plc bab 1-2

Syaprudin – te-pnj - 2005 1

BAB I

PERANGKAT KERAS PLC

1.1. TUJUAN

Kemampuan menjelaskan sejarah PLC

Mendaftar dan membahas keuntungan dan kerugian PLC

Memperkirakan dan merencanakan kebutuhan untuk merancang dan

menjalankan PLC

Mendata bagianbagian utama dari sistem PLC

Menguraikan masingmasing fungsi bagian dari sistem PLC

Menguraikan bagaimana bagianbagian dari sitem dihubungkan secara

kelistrikan

Mendata spesifikasispesifikasi utama dari modul inputoutput

Menjelaskan secara garis besar tentang pencegahan dalam menghubungkan

modul I/ O

Menjelaskan baut rate dan bagaimana pengaturannya.


1.2. PENDAHULUAN

Dalam bab I akan dijelaskan modul modul PLC, membahas perkembangan

dari logika relay, sistem komputer sampai PLC, mendata dan membahas beberapa

keuntungan dan kerugian dari penggunaan PLC. dan memperkirakan kebutuhan

yang diperlukan untuk merancang dan menjalankan PLC.

Menghubungakn komponen komponen dan modul modul sehingga

membentuk sebuah sistem kontrol PLC. Sistem PLC sederhana ditempatkan

dalam satu atau dua rack., yang memiliki fungsi masing masing. Dalam PLC yang

membutuhkan proses besar dan lebih rumit, kemungkinkan harus menggunakan

tiga atau lebih rack terpisah yang berisi sub sistem dari PLC.

Kebanyakan hubungan kelistrikan PLC dilakukan dengan mudah

menggunakan kabel kabel tunggal antara subsistem. Bagaimanpun sambungan

terminal input dan output ke perangkat luar dapat menjadi cukup rumit.

Sambungan terminal input output sampai peralatan proses akan di tuliskan dalam

buku ini. Pengaturan yang benar dari tomboltombol modul akan di jelaskan.

Komputer pribadi sekarang sudah dapat digunakan sebagai pemogramman

PLC dan mengirim program ke PLC. Penggunaan komputer pribadi sudah dapat

seperti alat pemogram yang canggih. Komputer harus dapat menjalankan

perangkat lunak PLC sehingga dapat mengisi program untuk menjalankan sebuah

PLC. Ketika PLC telah diprogram, maka harus memiliki ketentuan beberapa

interface untuk menerima informasi dari sensorsensor dan tranduser dan pada

saatnya mengerakkan relay, lilitan lampu dan motor.

1.3. PENGERTIAN DAN SEJARAH PLC

Pada awalnya nama PLC diwakili dengan singkatan PC yaitu Programmer

Controller, kebanyakan orang salah mengartikan karena singkatan PC menyatakan

Personal Computer. Dengan menggunakan nama PLC yaitu programmable Logic

Controller orang lebih memahami.

Perangkat keras PLC menggunakan microprosessor khusus, seperti yang ada

didalam komputer dan berfungsi mengontrol bermacammacam jenis tingkat


kesulitan, dimana bertujuan untuk memantau parameter bahaya pada proses dan

mengatur jalannya proses yang sesuai. Dapat diprogram, dikontrol dan dijalankan

oleh orang yang tidak berketrampilan dalam mengoperasikan komputer. Pada

dasarnya, pemogram PLC hanya menggambar garis garis dan peralatan pada

diagram tangga (Diagram Ladder) melalui keyboard yang ditampilkan dalam layar

peraga. Hasil Penggambaran diubah kedalam bahasa mesin oleh komputer dan

dijalankan oleh pemakai program.

Komputer dipergunakan sebagai pengontrol dimana membutuhkan banyak

pengawatan luar untuk mengontrol seuah proses. PLC akan beropersai pada

sistem yang memiliki peralatan outputinput pada keadaan ONOFF atau dikenal

sebagai diskrit yaitu digital. PLC dapat juga dioperasikan pada sistem dengan

output dan input variable atau analog.

