TUGAS AKHIR. Aplikasi Smart System Pada Gedung Perkantoran. Dengan Menggunakan PLC FX0S-30MR-ES

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR Aplikasi Smart System Pada Gedung Perkantoran Dengan Menggunakan PLC FX0S-30MR-ES Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro OLEH : NAMA : HAMDANI NIM : DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2 Tugas akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro Disetujui Oleh, Pembimbing IR. T. AHRI BAHRIUN MSC. NIP Diketahui oleh, Ketua Departemen Teknik Elektro Ir. Nasrul Abdi, MT NIP: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

3 ABSTRAK Perkembangan sistem otomasi dalam dunia ini tidak lepas dari berkembangnya teknologi dalam bidang elektris, yang dimulai pada awal abad ini. Dalam perkembangannya hingga kini, sistem otomasi semakin lama semakin bertambah kompleks. Perkembangan ini membentuk sistem otomasi menuju pada suatu struktur tertentu, dan membentuk suatu hirarki sistem otomasi. Dalam dunia otomasi, Programmable Logic Controller (PLC) dikenal sebagai salah satu alat kontrol. Alat ini bukan hanya mampu menggantikan penggunaan relay sebagai alat kontrol, tetapi juga memiliki banyak tambahan fungsi kontrol. Tugas akhir ini memaparkan tentang penggunaan PLC Mitsubishi FX0S- 30MR-ES dan software pendukungnya yaitu : Mitsubishi GX Developer,dalam berbagai bentuk kontrol pemrograman seperti: pemrograman timer, counter, setreset, compare, relay-relay internal, yang juga diaplikasikan dalam proses pengontrolan otomatis seperti : 1. Pengontrolan sistem penerangan dan pendinginan diruangan direktur, staff dan satpam. 2. Pengontrolan lampu taman. 3. Pengontrolan saluran telepon. 4. Pengontrolan sistem keamanan dan kebakaran. Tugas akhir ini juga memaparkan cara memrogram PLC Mitsubishi FX0S- 30MR-ES untuk digunakan dalam berbagai proses kontrol yang diinginkan, sehingga dapat diketahui keunggulan penggunaan PLC sebagai alat kontrol dibandingkan dengan penggunaan relay 3

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur Penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan kekuatan dan ketabahan kepada kita semua dalam menempuh hidup ini terutama kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan studi hingga terselesaikannya tugas akhir ini Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi Penulis untuk mempelajari gelar Sarjana Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Sumatra Utara. Adapun judul tugas akhir ini adalah : APLIKASI SMART SISTEM PADA GEDUNG PERKANTORAN DENGAN MENGGUNAKAN PLC FX0S-30MR-ES Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian tugas akhir ini, Penulis banyak memperoleh bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan penuh ketulusan hati, Penulis mengucapkan banyak terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua Orangtua tercinta, Syaiful dan Srimaslina Br Tarigan yang selalu memberikan dukungan, perhatian, dan doa yang tak henti-hentinya selama hidup Penulis. 2. Bapak Ir. Nasrul Abdi, MT selaku Ketua Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 4

5 3. Bapak Ir. Rahmat Fauzi, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Ir. T. Ahri Bahriun, Msc selaku Dosen Pembimbing Penulis yang telah meluangkan waktu dan tempat untuk membimbing dan membantu Penulis menyelesaikan Tugas akhir ini. 5. Rekan-rekan asisten Laboratorium Komputer dan Pengaturan Departemen Teknik Elektro FT. USU. 6. Buat yang rekan-rekan yang selalu membantu dan mendukung Penulis, Deddy Irwan, Hendra, Adhi, Novri, Rahmat Smb, Rahmat Srg, Ipeng, Esron, Aboe, dan Bapak Adek semoga cepat mendapat gelar Professor. 7. Semua rekan-rekan di Fakultas Teknik Elektro USU terutama angkatan 2002 yang telah banyak memberi warna dalam hidup Penulis. 8. Semua orang yang tidak dapat disebutkan satu persatu, Penulis mengucapkan banyak terima kasih. Akhir kata, Penulis sangat mengharapkan tanggapan dan kritikan yang membangun dari berbagai pihak agar dapat dipergunakan oleh Penulis untuk meningkatkan kualitas diri. Medan, Mei 2008 Hamdani NIM

6 DAFTAR ISI Abstrak...i Kata Pengantar...ii Daftar Isi...iv Daftar Tabel...vii Daftar Gambar...viii BAB I PENDAHULUAN I. 1 Latar Belakang 1 I. 2 Rumusan Masalah...2 I. 3 Tujuan Penulisan....3 I. 4 Batasan Masalah...3 I. 5 Metodologi...4 I. 6 Sistematika Penulisan..5 BAB II II. 1 II. 2 II. 3 TEORI DASAR PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) Umum.7 Konsep Dasar Programmable Logic Controller. 8 Programmable Logic Controller II.3.1 Sejarah Programmable Logic Controller...12 II.3.2 Prinsip kerja Dasar PLC...13 II.3.3 Komponen-komponen Penyusun PLC...15 II.3.4 Perangkat-perangkat input/output pada PLC...19 BAB III PEMOGRAMAN PLC DENGAN MITSUBISHI GX DEVELOPER III. 1 Umum 26 III. 2 Diagram Tangga ( Ladder Diagram )...29 III. 3 Fungsi fungsi Logika..32 III.3.1 Logika AND..33 6

7 III. 4 III.3.2 Logika OR.34 III.3.3 Logika NOT..34 III.3.4 Logika NAND...35 III.3.5 Logika NOR...36 III.3.6 Logika XOR...37 Pemograman PLC dengan Menggunakan Mitsubishi GX Developer III. 4.1 Mitsubishi GX Developer..38 III. 4.2 Relai-relai Internal pada Mitsubishi GX Developer..44 III Pemograman Internal Relai III. 4.3 Timer pada Mitsubishi GX Developer..47 III. 4.4 Counter pada Mitsubishi GX Developer...48 BAB IV APLIKASI SMART SISTEM GEDUNG PERKANTORAN DENGAN MENGGUNAKAN PLC FX0S-30MR-ES IV. 1 Perancangan dan Aplikasi sistem..52 IV.2 Daftar Input dan Output IV. 3 Lampu dan Ac diruangan Direktur...54 IV. 4 Lampu dan Ac diruangan Staff.55 IV. 5 Saluran Telepon pada ruangan Staff dan Satpam...56 IV. 6 Alarm Kebakaran dan Alarm Keamanan..58 IV.7 Lampu Taman...60 IV.8 Lampu dan Ac diruangan Satpam.61 IV.9 Perhitungan waktu dan hari...68 IV.10 Prinsip Kerja..65 IV.11 Diagram Ladder.67 IV.12 Rancangan Circuit Diagram..69 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan...70 Saran..70 7

