FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
DASAR PEMILIHAN PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) UNTUK SISTEM KENDALI PROSES PADA INDUSTRI MANUFAKTUR oleh Dedi R Kusumadi,ST *) Abstraksi Dalam otomasi sebuah mesin atau proses, identifikasi kebutuhan objek yang akan dikendalikan adalah hal mutlak. Langkah selanjutnya adalah menentukan topologi jaringan terbaik untuk sistem yang akan dibangun. Untuk mengakomodasi semua kebutuhan sistem agar dihasilkan unjuk kerja yang baik, kemampuan hardware dari subsistem terkecil sekalipun harus dapat diandalkan. Programmable Logic Controller (PLC) merupakan main device yang mencirikan secara umum performance keseluruhan sistem. Mengambil keputusan secara sepintas tanpa melakukan pendekatan yang benar dalam memilih PLC akan berakibat fatal yang akan mempengaruhi performance seluruh sistem, disisi lain biaya ekstra bisa saja muncul. Kemungkinan lain yang bisa terjadi adalah meredesain sistem dengan mengganti peralatan yang baru walaupun peralatan lama masih layak untuk dipakai tetapi tidak kompatibel, hal ini tentu akan membuat biaya material dan jasa yang harus ditanggung akan sangat mahal, disamping itu banyak waktu yang produktif akan terbuang percuma. Ulasan berikut ini akan membantu user dalam melakukan pemilihan PLC yang tidak “cepat usang” sesuai untuk plantnya agar dihasilkan kendali proses industri yang efisien, efektif, dan ekonomis. Kata Kunci: Range PLC, Centralized Control, Distributed Control, Individual Control, Mean-Time-BetweenFailure (MTBF), Burn-in Process
1. Introduksi PLC tersedia dalam berbagai bentuk dan ukuran dengan rentang kemampuan yang luas. Untuk tingkat rendah adalah PLC yang hanya digunakan sebagai “pengganti relay” dengan I/O yang mempunyai jumlah dan kemampuan minimum. Untuk tingkat tinggi adalah PLC yang dibentuk dalam sistem supervisory control dengan kemampuan, ukuran, dan cakupan yang luas dimana memegang peranan utama pada hirarkis sistem yang dilengkapi kemampuan kontrol dan akuisisi data. Diantara kedua tingkat ekstrim jenis PLC ini terdapat PLC multifungsi yang berkemampuan unutk melakukan komunikasi sehingga bisa diintegrasikan dengan bermacam peripheral. Disamping itu mempunyai kemampuan untuk diekspansi sesuai perkembangan sistem.
Memutuskan pilihan PLC yang sesuai dengan aplikasinya menjadi semakin sulit dengan meledaknya produk baru untuk penggunaan general maupun untuk penggunaan khusus. Pendekatan dalam pemilihan sistem PLC adalah langkah utama yang diambil desainer untuk memilih produk yang terbaik. PLC yang nantinya dipilih akan mempengaruhi beberapa faktor, jadi desainer harus menentukan karakteristik mana yang sesuai dengan sistem kontrol dan PLC mana yang paling baik dalam penggunaan saat ini dan untuk kebutuhan mendatang. 2. Ukuran PLC dan Cakupannya Hal pokok yang harus dimengerti dalam mengevaluasi kebutuhan system adalah, desainer harus mengerti perbedaan range dari produk-produk PLC dan feature tipikal yang ada di tiap range. Pemahaman ini akan membuat desainer lebih cepat dalam
Lembaran Publikasi Ilmiah Pusdiklat Migas
105
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
mengidentifikasi tipe produk yang paling ekivalen dengan sistem yang akan dibangun serta yang paling cocok untuk kebutuhan penggunaan. Gambar 1 adalah ilustrasi range produk PLC yang dibagi dalam lima area utama. Dasar pembagian PLC secara simple dapat dilakukan dengan mengetahui jumlah input dan output dari sistem yang dapat diakomodasi (I/O Count), memory yang tersedia untuk aplikasi program, dan sistem hardware secara umum serta struktur software-nya. Semakin banyak I/O, kompleksitas dan biaya sistem akan semakin besar, yang pada akhirnya akan membutuhkan kapasitas memory, variasi module I/O, dan kemampuan set instruksi.
mempunyai range small PLC, karena mempunyai feature tambahan yang ditanamkan maka mempunyai kemampuan setara dengan feature PLC standar pada range medium. Riilnya adalah, karena jumlah I/O-nya, maka small PLC dikategorikan dalam daerah 2, tetapi karena terdapat feature analog control yang ditanamkan kepadanya, maka hal ini sama dengan PLC range medium dengan kondisi standar. Maka produk PLC tersebut masuk dalam wilayah overlapping yaitu di daerah A.
2.1.
Segmen 1: Micro PLC Micro PLC digunakan dalam aplikasi yang hanya membutuhkan pengendalian peralatan dengan I/O sedikit, seperti pada pengendalian conveyor kecil. Tetapi ada beberapa micro PLC yang diberi kemampuan untuk melakukan operasi monitoring analog I/O (contohnya monitoring temperature atau monitoring aktivitas sebuah output). Table 1 adalah list feature standar dari micro PLC.