Sekarang perkembangan industri PLC yang memiliki ukuran besar pada

posisi tingkat rendah dan telah berakhir, dimana micro PLC memasuki pasaran

memungkinkan memiliki ukuran yang kecil, tetapi dengan berkembangnya nano

PLC menjadikan micro PLC dijuluki keluaran terbelakang. Nano PLC memiliki

16 I/O ukurannya yang lebih kecil dan dapat disimpan dalam kantong baju.

Industri PLC merencanakan dan akan memperkenalkan sebuah PLC dengan

ukuran sebesar korek api, disamping ukuran yang kecil juga memiliki banyak

keistikewaan dibandingkan dengan model micro.

Sistem PLC berkembang dari komputer konvensional pada tahun 19601970

dan digunakan oleh pabrik otomotif, pabrik ini tidak bertahan lama karena adanya

pergantian model. Pada awalnya PLC telah digunakan bersamaan dengan teknik

otomatis baru, untuk mempersingkat waktu pergantian pengawatan atau perbaikan

panelpanel kontrol, yang penuh dengan pengawatan, relay, timer dan komponen

komponen lainnya. Prosedur pemogramman ulang PLC dengan keyboard

mengurangi permasalahan waktu pergantian menjadi beberapa hari.

Setelah tahun 1970 pembuatan program PLC mengalami banyak kemajuan

dalam hal penggunaan lebih mudah dipahami. Dalam tahun 1978 dikenalkan chip

mikroprosessor dan menambah kemampuan komputer untuk semua jenis sistem


sistem otomatis. Program PLC ditulis dalam bahasa tingkat tinggi, sehingga lebih

mudah dimengerti oleh banyak orang, dan PLC menjadi lebih terbuka.

Pada tahun 1980, banyak pabrik elektronika dan perusahaan komputer telah

menjadikan PLC sebagai produk unggulan, pasaran PLC naik dan harganya

meningkat. Ketetapan industri peralatan mesin dimana dahulu menggunakan

Computer Numerical Controlls (CNC) sekarang menggunakan PLC. Penggunaan

PLC pada tahun 1990 sangat luas diantarnya pada sistem kelistrikan bangunan

bertingkat, sistem kontrol keamanan, peralatan kedokteran dan peralatan rumah.

Pengetahuan seseorang dalam sistem logika relay dan logika digital dapat

menjadi acuan untuk fungsifungsi utama PLC, fungsifungsi yang meliputi coil,

kontak, timer and counter. Bagi seseorang yang tidak terbiasa dengan diagram

Ladder dan logika digital akan memerlukan waktu pembelajaran yang lama.

Gambar 1.1a. menunjukan panel relay yang telah lama dipergunakan dalam

proses kontrol. Panel tersebut besar dan berisi banyak pengawatan kontakkontak

dan relay, yang banyak memiliki masalah perawatan, Gambar 1.1b. menunjukan

panel PLC yang menggantikan panel relay dan melaksanakan tugas kontrol yang

sama, PLC lebih kecil dan handal. Untuk merubah sistem kontrol panel relay

harus dilaksanakan pengawatan ulang, sedang PLC hanya pemogramman ulang

yang diperlukan dan lebih cepat dan mudah.

(a) Sistem Panel Relay. (b) Sistem Panel PLC.

Gambar 1.1. Sistem Panel (a) Relay (b) PLC


1.4. KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN PLC

Beberapa keuntungan utama dalam pengunaan PLC diantaranya:

Fleksibel, Di masa lalu, masingmasing mesin produksi dikendalikan secara

elektronis dan berbedabeda dan memerlukan pengontrol sendirisendiri.

Tenaga 15 mesin membutuhkan 15 pengontrol yang berbeda, sekarang telah

memungkinkan hanya dengan satu PLC dapat menjalankan 15 mesin.

Kemungkin akan memerlukan lebih sedikit dibanding 15 pengontrol, Karena

satu PLC dapat dengan mudah menjalankan lebih dari satu mesin. Masing

masing dari 15 mesin di bawah kontrol PLC yang memiliki program yang

berbedabeda.

