Modul 7 Programmable Logic Controller (PLC) Pendahuluan Numerical Control & Industrial Robotics menekankan pada pengendalian gerakan (proses kontinu) pengendalian gerakan (proses kontinu) Sedangkan untuk pengendalian proses diskrit banyak digunakan PLC (Programmable Logic Controller) dan Personal Computer (PC) 1
Pengendalian Proses Diskrit Variabel dan Parameter pada proses diskrit memiliki nilai biner yaitu 1 atau 0 (On/Off, Benar/Salah, ada objek/tidak ada objek, dll Contoh Sensor Sensor Interpretasi 1 / 0 Limit Switch Contact / No Contact Photodetector On / Off Push botton Switch On / Off Timer Control Relay Circuit Breaker On / Off Contact / No Contact Contact / No Contact Contoh Aktuator Aktuator Interpretasi 1 / 0 Motor On / Off Control Relay Contact / No Contact Light On / Off Valve Closed / Open Cluth Engaged / Not Engaged Solenoid Energized / Not Energized 2
Logic Control (Kendali Logika) Sistem kendali logika adalah sistem switching dimana outputnya pada tiap saat ditentukan oleh nilai* inputnya. Sistem kendali logika tidak memiliki memori dan tidak mempertimbangkan nilai sinyal input sebelumnya untuk menentukan sinyal output Elemen elemen Kendali Logika 3 Elemen dasar dari kendali logika adalah gerbang logika AND, OR dan NOT. AND, OR dan NOT. 2 Elemen logika lain: NAND dan NOR Definisi nilai biner: 0 (OFF) dan 1 (ON) Gerbang Logika AND dan Tabel Kebenarannya 3
Gerbang Logika OR dan Tabel Kebenarannya Gerbang Logika NOT dan Tabel Kebenarannya Gerbang Logika AND dan OR dapat digunakan dengan 2 atau lebih input, sementara gerbang NOT memiliki input tunggal Gerbang Logika NAND Dibentuk dari gerbang AND dan NOT secara berurutan Gerbang Logika NOR Merupakan kombinasi gerbang OR diikuti gerbang NOT 4
Contoh : Push Button Switch Sebuah alat dengan 2 tombol: START dan STOP Bila START ditekan, power disalurkan dan menjalankan motor (atau alat lainnya) sampai tombol STOP ditekan. Diagram Logika nya: Nilai* varibelnya Tabel Kebenaran 5
PLC ( Programmable Logic Control ) Adalah Rangkaian control yang didalamnya terdapat CPU yang mengatur proses Digital dan Analog ataupun sequence control. PLC menggunakan bahan semiconductor dan IC untuk menggantikan fungsi dari sequence control. PLC (Programmable Logic Controller) Logic Control (Relay) 6
Latar belakang Revolusi Industri 1960 1970 Mesin mesin Otomatis Relay elektromagnetik (dalam Panel Pengendali) Satu proses khusus 13 Kemajuan Teknologi Otomatisasi Industri (Pabrik) Efisiensi Produk/ Barang Persaingan 7
Kendali Sistem mekanik : Gear (perbandingan rasio gigi) Levers (pengungkit) Sistem Kontrol Relay Switch Prinsip kerja Relay Relay terdiri dari Coil Contact (NO atau NC) Prinsip kerja Relay: 1. Coil mendapat energi listrik 2. Timbul gaya elektromagnet pada besi di tengah coil 3. Besi menarik pegas & Contact menutup 8
Relay Mengapa muncul PLC? Kekurangan relay: Setiap relay hanya digunakan untuk satu proses khusus, sehingga memerlukan banyak relay untuk proses yang kompleks. Kontak cepat aus karena gesekan dan panas Membutuhkan biaya besar untuk instalasi dan pemeliharaan Banyak pekerjaan pengkabelan dalam panel Kesulitan saat dilakukan penggantian dan/atau perubahan (modifikasi) Kesulitan saat dilakukan pelacakan kesalahan Bila terjadi masalah lhdiperlukan waktu lama untuk memperbaikinya biki Diperlukan tehnisi yang memiliki keahlian dan terlatih Konsumsi daya sangat tinggi Mesin dihentikan cukup lama untuk perbaikan (tidak fleksibel) 9
