BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perkembangan ilmu teknologi dan informasi yang semakin pesat pada saat ini, menyebabkan beberapa industri menerapkan sistem otomasi untuk meningkatkan dan mengetahui informasi hasil produksi. Dengan penggunaan sistem otomasi, industri dapat meningkatkan dan memperkirakan hasil produksi yang akan dicapai. Akan tetapi penerapan sistem kontrol pada industri masih mempergunakan cara yang konvensional, sehingga banyak membutuhkan tenaga manusia. Programmable Logic Controller (PLC) pada dasarnya dirancang untuk menggantikan sistem logika yang menggunakan relay dan panel control logika yang menggunakan hard-wired dengan peralatan solid-state. Oleh karena itu hingga saat ini pengetahuan tentang rangkaian sistem logika dan relay tetap merupakan dasar yang sangat penting serta diperlukan untuk pemrograman dengan PLC. Keuntungan PLC dibanding dengan sistem logika konvensional terutama adalah mudah/ dapat diprogram, fleksibel, dan dapat dihandalkan. Programmable Logic Controller (PLC) menguji status input dan meresponnya, melakukan pengendalian proses, dan memberikan hasil pengendalian ke keluaran. Kombinasi dari data input dan output mengacu kepada logikanya. Beberapa kombinasi logika akan selalu dibutuhkan sebagai rencana pengendalian atau 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perkembangan ilmu teknologi dan informasi yang semakin pesat pada saat ini,
menyebabkan beberapa industri menerapkan sistem otomasi untuk meningkatkan dan
mengetahui informasi hasil produksi. Dengan penggunaan sistem otomasi, industri dapat
meningkatkan dan memperkirakan hasil produksi yang akan dicapai. Akan tetapi penerapan
sistem kontrol pada industri masih mempergunakan cara yang konvensional, sehingga banyak
membutuhkan tenaga manusia.
Programmable Logic Controller (PLC) pada dasarnya dirancang untuk menggantikan
sistem logika yang menggunakan relay dan panel control logika yang menggunakan hard-
wired dengan peralatan solid-state. Oleh karena itu hingga saat ini pengetahuan tentang
rangkaian sistem logika dan relay tetap merupakan dasar yang sangat penting serta diperlukan
untuk pemrograman dengan PLC. Keuntungan PLC dibanding dengan sistem logika
konvensional terutama adalah mudah/ dapat diprogram, fleksibel, dan dapat dihandalkan.
Programmable Logic Controller (PLC) menguji status input dan meresponnya,
melakukan pengendalian proses, dan memberikan hasil pengendalian ke keluaran. Kombinasi
dari data input dan output mengacu kepada logikanya. Beberapa kombinasi logika akan selalu
dibutuhkan sebagai rencana pengendalian atau program pengendalian. Program pengendalian
ini tersimpan dalam memory. Program tersebut secara periodik tertentu dijalankan oleh
microprocessor
1
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Sejarah PLC
Programmable Logic Controller atau PLC pada awalnya dikenal sebagai Programmable
Controller (PC) yang lahir sebagai produk yang kompak, dapat diprogram dan di reprogram
seperti komputer, tidak memakan tempat dan energi yang besar, bebasiskan teknologi digital,
yang dapat menggatikan rangkaian relay dan kaku (hardwire).
Pada saat itu rangkaian relay merupakan tulang punggung system kontrol di industri
proses maupun di industri manufaktur. Dengan kata lain produk PLC dewasa ini adalah
benar-benar berangkat dari kebutuhan untuk menjalankan industri, agar lebih murah dan
efisien. PLC pertama kali dirancang dari General Motor (USA) Divisi Hydromatic pada
tahun 1968. Kemudian pada tahun 1977, Allan Bradley Co. Meluncurkan produksi PLC
berbasiskan mikroprosessor (intel 8080) yang pertama.
Saat ini puluhan pabrik PLC seperti Siemens, Omron, Facon, Mitsubisi dll. Dengan
aplikasi mulai dari keperluan alat rumah tangga sampai untuk mengendalikan industri proses
atau industri alat berat.
