forum iptek vol 13 no. 03 dasar pemilihan...

Lembaran Publikasi Ilmiah Pusdiklat Migas 105

FORUM IPTEK Vol 13 No. 03

DASAR PEMILIHAN PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) UNTUK

SISTEM KENDALI PROSES PADA INDUSTRI MANUFAKTUR

oleh Dedi R Kusumadi,ST *)

Abstraksi

Dalam otomasi sebuah mesin atau proses, identifikasi kebutuhan objek yang akan

dikendalikan adalah hal mutlak. Langkah selanjutnya adalah menentukan topologi jaringan terbaik

untuk sistem yang akan dibangun. Untuk mengakomodasi semua kebutuhan sistem agar dihasilkan

unjuk kerja yang baik, kemampuan hardware dari subsistem terkecil sekalipun harus dapat

diandalkan. Programmable Logic Controller (PLC) merupakan main device yang mencirikan

secara umum performance keseluruhan sistem. Mengambil keputusan secara sepintas tanpa

melakukan pendekatan yang benar dalam memilih PLC akan berakibat fatal yang akan

mempengaruhi performance seluruh sistem, disisi lain biaya ekstra bisa saja muncul. Kemungkinan

lain yang bisa terjadi adalah meredesain sistem dengan mengganti peralatan yang baru walaupun

peralatan lama masih layak untuk dipakai tetapi tidak kompatibel, hal ini tentu akan membuat

biaya material dan jasa yang harus ditanggung akan sangat mahal, disamping itu banyak waktu

yang produktif akan terbuang percuma. Ulasan berikut ini akan membantu user dalam melakukan

pemilihan PLC yang tidak “cepat usang” sesuai untuk plantnya agar dihasilkan kendali proses

industri yang efisien, efektif, dan ekonomis.

Kata Kunci:

Range PLC, Centralized Control, Distributed Control, Individual Control, Mean-Time-Between-

Failure (MTBF), Burn-in Process

1. Introduksi

PLC tersedia dalam berbagai bentuk

dan ukuran dengan rentang kemampuan yang

luas. Untuk tingkat rendah adalah PLC yang

hanya digunakan sebagai “pengganti relay”

dengan I/O yang mempunyai jumlah dan

kemampuan minimum. Untuk tingkat tinggi

adalah PLC yang dibentuk dalam sistem

supervisory control dengan kemampuan,

ukuran, dan cakupan yang luas dimana

memegang peranan utama pada hirarkis sistem

yang dilengkapi kemampuan kontrol dan

akuisisi data. Diantara kedua tingkat ekstrim

jenis PLC ini terdapat PLC multifungsi yang

berkemampuan unutk melakukan komunikasi

sehingga bisa diintegrasikan dengan bermacam

peripheral. Disamping itu mempunyai

kemampuan untuk diekspansi sesuai

perkembangan sistem.

Memutuskan pilihan PLC yang sesuai dengan

aplikasinya menjadi semakin sulit dengan

meledaknya produk baru untuk penggunaan

general maupun untuk penggunaan khusus.

Pendekatan dalam pemilihan sistem PLC

adalah langkah utama yang diambil desainer

untuk memilih produk yang terbaik. PLC yang

nantinya dipilih akan mempengaruhi beberapa

faktor, jadi desainer harus menentukan

karakteristik mana yang sesuai dengan sistem

kontrol dan PLC mana yang paling baik dalam

penggunaan saat ini dan untuk kebutuhan

mendatang.

2. Ukuran PLC dan Cakupannya

Hal pokok yang harus dimengerti

dalam mengevaluasi kebutuhan system

adalah, desainer harus mengerti perbedaan

range dari produk-produk PLC dan feature

tipikal yang ada di tiap range. Pemahaman

ini akan membuat desainer lebih cepat dalam



mengidentifikasi tipe produk yang paling

ekivalen dengan sistem yang akan dibangun

serta yang paling cocok untuk kebutuhan

penggunaan.

Gambar 1 adalah ilustrasi range produk PLC

yang dibagi dalam lima area utama. Dasar

pembagian PLC secara simple dapat dilakukan

dengan mengetahui jumlah input dan output dari

sistem yang dapat diakomodasi (I/O Count),

memory yang tersedia untuk aplikasi program,

dan sistem hardware secara umum serta struktur

software-nya. Semakin banyak I/O,

kompleksitas dan biaya sistem akan semakin

besar, yang pada akhirnya akan membutuhkan

kapasitas memory, variasi module I/O, dan

kemampuan set instruksi.

Gambar 1. Range Produk PLC dilihat dari I/O

dan Kompleksitas-Biaya

Daerah berwarna biru A, B, C adalah daerah yang

menunjukkan PLC yang mempunyai feature

tambahan (bukan standar). Misalnya PLC yang

mempunyai range small PLC, karena

mempunyai feature tambahan yang ditanamkan

maka mempunyai kemampuan setara dengan

feature PLC standar pada range medium.

