BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 LED (Pemancar)

LED (Light Emitting Diode) adalah sejenis diode semikonduktor yang jika diberi

tegangan, akan memancarkan cahaya non-koheren dengan panjang gelombang tertentu.1) Panjang

gelombang ini akan ditangkap oleh mata manusia sebagai warna. LED bekerja dengan prinsip

elektroluminasi, di mana akan memancarkan cahaya saat diberikan arus listrik. Material yang

digunakan untuk membuat LED secara umum adakah material semikonduktor seperti silikon

(Si), gallium (Ga), indium (In) atau aluminium (Al).

LED pertama kali dibuat dalam warna merah oleh Nick Holonyak Jr. pada tahun 1962.

Kemudian di tahun 1993, peneliti asal Jepang bernama Shuji Nakamura melakukan eksperimen

dengan material Gallium Nitrida (GaN) dan berhasil menemukan LED biru (blue LED), yang

kemudian mendorong penemuan LED berwarna hijau, putih dan berbagai warna lainnya.

Sebagai sumber cahaya, LED menghasilkan intensitas cahaya yang jauh lebih besar dalam daya

listrik yang sama jika dibandingkan dengan lampu biasa.

1http://www.tridinamika.co.id/index.php?option=com_content&view=category&layout=blog&id=42&Itemid=116 (Kamis, 7 Maret 2012 Pukul 20.30 WIB )

INPUT ACSTEP

DOWN PENYEARAH FILTER REGULATOR OUTPUT DC

Gambar 2.1 LED (Light Emitting Diode)2)

2.2. Catu Daya

Perangkat elektronika mestinya dicatu oleh suplai arus searah DC (direct current) yang

stabil agar dapat bekerja dengan baik. Baterai atau accu adalah sumber catu daya DC yang paling

baik. Namun untuk aplikasi yang membutuhkan catu daya lebih besar, sumber dari baterai tidak

cukup. Sumber catu daya yang besar adalah sumber bolak-balik AC (alternating current) dari

pembangkit tenaga listrik. Untuk itu diperlukan suatu perangkat penyearah yang dapat mengubah

arus AC menjadi DC.

Catu daya mempunyai empat bagian utama, yaitu:

1. Transformator

2. Penyearah (Rectifier)

3. Penyaring (Filter)

4. Regulator yang berfungsi sebagai penstabil tegangan.

Diagram blok untuk catu daya adalah sebagai berikut :

2 http://doktertech.blogspot.com/archive.html ( Kamis, 7 Maret 2012 Pukul 20.30 WIB )

Gambar 2.2 Diagram blok Catu Daya

2.2.1. Transformator

Transformator adalah alat yang digunakan untuk menaikkan dan menurunkan tegangan

bolak – balik ( AC ). Transformator terdiri dari tiga komponen pokok, yaitu:

1. Kumparan primer yang bertindak sebagai input

2. Kumparan sekunder yang bertindak sebagai output

3. Inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.

Transformator terdiri dari dua gulungan kawat yang terpisah satu sama lain, yang

dibelitkan pada inti yang sama. Simbol transformator diperlihatkan dalam Gambar

2.3.

(a) (b)

Gambar 2.3(a)Simbol Transformator3, (b) Rangkaian Transformator4

Daya listrik dipisahkan dari kumparan primer ke kumparan sekunder dengan perantaraan

gaya gerak magnit ggm (flux magnet) yang dibangkitkan oleh aliran listrik yang mengalir

melalui kumparan primer. Untuk dapat membangkitkan tegangan listrik pada kumparan

sekunder, flux magnet yang dibangkitkan oleh kumparan primer harus berubah-ubah. Untuk

3 Ibid4 Wasito, Vademekum Elektronika, Edisi Kedua, hal 117

memenuhi hal ini, aliran listrik yang mengalir melalui kumparan primer haruslah aliran listrik

bolak-balik.

Saat kumparan primer dihubungkan ke sumber listrik arus bolak balik (AC), pada

kumparan primer timbul gaya gerak magnit bersama yang bolak balik juga. Dengan adanya gaya

gerak magnit ini, di sekitar kumparan primer timbul flux magnit bersama yang juga bolak balik.

Adanya flux magnit bersama ini, pada ujung-ujung kumparan sekunder timbul gaya gerak listrik

(ggl) induksi sekunder yang mungkin sama, lebih tinggi, atau lebih rendah dari gaya gerak listrik

primer. Hal ini tergantung pada perbandingan transformasi kumparan transformator tersebut.

Jika kumparan sekunder dihubungkan ke beban, maka pada kumparan sekunder timbul

arus listrik bolak balik sekunder akibat adanya gaya gerak listrik induksi sekunder, hal ini

mengakibatkan timbul gaya gerak magnit pada kumparan sekunder dan akibatnya pada beban

timbul tegangan sekunder.