Memudahkan Perubahan dan Mengoreksi Kesalahan. Dengan sistem tipe

relay panel, perubahan program memerlukan waktu untuk pengawatan ulang

panel dan peralatan. Sedangkan untuk perubahan program PLC dapat

dilakukan melalui keyboard hanya dalam beberapa menit saja. Tidak ada

pengawatan ulang yang dibutuhkan untuk sistem pengontrol PLC, kesalahan

pemogramman dapat diperbaiki dalam diagram Ladder dilakukan dengan

cepat.

Jumlah kontak InputOutput yang banyak. PLC mempunyai jumlah besar

kontak dan coil yang tersedia didalam program perangkat lunak, sedangkan

panel relay hanya mempunyai empat kontak dan semua digunakan, ketika

perubahan dinginkan dengan adanya penambahan kontak, maka membutuhkan

waktu yang lama. Dengan menggunakan PLC maka kontakkontak sudah

tersedia lebih dari 100 kontak.

Biaya Lebih Rendah. Denagan Peningkatan teknologi pembuatan PLC

memungkinkan lebih banyak fungsifungsi dalam chip yang lebih kecil.

Pilot Running. Rangkaian program sistem PLC dapat dijalankan ulang dan

dievaluasi jika diperlukan. Dalam sistem kontak yang konvensional pengujian

ulang akan memakan waktu yang lama.

Pengamatan Visual. Pengoperasian sistem PLC dapat dilihat selama operasi,

ditampilkan dalam layar monitor. Pelacakan kesalahan dapat dilakukan lebih

cepat selama pengamatan secara visual. Dengan kemajuan sistem PLC, pesan


seorang operator dapat diprogram kemungkinan adanya kesalahan

pemogramman, Apabila ada kesalahan akan tampak dilayar monitor dan

kesalahan tersebut akan dideteksi oleh logika PLC, sebagai contoh Motor #7

kelebihan muatan, sistem PLC akan mendeteksi kesalahan pada rangkaian dan

komponen sebagai contoh input #1 pada diagram yang berarti Conveyor Limit

Switch.

Kecepatan Operasi. Relay memerlukan banyak waktu atau sangat lambat

untuk mengoperasikan program, sedangkan kecepatan operasional program

PLC sangat cepat tergantung dari waktu scan yang mana dalam waktu milli

second.

Metoda Pemogramman Ladder dan Boolean. Pemogramman PLC dapat

dilakukan dalam bentuk ladder oleh ahli teknik listrik. Atau programmer PLC

adalah orang yang memahami sistem kontrol digital atau Boolean dan dapat

dengan mudah merubah atau menambahkan instruksiinstruksi.

Keandalan dan Perawatan. Perangkat yang terintegrasi lebih handal

dibandingkan dengan sistem mekanik relay. PLC dibuatdari rangkaian yang

terintegrasi dengan kehandalan yang tinggi, Akibatnya biaya pemeliharan

sistem rendah dan memperkecil kerusakan.

Kemudahan dalam Pemesanan Komponen. Karena PLC merupakan

komponen terintegrasi semua kebutuhan seperti kontak, coil, counter, timer

dan fungsifungsi lainnya telah tersedia didalam maka dengan memesan

kontrol PLC maka seluruh komponen juga tersedia, lain halnya dengan sistem

kontrol relay memesan 20 jenis relay dan timer dengan supplier yang berbeda,

kemungkinan salah satu komponen datang terlambat akan terjadi.

Dokumentasi. Bila dibutuhkan, data program PLC dengan segera dapat di

cetak dalam beberapa menit, lain halnya dengan sistem relay yang telah ada

dan disimpan tidaklah baik atau dapat rusak.

Keamanan. Suatu perubahan program PLC tidak bisa dilakukan, kecuali jika

diprogramkan.PLC tidak terkunci dengan baik. Panel Relay cenderung untuk

perubahan tidak didokumentasikan.