Gambar 1. Range Produk PLC dilihat dari I/O dan Kompleksitas-Biaya Daerah berwarna biru A, B, C adalah daerah yang menunjukkan PLC yang mempunyai feature tambahan (bukan standar). Misalnya PLC yang
• • • • • • • • •
Gambar 2. Micro PLC dari Direct Cumming tipe Direct DL 105
Micro PLCs Up to 32 I/O 16 bit processor Relay replacer Memory up to 1 K Digital I/O Built-in I/Os in a compact unit Master control relays Timers and counters Programmed with handheld programmer
Tabel 1. Feature Standar dari Micro PLC
Lembaran Publikasi Ilmiah Pusdiklat Migas
106
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
2.2.
Segmen 2: Small PLC Small PLC banyak digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan kontrol ON/OFF untuk logic sequencing dan timing function. PLC ini seperti micro PLC banyak digunakan sebagai kontrol individu untuk pengendalian mesin kecil. Jarang sekali tipe ini berbentuk single board (kompak).
Gambar 3. PLC daerah A yang mampu menangani lebih dari 72 diskrit dan 4 analog I/O (SLC500 dari Allen-Bradley)
Area A. Area A adalah PLC yang mempunyai jumlah 64 sampai 128 I/O yang merupakan feature standar kategori medium PLC. Kemampuan yang ditambahkan pada small PLC ini mengijinkan dia untuk digunakan dalam aplikasi yang memerlukan jumlah I/O yang secara efektif tidak terlalu besar, kemungkinan kebutuhan analog I/O, operasi matematika, interface I/O bus network, LAN, remote I/O, dan/atau kemampuan penanganan data secara terbatas. Tipikal aplikasi dari PLC area A adalah untuk mengendalikan mesin kecil dengan individual kontrol yang dihubungkan dalam LAN. Tabel 2 adalah list standar feature dari small PLC.
• • • • • • • • • • •
Small PLCs Up to 32 I/O 16 bit processor Relay replacer Memory up to 2 K Digital I/O Local I/O only Ladder or Boolean language only Master control relays Timers/counters/shift registers Drum timers or sequencers Programmed with handheld programmer
Tabel 2. Feature Standar dari Small PLC mempunyai hardware yang fleksibel serta feature software lebih kaya dari PLC 2.3. Segmen 3: Medium PLC Medium PLC (gambar 4) digunakan dalam sebelumya. aplikasi yang membutuhkan lebih dari 128 I/O, kontrol analog, manipulasi data, dan kemampuan Area B. Area B adalah medium PLC yang aritmatik. Secara umum, PLC dengan segmen ini mempunyai lebih banyak memory,
Lembaran Publikasi Ilmiah Pusdiklat Migas
107
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
kemampuan menangani tabel, PID, dan kemampuan eksekusi subrutin dari pada medium PLC diluar area B dalam segmen 3. Selain itu, PLC di area ini mempunyai kemampuan aritmatik dan penanganan instruksi data yang lebih baik.
Gambar 4 tersebut diatas adalah tipe medium PLC dengan processor 5/11 dan 5/20 dengan kapasitas lebih dari 512 I/O dari Allen-Bardley dan PLC Omron yang masuk pada Area B tipe CV500 yang dilengkapi dengan sebuah modul temperature control. (lebih dari 1024 I/O)
Gambar 4. Medium PLC
• • • • • • • • • • • • • •
Medium PLC Up to 1024 I/O • Math capabilities Addition 16 or 32 bit processor Substraction Relay replacer and analog control Multiplication Memory up to 4 K word Division Expandable to 16 K • Limited data handling Digital I/O Compare Analog I/O Data conversion Local and remote I/O Move register/file Ladder or Boolean Language Matrix functions Function block/high level language • Special function I/O modules Master control relays • RS-232 communication port Timers/counters/shift registers • Local Area Network Drum timers and sequencers • Support I/O bus network Jump
Tabel 3. Feature Standar dari Medium PLC
2.4.
Segmen 4: Large PLC Large PLC (lihat gambar 5) digunakan untuk pengendalian tugas yang lebih kompleks yang membutuhkan manipulasi data yang lebih ekstensif, akuisisi data, dan reporting. Perkembangan software ke depan melengkapi produk ini dengan komputasi numeric. Tabel 4 adalah standar feature list dari Large PLC ini. Gambar 5. Large PLC Mitsubihi A3NCPU dengan kapasitas 2048 I/O
Lembaran Publikasi Ilmiah Pusdiklat Migas
108
FORUM IPTEK
• • • • • • • • • • • • • • • • • •
Vol 13 No. 03
Medium PLC Up to 4096 I/O • Math capabilities Addition 16 or 32 bit processor Substraction Relay replacer and analog control Multiplication Memory up to 12 K word Division Expandable to 128 K Square root Digital I/O Double precision Analog I/O • Extended data handling Local and remote I/O Compare Ladder or Boolean Language Data conversion Function block/high level language Move register/file Master control relays Matrix functions Timers/counters/shift registers Block transfer Drum timers and sequencers Binary tables Jump ASCII tables Subroutines. Interrupts • Special function I/O modules PID modules or system software PID • RS-232 communication port One or two RS-232 communication • Local Area Network ports • Support I/O bus network Host computer communication modules
Tabel 4. Feature standar dari Large PLC
Area C. PLC pada area C pada segmen 4 mempunyai kapasitas memory aplikasi yang besar demikian pula I/Onya. PLC ini juga mempunyai kemampuan yang lebih handal untuk operasi matematik dan penanganan data dari pada large PLC diluar area C dalam segmen 4. Gambar 6 menunjukkan contoh dari tipe PLC ini.