2.2.2. Dioda Penyearah ( Rectifier )

Rectifier merupakan bagian penyearah arus dari arus AC (bolak-balik) menjadi arus DC

(searah). Penyearah dibagi dua yaitu penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang

penuh.

a. Penyearah Setengah Gelombang

Penyearah setengah gelombang merupakan suatu rangkaian yang mengubah tegangan ac

menjadi tegangan dc berdenyut. Pada setengah siklus positif tegangan jala-jala, dioda dibias

forward, ada setengah siklus negatif, dibias reverse. Inilah sebabnya mengapa tegangan pada RL

merupakan sinyal setengah gelombang. Harga rata-rata juga dikenal sebagai harga tegangan dc

dari sinyal setelah gelombang adalah :

Vdc =

Vmπ

Dengan: Vdc = tegangan searah [Volt]

Vm = tegangan maksimum [Volt]

π = 3,14

Gambar 2.4 Penyearah setengah gelombang5 (a) Rangkaian

(b) Sinyal input. (c) Sinyal output.

b. Penyearah Gelombang Penuh

Penyerah gelombang penuh ini, selama setengah siklus positif tegangan sekunder, dioda

sebelah atas dibias forward dan dioda sebelah bawah dibias reverse. Oleh sebab itu, arus melalui

dioda sebelah atas, resistor beban setengah lilitan atas. Sedangkan selama setengah siklus

negatif, arus melalui dioda bawah, resistor beban dan setengah lilitan bawah. Inilah sebabnya

mengapa tegangan beban pada RL merupakan sinyal gelombang penuh.

Gambar 2.5 Penyearah gelombang penuh6 (a) Rangkaian.

(b) Sinyal output.

5 Malvino, Prinsip – prinsip Elektronika, Edisi Kedua, hal 60

6 ibid, hal 62

20

43210T

1 3 4

Gambar 2.8. b

Gambar 2.8. c

V

V

Tegangan bolak-balik yang telah diturunkan oleh transformator kemudian dilewatkan

pada rangkaian penyearah. Fungsi penyearah adalah mengubah tegangan bolak-balik menjadi

tegangan searah. Rangkaian penyearah yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah penyearah

gelombang penuh sistem jembatan yang mempunyai bentuk gelombang keluaran seperti pada

gambar 2.6

T (π )

Gambar 2.6 Penyearah7 (a) Penyearah sistem jembatan

(b) Bentuk gelombang tegangan masukan (c) Bentuk gelombang tegangan keluaran

Cara kerja rangkaian ini, pada saat siklus tegangan positif yaitu tegangan masukan pada titik

A lebih positif dibandingkan titik B, maka arus mengalir melalui A – D4 – RL – D2 – B. Pada

siklus tegangan negatif, tegangan pada titik B lebih positif dari titik A, maka arus mengalir

melalui B – D3 – RL – D1 – A.

Keluaran penyearah jembatan berupa sinyal gelombang penuh, dengan besar keluaran

tegangan searah adalah:

7 Wasito, Vandemekum Elektronika, Edisi Kedua, hal 35

Vdc =

2Vmπ

Dengan: Vdc = tegangan searah [Volt]

Vm = tegangan maksimum [Volt]

π = 3,14

2.2.3. Penyaring ( Filter )

Penyaring yang digunakan pada rangkaian catu daya adalah kapasitor yang berfungsi

untuk memperkecil tegangan riak yang tidak dikehendaki. Prinsip kerja dari penyaring ini sesuai

prinsip pengisian dan pengosongan muatan kapasitor. Rangkaian penyaring dapat dilihat pada

gambar di bawah ini :

Gambar 2.7. Rangkaian Filter Gelombang Penuh dengan center tap8

8 http://aryutomo.wordpress.com/2010/12/03/penyearah-dengan-filter/( Kamis, 7 Maret 2012 Pukul 20.30 WIB )

Untuk menjelaskan cara kerja kapasitor, perhatikan gambar di bawah ,di mana untuk satu

perioda sinyal masukan pada satu dioda. Selama seperempat perioda positif yang pertama dari

tegangan sekunder, diode D1 menghantar. Karena dioda menghubungkan sumber VS1 secara

langsung dengan kapasitor, maka kapasitor akan dimuati sampai tegangan maksimum VM.

Gambar 2.8. Cara kerja filter kapasitor9

Setelah mencapai harga maksimum, dioda berhenti menghantar (mati), hal ini terjadi

karena kapasitor mempunyai tegangan sebesar VM, yang artinya sama dengan tegangan sumber

dan bagi dioda artinya tidak ada beda potensial. Akibatnya dioda seperti saklar terbuka, atau

dioda dibias mundur (reverse).

Dengan tidak menghantarnya dioda, kapasitor mulai mengosongkan diri melalui

resistansi beban RL, sampai tegangan sumber mencapai harga yang lebih besar dari tegangan

9 http://aryutomo.wordpress.com/2010/12/03/penyearah-dengan-filter/( Jum’at,8 Maret 2012 Pukul 20.00 WIB )

kapasitor. Pada saat di mana tegangan sumber lebih besar dari tegangan kapasitor, dioda kembali

menghantar dan mengisi kapasitor. Untuk arus beban yang rendah tegangan keluaran akan

hampir tetap sama dengan VM.

