BAB II
DASAR TEORI
2.1 Programmable Logic Controller (PLC)
2.1.1 Pengertian PLC
Sebuah PLC (Programmable Logic Controller) adalah sebuah alat yang
digunakan untuk menggantikan rangkaian sederetan relay yang ada pada sistem kontrol
konvensional. PLC bekerja dengan cara mengamati masukan (melalui sensor),
kemudian melakukan proses dan melakukan tindakan sesuai yang dibutuhkan, berupa
menghidupkan atau mematikan keluaran. Program yang digunakan adalah berupa
ladder diagram yang kemudian harus dijalankan oleh PLC. Dengan kata lain PLC
menentukan aksi apa yang harus dilakukan pada instrument keluaran yang berkaitan
dengan status suatu ukuran atau besaran yang diamati. Proses yang di kontrol ini dapat
berupa regulasi variabel secara kontinyu seperti pada sistem - sistem servo, atau hanya
melibatkan kontrol dua keadaan (on/off) saja, tetapi dilakukan secara berulang-ulang
seperti umum dijumpai pada mesin pengeboran, sistem konveyor dan lain sebagainya.
PLC secara bahasa berarti pengontrol logika yang dapat diprogram, tetapi pada
kenyataannya, PLC secara fungsional tidak lagi terbatas pada fungsi-fungsi logika saja.
Sebuah PLC dewasa ini juga dapat melakukan perhitungan-perhitungan aritmatika yang
relatif kompleks, fungsi komunikasi, dokumentasi dan lain sebagainya. PLC banyak
digunakan pada aplikasi-aplikasi industri, misalnya pada proses pengepakan, perakitan
otomatis dan lain-lain. Hampir semua aplikasi kontrol listrik membutuhkan PLC.
Alasan utama perancangan PLC adalah untuk menghilangkan beban ongkos perawatan
dan penggantian sistem kontrol mesin berbasis relay
[1]
. Adapun ciri atau karateristik
PLC memiliki beberapa aspek sebagai berikut :
a. PLC sebenarnya suatu sistem berbasis mikroprosesor yang memiliki fungsi - fungsi
dan fasilitas utama dari sebuah mikro komputer.
b. PLC diprogram melalui programming unit yang bisa berupa terminal komputer
dengan VDU (Video Display Unit) dan keyboard atau dengan terminal portabel
khusus (mirip kalkulator dengan tampilan LCD). Pada saat ini PLC dapat di program
melalui PC.
c. PLC mengontrol suatu alat berdasarkan status masukan/keluaran suatu alat dan
program.
Sehingga pengertian PLC yang awalnya berfungsi menggantikan peran relay,
dapat diartikan sesuai kata penyusunnya adalah sebagai berikut [2]
:
a. Programmable yaitu menunjukkan kemampuannya yang dapat dengan mudah
diubah-ubah sesuai program yang dibuat dan kemampuannya dalam hal memori
program yang telah dibuat.
b. Logic yaitu menunjukkan kemampuannya dalam memproses input secara aritmatik
(ALU) dengan melakukan proses membandingkan, menjumlahkan, mengkalikan,
membagi, dan mengurangi.
c. Controller yaitu menunjukkan kemampuannya dalam mengontrol dan mengatur
proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan.
Selanjutnya berdasarkan jumlah input/output yang dimilikinya ini, secara umum
PLC dapat dibagi menjadi tiga kelompok besar yaitu :
a. PLC mikro, PLC dapat dikategorikan mikro jika jumlah input/output pada PLC ini
kurang dari 32 terminal. Berikut ini adalah gambar salah satu jenis PLC mikro yang
ditunjukkan pada Gambar 2.1 di bawah ini.
b. PLC mini, kategori ukuran mini adalah jika PLC tersebut memiliki jumlah
input/output antara 32 sampai 128 terminal. Berikut ini adalah gambar salah satu
jenis PLC mini yang ditunjukkan pada Gambar 2.2 di bawah ini.
Gambar 2.2 PLC mini OMRON type CP1L [3]
.
c. PLC large, PLC ukuran ini dikenal juga dengan PLC tipe rack dimana PLC dapat
dikategorikan sebagai PLC besar jika jumlah input/outputnya lebih dari 128 terminal.
Berikut ini adalah gambar salah satu jenis PLC mini yang ditunjukkan pada
Gambar 2.3.
Gambar 2.3 PLC large OMRON type CJ series [3]
.
