PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)
Pengertian
Programmable Logic Controllers (PLC) adalah komputer elektronik yang mudah digunakan (user friendly) yang memiliki fungsi kendali untuk berbagai tipe dan tingkat kesulitan yang beraneka ragam [2]. Definisi Programmable Logic Controller menurut Capiel (1982) adalah :sistem elektronik yang beroperasi secara dijital dan didisain untuk pemakaian di lingkungan industri, dimana sistem ini menggunakan memori yang dapat diprogram untuk penyimpanan secara internal instruksi-instruksi yang mengimplementasikan fungsi-fungsi spesifik seperti logika, urutan, perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau proses melalui modul-modul I/O dijital maupun analog [3].Berdasarkan namanya konsep PLC adalah sebagai berikut :
1. Programmable, menunjukkan kemampuan dalam hal memori untuk menyimpan program yang telah dibuat yang dengan mudah diubah-ubah fungsi atau kegunaannya.
2. Logic, menunjukkan kemampuan dalam memproses input secara aritmatik dan logic (ALU), yakni melakukan operasi membandingkan, menjumlahkan, mengalikan, membagi, mengurangi, negasi, AND, OR, dan lain sebagainya.
3. Controller, menunjukkan kemampuan dalam mengontrol dan mengatur proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan.
PLC ini dirancang untuk menggantikan suatu 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. 1 menunjukkan bahwa keadaan yang diharapkan terpenuhi sedangkan 0 berarti keadaan yang diharapkan tidak terpenuhi. PLC juga dapat diterapkan untuk pengendalian sistem yang memiliki output banyak.
Fungsi dan kegunaan PLC sangat luas. Dalam prakteknya PLC dapat dibagi secara umum dan secara khusus [4]. Secara umum fungsi PLC adalah sebagai berikut:
1. Sekuensial Control. PLC memproses input sinyal biner menjadi output yang digunakan untuk keperluan pemrosesan teknik secara berurutan (sekuensial), disini PLC menjaga agar semua step atau langkah dalam proses sekuensial berlangsung dalam urutan yang tepat.
2. Monitoring Plant. PLC secara terus menerus memonitor status suatu sistem (misalnya temperatur, tekanan, tingkat ketinggian) dan mengambil tindakan yang diperlukan sehubungan dengan proses yang dikontrol (misalnya nilai sudah melebihi batas) atau menampilkan pesan tersebut pada operator.
Sedangkan fungsi PLC secara khusus adalah dapat memberikan input ke CNC (Computerized Numerical Control). Beberapa PLC dapat memberikan input ke CNC untuk kepentingan pemrosesan lebih lanjut. CNC bila dibandingkan dengan PLC mempunyai ketelitian yang lebih tinggi dan lebih mahal harganya. CNC biasanya dipakai untuk proses finishing, membentuk benda kerja, moulding dan sebagainya.
Prinsip kerja sebuah PLC adalah menerima sinyal masukan proses yang dikendalikan lalu melakukan serangkaian instruksi logika terhadap sinyal masukan tersebut sesuai dengan program yang tersimpan dalam memori lalu menghasilkan sinyal keluaran untuk mengendalikan aktuator atau peralatan lainnya.
Keuntungan dan Kerugian PLC [2][5]
Dalam
industri-industri yang ada sekarang ini, kehadiran PLC sangat
dibutuhkan terutama untuk menggantikan sistem wiring atau pengkabelan
yang sebelumnya masih digunakan dalam mengendalikan suatu sistem. Dengan
menggunakan PLC akan diperoleh banyak keuntungan diantaranya adalah
sebagai berikut:
Ø Fleksibel
Pada
masa lalu, tiap perangkat elektronik yang berbeda dikendalikan dengan
pengendalinya masing-masing. Misal sepuluh mesin membutuhkan sepuluh
pengendali, tetapi kini hanya dengan satu PLC kesepuluh mesin tersebut dapat dijalankan dengan programnya masing-masing.
Ø Perubahan dan pengkoreksian kesalahan sistem lebih mudah
Bila
salah satu sistem akan diubah atau dikoreksi maka pengubahannya hanya
dilakukan pada program yang terdapat di komputer, dalam waktu yang
relatif singkat, setelah itu didownload ke PLC-nya. Apabila tidak
menggunakan PLC, misalnya relay maka perubahannya dilakukan dengan cara
mengubah pengkabelannya. Cara ini tentunya memakan waktu yang lama.
