MODUL AJAR PRAKTIKUM PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER
KODE: 609319A
Penyusun: Lilik Subiyanto, ST. MT. (NIP. 19690130 199702 1 001) Ryan Yudha Adhitya, S.ST., M.T. Noorman Rinanto, S.T., M.T. (NIP. 19761014 201212 1 002)
PROGRAM STUDI TEKNIK OTOMASI JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA 2015
Modul Praktikum PLC
PENDAHULUAN PLC ( Programmable Logic Controller) merupakan perangkat pengendali yang umum digunakan di dunia industri, PLC bekerja berdasarkan urutan atau tahapan proses yang diberikan (sequential programming). Bahasa pemrograman PLC diantaranya STL (Statement List) sama seperti bahasa C, LAD (Ladder Diagram) dan FBD (Function Block Diagram). Arsitektur PLC dibedakan menjadi dua jenis yaitu tipe compact dan tipe modular. tipe compact seringkali diaplikasikan untuk mesin – mesin skala kecil sedangkan tipe modular umumnya digunakan untuk industri proses dimana jumlah sensor dan aktuator yang dikendalikan dalam jumlah yang besar. PLC yang tersedia di laboratorium otomasi dan robotika adalan PLC tipe modular, dengan struktur sebagai berikut :
PS
CPU
Expansion I/O
Gambar 1. Struktur PLC tipe modular Secara berturut – turut dari kiri adalah PS (Power Supply), CPU (Central Processing Unit) PLC dan expansion I/O. PS berfungsi untuk mengkonversi tegangan bolak balik menjadi tegangan searah, didalamnya terdapat rectifier atau penyearah dan kapasitor. PS berperan penting untuk mendistribusikan supply internal untuk CPU dan expansion I/O. CPU (Central Processing Unit) merupakan “otak” dari PLC didalamnya terdapat mikroprosessor dengan clock speed rata – rata lebih dari 500 MHz berfungsi untuk mengeksekusi program. CPU untuk masing – masing vendor atau produsen PLC memiliki berbagai macam tipe dengan kelebihan bawaannya. Seperti omron ; untuk PLC tipe CJ1M CPU 21 dan 22 mempunyai fasilitas HSC (High Speed Counter) untuk pembacaan sensor dengan counter speed yang cepat 1
Modul Praktikum PLC
seperti rotary encoder, PWM (Pulse Width Modulation) yang mampu mengeluarkan sinyal berupa pulsa dimana jumlah pulsa dan kecepatan frekuensi keluaran pulsa dapat diatur contoh aplikasinya untuk pengaturan posisi motor servo. Sedangkan untuk CJ1M CPU 11 tidak support untuk fasilitas HSC dan PWM tetapi CPU ini dilengkapi dengan fasilitas komunikasi ethernet yang berfungsi mengirimkan dan menerima data dari dan menuju kontroller PLC yang lain. Untuk mendownload maupun uploading program dari PC disediakan port komunikasi serial RS-232 dan mini/micro USB (untuk tipe terbaru). I/O expansion adalah modul tambahan yang dapat disertakan setelah modul CPU, modul ini dapat berupa modul input digital, output digital, modul analog dan modul komunikasi. Pada pertemuan 1 – 9 fokus modul pembelajaran adalah memahami algoritma, pemrograman dan aplikasi pada PLC Omron, untuk minggu 10 – 16 fokus modul pembelajaran adalah PLC Siemens. Berikut adalah rincian pertemuan minggu 1 sampai dengan minggu 16 : 1. Algoritma pemrograman. 2. Pengalamatan (addressing) dan memori. 3. Pengenalan software PLC Omron (CX-One) dan Instruksi dasar (NO, NC, Holding Circuit, Timer dan Counter). 4. Instruksi Menengah (Move, Compare, Aritmatik, Shift Register). 5. Wiring kabel komunikasi serial PC - PLC 6. Kontrol digital dan contoh aplikasi. 7. Pemrograman analog dan contoh aplikasi. 8. Pemrograman HMI dan contoh aplikasi. 9. Evalusi Tengah Semester. 10. Pengenalan software siemens (TIA Portal Step 7 Professional 2011). 11. Simulator PLC Siemens. 2
Modul Praktikum PLC
12. instruksi dasar. 13. instruksi menengah. 14. aplikasi kontrol digital. 15. pemrograman dengan modul digital to analog converter. 16. evaluasi akhir semester
3
Modul Praktikum PLC
PERTEMUAN 1 Algoritma Pemrograman Sebelum memulai pemrograman, programmer harus terlebih dahulu memahami urutan proses dari sistem yang akan dibangun. Untuk memudahkan pemahaman aliran proses dari sebuah sistem dapat menggunakan bantuan flowchart atau diagram alir. Contoh : aliran proses pembuatan teh panas, berikut adalah flowchart pembuatan teh panas.
Gambar 2. Flowchart proses pembuatan teh panas Melalui flowchart si programmer, engineer, atau pihak manajemen dapat mengetahui urutan proses dari sebuah sistem.
4
Modul Praktikum PLC
Untuk contoh kasus pada gambar 2 pembuatan teh panas diawali dengan memasukkan air pada wadah, karena proses ini memberikan masukan variabel berupa air ke dalam sistem oleh karena itu blok diagramnya berupa jajar genjang. Langkah selanjutnya adalah menyalakan api dan memasak air selama 5 menit, karena proses tersebut berupa kata kerja tanpa ada masukan variabel maka simbol blok diagramnya berupa persegi. Langkah berikutnya adalah pengambilan keputusan berupa simbol belah ketupat, simbol ini digunakan apabila terdapat pengambilan keputusan yang menghasilkan dua atau lebih alternatif, pada contoh gambar 2 adalah berupa kalimat tanya yang berisi “apakah sudah 5 menit?” maka muncul 2 alternatif jawaban yaitu “ya” dan “tidak”, jika tidak maka proses kembali menuju blok memasak air dan menunggu air dimasak selama 5 menit dan jika iya, dapat diasumsikan bahwa air sudah matang dan siap untuk dituangkan ke dalam cangkir untuk kemudian ditambahkan gula dan teh dan dihidangkan. Soal 1 : siapkan selembar kertas, gambarkan sebuah flowchart sistem yang sederhana dan didalamnya terdapat minimal dua pengambilan keputusan! Jelaskan flowchart tersebut (tugas kelompok untuk 2 anak)
5
Modul Praktikum PLC
PERTEMUAN 2 Pengalamatan (Addressing) dan memori (OMRON) Setelah mengetahui aliran proses yang akan dibangun maka si programmer harus mengetahui alokasi atau jumlah sensor dan aktuator yang digunakan. Karena jumlah tersebut menentukan berapa banyak modul ekspansi (expansion I/O) dan pengalamatan (addressing). Masing – masing modul memiliki kapasitas maksimum, untuk modul ID211 (input digital) misalnya, mempunyai kapasitas 16 channel masukan atau dapat diartikan modul tersebut dapat membaca 16 sensor digital sekaligus seperti proximity, limit switch atau push button. Sama halnya dengan modul ID, modul OC 211 (output digital) mempunyai 16 channel keluaran yang dapat mengaktifkan aktuator digital berupa relay, motor DC, selenoid valve maupun lampu. Sehingga dari kapasitas masing – masing modul tersebut dapat kita tentukan berapa banyak modul berdasarkan kebutuhan sensor dan aktuator. Tipe atau jenis memori PLC untuk omron terbagi menjadi beberapa memori diantaranya : CIO (Common Input Output) : alamat memori yang digunakan untuk special I/O dan expansion I/O DM (Data Memory) : alamat memori untuk menyimpan nilai hasil perhitungan aritmatik, bersifat retentive (menyimpan nilai bilangan terakhir saat PLC dalam keadaan mati berbeda dengan CIO dimana nilai bilangan secara otomatis terhapus saat PLC dalam keadaan mati). W (Work Area Memory) : alamat memori bantu. Memori pada PLC menggunakan satuan bit, dimana untuk satu alamat word memiliki resolusi 16 bit atau setara dengan 65.535 desimal atau FFFF dalam hexadesimal.
6
Modul Praktikum PLC
PS
CPU 21
ID211
OC211
CJ1M
0.00 s/d 0.15
1.00 s/d 1.15
Gambar 3. Pengalamatan Modul digital Misalkan PLC disusun seperti gambar 3, urutan dari kiri ke kanan PS, CPU, ID211, dan OC211, karena modul tersebut memiliki kapasitas 16 channel atau setara dengan 16 bit maka berdasarkan urutan dapat ditentukan alamat word untuk modul ID dimulai dari 0.xx, karena 16 bit sehingga pengalamatan bit dimulai dari 0.00 sampai dengan 0.15. modul OC dimulai dari alamat word 1.xx dengan alamat bit dari 1.00 sampai dengan 1.15. Alamat word untuk modul digital dihitung setelah CPU PLC, modul ke – 1 setelah CPU dimulai dari 0.xx, modul ke – 2 dimulai dari 1.xx, modul ke – 3 dimulai dari 2.xx begitu seterusnya sampai kemampuan maksimum CPU. Untuk CPU 21/22/11 mampu mengendalikan ± 10 modul digital sekaligus dengan clock speed optimum. Soal 2 : apabila sebuah mesin packaging membutuhkan 10 buah proximity, 5 buah push button, 12 lampu, 20 relay, 3 selenoid valve dan 6 motor DC berapa banyak modul input dan output digital yang dibutuhkan? Gambarkan struktur modul dan bagaimana pengalamatannya? (tugas individu).