2.5.
Segmen 5: Very Large PLC Very Large PLC (gambar 7) digunakan dalam pengendalian yang sangat rumit dan aplikasi akuisisi data yang memerlukan memory yang besar dan kebutuhan jumlah I/O yang banyak. Remote I/O dan interfacenya merupakan feature standar dari PLC ini. Tipikal aplikasi PLC ini misalnya pada industri baja, kimia, dan refeneri. PLC ini biasanya diimplementasikan dalam supervisory controller besar dengan sistem distributed control. Tabel 5 feature list standar yang ditemui dari PLC segmen ini.
Gambar 6. PLC pada Area C Gambar 6 adalah contoh PLC Area C dari Gidding & Lewis PIC900 yang mempunyai lebih dari 3168 I/O dan motion I/O, IEC Programming, dan kemampuan matematik floating point.
Lembaran Publikasi Ilmiah Pusdiklat Migas
109
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
Gambar 7. Very large PLC tipe PLC-3 dari AllenBradley dengan kemampuan 8190 I/O
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
Medium PLC Up to 8192 I/O 32 bit processor or multiprocessor Relay replacer and analog control Memory up to 64 K word Expandable to 1 meg Digital I/O Analog I/O Remote analog I/O Remote special modules Local and remote I/O Ladder or Boolean Language Function block/high level language Master control relays Timers/counters/shift registers Drum timers and sequencers Jump Subroutines. Interrupts Special function I/O modules PID modules or system software PID Two or more RS-232 communication ports Host computer communication modules
•
•
• •
Math capabilities Addition Substraction Multiplication Division Square root Double precision Floating point Cosine functions Powerfull data handling Compare Data conversion Move register/file Matrix functions Block transfer Binary tables ASCII tables LIFO FIFO Machine diagnostic Support I/O bus network
Tabel 5. Feature Standar dari Very Large PLC
ini dan kedepannya tidak dievaluasi secara 3. Penentuan Sistem Process Control Pemilihan PLC yang benar untuk sebuah benar, maka sistem kontrol akan cepat tidak mesin atau proses harus dievaluasi bahwa bukan sesuai kebutuhan dan usang. hanya dari kebutuhan dasar saat itu, tetapi juga untuk kebutuhan mendatang. Apabila tujuan saat
Lembaran Publikasi Ilmiah Pusdiklat Migas
110
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
Selalu melihat ke depan dalam memilih PLC akan meminimalkan biaya perubahan dan penambahan sistem. Sebagai contoh, dengan perencanaan dan studi yang tepat, ekspansi memory ke depan hanya membutuhkan memory modul untuk instalasinya, sehingga peripheral tambahan dapat mudah dihubungkan, demikian pula peralatan penghubung ke port komunikasi. Jaringan lokal untuk kedepannya dapat pula dengan mudah diintegrasikan dengan PLC untuk skema perluasan komunikasi plant.
input/output diskrit AC mempunyai tegangan 24 sampai 240 volt, dan tipikal input/output DC mempunyai tegangan 5 sampai 240 V.
Rangkaian input bervariasi tergantung pabrik PLC yang membuatnya. Sirkuit debouncing yang memproteksi terhadap sinyal liar, proteksi surja yang melindungi dari energi transient yang besar terdapat pada rangkaian input. Contoh rangkaian input yang cukup bagus salah satunya adalah rangkaian optical atau transformator yang mengisolasi antara Setelah aplikasi pengendalian dasar ditentukan, input high power dengan interface rangkaian user harus mulai melakukan evaluasi kebutuhan control logic. PLC yang meliputi: Dalam mengevaluasi output diskrit, kuncinya • Input/Output adalah karakteristik: fuse, proteksi surja • Organisasi Sistem Kontrol transient, dan isolasi antara power dengan • Memory rangkaian logic. Rangkaian fuse internal • Software dalam PLC akan menaikkan biaya, tetapi • Peripheral • Karakretistik Fisik dan biasanya biayanya lebih kecil bila rangkaian fuse diinstal secara eksternal. Sirkuit fuse Environmental internal ini juga mudah diakses sehingga penggantian fuse tidak memerlukan 3.1. Pertimbangan Input/Output pemutusan peralatan lain untuk periode waktu Menentukan kebutuhan jumlah I/O adalah yang lama. Selain itu rangkaian fuse output langkah pertama dalam pemilihan PLC. Bila mempunyai indikator yang keputusan untuk mengotomasi sebuah mesin atau harus menunnjukkan kalau fuse terbakar. Fuse proses akan diambil, penentuan jumlah I/O secara mempuyai rating arus dan temperature operasi sederhana dapat dilakukan, yaitu dengan 0 menghitung peralatan diskrit atau analog yang spesifik (tipikalnya 60 F) yang sesuai dengan akan dimonitor atau di kontrol. Cara ini akan persyaratan penggunaan. membantu mengidentifikasi ukuran minimum yang harus dipenenuhi PLC. Ingat bahwa PLC kedepannya harus bisa diekspansi dan mempunyai cadangan I/O (tipikalnya 10% sampai 20% cadangan I/O), meskipun cadangan ini tidak berpengaruh terhadap pemilihan size PLC.