Merubah Ulang Program Dengan mudah. Karena PLC dapat diprogram

dengan cepat maka proses penggabungan produksi dapat dilakukan dengan

mudah.

Mengamati beberapa kemungkinan kerugian menyangkut tindakan pencegahan

dalam penggunaan PLC.

Teknologi Terkini. Sangat sulit untuk merubah pemikiran orang tentang relay

ke konsef ladder untuk pemogramman PLC, kebanyakan pekerja teknik listrik

mengikuti kursus PLC.

Program Software Aplikasi Tetap. Beberapa aplikasi merupakan aplikasi

tunggal, sebagai contoh yaitu kontrol drum mekanik ( sistem kontrol dengan

program tetap, tidak dapat dirubah). Beberapa pabrik peralatan masih

menggunakan kontrol drum dengan pertimbangan biaya. Rangkaian sistem

jarang atau tidak pernah diruba, jadi kemungkinan diprogram ulang dengan

PLC tidak menjadi kebutuhan.

Operasi Rangkaian Hardware Tetap, Jika rangkaian pada sistem operasi

tidak pernah dirubah, kontrol sistem yang tetap (drum mekanik) dapat lebih

murah bila dibandingkan dengan PLC.

Pertimbangan Lingkungan. Ketentuan tentang lingkungan seperti getaran

dan panas yang tinggi sangat mempengaruhi peralatan elektronik dalam PLC.

Operasi File Save. Pada sistem relay tombol stop tidak berhubungan dengan

rangkaian, jika terjadi kegagalan tegangan (hubung singkat) sistem akan

berhenti, sistem relay tidak dapat secara otomatis restart ketika tegangan

kembali seperti semula. Didalam sistem PLC ketika tegangan kembali seperti

semula sistem akan otomatis restart. Ini merupakan kegagalan yang tidak

aman. Kerugian ini dapat diatasi dengan menambahkan relay pengaman pada

sistem PLC.


1.5. SISTEM PLC

Gambar 1.2. menunjukan blok diagram empat unit utama sistem PLC yang

dijelaskan sebagai berikut:

1. Central Processing Unit (CPU), otak dari sistem yang memiliki tiga bagian:

Microprosessor. Pusat dari komputer yang menangani operasi mateamtik

dan logika.

Memori. Bagian dimana data dan informasi disimpan, selain itu juga

menyimpan sistem software dan instruksiinstruksi pengguna program.

Power Supply. Bagian yang berfungsi mengubah daya AC menjadi DC

untuk keperluan mensupply daya ke sistem agar beroperasi secara tepat.

2. ProgrammerMonitor (PM), Adalah alat yang digunakan untuk meng

komunikasi kan rangkaian luar dengan PLC, alat tersebut diantaranya Potable

terminal, Industrial Terminal dan Personal Komputer.

3. I/O Modul, Input output modul adalah peralatan yang menghubungkan

peralatan luar dengan CPU, peralatan luar dapat beruapa sensor, tranduser,

motor, selonoid, lampu dll. Sistem elektonik untuk menghubungkan I/O ke

lokasi dapat ditambahkan bila diperlukan, Proses terkini dibawah kontrol PLC

bisa berjarak ribuan meter antara CPU dan peralatan luar.

4. Rak dan Chassis, Rak dimana bagian PLC ditempatkan dan didukung oleh

CPU, PM dan I/O modul.

RAK DAN CHASSIS

CPUMICROPROSESSOR

MEMORI

PM

Output Modul

Input Modul

POWER SUPPLY

Gambar 1.2. Layout dan Hubungan Sistem PLC


Bagian lain sebagai pendukung sistem PLC adalah:

Printer, Sebuah alat untuk mencetak program yang ada pada CPU.

Program Recorder/ Player, Beberapa sistem PLC tipe lama menggunakan pita

untuk menyimpan informasi cadangan, sekarang PLC menggunakan harddisk

sebagai penyimpan kedua. Program yang tersimpan sebagai backup.

