BAB II DASAR TEORI
2.1 Pengenalan Scada Beberapa penjelasan dan pengertian mengenai SCADA. 2.1.1 Pengertian Scada Kepanjangan SCADA adalah Supervisory Control And Data Acquisition yaitu suatu pengolahan data terintegrasi berfungsi mensurvevisi, mengendalikan, mengumpulkan dan dan mendapatkan data secara real time. Kemudian mampu melakukan kontrol secara remote terhadap peralatan spesifik dari jarak jauh. SCADA merupakan pendukung utama pada sistem ketenagalistrikan, baik pada sisi pembangkit, transmisi, maupun distribusi. SCADA adalah suatu istilah yang digunakan secara luas, yang menawarkan solusi manajemen dan kendali dalam cakupan luas dari sebuah industri. adanya sistem SCADA memudahkan operator untuk memantau keseluruhan jaringan tanpa harus melihat langsung kelapangan. SCADA mengacu pada suatu sistem yang mengumpulkan data dari perangkat yang digunakan, untuk kemudian dikirim ke komputer sentral yang mana selanjutnya data diatur dan dikendalikan. Sebagian dari dari industri di mana SCADA digunakan adalah industri sistem kontrol air, pembangkit tenaga listrik, lampu lalu-lintas, sistem transportasi, manufaktur, dan lain-lain. SCADA RS-232 Modem PLC
Modem PLC
RS-232
RS-232
PLC Master K RS 232
Relay
5
Gambar 2.1 Aplikasi SCADA 2.1.2 SCADA Sebagai Sebuah Sistem Ada banyak bagian dari sistem kerja SCADA, pada umumnya sistem SCADA meliputi perangkat keras (Input/Output), controllers, network, user interface (HMI), perangkat lunak dan sistem komunikasi, dimana dari keseluruhan tersebut mengacu pada sebuah sistem yang terpusat. Salah satu proses dari SCADA adalah kemampuan untuk monitor suatu keseluruhan sistem diwaktu yang riil, pembacaan meter atau suatu kejadian yang dimonitoring berdasarkan perangkat yang dikomunikasikan pada waktu yang tertentu tergantung pada sistem.
2.1.3 Hubungan Dengan Pengguna Sistem Suatu sistem SCADA meliputi seorang alat penghubung pemakai, Human Machine Interface yang pada umumnya disebut HMI. HMI dari suatu sistem SCADA merupakan data yang diproses dan diolah untuk kemudian dimonitor oleh suatu operator manusia. Alat penghubung ini pada umumnya meliputi kendali yang menghubungkan seseorang dengan sistem SCADA. HMI dalah suatu cara mudah untuk melakukan monitoring terhadap RTU (Remote Terminal Unit) atau PLC (Programmable Logic Control), karena pada umumnya RTU atau PLC hanya menjalankan proses yang diprogramkan,
sebab
RTU
atau
PLC
tidak
mempunyai
metode
distandarisasi untuk memajang atau menyajikan data kepada operator, sistem SCADA dapat berkomunikasi dengan mudah, sepanjang seluruh jaringan sistem dan informasi proses terkoneksi melalui HMI. HMI dapat juga dihubungkan kesuatu database, yang dapat menggunakan data yang dikumpulkan dari PLC atau RTU untuk
6
meyediakan grafik, info, menurut bagan untuk suatu mesin atau sensor yang spesifik atau bahkan troubleshooting. Di dekade yang terakhir, pada kenyataanya semua sistem SCADA meliputi suatu alat PLC dan HMI yang berintegrasi dimana dapat menjalankan proses yang diprogramkan dan memonitor suatu sistem.
2.1.4 Fungsi-Fungsi Utama SCADA Ada beberapa fungsi utama dari SCADA, yang bisa dimanfaatkan diantaranya: a. Akuisisi data, merupakan proses permainan data dari peralatan lapangan. b. Konversi data, merupakan proses konversi data-data dari lapangan kedalam format standar. c. Data processing, menganalisa data yang diterima untuk dilaporkan kepada operator. d. Supervisory control, dimana memungkinkan operator untuk melakukan pengendalian pada peralatan-peralatan dilapangan. e. Tagging, memungkinkan operator untuk meletakan informasi tertentu pada peralatan tertentu. f. Pemrosesan alarm dan event yang menginformasikan apabila terjadi perubahan pada sistem. g. Post mortem review, yang membantu menentukan akibat pada sistem jika ada gangguan besar pada sistem.
