MAKALAH PLC

Oleh

Nama NIM

1. M. Arrouf Munif 3.31.13.0.12

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG 2014

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi dari masa ke masa berkembang cepat

terutama dibidang otomasi industri. Perkembangan ini tampak jelas di industri pemabrikan,

dimana sebelumnya banyak pekerjaan menggunakan tangan manusia, kemudian beralih

menggunakan mesin, berikutnya dengan electro-mechanic (semi otomatis) dan sekarang sudah

menggunakan robotic (full automatic) seperti penggunaan Flexible Manufacturing

Systems (FMS) dan Computerized Integrated Manufacture (CIM) dan sebagainya.

Dalam bidang industri penggunaan mesin otomatis dan pemrosesan secara otomatis

merupakan hal yang semestinya. Sistem pengontrolan dengan elektromekanik yang

menggunakan relay-relay mempunyai banyak kelemahan, diantaranya kontak-kontak yang

dipakai mudah aus karena panas atau terbakar atau karena hubung singkat (short circuit),

membutuhkan biaya yang cukup besar saat instalasi, pemeliharaan dan modifikasi dari sistem

yang telah dibuat jika kemudian hari diperlukan modifikasi. Dengan menggunakan Programmable Logic Controller (PLC) hal-hal ini dapat diatasi,

karena sistem PLC mengintegrasikan berbagai macam komponen yang berdiri sendiri menjadi

suatu sistem kendali terpadu dan dengan mudah merenovasi tanpa harus mengganti semua instrumen yang ada. Adapun sistem kontrol dengan PLC di industri memenuhi berbagai kriteria

diantaranya : Pemrogramannya sederhana Perubahan program tanpa harus merubah sistem secara keseluruhan. Lebih kecil dalam ukuran, dan dapat diandalkan kinerjanya dibandingkan dengan sistem

kontrol relay. Biaya perawatan yang murah dan mudah.

Sistem komunikasi pada PLC menggunakan sinyal biner, sehingga dengan sinyal ini PLC

mempunyai keuntungan bahwa sinyal ini dapat digunakan dalam kontrol program dan dapat

diproses secara digital dan disimpan dalam memori elektronik. Sinyal inilah yang kemudian

digunakan sebagai sinyal kontrol yang menggerakkan motor atau silinder sebagai actuator.

Sebuah PLC dapat dibangun dengan menggunakan sebuah mikrokontroller sebagai otak

dari PLC. Sebagai perangkat pendukung tentunya dibutuhkan RAM, Input modul, dan output

modul. Dengan beberapa komponen ini PLC dapat dibangun dan dapat dioperasikan. Namun

demikian untuk membuat sistem control dapat bekerja lebih efisien maka masih dibutuhkan

perangkat pemrogram PLC. Ada dua alternatif perangkat pemrogram PLC yaitu: pemrograman

PLC dengan menggunakan software komputer dan pemrograman PLC dengan menggunakan

console secara khusus. Masing-masing perangkat pemrogram mempunyai keunggulan

tergantung pada background programmer. Pemrograman dengan komputer mempunyai

keunggulan diantaranya program dapat disimpan, program dapat di down load dan di up load,

komputer dapat digunakan sebagai monitoring sistem kontrol, komputer dapat digunakan untuk

mengecek kebenaran program (pengujian program), dll. Dengan menggunakan console diperoleh

keuntungan pemrogramannya lebih sederhana.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan yang terdapat dalam makalah ini adalah

1. Apa yang dumaksud dengan PLC?

2. Apa yang dimaksud dengan PLC Allen Bradley?

3. Apa yang dimaksud dengan kontroller?

4. Apa yang dimaksud dengan motor?

5. Apa yang dimaksud dengan Tranduser Dan Sensor?

6. Contoh penggunaan PLC?

1.3 Tujuan

Tujuan makalah yang terdapat dalam makalah ini adalah

1.3.1 Tujuan Pembelajaran Umum

Setelah mempelajari makalah ini diharapkan mahasiswa memahami pengertian PLC

(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)