Riilnya adalah, karena jumlah I/O-nya, maka

small PLC dikategorikan dalam daerah 2,

tetapi karena terdapat feature analog control

yang ditanamkan kepadanya, maka hal ini

sama dengan PLC range medium dengan

kondisi standar. Maka produk PLC tersebut

masuk dalam wilayah overlapping yaitu di

daerah A.

2.1. Segmen 1: Micro PLC

Micro PLC digunakan dalam aplikasi

yang hanya membutuhkan pengendalian

peralatan dengan I/O sedikit, seperti pada

pengendalian conveyor kecil. Tetapi ada

beberapa micro PLC yang diberi kemampuan

untuk melakukan operasi monitoring analog

I/O (contohnya monitoring temperature atau

monitoring aktivitas sebuah output). Table 1

adalah list feature standar dari micro PLC.

Gambar 2. Micro PLC dari Direct

Cumming tipe Direct DL 105

Micro PLCs

• Up to 32 I/O

• 16 bit processor

• Relay replacer

• Memory up to 1 K

• Digital I/O

• Built-in I/Os in a compact unit

• Master control relays

• Timers and counters

• Programmed with handheld programmer

Tabel 1. Feature Standar dari Micro PLC



2.2. Segmen 2: Small PLC

Small PLC banyak digunakan dalam

aplikasi yang membutuhkan kontrol ON/OFF

untuk logic sequencing dan timing function. PLC

ini seperti micro PLC banyak digunakan sebagai

kontrol individu untuk pengendalian mesin kecil.

Jarang sekali tipe ini berbentuk single board

(kompak).

Area A. Area A adalah PLC yang mempunyai

jumlah 64 sampai 128 I/O yang merupakan

feature standar kategori medium PLC.

Kemampuan yang ditambahkan pada small PLC

ini mengijinkan dia untuk digunakan dalam

aplikasi yang memerlukan jumlah I/O yang secara

efektif tidak terlalu besar, kemungkinan

kebutuhan analog I/O, operasi matematika,

interface I/O bus network, LAN, remote I/O,

dan/atau kemampuan penanganan data secara

terbatas. Tipikal aplikasi dari PLC area A adalah

untuk mengendalikan mesin kecil dengan

individual kontrol yang dihubungkan dalam

LAN. Tabel 2 adalah list standar feature dari small

PLC.

Gambar 3. PLC daerah A yang mampu

menangani lebih dari 72 diskrit dan 4 analog

I/O (SLC500 dari Allen-Bradley)

Small PLCs

• Up to 32 I/O

• 16 bit processor

• Relay replacer

• Memory up to 2 K

• Digital I/O

• Local I/O only

• Ladder or Boolean language only


• Timers/counters/shift registers

• Drum timers or sequencers

• Programmed with handheld programmer

Tabel 2. Feature Standar dari Small PLC

2.3. Segmen 3: Medium PLC

Medium PLC (gambar 4) digunakan dalam

aplikasi yang membutuhkan lebih dari 128 I/O,

kontrol analog, manipulasi data, dan kemampuan

aritmatik. Secara umum, PLC dengan segmen ini

mempunyai hardware yang fleksibel serta

feature software lebih kaya dari PLC

sebelumya.

Area B. Area B adalah medium PLC yang

mempunyai lebih banyak memory,



kemampuan menangani tabel, PID, dan

kemampuan eksekusi subrutin dari pada medium

PLC diluar area B dalam segmen 3. Selain itu,

PLC di area ini mempunyai kemampuan aritmatik

dan penanganan instruksi data yang lebih baik.

Gambar 4. Medium PLC

Gambar 4 tersebut diatas adalah tipe

medium PLC dengan processor 5/11 dan

5/20 dengan kapasitas lebih dari 512 I/O

dari Allen-Bardley dan PLC Omron yang

masuk pada Area B tipe CV500 yang

dilengkapi dengan sebuah modul

temperature control. (lebih dari 1024 I/O)

Medium PLC

• Up to 1024 I/O

• 16 or 32 bit processor

• Relay replacer and analog control

• Memory up to 4 K word

• Expandable to 16 K

• Digital I/O

• Analog I/O

• Local and remote I/O

• Ladder or Boolean Language

• Function block/high level language



• Drum timers and sequencers

• Jump

• Math capabilities - Addition - Substraction - Multiplication - Division

• Limited data handling - Compare - Data conversion - Move register/file - Matrix functions

• Special function I/O modules

• RS-232 communication port

• Local Area Network

• Support I/O bus network

Tabel 3. Feature Standar dari Medium PLC

2.4. Segmen 4: Large PLC

Large PLC (lihat gambar 5) digunakan

untuk pengendalian tugas yang lebih kompleks

yang membutuhkan manipulasi data yang lebih

ekstensif, akuisisi data, dan reporting.

Perkembangan software ke depan melengkapi

produk ini dengan komputasi numeric. Tabel 4

adalah standar feature list dari Large PLC ini.