2.1.5 Software SCADA Untuk mengendalikan suatu sistem dibutuhkan aplikasi yang dapat saling mendukung yaitu dengan menggunakan software. Pengertian dari software adalah salah satu cara untuk dapat melakukan monitoring sekaligus
7
menjalankan program. Dan hal ini sangat baik karena dapat dilakukan terhadap aplikasi kecil atau yang besar sekalipun seperti mengontrol sistem interkoneksi pembangkit. Software SCADA dapat diatur untuk aplikasi apapun, dan juga dapat pula dikembangkan, sesuai keinginan pengguna. Untuk dunia industri sendiri terdapat banyak software SCADA yang biasa digunakan seperti Citect, Wonderware, Winlog, DAQ Factory, CIMON dan lain sebagainya. Pada karya tulis ini akan dibahas secara khusus tentang software SCADA Wonderware, yaitu tentang seperti apa isi dari software Wonderware, dan bagaimana membuat sebuah aplikasi monitoring mengunakan software Wonderware beserta teknik komunikasi dengan perangkat PLC.
2.2 Pengenalan SCADA Wonderware InTouch Software (perangkat
lunak) digunakan untuk mendefinisikan
masalah yang timbul atau plant yang dirancanakan untuk diimplementasikan menjadi suatu rancangan desain. Dalam hal ini kami ingin merancang suatu Human Machine Interface yaitu suatu media yang menghubungkan (interface) antara manusia dengan mesin atau plant. Untuk itu diperlukan suatu software yang mendukung perancangan Human Machine Interface ini. Software (perangkat lunak) yang digunakan dalam perancangan adalah Wonderware InTouch. Alasan pemilihan software (perangkat lunak) ini adalah: 1. Wonderware InTouch menyediakan pandangan intregasi tunggal dari semua sumber daya informasi dan kendali. 2. Wonderware InTouch memiliki visualisasi, akses data, sejarah, genap, penanganan, alarm yang membukukan, melaporkan dan alat analisa.
8
3. Wonderware InTouch dapat dijalankan dan disimulasikan tanpa menggunakan PLC melainkan menggunakan memory yang ada didalam komputer. 4. Wonderware InTouch menguasai kurang lebih 22% pasar diseluruh dunia.
2.3 Cara Menjalankan dan Memprogram InTouch InTouch merupakan komponen dari Wonderware Factory Suite dan telah digunakan secara luas dalam berbagai aplikasi termasuk food processing, semiconductors, oil and gas, automotion, chemical,transportation dan lainnya. InTouch terdiri dari tiga komponen utama : InTouch Application Manager,WindowMaker dan WindowViewer. 2.3.1 InTouch Application Manager InTouch Application berfungsi untuk mengorganisasi aplikasi yang dibuat.
Komponen
ini
juga
berfungsi
untuk
mengkonfigurasi
WindowViewer sebagai NT service, mengkonvigurasi Network Application Development (NAD) untuk client-bused dan sever–bused architectur, mengkonfigurasi
Dynamic
Resolution
Conversion
(DRC)
dan/atau
mendistribusi alarm. Lebih lanjut, DBDump dan DBLoad database utilities juga dijalankan dari Application Manager ini. Application Manager
juga
berfungsi untuk
membantu kita
memudahkan kita untuk memilih dan membuka file yang ada.
9
Gambar 2.2 Enter New InTouch Application Manager
Gambar 2.3 New InTouch Application Manager Setelah itu kemudian klik icon New pada Toolbar maka akan muncul tampilan seperti gambar dibawah ini.
10
Gambar 2.4 Create New Application Manager Pada kotak dialog “browse” dapat diganti dengan folder dimana kita ingin menyimpan aplikasi SCADA yang akan kita buat. Klik Next untuk melanjutkan.