Ø Jumlah kontak yang banyak
Jumlah kontak yang dimiliki oleh PLC pada masing-masing coil lebih banyak daripada kontak yang dimiliki oleh sebuah relay.
Ø Harganya lebih murah
PLC
mampu menyederhanakan banyak pengkabelan dibandingkan dengan sebuah
relay. Maka harga dari sebuah PLC lebih murah dibandingkan dengan harga
beberapa buah relay yang mampu melakukan pengkabelan dengan jumlah yang
sama dengan sebuah PLC. PLC mencakup relay, timers, counters,
sequencers, dan berbagai fungsi lainnya.
Ø Pilot running
PLC
yang terprogram dapat dijalankan dan dievaluasi terlebih dahulu di
kantor atau laboratorium. Programnya dapat ditulis, diuji, diobserbvasi
dan dimodifikasi bila memang dibutuhkan dan hal ini menghemat waktu bila
dibandingkan dengan sistem relay konvensional yang diuji dengan hasil
terbaik di pabrik.
Ø Observasi visual
Selama
program dijalankan, operasi pada PLC dapat dilihat pada layar CRT.
Kesalahan dari operasinya pun dapat diamati bila terjadi.
Ø Kecepatan operasi
Kecepatan
operasi PLC lebih cepat dibandingkan dengan relay. Kecepatan PLC
ditentukan dengan waktu scannya dalam satuan millisecond.
Ø Metode Pemrograman Ladder atau Boolean
Pemrograman
PLC dapat dinyatakan dengan pemrograman ladder bagi teknisi, atau
aljabar Boolean bagi programmer yang bekerja di sistem kontrol digital
atau Boolean.
Ø Sifatnya tahan uji
Solid
state device lebih tahan uji dibandingkan dengan relay dan timers
mekanik atau elektrik. PLC merupakan solid state device sehingga
bersifat lebih tahan uji.
Ø Menyederhanakan komponen-komponen sistem kontrol
Dalam
PLC juga terdapat counter, relay dan komponen-komponen lainnya,
sehingga tidak membutuhkan komponen-komponen tersebut sebagai tambahan.
Penggunaan relay membutuhkan counter, timer ataupun komponen-komponen
lainnya sebagai peralatan tambahan.
Ø Dokumentasi
Printout dari PLC dapat langsung diperoleh dan tidak perlu melihat blueprint circuit-nya. Tidak seperti relay yang printout sirkuitnya tidak dapat diperoleh.
Ø Keamanan
Pengubahan
pada PLC tidak dapat dilakukan kecuali PLC tidak dikunci dan diprogram.
Jadi tidak ada orang yang tidak berkepentingan dapat mengubah program
PLC selama PLC tersebut dikunci.
Ø Dapat melakukan pengubahan dengan pemrograman ulang
Karena
PLC dapat diprogram ulang secara cepat, proses produksi yang bercampur
dapat diselesaikan. Misal bagian B akan dijalankan tetapi bagian A masih
dalam proses, maka proses pada bagian B dapat diprogram ulang dalam
satuan detik.
Ø Penambahan rangkaian lebih cepat
Pengguna
dapat menambah rangkaian pengendali sewaktu-waktu dengan cepat, tanpa
memerlukan tenaga dan biaya yang besar seperti pada pengendali
konvensional.
Selain keuntungan yang telah disebutkan di atas maka ada kerugian yang dimiliki oleh PLC, yaitu:
Ø Teknologi yang masih baru
Pengubahan
sistem kontrol lama yang menggunakan ladder atau relay ke konsep
komputer PLC merupakan hal yang sulit bagi sebagian orang
Ø Buruk untuk aplikasi program yang tetap
Beberapa
aplikasi merupakan aplikasi dengan satu fungsi. Sedangkan PLC dapat
mencakup beberapa fungsi sekaligus. Pada aplikasi dengan satu fungsi
jarang sekali dilakukan perubahan bahkan tidak sama sekali, sehingga
penggunaan PLC pada aplikasi dengan satu fungsi akan memboroskan
(biaya).
Ø Pertimbangan lingkungan
Dalam
suatu pemrosesan, lingkungan mungkin mengalami pemanasan yang tinggi,
vibrasi yang kontak langsung dengan alat-alat elektronik di dalam PLC
dan hal ini bila terjadi terus menerus, mengganggu kinerja PLC sehingga
tidak berfungsi optimal.