Gambar 5. Large PLC Mitsubihi A3NCPU

dengan kapasitas 2048 I/O



Medium PLC

• Up to 4096 I/O

• 16 or 32 bit processor



• Expandable to 128 K

• Digital I/O

• Analog I/O







• Jump

• Subroutines. Interrupts

• PID modules or system software PID

• One or two RS-232 communication ports

• Host computer communication modules

• Math capabilities - Addition - Substraction - Multiplication - Division - Square root - Double precision

• Extended data handling - Compare - Data conversion - Move register/file - Matrix functions - Block transfer - Binary tables - ASCII tables


• RS-232 communication port

• Local Area Network


Tabel 4. Feature standar dari Large PLC

Area C. PLC pada area C pada segmen 4

mempunyai kapasitas memory aplikasi yang besar

demikian pula I/Onya. PLC ini juga mempunyai

kemampuan yang lebih handal untuk operasi

matematik dan penanganan data dari pada large

PLC diluar area C dalam segmen 4. Gambar 6

menunjukkan contoh dari tipe PLC ini.

Gambar 6. PLC pada Area C

Gambar 6 adalah contoh PLC Area C dari

Gidding & Lewis PIC900 yang mempunyai lebih

dari 3168 I/O dan motion I/O, IEC Programming,

dan kemampuan matematik floating point.

2.5. Segmen 5: Very Large PLC

Very Large PLC (gambar 7)

digunakan dalam pengendalian yang sangat

rumit dan aplikasi akuisisi data yang

memerlukan memory yang besar dan

kebutuhan jumlah I/O yang banyak. Remote

I/O dan interfacenya merupakan feature

standar dari PLC ini. Tipikal aplikasi PLC ini

misalnya pada industri baja, kimia, dan

refeneri. PLC ini biasanya diimplementasikan

dalam supervisory controller besar dengan

sistem distributed control. Tabel 5 feature list

standar yang ditemui dari PLC segmen ini.



Gambar 7. Very large PLC tipe PLC-3 dari Allen-

Bradley dengan kemampuan 8190 I/O

Medium PLC

• Up to 8192 I/O

• 32 bit processor or multiprocessor



• Expandable to 1 meg

• Digital I/O

• Analog I/O

• Remote analog I/O

• Remote special modules







• Jump

• Subroutines. Interrupts


• PID modules or system software PID

• Two or more RS-232 communication ports

• Host computer communication modules

• Math capabilities - Addition - Substraction - Multiplication - Division - Square root - Double precision - Floating point - Cosine functions

• Powerfull data handling - Compare - Data conversion - Move register/file - Matrix functions - Block transfer - Binary tables - ASCII tables - LIFO - FIFO

• Machine diagnostic


Tabel 5. Feature Standar dari Very Large PLC

3. Penentuan Sistem Process Control

Pemilihan PLC yang benar untuk sebuah

mesin atau proses harus dievaluasi bahwa bukan

hanya dari kebutuhan dasar saat itu, tetapi juga

untuk kebutuhan mendatang. Apabila tujuan saat

ini dan kedepannya tidak dievaluasi secara

benar, maka sistem kontrol akan cepat tidak

sesuai kebutuhan dan usang.



Selalu melihat ke depan dalam memilih PLC akan

meminimalkan biaya perubahan dan penambahan

sistem. Sebagai contoh, dengan perencanaan dan

studi yang tepat, ekspansi memory ke depan

hanya membutuhkan memory modul untuk

instalasinya, sehingga peripheral tambahan dapat

mudah dihubungkan, demikian pula peralatan

penghubung ke port komunikasi. Jaringan lokal

untuk kedepannya dapat pula dengan mudah

diintegrasikan dengan PLC untuk skema perluasan

komunikasi plant.

Setelah aplikasi pengendalian dasar ditentukan,

user harus mulai melakukan evaluasi kebutuhan

PLC yang meliputi:

• Input/Output

• Organisasi Sistem Kontrol

• Memory

• Software

• Peripheral

• Karakretistik Fisik dan

Environmental

3.1. Pertimbangan Input/Output

Menentukan kebutuhan jumlah I/O adalah

langkah pertama dalam pemilihan PLC. Bila

keputusan untuk mengotomasi sebuah mesin atau

proses akan diambil, penentuan jumlah I/O secara

sederhana dapat dilakukan, yaitu dengan

menghitung peralatan diskrit atau analog yang

akan dimonitor atau di kontrol. Cara ini akan

membantu mengidentifikasi ukuran minimum

yang harus dipenenuhi PLC. Ingat bahwa PLC

kedepannya harus bisa diekspansi dan mempunyai

cadangan I/O (tipikalnya 10% sampai 20%

cadangan I/O), meskipun cadangan ini tidak

berpengaruh terhadap pemilihan size PLC.

Input/Output diskrit. Interface input/output

dengan rating standar tersedia untuk sinyal dari

sensor dan switch (misalnya push button, limit

switch, dll), demikian pula untuk peralatan kontrol

ON/OFF seperti lampu pilot, alarm, motor starter,

dll. Jika peralatan input/output ini menerima

power dari sumber terpisah, maka rangkaian

interface diskrit harus diisolasi. Tipikal

input/output diskrit AC mempunyai tegangan

24 sampai 240 volt, dan tipikal input/output

DC mempunyai tegangan 5 sampai 240 V.

