BAB III PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROL)

BAB III PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROL) A. Pengertian PLC Programmable Logic Controllers (PLC) adalah komputer elektronik yang mudah digunakan (user friendly) yang memiliki fungsi kendali untuk berbagai tipe dan tingkat kesulitan yang beraneka ragam. Programmable Logic Controller merupakan sistem elektronik yang beroperasi secara digital dan di desain untuk pemakaian di lingkungan industri, dimana sistem ini menggunakan memori yang dapat di program untuk penyimpanan secara internal instruksi-instruksi yang mengimplementasikan fungsi-fungsi spesifik seperti logika, urutan, perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau proses melalui modul-modul I/O digital maupun analog. PLC ini dirancang untuk menggantikan suatu rangkaian relay sequensial dalam suatu sistem kontrol. Selain dapat diprogram, alat ini juga dapat dikendalikan, dan dioperasikan oleh orang yang tidak memiliki pengetahuan di bidang pengoperasian komputer secara khusus. PLC ini memiliki bahasa pemrograman yang mudah dipahami dan dapat dioperasikan bila program yang telah dibuat dengan menggunakan software yang sesuai dengan jenis PLC yang digunakan sudah dimasukkan. Alat ini bekerja berdasarkan input-input yang 9

10 ada dan tergantung dari keadaan pada suatu waktu tertentu yang kemudian akan meng-on atau meng-off kan output-output. Angka 1 menunjukkan bahwa keadaan yang diharapkan terpenuhi sedangkan angka 0 berarti keadaan yang diharapkan tidak terpenuhi. PLC juga dapat diterapkan untuk pengendalian sistem yang memiliki output banyak. B. Konsep Dasar PLC Berdasarkan namanya konsep PLC adalah sebagai berikut : 1. Programmable, menunjukkan kemampuan dalam hal memori untuk menyimpan program yang telah dibuat yang dengan mudah diubah-ubah fungsi atau kegunaannya. 2. Logic, menunjukkan kemampuan dalam memproses input secara aritmatik dan logic (ALU), yakni melakukan operasi membandingkan, menjumlahkan, mengalikan, membagi, mengurangi, negasi, AND, OR, dan lain sebagainya. 3. Controller, menunjukkan kemampuan dalam mengontrol dan mengatur proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan. C. Fungsi PLC Fungsi dan kegunaan PLC sangat luas. Dalam prakteknya PLC dapat dibagi secara umum dan secara khusus.

11 Secara umum fungsi PLC adalah sebagai berikut: 1. Sekuensial Control. PLC memproses input sinyal biner menjadi output yang digunakan untuk keperluan pemrosesan teknik secara berurutan (sekuensial), disini PLC menjaga agar semua step atau langkah dalam proses sekuensial berlangsung dalam urutan yang tepat. 2. Monitoring Plant. PLC secara terus menerus memonitor status suatu sistem (misalnya temperatur, tekanan, tingkat ketinggian) dan mengambil tindakan yang diperlukan sehubungan dengan proses yang dikontrol (misalnya nilai sudah melebihi batas) atau menampilkan pesan tersebut pada operator. Sedangkan fungsi PLC secara khusus adalah dapat memberikan input ke CNC (Computerized Numerical Control). Beberapa PLC dapat memberikan input ke CNC untuk kepentingan pemrosesan lebih lanjut. CNC bila dibandingkan dengan PLC mempunyai ketelitian yang lebih tinggi dan lebih mahal harganya. CNC biasanya dipakai untuk proses finishing, membentuk benda kerja, moulding dan sebagainya. D. Prinsip Kerja PLC Prinsip kerja sebuah PLC adalah menerima sinyal masukan proses yang dikendalikan lalu melakukan serangkaian instruksi logika terhadap sinyal masukan tersebut sesuai dengan program yang tersimpan dalam memori lalu menghasilkan sinyal keluaran untuk mengendalikan aktuator atau peralatan lainnya.

12 PLC merupakan peralatan elektronik yang dibangun dari mikroprosesor untuk memonitor keadaan dariperalatan input untuk kemudian di analisa sesuai dengan kebutuhan perencana ( programmer) untuk mengontrol keadaan output. Sinyal input diberikan kedalam input card. Ada 2 jenis input card, yaitu : 1. Analog input card 2. Digital input card Setiap input mempunyai alamat tertentu sehingga untuk mendeteksinya mikroprosesor memanggil berdasarkan alamatnya. Banyaknya input yang dapat diproses tergantung jenis PLC- nya. Sinyal output dikeluarkan PLC sesuai dengan program yang dibuat oleh pemakai berdasarkan analisa keadan input. Ada 2 jenis output card, yaitu : 1. analog output card 2. digital output card Setiap ouput card mempunyai alamat tertentu dan diproses oleh mikroprosesor menurut alamatnya. Banyaknya output tergantung jenis PLCnya. Pada PLC juga dipersiapkan internal input dan output untuk proses dalam PLC sesuai dengan kebutuhan program. Dimana internal input dan output ini hanya sebagai flag dalam proses. Di dalam PLC juga dipersiapkan timer yang dapat dibuat dalam konfigurasi on delai, off delai, on timer, off timer dan lainlain sesuai dengan programnya. Untuk memproses timer tersebut, PLC memanggil berdasarkan alamatnya.

