bab 5 pemrograman plc

72

BAB V PEMROGRAMAN PLC

PENDAHULUAN Setelah mempelajari bagian-bagian dan prinsip kerja PLC maka selanjutnya akan

dibahas tentang pemrograman PLC. Karena PLC bersifat softwire, di mana fungsi kontrol

dapat secara mudah diubah dengan mengganti programnya menggunakan suatu software,

sehingga pemrograman merupakan hal yang sangat penting dalam pembahasan tentang

PLC. Bahasa pemrograman PLC mudah dipahami sebab sebagian besar berkaitan dengan

operasi-operasi logika dan penyambungan.

Pada bagian ini akan dibahas model pemrograman PLC (difokuskan pada ladder

diagram dan kode mnemonik) dan contoh-contoh sederhana pada beberapa jenis PLC.

Setelah mengikuti perkuliahan ini, mahasiswa diharapkan dapat membuat program-

program sederhana dalam bentuk ladder diagram dan kode mnemonik dengan fungsi-

fungsi dasar dan menengah pada beberapa jenis PLC.

5.1 MODEL PEMROGRAMAN Menurut Setiawan (2006:9), berkaitan dengan pemrograman PLC, ada lima model

atau metode yang distandarnisasi penggunaannya oleh IEC (International Electrical

Commission) 61131-3, yaitu:

1. Instruction List (Daftar Instruksi) – Pemrograman dengan menggunakan instruksi-

instruksi bahasa level rendah (mnemonic), seperti LD/STR, NOT, AND, dan

sebagainya.

2. Ladder Digram (Diagram Tangga) - Pemrograman berbasis logika relai, cocok

digunakan untuk persolan-persoalan kontrol diskrit yang kondisi input outputnya

hanya memiliki dua kondisi yaitu ON dan OFF, seperti pada sistem kontrol

konveyor, lift, dan motor-motor industri.

3. Function Block Diagram (Diagram Blok Fungsional) – Pemrograman berbasis

aliran data secara grafis. Banyak digunakan untuk tujuan kontrol proses yang

melibatkan perhitungan-perhitungan kompleks dan akuisisi data analog.

4. Sequential Function Charts (Diagram Fungsi Sekuensial) – Metode grafis untuk

pemrograman terstruktur yang banyak melibatkan langkah-langkah rumit, seperti

pada bidang robotika, perakitan kendaraan, batch control, dan sebagainya.

73

5. Structured Text (Teks Terstruktur) – Pemrograman ini menggunakan statemen-

statemen yang umum dijumpai pada bahasa level tinggi (high level programming)

seperti If/Then, Do/While, Case, For/Next, dan sebagainya. Dalam aplikasinya,

model ini cocok digunakan untuk perhitungan-perhitungan matematis yang

kompleks, pemrosesan tabel dan data, serta fungsi-fungsi kontrol yang

memerlukan algoritma khusus.

Walaupun hampir semua vendor PLC telah mendukung kelima model pemrograman

tersebut, tetapi secara de facto sampai saat ini yang sangat luas penggunaannya terutama

di industri adalah Ladder Diagram. Alasan utamanya adalah karena diagram ini mirip

dengan diagram kontrol elektromekanis yang sebelumnya sudah banyak digunakan di

industri.

Dalam pembahasan selanjutnya akan dijelaskan metode pemrograman diagram

tangga (ladder diagram programming) dan metode daftar instruksi. Metode

pemrograman tangga menyediakan suatu cara untuk menuliskan program, yang kemudian

dapat dikonversikan menjadi kode mesin oleh suatu software, sehingga dapat digunakan

oleh mikroprosesor PLC. Dengan metode daftar instruksi, kode-kode mnemonik

dipergunakan, di mana tiap-tiap kode diasosiasikan dengan sebuah elemen diagram

tangga.

Diagram tangga adalah suatu diagram mirip anak tangga yang menggambarkan

urutan kerja dari sistem kontrol. Ladder diagram menggunakan simbol standar untuk

merepresentasikan elemen rangkaian dan fungsi dalam sistem kontrol. Ladder diagram

terdiri dari dua garis vertikal. Antara kedua garis vertikal tersebut terdapat simbol-simbol

switch contact normally open (NO), switch contact normally closed (NC), timer, counter,

fungsi, dan output (coil). Menurut Bolton (2004: 63), dalam menggambarkan diagram

tangga, diterapkan konvensi-konvensi tertentu:

- Garis-garis vertikal diagram merepresentasikan rel-rel daya, di mana di antara

keduanya komponen-komponen rangkaian tersambung.

- Tiap-tiap anak tangga mendefenisikan sebuah operasi di dalam proses kontrol.

- Sebuah diagram tangga dibaca dari kiri ke kanan, dan dari atas ke bawah.

- Tiap-tiap anak tangga harus dimulai dengan sebuah input atau sejumlah input, dan

harus berakhir dengan setidaknya sebuah output.

- Perangkat-perangkat listrik ditampilkan dalam kondisi normalnya.

74

- Sebuah perangkat tertentu dapat digambarkan pada lebih dari satu anak tangga.

Sebagai contoh, sebuah relai dapat menyalakan satu atau lebih perangkat listrik.

- Seluruh input dan ouput diidentifikasikan melalui alamat-alamatnya, notasi yang

digunakan bergantung pada pabrik PLC yang bersangkutan. Alamat ini

mengindikasikan lokasi input atau output di dalam memori PLC. Sebagai contoh:

Mitsubishi mengawali alamat untuk input dengan sebuah huruf X dan untuk output

dengan huruf Y, misalnya alamat input X400, dan alamat output Y430.

Toshiba juga menggunakan sebuah huruf X dan huruf Y, misalnya alamat input

X000, dan alamat output Y000.

Siemens mengawali alamat-alamat input dengan huruf I dan output dengan huruf Q,

misalnya: I0.1, dan Q2.0.

Sprecher+Schuh mengawali alamat-alamat input dengan huruf X dan output dengan

huruf Y, misalnya: X001, dan Y001.

Allen Bradley menggunakan huruf I dan O, misalnya: I:21/01, dan O:22/01.

Telemechanique menggunakan huruf I dan O, misalnya: I0.0, dan O0.0.

OMRON mengawali alamat input dengan 000. dan output dengan 010. Misalnya:

input 000.00, dan output 010.00.