Analog input/output. Interface analog input/output menyensor sinyal yang dihasilkan oleh transducer. Interface ini mengukur kuantitas seperti flow, level, temperature, pressure dan digunakan untuk mengendalikan tegangan atau arus output yang diumpankan ke final element control. Tipikal rating interface ini adalah -10 sampai +10, 0 sampai +10 V, 4 sampai 20 mA, dan 10 sampai 50 mA.
Input/Output diskrit. Interface input/output dengan rating standar tersedia untuk sinyal dari sensor dan switch (misalnya push button, limit switch, dll), demikian pula untuk peralatan kontrol ON/OFF seperti lampu pilot, alarm, motor starter, dll. Jika peralatan input/output ini menerima Beberapa produsen PLC menyediakan power dari sumber terpisah, maka rangkaian interface analog khusus untuk menerima interface diskrit harus diisolasi. Tipikal sinyal yang lemah seperti RTD dan
Lembaran Publikasi Ilmiah Pusdiklat Migas
111
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
Themocouple. Tipikal modul interface ini menyediakan kombinasi untuk sinyal RTD dan Thermocouple dalam satu modul. User harus melakukan konsultasi ke vendor untuk persyaratan khusus yang diminta. Input/Output dengan Fungsi Khusus. Kadangkadang sebuah aplikasi memerlukan sebuah I/O dengan kondisi khusus. Contohnya untuk positioning, fast input, frekuensi, dst.) yang tidak mungkin dilayani oleh modul I/O standar. Tipikalnya, interface ini memproses semua field data dalam modul itu sendiri, sehingga akan meringankan kerja Central Processor Unit (CPU) PLC dan tidak memakan waktu. Sebagai contoh adalah modul PID, positioning dengan tiga sumbu, dan stepper motor yang merupakan I/O dengan fungsi khusus yang membuat implemetasi pengendalian menjadi lebih mudah. Modul ini mereduksi pemrograman dan waktu implementasinya. Remote Input/Output. Modul untuk remote I/O demikian pula, efektif dalam biaya sebagai peralatan proses, khususnya bila digunakan dalam system yang besar. Subsistem remote I/O yang ditempatkan jauh dari CPU PLC dan dihubungkan dengan kabel twisted-pair secara dramatis mereduksi biaya wiring, baik dari biaya jasa dan materialnya. Keuntungan yang lain adalah, input dan output secara strategis dapat digroupkan untuk mengontrol bagian mesin-mesin yang jauh atau seksi dari sebuah mesin atau proses. Grouping ini menghasilkan kemudahan dalam maintenance dan start up dapat dilakukan tanpa mempengaruhi sistem yang lain.
pengendalian yang tidak terpusat dalam sistem PLC. Network bus I/O menyediakan sebuah topologi yang mengijinkan untuk koneksi langsung peralatan di lapangan ke sebuah bus jaringan yang berupa wiring sederhana. Pada saat yang bersamaan, jaringan ini mengijinkan PLC secara langsung menerima informasi dari peralatan I/O di lapangan tentang status dari peralatan tersebut. Tetapi system I/O peralatan lapangan tersebut harus kompatibel dengan network bus I/O agar dihasilkan pengendalian yang kaya akan feature komunikasi ini. 3.2.
Organisasi Sistem Kontrol Dengan munculnya konten baru dari PLC yang lebih smart, penentuan organisasi sistem kontrol menjadi satu hal yang sangat penting untuk dipertimbangkan. Pertanyaannya adalah, tipe organisasi sistem PLC apa yang seharusnya dipakai? Pertanyaan ini sering muncul saat melakukan otomatisasi proses. Dengan mengetahui penggunaan proses dan kebutuhan pengendalian untuk masa depan akan akan membantu user untuk menentukan tipe organisasi pengendalian dan PLC-nya. Kemungkinan konfigurasi pengendalian yang dapat dilakukan meliputi individual control, centralized control, dan distributed control. Gambar 8 mengilustrasikan konfigurasi ini.