7
Modul Praktikum PLC
PERTEMUAN 3 Pengenalan software CX one dan instruksi dasar Dalam paket pembelian software CX One ada berbagai macam sub software dengan fungsi dan kegunaan masing – masing, diantaranya : CX Programmer : berfungsi untuk merancang, mendownload dan mengupload program PLC dengan bahasa pemrograman menggunakan ladder, statement list dan function block diagram. CX Designer : berfungsi untuk mendesain Human Machine Interface. CX Integrator : berfungsi untuk setting komunikasi antar PLC.
Gambar 4. Software CX Programmer Modul ini akan membahas terlebih dahulu penggunaan software CX Programmer.
8
Modul Praktikum PLC
Gambar 5. Membuat project baru Untuk membuat project baru dapat dilakukan dengan memilih menu file kemudian new project, anda akan diminta untuk memilih tipe PLC dan jenis komunikasi untuk mengkases PLC tersebut. Misalkan PLC yang akan digunakan adalah PLC CJ1M CPU 21, untuk setting sistem komunikasi serial menggunakan RS 232 ada dua pilihan disini yaitu menggunakan jenis komunikasi SYSMAY WAY dan TOOLBUS. Keduanya merupakan sistem komunikasi serial sinkron, untuk PLC tipe lama seperti CS1G, CQM, dan CPM menggunakan komunikasi SYSMAC WAY, sedangkan TOOLBUS untuk PLC tipe terbaru seperti CJ1M dan CJ2M. Perbedaannya hanya pada setting dip switch pada unit CPU. Apabila dip switch no.5 pada posisi “ON” default setting pada PLC adalah TOOLBUS, sedangkan apabila keseluruhan dip switch pada posisi “OFF” setting pada PLC adalah SYSMAC WAY.
9
Modul Praktikum PLC
Gambar 6. Setting dip switch unit CPU Setelah menentukan tipe CPU dan setting komunikasi, selanjutnya akan tampil window utama, pada menu sebelah kiri window merupakan keterangan project. Program berupa ladder diagram dapat kita letakkan pada section yang ada didalam project. Jumlah section dapat ditambah sesuai dengan kebutuhan programmer. Tidak ada batasan rung atau jumlah baris di setiap section tetapi umumnya programmer merancang ladder diagram ke dalam beberapa section untuk memudahkan pada saat troubleshooting program, sehingga ketika terjadi kesalahan pemrograman atau troubleshooting lapangan dapat dilihat pada masing – masing section.
Gambar 7. Main window and section 10
Modul Praktikum PLC
Software cx programmer sudah terintegrasi dengan simulator ladder diagram, untuk menggunakan simulator tersebut pertama rancang terlebih dahulu program ladder diagram sederhana, misalkan hubungkan penggunaan kontaktor normally open (NO) secara seri dengan coil seperti pada gambar 8.
Gambar 8. Contoh ladder diagram Untuk meletakkan kontaktor, coil maupun instruksi tertentu dapat dipilih pada simbol – simbol yang tersedia pada menu bagian atas (lingkaran warna merah gambar 8). Saat menggunakan kontaktor maupun coil anda akan diminta untuk memasukkan alamat bit terlebih dahulu dan keterangan / comment pada kolom selanjutnya, sesuaikan alamat bit dan keterangan seperti gambar 8. Setelah program selesai dirancang pada umumnya programmer mencoba atau menguji ladder diagram yang telah dirancang menggunakan simulator sebelum pada akhirnya ladder diagram tersebut didownload kedalam PLC. Untuk merubah mode offline ladder diagram menjadi mode online (work online simulator) dapat dilakukan dengan dua cara yaitu shortcut (ctrl+shift+w) atau melalui menu yang tersedia pada gambar 9.
Gambar 9. Work online simulator 11
Modul Praktikum PLC
Pilih menu simulation kemudian work online simulator. Tunggu sampai jendela ladder diagram berubah warna dari mode offline menjadi mode online.
Gambar 10. mode online Alamat bit pada kontaktor dapat dimodifikasi dengan nilai 1 “logika high” atau nilai 0 “logika low” dengan klik kanan pada kontaktor kemudian pilih set on atau off. Untuk lebih praktis arahkan kursor ke kontaktor tekan enter, ubah value 1 untuk set bit on dan value 0 untuk set bit off,
Gambar 11. set bit
Berikut adalah hasil simulasi untuk kondisi set on dan off
Gambar 12. Set bit on (atas), set bit off (bawah)
12
Modul Praktikum PLC
3.1 Holding Circuit / Interlock Contoh kasus 1 : apabila push button 1 ditekan kemudian dilepas lampu 1 aktif, dan lampu 1 mati ketika push button 2 ditekan, bagaimana program laddernya? Langkah pertama adalah addressing, menentukan alamat dari sensor dan aktuator. Jumlah push button = 2 dan lampu =1, modul input diletakkan pada slot ke 1 dan modul output slot ke 2. Sehingga alamat untuk input dan output pada kasus tersebut adalah : Push button 1 : 0.00 Push button 2 : 0.01 Lampu 1
: 1.00
Pertama gunakan kontaktor NO (Normally Open) dengan alamat 0.00 (push button 1), coil dengan alamat 1.00 (lampu 1) dan kontaktor NO dengan alamat yang sama dengan output yaitu 1.00 sebagai fungsi or yang diletakkan persis dibawah alamat 0.00. Rangkaian seperti ini disebut holding circuit atau interlock, sehingga lampu 1 akan aktif ketika pertama kali mendapatkan sinyal atau pulsa high dari push button 1, dan tidak akan mati walaupun push button 1 dilepas kembali. Hal ini dikarenakan coil mendapatkan arus dari kontaktor NO yang berada dibawah sebagai fungsi or. Untuk mematikan lampu tersebut dapat digunakan kontaktor NC (Normally Closed) dengan alamat 0.01 (push button 2) yang diletakaan setelah 0.00 untuk memutus arus dari kontaktor NO yang berada di bawah.
13
Modul Praktikum PLC
Gambar 13. Ladder diagram contoh kasus 1 3.2 Instruksi Timer Timer pada PLC dipakai untuk menggantikan fungsi timer eksternal, timer pada omron bersifat on delay timer dapat diartikan timer akan bekerja atau mulai menghitung apabila sinyal yang masuk ke instruksi timer bersifat kontinyu. Untuk menggunakan instruksi timer pilih simbol instruction block atau ketikkan “ i ”. kemudian anda akan diminta untuk memasukkan instruksi yang akan dipakai. Format penulisan instruksi timer adalah : TIM 0000 #10, dengan keterangan : TIM
: instruksi timer
0000 : initial value (0000 – 9999) #10
: timer value (#10 = 1000ms = 1s)
Rancanglah ladder diagram seperti pada gambar 14.
14
Modul Praktikum PLC
Gambar 14. Instruksi Timer T0000 merupakan kontaktor yang akan aktif ketika timer value bernilai = 0 (timer selesai menghitung). T0000 bisa digunakan untuk mengaktifkan aktuator. 3.3 Instruksi Counter Instruksi counter ini bersifat dikrit, nilai counter value akan berkurang apabila menerima masukan berupa sinyal diskrit. Berikut adalah format penulisan untuk instruksi counter : CNT 0000 #5, dengan keterangan : CNT : instruksi counter 0000 : initial value (0000 – 9999) #5
: counter value
Gambar 15. Instruksi Counter 15
Modul Praktikum PLC
Sama halnya seperti timer, kontaktor C0000 akan aktif hanya ketika counter value bernilai = 0 (instruksi counter menerima sinyal diskrit sebanyak lima kali). Counter value dapat dikembalikan atau reset dengan memberikan sinyal high pada line counter ke 2.
Gambar 16. Shortir botol Soal 3 : gambar 16 adalah contoh sistem shortir botol, sistem akan berjalan ketika PB 1 ditekan. Konveyor 1 aktif dan apabila proximity 1 mendeteksi adanya botol konveyor 1 berhenti kemudian botol akan diisi dengan air mineral selama 5 detik. setelah 5 detik konveyor 1 kembali berjalan. Jika proximity 2 mendeteksi 5 botol telah berlalu maka konveyor 1 kembali non aktif dan operator memasukkan botol – botol tersebut kedalam kardus, konveyor 1 berjalan kembali setelah opertor menekan tombol PB 1. Rancanglah ladder diagram beserta penjelasan masing – masing sub program (tugas kelompok).