Dalam PLC-PLC yang berukuran lebih besar, yang memiliki sejumlah rak untuk

kanal-kanal input dan output, rak-rak tersebut diberi nomor. Misalnya Allen Bradley PLC-

5, rak yang memuat prosesor diberi nomor 0 dan alamat rak-rak lainnya diberi nomor 1,

2, 3, dan seterusnya sesuai dengan posisi yang ditetapkan untuk saklar-saklar yang

bersangkutan. Masing-masing rak dapat dapat memuat beberapa buah modul dan tiap-tiap

modul menangani sejumlah input dan atau output. Sistem pengalamatan Allen Bradley

PLC-5 diperlihatkan pada Gambar 5.1.

Gambar 5.1. Sistem pengalamatan Allen Bradley PLC-5 Dengan Siemens SIMATIC S5, input-input dan output-output ditata dengan kelompok-

kelompok yang terdiri dari 8 unit. Tiap-tiap kelompok disebut sebagai byte dan tiap-tiap

terminal input atau output di dalam sebuah kelompok disebut sebagai bit. Dengan

Nomor terminal

Nomor modul

x: x x x / x x

Nomor rak

I = input O = output

75

demikian, masing-masing input atau output memiliki alamat yang disusun dalam konteks

nomor byte dan nomor bit, secara efektif mengindikasikan nomor sebuah modul yang

diikuti oleh nomor sebuah terminal, dengan tanda titik (.) yang memisahkan antara kedua

nomor tersebut. Sistem pengalamatan Siemens SIMATIC S5 diperlihatkan pada Gambar

5.2.

Gambar 5.2. Sistem pengalamatan Siemens SIMATIC S5

Selain menggunakan sistem pengalamatan untuk mengidentifikasikan input dan output,

PLC-PLC juga menggunakannya untuk mengidentifikasikan piranti-piranti internal yang

dibuat oleh software, seperti relay (saklar), timer (pewaktu), dan counter (pencacah).

5.2 FUNGSI-FUNGSI LOGIKA 5.2.1 Ladder Diagram Fungsi-fungsi Logika

Banyak kontrol yang mengharuskan dilakukannya tindakan-tindakan pengontrolan

ketika suatu kombinasi dari kondisi-kondisi tertentu terpenuhi. Hal tersebut dapat

digambarkan dengan sebuah persamaan atau gerbang-gerbang logika.

Gerbang-gerbang logika yang biasa digunakan, antara lain:

1. AND

Gerbang AND pada sebuah diagram tangga diperlihatkan pada Gambar 5.3. Untuk

menghasilkan Output ON (logika 1) maka Input A dan Input B harus dalam keadaan ON.

Gambar 5.3. Diagram tangga untuk sebuah sistem gerbang AND

2. OR

Sistem gerbang OR pada sebuah diagram tangga diperlihatkan pada Gambar 5.4.

Untuk menghasilkan Output ON (logika 1) maka Input A atau Input B (atau keduanya)

dalam keadaan ON.

Nomor bit

x x x . x

Nomor byte

I = input Q = output

76

Gambar 5.4. Diagram tangga untuk sebuah sistem gerbang OR

3. NOT

Sistem gerbang NOT pada sebuah diagram tangga diperlihatkan pada gambar 5.5.

Gambar 5.5. Diagram tangga untuk sebuah sistem gerbang NOT

4. NAND

Gambar 5.6 memperlihatkan sebuah diagram tangga yang mengimplementasikan

sebuah gerbang NAND.

ANDAB

NOT

NOTA

B

OR

NOT

atau

(a)

(b)

Gambar 5.6. a. Gerbang NAND, b. Diagram tangga untuk sebuah sistem gerbang NAND

77

5. NOR

Gambar 5.7 memperlihatkan sebuah diagram tangga untuk sebuah sistem berbasis

gerbang NOR.

(a)

(b) Gambar 5.7. a. Gerbang NOR, b. Diagram tangga untuk sebuah sistem gerbang NOR 6. XOR

Sebuah gerbang OR menghasilkan output ketika salah satu atau kedua inputnya

berada dalam kondisi 1. Akan tetapi, pada situasi-situasi tertentu, dibutuhkan sebuah

gerbang yang dapat menghasilkan output ketika salah satu di antara kedua inputnya, tidak

keduanya sekaligus, bernilai 1. Gerbang seperti ini disebut gerbang OR Eksklusif atau

XOR. Salah satu cara untuk mendapatkan gerbang semacam ini adalah dengan

menggabungkan gerbang-gerbang NOT, AND, dan OR seperti Gambar 5.8.

(a) (b)

Gambar 5.8. a. Gerbang XOR. b. Diagram tangga untuk sebuah sistem gerbang XOR.

5.2.2 STL (Statement List) atau Kode Mnemonik

Kode-kode yang digunakan berbeda-beda antara satu pabrik PLC dengan pabrik

PLC lainnya, meskipun sebuah standar IEC 1131-3 telah diajukan (Bolton, 2004: 74).

Walaupun kode mnemonik setiap pabrik PLC berbeda, tetapi diagram tangganya hampir

78

semua sama. Tabel 5.1 memperlihatkan mnemonik beberapa jenis PLC untuk berbagai

kode instruksi.

Tabel 5.1. Mnemonik untuk berbagai kode instruksi pada beberapa PLC

OMRON IEC 1131-3 Mitsubishi Siemens Telemecanique Specher+Schuh

LD LD LD A L STR

LD NOT LDN LDI AN LN STR NOT

AND AND AND A A AND

AND NOT ANDN ANI AN AN AND NOT

OR O OR O. O OR

OR NOT ORN ORI ON ON OR NOT

OUT ST OUT = = OUT Contoh:

1. Diagram tangga untuk sebuah sistem gerbang AND seperti pada Gambar V-3, dapat

dibuat kode mnemoniknya seperti pada Tabel 5.2 (dengan memperhatikan sistem

pengalamatan setiap tipe PLC).