2.2.4 Regulator

Di sini Regulator berfungsi untuk mengatur kestabilan arus yang mengalir ke rangkaian

elektronika. Regulator mempunyai seri yang berbeda – beda sedangkan untuk rangkaian terpadu

(Integrated Circuit) seri 78XX yang kadang-kadang dikenal sebagai LM78XX adalah rangkaian

terpadu regulator, yang menghasilkan tegangan konstan sebesar XX Volt. Keluarga 78XX adalah

pilihan utama bagi banyak sirkuit elektronika yang memerlukan catu daya teregulasi, karena

mudah digunakan dan harganya relatif murah. Berikut susunan kaki IC regulator tersebut.

Gambar 2.9. Susunan Kaki IC Regulator 78XX10

10 http://ifluzzzz11.blogspot.com/2011/07/regulator-tegangan.html (Kamis, 7 Maret 2012 Pukul 20.30 WIB )

Seri 78XX memiliki beberapa keunggulan dibandingkan regulator tegangan

lainnya:

Seri 78XX tidak memerlukan komponen tambahan untuk meregulasi tegangan,

membuatnya mudah digunakan, ekonomis dan hemat ruang. Regulator tegangan lainnya

mungkin memerlukan komponen tambahan untuk membantu peregulasian tegangan. Bahkan

untuk regulator bersakelar, selain membutuhkan banyak komponen, juga membutuhkan

perencanaan yang rumit.

Seri 78XX memiliki rangkaian pengaman terhadap pembebanan lebih, panas tinggi dan

hubung singkat, membuatnya hampir tak dapat dirusak. Dalam keadaan tertentu, kemampuan

pembatasan arus peranti 78XX tidak hanya melindunginya sendiri, tetapi juga melindungi

rangkaian yang ditopangnya.

Tabel 2.1 Batas Tegangan Maksimal dan Minimal (range) Rangkaian Terpadu Peregulasi Seri 78XX.11

Tipe V (out)

I Out V in

I in

78XX C78LXX

78MXX Min Max

7805

5

6

1

1

0,1

0,1

0,5

0,5

7,5

8,6

20

21

1

1

11 Wasito, Vandemekum Elektronika, Edisi Kedua, hal 50

7806

7808

7810

7812

7815

7818

7824

8

10

12

15

18

24

1

1

1

1

1

1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

10,6

12,7

14,8

18

21

27,3

23

25

27

30

33

38

1

1

1

1

1

1

Gambar 2.10 IC LM 780515

2.3. Programmable Logic Controller (PLC )

2.3.1.Pengertian

Pada masa ini perusahaan industri berharap bisa menghasilkan jumlah produksi yang

maksimal dengan penekanan jumlah pekerja supaya lebih efisien, maka perusahaan industri

memerlukan sistem kontrol otomatis yang akan membantu untuk meningkatkan jumlah produksi

mereka tanpa harus mempekerjakan lebih banyak pegawai, sehingga proses produksi akan

menjadi lebih efektif dan efisien. Salah satu peralatan otomatis yang saat ini banyak digunakan

adalah PLC.

PLC merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menggantikan relay yang digunakan

pada kendali konvensional. PLC bekerja dengan cara mendeteksi masukan (melalui sensor-

sensor terkait), kemudian melakukan proses dan melakukan tindakan sesuai dengan yang

dibutuhkan, yang berupa menghidupkan atau mematikan keluarannya (logic, 0 atau 1, hidup atau

mati). Pengguna membuat program yang kemudian program tersebut akan dijalankan oleh PLC .

Dengan kata lain, PLC menentukan aksi apa yang harus dilakukan pada instrumen keluaran

berkaitan dengan status suatu ukuran atau besaran yang diamati dan sesuai dengan perintah yang

telah disimpan dalam memori. Beda PLC dan relay yaitu nomor kontak relay (NC atau NO) pada

PLC dapat digunakan berkali-kali untuk semua istruksi dasar selain instruksi output. Jadi dalam

suatu pemprograman PLC tidak diijinkan menggunakan output dengan nomor kontak yang sama.

Keistimewaan PLC dibandingkan dengan sistem kendali konvensional adalah seperti

ditunjukkan pada tabel berikut:

Tabel 2.2. Perbedaan PLC dengan Sistem Kendali Konvensional

2.3.2. Komponen Programmable Logic Controller (PLC )

PLC sesungguhnya merupakan sistem mikrokontroler khusus untuk industri, artinya

seperangkat perangkat lunak dan keras yang diadaptasi untuk keperluan aplikasi dalam dunia

industri. Elemen-elemen dasar sebuah PLC ditunjukkan pada gambar 2.11 berikut :

Gambar 2.11 Komponen Dasar PLC12.

