Otomasi Sistem Peralatan Otomasi Sistem: I/O Programmable Logic Controller Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng. Jurusan Teknik Elektro FTI ITS Telp. 5947302 Fax.5931237 Email: pramudijanto@gmail.com Otomasi Sistem - 02 1
Objektif: Perangkat Input/Output Komponen Digital I/O Modul Digital Input Modul Digital Output Modul Analog Otomasi Sistem - 02 2
Perangkat Input dan Output Perangkat ini merupakan bagian dari PLC yang berinteraksi dengan lingkungan luar. Perangkat ini terdiri dari perantara elektronik yang menyediakan fungsi pengkondisi sinyal dan fungsi isolasi. Ini memungkinkan PLC dihubungkan langsung ke aktuator proses dan sensor tanpa memerlukan rangkaian perantara. Otomasi Sistem - 02 3
Macam Perangkat I/O Perangkat Input dan Output ini secara garis besar terdiri dari: Perangkat Digital Input (DI) Perangkat Digital Output (DO) Perangkat Analog Input (AI) Perangkat Analog Output (AO) Perangkat untuk komunikasi (serial) Otomasi Sistem - 02 4
Komponen Digital I/O (contact) Perangkat hanya menghasilkan kondisi biner dengan pengolah sinyal berupa : Contact Output : Komponen untuk mengeluarkan sinyal adalah relay. Umumnya untuk beban arus yang relatif besar. Supply beban bisa AC/DC. Kecepatan respon rendah. Ada contact bounch, menyebabkan ada noise. Otomasi Sistem - 02 5
Komponen Digital I/O (SSR) Solid State Output (SSR) Komponen yang digunakan solid-state Beban AC: outputnya menggunakan SCR. Respons lebih cepat dari contact output, dan lebih rendah dari transistor output. Beban DC: outputnya menggunakan Transistor. Respons sangat cepat untuk beban arus kecil. Frekwensi kerja cukup tinggi. Otomasi Sistem - 02 6
Komponen Digital I/O (SSR-beban DC) Sinyal output pada beban DC dapat berupa : Output Tegangan: memberikan sinyal tegangan sebagai output dan tahanan beban harus cukup tinggi dengan konsumsi arusnya kecil. Output Arus: mengolah sinyal arus (source/sink). Beban yang bekerja pada I/O-nya ada: current source (PNP) : arus diberikan kebeban, beban dihubungkan keterminal output dan negatip catudaya. current sink (NPN) : arus ditarik dari beban, beban dihubungkan keterminal positip catudaya dan terminal output. Otomasi Sistem - 02 7
I/O PLC model Compact Jumlah titik I/O yang ada pada model ini tidak terlalu banyak, perangkat I/O yang ada biasanya: Digital Input (DI) maks. 16 titik Digital Output (DO) maks. 16 titik Perangkat untuk komunikasi (serial RS232) Otomasi Sistem - 02 8
Contoh I/O pada OMRON CPM1 PLC buatan OMRON dari kelas SYSMAC seri C nomer CPM1A- 10CDR. Digital Input (DI) 6 titik Digital Output (DO) 4 titik Ditambah CIF01 bisa komunikasi melalui serial RS232 Otomasi Sistem - 02 9
I/O PLC model Modular Jumlah titik I/O yang terpasang ada pada model ini tergantung dari jumlah titik I/O sistem kontrol. Secara umum dalam satu backplane, biasanya mampu dipasang: 1-5 modul Digital 1-3 modul Analog 1-4 modul Spesial (bisa analog,digital atau serial) Jika masih kurang bisa ditambahkan modul ekspansi. Otomasi Sistem - 02 10
Modul Digital Input Modul ini dapat digunakan untuk dua macam sinyal, AC dan/atau DC. Kisaran tegangan yang mampu diolah: 24 Volt AC/DC 120 Volt AC/DC 230 Volt AC/DC TTL level 5-50 Volt DC (sink/source) Otomasi Sistem - 02 11
Blok rangkaian AC/DC Input Modul ini secara umum dilindungi oleh bagian isolator terhadap level tegangan yang tidak diinginkan. Otomasi Sistem - 02 12
Modul DC Input Modul digunakan hanya untuk sinyal tegangan DC (searah), terutama model dengan komponen solid-state (SCR, transistor) jika dihubungkan dengan peralatan luar (sink/source). Jika modul ini memberikan arus ketika modul ini ON (aktif), maka modul ini dinamakan current source. Jika modul ini menerima arus ketika modul ini ON (aktif), maka modul ini dinamakan current sink. Otomasi Sistem - 02 13
