Partial preview of the text
Download Programable Logic Controller and more Cheat Sheet Computer Science in PDF only on Docsity!
BABII PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) Programmable Logic Controller (PLC) adalah komputer dengan standar industri yang mampu diprogram untuk melakukan fungsi pengendalian atau kontrol. PLC sebagai pengontrol yang dapat diprogram telah menghilangkan banyak penyambungan kabel yang terkait dengan sirkuit kontrol relay konvensional. Manfaat lainnya adalah proses pemrograman dan instalasi yang mudah, kecepatan kontrol yang tinggi, kompatibilitas jaringan yang baik, proses pemecahan masalah dan kemudahan proses pengujian sistem , dan keandalan yang tinggi. 2.1 Konfigurasi Perangkat PLC Seiring dengan perkembangan kebutuhan dan teknologi di industri, PLC memainkan peran yang sangat vital pada Otomatisasi Industri. Saat ini PLC menjadi kendali elektronik yang menjadi standar di industri, tidak hanya sebagai logika program tetapi juga fungsi matematis, kendali PID, pengendali analog hingga sistem akuisisi data. PLC sebagai perangkat kendali industri memiliki perangkat hardware yang berfungsi untuk mendukung kerjanya. Gambar 2.1 di bawah adalah 2 jenis PLC dengan merk Omron yang umum digunakan di dunia industri, es; PLC Compact/Micro PLC Modular Gambar 2. 1 Jenis PLC Compact dan Modular Gambar di atas menunjukkan 2 jenis PLC yaitu PLC Compact/Micro dan PLC Modular. Penjelasan masing — masing jenis adalah sebagai berikut: a. PLC Compact sering juga disebut dengan jenis “based” dimana komponen — komponen Processor, I/O, dan Catu daya melekat menjadi 1 bagian pada 1 unit yang tidak terpisahkan. Jumlah bit pada Tabel Input maupun Output adalah tetap (kecuali ditambah dengan I/O extension). Perbandingan jumlah input dan jumlah output umumnya adalah 60:40. Misalkan PLC Omron tipe CP1E dengan 40 1/O, maka akan memiliki 24 bit input dan 16 bit output. 16 Panduan Operasional PLC Omron b. PLC Sistem Modular yang sering disebut juga dengan sistem “rack” merupakan jenis PLC yang memiliki kapasitas lebih besar dan lebih lengkap keleluasaan pemprogramannya. Dimana konfigurasi hardware dapat dipisahkan satu sama lainnya dengan sistem penempatan tetap pada satu modul yang besar, misal Processor tersendiri, I/O tersendiri, komuniakasi tersendiri, bahkan catu dayanya juga dapat dipisahkan. Jumlah I/O yang dapat diinstal terhadap CPU dapat beragam sesuai dengan kapasitas PLC tersebut. Sebagai contoh PLC Omron CJ2M mampu menangani maksimal 10 modul input mau pun output dalam 1 rack yang sama. Jika 1 modul berisi minimal berisi 16 bit, maka akan ada lebih dari 160 bit input/output yang bisa dimiliki PLC tersebut. Pada buku ini dibatasi pembahasan pada PLC Compact dengan mengambil referensi merk Omron Tipe CPIE. Ilustrasi perangkat keras yang terdapat pada PLC Omron Modular dapat dilihat pada Gambar 2.2. Power supply input terminals Input terminal block - >A Ground terminal 5 Input terminals Input indicators, Peripheral 5] USB port fl Analog | adjusters S 90000 } Gi oo000 Operation indicators $j) — Output indicators ij Output terminals — | efpsaterainat CF block Ke) Gambar 2. 2 Konfigurasi Perangkat PLC Berikut ini penjelasan untuk tiap bagian : a. Power Supply Terminal adalah rangkaian untuk menyediakan daya listrik bagi ke PLC. Tegangan yang dihasilkan oleh power supply tergantung dari kebutuhan. Tegangan yang dapat masuk ke power supply terdapat 2 alternatif, dapat bernilai 220V AC atau 24V DC. Dalam terminal ini juga terdapat Ground. Input/Output Terminal Block, yaitu perangkat yang menjembatani PLC dengan perangkat luar lainnya sebagai penerima signal masukan dan memberi signal perintah. Signal masukan dapat berupa sakelar atau sensor dan sedangkan signal keluaran berupa perintah pada komponen — komponen Output seperti lampu, relay, kontaktor