PrinsipPrinsipPrinsipPrinsip KerjaKerjaKerjaKerja LadderLadderLadderLadder DiagramDiagramDiagramDiagram dalamdalamdalamdalam PLCPLCPLCPLC

11020202022008

Dalam dunia kendali, Ladder Diagram sudah menjadi hal yang tidak asing lagi. Ladder Diagram

adalah metoda pemrograman yang umum digunakan pada PLC. Ladder Diagram merupakan

tiruan dari logika yang diaplikasikan langsung oleh relay. Ladder Diagram banyak mengurangi

kerumitan yang dihadapi oleh teknisi untuk menyelesaikan tujuannya. Tapi bagaimanakah

Ladder Diagram itu bekerja? atau dengan kata lain, bagaimana sebenarnya representasi dari

Ladder Diagram itu sehingga bisa menyusun logika-logika boolean?

Sebelum membahas ke permasalahan utama, ada baiknya kita mengerti dulu apa itu relay. Relay

adalah peralatan sederhana yang menggunakan medan magnetik untuk mengontrol saklar,

seperti pada gambar berikut.

Gambar 01. Relay

Ketika tegangan diberikan pada masukan koil, arus yang tercipta menghasilkan medan

magnetik. Medan inilah yang akan menarik saklar metal ke arahnya dan akan menyentuh bagian

saklar yang lain. Akibat dari mekanisme ini adalah rangkaian yang sebelumnya rangkaian terbuka

menjadi rangkaian tertutup. Sifat relay yang seperti ini (menjadi rangkaian tertutup setelah

diberikan tegangan) disebut dengan normally open. Dengan demikian, normally closed relay

adalah relay yang akan menjadi rangkaian terbuka setelah diberikan tegangan. Umumnya, relay

digambarkan oleh diagram skematik menggunakan sebuah lingkaran yang menggambarkan koil

masukan. Kontak output ditunjukkan oleh dua garis paralel. Kontak normally open digambarkan

dengan 2 garis dan akan terbuka (non-conducting) apabila tidak diberikan energi. Normally

closed adalah yang sebaliknya dan digambarkan oleh dua garis dengan garis diagonal yang

memotong kedua garis tersebut. Saat tidak diberikan energi, keadaan relay adalah tertutup

(conducting).

Relay digunakan agar keadaan satu sumber (terbuka atau tertutup) energi dapat mengatur keadaan

sumber energi (terbuka atau tertutup) lainnya yang biasanya memiliki arus yang lebih besar dan

kedua sumber energi ini saling terisolasi satu sama lain (tidak terhubung secara langsung). Relay

merupakan komponen utama dalam PLC.Contoh sederhana dari penggunaan relay ditunjukkan

oleh gambar berikut.

Gambar 02. Analogi Ladder Diagram

Pada sistem ini, relay pertama pada gambar kiri bersifat normally closed dan akan mengalirkan arus

terus hingga terdapat tegangan yang diaplikasikan pada relay ini (input A). Relay kedua adalah

normally open dan tidak akan mengalirkan arus sampai ada tegangan yang diaplikasikan ke relay

ini (input B). Jika arus mengalir pada kedua relay yang pertama, maka arus juga akan mengalir

pada relay ketiga dan akan menutup saklar pada output C. Rangkaian seperti ini umum

digambarkan pada skematik Ladder Diagram pada gambar tersebut. Secara logika, diagram ini

dapat dibaca sebagai berikut: C akan “on” ketika A “off” dan B “on”.

Dalam logika Boolean dirumuskan sebagai C = A’.B

Gambar 03. Skematik Gerbang Digital yang Ekivalen

Gambar berikut ini merupakan contoh yang lebih kompleks pada aplikasi dalam PLC, dengan 2 buah

tombol pada input.