Gambar 2.5 Enter Directory New Application
11
Masukan nama directory dimana kita ingin membuat aplikasi dari SCADA tersebut, kemudian klik tombol Next untuk melaanjutkan kelangkah berikutnya. Setelah itu akan ada tampilan seperti gambar dibawah ini.
Gambar 2.6 Create Name and Description New Application Manager Pada kotak dialog Name dapat diganti dengan judul sesuai yang kita inginkan kemudian jika sudah dapat mengklik button “Finish”.
Setelah selesai membuat New InTouch maka judul yang kita dibuat akan muncul di daftar nama file Tugas Akhir seperti gambar dibawah ini.
Gambar 2.7 InTouch Application Manager
12
Kemudian double-click pada judul yang dibuat. Setelah itu akan ada tampilan seperti gambar dibawah ini.
Gambar 2.8 Enter New InTouch WindowMaker
Kemudian klik “OK”
Gambar 2.9 Enter New InTouch WindowMaker
Kemudian klik “Ignore” . Maka akan muncul tampilan InTouch WindowMaker pada gambar 2.10
2.3.2 InTouch WindowMaker Setelah kita membuat file baru, sistem otomatis berpindah ke windowmaker. Dimana program ini untuk membuat tampilan grafis yang kita inginkan.
13
Gambar 2.10 Create New Intouch WindowMaker Klik icon New Window pada toolbar. Maka akan muncul tampilan Window Properties seperti gambar dibawah ini.
Gambar 2.11 Window Dimensions Properties
Name : untuk memberi nama. Window Color : untuk memilih warna layar.
14
X Location : menentukan letak layar pada koordinat X. Y Location : menentukan letak layar pada koordinat Y. Window Width : menentukan lebar layar. Window Height : menentukan tinggi layar. Replace : jika layar di klik/di pilih maka layar yang lain akan hilang. Overlay : jika layar di klik/di pilih maka layar yang lain tetap akan tampil. Popup : akan tampil jika salah satu icon pada layar utama di klik/di pilih. Tittle Bar : akan menampilkan judul/nama dari layar. OK : untuk menyetujui semua pengaturan. Cancel : untuk menolak semua pengaturan. Script : untuk membuka kotak dialog script. Maka akan muncul window yang telah kita buat dengan nama Tugas akhir seperti pada gambar dibawah ini.
15
Gambar 2.12 InTouch WindowMaker Pada tampilan InTouch WindowMaker terdapat toolbars drawing yang berguna untuk mebantu dalam mendesain SCADA. Pada sebelah kanan tampilan window, terdapat tollbars drawing yang berguna untuk menggambar tampilan yang mau kita buat.
2.3.2.1 Wizzard Wizzard adalah bagian yang sangat penting dari wonderware InTouch ini. Dimana wizard ini difungsikan sebagai symbol atau gambar – gambar yang dimana nantinya digunakan dalam sebuah program yang akan dibuat. Untuk menjalankan Wizzard , telah disediakan di tollbars pada tampilan window maker.
Gambar 2.13 Wizzard Button Untuk memasukan lambang atau wizard kita klik lambang wizard. Kemudian kita pilih katagori yang ingin kita pakai. Pada katagori itu kita pilih
16
lambang yang kita ingn kita masukan ke layar. Setelah itu klik OK, dan pada layar klik mouse sebelah kiri. Maka lambang tersebut akan tampil pada layar.
Gambar 2.14 Wizzard Selection Setelah itu kita akan memberikan tag name untuk tiap lambang/gambar yang ada agar bisa bekerja saat di runtime.
2.3.2.2 Membuat Animation Link Animation Link bertujuan untuk membuat tampilan suatu objek atau simbol berubah sesuai dengan perubahan harga tagname atau ekspresi. Jenis-jenis Animation Link 1. Touch Link Memungkinkan operator memberikan masukan (input) ke sistem Contoh : Push button
17
Gambar 2.15 Enter Symbol Tagname Pada saat akan diberi animasi maka kita klik di sebelah kiri dua kali. kemudian akan muncul menu function yang berguna untuk mengaktifkan tombol.
Gambar 2.16 Touch button Function Setelah muncul kotak dialog kita pilih salah satu aplikasi yang akan kita pakai yaitu Touch push button.