motor 17 Panduan Operasional PLC Omron jenis 220V AC umumnya dipilih untuk jenis mesin yang posisinya tetap, tidak bergerak perpindah tempat. Power supply 24V DC umumnya dipilih untuk mesin yang bergerak dan berpindah tempat, misalnya mobile robot atau sejenisnya. Terdapat 2 jenis Output pada PLC, yaitu : a. Output jenis Relay Output PLC dengan jenis relay memiliki hardware penyaklaran berupa kontak tembaga mekanik. Jenis ini memiliki keunggulan dalam hal kemampuan penyambungan tegangan baik dengan 24V DC maupung 220 VAC dan kemampuan hantar arus yang besar hingga 2 A. Namun memiliki kelemahan dalam kemampuan penyaklaran yang lambat. Output relay tidak dapat melakukan penyaklaran On/Off dengan kecepatan tinggi, misalnya lebih dari 3 kali dalam 1 detik. Jenis output ini dipilih jika sistem tidak memerlukan perubahan On/Off dengan kecepatan tinggi. Output jenis Transistor Output PLC dengan jenis transistor memiliki hardware penyaklaran berupa switching transistor. Jenis ini memiliki keunggulan dalam kemampuan penyaklaran On/Off yang sangat cepat, bahkan hingga 100.000 kali dalam 1 detik. Namun memiliki kelemahan pada nilai tegangan dan arus yang dapat disambungkan. Pada umumnya hanya pada tegangan maksimum 24 VDC dengan arus 0,3 A. Terdapat Output Transistor tipe Sinking dan tipe Sourcing. Jenis output ini cocok digunakan jika sistem memerlukan perubahan kondisi On/Off yang berlangsung sering dan dengan kecepatan tinggi. Bagian lain dari PLC yang tidak tampak namun memberikan peranan vital adalah CPU dan Memori. b. CPU adalah komponen utama yang mengontrol seluruh sistem atau yang dikenal sebagai central processing unit. Prosesor pada PLC ini berfungsi untuk mengatur alur kerja dan tugas komponen-komponen lain dalam keseluruhan sistem PLC. Kapasitas dan kemampuan kerja CPU akan menentukan seberapa banyak Input/Output yang dapat dikelola, jenis komunikasi apa saja yang dapat dilakukan oleh PLC dan fungsi — fungsi kerja lainnya. Memori adalah perangkat yang berguna untuk menyimpan data dan instruksi program pengguna. Area ini dibagi — bagi lagi menjadi Memori Eksekutif, Memori Data Tabel yang menyimpan kondisi Input/Output, Memori register seperti Timer/Counter, dan Memori bit 19 — bit khusus lainnya. Pembahasan tentang Memori akan diulas lebih rinci pada Bab 3, pada Sub Bab Memori dan Pengalamatan pada PLC. berikutnya. Kapasitas Memori juga dapat ditingkatkan dengan menambahkan external Memori card. 2.2 Prinsip Kerja PLC PLC melakukan kendali dengan membandingkan kondisi Input dan program PLC yang ditanamkan di dalamnya. Modul Input memiliki beberapa terminal untuk dihubungkan pada komponen-komponen yang berperan sebagai Input, seperti pushbutton, limit switch dll. Demikian juga dengan modul Output, terminalnya akan disambungkan pada komponen- komponen, seperti relay, motor, lampu, buzzer dan lain sebagainya. Gambar di bawah ini menunjukkan proses kerja PLC. Prosesor secara berkala membaca kondis! input dan melakukan update pada Data Tabel input Gambar 2. 4 Prinsip Kerja Modul Input PLC Modul Input berfungsi untuk memberikan tegangan dari perangkat input seperti push button, sensor, encoder atau nilai analog untuk kemudian dipakai untuk mengatur nilai dari memori Data Tabel Input. Seperti pada Gambar 2.6, saat switch terbuka maka tidak ada signal input yang diteruskan ke Modul Input, sehingga nilai alamat yang bersesuaian dengan Switch tersebut adalah 0, dengan demikian Data Tabel Input pada Memori PLC juga 0. Ketika Switch ditekan, tegangan masuk pada terminal Input sehingga nilai pada alamat tersebut berubah menjadi 1 begitu juga dengan Data Tabel Input. Sebaliknya, Modul Output justru diatur nilainya oleh memori Data Tabel Output. Perhatikan Gambar di bawah, saat alamat pada memori Tabel Data Output adalah 0, maka nilai di terminal Modul Output juga 0 sehingga lampu yang tersambung masih mati. Namun ketika nilai pada Tabel Data Output menjadi 1, maka nilai pada Modul Output akan 1 dan lampu menyala. 