2.3.2.1. Unit Pengolahan Pusat (CPU – Central Processing Unit)

Unit pengolahan pusat atau CPU merupakan otak dari sebuah kontroler PLC. CPU itu

sendiri merupakan sebuah mikrokontroler (versi mini mikrokomputer lengkap). Pada awalnya

merupakan sebuah mikrokontroler 8-bit, namun saat ini bisa merupakan mikrokontroler 16 atau

32-bit. CPU ini juga menangani komunikasi dengan piranti eksternal, interkonektivitas antar

bagian bagian internal PLC , eksekusi program, manajemen memori, mengawasi atau mengamati

masukan dan memberikan sinyal kekeluaran (sesuai dengan proses atau program yang

dijalankan).

12 Putra,A.E .2004. hal 6

Kontroler PLC memiliki suatu rutin kompleks yang digunakan untuk memeriksa memori

agar dapat dipastikan memori PLC tidak rusak, hal ini dilakukan karena alasan keamanan. Hal

ini bisa dijumpai dengan adanya indikator lampu pada bagian badan PLC, sebagai indikator

terjadinya kesalahan atau kerusakan.

2.3.2.2. Memori

Memori sistem digunakan oleh PLC untuk sistem kontrol proses. Selain berfungsi untuk

menyimpan sistem operasi, juga digunakan untuk menyimpan program yang harus dijalankan,

dalam bentuk biner, hasil terjemahan diagram tangga yang dibuat oleh pengguna atau

pemrogram. Isi dari memori flash tersebut dapat berubah bahkan dapat juga dikosongkan atau

dihapus, jika memang dikehendaki seperti itu. Tetapi yang jelas, dengan penggunaan teknologi

flash, proses penghapusan dan pengisian kembali memori dapat dilakukan dengan mudah dan

cepat. Pemrograman PLC biasanya dilakukan melalui kanal sebuah komputer yang

bersangkutan.

Memori pengguna dibagi menjadi beberapa blok yang memiliki fungsi khusus. Beberapa

bagian memori digunakan untuk menyimpan status masukan dan keluaran. Status yang

sesungguhnya dari masukan dan keluaran disimpan sebagai logika atau bilangan ‘0’ dan ‘1’

(dalam lokasi bit tertentu). Masing masing masukan dan keluaran berkaitan dengan sebuah bit

dalam memori. Sedangkan bagian lain dari memori digunakan dalam program yang dituliskan.

Misalnya, nilai pewaktu atau pencacah bisa disimpan dalam bagian memori ini.

2.3.2.3. Pemrograman PLC

Kontroler PLC dapat diprogram melalui computer melalui USB, tetapi juga bisa

diprogram melalui program manual, yang biasa disebut dengan konsol (console). Untuk

keperluan ini dibutuhkan perangkat lunak, yang biasanya tergantung pada produk PLC -nya.

Dengan kata lain, masing-masing produk PLC membutuhkan perangkat lunak sendiri-sendiri.

Hampir semua produk perangkat lunak untuk memprogram PLC memberikan kebebasan

berbagai macam pilihan seperti memaksa saklar (masukan atau keluaran) bernilai ON atau OFF,

melakukan pengawasan program secara real-time, termasuk pembuatan dokumentasi diagram

tangga yang bersangkutan. Dokumentasi diagram tangga ini diperlukan untuk memahami

program sekaligus dapat digunakan untuk pelacakan kesalahan. Pemrograman dapat memberikan

nama pada piranti masukan maupun keluaran, komentar-komentar pada blok diagram dan lain

sebagainya. Dengan pemberian dokumentasi maupun komentar pada program, maka akan mudah

nantinya dilakukan pembenahan (perbaikan atau modifikasi) program dan pemahaman terhadap

kerja program diagram tangga tersebut.

2.3.2.4. Catu Daya PLC

Catu daya listrik digunakan untuk memberikan pasokan catu daya ke seluruh bagian PLC

(termasuk CPU, memori dan lain-lain). Kebanyakan PLC bekerja dengan catu daya 24 V DC

atau 220 V AC. Beberapa PLC catu dayanya terpisah (sebagai modul tersendiri). Yang demikian

biasanya merupakan PLC besar, sedangkan untuk PLC medium dan kecil, catu dayanya sudah

menyatu.

Pengguna harus menentukan berapa besar arus yang diambil dari modul

keluaran/masukan untuk memastikan catu daya yang bersangkutan menyediakan sejumlah arus

yang memang dibutuhkan. Tipe modul yang berbeda menyediakan sejumlah besar arus listrik

yang berbeda. Catu daya listrik ini biasanya tidak digunakan untuk memberikan catu daya

langsung kemasukan maupun keluaran, artinya masukan dan keluaran murni merupakan saklar

(baik murni maupun optoisolator). Pengguna harus menyediakan sendiri catu daya yang terpisah

untuk masukan dan keluaran PLC. Cara seperti ini akan menyelamatkan PLC dari kerusakan

yang diakibatkan oleh lingkungan industri, di mana PLC digunakan karena adanya catu daya

yang terpisah antara PLC dengan jalur-jalur masukan dan keluaran.