Sebagian besar PLC yang mempunyai remote I/O juga mempunyai remote digital I/O. Bilamana user yang membutuhkan remote analog I/O, maka harus melihat apakah produk PLC yamg dipilih mempunyai feature ini. Network Bus I/O. Network bus I/O, dimana terdapat bus peralatan dan network bus untuk proses, bisa dipertimbangkan untuk penggunaan
Lembaran Publikasi Ilmiah Pusdiklat Migas
112
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
Gambar 8. Konfigurasi tipe pengendalian
mengatasi masalah ini,. Beberapa produk menawarkan opsi redundan ini.
Individual Control. Individual control atau kontrol terpisah dan berdiri sendiri digunakan bila PLC mengontrol mesin tunggal dengan hanya local I/O saja, atau dengan local I/O dan sedikit remote I/O. Normalnya, tipe kontrol ini tidak memerlukan komunikasi dengan PLC lain ataupun komputer. Individual control banyak digunakan untuk OEM (Original Equipment Manufacture) dan peralatan end-user seperti mesin injection moulding, small machine tools, mesin proses batch kecil. Bila memutuskan untuk menggunakan tipe ini, user harus mempertimbangkan kemungkinan komunikasi internal dalam satu produk PLC itu sendiri untuk perkembangan ke depan. Sehingga user dapat memilih PLC yang sesuai untuk mencegah extra design yang mahal dikemudian hari. Centralized Control. Centralized control digunakan untuk mengontrol beberapa mesin atau beberapa proses. Tipe kontrol ini bisa mempunyai banyak sub system yang tersebar di wilayah pabrik. Tiap subsistem ini dapat diinterfacekan dengan peralatan I/O spesifik yang bisa saja berhubungan atau tidak berhubungan terhadap pengendalian proses yang sama. Centralized control berkomunikasi hanya dalam subsistemnya dan peripheralnya sendiri, disini tidak ada pertukaran data dengan PLC lainnya.
Distributed Control. Kebutuhan utama beberapa PLC adalah komunikasi dengan PLC lain. Tipe sistem kontrol ini memanfaatkan protocol yang bekerja pada Local Area Network (LAN) yang mengijinkan beberapa PLC untuk mengendalikan stage yang berbeda atau mengendalikan proses lokal, sementara perubahan informasi internal yang terjadi tidak mengganggu lalu lintas data. Komunikasi antar PLC berlangsung dengan kecepatan tinggi (diatas 1 megabaud) dengan kabel coaxial single atau kabel fiber optic. Konfigurasi seperti ini sangat powerful. Tetapi komunikasi antara dua pabrikan system LAN yang berbeda akan menyulitkan. Jadi user harus menentukan aplikasi untuk proses yang sesuai dengan fungsinya dimulai sejak awal. Adanya standarisasi system komunikasi LAN yang komersil dan umum akan membuat konfigurasi ini menjadi pilihan yang memuaskan. Misalnya saja menggunakan Modbus Plus dari AEG Modicon USA, Data Highway dari Allen-Bradley atau Profibus (Process Field Bus) yang didukung oleh pabrikan eropa seperti AEG AG, Robert Bosch GmbH, Endress+Hausser GmbH Co, Knockner-Moeller GmbH, Omron Electronics GmbH, Siemens AG GmbH, Weidmuller Fleksibilitas dan keuntungan dari control ini GmbH, atau menggunakan konfigurasi standar tergantung dari PLC yang digunakan dan LAN yang lain. phipshopy yang digunakan desainer untuk mendesainnya. Sebagai contoh, kontrol ini dapat 3.3. Pertimbangan Memory diimplementasikan sebagai individual control Dua faktor pokok dalam untuk mengendalikan proses yang besar ataupun mempertimbangkan pemilihan memory adalah sebagai centralized control untuk mengolah data tipe dan besarnya. Sebuah aplikasi dapat saja yang kompleks tetapi dengan proces kecil. membutuhkan dua tipe memory: nonvolatile memory dan volatile memory dengan baterai Satu kerugian dari centralized control adalah jika backup. Sebuah nonvolatile memory seperti PLC utama ini mengalami kegagalan, maka EPROM mempunyai reliability yang bagus, seluruh proses akan berhenti. Inilah titik kritis sekali program dibuat dan didebug akan pada pusat kontrol yang memerlukan backup tersimpan secara permanent dengan kapasitas Sistem redundan dapat digunakan untuk memory medium. Jika program memerlukan perubahan secara online, dapat saja disimpan
Lembaran Publikasi Ilmiah Pusdiklat Migas
113
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
dalam memory volatile read/write yang didukung oleh baterai. Beberapa PLC menawarkan kedua opsi ini, dimana dapat digunakan secara individual atau dalam hubungan dengan yang lain. Small PLC secara normal mempunyai sebuah memory tetap (nonexpendable) dengan kapasitas ½ K sampai 2 K word. Sehingga jumlah total memory bukan merupakan faktor utama bila memilih small PLC. Dalam ukuran medium PLC dan large PLC, memory meningkat dalam satuan 1K, 2K, 4 K, dst. Meskipun tidak ada aturan yang baku untuk menentukan total memory yang dibutuhkan, petunjuk yang terdapat dalam lembar informasi manual book dapat digunakan unutk mengestimasi memory yang diperlukan. Total memory yang dibutuhkan untuk program adalah fungsi dari jumlah total input dan output yang akan dikontrol dan faktor dari kompleksitas program. Kompleksitas program tergantung pada keseluruhan dan tipe aritmatik serta fungsi manipulasi data yang akan ditanamkan ke dalam PLC. Setiap dari produk yang dikeluarkan, pabrikan PLC mempunyai formula/aturan dasar yang akan membantu untuk pendekatan berapa memory yang dibutuhkan. Formula ini adalah perkalian dari total I/O dengan sebuah konstanta (biasanya antara 3 sampai 8). Bila program banyak menggunakan operasi aritmatik dan manipulasi data, maka memory harus ditingkatkan antara 25 sampai 50%.