20 Scan Process The scan is a a continuous and sequential process 93 Gambar 2. 7 Proses Scan PLC Scan proses ini dilakukan secara terus menerus selama PLC dalam kondisi RUN. Kecepatan scan ini sangat beragam, tergantung dari kecepatan proses CPU PLC dan juga panjangnya program. Jika sebuah PLC memiliki scan proses selama 1 ms, maka dalam 1 detik sebuah alamat input tertentu dapat diperiksa kondisinya sebanyak 1000 kali. 2.3 Penyambungan Daya, Input, Output pada PLC Sebagian besar faktor kegagalan dalam belajar pengoperasian PLC adalah tidak mampu menerapkan dalam kondisi nyata. Hal ini biasanya dikarenakan tidak memahami perangkat hardware secara nyata atau yang sebenarnya. Mayoritas dari mereka terhenti di latihan pemrograman, simulasi dengan animasi atau modul kit. Contohnya tidak pernah melakukan instalasi program PLC, tidak pernah menyambung Input atau Output PLC secara mandiri. Sehingga pada saat diberi PLC, tombol, sensor ,motor dan perangkat — perangkat lain tidak mengerti apa yang harus dilakukan. Berikut ini akan dijelaskan tahap penyambungan Power, Input dan Output. 2.3.1 Penyambungan Daya pada PLC Gambar di bawah ini ee contoh penyambungan catu daya pada PLC. ie Hr re 2/2/2222 @/@/8@/8/e/e Uae I] 00 | a | 0 | 05 Gambar 2. 8 Penyambungan Daya PLC 22 Panduan Operasional PLC Omron Pada PLC dengan jenis catu daya AC, maka dapat dilakukan penyambungan secara langsung dari tengangan jala — jala 110 V — 240V AC pada Power Terminal. Pada PLC jenis catu daya DC, penyambungan dilakukan setelah tegangan jala — jala disearahkan dan diturunkan tengangannya hingga bernilai 24V. 2.3.2 Penyambungan Push Button sebagai Input PLC Prinsip utama dalam penyambungan tersebut adalah memberi tegangan sebesar 24 V kepada pin modul input. Tegangan 24 Volt dapat tercapai jika terbentuk sebuah loop tertutup. Gambar 2. adalah dasar untuk mengaktifkan sebuah input PLC. Modul input Pc i : Hy H : Rangksian} calm 1 Moai! InpurPic : : H Gambar 2. 9 Mengaktifkan Input PLC Gambar di atas menunjukkan 1 Joop untuk 1 buah perangkat masukkan saat Push Button ditekan, mulai dari kutub positif sumber tegangan, Push Button, pin terminal input (I/O input), rangkaian dalam modul Input PLC dan kembali ke sumber tegangan pada kutub negatif melalui return path. Dalam penggunaannya PLC menerima lebih dari 1 masukan. Oleh karena itu, return path umumnya digabung menjadi 1 terminal yang disebut Common, sedangkan Main Path tetap terpisah-pisah untuk memungkinkan penyambungan masing-masing Push Button, Gambar 2.10 Modul input Gambar 2. 10 Common Input PLC Dari gambar di atas bisa dilihat bahwa setiap input sudah terhubung dengan sumber tegangan dan pin modul input PLC. Contohnya, jika input 2 ditekan 23 Panduan Operasional PLC Omron pemilihan sensor juga dipengaruhi sifat Source atau Sink dari Modul Input. Setiap perusahaan umumnya mengacu kepada standard tertentu dalam melakukan instalasi atau penyambungan kabel (wiring), terutama instalasi kontrol. Hal ini akan berkaitan dengan pandangan aspek keselamatan, keseragaman dalam wiring dan ketersediaan sensor. Gambar di bawah adalah contoh wiring Push Button pada Input PLC. cloo clo1 ravocL te ho FF FF as PaRTRReneanne # ele l[ele(e[elele (el?) [?] ia [e118] iI [3] Il TTT] ¢ ddd da dd cloo clo1 Gambar 2. 13 Contoh Wiring Beberapa Push Button Pada gambar di atas, Com untuk input dapat kita pilih untuk disambungkan pada Positif 24V atau Negatif 24V. Jika Com disambungkan pada Negatif, maka salah satu kaki pada setiap Push Button disambungkan secara paralel pada Positif 24V, sedangkan kaki yang lainnya disambungkan pada terminal Input PLC. 2.3.3. Penyambungan Sensor sebagai Input PLC a. Penyambungan Sensor Digital 3 Kabel pada PLC Sensor umumnya bekerja dengan switching transistor yang memiliki sifat PNP (Sourcing) dan NPN (Sinking). Sensor dengan 3 kabel terdiri atas 2 kabel sebagai sumber yaitu Positif (Brown) dan Negatif (Blue) dan 1 kabel Signal (Black). Gambar di bawah adalah contoh rangkaian dari sensor. Sensor NPN || oo wcthee Co” . jaar Cpa “ar oc ft EE seming Presence = ONO Sensor PNP Tareet Cnn | ie ii ~ om 8 Be ney Core EE Gambar 2. 