Arus pada modul DC Input Arus dari peralatan luar (mis. sensor) masuk ke modul DC input. Bagi peralatan luar berfungsi sebagai source, sedang modul DC input sebagai sink. Arus dari modul DC input ke peralatan luar (mis. katup). Bagi modul DC input berfungsi sebagai source, sedang peralatan luar sebagai sink. Otomasi Sistem - 02 14
Modifikasi modul sink ke source Melakukan perubahan modul sink ke source bisa dilakukan dengan menggunakan rangkaian berikut untuk arus I out 50 ma. Otomasi Sistem - 02 15
Modul AC/DC Input Modul ini biasanya diisolasi dari gangguan luar dengan rangkaian opto-coupler. Contoh hubungan untuk modul AC/DC input Otomasi Sistem - 02 16
Modul Digital Output Pada modul ini tegangan yang digunakan bisa AC dan atau DC. Tegangan output yang mampu diolah: 24 Volt AC/DC 120 Volt AC/DC 230 Volt AC/DC contact (relay) Isolated output 5-50 Volt DC (sink/source) Otomasi Sistem - 02 17
Blok Rangkaian Output AC Modul ini menggunakan rangkaian pengaman mirip modul input. Otomasi Sistem - 02 18
Modul DC Output Modul DC output ini mirip dengan modul DC input. Koneksi dengan peralatan luar dapat sebagai sink atau sebagai source untuk modul dengan solid-state output. Jika modul ini memberikan arus ketika modul ini ON (aktif), maka modul ini dinamakan current source. Jika modul ini menerima arus ketika modul ini ON (aktif), maka modul ini dinamakan current sink. Otomasi Sistem - 02 19
Koneksi Modul DC Output Koneksi peralatan luar untuk modul DC solid-state output sebagai sink atau sebagai source. Otomasi Sistem - 02 20
Tegangan Analog Tegangan analog adalah sinyal yang mampu merepresentasikan tegangan pada rentangan yang diberikan. Contoh: analog input dari satu speed drive variabel membaca tachometer memasok tegangan 5 Volt ke input pada kecepatan 50 rpm (revolutions per minute). Ketika kecepatan motor dan tachometer meningkat menjadi 500 rpm, tegangan input akan meningkat menjadi 50 Volt. Otomasi Sistem - 02 21
Arus standar Arus adalah suatu bentuk sinyal analog disamping tegangan, standar yang sering digunakan untuk pengukuran adalah 4-20 ma. Tranduser berat atau kecepatan akan mengubah berat atau kecepatan ke dalam arus 4-20 ma. Contohnya : sebuah transduser berat menghasilkan arus 5 ma untuk beban seberat 1 kg. Jika timbangan tersebut mampu menimbang beban maksimum sampai 100 kg, maka arus yang terukur sebesar 20 ma. Otomasi Sistem - 02 22
Pengolah Sinyal CPU PLC yang bekerja dengan data digital dapat mengolah besaran (tegangan/arus) analog, maka diperlukan perangkat pengubah sinyal. Dari analog ke digital (Analog to Digital Converter) dan dari digital to analog (Digital to Analog Converter). Pengolah sinyal ini memerlukan processor tersendiri agar tidak membebani tugas CPU, khususnya waktu scan PLC. Pengolah ini biasanya berupa modul tersendiri dan termasuk dalam modul spesial. Otomasi Sistem - 02 23
Modul A/D Modul ini mengolah sinyal analog dari perangkat luar (sensor) ke sinyal digital. Sinyal input yang bisa diolah berupa arus dan atau tegangan seperti : 4 hingga 20 ma 0 hingga 5 Volt DC 0 hingga 10 Volt DC -10 hingga +10 Volt DC Otomasi Sistem - 02 24
Modul D/A Modul ini mengolah data bit dari CPU ke perangkat luar (aktuator, motor, katup), atau representasi digital ke analog. Sinyal output yang dihasilkan berupa arus dan atau tegangan seperti : 4 hingga 20 ma 0 hingga 5 Volt DC 0 hingga 10 Volt DC -10 hingga +10 Volt DC Otomasi Sistem - 02 25
Modul Spesial Modul ini mengolah sinyal secara khusus untuk kebutuhan kontrol, antar lain modul : Temperatur Sensor (mirip modul A/D) Temperatur Control (mirip modul D/A) Heat Temperatur Control (mirip modul D/A) PID Control (mirip modul D/A) Fuzzy Logic (mempunyai modul A/D dan D/A) High Speed Counter (mengolah pulsa digital) Position Control (menghasilkan pulsa untuk servomotor) Otomasi Sistem - 02 26