2.2. Definisi PLC
Programmable Logic Controller (PLC) merupakan alat listrik dan elektronik yang dapat
diprogram untuk mengontrol berbagai fungsi secara berurutan pada mesin-mesin atau sistem
listrik. PLC mengumpulkan informasi melalui input, memeriksa program, kemudian
mengatur output sesuai dengan hasil yang diperoleh sebelumnya, seperti yang terlihat pada
Gb.1.
Definisi PLC menurut NEMA (National Electrical Manufacturer's Association)
adalah: Peralatan elektronik yang bekerja secara digital yang menggunakan memory yang
bisa diprogram untuk menyimpan instruksi internal guna menerapkan fungsi-fungsi khusus,
seperti logic, sequencing, pengukuran waktu, penghitungan, dan aritmatik, untuk mengontrol
2
PLCMasukan(Variabel keadaan)
PeralatanKeadaan
modul-modul input/ output secara analog atau digital, berbagai jenis mesin atau proses.
Komputer digital yang digunakan untuk mengerjakan fungsi-fungsi controller yang dapat
diprogram dianggap termasuk di dalam bagian ini.
Gambar2.1. Skematis sistem kerja PLC
2.3. Sistem Pengendalian Pada PLC
M eng-UpdateOutput
M embaca Input
M engeksekusi Program
M embaca Status
M enyelesaikan Program Pengendalian
dan menentukan output Internal
M eng-Update Output
Gambar2.2. Cara Kerja Sistem PLC dengan scan time-nya
3
Programmable Logic Controller (PLC) akan menguji status/ nilai dari inputnya, dan
memberikan respon untuk mengontrol proses atau mesin melalui outputnya. Kombinasi dari
data input dan output mengacu kepada program logikanya. Beberapa kombinasi logika
digunakan untuk menghasilkan perencanaan kontrol atau program. Perencanaan kontrol/
program disimpan dalam memory, dan pada periode waktu tertentu program tersebut di-scan
oleh processor, biasanya menggunakan mikroprocessor, untuk memperhitungkan perintah
sequensial. Periode untuk mengevaluasi program dari PLC disebut sebagai “scan time”. Jadi
langkah kerja dari PLC yang dilakukan adalah memonitor masukan (variabel keadaan),
melakukan evaluasi sesuai dengan hukum-hukum logika kendali yang sudah diprogram,
kemudian menghasilkan keluaran kontrol untuk dihubungkan dengan peralatan keluaran dan
kemudian berulang sesuai dengan scan time yang ada. Secara skematis dapat dilihat pada
Gambar.2.2.
2.4. Perangkat Keras PLC
Perangkat utama dalam PLC adalah:
Processor
Memory
Input/ Output (Interface)
Power Supply
Baterai Backup
Input diterima dari sensor (misalnya: relay, pulsa, transmitter (untuk signal analog))
akan direkam dalam memori, untuk kemudian diproses sesuai dengan program kerja yang
telah direncanakan sebelumnya (bekerja sesuai program yang telah dibuat) oleh prosessor,
kemudian melalui Output, hasil yang diperoleh adalah perintah ke peralatan keluaran
(misalnya: untuk On/Off pompa, untuk On/ Off selenoid Valve).
Pada PLC berskala kecil (PLC mikro), bagian-bagian dari PLC dikonstruksikan pada
sebuah papan rangkaian elektronik yang tidak terlalu luas, sedangkan pada PLC yang
berskala sedang dan besar, sistem PLC dikonstruksikan dalam bentuk modular. Cara ini
sangat memudahkan dalam pengembangan, instalasi, perawatan, serta trouble shooting-nya.
Dan dari kapasitas memory, PLC ukuran kecil umumnya mempunyai kapasitas memory yang
tidak besar dan tetap, yaitu berkisar antara 300 hingga 1000 instruksi. Dan untuk PLC yang
besar ada yang dapat dikembangkan dalam kapasitas memory-nya.