Gambar 04. Contoh Aplikasi dalam PLC

Ladder Diagram vs LogikaLadder Diagram vs LogikaLadder Diagram vs LogikaLadder Diagram vs Logika BooleanBooleanBooleanBoolean

14040404042008

Telah dijelaskan sebelumnya, bahwa ladder diagram adalah salah satu bentuk pemrograman yang umum

digunakan pada PLC. Metode ini disusun untuk mengurangi kerumitan yang dihadapi oleh teknisi dalam

menyeleasaikan tujuannya, dengan cara memodelkan langsung logika yang terjadi pada relay.

PLC banyak dipakai sebagai untai logic, meskipun beberapa PLC terbaru sudah mampu menangani

permasalahan analog. Meski begitu, kebanyakan PLC masih dipakai sebagai untai logic, misalnya sebagai

pengendali untuk ESD (Emergency Shut Down). Sebagaimana umumnya dalam untai logic/digital,

penyelesaian permasalahan tersebut akan lebih mudah jika masing-masing komponen input dan output

disajikan dalam logika digital / logika boolean, dengan melibatkan tabel kebenaran, menyusun persamaan

output berdasarkan tabel tersebut dalam bilangan biner, kemudian menyederhanakan persamaan tersebut

dengan memanfaatkan Karnaugh Map.

Pertanyaannya adalah, ketika persamaan biner itu sedah terbentuk, bagaimana menyajikannya dalam

Ladder Diagram (dalam hal ini PLC yang akan dipakai)? Ketika penyelesaiannya melibatkan gerbang digital

seperti AND, OR dan NOT mungkin tidak akan ada masalah, tapi penyelesaian dengan menggunakan PLC

akan memerlukan sedikit penyesuaian.

Berikut ini adalah beberapa contoh konversi dari gerbang logika dasar ke dalam Ladder Diagram. (Contoh

yang diberikan memiliki 2 input dan 1 output).

Logika ANDLogika ANDLogika ANDLogika AND

Tabel kebenaran logika AND adalah sebagai berikut,

Konversi ke Ladder Diagram,

Logika ORLogika ORLogika ORLogika OR

Tabel kebenaran logika OR adalah sebagai berikut,

Konversi ke Ladder Diagram,

Logika NOTLogika NOTLogika NOTLogika NOT

Tabel kebenaran logika NOT adalah sebagai berikut,

Konversi ke Ladder Diagram,

Logika NANDLogika NANDLogika NANDLogika NAND

Logika NAND merupakan pengembangan dari logika AND, OR dan NOT. Tabel keberannya adalah sebagai

berikut,

Tabel kebenaran di atas memiliki persamaan sebagai berikut,

O = (A.B)’ = A’ + B’

Sehingga konversi ke Ladder Diagram,

Logika NORLogika NORLogika NORLogika NOR

Logika ini juga merupakan pengembangan dari logika AND, OR dan NOT. Tabel kebenarannya adalah

sebagai berikut,

Tabel kebenaran di atas memiliki persamaan sebagai berikut,

O = (A + B)’ = A’.B’

Sehingga konversi ke Ladder Diagram,

Logika XORLogika XORLogika XORLogika XOR

Sama halnya dengan kedua logika sebelumnya. logika ini nuga merupakan pengembangan dari AND, OR

dan NOT. Logika ini banyak dipakai dalam untai penjumlah (ADDER). Tabel kebenarannya adalah sebagai

berikut,

Tabel kebenaran di atas memiliki persamaan sebagai berikut,

O = A o B = A’.B + A .B’

Sehingga konversi ke Ladder Diagram,

« Prinsip Kerja Ladder Diagram dalam PLCRahasia Dibalik Gerbang Digital »

==================

PLC: Diagram Tangga (Ladder) Dasar Sebuah diagram tangga atau Iadder diagram terdiri dari sebuah garis menurun ke bawah

pada sisi kiri dengan garis-garis bercabang ke kanan. Garis yang ada di sebelah sisi kiri

disebut sebagai palang bis (bus bar), sedangkan garis-garis cabang (the branching lines)

adalah baris instruksi atau anak tangga. Sepanjang garis instruksi ditempatkan berbagai

macam kondisi yang terhubungkan ke instruksi lain di sisi kanan. Kombinasi logika dari

kondisi-kondisi tersebut menyatakan kapan dan bagaimana instruksi yang ada di sisi kanan

tersebut dikerjakan.