Rangkaian input bervariasi tergantung pabrik

PLC yang membuatnya. Sirkuit debouncing

yang memproteksi terhadap sinyal liar,

proteksi surja yang melindungi dari energi

transient yang besar terdapat pada rangkaian

input. Contoh rangkaian input yang cukup

bagus salah satunya adalah rangkaian optical

atau transformator yang mengisolasi antara

input high power dengan interface rangkaian

control logic.

Dalam mengevaluasi output diskrit, kuncinya

adalah karakteristik: fuse, proteksi surja

transient, dan isolasi antara power dengan

rangkaian logic. Rangkaian fuse internal

dalam PLC akan menaikkan biaya, tetapi

biasanya biayanya lebih kecil bila rangkaian

fuse diinstal secara eksternal. Sirkuit fuse

internal ini juga mudah diakses sehingga

penggantian fuse tidak memerlukan

pemutusan peralatan lain untuk periode waktu

yang lama. Selain itu rangkaian fuse output

harus mempunyai indikator yang

menunnjukkan kalau fuse terbakar. Fuse

mempuyai rating arus dan temperature operasi

spesifik (tipikalnya 600F) yang sesuai dengan

persyaratan penggunaan.

Analog input/output. Interface analog

input/output menyensor sinyal yang dihasilkan

oleh transducer. Interface ini mengukur

kuantitas seperti flow, level, temperature,

pressure dan digunakan untuk mengendalikan

tegangan atau arus output yang diumpankan

ke final element control. Tipikal rating

interface ini adalah -10 sampai +10, 0 sampai

+10 V, 4 sampai 20 mA, dan 10 sampai 50

mA.

Beberapa produsen PLC menyediakan

interface analog khusus untuk menerima

sinyal yang lemah seperti RTD dan



Themocouple. Tipikal modul interface ini

menyediakan kombinasi untuk sinyal RTD dan

Thermocouple dalam satu modul. User harus

melakukan konsultasi ke vendor untuk persyaratan

khusus yang diminta.

Input/Output dengan Fungsi Khusus. Kadang-

kadang sebuah aplikasi memerlukan sebuah I/O

dengan kondisi khusus. Contohnya untuk

positioning, fast input, frekuensi, dst.) yang tidak

mungkin dilayani oleh modul I/O standar.

Tipikalnya, interface ini memproses semua field

data dalam modul itu sendiri, sehingga akan

meringankan kerja Central Processor Unit (CPU)

PLC dan tidak memakan waktu. Sebagai contoh

adalah modul PID, positioning dengan tiga

sumbu, dan stepper motor yang merupakan I/O

dengan fungsi khusus yang membuat implemetasi

pengendalian menjadi lebih mudah. Modul ini

mereduksi pemrograman dan waktu

implementasinya.

Remote Input/Output. Modul untuk remote I/O

demikian pula, efektif dalam biaya sebagai

peralatan proses, khususnya bila digunakan dalam

system yang besar. Subsistem remote I/O yang

ditempatkan jauh dari CPU PLC dan dihubungkan

dengan kabel twisted-pair secara dramatis

mereduksi biaya wiring, baik dari biaya jasa dan

materialnya. Keuntungan yang lain adalah, input

dan output secara strategis dapat digroupkan

untuk mengontrol bagian mesin-mesin yang jauh

atau seksi dari sebuah mesin atau proses.

Grouping ini menghasilkan kemudahan dalam

maintenance dan start up dapat dilakukan tanpa

mempengaruhi sistem yang lain.

Sebagian besar PLC yang mempunyai remote I/O

juga mempunyai remote digital I/O. Bilamana

user yang membutuhkan remote analog I/O, maka

harus melihat apakah produk PLC yamg dipilih

mempunyai feature ini.

Network Bus I/O. Network bus I/O, dimana

terdapat bus peralatan dan network bus untuk

proses, bisa dipertimbangkan untuk penggunaan

pengendalian yang tidak terpusat dalam sistem

PLC. Network bus I/O menyediakan sebuah

topologi yang mengijinkan untuk koneksi

langsung peralatan di lapangan ke sebuah bus

jaringan yang berupa wiring sederhana. Pada

saat yang bersamaan, jaringan ini mengijinkan

PLC secara langsung menerima informasi dari

peralatan I/O di lapangan tentang status dari

peralatan tersebut. Tetapi system I/O peralatan

lapangan tersebut harus kompatibel dengan

network bus I/O agar dihasilkan pengendalian

yang kaya akan feature komunikasi ini.

3.2. Organisasi Sistem Kontrol

Dengan munculnya konten baru dari

PLC yang lebih smart, penentuan organisasi

sistem kontrol menjadi satu hal yang sangat

penting untuk dipertimbangkan.