16
Modul Praktikum PLC
PERTEMUAN 4 Instruksi menengah (move, compare, aritmatik dan shift register) Setelah memahami instruksi dasar selanjutnya adalah instruksi menengah (intermediate). 4.1 instruksi move Instruksi move digunakan untuk menggandakan atau copy nilai bilangan dari satu alamat memori ke alamat memori yang lain. Penggunaannya cukup mudah berikut format penggunaan instruksi move : MOV D0 D1 Misalkan D0 telah terisi nilai &100 (100 desimal, simbol “&” adalah penanda bahwa nilai yang dimasukkan berupa bilangan desimal sedangkan “#” adalah penanda bilangan heksadesimal), dengan demikian nilai tersebut akan digandakan atau copy ke alamat D1. Gambar 17 adalah contoh ladder diagram penggunaan instruksi MOV.
Gambar 17. Instruksi MOV 4.2 Instruksi compare Sesuai dengan namanya compare, instruksi ini digunakan untuk membandingkan dua atau lebih variabel. Pemakaian instruksi ini secara umum digunakan bersamaan dengan coil atau mov. Ada dua tipe instruksi compare disini yaitu CMP dan dengan memasukkan operator kondisi secara langsung. Untuk pemakaian masing – masing instruksi, apabila yang akan dibandingkan hanya dua 17
Modul Praktikum PLC
variabel saja maka kita dapat menggunakan instruksi CMP. sedangkan jika membandingkan lebih dari dua variabel, pemrograman akan lebih efisien dengan memasukkan operator kondisi secara langsung.
Berikut format penggunaan
instruksi CMP : CMP D0 D1 Format tersebut membandingkan nilai yang ada di dalam memori D0 dengan nilai di dalam alamat D1. Karena berkaitan dengan perbandingan, tentu ada beberapa kondisi yang dipakai, untuk itu pemakaian instruksi CMP tidak dapat berdiri sendiri. Instruksi ini dibantu dengan kontaktor sesuai tujuan perbandingan itu sendiri. Ada berbagai kontaktor bantu yang dapat digunakan diantaranya : P_EQ = Equal Flag, merupakan kondisi “sama dengan” P_NE = Not Equal Flag, merupakan kondisi “tidak sama dengan” P_LE = Less Equal Flag, merupakan kondisi “kurang dari sama dengan” P_LT = Less Than Flag, merupakan kondisi “kurang dari” P_GE = Greater Equal Flag, merupakan kondisi “lebih dari sama dengan” P_GT = Greater Than Flag, merupakan kondisi “lebih dari” Contoh penggunaan instruksi CMP terdapat pada gambar 18. Jika membandingkan lebih dari dua variabel maka dapat kita gunakan operator kondisi secara langsung berikut adalah beberapa contoh format penggunaan dan cara pembacaannya : = D0 D1 (apakah nilai D0 sama dengan nilai D1?) >< D0 D2 (apakah nilai D0 tidak sama dengan D2?) <= D1 D2 (apakah nilai D1 kurang dari sama dengan D2?) < D2 D3 (apakah nilai D2 kurang dari D3?) >= D3 D1 (apakah nilai D3 lebih dari sama dengan D1?) 18
Modul Praktikum PLC
> D1 D3 ( apakah nilai D1 lebih dari D3?) Dari ke enam contoh penggunaan operator kondisi tersebut, dapat diamati bahwa akan lebih efisien membandingkan lebih dari dua variabel dengan berbagai kondisi menggunakan operator kondisi secara langsung, gambar 19.
Gambar 18. Instruksi CMP
Gambar 19. Operator Kondisi 19
Modul Praktikum PLC
Soal 4 : gambar 20 adalah sistem pengepakan dengan 1 konveyor utama dan tiga sub konveyor yaitu konveyor A konveyor B dan konveyor C. Konveyor utama aktif apabila PB 1 ditekan dan nonaktif apabila PB 2 ditekan. Apabila berat kardus hasil pembacaan sensor load cell berada di kisaran 50 – 100 kg maka kardus diarahkan ke konveyor A (selector bernilai 100), jika dikisaran 101 – 150 kg maka kardus diarahkan ke konveyor B (selector bernilai 010), diluar kisaran tersebut kardus di reject dan diarahkan ke konveyor C (selector bernilai 001). Rancanglah ladder diagram beserta masing – masing sub programnya (tugas kelompok).
Gambar 20. Sistem pengepakan 4.3 Instruksi aritmatik Instruksi aritmatik dasar disini terbagi menjadi 4 yaitu perkalian, pembagian, pengurangan dan penjumlahan. Format penggunaannya cukup dengan menggunakan operator aritmatik yang dibutuhkan, berikut format penggunaannya : + D0 D1 D2 Untuk simbol operator dapat diganti sesuai kebutuhan (+, -, / dan *), instruksi aritmatik membutuhkan 3 slot alamat sekaligus. Contoh format tersebut menunjukkan hasil penjumlahan memori D0 dan D1 ditampung ke alamat D2, misalkan D0 diisi &100 dan D1 diisi &200 maka seharusnya memori D2 bernilai &300. Apa yang terjadi apabila hasil penjumlahan melebihi kapasitas memori atau overflow? Jawabannya maka kelebihan nilainya akan ditampung ke alamat selanjutnya yaitu n + 1 atau D3. Khusus untuk operator pembagian, apabila 20
Modul Praktikum PLC
hasilnya berupa angka dibelakang koma atau floating point, maka nilai sisa bagi masuk ke alamat memori selanjutnya, contoh : / &10 &3 D0 Dari contoh tersebut seharusnya hasil pembagian dari 10 / 3 = 3,33... khusus untuk permasalahan ini nilai 3 masuk kedalam memori D0 sedangkan sisa bagi 10 / 3 = 3 sisa 1, nilai 1 masuk ke memori selanjutnya n + 1 atau D1. Gambar 21 adalah contoh pemrograman operator aritmatik.
Gambar 21. operator aritmatik 4.4 Instruksi shift register Shift register berfungsi sebagai penggeser bit (bit shifting). Aplikasi didunia industri adalah untuk mengaktifkan motor atau pompa dalam jumlah yang banyak secara berurutan dengan interval waktu yang sama. Instruksi SFT atau shift register memiliki tiga line utama, line yang pertama untuk aktivasi atau memasukkan logika “1”, line yang kedua berfungsi sebagai shifter atau penggeser penggunaannya dapat digabungkan dengan kontaktor timer, line yang ketiga berfungsi sebagai master reset. Perhatikan gambar 22.
21
Modul Praktikum PLC
Gambar 22. Instruksi SFT Format instruksi SFT adalah sebagai berikut : SFT 100 100 Instruksi SFT meminta 2 alamat word, alamat word yang pertama adalah alamat awal dan yang kedua adalah alamat akhir. Karena instruksi ini digunakan untuk menggeser bit, maka tidak cocok untuk alamat DM atau data memory, lebih tepat untuk alamat memori bantu W atau CIO dengan catatan selama alamat CIO tidak digunakan sebagai alamat modul expansion I/O maupun special I/O. Nilai 100 pada format yang dimaksud adalah alamat CIO, 100 100 dapat diartikan penggeseran bit dilakukan mulai dari alamat 100 sampai dengan 100 (alamat word CIO 100 saja) karena 1 word = 16 bit sehingga penggeseran bit dilakukan sejauh 16 bit dimulai dari bit 100.00 hingga 100.15 saja. Jika penggeseran dilakukan sejauh 32 bit (16x2 bit) sehingga membutuhkan 2 alamat word yaitu 100 101, bit digeser mulai dari 100.00 hingga 100.15 dan diteruskan dari 101.00 hingga 101.15.