2.3.3. Masukan-masukan PLC

Kecanggihan sistem otomasi sangat bergantung pada kemampuan sebuah PLC untuk

membaca sinyal dari berbagai jenis sensor dan piranti-piranti lainnya. Untuk mendeteksi proses

atau kondisi atau status suatu keadaan atau proses yang sedang terjadi. Misalnya, berapa cacah

barang yang sudah diproduksi, ketinggian permukaan air, tekanan udara dan lain sebagainya,

maka dibutuhkan sensor-sensor yang tepat untuk masing-masing kondisi atau keadaan yang akan

dideteksi tersebut.

Dengan kata lain, sinyal-sinyal masukan tersebut dapat berupa logic (ON atau OFF)

maupun analog. PLC kecil biasanya hanya memiliki jalur masukan digital saja, sedangkan yang

besar mampu menerima masukan analog melalui unit khusus yang terpadu dengan PLC -nya.

2.3.4. Pengaturan atau Antarmuka Masukan

Antar muka masukan berada di antara jalur masukan yang sesungguhnya dengan unit

CPU. Tujuannya adalah melindungi CPU dari sinyal-sinyal yang tidak dikehendaki yang bisa

merusak CPU itu sendiri. Modul antar muka masukan ini berfungsi untuk mengkonversi atau

mengubah sinyal-sinyal masukan dari luar ke sinyal-sinyal yang sesuai dengan tegangan kerja

CPU yang bersangkutan (misalnya, masukan dari sensor dengan tegangan kerja 24 V DC harus

dikonversikan menjadi tegangan 5 V DC agar sesuai dengan tegangan kerja CPU). Hal ini

dengan mudah bisa dilakukan menggunakan rangkaian optoisolator sebagaimana ditunjukkan

pada gambar 2.12

Gambar 2.12 Rangkaian antarmuka masukan PLC13.

Penggunaan optoisolator artinya tidak ada hubungan kabel sama sekali antara dunia luar

dengan unit CPU. Secara ‘optik’ dipisahkan (perhatikan gambar 2.12), atau dengan kata lain,

sinyal ditransmisikan melalui cahaya. Kerjanya sederhana, piranti eksternal akan memberikan

sinyal untuk menghidupkan LED (dalam optoisolator), akibatnya phototransistor akan menerima

cahaya dan menghantarkan arus (ON), CPU akan melihatnya sebagai logika nol. Begitu juga

sebaliknya, saat sinyal masukan tidak ada lagi, maka LED akan mati dan phototransistor akan

berhenti menghantar (OFF), CPU akan melihatnya sebagai logika satu.

13 Putra,A.E .2004. hal 10

2.3.5. Keluaran-keluaran PLC

Sistem otomasi tidak akan lengkap jika tidak ada fasilitas keluaran untuk

menghubungkan dengan alat–alat eksternal (yang dikendalikan). Beberapa alat atau piranti yang

sering digunakan adalah motor, solenoid, relai, lampu indikator dan lain sebagainya. Keluaran ini

dapat berupa analog maupun digital. Keluaran analog bertingkah seperti sebuah saklar,

menghubungkan dan memutuskan jalur. Keluaran analog digunakan untuk menghasilkan

keluaran analog (misalnya, perubahan tegangan untuk pengendalian motor secara regulasi linier

sehingga diperoleh kecepatan putar tertentu).

2.3.6. Pengaturan atau Antarmuka Keluaran

Sebagaimana pada antar muka masukan, keluaran juga membutuhkan antar muka yang

sama yang digunakan untuk memberikan perlindungan antara CPU dengan peralatan eksternal,

sebagaimana ditunjukkan pada gambar 2.13. Cara kerjanya juga sama, yang menyalakan LED di

dalam optoisolator sekarang adalah CPU, sedangkan yang membaca status photo transistor,

apakah menghantarkan arus atau tidak, adalah peralatan atau piranti eksternal.

Gambar 2.13 Rangkaian antarmuka keluaran PLC14.

2.3.7. Jalur Ekstensi atau Tambahan

14 Putra,A.E .2004. hal 11

Setiap PLC biasanya memiliki jumlah masukan dan keluaran yang terbatas. Jika

diinginkan, jumlah ini dapat ditambahkan menggunakan sebuah modul keluaran dan masukan

tambahan (I/O Expansion atau I/O Extension module).

2.4. Menghubungkan Piranti Masukan dan Keluaran

Sebagaimana sudah dijelaskan sebelumnya, PLC yang berdiri sendiri tidak ada artinya,

agar dapat berfungsi sebagaimana mestinya, PLC haruslah dilengkapi dengan piranti-piranti

masukan atau keluaran. Untuk masukan, diperlukan sensor untuk memperoleh informasi yang

dibutuhkan. Kemudian apa yang dikendalikan atau dikontrol adalah fungsi dari keluaran,

dihubungkan dengan berbagai macam piranti yang akan dikendalikan seperti motor, relai,

selenoida dan lain sebagainya.