1.3.2 Tujuan pembelajaran khusus

Setelah mempelajari topik per topik dalam bab ini, mahasiswa diharapkan :

1. Dapat menjelaskan pengertian PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER). 2. Dapat menjelaskan pengertian PLC Allen Bradley. 3. Dapat menjelaskan pengertian kontroller. 4. Dapat menjelaskan pengertian motor. 5. Dapat menjelaskan pengertian tranduser dan sensor. 6. Mengerti tentang klasifikasi PLC secara umum.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. PLC (Programmable Logic Controller)

2.1.1. Pengertian PLC (Programmable Logic Controller)

Sebuah PLC (Programmable Logic Controller) adalah sebuah alat yang digunakan untuk

menggantikan rangkaian sederetan relai yang dijumpai pada sistem kontrol proses

konvensional. PLC bekerja dengan cara mengamati masukan (melalui sensor-sensor terkait),

kemudian melakukan proses dan melakukan tindakan sesuai yang dibutuhkan, yang berupa

menghidupkan atau mematikan keluarannya

Semakin kompleks proses yang harus ditangani, semakin

penting penggunaan PLC untuk mempermudah proses-proses

tersebut dan sekaligus menggantikan beberapa alat yang diperlukan. Selain

itu sistem kontrol proses konvensional memiliki beberapa kelemahan, antara lain :

1) Perlu kerja keras saat dilakukan pengkabelan.

2) Kesulitan saat dilakukan penggantian dan atau perubahan.

3) Kesulitan saat dilakukan pelacakan kesalahan.

4) Saat terjadi masalah, waktu tunggu tidak menentu dan biasanya lama.

Sedangkan penggunaan kontroler PLC memiliki beberapa kelebihan dibandingkan

dengan sistemkontrol konvesional, antara lain:

1) Dibandingkan dengan sistem kontrol proses konvensional, jumlah kabel yang

dibutuhkan bisa berkurang hingga 80 %.

2) PLC mengkonsumsi daya lebih rendah dibandingkan dengan

sistem kontrol proses konvensional(berbasis relay).

3) Fungsi diagnostik pada sebuah kontroler PLC membolehkan

pendeteksian kesalahan yang mudah dancepat.

4) Perubahan pada urutan operasional atau proses atau aplikasi dapat

dilakukan dengan mudah, hanya dengan melakukan perubahan atau penggantian

program, baik melalui terminal konsol maupunkomputer PC.

5) Tidak membutuhkan spare part yang banyak.

6) Ketahanan PLC jauh lebih baik dibandingkan dengan relay auto- mekanik.

2.2. PLC Allen Bradley Programmable Logic Controler (PLC) Allen Bradley merupakan

salah satu jenis PLC yang banyakdigunakan untuk keperluan otomasi di industri. Ada 2

macam bentuk PLC Allen Bradley yaitu bentukcompact dan bentuk modular. Untuk

bentuk compact, PLCnya menggunakan system rak (CPU dan I/O jadi satu kesatuan) dengan

kapasitas memori yang terbatas.

Gambar 2.3 Bentuk PLC Compact

Sedangkan untuk PLC bentuk modular terdiri dari modul CPU dan modul I/O

(merupakan bagian yang terpisah-pisah).

Gambar 2.4 Bentuk PLC Modular

2.3. Kontroller Karakteristik pada semua plant harus diterima sesuai dengan yang telah dibuat sehingga

komponen penyusun dari suatu sistem tdak dapat diubah. Perubahan perilaku sistem hanya

bisa dilakukan dengan menambah suatu bab sistem yaitu kontroler. Oleh karena itu kontroler

dalam sebuah sistem kontrol mempunyai pengaruh yang besar terhadap perilaku sistem.