8 DAFTAR PUSTAKA Lampiran 8

9 DAFTAR TABEL Tabel.3.1 Contoh Konsep bilangan Biner Tabel 3.2. Tabel kebenaran logika AND Tabel 3.3. Tabel kebenaran logika OR Tabel 3.4. Tabel kebenaran unutk logika NOT Tabel 3.5. Tabel kebenaran logika NAND Tabel 3.6. Tabel kebenaran logika NOR Tabel 3.7. Tabel kebenaran logika XOR Tabel 3.8. Daftar high speed counter Tabel 4.1a. Daftar Internal Relay, Timer, Counter Table 4.1b. Daftar input dan Output secara Lengkap Tabel 4.2. Daftar Input dan Ouput Tabel 4.3. Daftar Input dan Ouput Tabel 4.4. Daftar Input dan Ouput Tabel 4.5. Daftar Input dan Ouput Tabel 4.6. Daftar Input dan Ouput Tabel 4.7. Daftar Input dan Ouput Tabel 4.8. Daftar Input dan Ouput

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Hubungan peralatan input dengan modul input Gambar 2.2 Hubungan modul output dengan peralatan output Gambar 2.3 Input dan Output terhubung sebagai bagian integral dari PLC Gambar 2.4 Modul I/O terpisah dari PLC melalui sistem rack Gambar 2.5a Empat titik modul input diskrit 120 V-AC Gambar 2.5b Empat titik modul output diskrit 4 A 120 V-AC Gambar 2.6a Format Alamat pada PLC mikro Gambar 2.6b Format Alamat I/O pada PLC yang besar Gambar 3.1 Tampilan Mitsubishi Gx Developer sistem operasi Windows XP 27 Gambar 3.2 Contoh ladder diagram Gambar 3.3 Membaca sebuah ladder diagram Gambar 3.4 a. Logika AND dalam bentuk hubungan kelistrikan Gambar 3.4 b. Gerbang Logika AND Gambar 3.5 a. Logika OR dalam bentuk hubungan kelistrikan Gambar 3.5 b Gerbang Logika OR Gambar 3.6 a. Logika NOT dalam bentuk hubungan kelistrikan Gambar 3.6 b Gerbang Logika NOT Gambar 3.7 Gerbang Logika NAND Gambar 3.8 Gerbang Logika NOR Gambar 3.9 Gerbang Logika XOR Gambar 3.10 Menu tampilan proses penginstalan software Mitsubishi GX Developer

11 Gambar 3.11 Menu tampilan awal pada Mitsubishi GX Developer Gambar 3.12 Menu tampilan untuk memilih tipe dan seri PLC Gambar 3.13 Menu tampilan untuk membuat input Gambar 3.14 Menu tampilan untuk membuat output Gambar 3.15 Menu tampilan program convert Gambar 3.16 Menu tampilan untuk proses transfer program ke PLC Gambar Internal relay sebagai penahan (latching) Gambar 3.18 Operasi One-shot Gambar 3.19 Fungsi Set dan Reset Gambar 3.20 Fungsi Master Control Gambar 3.21 Operasi timer Gambar 3.22 Operasi Counter pada Mitsubishi Gambar 4.1 Ladder diagram diruang Direktur Gambar 4.2 Ladder diagram di Ruang Staff Gambar 4.3 Ladder diagram Saluran Telepon Gambar 4.4 Ladder diagram Alarm Kebakaran dan Keamanan Gambar 4.5 Ladder diagram Lampu Taman Gambar 4.6 Ladder diagram Lampu dan Ac Satpam Gambar 4.7 Ladder diagram Timer Gambar 4.8 Ladder diagram perhitungan hari Gambar 4.9 Ladder diagram Keseluruhan Gambar 4.10 Rancangan Sirkuit Diagram

12 BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Perkembangan teknologi di bidang pengontrolan dewasa ini, memungkinkan manusia untuk menciptakan sistem otomasi untuk mengerjakan perkerjaan seharihari. Mulai dari manufacturing sampai pada pengendalian lalu lintas dan keamanan rumah tinggal. Salah satu teknologi yang terus berkembang dan dipergunakan secara luas di bidang pengontrolan adalah PLC. Teknologi yang semakin maju dan terus berkembang ini membawa kepada perubahan dan tuntutan yang baru. Salah satunya adalah di bidang pengendalian sistem penerangan, pendingin, komunikasi, parkir dan keamanan dalam suatu gedung perkantoran yang terintegrasi. Selama ini, untuk pengaturan sistem-sistem ini masih menggunakan relayrelay konvensional sebagai pengontrolnya. Salah satu masalah yang sering muncul adalah jika salah satu relay rusak maka secara otomatis sistem akan berhenti dan hanya akan dapat dijalankan lagi jika relay tersebut telah selesai diperbaiki, proses ini biasanya memakan waktu yang lama. Selain itu jika sistem yang hendak diperbaharui maka keseluruhan sistem harus dibongkar. Sedangkan apabila menggunakan PLC waktu perbaikan dan pembaharuan sistem relatif lebih singkat karena hanya dengan mengganti program sistem dapat berjalan kembali. Pada umumnya proses pengontrolan suatu sistem dibangun oleh sekelompok alat elektronik, yang dimaksudkan untuk meningkatkan stabilitas, akurasi, dan mencegah terjadinya transisi pada proses pengaplikasiannya. Sistem otomasi dapat dibagi menjadi sistem kontrol dan aplikasi yang akan dikontrol. Bagian penting yang 12

13 mendasari sistem otomasi pada kinerja sistem ini adalah pergeseran peranan dalam pengambilan keputusan. Pengambilan keputusan yang sebelumnya dilakukan oleh manusia beralih pada alat kontrol digital yang berisikan suatu program sesuai dengan proses yang ingin dibuat dan dicapai. Kelebihan lainnya dari PLC ini adalah efesien, hal ini dikarenakan program yang dibuat dapat mewakili banyaknya komponenkomponen elektronika lainnya. Di samping itu, masih banyak kelebihan yang didapat dengan menggunakan alat kontrol digital ini dan akan dibahas pada bab selanjutnya. 1.2 RUMUSAN MASALAH Pada tugas akhir ini akan dibahas perancangan smart system untuk mengontrol jalannya sistem yang ada pada gedung perkantoran seperti sistem penerangan, saluran telepon, sistem keamanan, dan sistem pendinginan serta dilakukan juga pengontrolan pada lampu yang terdapat di halaman gedung dengan menggunakan PLC FX0S-30MR-ES. Pengontrolan yang dilakukan pada gedung perkantoran tersebut adalah ruangan direktur, ruangan staff, dan ruangan satpam. Pada ruangan direktur akan dirancang sistem penerangan dan sistem pendinginan yang akan bekerja apabila sensor yang terdapat pada ruangan tersebut aktif. Sedangkan pada ruangan staff, sistem tersebut akan aktif apabila PLC tersebut sudah aktif. Pada ruangan satpam sistem tersebut akan aktif apabila waktu kerja pada ruangan staff telah berakhir. Pengontrolan pada lampu-lampu yang terdapat pada halaman gedung akan aktif bersamaan dengan aktifnya sistem yang terdapat pada ruangan satpam. Perancangan sistem ini akan diprogram dengan menggunakan Ladder Diagram, yaitu pemrograman berbasis kontak logika relay untuk mengontrol input/ 13

14 output yang memiliki dua kondisi (on-off). Software yang digunakan untuk menjalankan sistem Ladder diagram adalah Mitsubishi Gx Developer. PLC yang digunakan untuk merancang sistem ini tidak dilengkapi dengan modul RTC sehingga digunakan timer sebagai penghitung waktu dan counter sebagai penghitungan hari. 1.3 TUJUAN PENULISAN Penulisan tugas akhir bertujuan untuk : 1. Merancang Aplikasi Smart Sistem Gedung Perkantoran Dengan menggunakan PLC Mitsubishi FX0S-30MR-ES. 2. Memberdayakan penggunaan PLC Mitsubishi FX0S-30MR-ES sebagai salah satu alat pembelajaran alat kontrol otomatis bagi mahasiswa Teknik Elektro FT USU. 3. Mengetahui cara kerja PLC dalam rangka mengontrol suatu proses yang diinginkan sehingga diperoleh efisiensi dan efektifitas dibandingkan dengan pengontrolan berupa relay. 1.4 BATASAN MASALAH Untuk menghindari terjadinya kesimpangsiuran dan luasnya pembahasan dalam tugas akhir ini, maka penulis akan memberikan beberapa batasan, yaitu : 1. PLC (Programmable Logic Controller) yang digunakan pada perancangan ini adalah merk Mitsubishi, FX0S-30MR-ES. 2. Software yang digunakan untuk menuliskan program rancangan pada PLC adalah Mitsubishi GX Developer. 14

15 3. Sistem yang dirancang hanya untuk mensimulasikan mekanisme sistem pada gedung perkantoran. 4. Sistem yang dirancangan tidak diimplemenatasikan secara nyata melainkan secara simulasi. 5. Sistem yang dirancang hanya bekerja pada saat listrik stabil. 1.5 METODOLOGI Metode yang digunakan penulisan dalam penelitian ini adalah : 1. Pendefenisian Sistem Perancangan sistem ini dirancang dapat bekerja setiap hari. Pada hari senin sampai dengan hari jumat para staff bekerja seperti biasanya antara pukul sampai dengan pukul 17.00, sedangkan pada hari sabtu para staff hanya bekerja setengah hari antara pukul sampai dengan pukul pada hari minggu tidak terdapat kegiatan pada gedung perkantoran. Pukul sampai dengan pukul lampu yang terdapat pada halaman gedung perkantoran akan hidup. 2. Tahap Pemrograman Perancangan sistem ini akan diprogram dengan menggunakan Mitsubishi Gx Developer. Program ini bertujuan agar setiap pengguna personal komputer dapat berkomunikasi dengan PLC itu sendiri. Pada metode ini mengunakan Ladder Diagram untuk menjalankan sistem yang telah diprogram. Ladder Diagram ini menggunakan relay Normally Open (NO) dan Normally Close (NC). 15

16 3. Tahap Pengujian Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap aplikasi tersebut dengan menggunakan PLC FX0S-30MR-ES di Laboratorium Pengaturan dan Komputer, Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universtas Sumatera Utara SISTEMATIKA PENULISAN Penulisan tugas akhir ini disusun secara sistematis sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Bagian ini berisikan latar belakang, tujuan penulisan, batasan masalah, metodologi dan sistematika penulisan BAB II TEORI DASAR Bab ini memberikan penjelasan mengenai teori-teori dasar yang diperlukan dalam tugas akhir ini. Diantaranya dijelaskan mengenai sejarah dan konsep dasar Progammable Logic Controller, komponenkomponen utama penyusun PLC, dan perangkat-perangkat Input- Output pada PLC. BAB III DASAR PEMROGRAMAN PLC DENGAN MENGGUNAKAN MITSUBISHI Gx DEVELOPER Bab ini menguraikan tentang dasar pemrograman PLC secara umum dan penggunaan Mitsubishi Gx Developer sebagai software pendukung dan interaksinya dengan PLC Mitsubishi FX0S-30MR-ES. 16

17 BAB IV APLIKASI SMART SISTEM GEDUNG PERKANTORAN DENGAN MENGGUNAKAN PLC MITSUBISHI FX0S-30MR- ES Bab ini berisi penjelasan tentang Perancangan Aplikasi Smart Sistem Gedung Perkantoran dengan Menggunakan PLC Mitsubishi FX0S- 30MR-ES berikut dengan simulasinya. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisikan beberapa kesimpulan dan saran dari penulisan tugas akhir ini. 17

18 BAB II TEORI DASAR PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROL) 2.1 UMUM Pada awalnya, peralatan kontrol merupakan suatu peralatan sederhana yang menggantikan satu bentuk usaha menjadi usaha yang dapat dikontrol dan diatur oleh manusia. Ini berarti peralatan kontrol merupakan suatu teknologi yang maju di jamannya, yang menggantikan fungsi tertentu dalam suatu proses tertentu. Namun dalam pengoperasiannya, manusia yang mengendalikan peralatan kontrol tersebut. Sistem otomasi telah ada untuk beberapa tahun dalam skala yang kecil, menggunakan peralatan mekanikal yang sederhana untuk mengotomasikan proses manufacturing yang sederhana. Pada tahun 1940 sistem otomasi mulai memasuki dunia elektronik untuk meningkatkan kinerja sistem kontrol. Pada tahun 1950-an, penguat elektonik dan magnetic memberikan sumbangan besar pada sistem kontrol, yaitu dengan memungkinkan umpan balik pada kontrol posisi. Bagaimanapun juga, konsep akan menjadi benar-benar terwujud dalam prakteknya dengan adanya perubahan atau evolusi pada komputer digital yang fleksibilitasnya memampukannya untuk mengatur hampir semua bagian dari tugas atau proses produksi. Komputer digital dengan kombinasi kecepatan, kemampuan untuk menghitung atau mengkalkulasikan dengan cepat, harga, dan ukuran yang dibutuhkan secara keseluruhan, pertama kali muncul sekitar tahun sebelumnya, komputerkomputer yang ada pada dunia otomasi terdiri dari analog dan komputer hybrid. Sejak tahun 1960, komputer digital telah mengambil alih kontrol secara luas dan 18

19 sederhana, proses yang diulang-ulang, dan proses-proses lain yang lebih kompleks. Pada periode ini juga muncul apa yang dinamakan PLC (Programmable Logic Controller) sebagai pengganti relay elektromagnetik pada sistem kontrol yang bersifat sekuensial. 2.2 Konsep Dasar Programmable Logic Controller Secara definitif, menurut NEMA (National Electrical Manufactures Association), PLC adalah suatu alat elektronika digital yang berbasis mikrokontroller dan menggunakan memori yang dapat diprogram untuk menyimpan dan mengaplikasikan instruksi-instruksi dari suatu fungsi tertentu, seperti logika, sekuensial, pewaktuan (timing), pencacahan (counting), dan aritmatika dalam rangka mengendalikan suatu sistem. PLC merupakan elemen unit pengendali yang fungsi pengendaliannya dapat diprogram sesuai dengan keperluan. Jadi, sebelum digunakan PLC diprogram terlebih dahulu agar proses pengendalian yang terjadi sesuai dengan yang diinginkan. Peranti ini juga dirancang sedemikian rupa agar tidak hanya para programmer komputer saja yang dapat membuat dan mengubah program-program yang ada di dalamnya melainkan juga dapat dioperasikan oleh para insinyur yang memiliki kemampuan terbatas mengenai bahasa pemrograman. Oleh sebab itu para perancang PLC sudah menempatkan sebuah program awal (pre-program) yang memungkinkan program-program kontrol dapat dimasukkan dengan menggunakan bahasa pemrograman yang sederhana dan mudah dipahami. Kemudahan-kemudahan yang di dapat dengan menggunakan PLC sebagai unit pengendali adalah sebagai berikut : 19

20 1. Fleksibel Sebelum menggunakan PLC, sebagian besar sistem kontrol menggunakan alat kontrol berupa relay ataupun electronic card. Sistem tersebut tidak praktis karena tidak bisa digunakan secara umum. Sebagai contoh pada setiap peralatan kontrol yang berbeda tipe, dibutuhkan electronic card yang berbeda pula sesuai dengan yang dibuat oleh pabrikannya. Sedangkan PLC bisa digunakan secara umum pada setiap tipe peralatan kontrol dan agar dapat menjalankan aplikasinya hanya menyediakan program saja. 2. Kemudahan pembuatan dan pengeditan program. PLC mudah diprogram dengan menggunakan bahasa pemrograman yang relatif sederhana dan mudah dipahami serta sebagian besar berhubungan dengan operasi-operasi logika dan penyambungan. 3. Kemudahan pemeliharaan dan perbaikan Dibutuhkan banyak waktu pada saat hendak memodifikasi proses pengontrolan dengan menggunakan electronic card maupun relay-relay. Selain itu proses pelacakan pada saat terjadi gangguan akan cukup sulit dilakukan. Tetapi, dengan PLC proses modifikasi dapat dilakukan dengan hanya dengan pemrograman ulang (Reprograming) tanpa perlu diinstalasi ulang. Proses pelacakan kesalahan juga dapat dimonitor langsung dengan menggunakan programing tools yang disediakan oleh masing-masing vendor PLC. 20

21 4. Dapat digunakan pada berbagai macam alat Proses pengontrolan dengan menggunakan PLC dapat dilakukan pada berbagai macam alat maupun peralatan kontrol, walaupun peralatan kontrol yang digunakan berbeda-beda jenis maupun tipe. Pemakai hanya perlu menyediakan program aplikasi sesuai dengan PLC yang digunakan dan memrogram PLC tersebut agar beroperasi sesuai dengan proses yang diinginkan. 5. Memiliki jumlah kontak relay yang banyak Setiap PLC memiliki jumlah kontak relay yang cukup banyak. Sedangkan pada relay konvensional jumlah kontaknya terbatas. Pada satu koil internal relay PLC jumlah kontaknya bisa mencapai ratusan, tetapi hal ini juga tergantung pada kapasitas memori dari PLC yang digunakan. 6. Memiliki banyak fasilitas dan lebih fungsional Setiap PLC sudah memiliki fasilitas seperti timer, counter, latch, dan fungsi-fungsi lainnya. Sehingga tidak diperlukan lagi penggunaan timer dan counter dan fasilitas eksternal lainnya karena sudah ada dalam PLC. 7. Keamanan (security) yang baik Program PLC yang telah dirancang dapat diroteksi sehingga tidak dapat diubah orang sembarangan. Hal ini berbeda dengan sistem relay konvensional yang sistemnya cenderung lebih terbuka dan memungkinkan setiap orang melakukan perubahan pada sistemnya. 8. Program yang telah dibuat dapat disimpan Program aplikasi PLC yang telah dirancang dengan mudah dapat disimpan pada CD, disket, dan harddisk komputer seperti program komputer pada 21

22 umumnya. Sehingga program aplikasi yang asli dapat disimpan dan bisa digunakan kembali bila diperlukan. 9. Dapat dimonitoring secara visual Sebelum program aplikasi yang telah dirancang akan digunakan, maka program tersebut dapat dites terlebih dahulu dalam skala laboratorium dengan menggunakan lampu indikator yang ada pada PLC. Hal ini akan memudahkan proses evaluasi dan penyempurnaan program. Selain itu, program tersebut dapat dimonitoring secara visual dengan menggunakan programming device yang disediakan masing-masing PLC. 10. Bersifat kokoh dan dirancang untuk dapat beroperasi pada kondisi suhu, kelembapan, getaran, dan tingkat kebisingan yang lebih dari kondisi normal. Perkembangan PLC berhubungan erat dengan perkembangan mikroprosesor. Oleh karena itu, bila kemampuan mikroprosesor meningkat, maka kemampuan PLC yang menggunakan mikroprosesor tersebut meningkat juga. Saat ini PLC sudah mampu berkomunikasi dengan operator, dengan modul-modul khusus seperti PID, analog I/O, dan komputer untuk suatu proses pengendalian khusus. 2.3 PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai PLC secara detail, mulai dari sejarah, konsep, prinsip kerja dasar PLC, komponen-komponen penyusun PLC, dan perangkat-perangkat input-output PLC. 22

23 2.3.1 Sejarah Programmable Logic Controller (PLC) PLC pertama kali diperkenalkan pada tahun PLC dibuat untuk mengurangi beban ongkos perawatan dan penggantian sistem kontrol yang menggunakan relay. Bedford Associates mengusulkan MODICON (Modular Digital Controller) untuk perusahaan yang ada di Amerika. MODICON 084 merupakan PLC yang pertama yang digunakan pada produk yang bersifat komersil. Semakin meningkatnya kebutuhan dalam proses produksi menyebabkan sistem-sistem harus sering berubah-ubah. Apabila sistem yang digunakan merupakan relay mekanik, tentu saja hal tersebut akan menjadi masalah besar. Selain masa penggunaannya terbatas, sistem juga membutuhkan perawatan yang cermat. Jika terjadi kerusakan maka akan sangat sulit untuk menemukannya. Oleh sebab itulah dibutuhkan pengontrol yang memudahkan baik dalam perawatan maupun penggunaanya. Pada tahun 70-an, teknologi PLC yang dominan adalah mesin sequencer dan CPU yang berbasis bit-slice. Prosesor AMD 2901 dan 2903 cukup populer digunakan dalam MODICON dan PLC A-B. Kemampuan komunikasi pada PLC muncul pada tahun sistem yang pertama adalah Modbus dari MODICON. Pada tahun 1980-an dilakukan usaha untuk menyetandarisasi komunikasi dengan protokol milik General Motor (MAP). Pada tahun 1990-an dilakukan reduksi protokol baru dan modernisasi lapisan fisik dari protokol-protokol yang populer pada tahun 1980-an. Standar terakhir, yaitu IEC , berusaha menggabungkan bahasa pemrogram PLC di bawah satu standar internasional. Dewasa ini, vendor-vendor PLC umumnya memproduksi PLC dengan berbagai ukuran, jumlah input/output, instruksi dan kemampuan lainnya yang 23

24 beragam. Hal ini pada dasarnya dilakukan untuk memenuhi kebutuhan pasar yang sangat luas, yaitu untuk tujuan kontrol yang relatif sederhana dengan jumlah input/output puluhan, sampai kontrol kompleks dengan jumlah input dan output yang mencapai ribuan. Industri otomotif masih merupakan perusahaan pengguna PLC terbesar. PLC digunakan pada banyak jenis industri yang berbeda, seperti packaging dan mesinmesin semikonduktor. Jenis PLC yang terkenal adalah Koyo, Honeywell, Siemens, Schneider Electric, Omron, Rockwell, General Electric, Panasonic dan Mitsubishi Prinsip Kerja Dasar PLC Prinsip kerja PLC sama dengan prinsip relay yaitu berupa saklar on-off, tetapi PLC dipandang lebih menguntungkan daripada relay pada umumnya. Pada dasarnya, operasi PLC ini relatif sederhana yaitu peralatan input/output dihubungkan dengan modul input/output yang tersedia pada PLC. Peralatan input ini dapat berupa sensor-sensor analog, push button, limit switch, lampu, dan lain sebagainya. Gambar 2.1 dan Gambar 2.2 memperlihatkan hubungan beberapa peralatan input/output dengan modul input/ouput. 24

25 Peralatan input Modul Input Power + Supply - Push Button Temperature switch Com Gambar 2.1 Hubungan Peralatan Input dengan Modul Input Modul output Com Peralatan output Lampu + DC Power Supply - Gambar 2.2 hubungan modul output dengan peralatan output Selama proses operasinya, CPU sebuah PLC melakukan tiga operasi utama yaitu: 25

26 1. Membaca data masukan (input) melalui perangkat yang disebut modul input. 2. Mengeksekusi program kontrol yang telah dirancang dan tersimpan pada memori PLC. 3. Memperbaharui data-data pada modul output PLC. Ketiga proses di atas dinamakan proses scanning Kondisi input PLC dibaca, kemudian diolah dan disimpan dalam memori. PLC akan memproses keadaan input tadi di CPU sesuai dengan instruksi logic yang sudah diprogram. Kondisi output digunakan untuk mengendalikan suatu peralatan tertentu, seperti motor, variabel speed drive, dan sebagainya. Dalam hal ini prosessor akan mengontrol peralatan luar yang terhubung dengan modul output berdasarkan kondisi perangkat input serta program yang tersimpan di dalam PLC tersebut Komponen-komponen Penyusun PLC PLC pada dasarnya adalah komputer yang didesain untuk keperluan khusus. PLC memiliki empat komponen utama, yaitu : Power Supply (catu daya), Processor, Memori, Modul Input/Output. Adapun komponen-komponen utama dari sebuah PLC dijelaskan sebagai berikut : 1. Power Supply Unit Power supply (catu daya) dibutuhkan untuk mengubah tegangan AC dari sumber menjadi tegangan rendah DC (5 Volt) yang akan digunakan oleh IC dalam CPU PLC untuk beroperasi. Jika Power supply padam (power off), maka rangkaian Power supply pada PLC dilengkapi dengan baterai cadangan 26

27 (Back-up Battery). Sehingga jika terjadi kegagalan power, maka secara otomatis baterai akan menggantikan Power supply utama ke CPU agar program pada memori user tidak hilang. 2. Prosessor Prosessor merupakan otak PLC, yang berfungsi mengendalikan dan mengawasi jalannya operasi dalam PLC, dan juga melakukan operasi manipulasi data sesuai dengan instruksi program yang tersimpan dalam memori. Suatu jalur komunikasi internal akan membawa informasi dari dan ke CPU, memori dan unit I/O, dengan dikontrol oleh Prosessor. Sistem pada CPU PLC berbasis mikroprosesor. Prosessor terintegrasi dengan CPU (Central Processing Unit) pada PLC. Jadi fungsi utama Prosesor pada PLC adalah mengatur tugas dari keseluruhan sistem PLC baik itu berupa fungsi matematis, manipulasi data, tugas-tugas diagnostik, dan lain sebagainya. Mikroprosesor dari sebuah PLC dikategorikan berdasarkan jumlah dan panjang ukuran bit dari register prosesor tersebut dan biasanya terdiri dari 8, 16, dan 32 bit. Semakin panjang ukuran jumlah bit, maka akan semakin cepat pula proses yang terjadi pada PLC tersebut. Setiap kali melakukan proses scanning, prosesor akan mengeluarkan sinyal pada akhir proses scan yang dinamakan sinyal end-of-scan (EOS). Waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan satu kali proses scan dinamakan waktu scan (scan time). Waktu scan dapat didefenisikan sebagai waktu total yang diperlukan prosesor untuk mengeksekusi program dan memperbaharui modul input/outputnya. Waktu scan dipengaruhi oleh dua faktor yaitu jumlah memori yang diperlukan oleh program yang dirancang dan jenis instruksi yang digunakan 27

28 dalam program. Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu kali scan dapat bervariasi antara beberapa millidetik, sampai ratusan millidetik. 3. Memori Memori merupakan area dalam CPU PLC tempat data serta program rancangan disimpan dan dieksekusi oleh prosessor. Pada umumnya memori terbagi atas dua kategori yaitu : volatile memory dan nonvolatile memory. Program atau data yang di simpan pada volatile memory akan hilang apabila catu daya PLC mati. Volatile memory juga sering disebut Random Access Memory (RAM). Sebagian PLC yang menggunakan RAM dilengkapi dengan baterai cadangan apabila catu daya sumber mati. Tetapi hal ini juga akan menjadi masalah jika terjadi kegagalan baterai. Hal sebaliknya terjadi pada nonvolatile memory. Yang termasuk dalam kategori nonvolatile memory yaitu : Read-Only Memory (ROM) Memori ini dirancang untuk menyimpan program secara permanen. Secara umum PLC jarang menggunakan ROM untuk menyimpan program pengguna kecuali untuk aplikasi khusus yang programnya tidak akan diubah. Programmable Read-Only Memory (PROM) Merupakan salah satu jenis ROM yang dapat diprogram ulang dengan menggunakan alat pemrograman khusus. Memori ini jarang digunakan pada PLC untuk menyimpan program pengguna. 28

29 Erasable Programmable Read-Only Memory (EPROM) Ini merupakan memori sejenis PROM yang dapat diprogram ulang setelah program yang sebelumnya telah tersimpan dihapus dengan menggunakan sinar ultraviolet. Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM) Ini merupakan jenis ROM yang menyerupai RAM dan paling banyak digunakan pada PLC untuk menyimpan program pengguna. Hal ini disebabkan karena dalam mengubah program pada memori ini dapat menggunakan perangkat pemrograman pada PLC itu sendiri, misalnya : komputer atau mini-programmer. Keunggulan lainnya dari memori jenis ini adalah kemampuan hapus-tulisnya yang berkisar kali 4. Input/Output Sistem input/output diskrit pada dasarnya merupakan antarmuka yang menghubungkan CPU (Central Processing UnitI) dengan peralatan input/output. Secara fisik, rangkaian input/output dengan unit CPU terpisah secara kelistrikan. Hal ini menjaga agar kerusakan pada peralaan input/output tidak menyebabkan terjadinya hubung singkat pada unit CPU. Modul Input pada PLC Kemampuan suatu sistem otomasi bergantung pada kemampuan PLC dalam membaca sinyal dari berbagai peranti input, misalnya sensor. Untuk mendeteksi suatu proses dibutuhkan sensor yang tepat untuk 29

30 masing-masing kondisi. Dengan kata lain sinyal input dapat berupa logika 0 dan logika 1 (on/off) ataupun analog. Berikut ini merupakan jenis input pada PLC yang sering digunakan : 1. Input tegangan DC Volt. 2. Input tegangan AC Volt 3. Input tegangan AC/DC Volt. Modul Output pada PLC Suatu sistem otomasi tidak akan lengkap jika sistem tersebut tidak memiliki modul output. Output sistem ini dapat berupa analog maupun digital. Output analog digunakan untuk menghasilkan sinyal analog sedangkan output digital digunakan untuk menghubungkan dan memutuskan jalur. Contoh peranti output yang sering digunakan pada PLC adalah motor, relay, lampu dan speaker. Dari keempat contoh di atas, output jenis relay adalah yang paling fleksible penggunaanya karena dapat mengerakkan beban AC maupun DC. Kelemahannya terletak pada tanggapan switching-nya yang relatif lambat, harga yang relatif mahal, dan akan mengalami kerusakan setelah beberapa juta siklus switching Perangkat-perangkat Input-Output pada PLC Bagian input/output dari PLC terdiri dari modul input dan output. Sistem I/O membentuk interface dengan peranti medan yang dihubungkan pada pengontrol. Tujuan interface ini adalah untuk kondisi berbagai sinyal yang diterima dari atau dikirimkan ke peranti medan eksternal. 30

31 Beberapa contoh peranti input pada PLC antara lain: 1. tombol-tekan / saklar-saklar mekanis 2. saklar pembatas / saklar jarak 3. sensor-sensor dan saklar-saklar fotoelektris 4. Enkoder 5. Pengukur regangan (strain gauge) 6. Detektor ketinggian cairan dan pengukur aliran cairan 7. Keypad Sedangkan peranti output seperti : 1. kontaktor 2. katup-katup kontrol direksional / keran solenoid 3. motor DC, motor langkah ( stepper motor ) 4. lampu indikator. Beberapa pengontrol yang dapat diprogram mempunyai modul terpisah untuk input dan output. Hal ini untuk menjaga agar kerusakan pada peralatan input/output tidak menyebabkan terjadinya hubung singkat pada unit CPU. Isolasi rangkaian modul dari CPU ini umumnya menggunakan rangkaian optocoupler. Tetapi ada juga PLC yang mempunyai input dan output yang dihubungkan sebagai bagian integral dari pengontrol (Gambar 2-3). 31

32 L im it sw itch In p u t P L C O u tp u t sp e a ke r la m p u b u zze r Gambar 2.3 Input dan Output terhubung sebagai bagian integral dari PLC Pada PLC yang memiliki hubungan I/O terpisah, sering digunakan rak sebagai tempat I/O diletakkan. Pada saat modul diletakkan pada rak, maka hubungan listrik dengan sederetan kontak yang disebut backplane, diletakkan pada bagian belakang rak. Prosessor PLC yang dihubungkan dengan backplane ini, dapat berkomunikasi dengan semua modul pada rak. ( seperti Gambar 2-4 ). Gambar 2.4 modul I/O terpisah dari PLC melalui sistem rack Modul interface input menerima sinyal dan peralatan kontrol atau peranti proses (misalnya, 120 V ac) dan mengubahnya menjadi sinyal (5 V dc) yang dapat 32

33 digunakan oleh pengontrol. Modul interface output mengubah pengontrol sinyal (misalnya 5 V dc) menjadi sinyal eksternal (misalnya 120 V ac) yang mengendalikan sistem. Ada banyak jenis input dan output yang dapat dihubungkan pada pengontrol yang dapat diprogram dan dapat dibagi menjadi dua grup yakni : digital (disebut juga diskrit) dan analogi. Tiap modul I/O diberi daya oleh sumber tegangan (Gambar 2-5a dan 2.5b). Karena tegangan tersebut dapat berbeda magnitude maupun jenis, maka modul I/O dapat dijumpai pada berbagai batas kerja tegangan dan arus ac dan dc. Kedua tegangan dan arus harus cocok dengan persyaratan listrik dari sistem yang dihubungkan. Ada 4, 8, 12, 16 atau 32 terminal per modul. Pembuatan PLC membuat modul input dan output yang beraneka ragam. Modul analog I/O menyediakan interface untuk berbagai sinyal analogi, meliputi rentang tegangan (misalnya, 1 sampai dengan 5 V) dan rentang arus (misalnya, 4 sampai dengan 20 ma). Gambar 2.5a Empat titik modul input diskrit 120 V-AC 33

34 Gambar 2.5b Empat titik modul output diskrit 4 A 120 V-AC Sinyal dihubungkan pada PLC melalui modul input. Modul input melakukan empat tugas pada sistem pengendali PLC antara lain: Merasakan sinyal yang diterima dari sensor pada peralatan kontrol Mengubah sinyal input menjadi level tegangan yang sesuai pada PLC tertentu Mengisolasi PLC dari fluktuasi pada tegangan atau arus sinyal input Memilih sinyal ke PLC yang menunjukkan sensor mana yang memulai sinyal. Modul interface input analog berisi rangkaian yang perlu menerima tegangan analog atau sinyal arus dari peranti analog. Input tersebut akan diubah dari input yang bernilai analog ke input yang bernilai digital oleh suatu rangkaian konverter analogi ke-digital (A/D. Peranti yang merasakan input analog mencakup suhu, cahaya, kecepatan, tekanan dan posisi transduser. Modul interface output analog berfungsi untuk menerima data digital dari prosesor yang kemudian akan diubah menjadi tegangan atau arus yang berbanding lurus untuk mengendalikan peranti-medan analog. Data digital dilakukan pada 34

35 rangkaian konverter digital-ke analog (D/A) untuk menghasilkan bentuk analog yang dibutuhkan. Masing-masing port atau terminal pada modul input dan output diberi nomor tujuan yang unik (Gambar 2.6). Ini bertujuan agar prosesor dapat mengenali lokasi dari peranti untuk memonitor atau untuk mengontrolnya. Jenis modul dan lokasi fidik yang sesungguhnya dari terminal menetapkan alamat pemrograman. Format pengalamatan input dan output tergantung pada PLC khusus yang digunakan, dan biasanya dijumpai secara khusus pada manual pemakaian PLC yang akan digunakan. Alamat-alamat tersebut dapat disajikan dalam istilah desimal, oktal atau heksa desimal, tergantung pada sistem bilangan yang digunakan oleh PLC itu sendiri. Gambar 2.6a Format Alamat pada PLC mikro Format PLC mikro yang digambarkan pada Gambar 2.6a menggunakan bilangan terbatas dari titik kontrol. Masing-masing peranti input dan output harus mempunyai alamat tertentu. Pada instalasi rak PLC yang besar yang ditunjukkan pada Gambar 2.6b, lokasi modul di dalam rak dan bilangan terminal dari modul pada alat input atau output yang dihubungkan, akan menentukan alamat dari peranti. 35