2.4.1. Konsep Dasar

Konsep dasar ini berkaitan dengan apa yang bisa dihubungkan dan bagaimana cara

menghubungkan ke masukan atau ke keluran PLC . Ada dua istilah yang sudah lazim di

kalangan elektronika maupun pengguna PLC , yaitu istilah “sinking” dan ”sourcing”. Istilah

sinking berkaitan dengan penarikan atau penyerapan sejumlah arus dari piranti luar. Istilah ini

berkaitan dengan tanda “-“ (terminal negatif) atau GND (ground).

Sedangkan istilah sourcing, yang berkaitan dengan terminal atau tanda “+” atau Vcc,

berkaitan dengan pemberian sejumlah arus ke piranti luar. Masukan dan keluaran, baik yang

bersifat sinking maupun sourcing hanya bisa menghantarkan arus searah saja, artinya

menggunakan catu daya DC. Dengan demikian, setiap jalur masukan dan keluaran memiliki

terminal (+) dan (-), jika terdapat 5 masukan, maka akan terdapat 10 (5x2 terminal) sekrup

terminal masukan, yang masing-masing bertanda (+) dan (-). Namun, hal ini kemudian dihindari

dengan cara menyatukan terminal (-) nya, yang kemudian untuk beberapa masukan atau keluaran

dijadikan satu dan disebut dengan jalur common (dalam PLC dengan tanda COMM). Pada

gambar 2.14 ditunjukkan contoh 3 masukan dengan satu jalur tunggal terminal COMM dan

masing-masing dihubungkan dengan sebuah saklar.

Gambar 2.14 Ilustrasi Terminal COMM15.

2.4.2. Jalur-jalur Masukan

15 Putra,A.E .2004. hal 12

Yang perlu diperhatikan dalam menghubungkan piranti luar dengan jalur masukan, yang

biasanya berupa sensor adalah keluaran dari sensor bisa berbeda tergantung dari sensornya

sendiri dan aplikasinya. Yang penting, bagaimana caranya dibuat suatu rangkaian sensor yang

dapat memberikan sinyal ke PLC sesuai dengan spesifikasi masukan PLC yang digunakan. Pada

gambar 2.15 ditunjukkan sebuah contoh cara menghubungkan sebuah sensor dengan tipe

keluaran sinking dengan masukan PLC yang bersifat sourcing.

Gambar 2.15 Menghubungkan Sensor Keluaran Sinking dengan Masukan Sourcing16.

Pada gambar 2.15 tersebut, jenis sensor yang digunakan, sebagaimana disebutkan

sebelumnya, merupakan jenis yang menyerap arus (sinking), dengan demikian, masukan atau

hubungan yang cocok di sisi lainnya (PLC ) adalah yang memberikan arus (sourcing). Perhatikan

penempatan tegangan DC-nya, terutama polaritas terminalnya (positif dan negatifnya). Dalam

hal ini COMMON bersifat positif untuk tipe hubungan atau koneksi semacam ini.

Sedangkan pada gambar 2.16 ditunjukkan tipe koneksi yang lain atau kebalikan dari tipe

koneksi yang sebelumnya.

16 Putra,A.E .2004. hal 13

Gambar 2.16 Menghubungkan Sensor Keluaran Sourcing dengan Masukan Sinking17.

Pada gambar 2.16 tersebut terlihat bahwa sekarang sensor memiliki sumber arus

tersendiri, sehingga tipenya merupakan sourcing, pasangan terminalnya disisi yang lain (PLC )

merupakan tipe sinking. Untuk hubungan tipe semacam ini, COMMON bersifat negatif atau

GND. Secara garis besar dapat dikatakan bahwa harus dilakukan hubungan sinking-sourcing atau

sourcing-sinking. Bukan sourcing-sourcing atau sinking-sinking.

2.4.3. Jalur-jalur Keluaran

17

Keluaran dari PLC biasanya dapat berupa transistor dalam hubungan PNP, NPN maupun

relay . Seperti ditunjukkan pada gambar 2.15 dan 2.16 masing masing ditunjukkan bagaimana

cara PLC mengatur piranti eksternal secara nyata.

Gambar 2.17 Menghubungkan Beban Keluaran Dengan Keluaran PLC Tipe Sinking18.

Gambar 2.18. Menghubungkan Beban Keluaran dengan Keluaran PLC Tipe Sourcing19.

Pada gambar 2.17 ditunjukkan bagaimana PLC menangani beban keluaran, jika PLC -nya

sendiri keluarannya tipe sinking. Beban diletakkan antara terminal masukan sinking dengan

18 Putra,A.E .2004. hal 14

19 Putra,A.E .2004. hal 15

terminal positif catu daya, yang digunakan untuk menggerakkan beban bukan untuk PLC -nya itu

sendiri. Sedangkan pada gambar 2.18 adalah kebalikannya, tipe keluaran PLC adalah sourcing,

sehingga konfigurasinya beban keluaran diletakkan antara keluaran sourcing dengan terminal

negatif.