Tabel 5.2. Kode mnemonik dari diagram tangga sistem gerbang AND pada Gambar 5.3. Langkah

Instruksi

Mitsubishi Siemens Telemecanique OMRON

0

1

2

LD

AND

OUT

X400

X401

Y430

A

A

=

I0.1

I0.2

Q2.0

L

A

=

I0.1

I0.2

Q0.0

LD

AND

OUT

000.00

000.01

010.00

2. Diagram tangga untuk sebuah sistem gerbang XOR seperti pada Gambar 5.8(b), dapat

dibuatkan diagram tangganya dengan notasi Mitsubhisi, Siemens, dan OMRON

seperti pada Gambar 5.9. Kode mnemoniknya seperti pada Tabel 5.3.

Gambar 5.9. Diagram tangga sistem gerbang XOR

79

Tabel 5.3. Kode mnemonik dari diagram tangga sistem gerbang XOR pada Gambar 5.9 Langkah

Instruksi

Mitsubishi Siemens OMRON

0 1 2 3 4 5 6 7 8

LD ANI LDI AND ORB OUT

X400 X401 X400 X401 Y430

A( A AN ) O( AN A ) =

I0.0 I0.1 I0.0 I0.1 Q2.0

LD AND NOT LD NOT AND OR LD OUT

000.00 000.01 000.00 000.01 010.00

3. Diagram tangga pada Gambar 5.10 dapat dipandang sebagai dua blok rangkaian yang

di-AND-kan dengan menggunakan notasi Mitsubhisi, Siemens, dan OMRON. Daftar

instruksi/kode mnemoniknya seperti pada Tabel 5.4.

Gambar 5.10. Diagram tangga dua blok yang di-AND-kan

Tabel 5.4. Kode mnemonik untuk diagram tangga pada Gambar 5.12.

Langkah

Instruksi Mitsubishi Siemens OMRON

0 1 2 3 4 5 6 7 8

LD OR LD OR ANB OUT

X400 X402 X401 X403 Y430

A( A O. ) A( A O. ) =

I0.0 I0.2 I0.1 I0.3 Q2.0

LD OR LD OR AND LD OUT

000.00 000.02 000.01 010.03 010.00

80

5.3 PENGUNCI (LATCHING) DAN RELAI INTERNAL 5.3.1 Pengunci (Latching)

Seringkali terdapat situasi-situasi di mana output harus tetap berada dalam

keadaan hidup meskipun input telah terputus. Istilah rangkaian latching (pengunci)

dipergunakan untuk rangkaian-rangkaian yang mampu mempertahankan dirinya sendiri

(self-maintaining), dalam artian bahwa setelah dihidupkan, rangkaian akan

mempertahankan kondisi ini hingga input lainnya diterima. Contoh sebuah rangkaian

latching diperlihatkan pada Gambar 5.11.

Gambar 5.11. Rangkaian latching.

Ketika saklar input A menutup, dihasilkan sebuah output. Akan tetapi, ketika terdapat

sebuah output, saklar lain yang diasosiasikan dengan output juga menutup.Saklar ini

bersama dengan saklar input A membentuk suatu sistem gerbang logika OR. Sehingga,

walaupun input A membuka, rangkaian akan tetap mempertahankan output dalam

keadaan menyala. Satu-satunya cara untuk melepaskan kontak-kontak saklar output

adalah dengan mengaktifkan kontak B yang normal-menutup.

5.3.2 Relai Internal

Di dalam PLC terdapat elemen-elemen yang digunakan untuk menyimpan data,

yaitu bit-bit, dan menjalankan fungsi-fungsi relai, yaitu dapat disambungkan dan

diputuskan, dan dapat menyambungkan dan memuuskan perangkat-perangkat lain. Oleh

karena itu, dipergunakanlah sebutan relai internal (internal relay/IR). Relai internal

sebenarnya bukanlah sebuah perangkat relai dalam pengertian sebenarnya, namun hanya

merupakan bit-bit di dalam memori penyimpanan data yang “berperilaku” sebagaimana

layaknya sebuah relai. Di dalam pemrograman, relai-relai internal dapat diperlakukan

sebagaimana layaknya relai-relai input dan output eksternal. Untuk membedakan output

dari relai internal dengan output dari perangkat relai eksternal, pada kedua jenis output

diberikan alamat yang berbeda. Sebagai contoh, Mitsubishi mempergunakan istilah relai

sekunder (auxiliary relay) atau marker dengan notasi alamat M100, M101, dan

81

seterusnya. Siemens mempergunakan istilah flag dan notasi pengalamatan F0.0, F0.1, dan

seterusnya. Sprecher+Schuh menggunakan istilah kumparan dan notasi C001, C002, dan

seterusnya. Telemechanique menggunakan istilah bit dan notasi B0, B1, dan seterusnya.

Toshiba menggunakan istilah relai internal dan notasi R000, R001, dan seterusnya. Allen-

Bradley menggunakan istilah penyimpanan bit (bit storage) dan notasi pada produk PLC-

5-nya, B3/001, B3/002, dan seterusnya. OMRON menggunakan pengalamatan 20000,

20001, dan seterusnya.

Contoh penggunaan relai internal dalam program dengan notasi Siemens dan OMRON,

diperlihatkan pada Gambar 5.12.

Gambar 5.12. Contoh penggunaan relai internal. a. Dengan notasi Siemens, b. Dengan notasi OMRON.

5.4 FUNGSI TIMER DAN COUNTER 5.4.1 Timer

Di dalam banyak aplikasi kontrol, pengontrolan waktu adalah sesuatu yang sangat

dibutuhkan. Sebagai contoh, sebuah motor atau pompa yang dikontrol untuk beropersi

selama interval waktu tertentu, atau diaktifkan setelah beroperasi selama periode waktu

tertentu. Contoh lain, adalah pengaturan waktu nyala/padam dari suatu lampu lalu-lintas.

Itulah sebabnya PLC dilengkapi dengan timer untuk mendukung kebutuhan tersebut.

Timer mengukur (atau menghiyung) waktu dengan menggunakan piranti clock internal

CPU.

Pendekatan paling umum bagi sebuah timer, dipandang sebagai sebuah relai yang

ketika kumparannya dialiri arus akan mengaktifkan kontak-kontaknya setelah jangka

waktu yang telah ditetapkan. Dengan demikian, timer berperan sebagai sebuah output

untuk sebuah anak tangga program, mengontrol kontak-kontaknya yang terletak pada

anak tangga yang lain (seperti digambarkan pada Gambar 5.13a). Ada juga yang

82

Waktu

Hidup/ON

Mati/OFF

delayON

(a)

Waktu

Hidup/ON

Mati/OFF

delayOFF

(b)

memperlakukan timer sebagai sebuah blok delay (fungsi tunda) yang ketika disisipkan ke

sebuah anak tangga akan menunda sinyal-sinyal dari anak tangga tersebut untuk mencapai

output (Gambar 5.13b).