Pertanyaannya adalah, tipe organisasi sistem

PLC apa yang seharusnya dipakai? Pertanyaan

ini sering muncul saat melakukan otomatisasi

proses. Dengan mengetahui penggunaan

proses dan kebutuhan pengendalian untuk

masa depan akan akan membantu user untuk

menentukan tipe organisasi pengendalian dan

PLC-nya. Kemungkinan konfigurasi

pengendalian yang dapat dilakukan meliputi

individual control, centralized control, dan

distributed control. Gambar 8

mengilustrasikan konfigurasi ini.



Gambar 8. Konfigurasi tipe pengendalian

Individual Control. Individual control atau

kontrol terpisah dan berdiri sendiri digunakan bila

PLC mengontrol mesin tunggal dengan hanya

local I/O saja, atau dengan local I/O dan sedikit

remote I/O. Normalnya, tipe kontrol ini tidak

memerlukan komunikasi dengan PLC lain ataupun

komputer. Individual control banyak digunakan

untuk OEM (Original Equipment Manufacture)

dan peralatan end-user seperti mesin injection

moulding, small machine tools, mesin proses

batch kecil. Bila memutuskan untuk menggunakan

tipe ini, user harus mempertimbangkan

kemungkinan komunikasi internal dalam satu

produk PLC itu sendiri untuk perkembangan ke

depan. Sehingga user dapat memilih PLC yang

sesuai untuk mencegah extra design yang mahal

dikemudian hari.

Centralized Control. Centralized control

digunakan untuk mengontrol beberapa mesin atau

beberapa proses. Tipe kontrol ini bisa mempunyai

banyak sub system yang tersebar di wilayah

pabrik. Tiap subsistem ini dapat diinterfacekan

dengan peralatan I/O spesifik yang bisa saja

berhubungan atau tidak berhubungan terhadap

pengendalian proses yang sama. Centralized

control berkomunikasi hanya dalam subsistemnya

dan peripheralnya sendiri, disini tidak ada

pertukaran data dengan PLC lainnya.

Fleksibilitas dan keuntungan dari control ini

tergantung dari PLC yang digunakan dan

phipshopy yang digunakan desainer untuk

mendesainnya. Sebagai contoh, kontrol ini dapat

diimplementasikan sebagai individual control

untuk mengendalikan proses yang besar ataupun

sebagai centralized control untuk mengolah data

yang kompleks tetapi dengan proces kecil.

Satu kerugian dari centralized control adalah jika

PLC utama ini mengalami kegagalan, maka

seluruh proses akan berhenti. Inilah titik kritis

pada pusat kontrol yang memerlukan backup

Sistem redundan dapat digunakan untuk

mengatasi masalah ini,. Beberapa produk

menawarkan opsi redundan ini.

Distributed Control. Kebutuhan utama

beberapa PLC adalah komunikasi dengan PLC

lain. Tipe sistem kontrol ini memanfaatkan

protocol yang bekerja pada Local Area

Network (LAN) yang mengijinkan beberapa

PLC untuk mengendalikan stage yang berbeda

atau mengendalikan proses lokal, sementara

perubahan informasi internal yang terjadi

tidak mengganggu lalu lintas data.

Komunikasi antar PLC berlangsung dengan

kecepatan tinggi (diatas 1 megabaud) dengan

kabel coaxial single atau kabel fiber optic.

Konfigurasi seperti ini sangat powerful. Tetapi

komunikasi antara dua pabrikan system LAN

yang berbeda akan menyulitkan. Jadi user

harus menentukan aplikasi untuk proses yang

sesuai dengan fungsinya dimulai sejak awal.

Adanya standarisasi system komunikasi LAN

yang komersil dan umum akan membuat

konfigurasi ini menjadi pilihan yang

memuaskan. Misalnya saja menggunakan

Modbus Plus dari AEG Modicon USA, Data

Highway dari Allen-Bradley atau Profibus

(Process Field Bus) yang didukung oleh

pabrikan eropa seperti AEG AG, Robert

Bosch GmbH, Endress+Hausser GmbH Co,

Knockner-Moeller GmbH, Omron Electronics

GmbH, Siemens AG GmbH, Weidmuller

GmbH, atau menggunakan konfigurasi standar

LAN yang lain.

3.3. Pertimbangan Memory

Dua faktor pokok dalam

mempertimbangkan pemilihan memory adalah

tipe dan besarnya. Sebuah aplikasi dapat saja

membutuhkan dua tipe memory: nonvolatile

memory dan volatile memory dengan baterai

backup. Sebuah nonvolatile memory seperti

EPROM mempunyai reliability yang bagus,

sekali program dibuat dan didebug akan

tersimpan secara permanent dengan kapasitas

memory medium. Jika program memerlukan

perubahan secara online, dapat saja disimpan



dalam memory volatile read/write yang didukung

oleh baterai. Beberapa PLC menawarkan kedua

opsi ini, dimana dapat digunakan secara individual

atau dalam hubungan dengan yang lain.

Small PLC secara normal mempunyai sebuah

memory tetap (nonexpendable) dengan kapasitas

½ K sampai 2 K word. Sehingga jumlah total

memory bukan merupakan faktor utama bila

memilih small PLC. Dalam ukuran medium PLC

dan large PLC, memory meningkat dalam satuan

1K, 2K, 4 K, dst. Meskipun tidak ada aturan yang

baku untuk menentukan total memory yang

dibutuhkan, petunjuk yang terdapat dalam lembar

informasi manual book dapat digunakan unutk

mengestimasi memory yang diperlukan.