Gambar 2.19 Relai sebagai keluaran pada PLC Omron20

Pada gambar 2.19 ditunjukkan gambar rangkaian internal rangkaian relai sebagai

keluaran pada CP1E E. Pada gambar di atas tampak bahwa CPU PLC betul-betul terisolasi dari

luar, pertama dengan menggunakan komponen optoisolator dan dari optoisolator ini digunakan

20 Putra,A.E .2004. hal 23

untuk menggerakkan relai(terminal A dan B) dan sebuah dioda yang dipasang pararel dengan

relai sebagai pengaman arus balik yang terjadi saat pensaklaran.

2.4.4. Operasional Programmable Logic Controller (PLC )

Sebuah PLC bekerja secar kontinyu dengan cara men-scan program. Secara umum dapat

diilustrasikan sebuah siklus scan ini menjadi 3 langkah atau 3 tahap. Umumnya lebih dari 3

tetapi secara garis besarnya ada 3 tahap tersebut, sebagaimana ditunjukkan pada gambar 2.20.

Gambar 2.20 Proses Scaning Program Dalam PLC21.

Keterangan :

1. Periksa Status Masukan, pertama PLC akan melihat masing-masing status keluaran apakah

kondisinya sedang ON atau OFF. Dengan kata lain, apakah sensor yang terhubung dengan

21 Putra,A.E .2004. hal 16

masukan pertama ON. Bagaimana dengan yang terhubung pada masukan yang kedua. Demikian

seterusnya, hasilnya disimpan ke dalam memori yang terkait dan akan digunakan pada langkah

berikutnya.

2. Eksekusi Program, berikutnya PLC akan mengerjakan atau mengeksekusi program Anda

(diagram tangga) per instruksi. Mungkin program Anda mengatakan bahwa jika masukan

pertama ON maka keluaran pertama akan di-ON-kan. Karena PLC sudah tahu masukan yang

mana saja yang ON atau OFF, dari langkah pertama dapat ditentukan apakah memang keluaran

pertama harus di-ON-kan atau tidak (berdasar status masukan pertama). Kemudian akan

menyimpan hasil eksekusi untuk digunakan kemudian.

3. Perbaharui Status Keluaran, akhirnya PLC akan memperbaharui atau mengupdate status

keluaran. Pembaharuan keluaran ini bergantung pada masukan mana yang ON selama langkah 1

dan hasil dari eksekusi program dilangkah 2. Jika masukan pertama statusnya ON, maka dari

langkah 2, eksekusi program akan menghasilkan keluaran pertama ON, sehingga pada langkah 3

ini keluaran pertama akan diperbaharui menjadi ON.

2.5. Cara Penyambungan dan Logika Ladder

Gambar 2.21. Cara penyambungan perangkat Input, Output, PLC dan Catu daya.

Pada gambar di atas apabila dibuat program dengan menggunakan diagram ladder

sebagai berikut :

Gambar 2.22. Ladder diagram dari gambar 2.23.

Maka kerja dari rangkaian tersebut adalah jika input saklar ditekan maka output berupa

lampu akan menyala, tetapi jika saklar dilepas maka lampu juga akan mati . Apabila dikehendaki

lampu tetap menyala meskipun saklar hanya sekali tekan maka perlu ditambahi dengan pengunci

sebagai berikut :

Gambar 2.23. Ladder diagram pengunci.

Untuk penyambungan yang lebih dari satu channel maka cara penyambungan adalah

sebagai berikut :

Gambar 2.24. Cara penyambungan Input dan Output lebih dari satu channel.

Oleh karena keterbatasan PLC di mana spesifikasi dari masukannya dan keluarannya

adalah dengan tegangan dan arus yang kecil, maka cara penyambungan dari peralatan

keluarannya jika menggunakan lampu untuk tegangan dan arus tinggi adalah menggunakan

peralatan relay seperti gambar berikut. Untuk arus dan tegangan yang lebih besar dapat

menggunakan Magnetic Contactor. Tegangan yang disambungkan ke relay ataupun Magnetic

Contactor disesuaikan dengan tegangan dari relay atau Magnetic Contactor tersebut.

Gambar 2.25. Penambahan relay untuk memperbesar kemampuan arus.

2.6. Instruksi Dasar PLC

Dalam hubungannya dengan masukan dan keluaran, beberapa instruksi dasar PLC yang

banyak digunakan dalam penyusunan diagram ladder antara lain:

a) LOAD (LD) dan LOAD NOT (LD NOT)

LOAD adalah sambungan langsung dari line dengan logika pensaklarannya seperti saklar NO,

sedangkan LOAD NOT logika pensaklarannya seperti saklar NC. Instruksi ini dibutuhkan jika

urutan kerja pada sistem kendali hanya membutuhkan satu kondisi logic saja untuk satu output.