Gambar 5.13. Penggunaan Timer pada program

Terdapat beberapa bentuk timer yang dapat dijumpai pada PLC. Pada PLC-PLC

berukuran kecil, biasanya hanya terdapat satu bentuk saja, yaitu timer on-delay. Timer

semacam ini akan hidup/ON setelah satu periode waktu tunda yang telah ditetapkan

(Gambar 5.14a). Timer off-delay berada dalam keadaan hidup selama periode waktu yang

telah ditetapkan dan kemudian mati (Gambar 5.14b). Durasi waktu yang ditetapkan untuk

sebuah timer biasa disebut waktu preset, dan besarnya adalah kelipatan dari satuan atau

basis waktu yang digunakan. Beberapa basis waktu yang biasa digunakan adalah 10 ms,

100 ms, 1 s, 10 s dan 100 s. Misalnya pada PLC OMRON, basis waktunya adalah 100 ms

(0,1 s), sehingga nilai preset sebesar 5 maka periode waktu tunda sama dengan 0,5 s.

Gambar 5.14. Sinyal Timer. (a). ON-delay, (b). OFF-delay

Gambar 5.15 memperlihatkan contoh ladder diagram dan kode mnemonik suatu

sistem yang menggunakan fungsi timer dari dua pabrikan PLC, yaitu PLC Mitsubishi dan

Siemens. Gambar 5.15a (PLC Mitsubishi) memandang timer sebagai sebuah output yang

83

TIM001 N

000.00

TIM001

N : Timer numberS : Set value

010.00

LD 000.00TIM 001 #0050LD TIM001OUT 010.00

#0050 S

memberikan reaksi tertunda setelah kontak-kontak input diaktifkan. Pada Gambar 5.15b

(PLC Siemens), timer dipandang sebagai sebagai komponen tunda pada sebuah anak

tangga. Simbol di dalam kotak menandakan pada gambar mengindikasikan sebuah timer

on-delay, dengan angka 0 yang muncul setelah huruf T mengindikasikan operasi

penundaan pengaktifan (on-delay). Waktu tunda yang dipilih adalah 5 s.

Gambar 5.15. Program timer. (a). Dengan PLC Mitsubishi, (b). Dengan PLC Siemens

Gambar 5.16 memperlihatkan diagram tangga untuk PLC Allen Bradley. Sinyal

DN (done) adalah sinyal yang dihasilkan ketika timer telah menyelesaikan aktivitasnya,

sinyal EN (enable) adalah sinyal yang merupakan replika dari sinyal input ke timer dan

digunakan untuk mengaktifkan kontak-kontak selama sekejap. Gambar 5.17

memperlihatkan contoh program dengan PLC OMRON dengan waktu tunda 5 s (#0050

artinya 5 s, karena basis waktunya = 0,1 s).

Gambar 5.16. Diagram tangga timer pada PLC Allen Bradley

Gambar 5.17. Ladder diagram dan kode mnemonik program timer pada PLC OMRON

84

Sejumlah PLC, selain timer on-delay, juga dilengkapi dengan timer off-delay

secara built-in. Sebagai contoh, Gambar 5.18 yang memperlihatkan diagram tangga dan

kode mnemonik suatu program timer dengan menggunakan PLC Siemens. Pada simbol

yang terdapat di dalam gambar kotak yang merepresentasikan timer, angka 0 diletakkan

sebelum huruf T yang mengindikasikan bahwa timer yang bersangkutan adalah timer off-

delay.

Gambar 5.17. Diagram tangga dan kode mnemonik timer off-delay dengan PLC Siemens Gambar 5.18 memperlihatkan program PLC Allen Bradley yang menggunakan sebuah

timer off-delay. Basis waktu ditetapkan pada 1:0 (1 detik). Preset ditetapkan pada nilai 10

sehingga waktu preset timer = 10 det. Pada anak tangga pertama, output timer dihasilkan

oleh kontak-kontak EN yang berarti tidak terdapat delay antara terjadinya input ke

I:012/01 dan output dari EN. Akibatnya, kontak-kontak EN pada anak tangga ke-2

menutup seketika setelah input diberikan ke I:012/01, dan output O:013/01 akan ON.

Kontak-kontak TT (timer timing) pada anak tangga ke-3 diaktifkan segera setelah timer

berjalan. Karena timer ini adalah timer off-delay, timer dimulai dalam keadaan menyala

selama 10 detik sebelum akhirnya mati/OFF. Akibatnya, output O:013/02 berada dalam

keadaan aktif selama 10 detik.. Kontak-kontak DN, yang normal-tertutup (NC) membuka

setelah ada sinyal input sehingga output O:013/03 aktif setelah 10 detik berlalu. Output

O:013/04 adalah kebalikan dari output O:013/03.

Gambar 5.18. Penerapan sebuah timer off-delay pada PLC Allen Bradley

85

TIM001

000.00 TIM001 010.00

#0100

010.00 Waktu

Waktu

Input:000.00

10 detikTIM001

Waktu

Output:010.00

Jika pada suatu PLC tidak tersedia timer off-delay, timer on-delay dapat

digunakan untuk membentuk sebuah timer off-delay. Misalnya dengan menggunakan

PLC OMRON maka diperoleh ladder diagram seperti pada Gambar 5.19.

Gambar 5.19. Penerapan timer off-delay dengan menggunakan timer on-delay PLC OMRON

5.4.2 Counter

Sebuah counter (piranti pencacah/penghitung) memungkinkan dilakukannya

pencacahan/perhitungan terhadap sejumlah sinyal input. Hal ini dapat terjadi di dalam

situasi di mana, misalnya, dari sekian banyak barang yang bergerak di atas sebuah ban

berjalan, sejumlah tertentu di antaranya harus dibelokkan dan dimasukkan ke dalam

sebuah kotak. Contoh lain, jumlah putaran suatu batang poros, atau jumlah orang yang

melewati suatu pintu harus dihitung. Counter-counter yang digunakan di dalam penerapan

semacam ini tersedia sebagai komponen yang built-in di dalam PLC.