22
Modul Praktikum PLC
PERTEMUAN 5 Wiring kabel komunikasi serial PC – PLC Bahan :
Alat :
DB 9 male + socket
1 buah
DB 9 female + socket
1 buah
Kabel isi 3
1 meter
Kabel timah
secukupnya
Tang potong
1 buah
Solder
1 buah
Obeng minus
1 buah
PC
1 unit
Usb to serial (RS232)
1 unit
PLC CJ1M
1 unit
Tujuan : mahasiswa mampu membuat kabel komunikasi serial, memahami koneksi PC - PLC beserta langkah – langkah download program dan troubleshooting koneksi serial PC - PLC. Downloading dan uploading program dari PC ke PLC pada modul ini menggunakan komunikasi serial RS232, karena pada CPU 21/22/11 hanya terdapat terminal DB 9 (9 pin) dan peripheral port. Berikut adalah wiring kabel komunikasi PC - PLC
(a) 23
Modul Praktikum PLC
(b)
Gambar 23 (a). bentuk fisik kabel data, (b). Pin connection PC-PLC Apabila kebel komunikasi tersebut sudah selesai dibuat langkah selanjutnya adalah pengujian, pengujian dilakukan dengan mendownload program ke dalam PLC. Berikut adalah langkah – langkah pengujian komunikasi PC – PLC : 1. Hubungkan kedua ujung kabel pada PC dan PLC, gunakan usb to serial converter apabila menggunakan laptop (pastikan driver converter sudah terinstall di laptop) 2. Buat project baru pada software cx programmer, sesuaikan tipe PLC dan komunikasi berdasarkan setting dip switch pada CPU PLC (toolbus atau sysmac way). 3. Aktifkan supply PLC, ubah mode pada ladder diagram (work online) dengan jalan ctrl+w. 4. Apabila mode online berhasil selanjutnya adalah konfigurasi I/O Table, jika belum cek kembali wiring komunikasi kabel. 5. Konfigurasi I/O table berfungsi untuk update otomatis modul ekspansi apa saja yang terhubung dengan CPU PLC. 6. Ubah mode monitor menjadi mode program (ctrl + 1) atau pilih menu PLC pada bagian atas lalu pilih operating mode, dan pilih mode program. 7. Arahkan kursor ke I/O table and unit setup pada bagian kiri window lalu klik 2x
24
Modul Praktikum PLC
8. Pilih menu edit – clear, kemudian menu option – create untuk update otomatis informasi modul dari PLC. Tunggu sampai proses transfer / uploading selesai. 9. Modul yang terhubung dengan cpu PLC akan muncul pada list table setelah proses uploading selesai. 10. Tutup jendela I/O table and unit setup, kemudian coba untuk mendownload program ladder dengan memilih menu PLC – transfer – to PLC (download), transfer all program tunggu sampai progress bar penuh. 11. Program anda telah berhasil didownload ke dalam CPU PLC.
25
Modul Praktikum PLC
PERTEMUAN 6 Kontrol digital dan contoh aplikasi Bahan :
Alat :
push button
2 buah
Relay 24VDC
3 buah
Kabel
secukupnya
PLC CJ1M
1 unit
Modul ID211
1 unit
Modul OC211
1 unit
Tang kupas
1 buah
Obeng
1 buah
AVO meter
1 buah
Tujuan : mahasiswa mampu memahami konsep kontrol digital, wiring sinking dan sourcing serta troubleshooting PLC.
Gambar 24. Common terminal 26
Modul Praktikum PLC
Kontrol digital yang dimaksud disini adalah pengendalian sistem apabila didalamnya hanya terdiri dari sensor dan aktuator yang bersifat digital atau diskrit. Salah satu contohnya adalah traffic light. Sebelum memulai pemrograman, hal yang perlu dipahami adalah prinsip kerja dari modul ID dan OC beserta dasar wiring rangkaian. Modul ID memiliki prinsip kerja yang sama dengan relay 24 VDC. Apabila pada bagian common terminal (terminal paling bawah pada modul lihat gambar 24) diterminasikan dengan polaritas negatif supply atau GND maka untuk mengaktifkan relay yang ada dildalamnya dapat dilakukan dengan memberikan polaritas positif supply +24 VDC pada masing – masing channel, hal ini berlaku kebalikannya. Untuk modul OC memiliki prinsip kerja yang sama sepeti kontaktor normally open (NO), aktif tidaknya kontaktor ini bergantung kepada alamat coil pada saat pemrograman. Jika common terminal modul OC diterminasikan dengan polaritas negatif maka masing masing channel akan mengeluarkan polaritas tersebut. Sehingga pada saat channel tersebut aktif dan tehubung dengan beban yang sebelumnya sudah terhubung dengan polaritas positif maka beban tersebut aktif. Beban yang dimaksud disini adalah aktuator digital seperti lampu, relay maupun motor DC. Maksud wiring sinking yaitu keadaan ketika modul menerima arus atau dengan kata lain common terminal terhubung dengan polaritas negatif gambar 25.
27
Modul Praktikum PLC
Gambar 25. Wiring sinking Dan dikatakan wiring sourcing apabila modul memberikan arus atau common terminal terhubung dengan polaritas positif supply, lihat gambar 26.
Gambar 26. Wiring sourcing 28
Modul Praktikum PLC
Soal 5 : 1. Pada sebuah traffic light memiliki urutan proses sebagai berikut; lampu merah aktif selama 5 detik, lampu hijau 10 detik, lampu kuning 3 detik dan kembali lagi ke lampu merah. Traffic light hanya akan aktif ketika PB 1 ditekan dan mati ketika PB2 ditekan. (gunakan instruksi timer untuk menyelesaikan permasalahan tersebut) 2. urutan proses sama seperti soal nomor satu, tetapi interval waktu ke tiga lampu adalah sama yaitu 5 detik. (gunakan instruksi shift register dan 1 timer untuk menyelesaikan permasalah soal no. 2)
29
Modul Praktikum PLC
PERTEMUAN 7 Pemrograman analog dan contoh aplikasi Pemrograman analog adalah dasar pemrograman tingkat lanjut yang berkaitan dengan metode kontrol seperti PID (Proportional, Integral, Derrivative), FLC (Fuzzy Logic Controller) dan berbagai metode kontrol lainnya baik cascade, robust, maupun adaptive controller. Pemrograman analog disini menggunakan modul ekspansi tambahan, modul MAD 42. MAD 42 atau Modul Analog to Digital dengan 4 masukan analog dan 2 keluaran analog, sehingga modul ini mampu membaca 4 sensor analog dan mengendalikan 2 aktuator analog secara bersamaan. Sensor analog tergantung kepada variabel apa yang akan dikendalikan, seperti contoh temperatur dapat menggunakan thermocouple, RTD PT 100 (kondisi 100 ohm saat temperatur 0oC) dan RTD PT1000. Udara bertekanan menggunakan differential pressure sensor, level zat cair menggunakan level transmitter. Aktuator analog dapat berupa control valve, dimana bukaan katupnya dapat diatur dari 0 % sampai dengan 100 %, VFD (Variable Frequency Drive) atau VSD (Varible Speed Drive) yang digunakan untuk mengatur frekuensi sumber motor AC maupun DC, karena perubahan tegangan, arus dan kecepatan motor yang berbanding lurus atau bersifat linear sehingga kecepatan motor dapat diatur melalui frekuensi sumbernya. Programmer wajib mengetahui karekteristik sensor dan aktuator yang digunakan. Ada dua parameter yang harus diperhatikan yaitu kapasitas pembacaan sensor dan sinyal keluaran analog yang dihasilkan (untuk sensor) dan sinyal masukan analog yang dibutuhkan (untuk aktuator). Perlu diketahui range atau kisaran sinyal analog standar industri untuk kebutuhan kontroller dibagi menjadi dua yaitu dalam bentuk tegangan dan arus. Tegangan memiliki kisaran antara -10 s/d 10 VDC sedangkan arus antara 4 s/d 20 mA. Apabila terdapat sensor dengan kisaran lebih rendah maka sebelum diterminasikan ke modul, sinyal keluaran 30
Modul Praktikum PLC
sensor dikuatkan terlebih dahulu dengan bantuan rangkaian Op-Amp (Operational Amplifier). Ada dua langkah pada pemrograman analog : 7.1 Langkah pertama (setting hardware) Berbeda dengan modul digital dimana addressing bergantung pada penempatan modul setelah CPU, pengalamatan modul analog didasarkan pada posisi selector switch pada modul MAD. Ada dua selector utama selector yang mengindikasikan nilai puluhan dan selector untuk nilai satuan. Kedua duanya dapat diputar dari kisaran 0 hingga 9, contoh : Selector 101=0 dan 100=1, dapat dibaca modul ini adalah modul MAD ke - 1 Selector 101=1 dan 100=5, dapat dibaca modul ini adalah modul MAD ke - 15 Selector 101=8 dan 100=9, dapat dibaca modul ini adalah modul MAD ke - 89 Di dalam satu sistem PLC tidak boleh ada dua atau lebih MAD dengan setting selector switch yang sama, karena hal ini akan berpengaruh pada alokasi memori pengalamatan atau addressing pada PLC. Setting switch menentukan alamat CIO yang digunakan untuk pembacaan sensor dan pengendalian aktuator. Contoh : Setting switch = 00, alokasi memori yang digunakan adalah CIO 2000 s/d 2009 Setting switch = 01, alokasi memori yang digunakan adalah CIO 2010 s/d 2019 Setting switch = 02, alokasi memori yang digunakan adalah CIO 2020 s/d 2029 .... Setting switch = 99, alokasi memori yang digunakan adalah CIO 2990 s/d 2999 Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 27.