2.1.2 Fungsi PLC
PLC ini dirancang untuk menggantikan satu rangkaian relay sequensial dalam
suatu sistem kontrol. Selain dapat diprogram, alat ini juga dapat dikendalikan, dan
dioperasikan oleh orang yang tidak memiliki pengetahuan di bidang pengoperasian
komputer secara khusus. PLC ini memiliki bahasa pemrograman yang mudah dipahami
dan dapat dioperasikan bila program yang telah dibuat dengan menggunakan software
yang sesuai dengan jenis PLC yang digunakan sudah dimasukkan.
Alat ini bekerja berdasarkan input-input yang ada dan tergantung dari keadaan
pada suatu waktu tertentu yang kemudian akan meng-on atau meng-off kan output-
output. PLC juga dapat diterapkan untuk pengendalian sistem yang memiliki output
banyak. Banyak hal yang dapat dilakukan oleh PLC, yaitu sebagai [2]
:
2.1.2.1 Sequence Control
a. Pengganti relay control logic.
b. Timers/counters.
c. Pengganti pengendali yang berupa papan rangkaian elektronik.
d. Pengendali mesin dan proses.
2.1.2.2 Kontrol Canggih
a. Operasi aritmatik ( +, -, x, : ).
b. Penanganan informasi.
c. Kontrol analog (suhu, tekanan, dan lain-lain).
d. PID (Proposional Integrator Differensiator).
e. Servo motor control.
f. Stepper motor control.
2.1.2.3 Kontrol Pengawasan
a. Proses monitor dan alarm.
b. Monitor dan diagnosa kesalahan .
c. Antarmuka dengan komputer (RS 232 / RCS 485).
d. Antarmuka dengan printer / ASCII.
e. Jaringan kerja otomasi pabrik.
f. Local Area Network.
g. Wide Are Network.
2.1.3 Kelebihan PLC
Sistem kontrol menggunakan PLC mempunyai banyak keuntungan dibandingkan
sistem kontrol menggunakan peralatan kontrol yang dirangkai secara listrik seperti relay
atau kontaktor yaitu :
a. PLC didesain untuk bekerja dengan kehandalan yang tinggi dan jangka waktu
pemakaian yang lama pada lingkungan industri.
b. Jika sebuah aplikasi kontrol yang kompleks dan menggunakan banyak relay, maka
akan lebih murah apabila kita menggunakan/memasang satu buah PLC sebagai alat
kontrol.
c. PLC dapat dengan mudah diubah-ubah dari satu aplikasi ke aplikasi lain dengan cara
memprogram ulang sesuai yang kita inginkan.
d. PLC dapat melakukan diagnosa dan menunjukkan kesalahan apabila terjadi
gangguan sehingga ini sangat membantu dalam melakukan pelacakan gangguan.
e. PLC juga dapat berkomunikasi dengan PLC lain termasuk juga dengan komputer.
Sehingga kontrol dapat ditampilkan di layar komputer, di dokumentasikan, serta
gambar kontrol dapat dicetak dengan menggunakan printer.
f. Mudah dalam melakukan pelacakan gangguan kontrol.
PLC mempunyai kemampuan menggantikan logika dan pengerjaan sirkit kontrol
relay yang merupakan instalasi langsung. Rangkaian kontrol cukup dibuat secara
software. Pengkabelan hanya diperlukan untuk menghubungkan peralatan input dan
output. Hal ini mempermudah dalam mendesain dan memodifikasi rangkaian, karena
cukup dengan mengubah program PLC.
2.1.4 Struktur Unit PLC
Secara umum PLC terdiri dari dua komponen utama (Gambar 2.4)
[2]
yaitu :
2.1.4.1 Central Processing Unit (CPU)
Unit processor atau Central Processing Unit (CPU) adalah unit yang berisi
mikroprosessor yang mengolah sinyal-sinyal input dan melaksanakan pengontrolan,
sesuai dengan program yang disimpan di dalam memori, lalu mengkomunikasikan
keputusan-keputusan yang diambilnya sebagai sinyal-sinyal kontrol ke interface output.
Fungsi CPU adalah mengatur semua proses yang terjadi di PLC. Ada tiga komponen
utama penyusun CPU ini, yaitu processor, memory dan power supply.
2.1.4.2 Sistem Antarmuka Input/Output
Pada umumnya informasi data pada PLC dinyatakan dalam bentuk tegangan
listrik antara 5-15 VDC, sedangkan sistem tegangan di luar bervariasi antara 24-240
VDC maupun AC. Unit I/O dimaksudkan untuk interfacing antara besaran kedua
tersebut. Adapun komponen utama PLC ditunjukkan pada Gambar 2.4 di bawah ini.