kemampuan software yang dipakainya. Umumnya, kemampuan software dari sebuah sistem sudah dikaitkan untuk menangani kontrol hardware yang tersedia dengan PLC. Kadang beberapa aplikasi membutuhkan fungsi software khusus yang akan mengontrol hardware baru dimasa mendatang. Misalnya, sebuah aplikasi memerlukan pengendalian khusus dan fungsi akuisisi data yang memerlukan perhitungan numerik kompleks dan penanganan data-data manipulasi. Set instruksi yang ada pada software dengan mudah dapat dibentuk menjadi sebuah program lengkap. Hal ini akan langsung berpengaruh pada waktu yang dibutuhkan untuk mengimplementasikan dan mengeksekusi program control.
3.5.
Peripheral Peralatan untuk pemrograman adalah kunci dari sebuah sistem PLC. Ini adalah hal pokok dan sangat penting karena peralatan ini melayani semua kemampuan yang diperlukan untuk keakurasian dan kemudahan pemasukan program kontrol ke dalam sistem. Secara umum terbagi dua tipe dari peralatan program ini, yaitu handheld dan Personal Computer (PC). Handheld dengan ukuran kecil dan murah adalah tipikal yang digunakan untuk memprogram program kontrol yang relatif kecil dari small PLC. Informasi yang dapat ditampilkan pada sebuah handheld adalah Walaupun formula tersebut bukan merupakan cara element tunggal dari program atau dalam estimasi yang bagus untuk kebutuhan memory, single program rung. cara terbaik adalah membuat program dan menghitung jumlah word yang digunakan. Penggunaan personal computer akan Pengetahuan jumlah word yang diperlukan untuk memberikan jalan terbaik untuk melakukan menyimpan tiap instruksi akan memberikan programming bila program kontrol informasi kepada user untuk menentukan memory mempunyai ukuran besar. Beberapa pabrikan yang diperlukan. PLC mengeluarkan software yang mengijinkan PLC-nya dapat diprogram 3.4. Pertimbangan Software menggunakan PC standar. Tetapi papan Bila sistem sudah diimplemenntasikan, user harus ekspansi atau kabel interfacing khusus memprogram PLC. Karena pemrograman ini mungkin diperlukan untuk melink-kan PC begitu penting, user harus memperhatikan dengan PLC. Menggunakan PC sebagai
Lembaran Publikasi Ilmiah Pusdiklat Migas
114
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
peralatan programming akan banyak memberikan keuntungan bila software program development yang digunakan sama dengan model PLC yang dimaksud atau familinya. PC Laptop yang dilengkapi dengan programming dan software dokumentasi menawarkan fleksibilitas pemrograman dan fleksibilitas kombinasi dengan peralatan handheld lain yang transportable. Sebagai tambahan, untuk peralatan pemrograman, sebuah system mungkin membutuhkan tipe peripheral lain pada ruang kontrol untuk melayani interface antara PLC dengan operator. Sebagian besar peripheral yang digunakan adalah printer yang digunakan mencetak hardcopy dari program yang dibuat dan untuk memberikan laporan informasi tentang proses. Peripheral yang lain adalah color display and alphanumeric display yang digunakan untuk mengirimkan message atau alarm tentang proses. Demikian pula disket drive, pen drive (USB Flash), Compact Disk, atau media penyimpan lain yang dapat digunakan untuk menyimpan laporan produksi baik dalam jam, atau bulanan. Bila PC menggunakan interface grafik untuk sistem PLC, kedua system harus kompatibel DDE drive (Dynamic Data Exchange) agar tyerjadi interfacing yang sesuai dengan peripheral. Perkembangan PC yang didukung oleh kemajuan teknologi mikroprosesor saat ini memudahkan dalam penanganan data yang meliputi eksekusi data, grafis, kapasitas penyimpanan, dan fleksibilitas pemindahan data. Persyaratan peripheral harus dievaluasi secara bersama dengan Central Processing Unit (CPU) PLC, karena CPU PLC akan menentukan tipe dan jumlah peripheral yang akan diinterfacingkan ke dalam system. CPU PLC juga mempengaruhi metode interfacing, demikian pula jarak peripheral yang akan dilokasikan dari PLC. 3.6.