Total memory yang dibutuhkan untuk program

adalah fungsi dari jumlah total input dan output

yang akan dikontrol dan faktor dari kompleksitas

program. Kompleksitas program tergantung pada

keseluruhan dan tipe aritmatik serta fungsi

manipulasi data yang akan ditanamkan ke dalam

PLC. Setiap dari produk yang dikeluarkan,

pabrikan PLC mempunyai formula/aturan dasar

yang akan membantu untuk pendekatan berapa

memory yang dibutuhkan. Formula ini adalah

perkalian dari total I/O dengan sebuah konstanta

(biasanya antara 3 sampai 8). Bila program

banyak menggunakan operasi aritmatik dan

manipulasi data, maka memory harus ditingkatkan

antara 25 sampai 50%.

Walaupun formula tersebut bukan merupakan cara

estimasi yang bagus untuk kebutuhan memory,

cara terbaik adalah membuat program dan

menghitung jumlah word yang digunakan.

Pengetahuan jumlah word yang diperlukan untuk

menyimpan tiap instruksi akan memberikan

informasi kepada user untuk menentukan memory

yang diperlukan.

3.4. Pertimbangan Software

Bila sistem sudah diimplemenntasikan, user harus

memprogram PLC. Karena pemrograman ini

begitu penting, user harus memperhatikan

kemampuan software yang dipakainya.

Umumnya, kemampuan software dari sebuah

sistem sudah dikaitkan untuk menangani

kontrol hardware yang tersedia dengan PLC.

Kadang beberapa aplikasi membutuhkan

fungsi software khusus yang akan mengontrol

hardware baru dimasa mendatang. Misalnya,

sebuah aplikasi memerlukan pengendalian

khusus dan fungsi akuisisi data yang

memerlukan perhitungan numerik kompleks

dan penanganan data-data manipulasi. Set

instruksi yang ada pada software dengan

mudah dapat dibentuk menjadi sebuah

program lengkap. Hal ini akan langsung

berpengaruh pada waktu yang dibutuhkan

untuk mengimplementasikan dan

mengeksekusi program control.

3.5. Peripheral

Peralatan untuk pemrograman adalah

kunci dari sebuah sistem PLC. Ini adalah hal

pokok dan sangat penting karena peralatan ini

melayani semua kemampuan yang diperlukan

untuk keakurasian dan kemudahan pemasukan

program kontrol ke dalam sistem. Secara

umum terbagi dua tipe dari peralatan program

ini, yaitu handheld dan Personal Computer

(PC). Handheld dengan ukuran kecil dan

murah adalah tipikal yang digunakan untuk

memprogram program kontrol yang relatif

kecil dari small PLC. Informasi yang dapat

ditampilkan pada sebuah handheld adalah

element tunggal dari program atau dalam

single program rung.

Penggunaan personal computer akan

memberikan jalan terbaik untuk melakukan

programming bila program kontrol

mempunyai ukuran besar. Beberapa pabrikan

PLC mengeluarkan software yang

mengijinkan PLC-nya dapat diprogram

menggunakan PC standar. Tetapi papan

ekspansi atau kabel interfacing khusus

mungkin diperlukan untuk melink-kan PC

dengan PLC. Menggunakan PC sebagai



peralatan programming akan banyak memberikan

keuntungan bila software program development

yang digunakan sama dengan model PLC yang

dimaksud atau familinya.

PC Laptop yang dilengkapi dengan programming

dan software dokumentasi menawarkan

fleksibilitas pemrograman dan fleksibilitas

kombinasi dengan peralatan handheld lain yang

transportable.

Sebagai tambahan, untuk peralatan pemrograman,

sebuah system mungkin membutuhkan tipe

peripheral lain pada ruang kontrol untuk melayani

interface antara PLC dengan operator. Sebagian

besar peripheral yang digunakan adalah printer

yang digunakan mencetak hardcopy dari program

yang dibuat dan untuk memberikan laporan

informasi tentang proses. Peripheral yang lain

adalah color display and alphanumeric display

yang digunakan untuk mengirimkan message atau

alarm tentang proses. Demikian pula disket drive,

pen drive (USB Flash), Compact Disk, atau media

penyimpan lain yang dapat digunakan untuk

menyimpan laporan produksi baik dalam jam, atau

bulanan. Bila PC menggunakan interface grafik

untuk sistem PLC, kedua system harus kompatibel

DDE drive (Dynamic Data Exchange) agar

tyerjadi interfacing yang sesuai dengan peripheral.

Perkembangan PC yang didukung oleh kemajuan

teknologi mikroprosesor saat ini memudahkan

dalam penanganan data yang meliputi eksekusi

data, grafis, kapasitas penyimpanan, dan

fleksibilitas pemindahan data.

