Aplikasi Proggrammable Logic Controller Pengantar Otomasi dan strategi Kontrol Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng. Jurusan Teknik Elektro FTI ITS Telp. 5947302 Fax.5931237 Email: pramudijanto@gmail.com Otomasi Sistem dengan PLC - 01 1
Objektif: Perkembangan Sistem Kontrol Definisi dan Istilah Kontrol Otomatis Letak PLC pada Sistem Kontrol Otomasi Sistem dengan PLC - 01 2
Latar Belakang kebutuhan kontroler yang dapat dioperasikan dengan mudah (kompak, sederhana); tahan terhadap getaran dan noise; bentuk tidak terlampau rumit (plug in) dan modular, memudahkan penggantian/penambahan; level sinyal dan hubungan input output standar; menggunakan bahasa program yang mudah dimengerti; mudah diprogram ulang di peralatan (programmable); mempunyai kemampuan fungsi internal seperti timer, counter dan shift register. Otomasi Sistem dengan PLC - 01 3
Konsep Sistem Kontrol yang Ideal (dilontarkan oleh kelompok insinyur dari General Motors tahun 1968) mudah diprogram dan diprogram ulang, jika mungkin dalam peralatan dapat mengubah langkah operasinya; mudah dirawat dan diperbaiki, lebih disukai dalam bentuk modul plug in; handal dalam lingkungan plant; lebih kecil daripada relay yang ekuivalen; murah, kuat dan terpadu dengan panel dalam penggunaan. Otomasi Sistem dengan PLC - 01 4
Watt s flyball governor (1769) Otomasi Sistem dengan PLC - 01 5
Sejarah Perkembangan (1) James Watt (1769) --> governor sentrifugal untuk kontrol kecepatan mesin uap. Minorsky (1922) --> kontrol otomatis untuk pengemudian kapal, dan menunjukkan bagaimana stabilitas dapat ditentukan dari persamaan diferensial sistem. Hazen (1934) --> memperkenalkan servomekanik untuk kontrol posisi, membahas disain servomekanik relai yang mampu mengikuti perubahan input dengan kesalahan kecil. Pertengahan 1950, mulainya digunakan komputer sebagai alat bantu kontrol proses, tapi saat itu harga komputer masih sangat mahal dan kecepatan prosesnya masih lambat. Otomasi Sistem dengan PLC - 01 6
Sejarah Perkembangan (2) Tahun 1968, tenaga teknik General Motor mulai memperkenalkan konsep komputer yang mudah diprogram Tahun 1969 bentuk riil dari dari perangkat keras berupa CPU untuk kontroller dengan instruksi logika, 1 Kbyte memori dan 128 titik I/O. Tahun 1974 dikenalkan penggunaan beberapa prosesor untuk fungsi timer, counter, dan arithmetic process. Tahun 1976 dikenalkan sistem kontrol dengan I/O jarak jauh. Tahun 1980 dikenalkan modul-modul intelligent untuk input analog maupun digital, output analog maupun digital, dan komunikasi antar kontroler. Otomasi Sistem dengan PLC - 01 7
Istilah dan Definisi (1) Plant : suatu peralatan atau obyek fisik yang harus dikontrol. Proses : suatu operasi yang harus/akan dikontrol. Sistem : suatu gabungan komponen yang bekerja bersama-sama (bekerjasama) dan melaksanakan suatu tujuan tertentu. Gangguan (disturbance) : suatu sinyal (internal maupun eksternal) yang cenderung merugikan keluaran (output) sistem. Kontrol Umpan balik (feedback control) : suatu operasi, dimana dengan adanya gangguan, cenderung mengurangi perbedaan antara output sistem dan input referensi. Otomasi Sistem dengan PLC - 01 8
Istilah dan Definisi (2) Sistem Kontrol Umpan balik (feedback control system) : sistem yang cenderung mempertahankan suatu hubungan yang telah ditentukan antara output sistem dan input referensi dengan membandingkan keduanya dan menggunakan perbedaannya sebagai sinyal kontrol. Servomekanik : suatu sistem kontrol umpan balik dalam mana outputnya merupakan posisi (mekanis), kecepatan (mekanis), atau percepatan (mekanis). Pada umumnya outputnya diharapkan dapat mengikuti perubahan inputnya. Sistem Regulasi Otomatis (Automatic Regulating System) atau regulator : suatu sistem kontrol umpan balik dalam mana input referensi atau output yang diinginkan adalah konstan atau berubah perlahan-lahan terhadap waktu dan dalam mana tugas utama adalah untuk mempertahankan output sistem pada harga yang diinginkan dengan adanya gangguan. Otomasi Sistem dengan PLC - 01 9
Istilah dan Definisi (3) Sistem Kontrol Proses (process control system) : sistem regulasi otomatis dalam mana outputnya adalah suatu variabel seperti temperatur, tekanan, aliran, level cairan atau ph. Sistem Kontrol Loop Tertutup (closed loop control system) : sistem kontrol dalam mana sinyal output mempunyai efek langsung tehadap sinyal kontrol (control action). Sistem Kontrol Loop Terbuka (open loop control system) : sistem kontrol dalam mana outputnya tidak mempunyai efek langsung terhadap sinyal kontrol. Otomasi Sistem dengan PLC - 01 10