Karakteristik fisik dan enviromental Karakteristik fisik dan karakteristrik environmental dari aneka ragam komponen PLC
secara signifikan berimbas pada reliability system dan maintenancenya. Kondisi ruangan, seperti temperature, humidity, dust level, dan korosi dapat mempengaruhi kemampuan PLC untuk bekerja selayaknya. User harus mengetahui benar kondisi operasi (misalnya, temperature, vibrasi, Electro Magnetic Interference/Radio Frequency Interference (EMI/RFI), dll) sebelum memilih PLC dan system I/O-nya, serta harus membaca buku manual yang disertakan dalam paket PLC yang dibeli (misalnya anti debu, tahan banting, kekuatan, tipe koneksi, dll). Sebagian besar pabrik PLC mengeluarkan produk yang telah melewati pengujian environmental dan fisik. (seperti temperature, EMI/RFI, shock, dll). User harus memperhatikan hasil pengujian yang dilakukan yang tertulis dalam buku manual apakah sudah sesuai dengan persayaratan untuk beroperasi pada lingkungan yang diinginkan. Pada Lampiran terdapat panduan checklist yang dapat digunakan user untuk mengevaluasi PLC. Sebagai catatan bahwa checklist ini mengcover untuk semua range produk PLC mulai dari small sampai very large PLC, jadi ada beberapa PLC yang mungkin tidak ada checklistnya pada table tersebut yang sesuai dengan karakteristiknya.
4. Pertimbangan Yang Lain Evaluasi yang kita bicarakan sebelumnya adalah pemilihan hardware dan software dari PLC yang sesuai dengan kebutuhan. Tetapi akan ada dua atau lebih produk yang sesuai dengan persyaratan untuk system yang akan didesain, artinya keputusan akhir untuk pemilihan PLC ini harus dilakukan. Pada point ini, user harus melakukan evaluasi beberapa faktor yang menonjol dari produk-produk tersebut yang sesuai dengan spesifikasi dan persayaratan serta yang terbaik untuk diimplementasikan dalam system nantinya. User harus
Lembaran Publikasi Ilmiah Pusdiklat Migas
115
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
membicarakan faktor-faktor tersebut dengan vendornya.
yang
menonjol yang dapat dibenarkan. Beberapa vendor mengeluarkan produk PLC yang komplit termasuk familinya yang mengcover seluruh 4.1. Reliability Produk PLC sesuai range kemampuan yang pada Reliability PLC memainkan peranan yang akhirnya akan membuat standar lebih mudah. penting dari keseluruhan performance system. Sekarang ini yang menjadi trend pabrikan Reability yang rendah diterjemahkan sebagai adalah membangun produk beserta faliminya downtime yang tinggi, kualitas produk yang jelek, yang komplit dan saling kompatibel mulai dari penambahan atau pengurangan bagian-bagian dari range small sampai dengan very large PLC. produk yang terlalu sering. Famili ini mempunyai struktur I/O yang sama, peralatan pemrogram, dan set istruksi pokok User dapat menyelidiki beberapa faktor untuk yang sama. Produk-produk ini juga menentukan reability yang sudah terbukti dari mempunyai organisasi dan struktur memory sebuah produk. Studi tentang Mean-Time- yang mirip. Karena kemiripannya, keluarga Between-Failure (MTBF) dapat membantu bila produk ini dapat dilink-kan dalam konfigurasi user sedikit mengerti informasi mengenai hal ini. network. Keluarga PLC ini juga mempunyai Studi ini menginformasikan tentang rata-rata keuntungan yaitu: waktu antara peralatan yang mengalami malfungsi dan berapa lama peralatan beroperasi tanpa terjadi - Pelatihan untuk personal dalam kegagalan. Sales produk PLC biasanya melayani menangani PLC baru dalam satu informasi semacam ini dan pilihan-pilihan yang keluarga akan lebih mudah dilakukan kita inginkan pada saat melihat area system yang dan dipahami, dibandingkan dengan akan dibangun. Selain itu, user harus sangat yakin pengembangan total dengan PLC baru bahwa vendor dapat dipercaya untuk melayani yang tidak sejenis. kebutuhan akan spesifikasi unik dan khusus. - Produk yang standar dapat Selanjutnya, user harus meneliti burn-in procedure memberikan maintenance plant yang untuk produk PLC yang dipakai (seperti, total terbaik dalam keadaaan emergency system burn-in process atau hanya bagian system - Cadangan I/O dapat digunakan untuk burn-in process) Burn-in process termasuk semua produk dalam satu keluarga bekerjanya produk pada temperature yang - Upgrade produk PLC yang telah dielevasi untuk mensimulasi kerja tambahan usang dan kemampuannya terbatas karena gaya dari sirkuit elektronik lain atau karena development pabrik, dapat sebagian sirkuit yang gagal. Bila sebuah bagian diganti dengan produk baru yang lolos