Persyaratan peripheral harus dievaluasi secara

bersama dengan Central Processing Unit (CPU)

PLC, karena CPU PLC akan menentukan tipe dan

jumlah peripheral yang akan diinterfacingkan ke

dalam system. CPU PLC juga mempengaruhi

metode interfacing, demikian pula jarak peripheral

yang akan dilokasikan dari PLC.

3.6. Karakteristik fisik dan enviromental

Karakteristik fisik dan karakteristrik

environmental dari aneka ragam komponen PLC

secara signifikan berimbas pada reliability

system dan maintenancenya. Kondisi ruangan,

seperti temperature, humidity, dust level, dan

korosi dapat mempengaruhi kemampuan PLC

untuk bekerja selayaknya. User harus

mengetahui benar kondisi operasi (misalnya,

temperature, vibrasi, Electro Magnetic

Interference/Radio Frequency Interference

(EMI/RFI), dll) sebelum memilih PLC dan

system I/O-nya, serta harus membaca buku

manual yang disertakan dalam paket PLC

yang dibeli (misalnya anti debu, tahan banting,

kekuatan, tipe koneksi, dll). Sebagian besar

pabrik PLC mengeluarkan produk yang telah

melewati pengujian environmental dan fisik.

(seperti temperature, EMI/RFI, shock, dll).

User harus memperhatikan hasil pengujian

yang dilakukan yang tertulis dalam buku

manual apakah sudah sesuai dengan

persayaratan untuk beroperasi pada

lingkungan yang diinginkan.

Pada Lampiran terdapat panduan checklist

yang dapat digunakan user untuk

mengevaluasi PLC. Sebagai catatan bahwa

checklist ini mengcover untuk semua range

produk PLC mulai dari small sampai very

large PLC, jadi ada beberapa PLC yang

mungkin tidak ada checklistnya pada table

tersebut yang sesuai dengan karakteristiknya.

4. Pertimbangan Yang Lain

Evaluasi yang kita bicarakan

sebelumnya adalah pemilihan hardware dan

software dari PLC yang sesuai dengan

kebutuhan. Tetapi akan ada dua atau lebih

produk yang sesuai dengan persyaratan untuk

system yang akan didesain, artinya keputusan

akhir untuk pemilihan PLC ini harus

dilakukan. Pada point ini, user harus

melakukan evaluasi beberapa faktor yang

menonjol dari produk-produk tersebut yang

sesuai dengan spesifikasi dan persayaratan

serta yang terbaik untuk diimplementasikan

dalam system nantinya. User harus



membicarakan faktor-faktor yang menonjol

tersebut dengan vendornya.

4.1. Reliability Produk

Reliability PLC memainkan peranan yang

penting dari keseluruhan performance system.

Reability yang rendah diterjemahkan sebagai

downtime yang tinggi, kualitas produk yang jelek,

penambahan atau pengurangan bagian-bagian dari

produk yang terlalu sering.

User dapat menyelidiki beberapa faktor untuk

menentukan reability yang sudah terbukti dari

sebuah produk. Studi tentang Mean-Time-

Between-Failure (MTBF) dapat membantu bila

user sedikit mengerti informasi mengenai hal ini.

Studi ini menginformasikan tentang rata-rata

waktu antara peralatan yang mengalami malfungsi

dan berapa lama peralatan beroperasi tanpa terjadi

kegagalan. Sales produk PLC biasanya melayani

informasi semacam ini dan pilihan-pilihan yang

kita inginkan pada saat melihat area system yang

akan dibangun. Selain itu, user harus sangat yakin

bahwa vendor dapat dipercaya untuk melayani

kebutuhan akan spesifikasi unik dan khusus.

Selanjutnya, user harus meneliti burn-in procedure

untuk produk PLC yang dipakai (seperti, total

system burn-in process atau hanya bagian system

burn-in process) Burn-in process termasuk

bekerjanya produk pada temperature yang

dielevasi untuk mensimulasi kerja tambahan

karena gaya dari sirkuit elektronik lain atau

sebagian sirkuit yang gagal. Bila sebuah bagian

lolos dari burn-in procedure, dia akan mempunyai

kemungkinan bekerja tinggi dan baik pada kondisi

operasi normal. Biasanya, vendor menyediakan

MTBF dan informasi burn-in process bila diminta.

4.2. Standardisasi Peralatan PLC

Pertimbangan terakhir untuk menentukan pilihan

PLC yang digunakan adalah kemungkinan

perencanaan ke depan untuk melakukan

standarisasi mesin-mesin, yang artinya hanya

menggunakan produk yang diberikan dari satu

pabrik pembuat. Beberapa perusahaan

mengadopsi langkah ini karena mempunyai alasan

yang dapat dibenarkan. Beberapa vendor

mengeluarkan produk PLC yang komplit

termasuk familinya yang mengcover seluruh

PLC sesuai range kemampuan yang pada

akhirnya akan membuat standar lebih mudah.

Sekarang ini yang menjadi trend pabrikan

adalah membangun produk beserta faliminya

yang komplit dan saling kompatibel mulai dari

range small sampai dengan very large PLC.

