BAB II TEORI DASAR PLC ( PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER ) manusia yang mengendalikan mesin tersebut

BAB II TEORI DASAR PLC ( PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER

)

2.1. UMUM Pada awalnya, mesin merupakan suatu peralatan sederhana yang menggantikan satu bentuk usaha menjadi usaha yang dapat dikendalikan atau diatur oleh manusia. Ini berarti mesin merupakan suatu teknologi yang maju dijamannya, yang mengantikan fungsi tertentu dalam suatu proses tertentu, dan yang menggantikan campur tangan manusia. Namun dalam pengoperasiannya, manusia yang mengendalikan mesin tersebut. Bagian terpenting yang dapat dirasakan pada otomasi modern adalah pada industrial robotics. Beberapa keuntungan yang didapat adalah kontrol kualitas yang sangat baik, efisiensi yang lebih tinggi, dapat diintegrasikan dengan sistem – sistem yang berhubungan dengan bisnis, peningkatan produktivitas, dan mengurangi tenaga kerja/buruh. Sedangkan beberapa kerugian yang dapat dirasakan adalah modal yang dibutuhkan besar, dan menambah ketergantungan pada perawatan dan perbaikan. Sebagai contoh, Jepang harus menarik beberapa industri robot ketika mereka menyadari ketidakmampuan mereka terhadap perubahan kebutuhan produksi yang adalah penting sehingga tidak mampu untuk memberikan harga produksi awal mereka. Pada kenyataannya, sistem otomasi dalam dunia industri tidak lepas dari berkembangnya teknologi dalam bidang elektris, yang dimulai pada awal abad ini,

Universitas Sumatera Utara

ketika motor mulai menggantikan bentuk sumber energi yang lain seperti manusia, hewan atau tenaga air. Sistem terotomasi apabila dilihat dari sudut pandang ilmu kendali merupakan sistem yang mempunyai harga sesaat dari nilai sebenarnya dibandingkan nilai yang diinginkan, sehingga selisih tersebut menghasilkan sinyal untuk mengoreksi dan mengontrol sistem tanpa campur tangan manusia . Pada pertengahan abad ke-20, otomasi telah ada untuk beberapa tahun dalam skala yang kecil, menggunakan devais atau peralatan mekanikal yang sederhana untuk mengotomasikan proses manufacturing yang sederhana. Sedangkan dunia elektronik mulai memasuki arena industri pada tahun 1940-an ketika berbagai komponen pengendali dibuat untuk meningkatkan kinerja sistem industri. Pada masa ini, motor – motor AC mulai muncul mendampingi motor DC sebagai tulang punggung sistem industri. Pada tahun 1950-an, penguat elektronik dan magnetik memberikan sumbangan besar pada sistem kendali, yaitu dengan memungkinkan umpan balik pada kendali posisi. Bagaimanapun juga, konsep akan menjadi benar-benar terwujud dalam prakteknya dengan adanya perubahan atau evolusi pada komputer digital, yang fleksibilitasnya memampukannya untuk mengatur hampir semua bagian dari tugas atau proses produksi. Komputer digital dengan kombinasi kecepatan, kemampuan untuk menghitung atau mengkalkulasi dengan cepat, harga, dan ukuran yang dibutuhkan secara keseluruhan, pertama kali muncul sekitar tahun 1960. Sebelumnya, komputer – komputer yang ada pada industri terdiri dari komputer analog dan komputer hybrid. Sejak tahun 1960, komputer digital telah mengambil alih kontrol secara luas dan sederhana, proses yang diulang-ulang, dan proses – proses lain yang lebih kompleks.Pada periode


ini juga muncul apa yang dinamakan PLC (Programmable Logic Controller, sebagai pengganti relai elektromagnetik pada sistem kendali yang bersifat sekuensial . Dalam perkembangannya hingga kini, otomasi dalam dunia industri makin lama makin bertambah kompleks. Perkembangan ini membentuk sistem otomasi menuju pada suatu struktur tertentu, dan membentuk suatu hirarki sistem otomasi.

2.2. Sejarah Programmable Logic Controller PLC diciptakan sebagai respon atas kebutuhan – kebutuhan pada industri otomotif Amerika. Sebelumnya, kontrol, sequencing, dan safety interlock logic untuk manufaktur automobile dan truk-truk dikerjakan dengan relay, timer, dan kontroler close-loop. Proses dalam mengupdate fasilitas-fasilitas tersebut, yaitu dengan mengadakan perubahan model dalam waktu setahun dirasakan sangat mahal dan boros, sedangkan dalam rewiring, sistem relay membutuhkan teknisi elektrik yang ahli dan terampil. Pada tahun 1968, GM (General Motors) Hydaramatic ( the automatic transmission division of General Motors) mengeluarkan proposal permintaan untuk penggantian terhadap sistem relay hard-wired. Proposal yang disetujui berasal dari Bedford Associates of Bedford, Massachusetts. PLC pertama, dengan model desain 084, oleh karena proyek ini merupakan proyek ke-84 pada Bedford Associates. Bedford Associates mulai membuka perusahaan untuk tujuan pengembangan, pembuatan, penjualan dan layanan produk baru : Modicon, yang merupakan kependekan dari Modular Digital Controller. Orang yang sangat berpengaruh dalam projek Modicon ini adalah Dick Morley, yang terkenal dengan


sebutan “Father of the PLC”. Jenis Modicon telah dijual pada tahun 1977 Gould Electronics, dan terakhir oleh Schneider Electric, Pemilik tunggal. Salah satu model awal 084 yang telah dibuat ditampilkan pada kantor pusat perusahaan Modicon, di North Andover, Massachussetts. Model itu dipresentasikan oleh GM kepada Modicon, ketika unit tersebut telah habis produksi sekitar dua puluh tahun. Industri otomotif masih merupakan perusahaan pengguna PLC terbesar. PLC digunakan pada banyak jenis industri yang berbeda, seperti packaging dan mesin – mesin semikonduktor. Jenis PLC yang terkenal adalah Koyo, Honeywell, Siemens, Schneider Electric, Omron, Rockwell, General Electric, Panasonic dan Mitsubishi.

2.3.Konsep Dasar Programmable Logic Controller Secara definitif, menurut NEMA (National Electrical Manufactures Association), PLC adalah suatu alat elektronika digital yang berbasis mikrokontroller dan menggunakan memori yang dapat diprogram untuk menyimpan dan mengaplikasikan instruksi – instruksi dari suatu fungsi tertentu, seperti logika, sekuensial, pewaktuan (timing), pencacahan (counting), dan aritmatika dalam rangka mengendalikan mesin-mesin ataupun suatu proses. PLC merupakan elemen unit pengendali yang fungsi pengendaliannya dapat diprogram sesuai dengan keperluan. Jadi, sebelum digunakan PLC diprogram terlebih dahulu agar proses pengendalian yang terjadi sesuai dengan yang diinginkan.


Piranti ini juga dirancang sedemikian rupa agar tidak hanya para programer komputer saja yang dapat membuat dan mengubah program-program yang ada di dalamnya melainkan juga dapat dioperasikan oleh para insinyur yang memiliki kemampuan terbatas mengenai pemograman bahasa komputer. Oleh sebab itu para perancang PLC sudah menempatkan sebuah program awal (preprogram) yang memungkinkan program-program kontrol dapat dimasukkan dengan menggunakan bahasa pemograman yang sederhana dan mudah dipahami. Prinsip kerja PLC sama dengan prinsip relay yaitu berupa saklar on-off, tetapi PLC dipandang lebih menguntungkan dari pada relay pada umumnya. Kemudahan – kemudahan yang di dapat dengan menggunakan PLC sebagai unit pengendali adalah sebagai berikut : 1. Fleksibel Sebelum menggunakan PLC sebagian besar sistem kontrol mesin menggunakan alat kontrol berupa relay ataupun electronic card. Sistem tersebut tidak praktis karena tidak bisa digunakan secara umum. Sebagai contoh pada setiap mesin yang berbeda tipe, maka akan dibutuhkan electronic card yang berbeda pula sesuai dengan yang dibuat oleh pabrikannya. Sedangkan PLC bisa digunakan secara umum pada setiap tipe mesin dan kita cukup hanya menyediakan program aplikasinya saja. 2. Kemudahan pembuatan dan pengeditan program. PLC mudah diprogram dengan menggunakan bahasa pemograman yang relatif sederhana dan mudah dipahami serta sebagian besar berhubungan dengan operasi-operasi logika dan penyambungan. Pengeditan program juga dapat dilakukan dengan mudah sesuai dengan kebutuhan.


3. Kemudahan pemeliharaan dan perbaikan Dibutuhkan banyak waktu pada saat hendak memodifikasi proses pengontrolan dengan menggunakan electronic card maupun relay-relay. Selain itu proses pelacakan pada saat terjadi gangguan akan cukup sulit dilakukan. Tetapi, dengan PLC proses modifikasi dapat dilakukan dengan hanya pemograman ulang (Reprogram) tanpa perlu diinstalasi ulang. Proses pelacakan kesalahan juga dapat dimonitor langsung dengan menggunakan programming tools yang disediakan oleh masingmasing vendor PLC. 4. Dapat digunakan pada berbagai macam alat Proses pengontrolan dengan menggunakan PLC dapat dilakukan pada berbagai macam alat maupun mesin, walaupun mesin yang digunakan berbeda-beda jenis maupun tipe. Pemakai hanya perlu menyediakan program aplikasi sesuai dengan PLC yang digunakan dan memogram PLC tersebut agar beroperasi sesuai dengan proses yang diinginkan. 5. Memiliki jumlah kontak relay yang banyak Setiap PLC memiliki jumlah kontak relay yang cukup banyak. Sedangkan pada relay konvensional jumlah kontaknya terbatas. Pada satu koil internal relay PLC jumlah kontaknya bisa mencapai ratusan, tetapi hal ini juga tergantung pada kapasitas memori dari PLC yang digunakan.


6. Memiliki banyak fasilitas dan lebih fungsional Setiap PLC sudah memiliki fasilitas seperti timer, counter, latch, dan fungsi-fungsi lainnya. Sehingga tidak diperlukan lagi penggunaan timer dan counter dan fasilitas eksternal lainnya karena sudah ada dalam PLC. 7. Keamanan (security) yang baik Program PLC yang telah dirancang dapat diproteksi sehingga tidak dapat diubah orang sembarangan. Hal ini berbeda dengan sistem relay konvensional

yang

sistemnya

cenderung

lebih

terbuka

dan

memungkinkan setiap orang melakukan perubahan pada sistemnya. 8. Program yang telah dibuat dapat disimpan Program aplikasi PLC yng telah dirancang dengan mudah dapat disimpan pada CD, disket, dan harddisk komputer seperti program komputer pada umumnya. Sehingga program aplikasi yang asli dapat disimpan dan bisa digunakan kembali bila diperlukan. 9. Dapat dimonitoring secara visual Sebelum program aplikasi yang telah dirancang akan digunakan, maka program tersebut dapat dites terlebih dahulu dalam skala laboratorium dengan menggunakan lampu indikator yang ada pada PLC. Hal ini akan memudahkan proses evaluasi dan penyempurnaan program. Selain itu, program tersebut dapat dimonitoring secara visual dengan menggunakan programming device yang disediakan masing-masing PLC. 10. Bersifat kokoh dan dirancang untuk dapat beroperasi pada kondisi suhu, kelembapan, getaran, dan tingkat kebisingan yang lebih dari kondisi normal.


Perkembangan

PLC

berhubungan

erat

dengan

perkembangan

mikroprosesor. Oleh karena itu, bila kemampuan mikroprosesor meningkat, maka kemampuan PLC yang menggunakan mikroprosesor tersebut meningkat juga. Saat ini PLC sudah mampu berkomunikasi dengan operator, dengan modul – modul khusus seperti PID, analog I/O, dan komputer untuk suatu proses pengendalian khusus. Hal – hal mendasar yang harus diketahui dalam pengenalan dan penggunaan PLC sesuai fungsi yang diinginkan adalah : •

Prinsip Kerja Dasar

PLC menerima sinyal input dari peralatan diskrit (on/off) atau analog (sensor). Modul input mengidentifikasi serta mengubah sinyal tersebut ke dalam bentuk tegangan yang sesuai dengan modul input dan mengirimkannya ke CPU (Central Processing Unit). Sinyal input tersebut diolah, kemudian dikirim ke modul output berdasarkan program yang telah disimpan di CPU. Bentuk sinyal output diubah menjadi tegangan yang sesuai dan dipakai untuk menjalankan peralatan output (actuator) . Selama proses operasinya, CPU sebuah PLC melakukan tiga operasi utama yaitu: o

Membaca data masukan (input) melalui perangkat yang disebut modul input.

o Mengeksekusi program kontrol yang telah dirancang dan tersimpan pada memori PLC. o Memperbaharui data-data pada modul output PLC. Ketiga proses di atas dinamakan proses scanning :


Gambar 2.1. Prinsip kerja dasar PLC •

Sistem Aliran Daya

Sistem aliran daya merupakan prinsip yang digunakan pada pemrograman PLC. Seperti arus yang mengalir pada rangkaian listrik, garis vertikal pada posisi kiri dan kanan adalah rel daya yang diasumsikan sebagai sumber daya untuk mengaktifkan fungsi – fungsi yang terdapat di dalam program yang dibuat. Fungsi – fungsi tersebut secara langsung berhubungan dengan rel daya. Kemudian dieksekusi setiap satu kali scan operasi. Gambar berikut merupakan sistem aliran daya yang menjelaskan fungsi-A aktif jika ada aliran daya melewatinya. Sedangkan agar fungsi-C dapat aktif, maka fungsi-B harus aktif terlebih dahulu untuk melewatkan daya ke fungsi-C.

FUNGSI-A

FUNGSI-B

FUNGSI-C

Gambar 2.2. Sistem Aliran Daya


2.4. Komponen - komponen Penyusun PLC PLC pada dasarnya adalah komputer yang didesain untuk keperluan khusus, sehingga memiliki input dan output yang jelas. Persamaan antara komputer dan PLC dapat dilihat pada kemiripan struktur dasar yang membentuk keduanya. PLC memiliki empat komponen utama , yaitu : Power Supply (catu daya), Processor, Memori, dan Modul Input / Output. Kondisi input PLC dibaca, kemudian disimpan dalam memori. PLC akan memproses keadaan input tadi di CPU sesuai dengan instruksi logik yang sudah diprogram. Kondisi output digunakan untuk mengendalikan suatu peralatan tertentu, seperti motor, variabel speed drive, dan sebagainya. Dalam hal ini prosessor akan mengontrol peralatan luar yang terkoneksi dengan modul output berdasarkan kondisi perangkat input serta program yang tersimpan di dalam PLC tersebut. Adapun komponen-komponen utama dari sebuah PLC dijelaskan sebagai berikut : 1. Power Supply Unit Power supply (catu daya) dibutuhkan untuk mengubah tegangan AC dari sumber menjadi tegangan rendah DC (5 Volt) yang akan digunakan oleh IC dalam CPU PLC untuk beroperasi. Jika terjadi block out Power supply (power off), maka rangkaian Power supply pada PLC dilengkapi dengan baterai cadangan (Back-up Battery). Sehingga jika terjadi kegagalan power, maka secara otomatis baterai akan menggantikan Power supply utama ke CPU agar program pada memori user tidak hilang.


2. Prosessor Prosessor merupakan otak PLC, yang berfungsi mengendalikan dan mengawasi jalannya operasi dalam PLC, dan juga melakukan operasi manipulasi data sesuai dengan instruksi program yang tersimpan dalam memori. Suatu jalur komunikasi internal akan membawa informasi dari dan ke CPU, memori dan unit I/O, dengan dikendalikan oleh Prosessor. Sistem pada CPU PLC berbasis mikroprosesor. Prosessor terintegrasi dengan CPU (Central Processing Unit) pada PLC. Jadi fungsi utama Prosesor pada PLC adalah mengatur tugas dari keseluruhan sistem PLC baik itu berupa fungsi matematis, manipulasi data, tugas-tugas diagnostik, dan lain sebagainya. Mikroprosesor dari sebuah PLC dikategorikan berdasarkan jumlah dan panjang ukuran bit dari register prosesor tersebut dan biasanya terdiri dari 8, 16, dan 32 bit. Semakin panjang ukuran jumlah bit, maka akan semakin cepat pula proses yang terjadi pada PLC tersebut. Setiap kali

melakukan proses scanning, prosesor akan mengeluarkan

sinyal pada akhir proses scan yang dinamakan sinyal end-of-scan (EOS). Waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan satu kali proses scan dinamakan waktu scan (scan time). Waktu scan dapat didefenisikan sebagai waktu total yang diperlukan prosesor unutk mengeksekusi program dan memperbaharui modul input/outputnya. Waktu scan dipengaruhi oleh dua faktor yaitu jumlah memori yang diperlukan oleh program yang dirancang dan jenis instruksi yang digunakan dalam program. Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu kali scan dapat bervariasi antara beberapa millidetik, sampai ratusan millidetik.


3. Memori Memori merupakan area dalam CPU PLC tempat data serta program rancangan disimpan dan dieksekusi oleh prosessor. Pada umumnya memori terbagi atas dua kategori yaitu : volatile memory dan unvolatile memory. Program atau data yang disimpan pada volatile memory kan hilang apabila catu daya PLC mati. Volatile memory juga sering disebut Random Acces Memory (RAM). Sebagian PLC yang menggunakan RAM dilengkapi dengan baterai cadangan apabila catu daya sumber mati. Tetapi hal ini juga akan menjadi masalah jika terjadi kegagalan baterai. Hal sebaliknya terjadi pada unvolatile memory. Yang termasuk dalam kategori unvolatile memory yaitu : •

Read-Only Memory (ROM) Memori ini dirancang untuk menyimpan program secara permanen. Secara umum PLC jarang menggunakan ROM untuk menyimpan program pengguna kecuali untuk aplikasi khusus yang programnya tidak akan diubah.

•

Programmable Read-Only Memory (PROM) Merupakan salah satu jenis ROM yang dapat diprogram ulang dengan menggunakan alat pemograman khusus. Memori ini jarang digunakan pada PLC unutk menyimpan program pengguna. Umumnya hanya digunakan pada back up program saja.


•

Erasable Programmable Read-Only Memory (EPROM) Ini merupakan memori sejenis PROM yang dapat diprogram ulang setelah program yang sebelumnya telah tersimpan dihapus dengan menggunakan sinar ultraviolet.

•

Electrically

Erasable

Programmable

Read-Only

Memory

(EEPROM) Ini merupakan jenis ROM yang menyerupai RAM dan paling banyak digunakan pada PLC untuk menyimpan program pengguna. Hal ini disebabkan karena dalam mengubah program pada memori ini kita cukup menggunakan perangkat pemograman pada PLC itu sendiri, misalnya : komputer atau mini-programmer. Keunggulan lainnya dari memori jenis ini adalah kemampuan hapus-tulisnya yang berkisar 10.000 kali Kapasitas memori tertentu yang dimiliki PLC berkisar antara 1 – 64 Kbyte, tergantung dari modul memori yang digunakan. 4. Modul Input/Output Unit modul ini berfungsi sebagai perantara/antarmuka PLC dengan proses yang dikendalikan. Unit I/O ini bermacam-macam, tergantung dari jenis PLC-nya, seperti : •

Input

: 5V, 24V, 110V, 240V.

•

Output

: 24V 100mA, 110V 1A, 240V 1A AC. (triac), 240V 2A

AC (relay).


Tiap PLC, mempunyai satu macam input dan satu macam output. Agar penggunaan I/O mudah, digunakan terminal I/O yang berupa terminal dengan memakai sekrup atau plug-in. Tiap I/O memiliki suatu alamat tersendiri yang akan digunakan pada program pada PLC. 5. Modul-modul tambahan Pada penggunaannya, sering dipakai modul-modul tambahan, seperti : •

I/O analog, yang berfungsi sebagai unit I/O untuk sinyal-sinyal analog.

•

Pengendali

PID,

yang

merupakan

suatu

modul

pengendali

proportional, integral, dan derivative, yang pada saat ini sudah terintegrasi pada program PLC. •

Komunikasi, yang merupakan perantara PLC dengan PLC lain, komputer, printer, dan sebagainya.

•

I/O tambahan

•

Memori tambahan

Di samping modul-modul diatas, masih banyak lagi modul-modul tambahan yang dapat digunakan pada PLC. 2.5. Perangkat – perangkat Input-Output pada PLC Bagian Input/Output dari PLC terdiri dari modul input dan output. Sistem I/O membentuk interface dengan peranti medan yang dihubungkan pada pengontrol. Tujuan interface ini adalah untuk kondisi berbagai sinyal yang diterima dari atau dikirimkan ke peranti medan eksternal. Beberapa contoh peranti input pada PLC antara lain: 1. tombol-tekan / saklar-saklar mekanis


2. saklar pembatas / saklar jarak 3. sensor – sensor dan saklar-saklar fotoelektris 4. Enkoder 5. Pengukur regangan (strain gauge) 6. Detektor ketinggian cairan dan pengukur aliran cairan 7. Keypad Sedangkan peranti output seperti : 1. kontaktor 2. katup-katup kontrol direksional / keran solenoid 3. motor DC, motor AC, motor langkah ( stepper motor ) 4. lampu indikator. Beberapa pengontrol yang dapat diprogram mempunyai modul terpisah untuk input dan output. Hal ini untuk menjaga agar kerusakan pada peralatan input/output tidak menyebabkan terjadinya hubung singkat pada unit CPU. Isolasi rangkaian modul dari CPU ini umumnya menggunakan rangkaian optocoupler. Tetapi ada juga PLC yang mempunyai input dan output yang dihubungkan sebagai bagian integral dari pengontrol (Gambar 2.3).

Gambar 2.3. Input dan Output terhubung sebagai bagian integral dari PLC


Pada PLC yang memiliki hubungan I/O terpisah, maka sering digunakan rak sebagai tempat I/O diletakkan. Pada saat modul diletakkan pada rak, maka hubungan listrik dengan sederetan kontak yang disebut “backplane”, diletakkan pada bagian belakang rak. Prosessor PLC yang dihubungkan dengan backplane ini, dapat berkomunikasi dengan semua modul pada rak. ( seperti gambar 2.4 )

. Gambar. 2.4. modul I/O terpisah dari PLC melalui sistem rack Modul interface input menerima sinyal dan mesin atau peranti proses (misalnya, 120 V ac) dan mengubahnya menjadi sinyal (5 V dc) yang dapat digunakan oleh pengontrol. Modul interface output mengubah pengontrol sinyal (misalnya 5 V dc) menjadi sinyal eksternal (misalnya 120 V ac) yang mengendalikan mesin atau proses. Ada banyak jenis input dan output yang dapat dihubungkan pada pengontrol yang dapat diprogram dan dapat dibagi menjadi dua group yakni : digital (disebut juga diskrit) dan analog. Sensor-sensor

atau

peranti-peranti

yang

menghasilkan

output

digital/diskrit, yaitu kondisi ‘on/off’ seperti : saklar pilih,tombol tekan/saklar mekanis, saklar pembatas, alat penerangan, motor kecil, dan starter motor dapat


dihubungkan dengan mudah ke port-port input PLC. Sedangkan peranti - peranti yang menghasilkan sinyal-sinyal analog seperti : pengontrol suhu pembakaran, kecepatan putaran, dan lain sebagainya harus terlebih dahulu dikonversikan menjadi sinyal-sinyal digital sebelum dihubungkan ke port-port PLC (lihat gambar 2.5 )

Gambar.2.5. Kontrol suhu pembakaran Tiap modul I/O diberi daya oleh sumber tegangan suplai medan (gambar 2.6.a dan 2.6.b). Karena tegangan tersebut dapat berbeda magnitude maupun jenis, maka modul I/O dapat dijumpai pada berbagai batas kerja tegangan dan arus ac dan dc. Kedua tegangan dan arus harus cocok dengan persyaratan listrik dari sistem yang dihubungkan. Ada 4, 8, 12, 16 atau 32 terminal per modul. Pemanufaktur PLC membuat modul input dan output yang beraneka ragam. Modul analogi I/O menyediakan interface untuk berbagai sinyal analogi, meliputi rentang tegangan (misalnya, 1 sampai dengan 5 V) dan rentang arus (misalnya, 4 sampai dengan 20 mA).