Awalnya PLC dirancang untuk menggantikan rangkaian logic atau relay, dengan menambahkan fungsi aritmatika, timer, dan counter, yang banyak digunakan dan merupakan bagian utama dalam pengendalian pada sistem atau proses yang kompleks. Sebuah PLC dirancang untuk dapat menggantikan puluhan hingga ratusan rangkaian kontrol logika (relay) yang saling tidak bergantungan. Kondisi standar masukan dan keluaran PLC dirancang untuk memungkinkan hubungan langsung dengan mesin mesin penggerak, mesin mesin produksi atau dengan sensor. Berdasarkan logika program yang dimilikinya, PLC mengolah data Input dan memberikan hasil Output yang identik dengan logika ON dan OFF, hasil output PLC ini akan mengaktifkan atau sebaliknya dari peralatan listrik yang terhubung ke output PLC. Saat ini, PLC semakin banyak digunakan di industri untuk memecahkan permasalahan kontrol otomatis. Hal ini disebabkan PLC memiliki beberapa keunggulan antara lain : 1. kemudahan dalam melakukan instalasi karena tidak lama untuk membangun suatu sistem kontrol. 2. kemudahan dalam melakukan pengembangan dan modifikasi sistem. 3. kemudahan dalam melakukan pemograman. 10
SEQUENCE CONTROL Menggunakan relay, timer dan counter analog untuk circuitnya Ketika hendak merubah pergerakan mesin, harus merubah wiring Usia Relay Contact sering menimbulkan masalah seperti coil terbakar/putus ataupun bad contact Rangkaiannya Terlihat rumit dan sulit untuk dianalisa apabila terjadi kerusakan PLC CONTROL Menggunakan PLC unit yang terprogram Hanya merubah program PLC terbuat dari bahan semiconductor ( IC ) yang memiliki accurasi yang baik PLC memiliki nomor I/O Sehingga mudah dalam Maintenance dan perbaikannya Sekilas mengenai Sequence Control Action A Action Detect Signal 1 Action B Action Detect Signal 2 Action C 11
PLC (Programmable Logic Controller ): Pengendali logika berbasis microprocessor yang bisa diprogram. Definisi NEMA (National Electrical Manufacturer Association) ttg PLC Peralatan elektronik yang beroperasi secara digital, dengan menggunakan memori yang dapat diprogram sebagai tempat penyimpanan instruksi instruksi untuk mengimplementasikan fungsi fungsi spesifik seperti fungsi logik, sekuensial, pewaktuan, dan aritmatik, serta untuk mengontrol mesin mesin atau proses yang meliputi modul modul masukan atau keluaran baik analog maupun digital, dari berbagai tipe mesin atau proses. PLC terdiri dari banyak I/O yang bisa diprogram mampu menangani banyak proses pengendalian sesuai piranti I/O yang dimilikinya. Prinsip kerja PLC PLC dapat menerima data berupa sinyal analog dan digital dari komponen input device. Input device dapat berupa saklar saklar, tombol tombol tekan, peralatan pengindera dan peralatan lt sejenisnya. PLC juga dapat menerima sinyal analog dari input device yang berupa potensiometer, putaran motor dan peralatan sejenisnya. Sinyal analog ini oleh modul masukan dirubah menjadi sinyal digital. 12
Blok Koordinasi bagian bagian PLC CPU : Computer Processing Unit PM : Programming Memory PD : Programming Device 13
CENTRAL PROCESSING UNIT (CPU) CPU berfungsi untuk mengambil instruksi dari memory, mendekodekannya dan kemudian mengeksekusi instruksi tersebut. Selama proses tersebut CPU akan menghasilkan sinyal kendali, mengalihkan data kebagian masukan atau keluaran dan sebaliknya, melakukan fungsi aritmatika dan logika juga mendeteksi sinyal luar CPU. PROGRAMMING MEMORY (PM) PM adalah bagian yang berfungsi untuk menyimpan instruksi, program dan data. Program pada PLC ini dapat dilakukan dengan cara mengetik pada papan ketik (Keyboard) yang sesuai dengan masing masing PLC. PROGRAMMING DEVICE (PD) PD disebut juga Programming Device Terminal (PDT), adalah suatu perangkat yang digunakan untuk mengedit, masukkan, memodifikasi dan memantau program yang ada didalam memori PLC. Bagian bagian dari PDT adalah monitor dan papan ketik (keyboard). Dalam PLC ada tiga (3) jenis Programming Device yaitu : 1. Special Purpose adalah perangkat Programming Device sejenis dengan komputer yang khusus digunakan untuk pemrograman PLC. 2. Keypad adalah peralatan sejenisdengan kalkulator yang khususdigunakan untuk pemrograman PLC. 3. Personal Computer (PC) adalah perangkat Progamming Device yang digunakan dalam pemrograman PLC dengan menggunakan komputer pribadi. 14