Tujuan pembuatan sistem kontrol adalah untuk mendapatkan sinyal aktual sesuai dengan

yang diinginkan sehingga sinyal tersebut sama dengan sinyal yang disetting. Pada sistem

kontrol yang berumpan balik merupakan sistem kontrol yang cenderung menjaga hubungan

yang telah ditentukan antara keluaran dan masukan acuan dengan membandingkan dan

menggunakan selisih sebagai alat pengontrolan. Kerja dari kontroler yang maksimum dan

baik harus mampu mengamati perbedaan antara nilai setting dengan nilai keluaran secara

cepat agar segera dapat menghasilkan sinyal keluaran untuk mempengaruhi plant. Apabila

reaksi sistem semakin cepat mengikuti sinyal aktual dan semakin kecil kesalahan (error) yang

terjadi, maka semakin baik kinerja dari sistem kontrol.

Dalam persyaratan umum sistem kontrol terdapat persyaratan utama yaitu setiap sistem

kontrol harus stabil. Tetapi selain kestabilan mutlak, suatu sistem kontrol harus mempunyai

kestabilan relatif yang kayak jadi kecepatan respon harus cukup cepat dan menunjukkan

peredaman yang layak. Suatu sistem kontrol juga harus mampu memperkecil kesalahan

sampai nol atau sampai pada suatu harga yang dapat ditoleransi. Setiap sistem kontrol yang

berguna harus memenuhi persyaratan ini. Persyaratan kestabilan relatif yang layak dan

ketelitian keadaan yang tunak (steady state) cenderung tidak dapat dipenuhi secara bersama-

sama. Oleh karena itu dalam mendesain sistem kontrol perlu dilakukan kompromi yang

efektif diantara dua persyaratan ini.

Dalam menganalisis dan mendesain sistem kontrol, kita harus mempunyai suatu dasar

perbandingan performansi berbagai sistem kontrol. Dengan sinyal masukan uji dapat

dilakukan analisis matematik dan eksperimental sistem kntrol secara mudah karena sinyal-

sinyal ini merupakan fungsi waktu yang sederhana. Sinyal masukan uji yang biasa digunakan

adalah fingsi tangga, fungsi ramp, fungsi percepatan, fungsi sinusoidal,dsb. Salah satu eksperimen yang dilakukan yaitu jika masukan sistem kontrol merupakan fungsi waktu yang

berangsur-angsur berubah maka fungsi waktu ramp merupakan sinyal uji yang baik. Respon waktu sistem kontrol terdiri dari dua bagian yaitu respon transien dan keadaan

tunak (steady state). Yang dimaksud dengan respon transien adalah respon sistem yang

berlangsung dari keadaan awal sampai keadaan akhir. Untuk respon keadaan tunak

dimaksudkan sebagai perilaku keluaran sistem jika t mendekati tak terhingga. Sistem kontrol

berada dalam kesetimbangan jika tidak ada suatu gangguan atau masukan, keluaran berada

dalam keadaan yang tetap. Sistem kontrol linier parameter konstan tidak stabil jika keluaran

berosilasi terus-menerus atau keluaran membesar tanpa batas dari keadaan kesetimbangannya

ketika dikenai suatu gangguan. Respon transien sistem kontrol praktis sering menunjukkan

osilasi teredam sebelum mencapai keadaan tunak.

Dalam menentukan karakteristik respon transien sistem kontrol terhadap masukan tangga

satuan, secara umum dicari parameter berikut :

1. Waktu tunda (delay time) td : Waktu yang diperlukan respon untuk mencapai setengah

harga akhir yang pertama kali.

2. Waktu naik (rise time) tr : Waktu yang diperlukan respon untuk naik dai 10-90% dari

harga akhir.

3. Waktu puncak (peak time) tp : Waktu yang diperlukan respon untuk mencapai puncak

lewatan yang pertama kali.

4. Lewatan maksimum (maksimum overshoot) Mp : Harga puncak maksimum dari kurva

respon yang diukur dari satu.