Istilah dan Definisi (4) Sistem Kontrol Adaptif (adaptif control system) : sistem kontrol yang mempunyai kemampuan beradaptasi dalam keadaan bebas. Sistem Kontrol dengan Penalaran (learning control system) : sistem kontrol yang mempunyai kemampuan untuk menalar. Sistem Kontrol Numerik (numerical control system) : sistem kontrol gerak dari komponen mesin dengan menggunakan angka-angka. Sistem Kontrol dengan Komputer (computer control system) : sistem kontrol yang melibatkan komputer sebagai bagian dari loop pengatur (estimasi parameter, statistik, ) Otomasi Sistem dengan PLC - 01 11
Open Loop/Closed Loop Systems A control system is an interconnection of components. Each component is represented by a block in a diagram. Open Loop Desired output Controller Control signal Closed Loop (Feedback system) Actuator Actuating signal Plant Plant output Desired output + - Error signal Controller Control signal Actuator Actuating signal Plant Plant output Sensor Otomasi Sistem dengan PLC - 01 12
Sistem Kontrol Loop Terbuka Kebaikan: Konstruksi sederhana dan mengurangi pemeliharaan. Lebih murah Tidak ada persoalan stabilitas Cocok apabila output sulit diukur atau secara ekonomis tidak fisibel Kekurangan : Gangguan atau perubahan dalam kalibrasi menyebabkan kesalahan dan output mungkin berbeda terhadap apa yang diinginkan Untuk mempertahankan kualitas yang dibutuhkan pada output, rekalibrasi (kalibrasi kembali) harus dilakukan dari waktu ke waktu. Otomasi Sistem dengan PLC - 01 13
Sistem Kontrol Kecepatan Otomasi Sistem dengan PLC - 01 14
Sistem Kontrol Loop Tertutup Kebaikan: Ketelitian lebih baik (kualitas produksi lebih baik). output Sensitivitas yang lebih rendah dari ratio terhadap variasi-variasi input dalam karakteristik sistem Mengurangi efek nonlinieritas dan distorsi/gangguan Memperbesar bandwidth sistem (bandwidth sistem adalah daerah/range frekwensi dari input dalam mana sistem akan memberikan respons yang memuaskan) Kekurangan : Konstruksi lebih rumit dan pemeliharaan lebih mahal Lebih mahal Kecenderungan ke arah osilasi atau ketidakstabilan. Otomasi Sistem dengan PLC - 01 15
Contoh 1: Pemanas Ruangan If temperature inside the house is below the desired temperature, furnace turns on until the temperature inside the house is slightly higher than the desired temperature Desired temp. + - Error signal gain Gas valve signal furnace heat house temp. temperature sensor If temperature inside the house is above the desired temperature, furnace turns off until the temperature inside the house is slightly lower than the desired temperature Otomasi Sistem dengan PLC - 01 16
Contoh 2: Cruise Control If the vehicle speed is lower than the desired speed the controller acts on the throttle to increase speed Desired speed + - Error signal controller throttle engine traction force vehicle speed speedometer If the vehicle speed is higher than the desired speed, the controller acts on the throttle to reduce speed Otomasi Sistem dengan PLC - 01 17
Diagram Sistem Pengaturan Otomatis Energy input Actuator Process under control Actual output Power interface Sensor Transmission Signal conditioner Set point (desired output) Controller Process variable (actual output) Transmission Otomasi Sistem dengan PLC - 01 18
Sistem Kontrol Posisi Otomasi Sistem dengan PLC - 01 19
Sistem Kontrol Numerik Otomasi Sistem dengan PLC - 01 20
Sistem Kontrol Proses Otomasi Sistem dengan PLC - 01 21
Sistem Kontrol Proses Otomasi Sistem dengan PLC - 01 22
PLC pada Sistem Konveyor Otomasi Sistem dengan PLC - 01 23
Mesin Molding Otomasi Sistem dengan PLC - 01 24
Definisi PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER PC = Programmable Controller (UK) PLC = Programmable Logic Controller (USA) PBS = Programmable Binary System (Swedia) Otomasi Sistem dengan PLC - 01 25
Kedudukan PLC Otomasi Sistem dengan PLC - 01 26
Rangkaian Konvensional dan PLC Otomasi Sistem dengan PLC - 01 27
7 Tahapan menyusun kontrol dg PLC 1. Desain sistem 2. I/O assigment 3. Penulisan program 4. Programming 5. Editing 6. Monitoring 7. Penyimpanan program Otomasi Sistem dengan PLC - 01 28