BAB III LANDASAN TEORI

BAB III LANDASAN TEORI 3.1 Sistem Kontrol Sistem kontrol adalah proses pengaturan ataupun pengendalian terhadap satu atau beberapa besaran (variabel, parameter) sehingga berada pada suatu harga atau dalam suatu rangkuman harga (range) tertentu. Di dalam dunia industri, dituntut suatu proses kerja yang aman dan berefisiensi tinggi untuk menghasilkan produk dengan kualitas dan kuantitas yang baik serta dengan waktu yang telah ditentukan. Otomatisasi sangat membantu dalam hal kelancaran operasional, keamanan (investasi, lingkungan), ekonomi (biaya produksi), mutu produk, dll. Ada banyak proses yang harus dilakukan untuk menghasilkan suatu produk sesuai standar, sehingga terdapat parameter yang harus dikontrol atau di kendalikan antara lain tekanan (pressure), aliran (flow), suhu (temperature), ketinggian (level), kerapatan (intensity), dll. Gabungan kerja dari berbagai alat-alat kontrol dalam proses produksi dinamakan sistem pengontrolan proses (process control system). Sedangkan semua peralatan yang membentuk sistem pengontrolan disebut pengontrolan instrumentasi proses (process control instrumentation). Dalam istilah ilmu kendali, kedua hal tersebut berhubungan erat, namun keduanya sangat berbeda hakikatnya. Pembahasan disiplin ilmu Process Control Instrumentation lebih kepada pemahaman tentang kerja alat instrumentasi, sedangkan disiplin ilmu Process Control System mengenai sistem kerja suatu proses produksi.

3.2 Prinsip Pengontrolan Proses Ada 3 parameter yang harus diperhatikan sebagai tinjauan pada suatu sistem kontrol proses yaitu : - cara kerja sistem kontrol - keterbatasan pengetahuan operator dalam pengontrolan proses - peran instrumentasi dalam membantu operator pada pengontrolan proses Empat

langkah

yang harus

dikerjakan operator

yaitu

mengukur,

membandingkan, menghitung, mengkoreksi. Pada waktu operator mengamati ketinggian level, yang dikerjakan sebenarnya adalah mengukur process variable (besaran parameter proses yang dikendalikan).

7

http://digilib.mercubuana.ac.id/

8 Contohnya proses pengontrolan temperatur line fuel gas secara manual, proses variabelnya adalah suhu. Lalu operator membandingkan apakah hasil pengukuran tersebut sesuai dengan apa yang diinginkan. Besar proses variabel yang diinginkan tadi disebut desired set point. Perbedaan antara proses variabel dan desired set point disebut error.

Dalam sistem kontrol suhu di atas dapat dirumuskan secara matematis: Error = Set Point – Process Variabel Process variable bisa lebih besar atau bisa juga lebih kecil daripada desired set point. Oleh karena itu error bisa diartikan negatif dan juga bisa positif.

3.3 Sistem Kontrol Otomatis Suatu sistem kontrol otomatis dalam suatu proses kerja berfungsi mengendalikan proses tanpa adanya campur tangan manusia (otomatis). Ada dua sistem kontrol pada sistem kendali/kontrol otomatis yaitu :

3.3.1 Open Loop (Loop Terbuka) Suatu sistem kontrol yang keluarannya tidak berpengaruh terhadap aksi pengontrolan. Dengan demikian pada sistem kontrol ini, nilai keluaran tidak di umpan-balikkan ke parameter pengendalian.

Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem Pengendalian Loop Terbuka

3.3.2 Close Loop (Loop Tertutup) Suatu sistem kontrol yang sinyal keluarannya memiliki pengaruh langsung terhadap aksi pengendalian yang dilakukan. Sinyal error yang merupakan selisih dari sinyal masukan dan sinyal umpan balik (feedback), lalu diumpankan pada komponen pengendalian (controller) untuk memperkecil kesalahan sehingga nilai keluaran sistem semakin mendekati harga yang diinginkan. Keuntungan sistem loop tertutup adalah adanya pemanfaatan nilai umpan balik yang dapat membuat respon sistem kurang peka terhadap gangguan eksternal dan perubahan internal pada parameter sistem. Kerugiannya adalah tidak dapat


9 mengambil aksi perbaikan terhadap suatu gangguan sebelum gangguan tersebut mempengaruhi nilai prosesnya.

Gambar 3.2. Diagram Blok Sistem Kontrol Tertutup

3.4 PLC 3.4.1 Sejarah PLC Sejarah plc dimulai dengan sebuah plc yang bernama PLC MODICON. PLC MODICON (Modular Digital Controller) merupakan jenis pertama PLC yang dipergunakan pada proses produksi untuk tujuan komersial. Yang sebelumnya Pada tahun 1960 merupakan cikal bakal adanya plc, hal itu dikarenakan perlunya pengurangan biaya proses produksi dan pemeliharan peralatan sistem kontrol berbasis relai elektromekanik dan pertama diterapkan di industri Amerika, mulai saat itulah mendorong lahirnya PLC sampai sekarang. Dalam waktu singkat programmable controller (pengontrol terprogram) mulai digunakan secara meluas di industri. Di tahun 1971, PLC telah banyak mengganti sistem kontrol relai, yang merupakan langkah awal menuju otomasi kontrol di industri lainnya, seperti industri makanan dan minuman, pabrik baja, pabrik pembuat kertas, dan lain sebagainya. Pada tahun 1973, perkembangan PLC di tandai dengan munculnya PLC Modbus yaitu PLC yang mempunyai kemampuan berkomunikasi dengan PLC lainnya dan bisa diletakan lebih jauh dari lokasi mesin yang akan dikontrol. Selanjutnya pada tahun 1980-an mulai digagas standardisasi komunikasi dengan protokol otomasi pabrik milik General Motor. Ukuran PLC diperkecil dan pemrograman PLC dengan perangkat lunak melalui Personal Computer mulai diperkenalkan. Tahun 1990-an dilakukan reduksi protokol baru dan modernisasi lapisan fisik dari protokol-protokol populer yang telah digunakan sejak tahun 1980an. IEC berusaha untuk menggambungkan bahasa pemrograman PLC dibawah satu Standar Internasional.


10 Saat ini banyak pengembangan teknologi di industri pengontrol terprogram Pengembangan ini tidak hanya menyangkut rancangan pengontrol terprogram, tetapi juga pendekatan filosofis arsitektur sistem kontrol. Perubahan meliputi perangkat keras dan perangkat lunak PLC. Sehingga sebuah PLC mempunyai operasi program yang lebih cepat, ukuran lebih kecil dengan harga lebih murah, jumlah masukan-keluaran yang lebih banyak, perangkat antarmuka khusus yang memungkinkan piranti dihubungkan langsung ke pengendali, dan sistem komunikasi dengan perangkat lain. Para produsen pengontrol terprogram mulai tidak hanya mengembangkan produk baru saja, tetapi juga akan mengintegrasikan PLC dengan peralatan kontrol dan manajemen pabrik. PLC akan terhubung pada sistem jaringan melalui computerintegrated manufacturing (CIM) sistem, mengkombinasikannya dengan kontrol numerik, robot, sistem CAD/CAM, personal computer, sistem informasi manajemen, hierarchical computer based systems. Perkembangan baru dalam teknologi PLC meliputi juga perangkat antar muka dengan operator yang lebih baik, graphic user interfaces (GUIs), dan humanoriented man/machine interfaces (HMI). Juga meliputi pengembangan antar muka yang memungkinkan berkomunikasi dengan peralatan, perangkat keras, dan perangkat lunak yang mendukung kecerdasan buatan (artificial intelligence), seperti sistem I/O logika fuzzy. Instruksi PLC baru akan terus berkembang sesuai kebutuhan dan untuk menambah kecerdasan pada pengendali. Tipe instruksi Knowledge-based and process learning mungkin akan dikenalkan untuk menambah kemampuan sistem.

3.4.2 Definisi PLC 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 dijital maupun analog . PLC secara bahasa berarti pengontrol logika yang dapat diprogram, tetapi pada kenyataannya, PLC secara fungsional tidak lagi terbatas pada fungsi-fungsi logika saja. Sebuah PLC dewasa ini juga dapat melakukan perhitungan-perhitungan aritmatika yang relatif kompleks, fungsi komunikasi, dokumentasi dan lain


11 sebagainya. PLC banyak digunakan pada aplikasi-aplikasi industri, misalnya pada proses pengepakan, perakitan otomatis dan lain-lain. Hampir semua aplikasi kontrol listrik membutuhkan PLC. Alasan utama perancangan PLC adalah untuk menghilangkan beban ongkos perawatan dan penggantian sistem kontrol mesin berbasis relai. Adapun ciri atau karateristik PLC memiliki beberapa aspek sebagai berikut : a. PLC sebenarnya suatu sistem berbasis mikroprosesor yang memiliki fungsi-fungsi dan fasilitas utama dari sebuah mikrokomputer. b. PLC diprogram melalui programming unit yang bisa berupa terminal komputer dengan VDU (Video Display Unit) dan keyboard atau dengan terminal portabel khusus (mirip kalkulator dengan tampilan LCD). Pada saat ini PLC dapat diprogram melalui PC. c. PLC mengontrol suatu alat berdasarkan status masukan/keluaran suatu alat dan program. Sehingga pengertian PLC yang awalnya berfungsi menggantikan peran relai, dapat diartikan sesuai kata penyusunnya adalah sebagai berikut. a. Programmable yaitu menunjukkan kemampuannya yang dapat dengan mudah diubah-ubah sesuai program yang dibuat dan kemampuannya dalam hal memori program yang telah dibuat. b. Logic yaitu menunjukkan kemampuannya dalam memproses input secara aritmatik (ALU) dengan melakukan proses membandingkan, menjumlahkan, mengkalikan, membagi, dan mengurangi. c. Controller yaitu menunjukkan kemampuannya dalam mengontrol dan mengatur proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan.

3.4.3 Struktur PLC Pada umumnya komponen atau struktur penyusun dari suatu PLC adalah sebagai berikut : 1. Processor Adalah bagian yang mengontrol supaya informasi tetap jalan dari bagian yang satu ke bagian yang lain, bagian ini berisi rangkaian clock, sehingga masingmasing transfer informasi ke tempat lain tepat sampai pada waktunya 2. Memory System Sistem memori PLC dibagi berdasarkan tugas yang diberikan:


12 a. Executive Memory adalah lokasi memori untuk menyimpan kumpulan program secara permanen yang merupakan instruksi software, yaitu relay instruction, block transfer, dan math instruction. Lokasi memori ini tidak tersedia bagi pemakai tetapi memori ini yang menjalankan sistem. b. Application Memory adalah lokasi memori untuk menyimpan kumpulan user program (program pemakai), yaitu area yang menyimpan ladder diagrams, timers, dan data-data yang telah terkumpul. 3. Power Supply Power supply mengubah suplai masukan listrik menjadi suplai listrik yang sesuai dengan CPU dan seluruh bagian kontroler. 4. Sistem Input Output 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 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 4-32 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 12/13 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.


13

3.4.4 Data PLC Karena dibangun oleh microprosessor maka format data yang diolah dari I/O adalah: 1. Boolean merupakan 1 bit informasi data. Bolean digunakan pada perintah – perintah logic Bit adalah lokasi di memori yang hanya dapat bernilai benar atau salah (logika 1 atau 0). Ada beberapa jenis bit yang dikenal pada programmable controller, seperti input bit, output bit dan internal bit. 2. Byte adalah format integer 8 bit data ( 128 ). Dibagi menjadi 2 jenis dengan memakai tanda dan tidak bertanda. Bit yang paling kiri merupakan tanda negatif. 3. Word adalah format integer 16 bit data ( 32768 ) yang tersusun dari 2 data byte. Dibagi menjadi 2 jenis dengan memakai tanda dan tidak bertanda. Bit yang paling kiri merupakan tanda negatif. 4. Double word adalah format integer 32 bit yang tersusun dari 4 data byte atau 2 data word. Dibagi menjadi 2 jenis dengan memakai tanda dan tidak bertanda. Bit yang paling kiri merupakan tanda negatif. 5. Long (64 bit) adalah format integer 64 bit yang tersusun dari 8 data byte atau 4 data word atau 2 data double word. Dibagi menjadi 2 jenis dengan memakai tanda dan tidak bertanda. Bit yang paling kiri merupakan tanda negatif 6. Real atau floating point berupa 32 bit data yang terdiri dari mantisa dan eksponen dengan rumus umum = (tanda) x (1, mantissa) x ( 2 eksponen – 127 ). Tanda adalah nilai bit terakhir bila high maka bilangan negatif 7. BCD adalah bilangan biner yang mengkodekan desimal yang paling sedikit adalah 4 bit data dalam suatu bilangan integer yaitu 0000 (0 ) ~ 1001 (9). 8. ASCII (7 bit dengan parity) digunakan untuk menampilkan alphanumeric dengan kode 7 bit, signifikan paling tinggi sebagai penyimpan parity.


BAB III LANDASAN TEORI

Recommend Documents