Waktu penetapan (settling time) ts : Waktu yang diperlukan kurva respon untuk mencapai

dan menetap dalam daerah sekitar harga akhir dengan ukuran ditentukan dari presentasi

mutlak harga akhir (5% atau 2%).

2.4. Motor Prinsip kerja sebuah motor dapat dijelaskan sebagai berikut: bila ada penghantar yang

dialiri arus listrik, yang ditempatkan di suatu medan magnet, maka penghantar tersebut akan

mengalami gaya dan gaya itu akan menghasilkan torsi yang akan memutar jangkar.

Gambar 2.5 Prinsip Kerja Motor

Proses perubahan energi pada motor DC arus searah dapat digambarkan pada gambar

2.6 berikut ini:

Gambar 2.6 Proses Perubahan Energi Pada Motor DC

Mengingat hukum kekekalan energi, proses perubahan energi listrik menjadi energi

mekanik dapat dinyatakan sebagai berikut:

Energi listrik sebagai masukan = Energi mekanik sebagai keluaran + energi yang

diubah menjadi panas + energi yang tersimpan dalam medan magnet.

Besarnya gaya yang ditimbulkan oleh penghantar yang dialiri arus, tergantung pada:

1. Kuatnya medan magnet (Besarnya induksi magnet)

2. Besarnya arus yang mengalir pada penghantar

3. Panjang kawat penghantar

Berdasarkan point-point diatas, maka akan didapatkan rumusan untuk gaya tersebut

yaitu:

2.5. Tranduser Dan Sensor

Tranduser adalah alat yang mengubah energi dari satu bentuk ke bentuk yang lain atau

alat yang mengubah gaya atau perpindahan mekanis menjadi sinyal listrik. Tranduser dapat

dikelompokkan menjadi dua yaitu:

1) Tranduser aktif yaitu tidak memerlukan daya dari luar dan menghasilkan arus /

tegangan analog apabila dirangsang dengan bentuk fisis energi

2) Tranduser pasif yaitu memerlukan daya dari luar

Sensor adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi dan sering berfungsi untuk

mengukur magnitude sesuatu. Sensor adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah

variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik.

2.6. PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT

Perencanaan untuk sistem kendali cahaya dan kelembaban rumah kaca dengan

menggunakan PLC ini dibagi menjadi 2, yaitu perencanaan perangkat keras (hardware) dan

perangkat lunak (software).

2.6.1. Diagram Blok Perencanaan

Secara garis besar dari perencanaan ini dapat dilihat berdasarkan diagram blok di bawah

ini

Gambar 2.7. Blok Diagram (Hardware)

2.6.2. Prinsip Kerja Diagram Blok

Dari diagram blok diatas dapat diketahui bahwa terdapat tiga buah sensor yang

menjadi masukan dari plc yaitu sensor cahaya, sensor kelembaban dan sensor temperature.

Sedangkan untuk keluaran plc terdapat empat jenis aktuator yaitu lampu, kipas, pemanas

dan pompa.

Untuk sensor cahaya, keluarannya masuk ke plc berupa data digital yaitu bernilai

12Vdc atau 0Vdc, sedangkan sensor kelembaban dan temperatur, keluarannya berupa data

analog yaitu dengan range tegangan 0 5Vdc Antara PLC dengan PC menggunakan komunikasi serial rs 232. PC digunakan untuk

memonitoring nilai dari temperatur dan kelembaban.

Untuk setting pointnya dilakukan didalam program plc, jadi apabila temperatur

dibawah setting point maka plc akan mengaktifkan aktuator heater, bila temperatur diatas

setting point maka plc akan mengaktifkan aktuator fan. Aktuator akan berhenti apabila

setting point sudah terpenuhi.

Apabila kelembaban kurang dari setting pointnya maka aktuator yang berkerja adalah

pompa, bila kelembaban diatas setting point maka aktuator heater akan bekerja dan berhenti

bila nilai setting point suda terpenuhi.