Gambar 2.4 Blok diagram PLC [4]
.
Konfigurasi fisik PLC terbagi menjadi dua yaitu sebagai berikut [5]
:
a. Fixed
Terdiri dari bagian processor, masukan-keluaran, catu daya dalam satu unit.
b. Modular
PLC modular terdiri dari chassis di mana catu daya, CPU dan semua modul masukan
dan keluaran sebagai perangkat keras yang dapat dipasang dan dilepas secara
terpisah.Untuk mengetahui blok diagram keseluruhan PLC ditunjukkan pada
Dalam proses pengolahan data di dalam memori PLC, PLC dapat memberikan
sinyal-sinyal troubleshooting melalui indikator lampu atau kondisi error pada ladder
diagram pada PLC. Adapun troubleshooting dalam PLC adalah sebagai berikut :
a. Faults indicators.
b. Run/stop indicators.
c. Input/output status indicators.
2.1.5 Data dan Memori PLC
Aturan penulisan memori PLC adalah [5]
:
a. Word atau channel yang terdiri dari 16 bit, ditulis XXX.
b. Bit atau contact yang terdiri dari 1 bit, ditulis XXXXX .
c. Dua angka yang paling belakang (di garis bawahi) menunjukkan nomor contact dan,
sisa angka yang di depan menunjukkan nomor channel.
Memori juga merupakan elemen yang terdapat pada CPU yang berupa IC
(integrated circuit). Karateristik memori ini mudah dihapus dengan mematikan catu
daya. Seperti halnya sistem komputer, memory PLC terdiri atas RAM dan ROM.
Kapasitas memory antara satu PLC dengan yang lain berbeda-beda tergantung pada type
dan pabrik pembuatnya. Beberapa pabrik menyatakan ukuran memory dalam byte, ada
juga yang kilobyte, dan ada pula yang dinyatakan dengan jumlah instruksi yang dapat
disimpan [7]
:
1. Random Acces Memory
Random Acces Memory mempunyai singkatan kode RAM. Program yang ditulis
umumnya disimpan dalam RAM yang ada di dalam PLC sehingga dapat diubah/diedit
melalui programming unit. Kerugian penyimpanan di RAM adalah program dan data
akan hilang ketika power supply mati. Untuk mengatasi hal ini, RAM dapat di back-up
dengan battery lithium, sehingga meskipun power supply mati, program dan data tidak
hilang. Umumnya bila battery tidak rusak, program dan data disimpan selama 5 tahun.
2. Read Only Memory
Read only memory mempunyai singkatan kode ROM. Semua data yang ada dapat
dibaca, tetapi tidak dapat ditulisi, karena termasuk data non volatile yang tersedia secara
permanen. Supaya program dalam RAM bisa dieksekusi harus ada operating system)
PLC. Operating system ini dibuat oleh pabrik pembuat PLC yang disimpan dalam ROM
dan hanya dapat dibaca oleh processor. Dalam beberapa PLC tidak menggunakan ROM
tetapi EPROM atau EEPROM. Pengguna dapat juga menyimpan program di sebagian
tempat di EEPROM atau dikenal sebagai flash memory.
Sehingga secara garis besar ada tiga fungsi memory yaitu untuk menyimpan
informasi yang diperlukan untuk menjalankan program, untuk menyimpan program
(program storage), untuk menyimpan pesan (program message). Memori PLC terdiri
dari :
a. Internal Relay
Internal Relay mempunyai singkatan kode IR. Relay mempunyai pembagian fungsi
seperti IR input, IR output, dan juga IR work area (untuk pengolahan data pada
program). IR input dan IR output adalah IR yang berhubungan dengan terminal input
dan output pada PLC. Sedangkan IR work area tidak dihubungkan ke terminal PLC,
akan tetapi berada dalam internal memory PLC dan fungsinya untuk pengolahan
logika program kiat (manipulasi program).
Ada juga IR yang difungsikan untuk SYSMAC Bus Area, special I/O unit area,
optical I/O unit area, dan group 2 high density I/O unit area. Sysmac bus area
berfungsi untuk komunikasi data PLC antara CPU PLC dan I/O unit PLC hanya
menggunakan 2 kabel saja (RS 485), maksimal 200 meter. Special I/O unit area
merupakan IR yang digunakan oleh special I/O unit PLC (contoh: analog input,
analog output dan lain-lain), untuk mengatur, menyimpan dan mengolah datanya.