Sebuah counter ditetapkan untuk menghitung suatu nilai (atau jumlah) tertentu,

dan ketika pulsa-pulsa dengan jumlah tersebut telah diterima, counter akan

mengoperasikan kontak-kontaknya. Sehingga, jika yang digunakan adalah kontak normal-

terbuka (NO), kontak tersebut akan menutup, sedangkan jika kontak normal-tertutup

(NC) maka kontak tersebut akan membuka.

Ada dua tipe counter, yaitu up-counter (pencacah-maju), dan down-counter

(pencacah-mundur). Down-counter melakukan perhitungan mundur dari suatu nilai yang

ditetapkan hingga mencapai nol, dengan kata lain, setiap kejadian (event) akan

mengurangi suatu nilai yang ditetapkan. Ketika counter mencapai nilai nol, keadaan

kontak-kontaknya akan berubah. Sebagian besar PLC menyediakan fasilitas pencacahan

mundur ini. Up-counter menghitung maju dari nol hingga mencapai suatu nilai yang

ditetapkan, dengan kata lain, setiap kejadian akan menyebabkan nilai perhitungan

bertambah satu. Ketika counter mencapai nilai yang ditetapkan, keadaan kontak-

kontaknya berubah.

86

RESET C460 K10

X400

C460 Y430

LD X400RST C460LD X401OUT C460K 10LD C460OUT Y430

OUTX401

C0

CU

CV

R

I0.0

10

Q2.0

A I0.0CU C0LKC 10A I0.1R C0= Q2.0

I0.1

(a) (b)

Beberapa pabrik PLC mengimplementasikan operasi pencacahan mundur (CTD),

atau maju (CTU), dan operasi kembali ke kondisi awal (reset) dan memperlakukan

counter sebagaimana layaknya sebuah kumparan relay, yaitu sebagai output sebuah anak

tangga program. Dengan cara ini, counter dapat dipandang terdiri dari dua elemen dasar,

yaitu yang pertama kumparan relay untuk menghitung pulsa-pulsa input, dan yang kedua

kumparan relay untuk mengembalikan counter ke posisi awalnya (reset), sedangkan

kontak-kontak yang diasosiasikan dengan counter berada pada anak tangga lainnya. PLC

Mitsubhisi merupakan salah satu pabrikan yang menerapkan hal ini, contoh programnya

seperti pada Gambar 5.20a. Elemen reset dan dan elemen pencacah digabungkan dalam

satu blok yang sama yang melingkupi dua anak tangga. Nilai perhitungan ditetapkan

mealalui penggunaan sebuah instruksi program K.

Pabrikan PLC yang lain memperlakukan counter sebagai blok antara pada anak

tangga di mana sinyal berasal. PLC Siemens merupakan salah satu contoh PLC yang

menerapkan pendekatan ini (contoh programnya dan daftar instruksi programnya, seperti

pada Gambar 5.20b). Dengan program tangga ini, counter dianggap sebagai sebuah

elemen delay pada jalur menuju output. Counter melakukan reset apabila sebuah input

diterima oleh I0.1 dan melalukan pencacahan terhadap pulsa-pulsa input ke I0.0. Instruksi

CU mengindikasikan bahwa counter ini adalah sebuah counter pencacah-maju (untuk

mengindikasikan sebuah counter pencacah-mundur, digunakan instruksi CD). Nilai yang

ditetapkan untuk counter diindikasikan oleh bilangan pada instruksi LKC.

Gambar 5.20. Program counter. (a). Dengan PLC Mitsubishi, (b). Dengan PLC Siemens

Gambar 5.21 memperlihatkan program yang sama pada Gambar 5.20, tapi dengan

menggunakan PLC Allen Bradley [a], dan dengan PLC OMRON [b] (dilengkapi instruksi

END supaya dapat disimulasikan).

87

CTU

C5:1

Preset 10

I:012/01

DN

CU

C5: 1 DN O:013/01

CTU: Hitung maju, (Catatan: CTD = hitung mundur)C5:1 adalah alamat counterPreset adalah nilai penghitungan counter yang telah ditetapkan

CU: Output yang digunakan untuk melakukan penghitungan maju dan diberi nama count up enable (aktifkan pencacah maju). Output ini akan tetap menghasilkan sinyal untuk kontak-kontaknya hingga penghitungan telah mencapai nilai yang ditetapkan.DN: Output yang menghasilkan sinyal untuk kontak-kontaknya ketika penghitungan telah mencapai nilai yang ditetapkan.

I:012/02 C5:1

(a)

CNT

000

#0010

000.00

010.00

000.01

CNT000

LD 000.00LD 000.01CNT 000 #0010LD CNT000OUT 010.00END

END

(b)

Gambar 5.21. Program counter. (a). Dengan PLC Allen Bradley,

(b). Dengan PLC OMRON

5.5 REGISTER GESER (SHIFT REGISTER) Register geser sering digunakan untuk piranti elektronik yang dapat memuat data.

Register geser adalah sejumlah relai internal yang dikelompokkan bersama-sama,

sehingga memungkinkan bit-bit yang tersimpan di dalamnya dapat dipindahkan atau

digeser dari satu relai ke relai berikutnya. Sebuah register geser membutuhkan tiga input,

satu untuk memuatkan data ke dalam lokasi pertama di dalam register, satu sebagai

instruksi untuk menggeser data dari satu lokasi ke lokasi lainnya, dan satu untuk

melakukan reset atau mengosongkan data yang berada di dalam register.

Sebagai illustrasi, perhatikan Gambar 5.22. Input In 3 dipergunakan untuk melakukan

reset terhadap register geser, yaitu menjadikan semua nilai relainya 0. Input In 1

88

digunakan sebagai input ke relai internal pertama di dalam register. Input In 2 digunakan

untuk menggeser (shift) status relai-relai internal sejauh satu lokasi. Tiap-tiap relai

internal di dalam register, yaitu IR 1, IR 2, IR 3, dan IR 4, disambungkan ke sebuah

output, yaitu Out 1, Out 2, dan Out 4. Anggaplah bahwa kita mulai dengan memberikan

input sesaat ke In 3, sehingga semua relai internal memiliki nilai awal 0, mengakibatkan

status keempat relai internal IR 1, IR 2, IR 3, IR 4, adalah 0, 0, 0, 0. Ketika In 1 menutup

sekejap, terdapat input 1 ke relai internal pertama, sehingga status relai-relai internal IR 1,

IR 2, IR 3, IR 4, menjadi 1, 0, 0, 0. Kontak IR 1 menutup, sehingga Out 1 bernilai 1 (ON).