dari burn-in procedure, dia akan mempunyai mempunyai kemampuan lebih baik kemungkinan bekerja tinggi dan baik pada kondisi dengan cara sederhana yaitu melepas operasi normal. Biasanya, vendor menyediakan CPU PLC lama, menginstal CPU MTBF dan informasi burn-in process bila diminta. PLC baru yang update, dan mereloading program yang lama. 4.2. Standardisasi Peralatan PLC Pertimbangan terakhir untuk menentukan pilihan 5. Kesimpulan PLC yang digunakan adalah kemungkinan Dari pembahasan diatas dapat perencanaan ke depan untuk melakukan disimpulkan bahwa untuk melakukan standarisasi mesin-mesin, yang artinya hanya pemilihan PLC dapat dilakukan pendekatan menggunakan produk yang diberikan dari satu secara umum yang sangat mudah dilakukan. pabrik pembuat. Beberapa perusahaan Tetapi dalam pemilihan PLC tergantung tidak mengadopsi langkah ini karena mempunyai alasan hanya pada faktor yang sederhana, seperti
Lembaran Publikasi Ilmiah Pusdiklat Migas
116
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
kapasitas I/O, kapasitas memory, dan kepuasan pengendalian, tetapi juga faktor lain yang sulit untuk didefinisikan secara teoritis yang ternyata mempunyai pengaruh signifikan pada hasil akhir system. Misalnya, bahasa program yang tiap-tiap personal akan mempunyai pendapat berbeda mengenai hal ini, unjuk kerja PLC setelah beberapa waktu beroperasi di field, hubungan antara software PLC dengan operating system ataupun software lain dalam satu sistem
(kaitannya dengan kegagalan hardware maupun operating system karena adanya bug, virus, kesalahan identifikasi hardware, human error, dst.). Pemilihan PLC yang sesuai untuk sebuah aplikasi adalah penting, karena PLC yang benar dapat membuat proses lebih efisien, lebih efektif, dan jauh lebih murah. Tabel 6 dibawah ini adalah kesimpulan dari langkah utama dalam melakukan pemilihan sebuah PLC.
STEP AKSI 1 Mengetahui proses yang akan dikontrol Menentukan tipe sistem control: 2 • Distributed control • Centralized control • Individual control Menentukan kebutuhan I/O: 3 • Jumlah digital dan analog I/O • Spesifikasi I/O • Kebutuhan Remote I/O • Kebutuhan Spesial I/O • Penggunaan I/O bus network • Perencanaan ekspansi ke depan Menentukan bahasa program dan fungsi-fungsi: 4 • Ladder, Boolean, dan/atau high level language • Instruksi-instruksi dasar (timer, counter, dst.) • Instruksi/fungsi tambahan (math, PID, dst.) • Standar Bahasa Program IEC 1131-3 Pertimbangan tipe memory: 5 • Volatile (Read/Write) • Nonvolatile (EEPROM, EPROM, dst.) • Kombinasi dari volatile dan nonvolatile memory Pertimbangan kapasitas memory: 6 • Kebutuhan total memory dasar yang diketahui dari memory yang terpakai untuk tiap instruksi • Kebutuhan ekstra memory untuk program yang kompleks dan ekspansi masa datang 7 Mengevaluasi kebutuhan scan time processor Menentukan kebutuhan alat pemrograman dan alat penyimpannya 8 • Personal Computer • Disk storage • Programmer manual • Fungsi dan kemampuan dari peralatan pemrogram
Lembaran Publikasi Ilmiah Pusdiklat Migas
117
FORUM IPTEK
9
10
11
Vol 13 No. 03
Menentukan kebutuhan peripheral: • Tampilan grafis • Operator interface • Line printer • Sistem dokumentasi • Sistem penginformasi laporan Menentukan karakteristik fisik dan environmental: • Space yang tersedia untuk sistem • Kondisi ruangan Mengevaluasi faktor lain yang berpengaruh • Dukungan dari vendor • Reliability produk yang terbukti • Tujuan plant untuk standarisasi Tabel 6. Langkah-langkah dalam pemilihan PLC Referensi:
1.
2.
Hugh Jack, Automating Manufacturing System With PLCs, GNU free documentation license, 2003 L.A. Bryan, E.A. Bryan, Programmable Controllers, Theory and Implementation, second edition, Industrial Text Company, Atalanta, Georgia, USA, 1997.
3.
MacKenzie, GR, PLC Communications in Process Control System, AEG, IDC Technologies *)Dedi Rachmat Kusumadi adalah Widyaiswara Pertama pusdiklat migas
Lembaran Publikasi Ilmiah Pusdiklat Migas
118
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
L A M P I R AN CHECKLIST PERSYARATAN PLC
Lembaran Publikasi Ilmiah Pusdiklat Migas
119
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
Lembaran Publikasi Ilmiah Pusdiklat Migas
120
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
Lembaran Publikasi Ilmiah Pusdiklat Migas
121
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
Lembaran Publikasi Ilmiah Pusdiklat Migas
122
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
Lembaran Publikasi Ilmiah Pusdiklat Migas
123