Gambar. 2.6.a Empat titik modul input diskrit 120 V-AC

Gambar. 2.6.b Empat titik modul output diskrit 4 – A 120 V-AC

Sinyal dihubungkan pada PLC melalui modul input. Modul input melakukan empat tugas pada sistem pengendali PLC antara lain: •

Merasakan sinyal yang diterima dari sensor pada mesin

•

Mengubah sinyal input menjadi level tegangan yang sesuai pada PLC tertentu

•

Mengisolasi PLC dari fluktuasi pada tegangan atau arus sinyal input

•

Memilih sinyal ke PLC yang menunjukkan sensor mana yang memulai sinyal.


Gambar. 2.7. Modul input interface arus bolak-balik

Gambar 2.7

menunjukkan diagram blok

dan pengawatan

yang

disederhanakan untuk satu input dari modul input interface ac. Rangkaian input disusun oleh dua bagian pokok, yaitu : bagian daya dan bagian logika. Bagian daya dan bagian logika biasanya dirangkai bersama-sama dengan suatu rangkaian, namun secara listrik keduanya terpisah. Apabila modul tekan ditutup, 120 V AC diberikan pada penyearah jembatan melalui tahanan R 1 dan R 2 . Ini menghasilkan tegangan dc level rendah , yang diberikan pada LED dari isolator optis. Batas kerja tegangan dioda zener (Z d ) mengukur level minimum tegangan yang dapat didekteksi.


Pada saat sinar dari LED mengenai transistor foto, sinar itu akan berubah ke dalam konduksi, dan status tombol-tekan dikomunikasikan dengan logika atau tegangan dc level-rendah ke prosesor. Isolator optik tidak hanya memisahkan tegangan input ac tinggi dari rangkaian logika, tetapi juga mencegah kerusakan pada prosesor karena transien tegangan sumber. Isoilasi optik juga menolong mengurangi efek gangguan bunyi listrik yang ada pada lingkungan industri yang juga dapat menyebabkan operasi yang tidak menentu dari prosesor. Kopling dan isolasi dapat juga dicapai dengan menggunakan transformator pulsa atau relai buluh. Modul interface output dari pengontrol yang dapat diprogram bertindak sebagai saklar pada suplai, dari suplai daya pemakai untuk mengoperasikan output. Output yang di bawah kendali program diberi umpan dari prosesor ke rangkaian logika yang akan menerima dan menyimpan perintah prosesor yang diperlukan untuk mengaktifkan output. Peranti pen-saklaran output paling sering digunakan untuk menghubungkan daya pada beban dalam pengontrol yang dapat diprogram yaitu: •

Relai untuk beban ac dan dc

•

Triac untuk beban ac saja

•

Transistor untuk beban dc saja

Dari ketiga jenis peranti output tersebut di atas, output PLC dengan jenis relai merupakan output yang paling fleksibel penggunaannya karena dapat menggerakkan beban AC maupun DC. Kelemahannya terletak pada tangggapan switching-nya yang relatif lambat, yaitu sekitar 10 milidetik. Sedangkan unutk


Triac dan Transistor, besar arus yang bisa dilewatkan umumnya sebesar 1 A dengan waktu respon kurang dari 1 millidetik. Modul output mempunyai fungsi yang sama dengan modul input kecuali dalam urutan pembalikan. Gambar 2.8 menunjukkan diagram blok dan pengawatan yang disederhanakan dari modul interface output ac. Sebagai bagian dari operasi normalnya, prosesor menyetel status output sesuai dengan program logika. Ketika prosesor memerlukan output, tegangan diberikan kepada LED dari isolator. Kemudian LED memancarkan cahaya yang mengubah fototransistor menjadi terkonduksi. Ini pada gilirannya akan mengubah triac menjadi terkonduksi juga, sehingga pada gilirannya menghidupkan lampu. Karena triac menghantar pada salah satu arah, maka output ke lampu adalah arus bolak-balik. Seperti pada rangkaian input, interface output biasanya dilengkapi dengan LED yang berfungsi untuk menunjukkan status masing-masing output. Tetapi jika modul berisi sekring, maka dapat juga digunakan indikator status sekering.

Gambar. 2.8. Modul output interface arus bolak-balik


Modul interface output biasanya dirancang untuk menangani arus dalam rentang 2 sampai dengan 3 ampere. Untuk melindungi rangkaian modul output, arus kerja tidak boleh melebihi batas yang ditentukan. Untuk pengontrolan beban besar, misalnya : motor listrik berdaya besar, maka relai kontrol standar dihubungkan ke modul output. Kontak relai kemudian dapat digunakan untuk mengontrol beban besar atau starter motor seperti diperlihatkan pada Gambar 2.9. Relai kontrol ini disebut relai penempatan (interpossing relai).

Gambar 2.9. Diagram hubungan interpossing relai Modul interface input analog berisi rangkaian yang perlu menerima tegangan analog atau sinyal arus dari peranti medan analog. Input tersebut akan diubah dari input yang bernilai analog ke input yang bernilai digital oleh suatu rangkaian konverter analogi ke-digital (A/D). Nilai konversi, yang besarnya sebanding dengan nilai analog, diekspresikan sebagai binary 12-bit atau sebagai desimal yang diberi kode biner 3 digit (three-digit binary-coded decimal = BCD) untuk digunakan oleh prosesor. Peranti yang merasakan input analog mencakup suhu, cahaya, kecepatan, tekanan dan posisi transduser.


Modul interface output analog berfungsi untuk menerima data digital dari prosesor yang kemudian akan diubah menjadi tegangan atau arus yang berbanding lurus untuk mengendalikan peranti-medan analog. Data digital dilakukan pada rangkaian konverter digital-ke analog (D/A) untuk menghasilkan bentuk analog yang dibutuhkan. Peranti output analog termasuk motor kecil, kran meter analog dan display tujuh-segmen. Masing-masing port atau terminal pada modul input dan output diberi nomor tujuan yang unik (Gambar 2.10). Ini bertujuan agar prosesor dapat mengenali lokasi dari peranti untuk memonitor atau untuk mengontrolnya. Jenis modul dan lokasi fisik yang sesungguhnya dari terminal menetapkan alamat pemrograman. Format pengalamatan input dan output tergantung pada PLC khusus yang digunakan, dan biasanya dijumpai secara khusus pada manual pemakaian PLC yang akan digunakan. Alamat-alamat tersebut dapat disajikan dalam istilah desimal, oktal atau heksa desimal, tergantung pada sistem bilangan yang digunakan oleh PLC itu sendiri.

Gambar.2.10 (a) Format Alamat pada PLC mikro


Format PLC mikro yang digambarkan pada gambar 2.10 (a) menggunakan bilangan terbatas dari titik kontrol. Masing-masing peranti input dan output harus mempunyai alamat tertentu. Pada instalasi rak PLC yang besar yang ditunjukkan pada gambar 2.10 (b), lokasi modul di dalam rak dan bilangan terminal dari modul pada alat input atau output yang dihubungkan, akan menentukan alamat dari peranti. Pada gambar 2.10(b) juga diperlihatkan format alamat untuk PLC produksi Allen Bradley. Sedangkan untuk PLC Mitsubishi, rak-rak dikenal dengan blok-blok yang ditandai dengan huruf m dan n(bukan huruf ‘m ‘ dan ‘n’ kapital).

Gambar.2.10 (b) Format Alamat I/O pada PLC yang besar Sistem pengontrol yang dapat diprogram memerlukan dua suplai daya. Suplai pertama, menyediakan daya yang akan digunakan oleh beban output untuk beroperasi dan disediakan oleh pemakai pengontrol yang dapat diprogram dalam


hal ini PLC. Sedangkan suplai daya kedua diberikan secara internal sebagai modul yang merupakan bagian terintegrasi dengan PLC. Suplai daya ini menyediakan arus-searah internal untuk mengoperasikan rangkaian logika pada prosesor dan perangkat I/O. Besar tegangan yang disediakan tergantung pada jenis rangkaian terpadu (IC) di dalam sistem. Jika sistem dibuat dari IC transistor logika, maka besar daya internal adalah sebesar 5 Volt, tetapi jika rangkaian terpadu adalah sistem jenis semikonduktor metal oksida yang saling melengkapi (complementary metal oxide semiconduktor = CMOS), maka besar tegangan suplai daya itu berada dalam rentang 3 Volt sampai dengan 18 Volt.


BAB II TEORI DASAR PLC ( PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER ) manusia yang mengendalikan mesin tersebut

Recommend Documents