31
Modul Praktikum PLC
Gambar 27. Alokasi memori Dari alokasi memori tersebut dapat kita lihat nilai pembacaan sensor, misalkan setting switch adalah 00 sehingga alokasinya di kisaran CIO 2000 s/d 2009 dengan rincian : 2001 (n+1) = alamat analog output channel 1 (terminal A1 s/d A3) 2002 (n+2) = alamat analog output channel 2 (terminal B1 s/d B3) 2005 (n+5) = alamat analog input channel 1 (terminal A5 dan A6) 2006 (n+6) = alamat analog input channel 2 (terminal A8 dan A9) 2007 (n+7) = alamat analog input channel 3 (termial B5 dan B6) 2008 (n+8) = alamat analog input channel 4 (terminal B8 dan B9) Sesuai dengan rincian tersebut, apabila sensor analog diterminasikan melalui channel analog input 1 (terminal A5 dan A6 lihat alokasi terminal gambar 28) sehingga nilai pembacaan sensor dalam bentuk bilangan desimal dapat dilihat pada alamat memori CIO 2005. (Perhatikan : pada saat setting selector switch atau setting hardware pastikan PLC dalam keadaan mati)
32
Modul Praktikum PLC
Gambar 28. Alokasi terminal 7.2 Langkah kedua (setting software) 1. pastikan nilai sinyal keluaran atau sinyal masukan analog yang dibutuhkan masing – masing sensor dan aktuator. 2. buka software cx programmer, sesuaikan tipe dan setting komunikasi PLC, dan hubungkan kabel komunikasi serial DB9 dari PC ke PLC. 3. mode online PLC (ctrl + w) 4. mode program (ctrl + 1) 5. pilih I/O table, clear atau hapus tabel. Kemudian option → create (creating table) tunggu sampai proses transfer atau upload informasi tabel selesai sehingga dapat diketahui modul apa saja yang ada atau terhubung dengan modul CPU PLC. 6. pilih modul MAD 42 (klik 2x) untuk melanjutkan ke menu properties 7. ada 3 parameter yang harus disetting diantaranya : 7.1 input / output use setting = ubah nilai disable menjadi enable semua untuk mengaktifkan penggunaan keseluruhan channel analog. 7.2 input / output signal range setting = atur sesuai spesifikasi sinyal analog sensor maupun aktuator.
33
Modul Praktikum PLC
7.3 resolution setting = 1ms/4000 atau 0.5us/8000, nilai resolusi sinyal. Pilih 8000 untuk mendapatkan ketelitian yang terbaik. 8. transfer setting parameter (transfer to modul) dan tunggu sampai proses transfer selesai. 9. pilih yes/OK apabila ada pertanyaan “reset module?” dan tunggu indikator led pada MAD blinking (mati kemudian nyala). apabila indikator berwarna hijau dan muncul notifikasi reset successful, modul sudah siap untuk diprogram. 7.3 Cara pemrograman Perhatikan gambar 29, pada baris pertama terdapat instruksi mov #3 ke alamat 2000. Diasumsikan setting selector switch pada posisi 00. Memasukkan nilai 3 heksa desimal atau 3 desimal berfungsi untuk mengaktifkan output channel pertama bit ke 0 atau 20 = 1 atau alamat 2000.00 dan output channel kedua bit ke 1 atau 21 = 2 atau alamat 2000.01. untuk mengaktifkan bit tersebut cukup memasukkan nilai &3 desimal atau &3 heksadesimal 20 + 21 = 3.
Gambar 29. Program ladder analog
34
Modul Praktikum PLC
Pada baris kedua terdapat instruksi mov 2005 ke alamat D0, sehingga hasil pembacaan sensor yang masuk ke channel 1 selain dapat dilihat pada alamat 2005 juga dapat dibaca pada alamat D0 (mov ke memori DM bertujuan apabila nilai pembacaan desimal diproses lebih lanjut menggunakan instruksi yang lain seperti compare maupun instruksi aritmatik). Nilai yang keluar pada alamat D0 adalah berupa bilangan desimal 0 s/d 8000 sesuai setting resolusi. Misalkan sensor tersebut berupa thermocouple dengan kapasitas pembacaan antara 0 s/d 100 oC sehingga perubahan besaran temperatur sebanding dengan perubahan resolusi, gambar 30.
Gambar 30. Grafik temperatur vs resolusi Di baris ketiga terdapat instruksi mov D2 ke alamat 2001, nilai D2 dapat diisi dengan bilangan desimal dikisaran 0 s/d 8000 sesuai setting resolusi. Jika output signal range setting dikisaran 0-10 VDC, dengan memasukkan nilai &8000 secara linear keluaran yang dihasilkan seharusnya adalah 10 VDC lihat grafik hubungan antara resolusi dan sinyal keluaran pada gambar 31.
Gambar 31. Grafik hubungan resolusi dan sinyal keluaran
35
Modul Praktikum PLC
Bahan :
Alat :
Tujuan
:
potensio meter
1 buah
kabel
secukupnya
PLC CJ1M
1 unit
Modul analog MAD 42
1 unit
Inverter
1 unit
Tang kupas
1 buah
Obeng
1 buah
AVO meter
1 buah
mahasiswa
mampu
memahami
dan
mengaplikasikan
konsep
pemrograman analog dan troubleshooting pada PLC. Soal 6 : Sebuah differential pressure memiliki kapasitas pembacaan 0 s/d 50 bar dengan sinyal keluaran 0 – 5 VDC. Dan sebuah VSD mampu mengatur kecepatan motor AC 3 phase dengan spesifikasi teknis kecepatan motor dapat diatur antara 0 – 1000 rpm, sinyal masukan analog yang dibutuhkan adalah 0 – 10 VDC. Apabila sensor mendeteksi tekanan sebuah bejana tertutup dikisaran 0 – 25 bar maka motor pompa berputar 100% x rpm, dan ketika tekanan dikisaran 25 – 50 bar maka motor berputar 50% x rpm. (gunakan instruksi mov, compare dan aritmatika untuk menyelesaikan permasalahan tersebut).
36
Modul Praktikum PLC
PERTEMUAN 8 Pemrograman HMI dan contoh aplikasi HMI atau Human Machine Interface merupakan media pertukaran data atau informasi yang direpresentasikan dalam bentuk grafik atau simbol – simbol tertentu yang berfungsi untuk memudahkan user pada saat proses pengendalian sebuah plant maupun monitoring kondisi plant secara real time. HMI dapat berupa monitor LCD, touch screen panel, dan media visual lainnya. Pada pembahasan ini akan dipelajari bagaimana mendesain sebuah HMI beserta bagaimana downloading program HMI tersebut ke dalam media visual berupa panel touchscreen. Ada dua tipe panel touchscreen yang tersedia di laboratorium otomasi dan robotika, yaitu HMI touch screen dengan lebar layar 5 inch bernomor seri NS5 SQ0 V2 dan HMI touch screen dengan lebar layar 10 inch bernomor seri NS10 TV0 V2.
Gambar 32. Membuat project baru Untuk mendesain sebuah HMI disini digunakan software CX – Designer, sama seperti CX – Programmer untuk membuat project baru dapat dilakukan dengan memilih menu file kemudian new project. Masukkan nama project, no seri HMI yang digunakan dan system version. System version disini adalah firmware bawaan HMI, pilih system version 6.3. kemudian akan tampil project workspace pada menu sebelah kiri dan layar warna hitam yang merupakan media untuk
37
Modul Praktikum PLC
meletakkan berbagai simbol, button maupun grafik. Jumlah screenpage dapat kita tambahkan sesuai kebutuhan (klik kanan pada screen category kemudian pilih new screen). Sebagai contoh kita akan merancang HMI untuk contoh kasus 1 materi holding circuit. Pilih simbol on/off button dan letakkan dua buah button pada layar hitam serta simbol bit lamp satu buah. Beri nama masing – masing button dengan cara klik 2x objek yang akan diberi nama pilih opsi “label” dan beri nama PB 1 dan PB 2 untuk kedua tombol dan lampu 1 untuk bit lamp. Gambar 33 object properties.
Gambar 33. Object properties Desain masing – masing object dapat diubah dengan memilih button type pada opsi “general”. Setelah memberi nama dan memilih bentuk objek kemudian tetap pada opsi general masukkan alamat bit pada kolom wirte address dan sesuaikan alamat tersebut dengan alamat yang ada pada ladder diagram gambar 34 sinkronisasi alamat. Jika alamat bit pada objek telah disesuaikan dengan alamat bit yang dipakai pada ladder diagram kemudian kita dapat mensimulasikan desain HMI bersamaan dengan simulator cx – programmer menggunakan menu “test” gambar 35. Save all program kemudian pilih connect to cx simulator dan pilih start button untuk memulai simulasi.