Gambar 1. Contoh Diagram tangga

Sebagaimana ditunjukkan pada gambar 1 tersebut, sepanjang garis instruksi bisa

bercabang-cabang lagi kemudian bergabung lagi. Garis-garis pasangan vertikal (seperti

lambang kapasitor) itulah yang disebut kondisi. Pasangan garis vertikal yang tidak ada garis

diagonalnya disebut sebagai Normal Terbuka – Normally Open atau NO serta terkait

dengan instruksi LOAD (LD), AND atau OR. Sedangkan pasangan garis vertikal yang ada

garis diagonal-nya dinamakan Normal Tertutup – Normally Close atau NC serta terkait

dengan instruksi-instruksi LD NOT, AND NOT atau OR NOT. Angka-angka yang terdapat

pada masing-masing kondisi di gambar 1 tersebut merupakan bit operan instruksi. Status

bit yang berkaitan dengan masing-masing kondisi tersebut yang menentukan kondisi

eksekusi dari instruksi berikutnya.

Instruksi LOAD (LD) dan LOAD NOT (LD NOT)

Kondisi pertama yang mengawali sembarang blok logika di dalam diagram tangga berkaitan

dengan instruksi LOAD (LD) atau LD NOT. (LD NOT). Masing-masing instruksi ini

membutuhkan satu baris kode mnemonik. Contoh untuk instruksi ini ditunjukkan pada

gambar 2.

Gambar 2. Contoh instruksi LD dan LD NOT

Sebagaimana ditunjukkan pada gambar 2, karena hanya instruksi LOAD atau LD NOT saja

yang ada di garis instruksi (instruction line), maka kondisi eksekusi untuk instruksi yang di

sebelah kanan-nya adalah ON jika kondisi-nya ON. Untuk contoh diagram tangga tersebut,

instruksi LD (yaitu untuk normal terbuka), kondisi eksekusi akan ON jika IR000.00 juga

ON; sebaliknya, untuk instruksi LD NOT (yaitu untuk normal tertutup), kondisi eksekusi

akan ON jika IR000.00 dalam kondisi OFF.

Instruksi AND dan AND NOT

Jika terdapat dua atau lebih kondisi yang dihubungkan secara seri pada garis instruksi yang

sama, maka kondisi yang pertama menggunakan instruksi LD atau LD NOT dan sisanya

menggunakan instruksi AND atau AND NOT. Pada gambar 3 ditunjukkan sebuah

penggalan diagram tangga yang mengandung tiga kondisi yang dihubungkan secara seri

pada garis instruksi yang sama dan berkaitan dengan instruksi LD, AND NOT dan AND.

Dan sama seperti sebelumnya, masing-masing instruksi tersebut membutuhkan satu baris

kode mnemonik.

Gambar 3. Contoh penggunaan AND dan AND NOT

Instruksi yang digambarkan paling kanan sendiri (gambar 3) akan memiliki kondisi

eksekusi ON jika ketiga kondisi di kiri-nya semuanya ON, dalam hal ini IR000.00 dalam

kondisi ON, IR010.00 dalam kondisi OFF dan LR00.00 dalam kondisi ON.

Instruksi AND dapat dibayangkan akan menghasilkan ON jika kedua kondisi yang

terhubungkan dengan instruksi ini dalam kondisi ON semua, jika salah satu saja dalam

kondisi OFF, apalagi dua-duanya OFF, maka instruksi AND akan selalu menghasilkan OFF

juga.

Instruksi OR dan OR NOT

Jika dua atau lebih kondisi dihubungkan secara paralel, artinya dalam garis instruksi yang

berbeda kemudian bergabung lagi dalam satu garis instruksi yang sama, maka kondisi

pertama terkait dengan instruksi LD atau LD NOT dan sisanya berkaitan dengan instruksi

OR atau OR NOT. Pada gambar IV.6 ditunjukkan tiga buah kondisi yang berkaitan dengan

instruksi LD NOT, OR NOT dan OR. Sekali lagi, masing-masing instruksi ini membutuhkan

satu baris kode mnemonik.

