambahkan untuk menghubungkan modul ini ke tempat
yang jauh. Proses operasi sebenarnya di bawah kendali PLC mungkin saja jaraknya
jauh, dapat saja ribuan meter.
Ø Printer.
Alat ini memungkinkan
program pada CPU dapat di printout atau dicetak. Informasi yang mungkin dicetak
adalah diagram ladder, status register, status dan daftar dari kondisi-kondisi
yang sedang dijalankan, timing diagram dari kontak, timing diagram dari
register, dan lain-lain.
Ø The Program Recorder /
Player.
Alat ini digunakan
untuk menyimpan program dalam CPU. Pada PLC yang lama digunakan tape, sistem floopy
disk. Sekarang ini PLC semakin berkembang
dengan adanya hard disk yang digunakan untuk pemrograman dan perekaman. Program
yang telah direkam ini nantinya akan direkam kembali ke dalam CPU apabila
program aslinya hilang atau mengalami kesalahan.
Untuk operasi yang besar,
kemungkinan lain adalah menghubungkan CPU dengan komputer utama (master
computer) yang biasanya digunakan pada pabrik besar atau proses yang
mengkoodinasi banyak Sistem PLC .
Dalam merancang suatu sistem kendali dibutuhkan pendekatan-pendekatan
sistematis dengan prosedure sebagai berikut :
1.
Rancangan Sistem Kendali
Dalam tahapan ini si
perancang harus menentukan terlebih dahulu sistem apa yang akan dikendalikan
dan proses bagaimana yang akan ditempuh. Sistem yang dikendalikan dapat berupa
peralatan mesin ataupun proses yang terintegrasi yang sering secara umum
disebut dengan controlled system.
2.
Penentuan I/O
Pada tahap ini semua piranti masukan dan
keluaran eksternal yang akan dihubungkan PLC harus ditentukan. Piranti masukan
dapat berupa saklar, sensor, valve dan lain-lain sedangkan piranti keluaran
dapat berupa solenoid katup elektromagnetik dan lain-lain.
3.
Perancangan Program (Program Design)
Setelah ditentukan input dan output maka
dilanjutkan dengan proses merancang program dalam bentuk ladder diagram
dengan mengikuti aturan dan urutan operasi sistem kendali.
4.
Pemrograman (Programming)
5.
Menjalankan Sistem (Run The System)
Pada tahapan ini perlu dideteksi adanya
kesalahan-kesalahan satu persatu (debug), dan menguji secara cermat sampai kita
memastikan bahwa sistem aman untuk dijalankan.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar