KEGIATAN BELAJAR 3: PLC dan PNEUMATIK

Transkripsi

1 KEGIATAN BELAJAR 3: PLC dan PNEUMATIK

2 Materi A. Pengenalan Perangkat Keras PLC 1. Sejarah Perkembangan PLC 2. Prinsip Kerja PLC 3. Instalasi PLC dengan Peralatan I/O 4. Perbandingan PLC dengan Kontrol Magnetik 5. Perbandingan PLC dengan Mikrokontroler 6. Perbandingan PLC dengan PC B. Pemrograman PLC 1. Pemograman PLC Diagram Ladder 2. Pemograman PLC Dengan Kode Mnemonic 3. Pemograman PLC dengan CX-Programmer C. Pengenalan Sistem dan Komponen Elektropneumatik D. Kendali Elektropneumatik Berbasis PLC Rangkuman Tugas Tes Formatif Kunci Jawaban Sistem Penilaian Daftar Pustaka Risfendra hal. 2

3 A. Pengenalan Perangkat Keras PLC Programmable Logic Controller (PLC) pada dasarnya adalah sebuah komputer yang khusus dirancang untuk mengendalikan aktifitas suatu mesin secara otomatis. Ditinjau dari fungsinya, PLC dirancang untuk menggantikan relay logic pada rangkaian kendali magnetik. Mesin yang dikendalikan PLC dapat berupa regulasi variabel secara kontinu seperti pada sistem servo (kecepatan, posisi) atau hanya melibatkan aktifitas pengendalian dua keadaan saja (on-off, buka-tutup, berputar-berhenti, nyalapadam, start-stop, naik-turun yang dilakukan secara berulang-ulang seperti umum dijumpai pada mesin perakitan, sistem konveyor, sistem pengisian-pengosongan dan lain sebagainya. Untuk tujuan tersebut diperlukan data informasi dari sensor, PLC sebagai pengendali dan aktuator yang menerima instruksi. Sensor dan aktutor tersebut dipasang pada mesin yang dikendalikan seperti diagram konseptual yang diperagakan pada Gambar 1. Gambar 1. Diagram Konseptual Aplikasi PLC Walaupun istilah PLC secara bahasa berarti pengontrol logika yang dapat diprogram, tetapi pada kenyataannya, PLC secara fungsional tidak lagi terbatas pada fungsi-fungsi logika saja. Sebuah PLC dewasa ini dapat melakukan perhitunganperhitungan aritmatika yang relatif kompleks, fungsi komunikasi, dokumentasi, dan lain sebagainya (sehingga dengan alasan ini dalam beberapa buku manual, istilah PLC sering hanya ditulis sebagai PC - Programmable Controller saja). Risfendra hal. 3

4 Materi ini membahas PLC secara dasar yang dimulai dari sejarah dan perkembangan PLC, prinsip kerja, perbandingan PLC dengan jenis kontroler lainnya serta pemrogramannya. Pembahasan pemograman dalam kegiatan belajar ini lebih ditekankan kepada pengendalian dasar motor listrik yang meliputi kendali langsung (direct online) menggunakan rangkaian pengunci (self-holding), rangkaian operasi bergantian (interlocking), rangkaian operasi berurutan (sequential operation) dan rangkaian kendali motor bintang-segitiga (star-delta). Hal tersebut berkaitan dengan kurikulum atau materi pembelajaran di SMK (Sekolah Menengah Kejuruan) bidang keahlian teknik elektro. 1. Sejarah Perkembangan PLC Secara historis, PLC pertama kali dirancang oleh perusahaan Modicon Company (Modular Digital Controller) sekitar tahun 1968 untuk menggantikan control relay pada proses sekuensial yang dirasakan tidak fleksibel dan berbiaya tinggi. Pada saat itu, hasil rancangan telah benar-benar berbasis komponen solid state dan memiliki fleksibilitas tinggi, hanya secara fungsional masih terbatas pada fungsifungsi kontrol relai saja. Seiring perkembangan teknologi solid state, saat ini PLC telah mengalami perkembangan luar biasa, baik dari ukuran, kepadatan komponen serta dari segi fungsionalnya. Beberapa peningkatan perangkat keras dan perangkat lunak ini di antaranya adalah: a. Ukuran semakin kecil dan kompak. b. Jumlah input/output yang semakin banyak dan padat. c. Beberapa jenis dan tipe PLC dilengkapi dengan modul-modul untuk tujuan kontrol kontinu, misalnya modul ADC/DAC, PID, modul Fuzzy, dan lain-lain. d. Pemrograman relatif semakin mudah. Hal ini terkait dengan perangkat lunak pemrograman yang semakin user friendly. e. Memiliki kemampuan komunikasi dan sistem dokumentasi yang semakin baik. f. Jenis instruksi/fungsi semakin banyak dan lengkap. g. Waktu eksekusi program yang semakin cepat. Dewasa ini, produsen PLC umumnya memproduksi PLC dengan berbagai ukuran, jumlah input/output, instruksi dan kemampuan lainnya yang beragam. Hal ini pada Risfendra hal. 4

5 dasarnya dilakukan untuk memenuhi kebutuhan pasar yang sangat luas, yaitu untuk tujuan kontrol yang relatif sederhana dengan jumlah input/output puluhan, sampai kontrol yang kompleks dengan dengan jumlah input/output mencapai ribuan. Gambar 2 berikut ini memperlihatkan contoh produk PLC yang diproduksi oleh perusahaan Siemens dengan berbagai tipe dan jumlah input/ output yang dapat dijumpai di pasaran. Gambar 2. PLC Produksi Perusahaan Siemens ( Berdasarkan jumlah input/output yang dapat dilayaninya, secara umum PLC dapat dibagi menjadi beberapa kelompok besar (lihat Gambar 3): a. PLC Micro PLC dapat dikatagorikan mikro jika jumlah input/ output pada PLC ini kurang dari 32 terminal b. PLC Small-Medium Katagori ukuran mini ini adalah jika PLC tersebut memiliki jumlah input/output antara 64 sampai 512 terminal. c. PLC Large-Very Large PLC ukuran ini dikenal juga dengan PLC tipe rack PLC dapat dikatagorikan sebagai PLC besar jika jumlah input/ output-nya lebih dari 512 terminal. Risfendra hal. 5

6 Micro Medium Large Gambar 3. Klasifikasi PLC Berdasarkan Jumlah I/O (Bryan, 1997) Daerah arsiran A, B, dan C pada grafik yang diperagakan Gambar 3 menginformasikan bahwa jumlah input/output terminalnya dapat ditingkatkan dengan klasifikasi produk yang berdekatan, yaitu dengan menambahkan external I/O. Fasilitas, kemampuan, dan fungsi yang tersedia pada setiap kategori tersebut pada umumnya berbeda satu dengan lainnya. Semakin sedikit jumlah input/output pada PLC tersebut maka jenis instruksi yang tersedia juga semakin terbatas. Gambar 4. Smart Relay Produksi OMRON dan SIEMENS Risfendra hal. 6

7 Beberapa PLC bahkan dirancang semata-mata untuk menggantikan kontrol magnetic berbasis relai, seperti PLC merek ZEN produksi perusahaan OMRON dam Siemens yang dirancang khusus untuk fungsi-fungsi relai (smart relay) seperti yang diperagakan pada Gambar 4. Untuk menambah fleksibilitas penggunaannya, terutama untuk mengantisipasi perkembangan dan perluasan sistem kontrol pada aplikasi tertentu, PLC dengan ukuran mulai Medium hingga Very Large umumnya dirancang dengan kemasan modular. Artinya, unit input/output PLC berupa modul-modul yang terpisah yang dirakit pada satu rack. Gambar 5 memperagakan PLC yang dikemas compact produksi Mitsubitshi FX3 dan kemasan Modular produksi Siemens. Unit input/output ini dapat berupa unit input/output diskret, atau modul-modul analog seperti unit kontrol PID, A/D, D/A, dan lain sebagainya yang dapat dibeli secara terpisah dari unit CPU PLC tersebut. (a) Gambar 5. Klasifikasi PLC Berdasarkan Kemasan (a) Compact (b) Modular PLC dengan kemasan modular yang diperagakan pada gambar 5 ini lebih popular dikalangan industri, karena disamping fleksibilitas jumlah input/outputnya yang dapat ditambah (diperluas), keuntungan lainnya adalah unsur keselamatan dan ekonomis yang apabila terjadi kerusakan pada satu modul tidak perlu mengganti PLC secara keseluruhan. 2. Prinsip Kerja PLC Secara umum PLC terdiri dari empat bagian utama, hubungan masing-masing bagian secara fungsi diperagakan pada Gambar 6. Bagian utama PLC tersebut adalah: a. Catu Daya (Power Suply) b. Central Processing Unit (CPU) c. Alat Pemrogram (Programming Device) d. Modul input/output (b) Risfendra hal. 7

8 Gambar 6. Blok Diagram PLC (Petruzella, 2005) Interaksi antar komponen utama ini dapat dilihat pada diagram arsitektur PLC yang diperagakan pada Gambar 7. Secara umum interaksi ini mirip dengan arsitektur sebuah komputer. Gambar 7. Arsitektur Sebuah PLC (Petruzella, 2005) Seluruh bagian PLC yang diperagakan pada Gambar 6 (tidak termasuk Programming Device) dan Gambar 7 dirakit menjadi satu kesatuan untuk PLC dengan kemasan compact seperti yang terlihat pada Gambar 5(a). Sedangkan untuk PLC dengan kemasan modular, bagian-bagian utama tersebut disusun terpisah dalam satu rack seperti yang terdapat pada Gambar 8, dengan demikian modifikasi dan penggantian dari bagian bagian PLC menjadi lebih mudah. Risfendra hal. 8

9 Gambar 8. Bagian utama PLC dalam Kemasan Modular (Allen-Bradley) Catu Daya (Power Supply) Bagian ini merupakan sumber tenaga untuk operasional setiap bagian utama dari PLC. Selain itu catu daya juga berfungsi untuk peringantan (warning) dan proteksi yang melindungi setiap bagian utama dari kesalahan tegangan kerja, kesalahan pemasangan peralatan input/output serta melidungi dari kejadian hubung singkat. Spesifikasi catu daya PLC yang umum memiliki tegangan kerja 220 Vac, 120Vac dan 24 Vdc dengan rentang toleransi 10-15%. CPU (Central Processing Unit) CPU merupakan bagian utama dari sebuah PLC yang berfungsi sebagai prosesor untuk mengendalikan (govern) dan memberi perintah (to command) kepada peralatan output (aktuator) berdasarkan kondisi peralatan input (sensor) yang terpasang. Pada bagian ini terdapat komponen pendukung yang disebut memory yang berfungsi untuk menyimpan program dan data yang diakses oleh CPU. Dalam melaksanakan fungsinya, aktifitas CPU meliputi operasi matematika (Mathematic operation), pengolahan data (data handling) dan mendiaknosa program (Diagnostic routines). Programming Device Pemrograman PLC dilakukan dengan sebuag alat pemrogram (programming device). Alat ini pada umumnya dibuat terpisah dari PLC, sehingga dapat digunakan pada beberapa PLC. Beda PLC memiliki alat pemrograman yang berbeda pula, mulai dari yang bisa digenggam (hand-held) sampai dengan yang memiliki papan ketik dan Risfendra hal. 9

10 layar yang dirancang khusus. Hand-held sering digunakan untuk pemograman PLC berukuran kecil. Sifatnya yang kompak, murah dan mudah digunakan, namun memiliki kelemahan tidak dapat menampilkan baris program (logika) yang banyak seperti yang dapat dilakukan pada monitor komputer. Hend-help lebih sering digunakan pada PLC yang terpasang dalam rangka trouble-shooting, modifikasi program dan transfer program ke mesin jamak. Gambar 9 memperagakan bentuk fisik hand-held programming device yang diproduksi OMRON. Gambar 9. Hand-held Programming Device (OMRON) Saat ini, komputer (PC) dan laptop merupakan peralatan pemrograman PLC yang digunakan secara luas. Hal tersebut berkaitan dengan semakin tinggi kecepatan dan semakin rampingnya ukuran peralatan tersebut. Modul Input/Output (Modul I/O) Modul input/output merupakan terminal yang menghubungkan PLC dengan dunia nyata. Komponen yang memberikan informasi dikategorikan sebagai peralatan input, sedangkan komponen yang menerima instruksi dari PLC disebut dengan peralatan output. Cara pemasangan peralatan I/O ke modul I/O PLC adakalanya berbeda untuk produk PLC yang berbeda, biasanya setiap produk PLC selalu menyertakan petunjuk instalasi tersebut pada manual book nya. Adapun spesifikasi dan jenis modul I/O tersebut juga berbeda untuk setiap produk PLC. Dari jenisnya, modul I/O dapat dikelompokkan menjadi 2 jenis. a. Digital I/O Modul (DI DO) Modul I/O jenis ini hanya menerima informasi dan memberikan instruksi dengan kondisi data dua keadaan saja (data biner) seperti 0/1, high/low, 0V/+24V, open/closed, start/stop, on/off dan run/stop dengan spesifikasi tegangan 24 Vdc, 120Vac, dan 220Vac. Risfendra hal. 10

11 b. Analog I/O Modul (AI AO) Analog I/O modul dapat menangani data linier atau kontinyu, sehingga mampu melakukan kendali loop tertutup dengan aksi kendali kontinyu seperti kendali kecepatan, posisi, level, temperatur dan lain sebagainya dengan spesifikasi pada umumnya 0 ~ 10 Vdc. 3. Instalasi PLC dengan Peralatan I/O Pada dasarnya, operasional sistem kendali berbasis PLC ini relatif sederhana: peralatan luar dikoneksikan dengan modul input/output PLC yang tersedia, selanjutnya dilakukan pemrograman sesuai dengan urutan kerja mesin yang sesuai dengan perencanaan. Peralatan ini dapat berupa sensor digital, sensor analog, push button, limit switch, motor starter, solenoid, lampu, contactor, heater dan lain sebagainya. Gambar 10 memperlihatkan beberapa peralatan input/output yang umum digunakan bersama aplikasi PLC beserta simbolnya. I N P U T O U T P U T D E V I C E D E V I C E Push Button Selector Switch Limit Switch Proximity Sensor Pilot Lamp Solenoid Valve Contactor Motor Gambar 10. Peralatan I/O Beserta Simbol Peralatan input/output yang digunakan tersebut sudah disesuaikan dengan ukuran dan keperluan di industri. Sehingga peralatan-peralatan tersebut dapat dipasang dengan kelengkapan lainnya pada papan kendali (control panel). Gambar 11 memperagakan sebuah panel kontrol industri yang dipengkapi dengan peralatan input berupa push button dan selector switch, serta peralatan output berupa HMI (Human Machine Interface) panel, lampu indikator dan parameter indikator. Risfendra hal. 11

12 Gambar 11. Peraltan Input/Output yang Terpasang pada Panel Kontrol Perlu diingatkan kembali bahwa peralatan input merupakan peralatan yang meberikan informasi (Detect information) ke PLC (execute programs) yang disimbolkan dengan panah menuju PLC (masuk), sedangkan peralatan output merupakan peralatan yang menerima instruksi (Output results) dari PLC yang dilambangkan dengan panah menjauhi PLC (keluar). Ilustrasi hubungan PLC dengan peralatan I/O ini diperagakan pada Gambar 12. Gambar 12. Ilutrasi Hubungan PLC dengan Peralatan Input/Output Setiap perlatan input yang dihubungkan dengan terminal input modul PLC memiliki alamat masing-masing. Demikian juga halnya dengan perlatan output, setiap Risfendra hal. 12

13 yang dihubungkan dengan terminal output PLC juga memiliki alamat. Alamat-alamat tersebut yang diakses oleh PLC ketika mengeksekusi program. Diagram pengawatan untuk instalasi peralatan I/O dengan modul I/O PLC dapt merujuk pada buku panduan masing-masing produk PLC. Sebagai ilustrasi umum, Gambar 13 memperagakan diagram pengawatan untuk instalasi antara peralatan input dengan modul input PLC. Prinsip dasarnya adalah ketika mengaktifkan push button berarti memberikan tegangan ke modul input PLC berlamat 01, sedangkan jika sensor aktif maka tegangan +24Vdc masuk ke input PLC dengan alamat 06. Gambar 13. Instalasi Peralatan dengan Modul Input PLC (DI) Gambar 14. Instalasi Peralatan dengan Modul Output PLC (DO) Risfendra hal. 13

14 Gambar 14 memperagakan diagram pengawatan untuk instalasi perlatan output pada modul output PLC dengan spesifikasi 24 Vdc. Dengan demikian, jika mengaktifkan peralatan dengan tegangan kerja yang berbeda (Motor 220 Vac) maka diperlukan sebuah relai yang tentunya tegangan kerja koilnya adalah 24 Vdc. Untuk mengatasi tegangan kerja peralatan output yang tidak sama, maka pada umumnya untuk PLC dengan kemasan compact disediakan modul output yang memiliki terminal common (COM) lebih dari satu seperti yang diperlihatkan pada Gambar 15. Gambar 15.. Instalasi Output PLC (DO) dengan Terminal COM Lebih dari Satu 4. Perbandingan PLC dengan Kontrol Magnetik Seperti telah dijelaskan sebelumnya, perancangan PLC pada awalnya dimaksudkan untuk menggantikan kontrol magnetik dengan relay logic yang tidak fleksibel. Beberapa keuntungan penggunaan PLC disbanding kontrol magnetik untuk pengontrolan mesin atau proses di antaranya adalah: a. Bersifat Flexible, artinya fungsi kontrol dapat secara mudah diubah dengan mengganti program melalui software tanpa mengubah pengawatannya. b. Waktu implementasi proyek dapat diselesaikan secara lebih cepat, larena hanya menghubungkan PLC dengan peralatan luar dan selebihnya dihubungkan secara softwired dengan program PLC Risfendra hal. 14

15 c. Pengabelan (wiring) relatif sederhana dan rapi, karena logika-logika kendali dibangun di dalam PLC secara software. Gambar 16 memperagakan perbandingan tersebut secara fisik. d. Troubleshooting menjadi lebih mudah dan lebih cepat melalui inspeksi routines pada software melalui fasilitas debug, ladder monitoring dan lain sebagainya. e. Monitoring sistem kendali proses yang terintegrasi, sehingga aktifitas mesin dapat dipantau pada ruangan/lokasi terpisah. Terlebih lagi dengan teknologi saat ini semua data aktifitas sistem kendali dapat dikoneksikan kedalam jaringan internet. Relay-Based Control Panel PLC-Based Control Panel Gambar 16. Perbandingan Pengawatan Panel Kontrol Magnetic dengan PLC 5. Perbandingan PLC dengan Mikrokontroler Mikrokontroler pada dasarnya merupakan sebuah komputer yang dirancang untuk dapat juga melakukan tugas-tugas pengendalian seperti yang dapat dilakukan PLC. Secara fungsional, PLC dan mikrokontroler ini adalah sama-sama berfungsi sebagai kontroler, tetapi secara teknis pengontrolan mesin atau plant dengan mikrokontroler relatif lebih sulit. Hal ini terkait dengan perangkat keras dan perangkat lunak dari mikrokontroler tersebut. Dalam hal ini, pengontrolan mesin atau plant dengan mikrokontroler memerlukan perancangan pengondisi sinyal tambahan pada port input/outputnya sebagai antarmuka dengan peralatan luar yang umum digunakan di industri. Di samping itu, umumnya pemrograman mikrokontroler ini dilakukan dengan menggunakan bahasa pemograman yang relatif lebih sulit dan butuh waktu khusus yang lebih dalam mempelajarinya. Risfendra hal. 15

16 (a) Gambar 17. Perbandingan Konstruksi Fisik (a) PLC (b) Mikrokontroler Dalam hal ini modul input/output PLC sudah dirancang khusus dan sesuai dengan parameter peralatan input/output di industri dan pemogramannya juga lebih sederhana yang mengadopsi diagram pengawatan kelistrikan. Secara ringkas perbandingan PLC dengan mikrokontroler terdapat pada Tabel 1, adapun perbandingan secara fisiknya diperagakan pada Gambar 17. Tabel 1. Perbandingan PLC dengan Mikrokontroler Persamaan Perbedaan a. Berbasis Mikroprosesor a. PLC dirancang untuk keperluan aplikasi industri b. Dilengkapi memori untuk penyimpan b. Terminal I/O PLC dirancang untuk program antarmuka kendali relai c. Memiliki terminal Input/Output c. Memiliki bahasa pemograman khusus: Ladder Diagram 6. Perbandingan PLC dengan PC (Personal Computer) Dengan perangkat antarmuka tambahan misalnya PPI 8255, sebuah PC dapat digunakan untuk mengendalikan peralatan luar, tetapi perancangan PC tidak dimaksudkan untuk digunakan sebagai perangkat pengendali, melainkan pengolahan data misalnya PC tidak dirancang untuk ditempatkan pada lokasi dengan getaran ekstrim yang umum dijumpai di pabrik, selengkapnya lihat Table 2. Tabel 2. Perbandingan PLC dengan Komputer PLC Komputer a. Dirancang untuk lingkungan industri yang ekstrim a. Dirancang untuk pengolah data dan perhitungan. b. Dapat beroperasi pada ruangan dengan temperature tinggi b. Tidak dapat beroperasi pada lingkungan yang ekstrim c. Tahan terhadap nois dan guncangan c. Beragam bahasa pemograman d. Hanya untuk satu fungsi d. Dapat melakukan multi fungsi (b) Risfendra hal. 16

17 Gambar 18. Komputer Sebagai Mitra PLC Bekerja Dalam Jaringan Dalam sistem kontrol dewasa ini, sebuah PC selain dapat digunakan sebagai perangkat pemrograman, PLC juga umum digunakan untuk monitoring dan menjadi perangkat komunikasi antara PLC dengan komputer utama, misalnya pada sistem kontrol skala besar seperti diperlihatkan Gambar 18. Dengan kata lain, saat ini dapat dinyatakan bahwa komputer merupakan mitra tak terpisahkan dalam penggunaan PLC sebagai media monitoring dan pengolahan data secara terintegrasi. Konfigurasi ini lebih dikenal dengan nama sistem SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). Dengan konfigurasi ini, aktifitas sistem kendali industri disimpan dalam pangkalan data serta dapat dimonitor dan diawasi dari lokasi yang berbeda (jarak jauh). Risfendra hal. 17

18 B. Pemrograman PLC Sebelum membahas tentang pemrograman PLC ada baiknya mengenal prinsip kerja PLC dalam proses operasionalnya melakukan tiga operasi utama: 1. Membaca data masukan dari perangkat luar melaui modul input, 2. Mengeksekusi program kontrol yang tersimpan di memori PLC, 3. Meng-update atau memperbaharui data pada modul output. Ketiga proses tersebut dinamakan proses scanning, proses scanning tersebut dapat diilustrasikan pada Gambar 19. Gambar 19. Ilustrasi Proses Scanning yang Dilakukan PLC Secara teknis, program pada memori PLC yang digunakan untuk mengontrol peralatan luar dibuat dan dimasukkan dengan menggunakan perangkat pemrograman, yaitu unit miniprogrammer atau Console seperti yang telah diperagakan pada Gambar 9. Pemakaian Console terbatas untuk satu merek produk PLC saja. Oleh karena itu, dewasa ini seiring dengan desain komputer (PC) semakin kompak dan portable, maka pada umumnya pemrograman PLC menggunakan komputer dengan perangkat lunak diinstalkan padanya. Gambar 20 memperagakan penggunaan komputer (Laptop) untuk memprogram PLC. Berbeda produk PLC maka beragam pula program aplikasi yang digunakan, misalnya perangkat lunak Syswin dan CX-Programmer digunakan untuk memprogram PLC produksi OMRON, perangkat lunak KGL untuk PLC produksi LG, perangkat lunak TIA portal untuk PLC Siemens dan lain sebagainya. Risfendra hal. 18

19 Gambar 20. Pemograman PLC Menggunakan Komputer (Laptop) Komputer (Laptop) lebih banyak digunakan dibandingkan dengan Console, karena fungsi Console terbatas untuk pembuatan program yang sedarhana dan editing program PLC saja. Pemrograman PLC dengan menggunakan Console biasanya dilakukan dengan mengetikkan baris-baris simbol program pada level rendah (menggunakan instruksi-instruksi mnemonic, seperti LD, NOT, AND, dan lain sebagainya), jika menggunakan komputer, program PLC dapat dibuat langsung dengan menggunakan teknik standar pemrograman sekuensial, yaitu bahasa pemrograman diagram ladder. Pembuatan dari diagram ladder ini dapat langsung digambar dengan fasilitas GUI (Graphical User Interface) pada perangkat lunak tersebut. Program yang telah dibuat selanjutnya ditransfer ke PLC melalui modul komunikasi standar yang tersedia pada komputer pada umumnya seperti port serial RS-232, USB (COM) dan Ethernet TCP/IP. Bahkan dewasa ini komunikasi pemrograman PLC sudah dapat dilakukan dengan teknologi tanpa kabel (wireless). Perangkat lunak komputer untuk pemrograman PLC ini juga sudah dilengkapi dengan fasilitas monitoring dan langkah-langkah komunikasi yang mudah dan user friendly. Gambar 21 memperagakan tampilan GUI perangkat lunak CX-Programmer untuk pemrograman produk PLC dari perusahaan OMRON. Ada lima metoda atau bahasa pemograman PLC yang telah distandardisasi penggunaannya oleh IEC (International Electrical Commission), yaitu: 1. Diagram Ladder (Ladder Diagram, LAD) - Pemrograman berbasis logika relai, cocok digunakan untuk persoalan-persoalan kontrol diskret yang input/output hanya memiliki dua kondisi On atau Off seperti pada sistem kontrol konveyor, lift, dan kontrol motor-motor industri. Risfendra hal. 19

20 Gambar 21. Bahasa pemrograman diagram ladder Ladder diagram adalah sebuah bahasa pemrograman gambar diturunkan dari diagram rangkaian pengawatan kontrol relai secara langsung. Ladder diagram terdiri dari susunan kontak-kontak yang disusun dari sebelah kiri ke kanan pada diagram; kontak-kontak ini disambungkan ke elemen-elemen pensakelaran (kontak NO/NC) melalui jalur arus dan elemen koil. Gambar 21 memperagakan contoh bahasa pemograman diagram ladder. 2. List Instruksi (Instruction List, STL - Statement List) - Pemrograman dengan menggunakan instruksi-instruksi bahasa level rendah (Mnemonic) seperti LD/STR, NOT, AND dan lain sebagainya. Sebagai contoh, diagram ladder yang diperagakan pada Gambar 21 dapat ditulis dalam bentuk STL atau kode mnemonic sebagai berikut: LD Benda_typeA OR Benda_typeB AND Benda_ada AND Bor_oke OUT Lengan_masuk 3. Diagram Blok Fungsional (Function Blok Diagram, FBD) - Pemrograman berbasis aliran data secara grafis. Banyak digunakan untuk tujuan kontrol proses yang melibatkan perhitungan-perhitungan kompleks dan akuisisi data analog. Bahasa ini mengadopsi diagram logika rangkaian elektronika, Gambar 22 menunjukkan diagram blok fungsional yang dikonversikan dari diagram ladder pada Gambar 21. Gambar 22. Diagram blok fungsional dari ladder diagram pada Gambar 21 Risfendra hal. 20

21 4. Diagram Fungsi Sekuensial (Sequensial Function Charts, SFC) - Metode grafis untuk pemrograman terstruktur yang banyak melibatkan langkahlangkah rumit, seperti pada bidang robotika, perakitan kendaraan, Batch Control, dan lain sebagainya. 5. Teks Terstruktur (Structured Text, ST) - Tidak seperti keempat metode sebelumnya, pemrogaman ini menggunakan statemen-statemen yang umum dijumpai pada bahasa level tinggi (high level programming) seperti If-'Then, Do-While, Case, For- Next, dan lain sebagainya. Dalam aplikasinya, model ini cocok digunakan untuk perhitungan-perhitungan matematis yang kompleks, pemrosesan tabel dan data, serta fungsifungsi kontrol yang memerlukan algoritma khusus. Sebagai contoh, bahasa pemrograman Teks terstruktur untuk diagram ladder pada Gambar 21 adalah: Lengan_masuk = Benda_typeA OR Benda_typeB) AND Benda_ada AND Bor_oke; Walaupun hampir semua vendor PLC telah mendukung kelima model pemrograman tersebut, namun bahasa pemrogaman diagram Ladder merupakan bahasa pemrogaman yang populer dan umum digunakan dikalangan industri. Gambar 23. Tampilan GUI perangkat lunak CX-Programmer untuk PLC OMRON. Alasan utamanya adalah karena diagram ini sangat mudah untuk dipahami dan karena insinyur atau teknisi di industri umumnya telah lebih dahulu familiar dengan Risfendra hal. 21

22 jenis diagram ladder elektromekanis. Karena diagram ladder disusun menggunakan simbol-simbol komponen elektromekanis, maka mudah dipahami dan dimengerti hanya dengan kemampuan menalar (logika). 1. Diagram Ladder Diagram ladder atau diagram tangga adalah satu cara untuk menggambarkan proses kontrol sekuensial yang umum dijumpai di industri. Diagram ini merepresentasikan interkoneksi antara perangkat input dan perangkat output dalam suatu sistem kontrol. Dinamakan diagram ladder (tangga) karena diagram ini mirip dengan tangga. Seperti halnya sebuah tangga yang memiliki induk (rail) dan sejumlah anak tangga (rung atau network). Gambar 22 berikut memperlihatkan salah satu contoh diagram ladder elektromekanis sederhana dengan sebuah anak tangga. Gambar 24. Diagram Ladder Elektromekanis Gambar 22 memperagakan rangkaian dengan simbol komponen listrik yang umum dijumpai dalam sistem diagram ladder elektromekanis. Pada awalnya, diagram ladder ini digunakan untuk merepresentasikan rangkaian logika kontrol secara hardwired untuk mesin-mesin atau peralatan. Karena luasnya pemakaian maka diagram tersebut menjadi standar pemrograman kontrol sekuensial yang banyak ditemui di industri. Rangkaian diagram ladder elektromekanis yang bersifat hardwired ini pada dasamya secara langsung dapat diimplementasikan dengan menggunakan PLC. Rangkaian logika kontrol pada diagram diimplementasikan secara softwired dengan menggunakan software. Risfendra hal. 22

23 Gambar 25. Implementasi Diagram Ladder PLC untuk Rangkaian pada Gambar 22 Gambar 23 memperlihatkan transformasi untuk Gambar 22 ke dalam bentuk diagram ladder PLC beserta diagram pengawatannya. Dalam diagram pengawatan ini, peralatan input/output seperti push button, limit switch, lampu, solenoid, dan lain sebagainya dikoneksikan pada modul antarmuka PLC. Adapun diagram ladder-nya diimplementasikan secara softwired di dalam memori PLC dengan menggunakan relai-relai dan kontaktor-kontaktor internal yang bersifat software. Relai-relai internal ini merupakan alamat alamat bit pada memori PLC. Secara umum, logika pada Gambar 23 dapat dijelaskan sebagai berikut. Dalam keadaan normal, peralatan yang terhubung dengan modul input ini berada dalam keadaan terbuka sehingga kontaktor-kontaktor internalnya pun berada dalam keadaan yang sama. Jika salah satu perangkat masukan ini aktif maka keadaan kontak yang sesuai dengan alamatnya juga akan berubah. Misalnya jika PB 1 ditekan dan LS I ada dalam keadaan tertutup maka akan terjadi aliran daya melewati koil internal PL sehingga koil akan diaktivasi. Hal ini secara langsung akan mengaktifkan lampu PL yang terhubung dengan modul output PLC tersebut. Untuk lebih memahami hubungan antara diagram ladder elektromekanis dan transformasi diagram ladder PLC-nya ini, perhatikan Gambar 24 (kiri). Pada gambar ditunjukkan berbagai kombinasi masukan yang mungkin terjadi beserta konsekuensinya pada keluaran sistem tersebut, garis warna biru pada gambar menunjukkan adanya aliran daya pada titik tersebut, sedangkan Gambar 24 (kanan) menunjukkan diagram ladder PLC beserta diagram penyambungan instalasi pelatan input dan peralatan output pada masing masing sisi PLC. Risfendra hal. 23

24 Gambar 26. Hubungan Antara Diagram Ladder Elektromekanis Sederhana dengan Transformasi Diagram Ladder PLC Risfendra hal. 24

25 Beragam instruksi yang umum digunakan dalam pemogram PLC dengan bahasa Ladder Diagram diperagakan dalam bentuk simbol dan fungsi seperti yang terdapat pada Tabel 3. Tabel 3. Simbol dan Fungsi Komponen Diagram Ladder yang Umum Digunakan Simbol Fungsi Mouse ke fungsi select Normally Open Contact Normally Close Contact Horizontal Connector Vertical Connector Normally OFF Output Normally ON Output Function Timer Counter Negate / Differentiate Delete Item Open Project Save Project Print Object Cut Items Copy Items Paste Items Undo Data Force (jika Online) Data Set (jika Online) Choose Editor Select Network Risfendra hal. 25

26 Insert Network Delete Network Test Network Block Manager Edit Address Symbols Edit Network Symbols Statement List Communications Connect PLC Mode (jika Online) Monitoring (jika Online) Online Edit (jika Online) Overview Mode 2. Pemograman PLC dengan Kode Mnemonic Pada bagian ini akan dibahas pemrograman dengan menggunakan kode Mnemonik untuk salah satu PLC yang sering dijumpai yaitu PLC Omron. Hal ini dimaksudkan supaya pembahasan lebih fokus, dan mengingat bahwa program antara PLC yang satu dengan yang lain secara prinsip hampir sama. Untuk memudahkan pemahaman, maka penulisan kode mnemonik disertakan dengan diagram ladder. Tabel 3 memaparkan prinsip pendekatan kode mnemonik terhadap diagram ladder. Tabel 4. Pendekantan kode mnemonik terhadap diagram ladder. Kode Mnemonik Ladder diagram LD (load) LD NOT AND Risfendra hal. 26

27 AND NOT OR OR NOT a. LD (LOAD) dan LD NOT (LOAD NOT) Kondisi pertama yang mengawali blok logika di dalam diagram tangga berkaitan dengan instruksi LOAD (LD) atau LOAD NOT (LD NOT). Gambar memperagakan contoh instruksi ini dan pebandingannya dengan diagram ladder. Gambar 27. Kode Mnemonik untuk Instruksi LD dan LD NOT b. AND dan AND NOT Jika terdapat dua atau lebih kondisi yang dihubungkan seri pada garis instruksi yang sama maka kondisi pertama menggunakan instruksi LD atau LD NOT, dan sisanya menggunakan instruksi AND atau AND NOT. Gambar 28 menunjukkan suatu penggalan diagram tangga yang mengandung tiga kondisi yang dihubungkan secara seri pada garis instruksi yang sama dan berkaitan dengan instruksi LD, AND NOT, dan AND. Masing-masing instruksi tersebut membutuhkan satu baris kode mnemonik. Gambar 28. Kode Mnemonic untuk Instruksi AND dan AND NOT Risfendra hal. 27

28 c. OR dan OR NOT Jika dua atau lebih kondisi yang dihubungkan paralel, artinya dalam garis instruksi yang berbeda kemudian bergabung lagi dalam satu garis instruksi yang sama maka kondisi pertama terkait dengan instruksi LD dan LD NOT dan sisanya berkaitan dengan instruksi OR dan OR NOT. Gambar 29 menunjukkan tiga buah instruksi yang berkaitan dengan instruksi LD NOT, OR NOT, dan OR. Masing-masing instruksi tersebut membutuhkan satu baris kode mnemonik. d. Kombinasi Instruksi AND dan OR Jika instruksi AND dan OR digabung atau dikombinasikan dalam suatu rangkaian tangga yang kompleks maka bisa dipandang satu persatu, artinya bisa dilihat masing-masing hasil gabungan dua kondisi menggunakan instruksi AND atau OR secara sendiri-sendiri kemudian menggabungkannya menjadi satu kondisi menggunakan instruksi AND atau OR yang terakhir. Gambar 30 menunjukkan contoh diagram tangga yang mengimplentasikan cara seperti tersebut di atas. Gambar 29. Kode Mnemonic untuk instruksi OR dan OR NOT Gambar 30. Kode Mnemonic untuk Kombinasi AND dan OR Risfendra hal. 28

29 e. Instruksi AND LD Instruksi ini tidak berhubungan dengan suatu kondisi tertentu pada diagram tangga, melainkan untuk menyatakan hubungan antar blok-blok logik, misalnya instruksi AND LD akan meng-and-logik-kan kondisi eksekusi yang dihasilkan oleh dua blok logik, demikian juga dengan OR LD untuk meng-or-logikkan kondisi eksekusi yang dihasilkan dua blok logik. Gambar 31 menunjukkan contoh penggunaan blok logik AND LD yang terdiri atas dua blok logik, yang akan menghasilkan kondisi ON jika blok logik kiri dalam kondisi ON (salah satu dari IR atau IR yang ON) dan blok logik kanan juga dalam keadaan ON (IR dalam kondisi ON atau IR dalam kondisi OFF). Gambar 31. Kode Mnemonik untuk Instruksi AND LD Gambar 32. Kode Mnemonik untuk Instruksi OR LD Risfendra hal. 29

30 f. Instruksi OR LD Instruksi ini digunakan untuk meng-or-logik-kan dua blok logika. Gambar 32 menunjukkan contoh penggunaan blok logik OR LD yang terdiri atas dua blok logik. Kondisi eksekusi ON akan dihasilkan jika blok logik atas atau blok logik bawah dalam kondisi ON. Artinya, IR dan kondisi ON dan IR dalam kondisi OFF atau IR dan IR dalam kondisi ON). Untuk membuat kode mnemonik diagram tangga yang kompleks, caranya dengan cara membagi membagi diagram tersebut ke dalam blok-blok logik yang besar, kemudian membagi lagi blok yang besar tersebut menjadi blok-blok logik yang lebih kecil, demikian seterusnya hingga tidak perlu lagi dibuat blok yang lebih kecil lagi. Gambar 33. Kode Mnemonik untuk Instruksi yang Kompleks Risfendra hal. 30

31 Blok-blok ini kemudian masing-masing dikodekan, mulai dari yang kecil, dan digabungkan satu per satu hingga membentuk diagram tangga yang asli. Instruksi blok logik AND LD dan OR LD hanya digunakan untuk menggabungkan dua blok logik saja (blok logik yang digabungkan berupa hasil penggabungan sebelumnya, atau hanya sebuah kondisi tunggal). Gambar 33 memperlihatkan suatu contoh diagram tangga yang kompleks, yang dapat dibagi dua blok besar (blok A dan B). Blok A dapat dibagi lagi menjadi dua blok yang lebih kecil (blok A1 dan A2), dan blok B dibagi menjadi dua blok yang lebih kecil, yaitu blok B1 dan B2. Kemudian blok-blok logik yang kecil ini ditulis terlebih dahulu, diawali dengan menuliskan blok A1 (alamat dan 00001) dan blok A2 (alamat dan 00003), kemudian digabung menggunakan instruksi blok logik OR LD (alamat 00004). Selanjutnya blok B1 dituliskan (alamat dan 00006) dilanjutkan dengan blok B2 (alamat dan 00008) dan digabung dengan instruksi blok logik OR LD (alamat 00009). Hasilnya berupa blok A dan blok B yang kemudian juga digabung menggunakan blok logik AND LD (alamat 00010). 3. Pemograman PLC dengan CX-Programmer Dalam subtema ini dijelaskan langkah langkah pemrograman PLC menggunakan perangkat lunak CX-Programmer. Perangkat lunak tersebut disediakan untuk berbagai tipe PLC produk OMRON. Salah satu kelebihan perangkat lunak ini dibandingkan dengan Syswin (juga produksi OMRON) adalah kemampuan untuk simulasi ladder diagram tanpa harus tersambung dengan perangkat keras PLC nya. Adapun langkah-langkah dalam menggukan perangkat lunak ini adalah sebagai berikut: a. Aktifkan software CX-Programmer start all programs OMRON CX-One CX-Programmer Pemilihan menu untuk mengaktifkan aplikasi CX-Programmer melalui jendela awal windows dipergakan pada Gambar 34. Cara lain adalah dengan double klik pada ikon CX-Programmer pada desktop. b. Selanjutnya lakukan pemilihan untuk lembar kerja baru dengan klik File New... Cara lainnya adalah dengan klik langsung pada ikon, setelah itu akan muncul jendela kerja seperti yang diperagakan pada Gambar 35. Risfendra hal. 31

32 Gambar 34. Mengaktifkan Aplikasi CX-Programmer dari Menu Windows Start Gambar 35. Tampilan jendela untuk memulai pekerjaan baru. Device Name : dapat diisi sesuai keperluan Device Type : diisi dengan tipe PLC yang diprogram c. Masukkan tipe PLC Omron yang akan deprogram (CPM1A/CPM2*/CQM1H/CP1E), sesuaikan tipe CPU dengan klik setting seperti Gambar 36. Lanjutkan klik OK Risfendra hal. 32

33 Gambar 36. Jendela CX-Programmer untuk Menyesuaikan Tipe PLC yang Diprogram Jika tipe PLC yang dipilih CP1E, maka network type dengan sendirinya akan terisi dengan USB. Namun jika tipe PLC diisi dengan CPM1A, CPM2*atau CQM1H, maka network type akan menunjukkan SYSMAC WAY, hal ini harus diteruskan dengan klik Setting Driver Port Name (Sesuaikan dengan saluran COM yang tersambung USB to serial converter) Catatan: Cara melihat alamat COM yang tersambung dengan USB converter adalah seperti langkah berikut: Start click kanan Computer Properties Device Manager Ports (COM&LPT) Gambar 37. Jendela CX-Programmer untuk Pengaturan Alamat Port COM yang Digunakan. Risfendra hal. 33

34 d. Hubungkan PLC dengan Komputer melalui komunikasi serial (USB). Seperti yang diperagakan Gambar 38 (untuk PLC tipe CP1E). Hubungan PLC dengan Komputer menggunakan USB-serial converter diperlihatkan pada Gambar 39. USB Gambar 38. Koneksi Komputer dengan PLC Trianer Unit (USB) USB USB to SERIAL converter RS-232 Gambar 39. Koneksi Komputer dengan PLC (dengan USB to serial converter) e. Selanjutnya akan tampil lembar kerja untuk membuat program Ladder Diagram seperti yang diperagakan pada Gambar 40. Gambar 40. Lembar kerja untuk Membuat Ladder Diagram Risfendra hal. 34

35 f. Masukkan Komponen Input, Output dan instruksi PLC sesuai kebutuhan program. a. Simbol kontak berturut-turut: NO, NC, paralel NO, paralel NC b. Garis vertikal, Garis Horizontal c. Coil, Closed Coil, Instruction Klik simbol kontak NO atau NC, lalu tempatkan pada Rung 0 dan beri alamat input : diisi dengan alamat input (contoh: ) OK diisi dengan nama input (contoh: Tombol 1) OK Selanjutnya klik simbol Coil, lalu tempatkan pada bagian sebelah kanan Rung 0 sebagai output nya: diisi dengan alamat output (contoh: ) OK diisi dengan nama output (contoh: Lampu 1) OK Setelah lengkap input dan output dalam satu Rung, maka sudah terdapat satu program diagram Ladder seperti yang diperagakan pada Gambar 41. Perhatikan: Alamat I/O sesuaikan dengan Tipe PLC yang diprogram (lihat manual book) Gambar 41. Satu Rung Program yang Terdiri Satu Input dan Satu Output Risfendra hal. 35

36 Secara sederhana dapat dikatakan bahwa fungsi program pada Gambar 41 adalah output di alamat (Lampu 1) akan aktif jika input yang beralamat di (Tombol 1) diaktifkan. g. Selanjutnya, sebelum di transfer ke PLC, program yang telah dibuat dapat di simulasikan terlebih dahulu dengan cara: Pada menu bar klik Simulation Work Online Simulator seperti yang diperagakan pada Gambar 42. Atau dapat juga dengan menekan shortcut Ctrl+Shift+W. Gambar 42. Mengaktifkan fasilitas simulasi Selanjutnya, muncul control panel simulator seperti yang diperlihatkan Gambar 43. Gambar 43. Control Panel Simulator. Run (Monitor Mode) Stop (Program Mode) h. Aktifkan input yang diprogram dengan merubah keadaannya menjadi on atau off dengan cara: klik kanan pada input yang akan diaktifkan lalu klik Set On seperti yang diperagakan pada Gambar 44. Risfendra hal. 36

37 Gambar 44. Cara mengaktifkan kontak input dalam mode simulasi. Hasil simulasi untuk program yang telah dibuat diperagakan pada Gambar 45. Dalam mode monitoring, Rung yang aktif berwarna hijau. Dengan fasilitas ini, program yang dibuat dapat diuji sebelum ditransfer ke PLC. Akhiri dengan keluar dari simulasi: Simulation Work Online Simulator Exit Simulator Gambar 45. Baris program yang sedang aktif dalam mode monitoring simulasi Risfendra hal. 37

38 i. Jika hasil simulasi sudah sesuai dengan yang diinginkan, maka program dapat ditransfer ke PLC untuk selanjutnya diuji cobakan. Cara transfer program ke PLC didahului dengan menghubungkan (online) PLC dengan Komputer dengan cara klik ikon atau klik menubar PLC Work Online Yes Selanjutnya muncul dialog box seperti yang diperagakan Gambar 46 (Klik Yes). Gambar 46. Dialog box untuk melanjutkan koneksi PLC (online) j. Transfer program Ladder Diagram yang telah dibuat ke PLC dengan klik ikon atau klik menubar PLC Transfer To PLC Selanjutnya muncul dialog box seperti yang ditunjukkan pada Gambar 47. Dialog box ini memastikan tidak ada masalah saat mode operasi PLC dihentikan (Stop), karena ketika transfer program ke PLC dilakukan maka mode operasi PLC menjadi mode program. Jika penulisan program benar dan proses transfer berhasil, maka akan diperlihatkan jendela seperti yang diperagakan Gambar 48, lanjutkan dengan klik OK. Gambar 47. Dialog box untuk transfer program ke PLC Risfendra hal. 38

39 Gambar 48. Jendela indikator bahwa proses transfer program ke PLC telah berhasil. Selanjutnya kembali diingatkan untuk memastikan tidak terjadi masalah ketika PLC dioperasikan kembaali, karena setelah selesai transfer program maka PLC akan diset ke mode operasi RUN seperti yang diperagakan pada Gambar 49. Gambar 49. Konfirmasi sebelum PLC diaktifkan dalam mode operasi RUN. Secara manual, mode operasi RUN dapat diaktifkan dengan klik ikon, atau menekan tombol hot key Ctrl+4. k. Memantau/mengamati dari operasional PLC yang telah diprogram dapat dilakukan dengan mengaktifkan fasilitas Toggle PLC monitoring yaitu dengan cara klik pada menubar PLC Monitor Monitoring, atau klik pada icon atau menekan hot key Ctrl+M. Sehingga aktifitas program yang diakses dapat diamati melalui warna hijau yang ditebalkan. l. Mode operasi PLC ketika pertama kali diaktifkan dapat diatur, apakah langsung dalam keadaan mode Program, Monitor atau RUN. Normalnya, jika program yang ditransfer sudah tetap dan PLC sudah terhubung dengan mesin/alat yang Risfendra hal. 39

40 dikendalikan, maka PLC diharapkan langsung beroperasi dalam mode RUN. Caranya adalah dengan klik PLC Edit Settings, atau langsung klik 2 kali pada Setting di Project Docking. Cara pemilihan menu Setting untuk pengaturan mode operasi startup PLC diperlihatkan pada Gambar 50 dan Gambar 51. Gambar 50. Pemilihan menu Settings untuk pengaturan mode startup PLC Gambar 51. Jendela pengaturan mode startup PLC m. Terakhir, lakukan penyimpanan file dengan langkah klik pada menubar File Save (buat nama file) tentukan Folder klik Save. n. Operasikan dan amatilah aktifitas PLC, apakah sudah sesuai fungsinya dengan program yang diinginkan? Risfendra hal. 40

41 Latihan 1. Ikuti langkah pemograman untuk setiap tahapannya (sampai langkah ke n) Latihan 2. Sebelum membuat program latihan 2 dan berikutnya, daftarkan nama dan alamat input yang digunakan pada tabel alokasi I/O berikut ini: Perhatikan: Alamat I/O sesuaikan dengan Tipe PLC yang diprogram (lihat manual book) Tabel Alokasi I/O INPUT OUTPUT Device Name Symbol Address Device Name Symbol Address Push Button PB Indicator Lamp Q Selanjutnya, buatlah ladder diagram seperti Gambar Berikut. Jika sudah selesai, lakukan aktifitas transfer, running dan monitoring seperti yang telah anda lakukan pada Latihan 1. Latihan 3. Risfendra hal. 41

42 Latihan 4. Buatlah program ladder diagram untuk mengaktifkan semua output dengan menekan masing-masing input-nya. Lampu dialamat 00 diaktifkan dengan tombol dialamat 00, lampu dialamat 01 diaktifkan dengan tombol 01, dan seterusnya. Perhatikan: Alamat I/O sesuaikan dengan Tipe PLC yang diprogram (lihat manual book) Risfendra hal. 42

43 C. Pengenalan Sistem dan Komponen Elektropneumatik Penggabungan teknologi listrik dan pnematik telah memegang peranan penting dalam pengembangan pemecahan masalah otomasi industri. Lebih dari itu, pembiayaan yang efisien dan system produksi yang efektif membuat kualitas dapat ditingkatkan dengan mudah dan operasional mesin dapat diminimumkan. Sistem kendali elektropneumatik mempunyai beberapa keuntungan untuk mengembangkan suatu sistem kendali. Sinyal yang dikirimkan dapat memiliki jarak yang lebih jauh, waktu transmisi sinyal yang lebih singkat dengan menggabungkan dengan komponen elektrik. Dalam modul ini komponen elektrik yang dibahas dalam bidang kendali motor motor listrik industry dan sistem perakitan sederhana sesuai tuntutan pembelajaran di Sekolah Menengah Kejuruan bidang keahlian Teknik Listrik dan Otomasi Industri. Informasi kondisi proses/mesin yang dikendalikan diperoleh dari sensor limit switch dan sensor magnet (proximity). Informasi ini diteruskan ke pengendali (controller) yang juga dapat berupa rangkaian relai pada sistem kendali konvensional atau dapat pula berupa PLC untuk sistem kendali digital. Hasil pengolahan sinyal digunakan untuk mengendalikan peralatan keluaran. Peralatan keluaran biasanya terdiri dari dua bagian, yaitu aktuator elektrik dan aktuator pneumatik. Pada sistem kendali elektropneumatik selain katup solenoid, diperlukan juga sejumlah katup pneumatik tambahan yang diperlukan untuk mengatur tekanan udara pada sistem, memblokir aliran udara, menambah kecepatan gerak piston, memperkecil udara masuk dan keluar, merubah energi pneumatik menjadi energi listrik 1. Katup Pengatur Tekanan Katup ini mempengaruhi tekanan udara di dalam sistem kontrol pneumatik dan elektro-pneumatik. Katup pengatur tekanan berfungsi untuk menjaga tekanan tetap konstan, walaupun dengan tekanan masukan yang berubah-ubah. Tekanan masukan harus lebih besar daripada tekanan keluaran yang diinginkan. Tekanan konstan adalah prasyarat agar operasi kontrol pneumatik dan elektropneumatik bebas dari kesalahan. Katup pengatur tekanan dipasang pada perlengkapan pemeliharaan udara Risfendra hal. 43

44 (Air Service Unit). Konstruksi fisik dan simbol katup pengatur tekanan diperagakan pada Gambar 52. (a) (b) Gambar 52. Katup pengaturan tekanan produksi Festo (a) Fisik (b) Simbol 2. Silinder (Cylinder) Silinder Aksi-Tunggal Katup 3 /2, Posisi Normally Closed (a) (b) Gambar 53. Konstruksi fisik silinder pneumatik Festo (a)aksi-tunggal (b)aksi-ganda 3. Simbol Katup Secara normal penulisan simbol komponen pneumatik dalam diagram rangkaian ditampilkan dalam keadaan tidak-diaktivasi (deenergized). Posisi sebuah katup digambarkan dengan sebuah kotak. Jumlah kotak melambangkan banyaknya posisi pensaklaran katup. Fungsi dan mode dari operasional katub digambarkan didalam kotak tersebut: Risfendra hal. 44

45 a. Posisi katup digambarkan dengan sebuah kotak b. Jumlah kotak menunjukkan berapa banyak posisi katup c. Garis mengindikasikan aliran, panah adalah arah aliran d. Terminal tertutup ditunjukkan dengan garis palang pada ujung masing-masing terminal. e. Garis penghubung untuk sumber dan udara keluar digambar diluar kotak Informasi tentang jenis katup dapat dilihat dari bebrapa aspek berikut; jumlah terminal (port), Banyaknya posisi dan penomoran terminal. Penomoran pada terminal katup yang umum adalah: a. Sumber udara 1 b. Udara keluar 3, 5 c. Terminal output katup 2, 4 Berikut adalah cara membaca kode dari jenis sebuah katup Katup 2 /2, Posisi Normally Open Katup 3 /2, Posisi Normally Closed Katup 3 /2 Posisi Normally Open Katup 4 /2, aliran dari 1 2 dan dari 4 3 Katup 5 /2, aliran dari 1 2 dan dari 4 5 Katup 5 /3, Posisi ditengah adalah menutup 4. Katup Solenoid Komponen ini lebih sering disebut dengan nama bahasa asing Solenoid Valve. Bedanya komponen ini dengan katup pneumatik adalah dilengkapinya dengan komparan listrik yang berfungsi sebagai magnet untuk menggeser posisi katup. Gambar 54 memperagakan konstruksi fisik katup solenoid dari jenis yang berbeda. Risfendra hal. 45

46 Katup Solenoid 2 /2, Normally Closed, Aktivasi Solenoid, pengembali pegas Katup 3 /2, Posisi Normally Closed, Aktivasi Solenoid, pengembali pegas Katup 5 /2 Nonaktivasi Solenoid, pengembali pegas Katup 5 /2 Aktivasi Solenoid Y1, Nonaktivasi Solenoid Y2 Katup 5 /3 Posisi tengan menyumbat Aktivasi Solenoid Kiri, pengembali pegas Aktivasi Solenoid Kanan, pengembali pegas Simbol katup solenoid pada diagram rangkaian listrik (a) (b) (c) Gambar 54. Penampakan fisik katup solenoid Festo (a) 2/2 (b) 5/2 (c) 5/3 5. Komponen Pendukung Komponen pendukung yang umum digunakan dalam sistem elektropneumatik diperagakan dalam bentuk nama, simbol dan konstruksi fisiknya. One-way flow control valve Flow control valve Non-return valve (Check valve) Silencer Risfendra hal. 46

47 D. Sistem Kendali Elektropneumatik Struktur rangkaian kontrol meliputi; penempatan komponen dengan fungsi masing-masing grup elemen yang dapat dikenali, hindari tumpang tindih jalur antara bagian pneumatik dengan diagram rangkaian listrik, upayakan kerapian dan konsistensi penggunaan simbol. Bagian pneumatik dan listrik dari suatu diagram rangkaian elektropneumatik dibuat secara terpisah, namun kedua diagram saling berkaitan. Pada bagian pneumatik, aliran sinyal dari bawah ke atas, sedangkan pada bagian rangkaian listrik aliran arus ditampilkan dari atas ke bawah seperti yang diperagakan pada Gambar 55. Pada diagram rangkaian listrik, urutan aliran aliran arus digambarkan dari kiri ke kanan. Gambar 55. Rangkaian kontrol berbasis sistem elektropneumatik 1. Aktivasi langsung Silinder Aksi-Tunggal Rangkaian aktivasi langsung silinder aksi-tunggal diperagakan pada Gambar 56. Bagian kiri memperagakan rangkaian pneumatik dan sebelah kiri menunjukkan rangkaian kelistrikannya. Setelah S1 diaktifkan, arus mengalir pada koil 1Y1 yang menggeser katup 1V1. Dengan demikian udara bertekanan mengalir dari terminal 1 ke terminal 2 lalu silinder bergerak maju. Jika S1 tidak diaktifkan lagi, maka tidak ada arus yang mengalir pada koil 1Y1 sehingga katup 1V1 bergeser kembali ke posisi semula. Udara di silinder dilepas melalui terminal 3 katup 1V1 sehingga poros silinder kembali memendek (masuk). Risfendra hal. 47

48 Gambar 56. Rangkaian aktivasi langsung silinder Aksi-Tunggal 2. Aktivasi Silinder Aksi-Ganda secara tidak langsung Rangkaian aktivasi silinder Aksi-Ganda secara tidak langsung berkenaan dengan tekanan yang diperlukan untuk menggerakkan silinder pada posisi tertentu, kompleksitas rangkaian, sistem dapat dikendalikan baik secara jarak jauh maupun bukan. Rangkaian aktivasi silinder Aksi-Ganda tidak langsung dipergakan pada Gambar 57. Gambar 57. Rangkaian Aktivasi Silinder Aksi-Ganda Tidak Langsung Gambar 58. Rangkaian Memori Elektropneumatik dengan Katup Solenoid Ganda Risfendra hal. 48

49 3. Rangkaian memori elektropneumatik dengan katup solenoid ganda Katub solenoid ganda juga dinamakan sebagai katup bistabil atau katup memori. Hal ini karena sekali katup diaktifkan maka posisinya menahan pada posisi baru walau sinyal atau tengangan yang masuk ke koil ditiadakan. Kondisi katup hanya kembali ke posisi semula apabila koil yang berlawanan diberi tegangan atau dioperasikan secara manual. Gambar 58 Rangkaian memori elektropneumatik dengan katup solenoid ganda 4. Rangkaian Kendali Gerak Silinder Bergantung-Jangkauan Untuk tujuan ini biasanya digunakan saklar pembatas (Limit Switch) dengan ujung beroda yang dituukan untuk cek posisi aktuator pneumatik pada rangkaian sederhana. Untuk keperluan akurasi yang tinggi diperlukan sensor pembatas yang akurat pula. Gambar 59 memperagakan rangkaian kendali gerak silinder bergantung jangkauan tersebut. Gambar 59. Rangkaian kendali gerak silinder bergantung jangkauan Untuk peningkatan pemahaman prinsip kerja dari sistem elektropneumatik ini, peserta dapat menggunakan program simulasi dengan perangkat lunak FluidSim yang disediakan oleh perusahaan FESTO, Automation Studio atau aplikasi lain yang serupa. Risfendra hal. 49

50