4
2.4.1. Prosesor
Processor yang biasanya dilakukan oleh Central Processing Unit (CPU)
(mikroprocessor) pada PLC bertugas melakukan kontrol serta pengawasan terhadap seluruh
operasional kerja dari PLC. Termasuk juga melakukan kerja sesuai dengan program kerja
yang telah disimpan dalam memori, dan melakukan transfer informasi melalui internal bus
antara CPU (central Processing Unit), memory, dan I/O juga dibawah kontrol CPU. Dan
kecepatan/ ritme kerja dari CPU diatur dan dikendalikan oleh suatu generator yang disebut
clock diluar dari CPU. Frekuensi dari clock sangat bervariasi tergantung dengan tipe dari
CPU yang digunakan. Dan dari clock ini juga dilakukan sinkronisasi kerja dari seluruh
elemen dalam sistem PLC.
Mikroprocessor dapat didefinisikan sebagai pengumpul element rangkaian digital
yang dihubungkan secara bersamaan untuk membentuk unit pengolah informasi. Pada Gb.4.
ditampilkan blok diagram mikroprocessor yang mempunyai lima element yang penting
adalah sebuah clock sistem yang berfungsi untuk mensingkonisasi respon dari komponen-
komponen sistem, memory program yang digunakan untuk menyimpan program yang akan
dieksekusi, memory data digunakan untuk menyimpan data-data proses, I/O port yang
digunakan untuk menghubungkan dengan peralatan eksterior, dan Central Processing Unit
(CPU) yang digunakan untuk melakukan operasi perhitungan berdasarkan program yang
terdapat pada memory program. Sebagai contoh apabila ingin dilakukan penjumlahan dari
angka-angka, maka angka-angka akan disimpan dalam memory data, program
penjumlahannya disimpan pada memory program, dan proses penjumlahannya dilakukan di
CPU dan hasilnya dimasukkan ke memory data.
2.4.2. Memori
Semua PLC menyimpan program kerjanya dalam suatu memory elektronik (chip
memory) untuk keamanan kerja, sering juga dalam PLC terdapat battery back-up yang
berfungsi untuk menjaga program kerja yang tersimpan dalam memori (RAM) supaya tidak
hilang pada saat terjadi gangguan pada power supply.
Elemen-elemen memory menyimpan bagian-bagian data yang disebut bit. Setiap bit
mempunyai dua kemungkinan keadaan, yaitu 1 atau 0, ON atau OFF, Benar atau Salah dan
sebagainya. Unit memory biasanya disimpan dalam bentuk IC (Integrated Circuit) yang
berjumlah dalam ribuan byte (1 byte=8 bit) yang disingkat K, dimana 1Kbyte = 1024 Byte.
5
Dan setiap produk dari suatu perusahaan biasanya mempunyai spesifikasi jumlah memory
sendiri-sendiri. Memory dapat diklasifikasikan dalam dua tipe, yaitu volatile dan nonvolatile
memory.
- Volatile Memory
Volatile memory adalah suatu memory yang datanya akan hilang apabila semua power
supply operasinya mati/ lost, sebagai contohnya adalah RAM (Random Access Memory).
Tetapi volatile memory sangat mudah dalam memasukkan dan mengganti program/ datanya.
Oleh karena itu pada kebanyakkan PLC menggunakan memory ini dan untuk keamanan
datanya digunakan baterai back-up, yang berfungsi untuk mensupply power ke memory
apabila power induk gagal/ mati. Dan baterai yang digunakan biasanya bertipe rechargeable,
jadi apabila power induk pada posisi normal baterai tersebut dapat di-charge kembali.
Pada PLC, memory yang sering dilakukan perubahan, yang berupa volatile memory
terbagi menjadi dua, yaitu program memory dan data memory. Program memory digunakan
untuk menyimpan program kerja, yaitu berupa program pengendalian. Dan data memory
diperlukan untuk menyimpan data dan status Input/ Output (Interfacing Information),
menyimpan data/ informasi untuk fungsi-fungsi internal (timer, Counter, dll). Data memory
karena digunakan untuk berbagai data, maka data memory tersebut sebenarnya masih terbagi
dalam berbagai tipe-tipe data.