13 Untuk melaksanakan sebagai kontrol system, PLC ini didukung oleh perangkat lunak yang merupakan bagian penting dari PLC. Program PLC biasanya terdiri dari 2 jenis, yaitu ladder diagram dan instruksi dasar diagram, setiap Series / Merk PLC mempunyai perbedaan dalam penulisan program dan Softwarenya. E. Struktur dasar PLC 1. Central Procesing Unit ( CPU ) CPU berfungsi untuk mengontrol dan mengawasi semua pengopersian dalam PLC, melaksanakan program yang disimpan didalam memory. Selain itu CPU juga memproses dan menghitung waktu / memonitor waktu pelaksanaan perangkat lunak dan menterjemahkan program perantara yang berisi logika dan waktu yang dibutuhkan untuk komunikasi data dengan pemrogram. 2. Memory Memory yang terdapat dalam PLC berfungsi untuk menyimpan program dan memberikan lokasi lokasi dimana hasil hasil perhitungan dapat disimpan didalamnya. PLC menggunakan peralatan memory semi konduktor seperti RAM ( Random Acces Memory ), ROM( Read Only Memory ), dan PROM ( Programmable Read Only Memory) RAM mempunyai waktu akses yang cepat dan program program yang terdapat didalamnya dapat deprogram ulang sesuai dengan keinginan pemakainya. RAM disebut juga sebagai volatile memory, maksudnya program program yang terdapat

14 mudah hilang jika supply listrik padam. Dengan demikian untuk mengatasi supply listrik yang padam tersebut maka diberi supply cadangan daya listrik berupa baterai yang disimpan pada RAM. Seringkali CMOS RAM dipilih untuk pemakaian power yang rendah. Baterai ini mempunyai jangka waktu kira kira lima tahun sebelum harus diganti. 3. Input / Output Sebagaimana PLC yang direncanakan untuk mengontrol sebuah proses atau operasi mesin, maka peran modul input / output sangatlah penting karena modul ini merupakan suatu perantara antara perangkat kontrol dengan CPU. Suatu peralatan yang dihubungkan ke PLC dimana megirimkan suatu sinyal ke PLC dinamakan peralatan input. Sinyal masuk kedalam PLC melalui terminal atau melalui kaki kaki penghubung pada unit. Tempat dimana sinyal memasuki PLC dinamakan input poin, Input poin ini memberikan suatu lokasi didalam memory dimana mewakili keadaannya, lokasi memori ini dinamakan input bit. Ada juga output bit di dalam memori dimana diberikan oleh output poin pada unit, sinyal output dikirim ke peralatan output. Setiap input / output memiliki alamat dan nomor urutan khusus yang digunakan selama membuat program untuk memonitor satu persatu aktivitas input dan output didalam program. Indikasi urutan status dari input output ditandai Light Emiting Diode ( LED ) pada PLC atau modul input / output, hal ini dimaksudkan untuk memudahkan pengecekan proses pengoperasian input / output dari PLC itu sendiri.

15 4. Power Supply PLC tidak akan beroperasi bila tidak ada supply daya listrik. Power supply merubah tegangan input menjadi tegangan listrik yang dibutuhkan oleh PLC. Dengan kata lain sebuah suplai daya listrik mengkonversikan suplai daya PLN ( 220 V ) ke daya yang dibutuhkan CPU atau modul input / output F. Tipe tipe PLC Pada masa kini PLC dibagi menjadi beberapa tipe yang dibedakan berdasarkan ukuran dan kemampuannya. Dan PLC dapat dibagi menjadi jenisjenis berikut 1. Tipe Compact PLC compact sering juga disebut dengan jenis based dimana komponen komponen Prosessor, I/O, dan Catu daya melekat menjadi 1 bagian pada 1 unit yang tidak terpisahkan. Adapun contoh dari jenis compact atau based ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini, antara lain Produk SIEMEN, TOSHIBA, MITSUBISHI, dan OMRON. Ciri ciri PLC jenis ini ialah : a. Seluruh komponen (power supply, CPU, modul input output, modul komunikasi) menjadi satu.