Jika kita memberikan input sekejap ke In 2, bit 1 akan tergeser dari relai internal pertama

ke relai internal kedua, sehingga status relai-relai internal IR 1, IR 2, IR 3, IR 4, menjadi

0, 1, 0, 0. Hal ini mengakibatkan IR 2 menutup, sehingga yang ON adalah Out 2.

Demikian seterusnya, seperti diperlihatkan pada Gambar 5.22b.

Gambar 5.22. Register geser

Pengelompokan relai-relai internal untuk membentuk sebuah register geser

dilakukan secara otomatis oleh PLC ketika fungsi register geser diimplentasikan. Dengan

menggunakan PLC Mitsubishi, dan OMRON, hal ini dapat dilakukan dengan

menggunakan kode pemrograman SFT.

89

5.6 PENANGANAN DATA Timer, counter, dan relai internal adalah perangkat-perangkat yang menangani

data dalam bentuk bit-bit tunggal, yaitu data yang berupa sebuah sinyal hidup/mati

(ON/OFF). Register geser menagani sejumlah bit dengan menggunakan sekelompok relai

internal yang disambungkan satu sama lain. Blok data yang ada dalam register dapat

dimanipulasi. Operasi-operasi PLC yang melibatkan blok-blok data yang

merepresentasikan berbagai nilai, di mana blok semacam ini disebut sebagai word.

Penanganan data melibatkan aktivitas-aktivitas memindahkan informasi numerik yang

tersimpan di dalam salah satu lokasi word memori ke lokasi word lainnya,

membandingkan nilai-nilai data, dan melaksanakan operasi-operasi aritmetika sederhana.

Instruksi untuk menangani data, umumnya terdiri atas beberapa komponen, yaitu

instruksi penanganan data, alamat sumber (S: source) dari mana data akan diambil, dan

alamat tujuan (D: destination) ke mana data akan dipindahkan. Pada bagian ini, akan

dibahas dua instruksi penangan data yang sering digunakan dalam operasi PLC, yaitu

pemindahan data, dan pembandingan data.

5.6.1 Pemindahan Data

Instruksi yang umum digunakan untuk memindahkan data adalah MOV. Instruksi

ini menyalin sebuah nilai dari suatu alamat ke alamat lainnya. Gambar 5.23

mengilustrasikan praktek yang umum dilakukan, yaitu menggunakan satu anak tangga

program untuk tiap-tiap operasi pemindahan data, dengan menampilkan bentuk yang

digunakan oleh Mitsubishi, Allen Bradley, dan OMRON. Pada gambar tersebut

diperlihatkan bahwa ketika terdapat sebuah input ke In, perpindahan terjadi dari suatu

tempat sumber yang telah ditetapkan ke suatu alamat tujuan yang telah ditetapkan.

Gambar 5.23. Pemindahan data: (a). Mitsubishi, (b). Allen Bradley (c). OMRON

90

DIn

(a)

GRTT4.0.ACC400

(b)

S>CMP(20)

Cp1

Cp2

(c)

5.6.2 Pembandingan Data

Instruksi pembandingan data memerintahkan pada PLC untuk membandingkan

dua buah nilai data. Jadi, PLC dapat diminta untuk membandingkan sebuah nilai digital

yang dibaca dari suatu perangkat input dengan sebuah nilai lainnya yang berada dalam

sebuah register. Sebagai contoh, kita mungkin menghendaki agar suatu aktivitas dimulai

ketika input dari sebuah sensor suhu memberikan suatu nilai digital yang kurang daripada

nilai yang telah ditetapkan, yang tersimpan di dalam sebuah register data PLC. PLC

secara umum dapat melakukan perbandingan untuk bentuk-bentuk kurang dari, sama

dengan, kurang dari atau sama dengan, lebih besar dari, lebih besar dari atau sama

dengan, dan tidak sama dengan.

Gambar 5.24a memperlihatkan format perbandingan lebih besar dari yang

digunakan oleh Mitsubishi, di mana S mengindikasikan sumber dari nilai yang akan

dibandingkan, dan D mengindikasikan tujuan atau nilai yang akan dijadikan pembanding.

Jika nilai sumber lebih besar dari nilai tujuan, output yang diberikan adalah 1. Sedangkan

Gambar 5.24b memperlihatkan format perbandingan lebih besar dari yang digunakan

oleh Allen Bradley, di mana sumber yang dibandingkan adalah nilai dari timer 4.0 dan

data pembandingnya adalah 400.

Gambar 5.24c memperlihatkan format pembandingan data yang digunakan PLC

OMRON, yang membandingkan Cp1 dan Cp2, dan hasilnya disimpan di flag GT (Great

Than), EQ (Equal), dan LT (Less Than) pada area SR (special relay). Contoh program

aplikasi, akan dijelaskan pada Bab VI (Program Aplikasi PLC).

Gambar 5.24. Pembandingan data: (a). Mitsubishi, (b). Allen Bradley (c). OMRON

5.7 PENGONTROLAN KONTINYU Pengontrolan secara kontinyu terhadap suatu variabel, seperti pengontrolan

suhu di dalam sebuah ruangan, dapat dilakukan dengan cara membandingkan nilai actual

yang diterima untuk variabel tersebut dengan suatu nilai yang ditetapkan (set point), dan

91

+-Pengontrol Aktuator Proses

Pengukuran

e u

m

cr p

r = Nilai yang ditetapkan (set point/referensi)m = Nilai aktual (pengukuran)e = Sinyal yang merepresentasikan perbedaan nilai aktual dan nilai yang ditetapkanu = Sinyal ke aktuator untuk memperkecil perbedaan nilai aktual dan nilai ditetapkanp = Tanggapan yang diberikan aktuator untuk memeperkecil selisih variabelc = Variabel yang dikontrol di dalam proses.