Famili ini mempunyai struktur I/O yang sama,

peralatan pemrogram, dan set istruksi pokok

yang sama. Produk-produk ini juga

mempunyai organisasi dan struktur memory

yang mirip. Karena kemiripannya, keluarga

produk ini dapat dilink-kan dalam konfigurasi

network. Keluarga PLC ini juga mempunyai

keuntungan yaitu:

- Pelatihan untuk personal dalam

menangani PLC baru dalam satu

keluarga akan lebih mudah dilakukan

dan dipahami, dibandingkan dengan

pengembangan total dengan PLC baru

yang tidak sejenis.

- Produk yang standar dapat

memberikan maintenance plant yang

terbaik dalam keadaaan emergency

- Cadangan I/O dapat digunakan untuk

semua produk dalam satu keluarga

- Upgrade produk PLC yang telah

usang dan kemampuannya terbatas

karena development pabrik, dapat

diganti dengan produk baru yang

mempunyai kemampuan lebih baik

dengan cara sederhana yaitu melepas

CPU PLC lama, menginstal CPU

PLC baru yang update, dan me-

reloading program yang lama.

5. Kesimpulan

Dari pembahasan diatas dapat

disimpulkan bahwa untuk melakukan

pemilihan PLC dapat dilakukan pendekatan

secara umum yang sangat mudah dilakukan.

Tetapi dalam pemilihan PLC tergantung tidak

hanya pada faktor yang sederhana, seperti



kapasitas I/O, kapasitas memory, dan kepuasan

pengendalian, tetapi juga faktor lain yang sulit

untuk didefinisikan secara teoritis yang ternyata

mempunyai pengaruh signifikan pada hasil akhir

system. Misalnya, bahasa program yang tiap-tiap

personal akan mempunyai pendapat berbeda

mengenai hal ini, unjuk kerja PLC setelah

beberapa waktu beroperasi di field, hubungan

antara software PLC dengan operating system

ataupun software lain dalam satu sistem

(kaitannya dengan kegagalan hardware

maupun operating system karena adanya bug,

virus, kesalahan identifikasi hardware, human

error, dst.). Pemilihan PLC yang sesuai untuk

sebuah aplikasi adalah penting, karena PLC

yang benar dapat membuat proses lebih

efisien, lebih efektif, dan jauh lebih murah.

Tabel 6 dibawah ini adalah kesimpulan dari

langkah utama dalam melakukan pemilihan

sebuah PLC.

STEP AKSI

1 Mengetahui proses yang akan dikontrol

2

Menentukan tipe sistem control:

• Distributed control

• Centralized control

• Individual control

3

Menentukan kebutuhan I/O:

• Jumlah digital dan analog I/O

• Spesifikasi I/O

• Kebutuhan Remote I/O

• Kebutuhan Spesial I/O

• Penggunaan I/O bus network

• Perencanaan ekspansi ke depan

4

Menentukan bahasa program dan fungsi-fungsi:

• Ladder, Boolean, dan/atau high level language

• Instruksi-instruksi dasar (timer, counter, dst.)

• Instruksi/fungsi tambahan (math, PID, dst.)

• Standar Bahasa Program IEC 1131-3

5

Pertimbangan tipe memory:

• Volatile (Read/Write)

• Nonvolatile (EEPROM, EPROM, dst.)

• Kombinasi dari volatile dan nonvolatile memory

6

Pertimbangan kapasitas memory:

• Kebutuhan total memory dasar yang diketahui dari memory yang terpakai untuk tiap instruksi

• Kebutuhan ekstra memory untuk program yang kompleks dan ekspansi masa datang

7 Mengevaluasi kebutuhan scan time processor

8

Menentukan kebutuhan alat pemrograman dan alat penyimpannya

• Personal Computer

• Disk storage

• Programmer manual

• Fungsi dan kemampuan dari peralatan pemrogram



9

Menentukan kebutuhan peripheral:

• Tampilan grafis

• Operator interface

• Line printer

• Sistem dokumentasi

• Sistem penginformasi laporan

10

Menentukan karakteristik fisik dan environmental:

• Space yang tersedia untuk sistem

• Kondisi ruangan

11

Mengevaluasi faktor lain yang berpengaruh

• Dukungan dari vendor

• Reliability produk yang terbukti

• Tujuan plant untuk standarisasi

Tabel 6. Langkah-langkah dalam pemilihan PLC

Referensi:

1. Hugh Jack, Automating Manufacturing

System With PLCs, GNU free

documentation license, 2003

2. L.A. Bryan, E.A. Bryan, Programmable

Controllers, Theory and Implementation,

second edition, Industrial Text Company,

Atalanta, Georgia, USA, 1997.

3. MacKenzie, GR, PLC Communications

in Process Control System, AEG, IDC

Technologies

*)Dedi Rachmat Kusumadi adalah

Widyaiswara Pertama pusdiklat migas



L A M P I R AN

CHECKLIST PERSYARATAN PLC

forum iptek vol 13 no. 03 dasar pemilihan...

Documents