14 Sensor NPN dan PNP 25 Pada sensor NPN, setelah tegangan diberikan pada kabel Brown dan Blue, maka tegangan mula — mula antara kabel Black ke Blue adalah 24V walaupun sensor belum mendeteksi apa pun (lingkaran) lalu akan berubah menjadi 0 (Nol) saat mendeteksi objek. Dengan demikian sensor NPN memberikan logika Low (0) saat mendeteksi objek. Maka sensor dengan tipe NPN hanya bisa diterapkan pada modul Input Source. Sedangkan pada sensor jenis PNP berlaku sebaliknya, saat tegangan diberikan pada kabel Brown dan Blue, maka tegangan antara kabel Black ke Blue adalah 0V (lingkaran) lalu akan berubah menjadi 24V saat mendeteksi objek. Dengan demikian sensor PNP memberikan logika High (1) saat mendeteksi objek. Maka sensor dengan tipe PNP hanya bisa diterapkan pada modul Input Sink. Gambar 2.15 berikut adalah penyambungan Sensor 3 kabel pada Modul Input PLC. 3 wire NPN 3 wire PNP Fa V7 Ea Black Sy Va Goa Black IN + f S$ H O NSW | sO} seul i: S@ hp) Bye 4 1 Li Blue ' ' : com! PLC internal circuit PLC intemal circuit Gambar 2. 15 Wiring Sensor PNP dan NPN pada PLC b. Penyambungan Sensor 2 kabel pada PLC Selain memiliki 3 kabel, beberapa jenis sensor juga ada yang memiliki 2 kabel yaitu hanya Brown dan Blue. Dalam penyambungannya, sensor 2 kabel tersebut dihubungkan secara seri dari catu daya ke Modul Input. Saat menggunakan Modul Input Sinking (common negative), Brown dapat dihubungkan dengan positif catu daya, sedangkan Blue pada terminal pin modul input PLC (Load). Sebaliknya saat menggunakan Modul Input Sourcing (common positive), Blue akan dihubungkan dengan negatif sumber tegangan, Brown sedangkan pada terminal pin modul input PLC (Load). Penyambungan sensor 2 kabel pada modul input PLC ditunjukkan pada Gambar berikut. 26 OE [© : Gambar 2. 18 Kesalahan Wiring Reed Switch Gambar 2.18 menunjukkan kesalahan biasanya terjadi saat hendak melakukan pengujian. Jangan pernah menyambungkan 2 kaki sensor 2 kabel atau reed switch langsung ke sumber tegangan 24 V tanpa melalui beban (modul input). Penyambungan yang benar akan menghasilkan arus (I) senilai 24V/(R Load+r), sedangkan penyambungan seperti pada Gambar menghasilkan arus yang lebih besar (I2) sebesar 24V/r. Dengan r cukup kecil, maka arus I, akan naik secara signifikan dibanding I,. Hal ini akan menyebabkan kerusakan pada sensor karena arus yang berlebihan mengalir pada rangkaian internal sensor. 2.3.4 Penyambungan Output pada PLC Sama seperti pada penyambungan Input PLC, penyambungan output PLC diawali dengan menentukan sambungan catu daya pada Com. Penyambungan output PLC harus disesuaikan dengan jenisnya, baik itu relay, transistor sinking atau transistor sourcing (Sub Bab 2.1). Output tipe relay yang memiliki perangkat penyaklaran berupa kontak mekanik dapat diberi berbagai jenis catu daya baik 5V DC, 24V DC bahkan 220V AC dengan polaritas yang dapat dibolak — balik. Gambar di bawah Intemal circuits | ia 250 VAC, 2A, 24VDC,2A Gambar 2. 