MODUL INPUT / OUTPUT Modul masukan atau keluaran adalah suatu peralatan atau perangkat elektronika yang berfungsi sebagai perantara atau penghubung (Interface) antara CPU dengan peralatan masukan / keluaran luar. Modul ini terpasang secara tidak permanen atau mudah untuk dilepas dan dipasang kembali ke dalam raknya. Berdasarkan tegangan kerja yang digunakan oleh peralatan Masukan / keluaran dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu : 1. Modul masukan / keluaran dengan tegangan catu 200 V s/d 400 VAC. 2. Modul masukan / keluaran dengan tegangan catu 100 V s/d 120 V AC. 3. Modul masukan / keluaran dengan tegangan catu 12 s/d 120 V AC. Tegangan masukan / keluaran dari modul input device atau output device dapat dipilah tegangan 24 V DC atau 220 V DC sesuai dengan modul I/O yang digunakan. 15
Sistem kontrol pendukung pd PLC 1. kontrol rangkaian daya yang mensuplai tegangan sumber ke PLC dan untuk sumber cadangan bagi penambahan sistem. 2. kontrol rangkaian input mensuplai tegangan sumber ke inputan PLC 3. kontrol rangkaian output mensuplai tegangan sumber ke outputan PLC Fungsi: a. melindungi sistem dari arus beban lebih dan arus tanah b. memberikan layanan energi listrik bagi PLC termasuk semua device input/output c. meng isolir keadaan error/alarm yang terjadi pada PLC d. memberikan layanan sumber tegangan untuk komputer /notebook yang digunakan untuk keperluan pemeliharaan, monitoring dan trouble shooting. e. Melindungi sistem PLC dari gangguan riak riak tegangan dan freukwensi yang tidak diinginkan. 16
Example Buatlah sebuah sistem lighting control dengan 4 buah switch, SWITCH1, SWITCH2, SWITCH3, SWITCH4. Switch ini akan mengontrol lampu dalam ruangan berdasarkan ketentuan tiga switch ( SWITCH1, SWITCH2, SWITCH3) jika dinyalakan ( = ON = 1 ) salah satunya maka dapat menyalakan lampu, switch tersebut juga bisa digunakan untuk mematikan lampu dengan mematikan ( = OFF = 1 ) salah satu switch tersebut. Switch ke 4 SWITCH4 adalah master control switch. Jika switch ini pada posisi ON lampu akan mati, dan ketiga switch lainnya tidak akan bisa memberikan efek kontrol ke lampu. Permasalahan : Tentukan wiring diagram koneksi dengan kontroller ( PLC Wiring Diagram ) Tentukan input dan output Tentukan ladder diagram yang memenuhi ketentuan diatas. Solusi: Untuk menggambar PLC Wiring Diagram, hubungkan semua switch ke input dan lighting ke output, nomer input dan output berhubungan dengan nomer koneksi terminal. Gambar Wiring Diagram 17
Keempat switch ditunjukkan dengan normally open selector switch, dan output dihubungkan dengan relay coil CR1. Relay CR1 digunakan untuk mengoperasikan lampu karena pada umumnya arus yang digunakan untuk menyalakan lampu ruangan lebih besar ketimbang arus keluaran PLC. Mencoba berusaha mengoperasikan lampu ruangan secara langsung dengan output PLC hampir bisa dipastikan akan merusak PLC. Masing masing input dan output didefinisikan sebagai berikut INPUT IN1 = SWITCH1 INPUT IN2 = SWITCH2 INPUT IN3 = SWITCH3 INPUT IN4 = SWITCH4 (Master Control Relay) OUTPUT OUT1 = Light control relay coil CR1 18
Program ini mensyaratkan jika SWITCH4 ON, Lampu harus mati ( = OFF ), untuk melakukan ini dibutuhkan N/C SWITCH4, dan jika salah satu SWITCH1 atau SWITCH2 atau SWITCH3 adalah ON maka lampu akan nyala ( = ON = 1 ). Ladder Diagram nya adl sbb SWITCH4 didefinisikan sebagai IN4, SWITCH4 harus dalam kondisi NC agar ketiga Switch yang lain dapat melakukan kontrol terhadap lampu. Pemograman PLC 5 metode yang distandarisasi oleh IEC (International Electrical Commission) 19
Gambar PLC Gambar 1. Panel kontrol konvensional Gambar 2. Panel PLC 39 Gambar 4. Jenis PLC berdasarkan jumlah I/O Gambar 3. Sistem kontrol robot Gantry (Gintic) Pengenalan PLC 40 20
Gambar 5. Aplikasi sederhana PLC Pengenalan PLC 41 Kekurangan PLC : o teknologi baru, sehingga dibutuhkan waktu untuk mengubah sistem konvensional yang sudah ada. o keadaan lingkungan, untuk lingkungan panas berdebu dan vibrasi tinggi dapat merusak 21
PLC demonstration PLC application & risk 22