3IB02-A
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.
Definisi Programmable Logic Controller menurut Capiel (1982) adalah :sistem
elektronik yang beroperasi secara dijital dan didisain untuk pemakaian di
lingkungan industri, dimana sistem ini menggunakan memori yang dapat diprogram
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.
Berdasarkan namanya konsep PLC adalah sebagai
berikut :
1.Programmable,
menunjukkan kemampuan dalam hal memori untuk menyimpanprogram 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.
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 ada dan tergantung dari keadaan pada suatu waktu tertentu yang kemudian akan meng-ON atau meng-OFF kan output-output. 1 menunjukkan bahwa keadaan yang diharapkan terpenuhi sedangkan 0 berarti keadaan yang diharapkan tidak terpenuhi. PLC juga dapat diterapkan untuk pengendalian sistem yang memiliki output banyak.
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 ada dan tergantung dari keadaan pada suatu waktu tertentu yang kemudian akan meng-ON atau meng-OFF kan output-output. 1 menunjukkan bahwa keadaan yang diharapkan terpenuhi sedangkan 0 berarti keadaan yang diharapkan tidak terpenuhi. PLC juga dapat diterapkan untuk pengendalian sistem yang memiliki output banyak.
Fungsi dan kegunaan PLC sangat luas.
Dalam prakteknya PLC dapat dibagi secara umum dan secara khusus
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.
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.
Keuntungan
dan Kerugian PLC [2][5]
Dalam industri-industri yang ada sekarang ini, kehadiran PLC sangat dibutuhkan
terutama untuk menggantikan sistem wiring atau pengkabelan yang sebelumnya
masih digunakan dalam mengendalikan suatu sistem. Dengan menggunakan PLC akan
diperoleh banyak keuntungan diantaranya adalah sebagai berikut:
Ø
Fleksibel
Pada masa lalu,
tiap perangkat elektronik yang berbeda dikendalikan dengan pengendalinya
masing-masing. Misal sepuluh mesin membutuhkan sepuluh pengendali, tetapi kini
hanya dengan satu PLC kesepuluh mesin tersebut dapat dijalankan dengan
programnya masing-masing.
Ø
Perubahan dan pengkoreksian kesalahan sistem lebih mudah
Bila salah satu
sistem akan diubah atau dikoreksi maka pengubahannya hanya dilakukan pada
program yang terdapat di komputer, dalam waktu yang relatif singkat, setelah
itu didownload ke PLC-nya. Apabila tidak menggunakan PLC, misalnya relay maka
perubahannya dilakukan dengan cara mengubah pengkabelannya. Cara ini tentunya
memakan waktu yang lama.
Ø
Jumlah kontak yang banyak
Jumlah kontak
yang dimiliki oleh PLC pada masing-masing coil lebih banyak daripada kontak
yang dimiliki oleh sebuah relay.
Ø
Harganya lebih murah
PLC mampu
menyederhanakan banyak pengkabelan dibandingkan dengan sebuah relay. Maka harga
dari sebuah PLC lebih murah dibandingkan dengan harga beberapa buah relay yang
mampu melakukan pengkabelan dengan jumlah yang sama dengan sebuah PLC. PLC
mencakup relay, timers, counters, sequencers, dan berbagai fungsi lainnya.
Ø
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 menghemat waktu bila dibandingkan dengan
sistem relay konvensional yang diuji dengan hasil terbaik di pabrik.
Ø
Observasi visual
Selama program
dijalankan, operasi pada PLC dapat dilihat pada layar CRT. Kesalahan dari
operasinya pun dapat diamati bila terjadi.
Ø
Kecepatan operasi
Kecepatan operasi
PLC lebih cepat dibandingkan dengan relay. Kecepatan PLC ditentukan dengan
waktu scannya dalam satuan millisecond.
Ø
Metode Pemrograman 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.
Ø
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.
Ø
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.
Ø
Dokumentasi
Printout dari PLC
dapat langsung diperoleh dan tidak perlu melihat blueprint circuit-nya. Tidak seperti relay yang printout
sirkuitnya tidak dapat diperoleh.
Ø
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.
Ø
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.
Ø
Penambahan rangkaian lebih cepat
Pengguna dapat
menambah rangkaian pengendali sewaktu-waktu dengan cepat, tanpa memerlukan
tenaga dan biaya yang besar seperti pada pengendali konvensional.
Selain keuntungan yang telah disebutkan di
atas maka ada kerugian yang dimiliki oleh PLC, yaitu:
Ø
Teknologi yang masih baru
Pengubahan sistem
kontrol lama yang menggunakan ladder atau relay ke konsep komputer PLC
merupakan hal yang sulit bagi sebagian orang
Ø
Buruk untuk aplikasi program yang tetap
Beberapa aplikasi
merupakan aplikasi dengan satu fungsi. Sedangkan PLC dapat mencakup beberapa
fungsi sekaligus. Pada aplikasi dengan satu fungsi jarang sekali dilakukan
perubahan bahkan tidak sama sekali, sehingga penggunaan PLC pada aplikasi
dengan satu fungsi akan memboroskan (biaya).