Ø Operasi dengan rangkaian yang tetap
Jika
rangkaian pada sebuah operasi tidak diubah maka penggunaan PLC lebih
mahal dibanding dengan peralatan kontrol lainnya. PLC akan menjadi lebih
efektif bila program pada proses tersebut di-upgrade secara periodik.
Bagian-Bagian PLC
Sistem PLC terdiri dari lima bagian pokok, yaitu:Ø Central processing unit (CPU). Bagian ini merupakan otak atau jantung PLC, karena bagian ini merupakan bagian yang melakukan operasi / pemrosesan program yang tersimpan dalam PLC. Disamping itu CPU juga melakukan pengawasan atas semua operasional kerja PLC, transfer informasi melalui internal bus antara PLC, memory dan unit I/O.
Bagian CPU ini antara lain adalah :
q Power Supply, power supply mengubah suplai masukan listrik menjadi suplai listrik yang sesuai dengan CPU dan seluruh komputer.
q Alterable Memory, terdiri dari banyak bagian, intinya bagian ini berupa chip yang isinya di letakkan pada chip RAM (Random Access Memory), tetapi isinya dapat diubah dan dihapus oleh pengguna / pemrogram. Bila tidak ada supplai listrik ke CPU maka isinya akan hilang, oleh sebab itu bagian ini disebut bersifat volatile, tetapi ada juga bagian yang tidak bersifat volatile.
q Fixed Memory, berisi program yang sudah diset oleh pembuat PLC, dibuat dalam bentuk chip khusus yang dinamakan ROM (Read Only Memory), dan tidak dapat diubah atau dihapus selama operasi CPU, karena itu bagian ini sering dinamakan memori non-volatile yang tidak akan terhapus isinya walaupun tidak ada listrik yang masuk ke dalam CPU. Selain itu dapat juga ditambahkan modul EEPROM atau Electrically Erasable Programmable Read Only Memory yang ditujukan untuk back up program utama RAM prosesor sehingga prosesor dapat diprogram untuk meload program EEPROM ke RAM jika program di RAM hilang atau rusak [6].
q Processor, adalah bagian yang mengontrol supaya informasi tetap jalan dari bagian yang satu ke bagian yang lain, bagian ini berisi rangkaian clock, sehingga masing-masing transfer informasi ke tempat lain tepat sampai pada waktunya
q Battery Backup, umumnya CPU memiliki bagian ini. Bagian ini berfungsi menjaga agar tidak ada kehilangan program yang telah dimasukkan ke dalam RAM PLC jika catu daya ke PLC tiba-tiba terputus.
Ø Programmer / monitor (PM). Pemrograman dilakukan melalui keyboard sehingga alat ini dinamakan Programmer. Dengan adanya Monitor maka dapat dilihat apa yang diketik atau proses yang sedang dijalankan oleh PLC. Bentuk PM ini ada yang besar seperti PC, ada juga yang berukuran kecil yaitu hand-eld programmer dengan jendela tampilan yang kecil, dan ada juga yang berbentuk laptop. PM dihubungkan dengan CPU melalui kabel. Setelah CPU selesai diprogram maka PM tidak dipergunakan lagi untuk operasi proses PLC, sehingga bagian ini hanya dibutuhkan satu buah untuk banyak CPU.
… (deleted)…
Ø Modul input / output (I/O).Input merupakan
bagian yang menerima sinyal elektrik dari sensor atau komponen lain dan
sinyal itu dialirkan ke PLC untuk diproses. Ada banyak jenis modul input yang dapat dipilih dan jenisnya tergantung dari input yang akan digunakan. Jika input adalah limit switches dan pushbutton dapat dipilih kartu input DC. Modul input analog adalah kartu input khusus yang menggunakan ADC (Analog to Digital Conversion) dimana kartu ini digunakan untuk input yang berupa variable seperti temperatur, kecepatan, tekanan dan posisi. Pada umumnya ada 8-32 input point setiap modul inputnya. Setiap point akan ditandai sebagai alamat yang unik oleh prosesor.Output
adalah bagian PLC yang menyalurkan sinyal elektrik hasil pemrosesan PLC
ke peralatan output. Besaran informasi / sinyal elektrik itu dinyatakan
dengan tegangan listrik antara 5 – 15 volt DC dengan informasi diluar
sistem tegangan yang bervariasi antara 24 – 240 volt DC mapun AC. Kartu output biasanya mempunyai 6-32 output point dalam sebuah single module. Kartu output analog adalah tipe khusus dari modul output yang menggunakan DAC (Digital to Analog Conversion). Modul output analog
dapat mengambil nilai dalam 12 bit dan mengubahnya ke dalam signal
analog. Biasanya signal ini 0-10 volts DC atau 4-20 mA. Signal Analog
biasanya digunakan pada peralatan seperti motor yang mengoperasikan
katup dan pneumatic position control devices.Bila
dibutuhkan, suatu sistem elektronik dapat ditambahkan untuk
menghubungkan modul ini ke tempat yang jauh. Proses operasi sebenarnya
di bawah kendali PLC mungkin saja jaraknya jauh, dapat saja ribuan
meter.Ø Printer. Alat ini memungkinkan program pada CPU dapat di printout atau dicetak. Informasi yang mungkin dicetak adalah diagram ladder, status register, status dan daftar dari kondisi-kondisi yang sedang dijalankan, timing diagram dari kontak, timing diagram dari register, dan lain-lain.