38
Modul Praktikum PLC
Gambar 34. Sinkronisasi alamat
Gambar 35. Tes program Simulasi disini bertujuan untuk mengetahui apakah desain yang dirancang sesuai dengan alur proses pada ladder diagram. Selanjutnya adalah downlading program, panel touchscreen memiliki 2 jalur komunikasi utama yaitu miniUSB atau kabel printer dan via RS232 (DB9). Master untuk driver mini USB dapat kita temukan pada direktori tempat CX-One diinstal pada folder drivers. Apabila driver sudah diinstal maka proses downloading menggunakan mini usb dapat diproses. Sebelum mentransfer atur communication setting pada menu “PT” yang 39
Modul Praktikum PLC
dapat ditemukan di window sebelah atas. Ubah protocol NT link pada serial A menjadi host link dan pilih OK button. Tetap pada menu PT pilih transfer kemudian transfer program (ctrl + i). Save all program dan tekan communication method dan pilih media “USB” lalu OK. Pilih connect button tunggu sampai simbol download dan upload visible dan pilih project yang akan ditransfer (select all) dan tekan tombol download tunggu progress bar hingga 100%. Reset HMI dan secara otomatis desain HMI sudah berhasil didownload pada panel touchscreen, untuk memastikan desain sudah terdownload pilih menu “data check” pada panel touchscreen properties (tekan dua ujung diagonal panel secara bersamaan untuk mengeluarkan properties). Soal 7 : Ulangi langkah – langkah tersebut dengan menambahkan level meter, analog meter, beserta command button dan jelaskan masing – masing fungsi simbol tersebut. (tugas kelompok).
40
Modul Praktikum PLC
PERTEMUAN 9 Evaluasi Tengah Semester
Evaluasi Tengah Semester Evaluasi individu materi soal meliput kontrol digital, kontrol analog dan Human Machine Interface. 1 kloter = 7 anak, waktu pengerjaan 45 menit. Closed book. Wiring (25 %), ladder (35 %) dan troubleshooting + kompetensi (40%).
41
Modul Praktikum PLC
PERTEMUAN 10 Pengenalan software TIA portal (SIEMENS) Berbeda vendor tentu akan berbeda juga software yang digunakan, untuk PLC siemens menggunakan software TIA portal. Jika dibandingkan dengan CX-One memang software ini sedikit lebih kompleks. Akan tetapi pada intinya memiliki langkah – langkah yang sama. Mulai dari deklarasi tipe CPU, pengalamatan dan alokasi memori. Perbedaan yang mendasar pertama adalah sistem memori, 1 alamat word pada PLC siemens hanya terdiri dari 8 bit atau setara dengan 255 desimal atau FF dalam heksadesimal. Kedua adalah istilah dalam sistem komunikasi, seperti contoh komunikasi ethernet yang dinamakan profinet oleh pihak siemes, kemudian modbus yang dinamakan profibus serta komunikasi serial RS485 yang dinamakan MPI (Multi Point Interface).
Gambar 36. TIA Portal V11. Untuk membuat project baru pilih create new project kemudia isi kolom – kolom yang sudah disediakan seperti nama project, direktori penyimpanan project, dan nama programmer kemudian pilih create button untuk melanjutkan ke tahap berikutnya.
42
Modul Praktikum PLC
Gambar 37. create new project. Tentukan jenis PLC yang akan digunakan, siemens memiliki beberapa jenis PLC diantaranya S7-300, S7-400 dan S7-1200. Untuk mendeklarasikan jenis PLC tersebut, pilih menu configure a device.
Gambar 38. configure a device Karena disini kita akan mendeklarasikan PLC baru, pilih add new device. Beri nama device semisal “PLC1” kemudian kita tentukan jenis PLC yang akan digunakan. Karena di laboratorium tersedia tipe S7-300, untuk itu kita pilih tipe tersebut.
43
Modul Praktikum PLC
Gambar 39. pemilihan tipe PLC Untuk tipe S7-300 terdiri dari berbagai macam CPU, sama seperti Omron pada CJ1M yang terdiri dari CPU 21, 22, 11 dan 12. Berbeda tipe CPU berbeda juga tambahan fasilitas bawaannya, ada yang support untuk komunikasi profinet dan MPI sekaligus ada juga yang hanya support komunikasi MPI. Semua tipe CPU PLC siemens S7-300 di laboratorium otomasi dan robotika adalah CPU 315-2 DP dengan nomor seri 315-2AH14-0AB0 yang mendukung untuk komunikasi MPI.
Gambar 40. CPU 315-2 DP support MPI + DP Interface Pilih tipe cpu dan nomor seri yang sesuai kemudian tambahkan (add). Pada window selanjutnya kita tambahkan modul – modul ekspansi dengan cara drag and drop, library modul ada pada menu sebelah kanan window. Berikut adalah urutan modul mulai dari slot 1, slot 4 dan seterusnya. 44
Modul Praktikum PLC
1. PS 307 2A no seri 307-1BA01-0AA0 2. CPU 315-2 DP no seri 315-2AH14-0AB0 3. Dikosongkan 4. DI 16 x 24 VDC n seri 321-1BH02-0AA0 5. DI 16 x 24 VDC n seri 321-1BH02-0AA0 6. DO 16 x REL 120/230 VAC no seri 322-1HH01-0AA0 7. DO 16 x REL 120/230 VAC no seri 322-1HH01-0AA0
Gambar 41. susunan modul dan pengalamatan (addressing) Setelah proses penyusunan modul dapat dilihat pada gambar 34, bagian bawah window terdapat address atau alamat word. Pada slot ke empat karena modul digital atau DI tersebut memiliki 16 channel sedangkan 1 alamat word pada sistem memori PLC siemens hanya terdiri dari 8 bit, maka membutuhkan 2 alamat word sekaligus dimulai dari 0.00 – 0.07 dilanjutkan dengan 1.00 – 1.07 sehingga total 16 bit. Hal yang sama berlaku untuk slot ke lima, enam dan tujuh karena sama – sama memiliki 16 channel. Penyusunan modul atau konfigurasi hardware memang dilakukan secara manual berbeda dengan omron dimana konfigurasi hardware dapat diupdate secara otomatis melalui I/O table pada saat mode online. Apabila konfigurasi hardware sudah sesuai selanjutnya adalah transfer konfigurasi tersebut 45
Modul Praktikum PLC
ke dalam hardware CPU PLC atau simulator jika masih dalam tahap pengujian program. Pertama ubah mode menjadi online gambar 35.
Gambar 42. Go online Pilih interface yang akan digunakan gambar 36, jika kabel MPI sudah terhubung dengan hardware PLC maka ubah interface menjadi MPI adapter. Sedangkan jika belum terhubung maka pilih interface simulator kemudian go online dan lanjutkan dengan proses downloading ( tekan simbol
pada window konfigurasi
hardware sebelah atas dan lanjutkan sampai proses download selesai).
Gambar 43. PG/PC Interface 46
Modul Praktikum PLC
Konfigurasi hardware telah selesai dilakukan langkah selanjutnya adalah pemrograman dengan ladder diagram. Perhatikan gambar 37, menu sebelah kiri adalah project properties dimana sebelumnya telah kita lakukan konfigurasi hardware (device configuration), untuk memulai pemrograman pilih menu program blocks kemudian arahkan kursor ke main (OB1) klik 2x untuk menampilkan ladder diagram. Pada window ladder diagram sama halnya dengan omron untuk meletakkan kontaktor maupun koil tersedia simbol – simbol tersebut pada bagian atas window ladder atau pada menu sebelah kanan. Istilah rung atau baris pada TIA Portal disebut network, cara menambah network atau baris dapat dilakukan dengan memilih menu insert – network.
Gambar 44. ladder diagram Agar lebih mudah pada saat pemrograman, deklarasikan terlebih dahulu alamat bit input maupun output, alamat bantu (MB / memory bit) dan alamat word (MW / memory word) jika dalam pemrograman kita menggunakan instruksi menengah seperti compare dan aritmatik. Deklarasi simbol untuk masing – masing alamat terdapat pada menu sebelah kiri (PLC tags – default tag table).
47
Modul Praktikum PLC
Gambar 45. PLC tags Kembali lagi ke ladder diagram, dengan mendeklarasikan tag name untuk masing – masing alamat bit akan memudahkan kita pada saat proses pemrograman. Setelah meletakkan kontaktor NO misalnya, untuk mendeklarasikan alamat bit, cukup dengan memasukkan tag name maka secara otomatis keluar listbox yang menunjukkan tag name apa saja yang sudah di deklarasikan.
Gambar 46. tag name yang sudah dideklarasi pada default tag table Proses online dan download ladder diagram sama seperti proses download pada saat konfigurasi hardware atau penyusunan modul. Soal : (Tugas Individu) 1. Menurut pendapat anda apa kelebihan dan kelemahan dari kedua software PLC (CX-One dan TIA Portal) yang telah dijelaskan di modul ini? Baik dari segi kemudahan untuk user maupun kelengkapan software?
48
Modul Praktikum PLC
2. Apa perbedaan serial komunikasi pada PLC Omron yang menggunakan RS232 dengan PLC Siemens yang menggunakan komunikasi berbasis RS 485 yang disebut MPI (Multi Point Interface)?
49
Modul Praktikum PLC
PERTEMUAN 11 S7-PLCSIM Simulating Modules Berbeda dengan omron untuk software TIA portal menyediakan sub software tersendiri untuk simulasi program ladder diagram yang telah dirancang.