Simbol ladder diagram dari LD dan LD NOT seperti gambar berikut

Gambar 2.28 Simbol Logika LOAD dan LOAD NOT

Gambar 2.26 Simbol Logika LOAD dan LOAD NOT

b) AND dan AND NOT

Jika memasukkan logika AND maka harus ada rangkaian yang berada di depannya, karena

penyambungannya seri. Logika pensklaran AND seperti saklar NO dan AND NOT seperti saklar

NC. Instruksi tersebut dibutuhkan jika urutan kerja sistem kendali lebih dari satu kondisi logic

yang terpenuhi semuanya untuk memperoleh satu output. Simbol ladder diagram dari AND dan

AND NOT seperti gambar di bawah ini:

Gambar 2.27 Simbol Logika AND dan AND NOT

c) OR dan OR NOT

OR dan OR NOT dimasukkan seperti saklar posisinya paralel dengan rangkaian sebelumnya.

Instruksi tersebut dibutuhkan jika urutan kerja sistem kendali membutuhkan salah satu saja dari

beberapa kondisi logic terpasang paralel untuk mengeluarkan satu output. Logika pensaklaran

OR seperti saklar NO dan logika pensaklaran OR NOT seperti saklar NC. Simbol ladder diagram

dari OR dan OR NOT seperti gambar di bawah ini :

Gambar 2.28 Simbol Logika OR dan OR NOT

d) OUT dan OUT NOT

Digunakan untuk mengeluarkan output jika semua kondisi logika ladder diagram sudah

terpenuhi. Logika pensaklaran OUT seperti saklar NO dan logika pensaklaran OUT NOT seperti

saklar NC. Simbol ladder diagram dari OUT dan OUT NOT seperti gambar di bawah ini :

Gambar 2.29 Simbol Logika OUT dan OUT NOT

e) AND LOAD (AND LD)

Digunakan untuk kondisi logika ladder diagram yang khusus dimaksudkan untuk

mengeluarkan satu keluaran tertentu. Simbol ladder diagram dari AND LD seperti gambar di

bawah ini:

Gambar 2.30. Simbol Logika AND LOAD.

f) OR LOAD (OR LD)

Digunakan untuk kondisi logika ladder diagram yang khusus dimaksudkan untuk

mengeluarkan satu keluaran tertentu. Simbol ladder diagram dari OR LD seperti gambar di

bawah ini:

Gambar 2.31. Simbol Logika OR LOAD

2.7. Diagram Tangga (Ladder Diagram)

Pada PLC , diagram kontrol dinamakan dengan diagram ladder / tangga. Dinamakan

seperti itu karena bentuknya menyerupai tangga atau bersusun. Gambar berikut adalah contoh

yang menggambarkan bentuk dari diagram ladder.

Gambar 2.32. Contoh Diagram Ladder PLC

Pada gambar 2.32 adalah contoh diagram ladder yang tersusun dari beberapa simbol

kontak. Gambarannya antara lain :

1. Saklar Normally Open (NO), saklar ini menandakan keadaan saklar yang normalnya pada

posisi terbuka / OFF, dan akan ON jika terenergis.

Gambar 2.33. Simbol NO

1. Saklar Normally Close (NC), saklar ini menandakan keadaan saklar yang normalnya pada

posisi tertutup / ON, dan akan OFF jika terenergis.

Gambar 2.34.. Simbol NC

3. Keluaran, dapat berupa relay yang akan mengaktifkan kontak-kontak NO dan NC.

Gambar 2.35. Simbol Keluaran

2.8. CP1E Compact PLC

SYSMAC CP1E Programmable Controller adalah PLC yang dibuat OMRON yang

didesain untuk aplikasi sederhana.

CP1E memiliki beberapa type di antaranya type E CPU Units (basic models) untuk

operasi kontrol standar, penggerak, aritmatik, dan komparasi.sedangkan type N/NA CPU Units

mendukung untuk aplikasi Inverter dan Servo Drive.

CP1E Series dibagi dalam 3 type :

1.      E-type ( Basic Models ) tersedia dalam 10 i/o, 14 i/o, 20 i/o, 30 i/o, 40 i/o, 60 i/o.

2.      N-type ( Application Models ) tersedia dalam 14 i/o, 20 i/o, 30 i/o, 40 i/o, 60 i/o.

3.      NA-type ( Built in Analog ) tersedia dalam 20 i/o built in 2 analog input & 1 analog

output.

2.9. CX-Programmer

Program CX Omron merupakan sebuah software pemprograman PLC untuk

membuat, memonitor dan merubah dari berbagai program PLC Omron. CX Programmer

dapat dijalankan dengan standar minimal komputer prosessor 486 MHz dengan sistem

operasi Windows XP

.

Berikut adalah tampilan dari CX Programmer Ver 9.0

Gambar 2.36. Gambar tampilan CX Programmer versi 9.