1.6. CPU DAN PROGRAMMER/ MONITOR.

CPU merupakan komponen utama dalam sistem PLC, tipikal CPU

ditunjukan pada gambar 1.3. CPU yang digunakan bisa lebih kecil atau besar dari

yang diperlihatkan, tergantung dari ukuran dan proses yang akan dikontrol. Hal

tersebut sangat penting untuk mengukur sistem CPU berdasarkan memori internal

yang dibutuhkan untuk melakukan sebuah proses.

Mengontrol dalam operasi kecil hanya membutuhkan unit PLC yang kecil

dengan memori yang terbatas, Untuk mengontrol operasi yang besar maka

membutuhkan unit sistem PLC yang besar dengan memori dan fungsi lebih

banyak lagi.

Beberapa CPU memiliki memori cadangan yang dapat ditambahkan

kemudian hari dengan mudah. Perencanaan pengembangan oleh perusahaan

diperlukan untuk melihat kebutuhan sekarang dan masa yang akan datang dengan

ukuran sistem yang akan didapatkan.

CPU harus memiliki beragam sinyal penerima yang menghubungkan kabel

dengan unit PLC yang lain, hal tersebut penting untuk menghubungkan penerima

dengan kabel yang tepat berdasarkan spesifikasi yang diberikan oleh pabrik.

Gambar 1.3. Central Processing Unit (Eaton Corp)


Secara umum CPU terdiri dari batere cadangan untuk menjaga tidak

hilangnya penyimpanan program pengguna proses kontrol ladder ketika peristiwa

kegagalan tegangan terjadi. Waktu backup dari satu bula hingga satu tahun.

Dasar sistem operasi disimpan dalam CPU secara permanen pada Read Only

Memory (ROM) dan tidak akan hilang bila power dimatikan. Program pengguna

proses kontrol ladder disimpan tidak permanen pada Random Access Memory

(RAM).

Secara keseluruhan CPU memiliki operasi switch, beberapa diantaranya

mempunyai fasilitas switch kunci pengaman untuk mencegah seseorang yang

tidak berwenang untuk menonaktifkan proses dan dapat mencegah perubahan yag

tidak diizinkan pada program sistem operasi, posisi switch beragam berdasarkan

pembuatnya, tetapi tidak jauh berbeda. Posisi switch diantaranya sebagai berikut:

Off, Sistem tidak dapat dioperasikan atau diprogram.

Run, Sistem dapat dioperasikan tetapi tidak ada program pencegahan yang

dapat dibuat.

Disable, Menonaktifkan semua output atau mengatur ke keadaan yang tidak

dapat dioperasikan.

Monitor, Menghidupkan layar yang menampilkan informasi pengoperasian.

Run/ Program, Sistem dapat dioperasikan dan melakukan modifikasi program

saat sistem dijalankan, mode ini harus digunakan dengan hatihati. Pada mode

ini program secara keseluruhan tidak dapat dihapus, tetapi hanya dapat

domodifikasi, Untuk menghapus secara keseluruhan program, kunci switch

harus berada pada posisi disable.

Off/ Program, Sistem tidak dapat dijalankan tetapi dapat diprogram atau

program ulang.

Beberapa perusahaan pemogramman membuat posisi kunci yang khusus dan

spesial dalam pengembangan.

Gambar 1.4. memperlihatkan beberapa tipe peralatan pemogramman diantaranya

Large Screen Programmer/ Monitor dengan layar cathoda ray tube yang besar,


beberapa macam tipe pemogramman mini, alat pemogram yang dapat dibawa

dengan tampilan layar kecil. Perbedaan dalam ukuran tampilan layar berkaitan

erat dengan harga. Unitunit pada gambar 1.4a. harganya lebih mahal, tetapi

memberikan informasi lebih pada layar, layar monitor yang besar memperlihatkan

keseluruhan rangkaian program ladder. Tampilan layar yang lebih kecil hanya

memperlihatkan satu bagian rangkaian program ladder (satu rung). Gambar 1.5.

memperlihatkan laptop atau komputer yang dapat dipergunakan sebagai alat

pemogramman.