18
Discrete value : nilai dari gambar adalah on-off. Action : nilai akan diatur dari kotak dialog script. Show window : jika push button ditekan maka akan menampilkan layar yang telah ditentukan. Hide window : jika push button ditekan maka akan menghilangkan/menutup layar yang telah ditentukan. Kemudian akan Muncul Tagname atau penamaan seperti gambar dibawah ini, kemudian isi kolom Tagname dengan nama start. Kemudian pilih action yang diinginkan,untuk saklar push button dapat dipilih type direct. Kemudian klik “OK”.
Gambar 2.17 Touch button Discrete value
Setelah direct value di klik maka akan timbul kotak dialog tagname. Kita harus mengisinya sesuai nama yang kita inginkan. Ada lima pilihan action yaitu :
19
Direct : jika dipilih maka push button akan bernilai 1 (satu) jika ditekan. Reverse : jika dipilih maka push button akan bernilai 0 (nol) jika ditekan. Toggle : untuk jenis saklar toggle. Reset : untuk jenis tombol reset. Set : untuk jenis tombol set. 2. Display Link Memungkinkan memberi keluaran ke operator. Contoh : Perubahan lokasi atau berkedip kedipnya suatu objek dalam hal ini adalah lampu.
Gambar 2.18 Tampilan kotak dialog untuk display link
Visibility : akan menampilkan objek jika ada event nilai tertentu. Blink : akan membuat objek berkedip jika ada event nilai tertentu.
20
Orientation : akan membuat nilai analog dan objek berputar. Disable : akan membuat objek tidak bekerja jika ada event nilai tertentu.
Gambar 2.19 Tampilan kotak dialog tagname untuk fungsi blink
Blink invisible : objek tidak akan terlihat blink (kedap-kedip)nya. Blink visible with these attributes : objek akan terlihat blinknya. Slow : kecepatan blinknya lambat. Medium : kecepatan blinknya sedang. Fast : kecepatan blinknya cepat. 2.3.3 WindowViewer WindowViewer merupakan runtime environment yang digunakan untuk menampilkan
grafik
windows
yang
telah
dibuat
di
WindowMaker.
21
WindowViewer mengoprasikan InTouch QuickScripts, menampilkan historical data. 2.4 Mendefinisikan Tagname Tagname adalah proses dimana kita memberi alamat pada tiap-tiap gambar agar dapat bekerja secara runtime. Alamat yang ada nantinya juga akan berhubungan dengan device yang akan dikontrol dan dimonitoring. Tagname dictionary (runtime database) adalah jantung dari InTouch. Saat runtime database berisi semua nilai yang bekerja dari item di database. Pada perintah untuk membuat database untuk runtime, InTouch meminta semua informasi dari variabel yang sedang dibuat. Masing-masing variabel harus digunakan untuk satu tagname dan tipe. InTouch juga meminta informasi tambahan untuk beberapa tipe variabel. Untuk contoh, untuk I/O tagname tipe, InTouch meminta informasi yang lebih didalam perintah agar dapat mengambil nilai dan mengkonversinya untuk penggunaan internal. a. Tipe Tagname Saat kita akan mendefinisikan tagname di InTouch database, kita harus memilih tipe yang spesifik untuk tiap-tiap urutan tagname agar dapat bekerja. Untuk contoh, jika tagname difungsikan untuk membaca atau menulis nilai maka nilai akan datang ke atau dari layar aplikasi lainnya seperti I/O server, maka harus tipe tagname I/O. b. Tagname Tanpa Memori Tipe-tipe memori tagname ada di dalam applikasi InTouch kita. Kita menggunakan mereka untuk membuat sistem yang tetap dan simulasi. Kita juga dapat menggunakan mereka untuk membuat variabel hitungan dimana mereka dapat di akses oleh layar program yang lain.
22
Jenis-jenis tagname tipe memori antara lain : 1. Memory diskrit Tagname diskrit mempunyai harga 0 (false, off) atau 1 (true, on) 2. Memory integer Tagname integer mempunyai harga diri -2.147.483.648 sampai dengan 2.147.483.647 3. Memory real Floating (decimal) point memory tagname dengan harga antara ±3,4e 38 4. Memory message Tagname teks mempunyai panjang karakter sampai dengan 131 karakter c. Tagname Tipe I/O Semua tipe tagname ini dapat menulis dan membaca nilai mereka ke atau dari layar program tagname tipe I/O yang lain. Ini termasuk semua input dan output dari programmable controller, komputer memproses dan data dari jaringan yang lain. Tagname tipe I/O
dapat diakses lewat Microsoft Dynamic Data
Exchange (DDE) atau protokol komunikasi Wondeware SuiteLink. Saat nilai dari fungsi baca atau nilai tagname tiap I/O berubah, maka secara langsung akan ditulis pada aplikasi yang terhubung. Nilai tagname dapat juga di ubah atau di update dari aplikasi yang terhubung dimana item yang ada ditagname yang terhubung diubah di aplikasi yang diatur. Pada dasarnya semua tagname tipe I/O di atur untuk menulis atau membaca. Bagaimanapun juga kamu dapat mengatur mereka untuk hanya membaca saja dengan cara memilih Read Only Option pada kotak dialog Tagname Dictionary. Jenis-jenis tagname tipe I/O antara lain :
23
1. I/O diskrit Tagname diskrit mempunyai harga 0 (false, off) atau 1 (true, on) 2. I/O integer Tagname integer mempunyai harga diri -2.147.483.648 sampai dengan 2.147.483.647 3. I/O real Floating (decimal) point memory tagname dengan harga antara ±3,4e 38 4. I/O message Tagname teks mempunyai panjang karakter sampai dengan 131 karakter 2.4.1 Cara Membuat Tagname Dictionary
Gambar 2.20 Tagname Directory Untuk membuka kotak dialog kita biasa menggunakan dengan dua cara yaitu : 1. Dengan meng klik simbol tagname dictionary. 2. Dengan meng klik objek yang akan dipilih, kemudian tekan Ctrl+T.
24
Maka akan muncul kotak dialog seperti dibawah ini :
Gambar 2.21 Type Memory Tagname Directory
New : untuk membuat tagname baru Restore : untuk menyimpan ulang tagname yang telah dibuat Save : untuk menyimpan tagname yang baru Select : untuk memilih tagname yang sudah tersimpan Cancel : untuk membatalkan tagname yang ada Close : untuk menutup kotak dialog Tagname : untuk memberi nama tagname Type : untuk memilih memori tagname Group : untuk memilih group access untuk komunikasi alat 2.5 Mapping Tagname Mapping Tagname adalah pengelamatan pada SCADA terhadap Device (PLC) dimana yang dipakai pada mapping ini bukan lagi menggunakan memory descrete ataupun memory internal lagi, melainkan sudah menggunakan I/O
25
Descrete. Cara menggunakan I/O Descrete yaitu dengan mengklik button “Type” kemudian akan muncul gambar seperti di bawah ini.
Gambar 2.22 Tag Type Discrete
Pada button Access Name ini adalah terhubung dengan I/O server yang ada pada InTouch ini, kemudian Pada kotak dialog Item ini adalah pengalamatan yang berasal dari PLC yang digunakan. Dan untuk Access Name dibawah ini dapat mengklik button “ADD” untuk membuat New Access.
Gambar 2.23 Access Name Kemudian akan muncul tampilan Add Access Name seperti dibawah ini.untuk pengisian kotak dialog ini,untuk penamaan sudah ditentukan yaitu untuk kotak dialog access name harus diisi dengan nama “master” untuk PLC Master K sedangkan untuk PLC Glofa dengan nama “TA”, kemudian untuk Node Name kosongkan saja dan untuk Aplication Name diisi sesuai data yang diinginkan
26
,salah satu contohnya adalah “MODBUS” kemudian untuk Topic Name ,diisi sesuai atau disamakan dengan Nama Access Name yaitu “master”, seperti gambar dibawah ini.
Gambar 2.24 Add Access Name Setelah semua diisi maka akan menjadi seperti gambar dibawah ini.
Gambar 2.25 Tagname Directory Address SCADA Namun pada pilihan item merupakan addres dari wonderware terhadap addres PLC. Setiap PLC mempunyai addres yang berbeda-beda sehingga addres wondernyapun berbeda pula.
27
2.5.1 Mapping Address dari PLC Glofa ke Scada Wonderware %MX10 akan di tag ke WonderWare %MX10% di konversi ke fungsi input register = h1000 = 10010 H 10001. Kemudian di tambah 1 (satu) = n+1 0010 + 1 = 0011 Input =0xxxx = 00011
Alamat Modbus No. Alamat PLC
No fungsi
N+1
Alamat Wonderware (No Tag name)
1
%MX30
00030
00031
00031
2
%MX40
00040
00041
00041
3
%MX50
00050
00051
00051
4
%MX60
00060
00061
00061
5
%MX70
00070
00071
00071
Tabel 2.1 Konversi alamat PLC LG ke Alamat SCADA Wonderware 2.6 Script Script
digunakan
untuk
bantuan
dalam
memudahkan
pemograman
WonderWare. Dan juga dapat digunakan untuk melaksanakan perintah dan operasi logis yang didasarkan pada ukuran-ukuran terapan. Sebagai contoh, suatu tombol ditekan, suatu motor dinyalakan, dan seterusnya. Pada WonderWare Script hanya terdiri dari pengambilan keputusan dan untuk menulisakan Script dapat ditulis pada window Script. Pada aplikasi window Script ini sebagai menghubung komunikasi antar PLC.
28
Gambar 2.26 Application Script
2.7 Pengenalan PLC Beberapa penjelasan dan pengertian mengenai 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. 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
29
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 dijital maupun analog. 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, 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-
30
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
31
memori lalu menghasilkan sinyal keluaran untuk mengendalikan aktuator atau peralatan lainnya. 2.8 Keuntungan Dan Kerugian PLC 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: 1. 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. 2. 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. 3. Jumlah kontak yang banyak Jumlah kontak yang dimiliki oleh PLC pada masing-masing coil lebih banyak daripada kontak yang dimiliki oleh sebuah relay. 4. 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 32
jumlah yang sama dengan sebuah PLC. PLC mencakup relay, timers, counters, sequencers, dan berbagai fungsi lainnya. 5. 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. 6. Observasi visual Selama program dijalankan, operasi pada PLC dapat dilihat pada layar CRT. Kesalahan dari operasinya pun dapat diamati bila terjadi. 7. Kecepatan operasi Kecepatan operasi PLC lebih cepat dibandingkan dengan relay. Kecepatan PLC ditentukan dengan waktu scannya dalam satuan millisecond. 8. 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. 9. 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. 10. Menyederhanakan komponen-komponen sistem kontrol
33
Dalam PLC juga terdapat counter, relay dan komponen-komponen lainnya, sehingga tidak membutuhkan komponen-komponen tersebut sebagai tambahan. Penggunaan relay membutuhkan counter, timer ataupun komponenkomponen lainnya sebagai peralatan tambahan. 11. Dokumentasi Printout dari PLC dapat langsung diperoleh dan tidak perlu melihat blueprint circuit-nya. Tidak seperti relay yang printout sirkuitnya tidak dapat diperoleh. 12. 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. 13. 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. 14. 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: 1. Teknologi yang masih baru
34
Pengubahan sistem kontrol lama yang menggunakan ladder atau relay ke konsep komputer PLC merupakan hal yang sulit bagi sebagian orang 2. 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). 3. 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. 4. 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. 2.9 Bagian-bagian PLC Sistem PLC terdiri dari lima bagian pokok, yaitu: 1. 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 :
35
Power Supply, power supply mengubah suplai masukan listrik menjadi suplai listrik yang sesuai dengan CPU dan seluruh komputer.
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.
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.
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
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.
2. 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
36
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. 3. 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.
37
4. 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. 5. 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 . Programming Console
Power Supply
Signals from switches, sensors, etc
Input Module
Central Processing Unit (CPU)
Computer
Output Module
Memory
Printer
Signals to solenoid, motors, etc
Gambar 2.27 Blok Diagram PLC
38
2.10 Instruksi Dasar PLC Instruksi dasar dalam PLC sangat penting peranannya, dan harus diketahui. Berikut merupakan beberapa instruksi dasar dari pemograman PLC. a. Load Instruksi yang merupakan inputan awal dari suatu program, dan dalam kondisi normal kontaknya terbuka (NO).
b. Load Not Instruksi yang merupakan inputan awal dari suatu program, dan dalam kondisi normal kontaknya tertutup (NC).
c. And Instruksi yang digunakan jika terjadi suatu hubungan serial dari suatu kontak, dan dalam kondisi normal kontaknya terbuka (NO).
d. Or Instruksi yang digunakan jika terjadi suatu hubungan paralel dari suatu kontak, dan dalam kondisi normal kontaknya terbuka (NO).