Aktuator Proses

PengukuranNilai aktual

Variabel yangdikontrol

Nilai yangditetapkan

PLCDAC

ADC

kemudian menghasilkan sebuah output (misalnya mengaktifkan sebuah pemanas) untuk

memperkecil selisih antara kedua nilai tersebut. Gambar 5.25 memperlihatkan diagram

kotak pengontrolan kontinyu. Nilai aktual variabel dibandingkan dengan suatu nilai yang

ditetapkan, dan dibangkitkan suatu sinyal yang merepresentasikan perbedaan kedua nilai

ini atau yang mengindikasikan kesalahan (error). Pengontrol kemudian menerima sinyal

tersebut dan menghasilkan output ke sebuah aktuator untuk menginisasikan suatu

tindakan untuk memperkecil selisih ini. Sistem semacam ini disebut sebagai sistem

kontrol loop-tertutup.

Gambar 5.25. Pengontrolan kontinyu

Gambar 5.26 memperlihatkan konfigurasi yang dapat digunakan dengan sebuah PLC

untuk menerapkan kontrol loop-tertutup. Diasumsikan bahwa tanggapan aktuator dan

nilai-nilai yang terukur merupakan sinyal-sinyal analog, dan oleh karena itu sistem ini

harus menggunakan unit konversi analog ke digital (ADC) dan digital ke analog (DAC).

Gambar 5.26. PLC untuk kontrol loop-tertutup

Dengan kontrol proporsional, pengontrol memberikan sebuah output ke aktuator

yang sebanding (proporsional) dengan selisih antara nilai aktual dan nilai yang ditetapkan

dari variabel yang dikontrol. Bentuk kontrol semacam ini dapat dihasilkan oleh PLC yang

memiliki fasilitas aritmetika dasar. Nilai yang ditetapkan dan nilai aktual biasanya

92

merupakan sinyal-sinyal analog, sehingga harus dikonversikan ke dalam bentuk digital.

Kemudia kedua nilai tersebut diperkurangkan, dan selanjutnya dikalikan dengan sebuah

konstanta proporsional KP sehingga menghasilkan sebuah output, yang setelah

dikonversikan ke analog merupakan sinyal koreksi (perbaikan) yang diberikan ke

aktuator:

Output pengontrol = KP x eror

Kontrol proporsional memiliki satu kelemahan akibat terdapatnya lag waktu di

dalam sistem, sinyal koreksi yang diberikan ke aktuator cenderung mengakibatkan nilai

aktual variabel selalu berubah-ubah (berosilasi) di sekitar nilai yang ditetapkan. Yang

dibutuhkan adalah sebuah sinyal koreksi yang magnitudonya dapat dijadikan semakin

kecil seiring dengan semakin dekatnya nilai aktual variabel terhadap nilai yang

ditetapkan. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan kontrol PID (proporsional-

integral-derivatif), di mana pengontrol memberikan sebuah sinyal koreksi yang dihitung

dari sebuah sinyal proporsional (pengontrol P), sebuah elemen yang terkait dengan nilai-

nilai sebelumnya dari variabel yang dikontrol (pengontrol I), dan sebuah elemen yang

terkait dengan laju perubahan variabel yang bersangkutan (pengontrol D).

Dengan kontrol integral, outpur pengontrol sebanding dengan nilai integral eror terhadap

waktu.

Output pengontrol = KI x integral eror terhadap waktu

Dengan kontrol derivatif, output pengontrol sebanding dengan laju perubahan eror.

Output pengontrol = KD x laju perubahan eror

Istilah tuning merujuk kepada aktivitas menentukan nilai-nilai yang optimal untuk KP, KI,

dan KD yang digunakan pada suatu sistem kontrol tertentu. Fasilitas kontrol PID biasanya

ada pada PLC yang besar.

93

5.8 SOAL-SOAL LATIHAN 1. Tentukan apakah masing-masing pernyataan di bawah ini benar (B) atau salah (S).

Gambar L5-1 memperlihatkan sebuah anak tangga,

yang:

(i) Ketika hanya kontak input 1 diaktifkan, terdapat sebuah output.

(ii) Ketika hanya kontak input 2 diaktifkan, terdapat sebuah output.

A. (i) B, (ii) B

B. (i) B, (ii) S

C. (i) S, (ii) B

D. (i) S, (ii) S 2. Tentukan apakah masing-masing pernyataan di bawah ini benar (B) atau salah (S).


yang menghasilkan sebuah output ketika:

(i). Input 1 dan input 2 keduanya diaktifkan.

(ii). Salah satu di antara input 1 dan input 2 tidak diaktifkan.

A. (i) B, (ii) B

B. (i) B, (ii) S

C. (i) S, (ii) B



yang menghasilkan sebuah output ketika:

(i). Input 1 dan input 2 keduanya diaktifkan.

(ii). Input 1 atau input 2 diaktifkan.

A. (i) B, (ii) B B. (i) B, (ii) S C. (i) S, (ii) B D. (i) S, (ii) S

94

In 1 In 2 IR 1

In 3

IR 1 IR 2 Out 1

In 4 IR 2

Gambar L5-4

Pilihan jawaban untuk soal 4 sampai 7 diberikan oleh sistem-sistem gerbang logika:

A. AND

B. OR

C. NOR

D. NAND

4. Bentuk sistem gerbang logika manakah yang direpresentasikan oleh sebuah diagram

tangga dengan dua saklar normal-terbuka (NO) yang tersambung secara paralel?


tangga dengan sebuah anak tangga yang memiliki dua saklar normal-tertutup (NC)

yang tersambung secara paralel?


tangga dengan sebuah anak tangga yang memiliki dua saklar normal-tertutup (NC)

yang tersambung secara seri?


tangga dengan sebuah anak tangga yang memiliki dua saklar normal-terbuka (NO)

yang tersambung secara seri?

Gambar L5-4 untuk soal No. 8 sampai 10.

8. Tentukan apakah masing-masing pernyataan di bawah ini benar (B) atau salah (S).

Relai internal IR 1 diaktifkan ketika:

(i). Terdapat sebuah input ke In 1.

(ii). Terdapat sebuah input ke In 3.


95

In 1 Timer Out 1

Out 1

Gambar L5-5

TimerIn 1


Relai internal IR 2 diaktifkan ketika:

(i). Relai internal IR 1 telah diaktifkan.