Programmer/ Monitor (PM) dihubungkan ke CPU dengan kabel

penghubung, setelah CPU diprogram, PM tidak diperlukan lagi dan dapat di lepas

kabel penghubungnya.

( b ) Modicon/Schneider ( c ) Allen Bradley ( d ) Eaton Corp Automation

Gambar 1.4. AlatAlat Pemogramman Large screen dan HandHeld PM

(a) Large Screen Programmer/Monitor (Courtesy of Giddings/Lewis/General Electric)


1.7. MODUL INPUT DAN OUTPUT

Modul input menerima sinyal informasi dari peralatan kontak, sensor atau

tranduser yang diteruskan ke PLC, modul output menerima sinyal informasi yang

telah diproses oleh PLC dan menyediakan tegangan keluaran untuk peralatan

actuator. Tipe dari modul I/O adalah 4, 8, 12, 16 atau 20 sambungan per modul,

tetapi ada perbedaan jumlah terminal untuk input dan output sebagai contoh untuk

tipe 20 mempunyai terminal input 12 dan terminal output 8. Tipe atau jenis modul

diperlihatkan dalam gambar 1.6a. Untuk tipe yang lebih kecil terminal I/O

tergabung dalam satu rack dengan CPU, diperlihatkan pada gambar 1.6b. Dalam

sistem yang lebih besar modul ditempatkan dalam grupgrup diatas rack seperti

ditunjukan pada gambar 1.6c. rack dihubungkan ke CPU melalui penghubung

kabel multikonduktor.

Pengaturan sinyal listrik antara CPU dengan modul I/O, dikodekan dan

dibaca secara elektronik, jadi tidak perlu membuat 256 kabel penghubung untuk

256 terminal. Tipikalnya untuk 256 terminal dapat diatur hanya menggunakan 9

s/d 24 kabel penghubung. Untuk modul yang lebih dari satu dalam rack

diperlukan pengaturan switch untuk setiap modul, aturan ini ditetapkan pada

setiap nomor seri operasional modul. Setiap grup rack telah diketahui nomor

berapa yang akan direspon dengan sistem pengaturan switch single in line

package (STP).

Gambar 1.5. Laptop PM System


Beberapa sistem PLC menggunaan pemogramman sebagai pengganti switch

untuk mengatur dan menetukan modul I/O. Untuk sistem ukuran kecil diperlukan

setting address untuk menentukan keperluan dalam mengisi jumlah terminal

modul I/O, Untuk ukuran sistem yang besar pengaturan jumlah address mengikuti

prosedure program di PM.

Berbagai bagian dari suatu sistem PLC memiliki nilai (rates) operasional

komputer yang berbeda untuk operasi yang sesuai, nilai ini disebut baudrates.

CPU komputer pada PLC dapat merubah baud rates melalui keyboard misalnya

4800 baud, untuk operasi jarak jauh mungkin menggunakan 2400 baud dan

operasi jarak dekat menggunakan 600 atau 1200 baud. baud rates bervariasi untuk

setiap pembuatan dan tujuan PLC. Setiap baud rates diset otomatis saat PLC

dinyalakan, baud rates dapat disetting untuk mode yang sesuai dengan operasi

PLC. Sebagai contoh dalam mencetak diagram ladder dan memperoleh hasil yang

tidak dapat dibaca kemungkinan baud rates yang disetting tidak benar.

Pertimbangan yang lebih penting untuk penggunaan modul I/O adalah

besaran tegangan dan arus yang dimiliki, tegangan dan arus harus sesuai dengan

kebutuhan listrik dari sistem yang akan dihubungkan. Besaran tegangan dan arus

modul harus dapat memenuhi kebutuhan aplikasi pengguna dan umum, besaran

yang berlaku dalam spesifikasi pembuatan diperlihatkan pada tabel 1.1.