Gambar 47. S7-PLCSIM Simulating Modules Yaitu S7-PLCSIM, simulator ini dapat digunakan untuk merubah kondisi atau logika pada alamat bit tertentu maupun memodifikasi nilai pada alamat word yang dituju. Tampilan S7-PLCSIM dirancang menyerupai hardware PLC gambar 48.
50
Modul Praktikum PLC
Gambar 48. tampilan utama simulator Kenapa dikatakan mirip karena sama halnya dengan modul siemens pada umumnya terdapat interface untuk merubah mode PLC diantaranya mode stop, mode Run Program, mode Run dan master reset yang seringkali digunakan setiap kali kita mendownload setting PLC via TIA Portal. Misalkan sebuah modul input 16 channel dengan alamat 4.00 s/d 4.07 dan 5.00 s/d 5.07. dan modul output 16 channel dimulai dati 8.00 s/d 8.07 dan 9.0 s/d 9.7. kita buat rangkaian holding circuit seperti gambar 42.
Gambar 49. holding circuit Terdapat dua buah push button yaitu push button start dan push button stop serta lampu masing – masing dialamatkan seperti gambar 42 untuk mensimulasikan ladder yang telah kita rancang buka S7-PLCSIM biarkan program ladder tetap terbuka. Kemudian pada simulator tambahkan variabel input dan output gambar 50. 51
Modul Praktikum PLC
Gambar 50. menambahkan variabel input dan output Sesuai dengan pilihan menu yang ada pada menu insert, ada berbagai pilihan variabel yang dapat kita monitor maupun modifikasi diantaranya input dan output variable (alamat modul ekspansi), bit memory jika kita menggunakan alamat bit bantu dalam ladder diagram, dan timer serta counter apabila kita ingin memonitoring status value dari instruksi timer dan counter. Karena disini kita ingin memodifikasi bit variabel input dan memonitoring bit variabel output, kita masukkan variabel input dan output seperti pada gambar 51.
Gambar 51. tampilan variabel input (IB) dan output (QB) Untuk memodifikasi bit pada alamat IB, ubah format memori kedalam bentuk bit
52
Modul Praktikum PLC
Gambar 52. pemilihan format memori Dengan mengatur alamat memori kedalam format bit, pada satu alamat memori word terdapat total 8 bit secara keseluruhan dari bit ke 0 hingga bit ke 7. Karena alamat word yang digunakan sesuai gambar 42 adalah alamat word 4.x dan 8.x, ubah nilai IB menjadi 4 dan QB menjadi 8.
Gambar 53. sinkronisasi alamat word sesuai ladder diagram Langkah terakhir adalah downloading and testing. Untuk mendownload ladder kedalam simulator S7PLCSIM. Sebelum mendownload pastikan setting interface yang digunakan sama dengan simulator, karena CPU 315-2 DP menggunakan komunikasi via MPI atau RS485 pastikan set PG/PC interface pada menu option jendela manager menggunakan MPI simulator gambar 54.
53
Modul Praktikum PLC
Gambar 54. parameter assignment Download setting hardware yang telah dideklarasikan terlebih dahulu setelah selesai download ladder diagram yang telah dirancang, cara mendownload program ladder diagram yaitu dengan merubah mode CPU pada jendela simulator menjadi RUN-P (Running Program) kemudian pada jendela ladder diagram ubah mode program offline menjadi online melalui simbol mode keluar simbol
sampai indikator online
, kemudian download program ladder menggunakan
dan pilih simbol
untuk memonitor kondisi ladder. Berikut adalah
hasil simulasi menggunakan bantuan S7-PLCSIM
Gambar 55. PB start ditekan
54
Modul Praktikum PLC
Gambar 56. holding circuit bekerja
Gambar 57. PB stop ditekan
55
Modul Praktikum PLC
PERTEMUAN 12 Instruksi dasar 12.1 instruksi timer Karena contoh holding circuit sudah diberikan pada pembahasan sebelumnya, dua instruksi selanjutnya adalah timer dan counter. Berbeda dengan omron yang hanya mempunyai satu jenis timer dan satu jenis counter, pada PLC siemens untuk instruksi timer terdapat 5 jenis timer berdasarkan teknik penggunaannya. Jenis instruksi timer yang sama dengan instruksi timer pada omron adalah on delay timer, gambar 58 adalah contoh penggunaan instruksi timer pada PLC siemens.
Gambar 58. instruksi timer
Instruksi timer disini mempunyai beberapa terminal yang “wajib” digunakan. Berikut adalah keterangan untuk masing – masing terminal : S
= aktifasi instruksi timer
TV
= timer value (format pengisian timer value : S5T#5s, S5T# adalah format awal penggunaan instruksi timer sedangkan untuk timer value dapat diisi sesuai kebutuhan. Contoh apabila kita memasukkan 10 detik maka formatnya S5T#10s (second), memasukkan 0.5 detik karena 0,5 detik setara dengan 500ms sehingga formatnya S5T#500ms)
56
Modul Praktikum PLC
R
=
untuk
mengembalikan
ti
mer value ke kondisi awal Q
= adalah keluaran instruksi timer, keluaran ini bernilai high ketika timer value bernilai 0 atau mencapai setting point.
Sesuai dengan jenisnya, karena instruksi ini bersifat on delay sehingga supaya instruksi timer ini bekerja, sinyal yang masuk ke terminal S harus bersifat kontinyu. Soal : bandingkan penggunaan on delay timer (ODT) dengan, PULSE, PEXT, ODTS dan OFFDT, apa perbedaannya dan jelaskan dengan bantuan simulator! (tugas insdividu)
Gambar 59. jenis – jenis instruksi timer berdasarkan penggunaannya
12.2 Instruksi counter Instruksi counter memiliki 3 macam instruksi yang berbeda berdasarkan teknik penggunaannya, CU (counter up, CD counter down dan CUD counter up down). Penggunaan yang hampir sama dengan instruksi counter pada omron adalah CD atau counter down, gambar... menunjukkan penggunaan instruksi CD.
57
Modul Praktikum PLC
Gambar 60. Penggunan instruksi counter down Instruksi counter harus diaktifkan terlebih dahulu melalui terminal S, oleh karena itu kenapa pada baris pertama terdapat rangkain holding untuk mengaktifkan counter. Terminal CD berfungsi sebagai penerima sinyal diskrit, umumnya terhubung langsung dengan alamat sensor. PV adalah counter value, format penggunaannya yaitu C# (format awal) kemudian berapa counter value yang diinginkan misalkan 5, sehingga formatnya C#5. Nilai PV akan berkurang apabila terminal CD menerima masukan sinyal diskrit. Keluaran instruksi counter down ini pada terminal Q bernilai high saat terminal S pertama kali diaktifkan dan bernilai low saat counter value atau PV bernilai nol. Terminal R berfungsi untuk mengembalikan counter value ke nilai awal. Jika menginginkan keluaran Q bernilai high saat counter value mencapai setting point maka keluaran sinyal terminal Q dapat dimodifikasi dengan memanfaatkan instruksi up down beserta set reset seperti pada gambar 54.
58
Modul Praktikum PLC
Gambar 61. modifikasi keluaran sinyal instruksi counter (n) atau instruksi down yang dapat ditemukan pada sub instruksi bit logic, merupakan instruksi yang menerima perubahan sinyal dari rising edge atau batas atas atau kondisi high = “1” yang berubah ke falling edge atau batas bawah atau kondisi low = “0”, sinyal keluaran yang dihasilkan oleh instruksi ini tidak bersifat kontinyu hanya 1x cycle time. Oleh sebab itu kenapa coil yang dipakai bukan coil biasa akan tetapi instruksi set yang berfungsi sama seperti holding circuit. Berkebalikan dengan instruksi down, instruksi up (p) merupakan instruksi yang mampu menerima perubahan dari falling edge ke rising edge, karena keluaran sinyal yang dihasilkan juga 1 x cycle time maka penggunaannya dapat digabung menggunakan instruksi set maupun reset. Soal : bandingkan penggunaan counter down CD dengan CU dan CUD, apa perbedaannya dan jelaskan dengan bantuan simulator! (tugas individu).
59
Modul Praktikum PLC
PERTEMUAN 13 Instruksi menengah 13.1 Instruksi move Penggunaan instruksi move pada plc siemens sedikit berbeda, gunakan memori MW apabila dalam pemrograman ladder diagram memakai instruksi menengah seperti instruksi move, campare dan aritmatik. Pengalamatan memori mw menggunakan pola bilangan cacah genap dimulai dari 0,2,4,6,8,10,12 dan seterusnya.karena alamat bilangan ganjil disini digunakan sebagai work area memory sehingga tidak untuk diakses atau dipakai (hal ini berlaku untuk memori MW). Contoh penggunaan instruksi move pada gambar 62.