Ø The Program Recorder / Player.
Alat ini digunakan untuk menyimpan program dalam CPU. Pada PLC yang lama digunakan tape, sistem floopy disk. Sekarang ini PLC
semakin berkembang dengan adanya hard disk yang digunakan untuk
pemrograman dan perekaman. Program yang telah direkam ini nantinya akan
direkam kembali ke dalam CPU apabila program aslinya hilang atau
mengalami kesalahan.
Untuk operasi yang besar, kemungkinan lain adalah menghubungkan CPU dengan komputer utama (master computer) yang biasanya digunakan pada pabrik besar atau proses yang mengkoodinasi banyak Sistem PLC .Konsep Perancangan Sistem Kendali dengan PLC [7][8]
Dalam merancang suatu sistem kendali dibutuhkan pendekatan-pendekatan sistematis dengan prosedure sebagai berikut :
1. Rancangan Sistem Kendali
Dalam
tahapan ini si perancang harus menentukan terlebih dahulu sistem apa
yang akan dikendalikan dan proses bagaimana yang akan ditempuh. Sistem
yang dikendalikan dapat berupa peralatan mesin ataupun proses yang
terintegrasi yang sering secara umum disebut dengan controlled system.
2. Penentuan I/O
Pada
tahap ini semua piranti masukan dan keluaran eksternal yang akan
dihubungkan PLC harus ditentukan. Piranti masukan dapat berupa saklar,
sensor, valve dan lain-lain sedangkan piranti keluaran dapat berupa
solenoid katup elektromagnetik dan lain-lain.
3. Perancangan Program (Program Design)
Setelah ditentukan input dan output maka dilanjutkan dengan proses merancang program dalam bentuk ladder diagram dengan mengikuti aturan dan urutan operasi sistem kendali.
4. Pemrograman (Programming)
5. Menjalankan Sistem (Run The System)
Pada
tahapan ini perlu dideteksi adanya kesalahan-kesalahan satu persatu
(debug), dan menguji secara cermat sampai kita memastikan bahwa sistem
aman untuk dijalankan.
….selain fungsi yang telah diceritakan sebelumnya … PLC di pakai juga untuk Emergency Shutdown System (ESD) karena responnya yang cepat dibandingkan DCS ….
berikut adalah jenis PLC Programming berdasarkan IEC-61131-3 .. ada lima bahasa pemrograman yang diakui oleh standar ini..
- Ladder Diagram (LD)
- Function Block Diagram (FBD)
- Instruction List (IL)
- Structure Text (ST)
- Sequential Function Chart (SFC)
yang paling sering dipakai adalah LD … tapi saya lebih senang kalo pake FBD.
Memang tergantung background lah … kalo orang listrik lebih familiar dengan LD … karena rancangan PLC dari awal adalah menggantikan sistem konvensional relay yang buanyak banget wiring nya …. Sedangkan kalo anak kuliahan biasanya lebih senang FBD karena biasanya sudah familiar dengan Sistem Digital (Diagram Block AND, OR, dll)
Manufacturer atau pembuat PLC diantaranya sebagai berikut:
- Allen Bradley (www.ab.com) -> Nama2 PLC nya: Control Logix, PLC-5, SLC, Flex Logix, dll. sedangkan software yang dipakai adalah RSLogix dan RSLinx. http://www.ab.com/programmablecontrol/
- Schneider Electric (http://www.telemecanique.com/en/functions_discovery/function_5_11.htm) ->
Modicon Quantum, Compact, Momentum, Micro, Premium, dll. Software yang
di pakai adalah Concept buat Modicon Quantum, dan ada lagi yang lain ..
lupa namanya euy … nanti kalo ketemu saya update lagi ..