36 Gambar 2.6b Format Alamat I/O pada PLC yang besar Sistem pengontrol yang dapat diprogram memerlukan dua suplai daya. Suplai pertama, menyediakan daya yang akan digunakan oleh beban output untuk beroperasi dan disediakan oleh pemakai pengontrol yang dapat diprogram dalam hal ini PLC. Sedangkan suplai daya kedua diberikan secara internal sebagai modul yang merupakan bagian terintegrasi dengan PLC. Suplai daya ini menyediakan arus-searah internal untuk mengoperasikan rangkaian logika pada prosesor dan perangkat I/O. Besar tegangan yang disediakan tergantung pada jenis rangkaian terpadu (IC) di dalam sistem. Jika sistem dibuat dari IC gerbang logika, maka besar daya internal adalah sebesar 5 V, tetapi jika rangkaian terpadu adalah sistem jenis semikonduktor metal oksida yang saling melengkapi (complementary metal oxide semiconduktor = CMOS), maka besar tegangan suplai daya itu berada dalam rentang 3 V sampai dengan 18 V. 36

37 BAB III PEMROGRAMAN PLC DENGAN MITSUBISHI GX DEVELOPER 3.1. UMUM Bahasa pemrograman yang digunakan untuk mengoperasikan sebuah Programmable Logic Controller ( PLC ) terus berkembang secara perlahan sejak PLC diperkenalkan pada tahun Sampai pertengahan tahun 1980, program pada PLC dituliskan dengan menggunakan perangkat pemrograman personal seperti sekarang dan penulisan bahasa pemrogramannya menggunakan serangkaian elemen logikal. Program kemudian disimpan pada sebuah kaset tape recorder. Hal ini menyebabkan keterbatasan dalam proses dokumentasi dan penyimpanan program karena keterbatasan memori penyimpanan. Seiring dengan perkembangan waktu, pemrograman PLC kemudian dituliskan dengan mengunakan aplikasi pada sebuah komputer pribadi yang dapat dihubungkan langsung dengan PLC. Dewasa ini, PLC sudah menggunakan memori yang sifatnya non-volatile seperti ROM, PROM, EPROM, dam EEPROM. Program yang dipakai untuk sistem-sistem yang berbasis mikroprosesor biasanya mengunakan bahasa/kode mesin. Bahasa/kode mesin ini merupakan serangkaian bilangan biner yang merepresentasikan instruksi-instruksi program. Tetapi juga dapat digunakan bahasa mesin yang menggunakan kode mnemonic atau STL (Statement List). STL atau kode mnemonic ini relatif lebih sulit dipelajari karena dalam menggunakannya harus terlebih dahulu memahami makna serangkaian kode yang biasanya digunakan pada bahasa/kode mesin. 37

38 Kebanyakan PLC sekarang ini sudah menggunakan perangkat pemrograman yang sifatnya friendly user sehingga pemakai PLC yang berasal dari kalangan nonprogrammer dapat juga mempelajarinya dengan mudah. Penggunaan komputer personal untuk memrogram sebuah PLC dapat langsung menggunakan teknik pemrograman sekuensial yaitu, ladder diagram. Ladder diagram ini dapat langsung digambar dengan menggunakan fasilitas GUI (Graphic User Interface) seperti pemrograman visual yang dengan mudah dapat beroperasi pada sistem operasi Windows. Program yang telah dibuat kemudian dapat ditransfer ke PLC dengan menggunakan modul komunikasi yang telah tersedia yaitu serial port : COM. Perangkat seperti ini juga dilengkapi dengan fasilitas monitoring dan komunikasi. Gambar 3.1 memperlihatkan contoh tampilan GUI perangkat lunak Mitsubishi Gx Developer yang digunakan untuk memrogram PLC Mitsubishi. Gambar 3.1 tampilan Mitsubishi Gx Developer sistem operasi Windows XP 38

39 Sesuai dengan ketetapan IEC (International Electrical Commision) pemrograman PLC dibagi atas 3 standar pemrograman yaitu : 1. List Instruksi (Instruction List), yaitu : pemrograman dengan menggunakan instruksi-instruksi bahasa level rendah seperti Load, Not, And, And Inverse dan sebagainya. 2. Diagram Tangga (Ladder Diagram), yaitu : pemrograman berbasis kontak logika relay, yang cocok digunakan untuk persoalan-persoalan kontrol diskret yang input-ouputnya hanya memiliki dua kondisi (On-Off) seperti pada kontrol konveyor, lift, lampu, atau motor listrik. 3. Diagram Blok Fungsional (Function Block Diagram), yaitu : pemrograman berbasis aliran data secara grafis. Pemrograman ini banyak digunakan untuk tujuan kontrol proses yang melibatkan akuisisi data analog dan perhitunganperhitungan yang lebih kompleks. Walaupun kebanyakan PLC telah mampu menggunakan ketiga model pemrograman tersebut di atas, tetapi sampai saat ini pemrograman dengan menggunakan ladder diagram lebih banyak digunakan. Hal ini disebabkan karena ladder diagram lebih mudah dipahami dan tampilannya mirip dengan wiring diagram. Alurnya bisa dilihat secara langsung, tanpa harus memahami banyak kode program seperti pada kode Mnemonic. Selain itu dengan menggunakan ladder diagram dapat juga menambahkan keterangan pada masing-masing alamat pada ladder diagram, sehingga dapat memahami fungsi dari masing-masing alamat pada PLC. 39

40 3.2. DIAGRAM TANGGA ( LADDER DIAGRAM ) Diagram tangga (ladder diagram) merupakan diagram satu garis yang menggambarkan suatu proses kontrol sekuensial yang umum. Diagram ini menunjukkan hubungan interkoneksi antara perangkat input dengan perangkat output sistem kontrol. Dinamakan diagram tangga (ladder diagram) karena diagram ini mirip dengan tangga. Sama seperti halnya sebuah tangga, diagram ini memiliki sejumlah anak tangga tempat setiap peralatan dikoneksikan. Gambar 3.2 memperlihatkan salah satu contoh sederhana sebuah diagram tangga (ladder diagram) yang digunakan pada pemrograman PLC. L1 L2 Perangkat input Output X1 X2 Y1 Gambar 3.2 Contoh ladder diagram Dari Gambar 3.2 di atas, garis vertikal pada ladder diagram yang ditandai dengan L1 dan L2 pada dasarnya adalah merupakan line tegangan yang dapat berupa sumber tegangan DC maupun sumber tegangan AC. Jika line tersebut merupakan sumber tegangan AC, maka L1 disebut line fasa sedangkan L2 disebut line netral. Tetapi apabila line tersebut merepresentasikan sumber tegangan DC, maka line L1 merupakan terminal positif, dan line L2 merupakan terminal negatif. 40