Optical I/O Unit area adalah IR yang digunakan untuk mengolah dan menyimpan
data dari optical I/O unit PLC. Group 2 high density I/O unit area adalah IR untuk
menyimpan dan mengolah data dari high density I/O unit group 2.
b. Special Relay
Special Relay mempunyai singkatan kode SR. Special relay adalah relay yang
mempunyai fungsi-fungsi khusus seperti untuk flags (misalnya pada instruksi
penjumlahan terdapat kelebihan digit pada hasilnya (cary flags), kontrol bit PLC,
informasi kondisi PLC, dan system clock (pulsa 1 detik, 0,2 detik, dll).
c. Auxilary Relay
Auxilary Relay mempunyai singkatan kode AR. Terdiri dari flags dan bit untuk
tujuan-tujuan khusus. Dapat menunjukkan kondisi PLC yang disebabkan oleh
kegagalan sumber tegangan, kondisi special I/O, kondisi input/output unit, kondisi
CPU PLC, kondisi memori PLC dan lain-lain.
d. Holding Relay
Holding Relay mempunyai singkatan kode HR. Dapat difungsikan untk menyimpan
data (bit-bit penting) karena tidak akan hilang walaupun sumber tegangan PLC mati.
e. Link relay
Link Relay mempunyai singkatan kode LR. Digunakan untuk data link pada PLC link
system. Artinya untuk tukar menukar informasi antar dua PLC atau lebih dalam suatu
sistem kontrol yang saling berhubungan satu dengan yang lain dan menggunakan
banyak PLC (minimum 2 PLC).
f. Temporary Relay
Temporary Relay mempunyai singkatan kode TR. Berfungsi untuk penyimpanan
sementara kondisi logika program pada ladder diagram yang mempunyai titik
percabangan khusus.
g. Timer/Counter
Timer relay mempunyai singkatan kode TR dan counter relay mempunyai singkatan
kode CNT. Untuk mendefinisikan suatu sistem waktu tunda/time delay (timer)
ataupun untuk penghitung (counter). Untuk timer mempunyai orde 100 ms, ada yang
mempunyai orde 10 ms yaitu TIMH (15). Untuk TIM 000 s/d TIM 015 dapat
dioperasikan secara interrupt untuk mendapatkan waktu yang lebih presisi.
h. Data Memory
Data memory disingkat dengan kode DM. Data memory berfungsi untuk
penyimpanan data-data program karena isi DM tidak akan hilang (reset) walaupun
sumber tegangan PLC mati. Macam - macam DM adalah sebagai berikut :
1. DM Read/write
Pada DM ini bisa dihapus dan ditulis oleh program yang kita buat. Jadi sangat
berguna untuk manipulasi program.
2. DM special I/O unit
DM ini berfungsi untuk menyimpan dan mengolah hasil dari special I/O unit,
mengatur dan mendefinisikan sistem kerja special I/O unit.
3. DM history log
Pada DM disimpan informasi-informasi penting pada saat PLC terjadi kegagalan
sistem operasionalnya. Pesan-pesan kesalahan sistem PLC yang disimpan adalah
berupa kode-kode angka tertentu.
4. DM link test area
Berfungsi untuk menyimpan informasi-informasi yang menunjukkan status dari
sistem link PLC.
5. DM setup
Berfungsi untuk setup kondisi default (kondisi kerja saat PLC aktif). Pada DM
inilah kemampuan kerja suatu PLC didefinisikan untuk pertama kalinya sebelum
PLC tersebut diprogram dan dioperasikan pada suatu sistem kontrol. Tentu saja
setup PLC tersebut disesuaikan dengan sistem kontrol yang bersangkutan.
i. Upper Memory
Upper memory mempunyai singkatan kode yaitu UM. Memori ini berfungsi untuk
menyimpan dan menjalankan program kita (user program). Kapasitasnya tergantung
pada masing-masing tipe PLC yang dipakai.
Semua memori (selain DM dan UM) di atas dapat anda bayangkan seperti relay yang
mempunyai coil, contact NO dan contact NC. Timer/counter juga dapat dibayangkan
seperti timer/counter seperti pada umumnya. Timer/counter pada PLC juta
mempunyai NO dan NC.
DM tidak mempunyai contact, yang ada hanya channel/word saja. DM dapat
difungsikan untuk penyimpanan data-data penting yang tidak boleh hilang waktu
power padam, atau untuk manipulasi program kita.
Memori yang sifatnya dapat menyimpan data program jika listrik mati adalah DM
dan HR, sedangkan yang lain akan kembali reset (hilang).
Pemrograman PLC ada dua macam yaitu dengan ladder diagram atau dengan
mnemonic.
Komentar
Posting Komentar