19 Wiring Output PLC Tipe Relay Pada gambar di atas, Com dapat disambungkan pada catu daya AC hingga 250V, atau DC hingga 24V dengan kemampuan penyaklaran arus hingga 2A. Jika Com disambungkan pada Positif 24V, maka salah satu kaki dari 28 Panduan Operasional PLC Omron setiap lampu disambungkan secara paralel pada Negatif 24V, dan kaki yang lain disambungkan pada terminal Output PLC. Dengan demikian, alur arus listrik mulai dari Positif 24V ke Com, lalu melewati kontak relay pada Output PLC, keluar melalui terminal Output PLC, melewati lampu dan masuk ke Negatif 24V. Gambar 2.20 adalah contoh penyambungan lampu indikator pada output PLC dengan tipe Transistor. Pada tipe Sinking, Com Output mendapat Negatif 24V, sedangkan salah satu kaki — kaki lampu disambung secara paralel pada Positif 24V dan kaki — kaki yang lain disambungkan pada terminal output PLC. Pada tipe Sinking, Com Output mendapat Negatif 24V, sedangkan salah satu kaki — kaki lampu disambung secara paralel pada Positif 24V dan kaki — kaki yang lain disambungkan pada terminal output PLC. Dengan demikian, alur arus listrik mulai dari Positif 24V ke lampu, lalu masuk ke terminal Output PLC, melewati rangkaian switching transistor pada Output PLC, keluar melalui terminal Com Output PLC, dan masuk ke Negatif 24V. {featteotlos {fo feo Hmm Hy 1) crits e>H circus | aa Transistor tipe Sinking Transistor tipe Sourcing Gambar 2. 20 Wiring Output PLC Tipe Transistor Pada tipe Sourcing, Com Output mendapat Positif 24V, sedangkan salah satu kaki — kaki lampu disambung secara paralel pada Negatif 24V dan kaki — kaki yang lain disambungkan pada terminal output PLC. Dengan demikian, alur arus listrik mulai dari Positif 24V ke Com, lalu melewati rangkaian switching transistor pada Output PLC, keluar melalui terminal Output PLC, melewati lampu dan masuk ke Negatif 24V. Gambar 2.21 di bawah ini adalah contoh penyambungan lampu indikator pada terminal PLC. Pada beberapa PLC memiliki lebih dari 1 Com pada terminal Output. Hal ini memungkinkan untuk melakukan penyambungan secara Sinking maupun Sourcing. Pada Gambar tersebut, secara berturut — turut dari paling kiri ke kanan adalah Com untuk Output 100.00, Com untuk 100.01, Com untuk 100.02 dan 100.03 dan Com untuk 100.04 dan 100.05. 29 Panduan Operasional PLC Omron Com (0V) catu daya, sehingga lampu dapat menyala. Jika output 07 dimatikan (off), arus tidak dapat mengalir, dan lampu tidak akan menyala. Gambar 2. 22 Contoh Wiring Perangkat Output dengan Relay Output 03 untuk relay dihubungkan dengan cara yang sama. Ketika output 03 aktif, maka arus akan mengalir dari 24V melalui Coil relay ke terminal output 3, dan keluar melewati Com ooutput PLC hingga masuk ke Com catu daya, sehingga relay aktif. Relay akan menutup kontak dan pasokan 120V AC segera disalurkan ke motor dan motor akan berputar. 2.3.5 Diagram Wiring Sistem Kendali Berbasis PLC Skema kendali motor pada Gambar 1.16 adalah contoh sistem kendali berbasis PLC yang digunakan untuk pengaturan putaran motor AC 3 fasa. Motor dioperasikan dengan Push Button Forward, Reverse dan Stop, dan dilengkapi dengan Over Load Relay (OLR) sebagai pengaman dari beban motor berlebih. Saat terjadi gangguan beban lebih, OLR akan mematikan motor sekaligus memberi signal pada PLC agar dapat memberikan indikasi gangguan beban lebih. Pada gambar tersebut dapat diketahui bahwa sistem tersebut memerlukan 2 buah kontaktor. Kontaktor K1 sebagai penyambung untuk menghasilkan arah putaran Forward dan K2 sebagai penyambung untuk menghasilkan arah putaran Reverse. Dengan demikian motor memiliki 2 buah kondisi, sehingga setidaknya diperlukan 2 buah alamat Output PLC untuk mengatur 2 kondisi tersebut. Pada umumnya kontaktor bekerja pada tegangan AC 220V, sehingga jika kita menggunakan PLC dengan tegangan 24V Output, maka kita akan memerlukan Relay 24 Volt sebagai penyaklaran tegangan 220V pada kontaktor, untuk selanjutnya kontaktor menyambungkan listrik 3 phasa 31 ke motor Induksi. Relay 1 dan Relay 2 selanjutnya menyambungkan fasa pada Kontaktor Forward dan Kontaktor Reverse. Berikut ini adalah diagram wiring sistem kendali motor tersebut. 4 4 Input (CIO 0) PLC CP1E-N20 DRA Output (CIO 100) +] o @ | o | 05 | 06 @/8/8/8/8/8/®@ ~ [co] cof co] os | co) o7 lele elsle J nr es) fie) Gambar 2. 23 Wiring Input dan Output PLC 32 