- Non Volatile Memory
Non volatile memory akan menjaga isi program bahkan apabila semua operating powernya
hilang, dan pada hampir semua kasus memory tersebut tidak dapat diubah, ini merupakan
memory yang mengontrol sistem pengoperasian PLC. Yang termasuk Non volatile memory
adalah Read Only Memory (ROM), Programmable ROM (PROM), Erasable Programmable
ROM (EPROM), dan Electrically Erasable ROM (EEROM).
- Non Volatile Memory
Non volatile memory akan menjaga isi program bahkan apabila semua operating powernya
hilang, dan pada hampir semua kasus memory tersebut tidak dapat diubah, ini merupakan
memory yang mengontrol sistem pengoperasian PLC. Yang termasuk Non volatile memory
6
adalah Read Only Memory (ROM), Programmable ROM (PROM), Erasable Programmable
ROM (EPROM), dan Electrically Erasable ROM (EEROM).
Memory Aplikasi menyimpan instruksi-instruksi program pengendalian dan data-data
I/O yang digunakan CPU untuk melakukan fungsi pengendalian. Memory aplikasi dapat
dibagi menjadi dua bagian utama, yaitu data table dan user program. Semua data tersimpan
dalam data table dan untuk instruksi programnya disimpan dalam user program.
Data storage Register, biasanya terdiri dari tiga tipe data, yaitu input register, holding
register, dan output register. Input register akan digunakan untuk menyimpan data-data
analog dari lapangan yang telah diubah menjadi data digital atau data-data digital (bukan data
diskret) yang berasal dari luar. holding register digunakan untuk menyimpan nilai-nilai
variabel yang dibangkitkan oleh instruksi-instruksi program, yaitu seperti dari timer, counter.
Dan output register digunakan untuk menyimpan signal analog atau signal digital yang akan
dikeluarkan oleh PLC. Signal tersebut dapat dikirim ke analog meter, control valve, atau
tampilan LED alphanumeric.
Input Image Table digunakan untuk menyimpan input dari lapangan/ field yang berupa status
dari input diskret. Jadi tabel ini berhubungan dengan modul diskret input. Jika input dari
lapangan ON, maka tabel yang berhubungan dengan input tersebut akan ON (1) dan jika
inputnya menjadi OFF, maka tabel tersebut akan OFF (0). Tabel ini akan selalu melihat
kondisi di lapangan, sehingga apabila kondisi di lapangan berubah, maka data pada tabel
tersebut juga berubah.
Output Image Table digunakan untuk menyimpan keluaran dari signal diskret, yang akan
dikirim ke output diskret, yaitu berupa modul output diskret. Harga-harga pada Output Image
Table ditentukan dari hasil perhitungan yang dilakukan pada CPU (Central Processing Unit)
berdasarkan pada program yang ada dan data-data dari bagian inputnya.
Internal Storage Bits juga disebut internal output, internal coil, atau internal control bit.
Internal storage bit digunakan untuk menyimpan data output yang tidak dikeluarkan ke
lapangan tetapi digunakan untuk kepentingan pemrograman.
Peta memory ini untuk setiap produk PLC tidak sama, yaitu dari pembagiannya dan
pemberian nama-nama area. Tetapi semua peta memory mempunyai fungsi yang sama, yaitu
7
memetakan memory kedalam area-area, sehingga akan dapat mempermudah dalam
identifikasi data-data pada PLC (terutama untuk input dan output).
2.4.3. Input/Output
Pada umumnya PLC bekerja dengan informasi data dan keluarannya yang dinyatakan
dalam bentuk tegangan listrik, arus listrik, dan saklar (switch). Dan signal (isyarat) yang
digunakan dapat berbentuk signal disket dan analog. Dan untuk tegangan dan arus listrik
yang digunakan pada PLC cukup bervariasi tergantung keperluan dari user. Bagian Input/
Output dimaksudkan bekerja sebagai „interface‟, yaitu untuk menghubungkan instrument di
lapangan dengan PLC. Contoh rangkaian internal untuk interface input & output diskret dapat
dilihat pada Gambar2.3a – Gambar2.3e. Untuk blok diagram dari input & output analog dapat
dilihat pada Gambar2.4, dan untuk contoh rangkaian internal untuk interface input & output
analog dapat dlihat pada Gambar2.5 dan Gambar2.6.