2.7. Perencanaan Bagian Sensor 2.7.1. Rangkaian Sensor Cahaya

Gambar 2.8. Rangkaian Sensor Cahaya

Prinsip dari rangkaian ini ialah seperti prinsip rangkaian pembagi tegangan. Apabila

ldr ini terkena cahaya maka resistansinya akan mengecil sehingga tegangan yang menuju

pin 3 dari lm 324 akan besar. Bila tegangan yang menuju pin 3 lebih besar daripada

tegangan referensi yang menuju pin 2 maka pin 1 dari lm 324 akan keluar tegangan.

Namun apabila ldr tidak terkena cahaya maka resistansinya akan besar sehingga

tegangan yang menuju pin 3 dari lm 324 akan kecil. Bila tegangan yang menuju pin 3 lebih

kecil daripada tegangan referensi yang menuju pin 2 maka pin 1 dari lm 324 tidak akan

keluar tegangannya. Besar tegangan yang menuju pin 3 (V3) ialah V3 = ( Rv / Rldr + Rv ) *

Vcc

2.7.2. Rangkaian Sensor Kelembaban dan Temperatur

Pada module h500m ini bila pin 1 diberi supply 5 volt dan pin 3 ground, maka pin 2

yang merupakan output dari kelembaban sudah berupa tegangan. Namun untuk pin 4 yang

merupakan output dari temperatur masih berupa resistansi, sehingga untuk mendapatkan

nilai tegangan dari output temperatur, maka harus di paralel dengan resistansi yang

besarnya tergantung kebutuhan (disini dipakai resistansi 25 k ohm). Jadi besar tegangan

temperatur ialah VT = ( Rv / RT + Rv ) * Vcc.

Untuk mengetahui lebih jelas mengenai perbandingan antara tegangan ouput dengan

besar kelembaban dan juga perbandingan tegangan ouput dengan besar temperatur dapat

dilihat pada tabel berikut.

Gambar 2.9. Schematic Rangkaian Sensor Kelembaban dan Temperatur

BAB III

PENUTUP

3.1. KESIMPULAN

Kesimpulan dari makalah diatas adalah sebagai berikut:

1. PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) merupakan sebuah alat yang

digunakan untuk menggantikan rangkaian sederetan relai yang dijumpai pada sistem

kontrol proses konvensional.

2. Programmable Logic Controler (PLC) Allen Bradley merupakan

salah satu jenis PLC yang banyak digunakan untuk keperluan otomasi di industri.

3. Kontroller dalam sebuah sistem kontrol mempunyai pengaruh yang besar terhadap

perilaku sistem.

4. Bila ada penghantar yang dialiri arus listrik, yang ditempatkan di suatu medan magnet,

maka penghantar tersebut akan mengalami gaya dan gaya itu akan menghasilkan torsi

yang akan memutar jangkar, itu merupakan prinsip kerja motor.

5. Tranduser adalah alat yang mengubah energi dari satu bentuk ke bentuk yang lain atau

alat yang mengubah gaya atau perpindahan mekanis menjadi sinyal listrik.

3.2 SARAN

Saran dari makalah diatas adalah sebagai berikut:

1. PLC lebih efektif digunakan untuk sebuah rancang bangun dengan menggunakan basis mikrokontroller.

2. Penggunaan PLC lebih sederhana karena secara terus-menerus memonitor status suatu sistem (misalnya temperatur, tekanan, tingkat ketinggian) dan mengambil tindakan yang

diperlukan sehubungan dengan proses yang dikontrol (misalnya nilai sudah melebihi

batas) atau menampilkan pesan tersebut pada operator.

Daftar Pustaka

1) Anonim, tanpa tahun. Programmable Logic Controller. Jakarta : PT. FESTO. 2) http://marwanard.blogspot.com/2011/11/programmable-logic-controller-plc.html 3) http://diary-mybustanoel.blogspot.com/2012/02/makalah-plc-sensor-dan-transduser.html 4) http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/makalah%20rancang%20bangun%20plc.pdf