(a) Modul I/O (b) Kombinasi Terminal (c ) Rack Mount I/O Dengan CPU Modul I/O

Gambar 1.6. Peralatan Modul Input dan Output


Tabel 1.1. Spesifikasi Modul I/O.Level Tegangan Modul Nomor

CatalogJumlah Rangkaian

Unit Beban I/O

115Vac/dc Input 804 8 2115Vac/ 2Amp Output 904 8 9115Vac/ dc isolasi Input 810 6 2115Vac 3½ Amp isolasi Output 910 6 8115Vac 4Amp Proteksi Output 930 4 8220Vac/dc Input 805 8 2220Vac/ 2Amp Output 905 8 9220Vac/ dc isolasi Input 812 6 2220Vac 3½ Amp isolasi Output 912 6 812Vac/dc Input 806 8 212Vdc, sink Output 906 8 712Vdc, source Output 907 8 72448Vac/dc Input 802 8 224Vdc, sink Output 902 8 724Vdc, source Output 908 8 748Vdc, sink Output 903 8 748Vdc, source Output 909 8 7120Vac 1½ Amp Output 924 8 55VTTL/1050Vdc w/o Lights Input 811 32 45VTTL w/o Lights Output 911 32 31050Vdc sink w/o Lights Output 913 32 31050Vdc source w/o Lights Output 919 32 35VTTL/1050Vdc with Lights Input 831 32 45VTTL with Lights Output 921 32 31050Vdc sink with Lights Output 923 32 31050Vdc source with Lights Output 929 32 3100VA Reeds (NO/NC) Output 914 6 17010Vdc Analog Input 841 8 2910 s/d +10Vdc Analog Input 842 8 29420mA/15Vdc Analog Input 843 8 29010Vdc Analog Output 941 4 2910 s/d +10Vdc Analog Output 942 4 29420mA Analog Output 943 4 29Thermocouple Type J Input 813 8 9Thermocouple Type K Input 814 8 9Axis Position Type Output 915 1 42High Speed Counter I/O 827 1 19Interrupt Input 808 8 3I/O Lokal Receiver 800 9I/O Lokal Transmiter 900 34I/O Remote Receiver 801 42I/O Remote Driver 901 38


Proses pengaturan dengan PLC tidak hanya jarak dekat antara peralatan yang

dikontrol dengan CPU, tetapi dapat dilakukan dengan jarak jauh seperti yang

diperlihatkan pada gambar 1.7. Sinyal listrik dari Input dan output mengalami

kerugian akibat dari hubungan kabel yang panjang, untuk kasus ini dapat

dipergunakan unit penguat jarak jauh, Sinyal I/O dari CPU dikodekan dan dikirim

lewat encoder melalui dua kabel atau melalui sistem serat optik kelokasi jarak

jauh. Dilokasi jarak jauh sinyal I/O dirubah kembali dengan decoder menjadi

sinyal asli dari CPU. Bentuk sistem pengiriman dapat dengan cara sistem

komunikasi telemetri dan gelombang radio.

Gambar 1.7. Remote Operasi PLC

1.8. PENCETAKAN INFORMASI PLC

Bentuk dari alat pencetak PLC diperlihatkan pada gambar 1.8. alat ini

dipergunakan untuk mencatat informasi dari CPU untuk analisa secara visual atau

dapat dilihat dalam layar. Pencetakan diatas kertas secara terus menerus. Dalam

industri pencetakan dipergunakan untuk menganalisa rangkaian. Dalam

pendidikan pencetakan dipergunakan untuk menulis tugas, memeriksa perintah

program. Informasi yang dapat dicetak diantaranya:

Ladder Diagram

Daftar status

Status dan daftar isi dari kondisi


Hubungan diagram waktu

Daftar diagram waktu

Diagram khusus atau informasi.

Gambar 1.8. Printer PLC.

1.9. SOAL SOAL LATIHAN

1. Diskusikan perkembangan dari relay logika dan PLC.

2. Sebutkan 13 keuntungan dari penggunaan PLC. Pergunakan kasus yang

dibicarakn didalam teks dan penemuan sendiri.

3. Sebutkan beberapa kerugian dari penggunaan PLC. Pergunakan kasus yang

dibicarakn didalam teks dan penemuan sendiri.