- Siemens -> S7-400, S7-300, S5 (sudah tidak diproduksi lagi .. cuman masih banyak yang pakai .. dan masih ada stock). Software yang dipakai Step7 (S7-400 dan S7-300) dan Step5 (buat S5, masih under DOS tampilannya)
- Mitsubishi
- GE Fanuc
- dll
Protokol Komunikasi yang dipakai untuk masing2 merek PLC pun berbeda2 … tetapi biasanya ada semacam konverternya biar bisa berkomunikasi dengan yang lain .. semacam konverterlah … tapi tidak semua ….
Berikut jenisnya untuk masing-masing merek PLC
- Modicon Quatum (Modbus, Modbus+, Modbus TCP/IP, etc)
- Allen Bradley (DH+, DH-485, DeviceNet, ControlNet, etc)
- SIEMENS (MPI, Profibus DP, ethernet, etc)
- dll
Uninterruptable Power Supply
Apa itu UPS ? UPS adalah suatu alat yang berfungsi sebagai buffer antara power suplai dengan peralatan elektronik yang kita gunakan seperti komputer, printer, modem, dsb. Bila ada gangguan, atau dengan kata lain suplai daya terputus, maka UPS akan segera bekerja dalam waktu sesingkat mungkin sehingga peralatan elektronik yang kita miliki tidak mengalami kerusakan. Dalam hal ini UPS berfungsi sebagai suplai daya baru (backup dari suplai daya utama).
Mengapa kita harus memasang UPS ?
Sering terjadi suplai daya PLN terputus secara tiba-tiba atau kualitas suplai daya tidak normal akibat tegangan lebih, tegangan kurang dan tegangan kedip yang disebabkan karena gangguan petir dsb. Alangkah ruginya kita, apabila data-data berharga hasil pekerjaan yang telah kita kerjakan di komputer hilang akibat suplai daya ke komputer tiba-tiba putus.
UPS bertindak untuk mencegah hal tersebut terjadi. Apabila telah terjadi kerusakan pada alat elektronik akibat terputusnya suppply daya atau data-data yang kita miliki hilang, maka UPS tidak dapat mengatasinya. UPS hanya bertanggung jawab agar peralatan elektronik tersebut tidak rusak atau sebelum data hilang.
Penyebab utama menurunnya kualitas suplai daya
Menurunnya kualitas suplai daya sangat berpengaruh terhadap kelangsungan hidup peralatan elektronik yang disuplainya. Beberapa hal utama yang menyebabkan menurunnya kualitas suplai daya : - Teganga lebih(Surja) impuls akibat petir. Tegangan lebih akibat petir biasanya terjadi dalam waktu beberapa mikro detik. Tegangan lebih ini biasanya dapat merusak perangkat keras (hardware) dari peralatan elektronik yang dikenainya. Seperti microchips, harddisk, monitor dsb.
- Tegangan lebih akibat switch. Biasanya terjadi akibat mesin listrik yang diputus dari suplai. Bila kejadian ini berlangsung lama dapat mengakibatkan kerusakan pada perangkat keras.
- Tegangan kedip sesaat akibat peralatan listrik berdaya besar baru dinyalakan. Tegangan kedip ini dapat menyebabkan komputer hang, salah pembacaan pada harddisk atau kerusakan fisik pada harddisk tersebut.
- Tegangan kurang, akibat PLN tidak mampu melayani beban puncak. Hal ini mengakibatkan peralatan kita dicatu dengan tegangan lebih rendah dari ratingnya. Hal ini sangat berbahaya bagi peralatan kita sangat sensitif terhadap perubahan tegangan.
- Black-Out
- Baterei
- Rectifier (penyearah)
- Inverter
Macam UPS berdasarkan cara kerjanya :
- Line Interactive UPS Pada UPS jenis ini diberi tambahan alat AVR (automatic voltage regulator) yang berfungsi mengatur tegangan dari suplai daya ke peralatan.
- On-Line UPS Pada UPS jenis ini terdapat 1 rectifier dan 1 inverter yang terpisah. Hal ini lebih mahal apabila dibandingkan dengan dua jenis UPS lainnya. Dalam keadaan gangguan, suplai daya ke rectifier akan diblok sehingga akan ada arus DC dari baterei ke inverter yang kemudian diubah menjadi AC.
- Off-Line UPS