Ø
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.
Ø
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.
Pada
masa kini PLC dibagi menjadi beberapa tipe yang dibedakan berdasarkan ukuran
dan kemampuannya. Dan PLC dapat dibagi menjadi jenis-jenis berikut
1.
Tipe compact
Ciri
– ciri PLC jenis ini ialah :
a.
Seluruh komponen (power supply, CPU, modul input – output, modul komunikasi)
menjadi satu
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.
2. Tipe modular
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)
d. Memungkinkan
penambahan modul – modul khusus
Berikut ini contoh PLC
modular dari Omron.
Sumber : OMRON,
Programmable Controllers, (OMRON : 2004)
Bagian-Bagian PLC
Sistem PLC terdiri dari lima bagian pokok, yaitu:
Ø Central
processing unit (CPU)
Bagian ini merupakan otak atau jantung PLC, karena bagian ini merupakan
bagian yang melakukan operasi / pemrosesan program yang tersimpan dalam PLC.
Disamping itu CPU juga melakukan pengawasan atas semua operasional kerja PLC,
transfer informasi melalui internal bus antara PLC, memory dan unit I/O.
Bagian CPU ini antara lain adalah :
q Power Supply, power supply mengubah suplai masukan listrik menjadi suplai listrik yang sesuai dengan CPU dan seluruh komputer.
q Alterable Memory, terdiri dari banyak bagian, intinya bagian ini berupa chip yang isinya di letakkan pada chip RAM (Random Access Memory), tetapi isinya dapat diubah dan dihapus oleh pengguna / pemrogram. Bila tidak ada supplai listrik ke CPU maka isinya akan hilang, oleh sebab itu bagian ini disebut bersifat volatile, tetapi ada juga bagian yang tidak bersifat volatile.
q Fixed Memory, berisi program yang sudah diset oleh pembuat PLC, dibuat dalam bentuk chip khusus yang dinamakan ROM (Read Only Memory), dan tidak dapat diubah atau dihapus selama operasi CPU, karena itu bagian ini sering dinamakan memori non-volatile yang tidak akan terhapus isinya walaupun tidak ada listrik yang masuk ke dalam CPU. Selain itu dapat juga ditambahkan modul EEPROM atau Electrically Erasable Programmable Read Only Memory yang ditujukan untuk back up program utama RAM prosesor sehingga prosesor dapat diprogram untuk meload program EEPROM ke RAM jika program di RAM hilang atau rusak [6].
q Processor, adalah bagian yang mengontrol supaya informasi tetap jalan dari bagian yang satu ke bagian yang lain, bagian ini berisi rangkaian clock, sehingga masing-masing transfer informasi ke tempat lain tepat sampai pada waktunya
q Battery Backup, umumnya CPU memiliki bagian ini. Bagian ini berfungsi menjaga agar tidak ada kehilangan program yang telah dimasukkan ke dalam RAM PLC jika catu daya ke PLC tiba-tiba terputus.
Bagian CPU ini antara lain adalah :
q Power Supply, power supply mengubah suplai masukan listrik menjadi suplai listrik yang sesuai dengan CPU dan seluruh komputer.
q Alterable Memory, terdiri dari banyak bagian, intinya bagian ini berupa chip yang isinya di letakkan pada chip RAM (Random Access Memory), tetapi isinya dapat diubah dan dihapus oleh pengguna / pemrogram. Bila tidak ada supplai listrik ke CPU maka isinya akan hilang, oleh sebab itu bagian ini disebut bersifat volatile, tetapi ada juga bagian yang tidak bersifat volatile.
q Fixed Memory, berisi program yang sudah diset oleh pembuat PLC, dibuat dalam bentuk chip khusus yang dinamakan ROM (Read Only Memory), dan tidak dapat diubah atau dihapus selama operasi CPU, karena itu bagian ini sering dinamakan memori non-volatile yang tidak akan terhapus isinya walaupun tidak ada listrik yang masuk ke dalam CPU. Selain itu dapat juga ditambahkan modul EEPROM atau Electrically Erasable Programmable Read Only Memory yang ditujukan untuk back up program utama RAM prosesor sehingga prosesor dapat diprogram untuk meload program EEPROM ke RAM jika program di RAM hilang atau rusak [6].
q Processor, adalah bagian yang mengontrol supaya informasi tetap jalan dari bagian yang satu ke bagian yang lain, bagian ini berisi rangkaian clock, sehingga masing-masing transfer informasi ke tempat lain tepat sampai pada waktunya
q Battery Backup, umumnya CPU memiliki bagian ini. Bagian ini berfungsi menjaga agar tidak ada kehilangan program yang telah dimasukkan ke dalam RAM PLC jika catu daya ke PLC tiba-tiba terputus.
Ø Programmer /
monitor (PM).