(ii). Input 4 diaktifkan.

A. (i) B, (ii) B

B. (i) B, (ii) S

C. (i) S, (ii) B


Terdapat sebuah output dari Out 1 ketika:

(i). Hanya terdapat input ke In 1, In 2, dan In 4.

(ii). Hanya terdapat input ke In 3, dan In 4.

A. (i) B, (ii) B

B. (i) B, (ii) S

C. (i) S, (ii) B

D. (i) S, (ii) S

Soal No. 11 sampai 13 merujuk ke Gambar L5-5.


Ketika terdapat sebuah input ke In 1 maka:

(i). Timer menjadi aktif.

(ii). Terdapat sebuah output dari Out 1.


96


Timer mulai aktif ketika:

(i). Terdapat sebuah aoutput dari Out 1.

(ii). Input In 1 berhenti menyala.

A. (i) B, (ii) B

B. (i) B, (ii) S

C. (i) S, (ii) B


Ketika terdapat sebuah input ke In 1, output Out 1 menjadi:

(i). Aktif selama waktu preset timer.

(ii). Tidak aktif selama waktu preset timer.

A. (i) B, (ii) B

B. (i) B, (ii) S

C. (i) S, (ii) B

D. (i) S, (ii) S Soal No. 14 sampai 16 merujuk ke Gambar L5-6.


Ketika counter ditetapkan pada nilai perhitungan 5, terdapat sebuah output dari Out 1

setiap kali:

(i). In 1 telah menutup sebanyak 5 kali.

(ii). In 2 telah menutup sebanyak 5 kali.


97


(i). Anak tangga pertama menghasilkan kondisi yang diperlukan agar counter dapat

melakukan reset.

(ii). Anak tangga kedua menghasilkan kondisi yang diperlukan untuk membangkitkan

pulsa-pulsa yang akan dihitung.

A. (i) B, (ii) B

B (i) B, (ii) S

C. (i) S, (ii) B


Ketika terdapat sebuah input ke In 1:

(i). Kontak-kontak counter pada anak tangga ketiga menutup.

(ii). Counter siap menghitung pulsa-pulsa dari In 2.

A. (i) B, (ii) B

B. (i) B, (ii) S

C. (i) S, (ii) B

D. (i) S, (ii) S Soal-soal No. 17 sampai 21 berkaitan dengan sebuah register geser 4-bit yang melibatkan

relai-relai internal IR1, IR2, IR3, dan IR4, yang ditetapkan berada pada keadaan awal 0,

0, 0, 0.

17. Ketika terdapat sebuah pulsa input 1 ke output OUT register geser, relai-relai internal

register geser memperlihatkan status:

A. 0001

B. 0010

C. 0100

D. 1000

18. Segera setelah sebuah pulsa input 1 ke output OUT register geser, terdapat sebuah

pulsa input ke SHIFT register geser. Relai-relai internal kemudian memperlihatkan

status:

A. 0001 B. 0010 C. 0100 D. 1000

98

19. Dengan terdapatnya sebuah pulsa input 1 yang kontinyu ke OUT register geser,

sebuah pulsa input diberikan ke SHIFT register. Relai-relai internal akan

memperlihatkan status:

A. 0011

C. 0110

C. 1100

D. 0010

20. Dengan terdapatnya sebuah pulsa input 1 yang kontinyu ke OUT register geser, dua

pulsa input diberikan ke SHIFT register. Relai-relai internal akan memperlihatkan

status:

A. 0001

D. 0010

C. 1100

D. 1110

21. Dengan sebuah pulsa input 1 ke OUT register geser, terdapat sebuah pulsa input ke

SHIFT, diikuti oleh sebuah pulsa input ke RESET. Relai-relai internal akan

memperlihatkan status:

A. 0000

E. 0010

C. 0100

D. 1000

22. Buatlah diagram tangga, dan kode mnemonik sistem di bawah ini, dengan cara yang

digunakan pada PLC Mitsubishi, Siemens, Telemecanique, Allen Bradley dan Omron.

a. Dua buah saklar normal-terbuka (NO) yang harus menutup dua-duanya agar

sebuah motor dapat beroperasi.

b. Dua buah saklar normal-terbuka (NO) yang salah satunya harus menutup agar

sebuah kumparan/relai dapat dialiri listrik dan mengoperasikan sebuah aktuator.

c. Sebuah motor yang dijalankan dengan menekan sebuah tombol mulai (Start) yang

akan dikembalikan ke posisi awalnya oleh mekanisme pegas, dan motor akan

tetap bekerja hingga sebuah tombol berhenti (Stop), yang juga didukung oleh

mekanisme pegas, ditekan.

99

d. Sebuah lampu yang akan menyala apabila terdapat sebuah input dari sensor A atau

sensor B.

e. Sebuah lampu yang akan menyala apabila tidak terdapat input ke sensor.

f. Sebuah katup solenoid yang akan diaktifkan apabila sensor A menrima sebuah

input.

23. Buatlah diagram tangga, dan kode mnemonik (PLC Mitsubishi, Siemens, Allen

Bradley dan Omron) untuk tiap-tiap sistem yang melaksanakan aktivitas-aktivitas:

a. Mengaktifkan sebuah output 5 detik setelah diterimanya sebuah input dan

mempertahankan output tetap menyala selama durasi input tersebut.

b. Mengaktifkan sebuah output selama durasi input yang diterima dan

mempertahankan output tetap menyala selama 5 detik sesudahnya.

c. Mengaktifkan sebuah output selama 5 detik setelah diterimanya sebuah sinyal

input.

24. Buatlah diagram tangga, dan kode mnemonik (PLC Mitsubishi, Siemens, Allen

Bradley dan Omron) untuk tiap-tiap sistem yang melaksanakan aktivitas-aktivitas:

a. Menghasilkan sebuah output setelah sebuah sensor sel cahaya memberikan 10

pulsa input yang merepresentasikan 10 objek yang terdeteksi bergerak melewati

sensor tersebut.

b. Menghasilkan sebuah output ketika jumlah orang yang berada di dalam sebuah

ruangan toko mencapai 100 orang, dan secara terus-menerus terdapat orang yang

masuk dan meninggalkan ruang toko.

bab 5 pemrograman plc

Documents