16 b. Umumnya berukuran kecil (compact). c. Mempunyai jumlah input/output relatif sedikit dan tidak dapat diexpand d. Tidak dapat ditambah modul modul khusus Berikut ini contoh PLC compact dari Allen Bradley. Gambar 3.1 PLC MicroLogix Catalogue Sumber : Allen Braley, PLC MicroLogix Catalogue Gambar 3.2 PLC Siemens Sumber : Allen Braley, PLC MicroLogix Catalogue Gambar 3.3 PLC Toshiba Series

17 Sumber : Allen Braley, PLC MicroLogix Catalogue 2. Tipe modular Gambar 3.4 PLC Omron Series Sumber : Allen Braley, PLC MicroLogix Catalogue PLC sistem modular yang sering disebut juga dengan sistem rack merupakan jenis PLC yang sangat besar dan lengkap pemprogramannya. Dimana semua komponen-komponennya dapat dipisahkan satu sama lainnya dengan sistem penempatan tetap pada satu modul besar, misal Prosessor tersendiri, I/O tersendiri, bahkan catu dayanya juga dapat dipisahkan. Dibawah ini ada sebagian gambar model Rack atau modular yang umum dipakai yaitu OMRON. Ciri ciri PLC jenis ini ialah : a. Komponen komponennya terpisah ke dalam modul modul b. Berukuran besar c. Memungkinkan untuk ekspansi jumlah input /output (sehingga jumlah lebih banyak)

18 d. Memungkinkan penambahan modul modul khusus Berikut ini contoh PLC modular dari Omron. Gambar 3.5 PLC OMRON Sumber : OMRON, Programmable Controllers, (OMRON : 2004) Gambar 3.6 PLC Omron CJ-1 Series Sumber : OMRON, Programmable Controllers, (OMRON : 2004) G. Ladder Diagram pada PLC * LOAD / LD = Start pada Normally Open Input * LOAD NOT / LD NOT = Start Pada Normally Close Input

19 *AND = menghubungkan dua atau lebih input dalam bentuk normally open secara seri *AND NOT = menghubungkan 2 atau ebih input dalam bentuk normally close * OR = menghubungkan 2 atau lebih input dalam bentuk normally open secara pararel * OR NOT = menghubungkan 2 atau lebih input dalam bentuk normally close secara parallel

20 *OUTPUT / OUT = menyalakan output. * END = mengakhiri program H. Memory PLC Selain simbol-simbol dalam pemrograman PLC juga mempunyai intruktur program seperti: *P = Huruf P pada pemrograman PLC dilambangkan sebagai suatu nilai yang dapat dideklarasikan sebagai satuan variabel I/O menuju ke hardware yang lain (I/O device) *T = Huruf T pada pemrograman PLC dilambangkan sebagai suatu timer / penghitung waktu. Timer ini dibagi menjadi beberapa fungsi yang berbeda contohnya : TON, TOFF dan lain-lain

21 *M = Huruf M pada pemrograman PLC dilambangkan sebagai suatu penyedia internal memory untuk menyimpan bit data yang diinput ke program. *L = Huruf L pada pemrograman PLC dilambangkan sebagai suatu modul komunikasi untuk mengindentifikasi link service dengan kecepatan tinggi. *C = Huruf C pada pemrograman PLC dilambangkan sebagai suatu perangkat untuk menghitung/counter, baik menghitung maju (counter up) atau pun menghitung mundur (counter down) contohnya CTU, CTD dan lain-lain. *F = Huruf F ini merupakan spesial device atau juga flag device yang berfungsi untuk memengatur sistem operasi dalam PLC. *S = Huruf S pada pemrograman PLC dilambangkan sebagai suatu pengatur langkah Relay. *K = Huruf K ini merupakan device area yang mengatur data tetap berada dimemory ketika sistem shutdown. I. Kekurangan dan Kelebihan PLC 1. Kelebihan PLC a. Fleksibel Penggunaan sistem kendali dahulu membutuhkan banyak sistem pengolahan untuk masing-masing perangkat saja. Misalnya jika terdapat lima mesin maka dibutuhkan lima pengendali. Namun di PLC banyak perangkat yang dapat dijalankan dengan programnya masing