39
e. And Not Instruksi yang digunakan jika terjadi suatu hubungan serial dari suatu kontak, dan dalam kondisi normal kontaknya tertutup(NC).
f. Or Not Instruksi yang digunakan jika terjadi suatu hubungan paralel dari suatu kontak, dengan kontak lain berkontakkan NC.
g. Out Instruksi yang merupakan tanda dari akhir suatu step, dapat berupa coil maupun output yang menandakan bebannya.
h. And Load Instruksi yang digunakan apabila terjadi hubungan seri dengan banyak kontak paralelnya.
40
i. Or Load Instruksi yang digunakan apabila terjadi hubungan parallel dengan banyak kontak.
j. Internal Relay (IR) Internal relay berfungsi untuk mengontrol dan menghubungkan antara rangkaian masukan dengan rangkaian keluaran. Prinsip kerja dari internal relay pada dasarnya adalah sama dengan relay konvensional, hanya saja terdapat perbedaan, yakni pada internal relay, kontak CO(Change Over)nya tidak terbatas. k. Pewaktu Timer Timer merupakan suatu relay dimana kontak-kontaknya atau bit-bit yang bekerja ON atau OFF berdasarkan satuan waktu.Data dari satuan waktu tersubut dapat diatur atau deprogram cepat atu lambat,kontak-kontak atu relay bitnya bekerja sesuai dengan yang diinginkan. l. Penghitung/Counter Merupakan suatu relay dimana kontak kontaknya akan ON atau OFF bila batas jumlah hitungnya telah sampai pada suatu nilai yang telah ditentukan sebelumnya,jenis relay hitung terbagi atas tiga macam,yaitu: 1. Relay hitung maju (Up Cunter) 2. Relay hitung mundur (Down Counter) 3. Relay hitung maju mundur (Reversible Counter)
2.11 Konsep Perancangan Sistem Kendali Dengan PLC Dalam merancang suatu sistem kendali dibutuhkan pendekatanpendekatan sistematis dengan prosedure sebagai berikut :
41
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. 2.12 Sistem Komunikasi PLC Sistem komunikasi dapat di bagi menjadi dua sudut pandang, yaitu : 1. Hardware 2. Software
42
2.13
Hardware Pada sudut pandang ini komunikasi dapat dilakukan dengan banyak
perangkat keras penunjang, dimana PLC itu sendiri tersedia sistem standar yang mensuport media-media ini. Terdapat beberapa cara untuk mengkomunikasikan PLC yaitu dengan menggunakan : 1. Kabel Serial a. RS 232
Gambar 2.28 Pengkoneksian kabel RS-232 RS 232 merupakan jenis kabel serial yang standar di gunakan, namun mempunyai beberapa kelemahan yaitu : Jarak maksimum yang dapat digunakan untuk komunikasi hanyalah 15 m Bersifat Point to point jadi hanya bisa berkomunikasi dari satu perangkat ke satu perangkat lainnya.tidak bisa lebih satu perangkat ke perangkat lainnya. b. RS 485
43
Gambar 2.29 Pengkoneksian kabel RS-485 RS 485 merupakan jenis kabel serial yang standar di gunakan, namun mempunyai beberapa kelemahan yaitu : Jarak maksimum dapat mencapai 1.2 Km ( tergantung penampang kabel yang digunakan ) Half Duplex, komunikasi dua arah namun secara bergantian dalam transmitnya. Multi Drop memungkinkan komunikasi dari satu perangkat ke perangkat lain. Hanya dengan memparalelnya. RS 422 Full duplex, memungkinkan komunikasi dua arah secara bersamaan Multi drop 2. Fiber Optik 3. Wireless Bluetooth Radio RF
.
44