Pemrograman dilakukan melalui keyboard sehingga alat ini dinamakan Programmer. Dengan adanya Monitor maka dapat dilihat apa yang
diketik atau proses yang sedang dijalankan oleh PLC. Bentuk PM ini ada yang
besar seperti PC, ada juga yang berukuran kecil yaitu hand-eld programmer
dengan jendela tampilan yang kecil, dan ada juga yang berbentuk laptop. PM
dihubungkan dengan CPU melalui kabel. Setelah CPU selesai diprogram maka PM
tidak dipergunakan lagi untuk operasi proses PLC, sehingga bagian ini hanya
dibutuhkan satu buah untuk banyak CPU.
Ø Modul input /
output (I/O).
Input merupakan bagian yang
menerima sinyal elektrik dari sensor atau komponen lain dan sinyal itu
dialirkan ke PLC untuk diproses. Ada banyak jenis modul input yang dapat dipilih dan jenisnya tergantung dari input yang akan digunakan. Jika input adalah limit switches dan pushbutton
dapat dipilih kartu input DC.
Modul input analog adalah kartu
input khusus yang menggunakan
ADC (Analog to Digital Conversion)
dimana kartu ini digunakan untuk input
yang berupa variable seperti temperatur, kecepatan, tekanan dan posisi.
Pada umumnya ada 8-32 input point
setiap modul inputnya. Setiap
point akan ditandai sebagai alamat yang unik oleh prosesor.Output adalah bagian PLC yang
menyalurkan sinyal elektrik hasil pemrosesan PLC ke peralatan output. Besaran
informasi / sinyal elektrik itu dinyatakan dengan tegangan listrik antara 5 – 15
volt DC dengan informasi diluar sistem tegangan yang bervariasi antara 24 – 240
volt DC mapun AC. Kartu output biasanya
mempunyai 6-32 output point
dalam sebuah single module.
Kartu output analog adalah tipe khusus dari modul output yang menggunakan DAC (Digital to Analog Conversion). Modul output analog dapat mengambil nilai dalam 12 bit dan mengubahnya
ke dalam signal analog. Biasanya signal ini 0-10 volts DC atau 4-20 mA. Signal
Analog biasanya digunakan pada peralatan seperti motor yang mengoperasikan
katup dan pneumatic position control
devices.Bila dibutuhkan, suatu sistem elektronik dapat ditambahkan untuk
menghubungkan modul ini ke tempat yang jauh. Proses operasi sebenarnya di bawah
kendali PLC mungkin saja jaraknya jauh, dapat saja ribuan meter.
Ø Printer.
Ø Printer.
Alat ini memungkinkan program pada CPU dapat di printout
atau dicetak. Informasi yang mungkin dicetak adalah diagram ladder, status
register, status dan daftar dari kondisi-kondisi yang sedang dijalankan, timing
diagram dari kontak, timing diagram dari register, dan lain-lain.
Ø The Program Recorder / Player.
Alat ini digunakan untuk menyimpan program dalam CPU. Pada
PLC yang lama digunakan tape, sistem floopy
disk. Sekarang ini PLC semakin
berkembang dengan adanya hard disk yang digunakan untuk pemrograman dan
perekaman. Program yang telah direkam ini nantinya akan direkam kembali ke
dalam CPU apabila program aslinya hilang atau mengalami kesalahan.
Untuk operasi yang besar, kemungkinan lain adalah menghubungkan CPU
dengan komputer utama (master computer)
yang biasanya digunakan pada pabrik besar atau proses yang mengkoodinasi banyak
Sistem PLC .
Konsep Perancangan Sistem Kendali dengan PLC
Dalam merancang suatu sistem kendali
dibutuhkan pendekatan-pendekatan sistematis dengan prosedure sebagai berikut :
1.
Rancangan Sistem Kendali
Dalam tahapan ini si perancang harus
menentukan terlebih dahulu sistem apa yang akan dikendalikan dan proses
bagaimana yang akan ditempuh. Sistem yang dikendalikan dapat berupa peralatan
mesin ataupun proses yang terintegrasi yang sering secara umum disebut dengan
controlled system.
2.
Penentuan I/O
Pada tahap ini semua piranti masukan
dan keluaran eksternal yang akan dihubungkan PLC harus ditentukan. Piranti
masukan dapat berupa saklar, sensor, valve dan lain-lain sedangkan piranti
keluaran dapat berupa solenoid katup elektromagnetik dan lain-lain.
3.
Perancangan Program (Program Design)
Setelah ditentukan input dan output
maka dilanjutkan dengan proses merancang program dalam bentuk ladder
diagram dengan mengikuti aturan dan urutan operasi sistem kendali.
4.
Pemrograman (Programming)
5.
Menjalankan Sistem (Run The System)
Pada tahapan ini perlu dideteksi
adanya kesalahan-kesalahan satu persatu (debug), dan menguji secara cermat
sampai kita memastikan bahwa sistem aman untuk dijalankan.
Contoh Program Dasar :
Programnya :
Sumber :
Allen
Braley, PLC MicroLogix Catalogue
http://kusuma-w-arya.blogspot.com/2013/05/pengertian-plc-dan-jenis-jenis-plc.html
http://juare97.wordpress.com/2007/10/20/plc-programmable-logic-controller/https://juare97.wordpress.com/2012/01/17/belajar-plc-ladder-diagram-program-sederhana-start-stop-motor/comment-page-1/