Gambar 62. penggunaan instruksi move Untuk membuktikan apakah nilai dari alamat awal (IN) sudah digandakan ke alamat tujuan (OUT) gunakan bantuan simulator, tambahkah variabel bit memory kemudian ganti alamat MB menjadi MW dan format memori menjadi desimal. Kemudian ubah alamat MW sesuai dengan ladder diagram (MW2 dan MW4). Ubah nilai pada MW2 kemudian aktifkan bit I4.0 (start), dan perhatikan apakah nilai pada MW2 sama dengan MW4, jika sama penggunaan instruksi move berhasil. 60
Modul Praktikum PLC
soal : apakah perbedaan MW dan MB, apakah alamat MB 4.0 dapat dikatakan sebagai bagian dari alamat MW 4? ( tugas individu) 13.2 instruksi compare Sama halnya seperti instruksi move gunakan alamat memori MW dengan pola bilangan cacah genap untuk menggunakan instruksi compare. Perhatikan gambar instruksi compare berikut.
Gambar 63. instruksi compare Instruksi compare disini lebih bersifat fleksibel karena penggunaanya dapat digunakan untuk membandingkan lebih dari dua variabel dan dapat dipakai sesuai kebutuhan atau operator kondisi yang dibutuhkan saja. 13.3 Instruksi aritmatik instruksi dasar aritmatik seperti penjumlahan, pengurangan, pembagian dan perkalian juga tersedia pada PLC siemens dengan format berbagai macam mulai dari integer sampai dengan double integer, double integer digunakan apabila pemakaian instruksi aritmatik memakai lebih dari 2 alamat word 2x8bit = 16 bit = 61
Modul Praktikum PLC
65535 desimal. Gambar berikut adalah contoh penggunaan instruksi aritmatir pada ladder diagram.
Gambar 64. instruksi aritmatik single integer Urut dari atas ke bawah pada gambar... adalah instruksi penjumlahaan (ADD_Integer), pengurangan (SUB_Integer), perkalian (MUL_Integer) dan pembagian (DIV_Integer). Soal : sebuah sistem pengisian zat cair mempunyai dua storage tank masing – masing berkapasitas 400 liter, storage tank yang pertama berisi zat cair tipe A dan storage tank yang kedua berisi zat cair tipe B. agitator berkapasitas 400 liter berfungsi sebagai tempat pencampuran zat cair A dan zat cair B. Kompisisi pencampuran kedua zat cair diatur berdasarkan pemilihan aktifasi push button oleh operator, dengan keterangan : 62
Modul Praktikum PLC
Push button 1 ditekan, komposisi zat cair A adalah 20% dan zat cair B 80% dari total kapasitas agitator. Push button 2 ditekan, komposisi zat cair A adalah 40% dan zat cair B 60% dari total kapasitas agitator. Push button 3 ditekan, komposisi zat cair A adalah 75% dan zat cair B 25% dari total kapasitas agitator. jika kondisi agitator berada pada kapasitas maksimum maka valve A dan valve B tertutup dan motor pengaduk mulai bekerja selama 20 detik. Setelah 20 detik maka valve outlet terbuka hingga volume agitator bernilai 0 dan valve outlet tertutup.
Gambar 65. soal instruksi menengah 63
Modul Praktikum PLC
PERTEMUAN 14 Kontrol digital Bahan :
Alat :
kabel 50cm + banana plug
25 buah
Relay 24 VDC
2 buah
Push button
2 buah
obeng
1 buah
AVO meter
1 unit
MPI adapter
1 unit
PLC siemens + exp. Modul
1 unit
Tujuan : mahasiswa memahami konsep wiring digital pada modul PLC siemens, mampu merancang program ladder kontrol digital dan troubelshooting Karena modul PLC siemens sudah terhubung dengan terminal utama dan wiring common terminal pada masing – masing modul ekspansi baik untuk modul digital input maupun digital output terhubung dengan polaritas negatif sehingga wiring modul ekspansi secara kesuluruhan adalah sinking. Pada pertemuan ini terdapat 3 modul yang harus diselesaikan permasalahannya oleh masing – masing kelompok modul tersebut diantaranya modul motor DC, modul pneumatic dan modul traffic light, berikut penjelasan soal tiap modul : 14.1 modul motor DC
Gambar 66. Modul motor DC 64
Modul Praktikum PLC
soal : gunakan modul dc motor dan position control, jika push button 1 ditekan maka posisi balok akan bergeser ke sebelah kiri hingga mengenai limit switch, saat limit switch dikenai oleh balok tersebut mengakibatkan motor dc berputar berlawanan arah jarum jam (ccw). Sebaliknya saat push button 2 ditekan maka posisi balok bergeser ke sebelah kanan, dan saat mengenai limit switch sebelah kanan maka motor DC bergerak searah jarum jam (cm). Tips : gunakan relay 24VDC untuk merubah arah putar / membalik polaritas motor DC. 14.2 modul pneumatik
Gambar 67. Modul pneumatik soal : silinder 1 +
: posisi piston keluar
silinder 1 -
: posisi piston masuk
silinder 2 +
: posisi piston keluar
sinder 2 -
: posisi piston masuk
push button 1 ditekan silinder 1 + dan silinder 2 - , push button 2 ditekan silinder 1 - dan silinder 2 + , kedua push button ditekan silinder 1 + dan silinder 2 +, kedua push button dilepas silinder 1 - dan silinder 2 - .
65
Modul Praktikum PLC
14.3 modul traffic light
Gambar 68. Modul traffic light soal : urutan arah traffic light berturut – turut dari atas, kiri, bawah, kanan kemudian kembali lagi ke atas (berlawanan arah jarum jam). Urutan lampu yaitu merah, hijau, kuning dan kembali lagi ke merah. Interval waktu hijau dan kuning untuk keempat traffic light adalah sama, 4 detik untuk lampu hijau dan 3 detik (blinking) untuk lampu kuning, sedangkan lampu merah menyesuaikan berdasarkan urutan arah. Sistem aktif saat push button 1 ditekan dan mati saat push button 2 ditekan.
66
Modul Praktikum PLC
PERTEMUAN 15 Pemrograman dengan konverter digital to analog Bahan :
Alat :
push button
3 buah
Kabel connector konverter
1 unit
Kabel 50cm + banana plug
2 buah
AVO meter
1 buah
MPI adapter
1 unit
PLC siemens + exp. Modul
1 unit
Inverter
1 unit
DA converter
1 unit
Tujuan : mahasiswa mampu memahami pemrograman dengan konverter digital to analog, mampu menguasai pemrograman tingkat menengan dan aplikasinya untuk kontrol analog.
Gambar 69. DA converter 67
Modul Praktikum PLC
Berikut adalah keterangan modul sesuai penomoran pada gambar 69 : 1. terminal socket to output module 2. self tester, penggunaannya bersamaan dengan terminal socket dengan urutan warna kabel : Putih Abu – abu Ungu Hijau Kuning Jingga Merah Coklat
: D0 : D1 : D2 : D3 : D4 : D5 : D6 : D7
3. probe socket to AVO meter 4. meter range selector 5. analog output to device (aktuator analog ; inverter, control valve) 6. 220 VAC supply socket 7. reference for operational amplifier 8. power switch Langkah – langkah percobaan : 1. lakukan self tester sebagai prosedur kalibrasi DA converter 2. hubungkan supply socket dengan sumber tegangan. 3. hubungkan terminal cable dari terminal socket menuju probe socket untuk selftester 4. atur selector pada kondisi 15V 5. aktifkan semua toggle switch (kondisi high) dan pastikan keluaran analog output maksimum adalah 10 VDC dengan mengatur tegangan referensi pada operational amplifier 6. catat tegangan referensi yang dibutuhkan pada saat keluaran analog bernilai 10 VDC 7. kemudian ambil data untuk kondisi berikut : No.
Binary switch
Decimal value
1
00000000
0
Analog output ....... 68
Modul Praktikum PLC
2
00000001
1
.......
3
00000011
3
.......
4
00000111
7
.......
5
00001111
15
.......
6
00011111
31
.......
7
00111111
63
.......
8
01111111
127
.......
9
11111111
255
.......
8. gambarkan grafik hubungan antara nilai desimal dan keluaran terminal analog, apakah grafik masih linear atau dapat diartikan konverter masih layak digunakan? 9. laporkan hasil analisa grafik ke pembimbing untuk mendapatkan acc pengerjaan soal.
Soal : terdapat 3 mode pemilihan kecepatan motor, mode yang pertama adalah kecepatan 25 %, mode kedua adalah kecepatan 50% dan mode ketiga adalah kecepatan penuh atau 100 % pemilihan mode tersebut berdasarkan pemilihan push button : Push button 1 untuk mode 1 Push button 2 untuk mode 2 Push button 3 untuk mode 3 Dan menekan push button 1 dan 2 secara bersamaan untuk mematikan sistem. (tugas kelompok)
69
Modul Praktikum PLC
PERTEMUAN 16 Evaluasi Akhir Semester
Evaluasi Akhir Semester Evaluasi individu materi soal meliput kontrol digital, kontrol analog dengan DA converter. 1 kloter = 4 anak, waktu pengerjaan 30 menit. Closed book. Wiring (25 %), ladder (35 %) dan troubleshooting + kompetensi (40%).
70