22 masing. Sistem pengkabelan mulai direduksi dan dibenahi, semakin sedikit kabel yang digunakan serta tak perlu banyak ruang untuk menempatkannya. b. Harganya lebih murah Ketika sistem lama (relay) masih banyak menggunakan pengkabelan yang mamakan banyak biaya, PLC menawarkan pengkabelan yang sederhana karena PLC mencakup relay, timer, counter dan beberapa fungsi lainnya. c. Jumlah kontak yang banyak Banyaknya jumlah kontok yang dimiliki sebuah PLC emberikan banyak kemudahan kepada pengguna. Tidak hanya dari segi finansial, tetapi juga dari segi instalasi. Contohnya pada PLC-5 (PLC keluaran Allen Bradley) mempunyai jumlah kontak minimal 16-32 kontak, sementara itu relay menyediakan kontak sejumlah 4-8 kontak. d. Perubahan dan pengkoreksian kesalahan sistem lebih mudah Dengan menggunakan konsep pemrograman PLC lebih mudah dikoreksi apa bila terjadi kesalahan kemudian dapat dikoreksi melalui program tersebut. e. Pilot running PLC yang terprogram dapat dijalankan dan dievaluasi terlebih dahulu di kantor atau laboratorium. Programnya dapat ditulis, diuji, diobserbvasi dan dimodifikasi bila memang dibutuhkan dan hal ini

23 menghemat waktu bila dibandingkan dengan sistem relay konvensional yang diuji dengan hasil terbaik di pabrik. f. Kecepatan operasi Kecepatan operasi PLC lebih cepat dibandingkan dengan relay. Kecepatan PLC ditentukan dengan waktu scannya dalam satuan millisecond. g. Metode pemrogramman ladder atau boolean Pemrograman PLC dapat dinyatakan dengan pemrograman ladder bagi teknisi, atau aljabar Boolean bagi programmer yang bekerja di sistem kontrol digital atau Boolean. h. Sifatnya tahan uji Solid state device lebih tahan uji dibandingkan dengan relay dan timers mekanik atau elektrik. PLC merupakan solid state device sehingga bersifat lebih tahan uji. i. Menyederhanakan komponen-komponen sistem kontrol Dalam PLC juga terdapat counter, relay dan komponen-komponen lainnya, sehingga tidak membutuhkan komponen-komponen tersebut sebagai tambahan. Penggunaan relay membutuhkan counter, timer ataupun komponen-komponen lainnya sebagai peralatan tambahan. j. Dokumentasi Printout dari PLC dapat langsung diperoleh dan tidak perlu melihat blueprint circuit-nya. Tidak seperti relay yang printout sirkuitnya tidak dapat diperoleh.

24 k. Keamanan Pengubahan pada PLC tidak dapat dilakukan kecuali PLC tidak dikunci dan diprogram. Jadi tidak ada orang yang tidak berkepentingan dapat mengubah program PLC selama PLC tersebut dikunci. l. Dapat melakukan pengubahan dengan pemrograman ulang Karena PLC dapat diprogram ulang secara cepat, proses produksi yang bercampur dapat diselesaikan. Misal bagian B akan dijalankan tetapi bagian A masih dalam proses, maka proses pada bagian B dapat diprogram ulang dalam satuan detik. m. Penambahan rangkaian lebih cepat Pengguna dapat menambah rangkaian pengendali sewaktu-waktu dengan cepat, tanpa memerlukan tenaga dan biaya yang besar seperti pada pengendali konvensional. 2. Kekurangan PLC a. Teknologinya masih baru Pengubahan sistem kontrol lama yang menggunakan ladder atau relay ke konsep komputer PLC merupakan hal yang sulit bagi sebagian orang b. Buruk untuk aplikasi program yang tetap Beberapa aplikasi merupakan aplikasi dengan satu fungsi. Sedangkan PLC dapat mencakup beberapa fungsi sekaligus. Pada

25 aplikasi dengan satu fungsi jarang sekali dilakukan perubahan bahkan tidak sama sekali, sehingga penggunaan PLC pada aplikasi dengan satu fungsi akan memboroskan (biaya). c. Pertimbangan lingkungan Dalam suatu pemrosesan, lingkungan mungkin mengalami pemanasan yang tinggi, vibrasi yang kontak langsung dengan alat-alat elektronik di dalam PLC dan hal ini bila terjadi terus menerus, mengganggu kinerja PLC sehingga tidak berfungsi optimal. d. Operasi dengan rangkaian yang tetap Jika rangkaian pada sebuah operasi tidak diubah maka penggunaan PLC lebih mahal dibanding dengan peralatan kontrol lainnya. PLC akan menjadi lebih efektif bila program pada proses tersebut di-upgrade secara periodik. J. Aplikasi PLC PLC umumnya digunakan didunia Industri sebagai pengendali automatisai mesin-mesin produksi disuatu perusahaan industri dengan tujuan meningkatkan hasil kegiatan produksi dengan kualitas yang baik. Contohnya seperti project experrient yang telah dilakukan oleh CV.Global Controller Engineering.