Gambar2.3a. Modul Diskret Input (120 Volt AC Isolated Input Module - IC693MDL230)
8
Gambar2.3b. Modul Diskret Input(24 Volt AC/DC Pos/Neg Logic Input Module - IC693MDL241)
Gambar2.3.c. Modul Diskret Output(120/240 Volt AC Output, 2 Amp Module -IC693MDL330)
9
Gambar2.3d. Modul Diskret Output (4 amp Relay Output module IC693MDL930)
Gambar2.3e. Modul Diskret Output(12/24 volt DC positive logic 2 amp Output module IC693MDL730)
10
Gambar2.4. Blok Diagram: (a) Analog Input dan (b) Analog Output
Gambar2.5a. Modul Analog Input(16-Channel Analog Current Input Module - IC693ALG223)
11
Gambar2.5b. Modul Analog Output8-Channel Analog Current/Voltage Output Module, IC693ALG392
2.4.4. Power supply
Untuk tipe power supply dari suatu produk PLC biasanya tidak hanya satu tipe saja,
yaitu ada yang untuk tegangan 120, 240 V AC dan ada juga yang digunakan untuk tegangan
24, 48 V DC. Power supply pada PLC digunakan untuk men-supply tegangan ke semua
sistem PLC pada satu unit yang sama. Bahkan mungkin juga power supply dilengkapi untuk
menyediakan tegangan + 5V dan 24 V DC sebagai supply keluaran untuk relay atau untuk
kepentingan I/O card.
2.4.5. Baterai backup
Baterai backup banyak digunakan pada PLC yaitu digunakan untuk memberikan
supply tegangan ke memory (RAM) apabila power gagal mensupply tegangan ke PLC.
Baterai backup ini sangat besar peranannya, yaitu untuk menjaga supaya data yang berada
pada memory (RAM) tidak hilang saat power gagal. Dan ini sangat membantu apabila PLC
akan dijalankan lagi, karena dengan data yang dalam memory tidak hilang maka saat PLC
dijalankan lagi tidak perlu melakukan loading program lagi. Dan baterai backup yang
digunakan biasanya bertipe rechargeable, jadi apabila power induk pada posisi normal baterai
backup tersebut dapat di-charge kembali.
12
2.4.6. Bahasa Pemograman PLC
Bahasa pemrograman PLC digunakan untuk dapat mengkomunikasikan antara user/
pemakai dengan peralatan PLC. Dan untuk masing-masing produk PLC mempunyai cara
yang spesifik untuk melakukan pemrogramannya, tetapi semua bertujuan sama yaitu untuk
dapat melakukan komunikasi dengan peralatan PLC. Hasil program pengendalian yang telah
dibuat dengan bahasa pemrograman PLC akan menjadi dasar untuk pengoperasian dari PLC
tersebut.
Pada beberapa PLC terdahulu memiliki bagian programmer sebagai bagian dari PLC,
tetapi PLC modern menawarkan pilihan programmer yang seukuran tangan. Dan saat ini
yang paling populer adalah pemrograman dengan menggunakan PC (Personal Computer)
dengan menggunakan software yang dibuat oleh pabrik PLC yang bersangkutan. Dan
komunikasi informasi antara PLC dan programmer dilakukan menggunakan kabel. PLC akan
berfungsi tanpa sebuah programmer apabila dari programmer telah melakukan loading
program ke PLC. Gambaran dari sistem PLC dalam berhubungan dengan programmer dapat
dilihat pada Gambar2.6.
Program yang telah di-load ke PLC akan disimpan dalam memory PLC, yang
biasanya berupa RAM (Random Access Memory). Program tersebut (apabila PLC telah di
RUN) akan selalu mengambil data dari input sesuai dengan yang tertulis dalam program dan
dengan menggunakan program tersebut maka PLC akan memberikan output ke peralatan
eksternal.
Gambaran dari program yang ada dalam PLC dan hubungannya dengan eksternal
dapat dilihat pada Gambar2.7. Bahasa pemrograman yang sering digunakan dalam
perancangan sistem pengendalian pada PLC adalah menggunakan Ladder Diagram.