Gambar 4. Contoh penggunaan OR dan OR NOT

Blok instruksi ini akan memiliki kondisi ekskusi ON jika cukup salah satu dari ketiga

kondisi dalam keadaan ON, misalnya IR000.00 dalam kondisi OFF, IR0100.00 dalam

kondisi OFF atau LR00.00 dalam kondisi ON.

Dalam hal ini instruksi OR dapat dibayangkan akan selalu menghasilkan kondisi eksekusi

ON jika salah satu saja dari dua atau lebih kondisi yang terhubungkan dengan instruksi ini

dalam kondisi ON.

Pemrograman PLC dengan Ladder Logic Diagram ·(0) Ladder Logic Diagram, Pemrograman, PLC

Seperti yang kita ketahui bahwa PLC merupakan suatu perangkat pengendali yang dapat diprogram. Metode

pemrogramannya tak terlalu rumit dan biasanya vendor yang memproduksi PLC memberikan pilihan kepada

pengguna untuk memilih metode pemrograman PLC yang bersangkutan. Metode yang umum diberikan sebagai

pilihan antara lain berupa metode pemrograman dengan diagram logika tangga (ladder logic diagram), mneumonic

(statement list), dan atau diagram fungsi blok (function block diagram). Adanya pilihan metode tersebut

dimaksudkan agar pengguna dapat dengan mudah membuat program sesuai dengan keahlian maupun metode

pemrograman yang disukai.

Ladder Logic Diagram

Salah satu metode pemrograman PLC yang sangat umum dipergunakan yaitu pemrograman menggunakan ladder

diagram (diagram tangga). Metode yang praktis dan cukup mudah dimengerti. Programer bertugas untuk

menuliskan sebuah program selayaknya menggambarkan sebuah rangkaian saklar elektronik. Dapat dirancang

dengan melakukan konversi dari rangkaian elektronik yang telah ada, lalu menggantikan fungsi saklar sesuai dengan

fungsi yang tersedia pada software programer. Diagram ini sendiri terdiri dari dua buah garis vertikal yang

melambangkan daya. Komponen-komponen rangkaian disambungkan sebagai garis-garis horisontal yang merupakan

anak tangga. Komponen-komponen yang dimaksud ditempatkan di antara kedua buah garis vertikal.

Gambar contoh tampilan ladder logic diagram

Aturan pemrograman dengan mempergunakan ladder logic diagram dapat dijabarkan sebagai berikut:

1. Dua garis vertikal pada sheet (= media untuk meletakkan komponen rangkaian) melambangkan daya. Di

antara kedua garis tersebut komponen-komponen rangkaian dihubungkan sesuai dengan rancangan.

2. Masing-masing baris ladder (baca: rung) mendefinisikan suatu operasi dalam proses kendali.

3. Masing-masing baris ladder wajib untuk dimulai dengan menempatkan sebuah input atau sejumlah input

dan harus diakhiri dengan menempatkan sebuah output.

4. Perancangan ladder dengan menyesuaikan pada keadaan normal (default) perangkat listrik.

5. Suatu perangkat tertentu dapat digambarkan dengan menggunakan lebih dari satu buah baris/ rung.

6. Komponen-komponen input maupun output didefinisikan dengan menggunakan pengalamatan. Alamat

tersebut merupakan indikasi dari lokasi komponen input maupun output dalam memori PLC. Notasi masing-

masing produk PLC berbeda-beda bergantung pada vendor yang memproduksinya.

7. Suatu keadaan komponen output dapat dipanggil sebagai keadaan komponen input dengan memanggil

alamat komponen output yang diinginkan pada komponen input.

8. Pembacaan diagram dimulai dari kiri ke kana dan dari atas ke bawah seperti ditunjukkan pada gambar

berikut:

Gambar arah baca ladder logic diagram PLC