41 Dalam menggambarkan sebuah ladder diagram, ditetapkan beberapa konvensi-konvensi tertentu antara lain : 1. Garis garis vertikal diagram merepresentasikan rel-rel daya, yang dapat berupa sumber tegangan DC atau AC dimana di antara keduanya komponenkomponen rangkaian terhubung. 2. Tiap-tiap anak tangga merepresentasikan sebuah operasi sekuensial di dalam suatu sistem kontrol. 3. Sebuah ladder diagram dibaca dari kiri ke kanan dan dari atas ke bawah. Anak tangga teratas dibaca dari kiri ke kanan, berikutnya anak tangga kedua dibaca dari kiri ke kanan begitu seterusnya. Ketika PLC dalam keadaan bekerja, PLC akan membaca seluruh program tangga dari dari kiri ke kanan, dan dari atas ke bawah. Prosedur ini disebut sebagai sebuah siklus. 4. Tiap-tiap anak tangga harus dimulai dengan sebuah input atau beberapa input dan harus berakhir dengan setidaknya sebuah output. Istilah input ini digunakan sebagai sebuah langkah kontrol seperti menutup sebuah saklar sedangkan istilah output digunakan pada sebuah perangkat yang terkoneksi pada sebuah output PLC misalnya: lampu indikator. 5. Perangkat-perangkat listrik ditampilkan dalam kondisi normalnya. Ini berarti bahwa sebuah saklar yang terbuka dalam keadaan normalnya akan digambarkan terbuka dalam ladder diagramnya begitu juga sebaliknya, sebuah saklar yang tertutup dalam keadaan normalnya digambarkan tertutup pada ladder diagramnya. 6. Sebuah perangkat tertentu dapat digambarkan pada lebih dari satu anak tangga. Sebagai dapat menggunakan beberapa relay untuk menjalankan 41

42 sebuah lampu indikator. Seperti pada Gambar 3.3 di bawah, beberapa input (terdiri atas beberapa anak tangga) dipasangkan pada satu output. Penggunaan alamat yang berupa huruf atau nomor-nomor untuk tiap perangkat input maupun output dimaksudkan untuk memberi label bagi perangkat tersebut pada tiap-tiap situasi kontrol yang dihadapinya. Perangkat Input Output Akhir (End) Gambar 3.3 Membaca sebuah ladder diagram 7. Alamat-alamat bagi tiap tiap perangkat I/O menggunakan notasi yang tergantung pada pabrikan PLC pembuatnya. Sebagai contoh pada Mitsubishi menggunakan huruf X untuk alamat inputnya dan huruf Y untuk alamat outputnya, misalnya: X001, X040, Y002, Y020, dan lain sebagainya. Sedangkan Siemens menggunakan huruf I sebagai input dan huruf Q sebagai output, misalnya : I0.1, Q

43 3.3. FUNGSI - FUNGSI LOGIKA Banyak situasi kontrol yang mengharuskan dilakukannya kombinasi tindakan-tindakan pengontrolan agar kondisi-kondisi tertentu terpenuhi. Kombinasikombinasi logika dari pengontrolan tersebut diharapkan akan membentuk suatu rangkaian proses kontrol yang diharapkan. Dalam kombinasi logika, hanya dikenal dua logika keadaan yaitu situasi ON dan situasi OFF atau bisa juga diandaikan dengan situasi saklar terbuka dan saklar tertutup. Dua kondisi ini juga dapat disebut sebagai konsep bilangan biner atau konsep Boolean. Bilangan biner 1 merepresentasikan adanya sinyal sedangkan bilangan 0 merepresentasikan tidak adanya sinyal. Tabel.3.1 Contoh Konsep bilangan Biner 1 0 Contoh Beroperasi Tidak beroperasi Limit switch Tertutup Terbuka Valve ON OFF Lampu Berjalan Berhenti Motor Berbunyi Diam Alarm Konsep bilangan biner seperti di atas pada dasarnya juga digunakan pada PLC, dimana fungsi-fungsi yang terdiri dari AND, OR, NOT mengkombinasikan variabel-variabel biner sehingga membentuk suatu pernyataan logika. Setiap fungsi memiliki aturan yang menentukan hasil keluaran, apakah hasil keluaran tersebut benar atau salah. 43

44 LOGIKA AND Gambar 3.4a di bawah menunjukkan bahwa perangkat output C (lampu) tidak akan menyala apabila salah satu (A atau B ) atau kedua saklar A dan B tidak dalam posisi tertutup. Apabila menggunakan logika bilangan biner, maka keluaran bernilai 1 (lampu menyala) tidak akan diperoleh apabila kondisi A (saklar A) atau B (saklar B) bernilai 0 atau kondisi keduanya (saklar A dan B) bernilai 0. Bila ingin mentabulasi dalam bentuk sebuah tabel, maka hubungan antara input dan outputnya dapat digambarkan pada Tabel 3.2. A B C A B C Gambar 3.4a. Logika AND dalam bentuk hubungan kelistrikan b. Gerbang Logika AND Tabel 3.2. Tabel kebenaran logika AND INPUT A INPUT B OUTPUT C

45 LOGIKA OR Gambar 3.5a menunjukkan suatu situasi dimana sebuah perangkat output (lampu) akan menghasilkan output (menyala) apabila salah satu saklar yaitu saklar A atau B dihubungkan. Hubungan logika tersebut dapat juga dilihat pada kombinasi bilangan biner dalam Tabel 3.3 di bawah ini. Dimana apabila input A atau input B bernilai 1 maka output C akan bernilai 1. B A A B C Gambar 3.5a. Logika OR dalam bentuk hubungan listrik b. Gerbang logika OR Tabel 3.3. Tabel kebenaran logika OR INPUT A INPUT B OUTPUT C LOGIKA NOT Logika NOT dapat direpresentasikan dengan Gambar 3.6 dimana perangkat output lampu akan menyala apabila kondisi saklar A tetap dalam keadaan tertutup. 45

46 Tabel kebenaran logika ini dapat dilihat pada Tabel 3.4. Gerbang logika NOT terkadang disebut juga logika pembalik (inverter). SUMBER TEGANGAN A A C Gambar 3.6a Logika NOT dalam bentuk hubungan listrik b. Gerbang logika NOT Tabel 3.4. Tabel kebenaran untuk logika NOT INPUT A OUTPUT C LOGIKA NAND Pada dasarnya logika NAND merupakan kebalikan dari logika AND. Sehingga apabila nilai bilangan biner dari output logika AND bernilai 1 maka output logika NAND akan bernilai 0. Pada aljabar Boolean notasi logika NAND dituliskan sebagai A. B, dimana sesuai sifat komutatif A. B = B. A. Gerbang logika NAND dan tabel logika kebenaran logika NAND diperlihatkan pada Gambar dan Tabel di bawah ini. A B C Gambar 3.7 Gerbang logika NAND 46

47 Tabel 3.5. Tabel kebenaran logika NAND INPUT A INPUT B OUTPUT C = A. B LOGIKA NOR Jika logika NAND merupakan kebalikan dari logika AND, maka logika NOR merupakan kebalikan dari logika NOT. Pada aljabar Boolean logika NOR dituliskan sebagai A + B, dimana dapat juga dituliskan A + B = B + A. Tabel kebenaran logika NOR dan simbolnya ditunjukkan pada Tabel dan Gambar di bawah ini. A B C Gambar 3.8. Simbol gerbang logika NOR 47

48 Tabel 3.6. Tabel kebenaran logika NOR INPUT A INPUT B OUTPUT C = A + B LOGIKA XOR Sebuah gerbang OR akan menghasilkan output ketika salah satu atau kedua inputnya bernilai 1. Akan tetapi pada kondisi tertentu diperlukan sebuah gerbang yang mamapu menghasilkan output apabila salah satu inputnya, tetapi bukan keduaduanya bernilai 1. Simbol gerbang logika dan Tabel kebenaran logika XOR ( OR exclusive) dapat dilihat di bawah ini. A B C Gambar 3.9 Simbol gerbang logika XOR 48