4. Berdasarkan pengetahuan dan tingkat kemampuan anda pada sistem relay dan

logika digital, perkirakan tingkat kesulitan yang akan ditemui saat

mempelajari pemogramman dan pengoperasian PLC.

5. Buatlah pedoman satu atau dua model PLCyang berbeda, sebutkan tipe I/O yang tersedia untuk setiap PLC.


BAB II

ELEMEN ELEMEN PLC

2.1. TUJUAN

Kemampuan menjelaskan perbedaan antara komputer dan PLC.

Mendaftar dan menjelaskan fungsi dari bagianbagian utama PLC.

Mendaftar dan menjelaskan jenisjenis memori yang dipergunakan dalam

PLC.

Menjelaskan cara kerja CPU dalam memproses informasi dengan

menggunakan gambar.

Menjelaskan cara kerja dari tipe modul input

Menjelaskan cara kerja dari tipe modul output

Menjelaskan bagaimana fungsi power supply AC/DC.


2.2. PENDAHULUAN

Dalam bab kedua akan dijelaskan tentak perbedaan komputer dengan PLC,

keberadaan CPU dalam PLC, meneliti empat bagian utama yang terdapat didalam

PLC, fungsifungsi memori PLC yang dapat dihapus atau permanen, mempelajari

bagian bagian yang terdapat pada prosessor dan apakah prosessor itu. Juga akan

mempelajari pembuatan modul input dan output, melihat bagaimana

menghubungkan peralatan input sensor dan penggerak ke PLC dan terakhir

menjelaskan power supply untuk daya PLC.

2.3. PLC DAN KOMPUTER

PLC adalah sebuah komputer, tetapi dengan tipe yang berbeda dari yang biasa

dipergunakan yaitu komputer proses data (PC) dikatakan demikian karena

memiliki sistem dan aplikasi software yang sangat luas sehingga dapat

memungkinkan untuk bermain game, memproses data, membuat gambar.

Perlengkapan inputnya antara lain keyboard, mouse dan kelengkapan outputnya

yaitu monitor , printer dan plotter.

Sedangkan untuk PLC dikenal sebagai komputer proses kontrol, walaupun

bekerja sebagai proses data, fungsi utamanya adalah mengontrol proses pabrikasi

dan industri (mesin, robot, perakitan dll). Perlengkapan input untuk komputer

proses kontrol dapat berupa kontakkontak dan sensorsensor sedangkan

perlengkapan output dapat berupa motor, solenoid, heater dan lampu. Kedua blok

diagram komputer diperlihatkan pada gambar 2.1.

Gambar 2.1. Komputer Proses Data dan Proses Control

PLCSISTEM PROSES CONTROL

SensorGerak

Sensor Suara

Sensorpanas

SensorLight

Motor Solenoid Heater Lampu

KOMPUTERSISTEM PROSES

DATA

Monitor Printer Ploter

Keyboard LIGHT PEN MOUSE


PLC adaah tipe komputer proses kontrol yang memiliki bentuk fisik kecil,

relatif murah, tahan pengaruh lingkungan mudah diprogram, dioperasikan, dirawat

dan diperbaiki. PLC biasanya dipasang dekat dengan mesin atau proses yang

dikontrol. PLC merupakan sebagai perlengkapan peningkatan produksi di industri.

Penggunaan PLC pada Olympic Los Angeles, 72 PLC mengontrol berbagai

macam proses kontrol salah satunya pengontrol mesin untuk mencetak satu juta

Koran secara cepat dalam satu malam. PLC adalah jantung dari suatu pabrikasi

dan proses pada saat ini.

2.4. CENTRAL PROCESSING UNIT (CPU)

Didalam PLC sederhana prosessor, memori, modul I/O dan power supply

dibentuk dalam satu unit sistem, Sedangkan perangkat pemogramman berupa unit

portable yang terpisah. Pada PLC yang lebih besar prosessor dan memori dalam

unit utama dan power supply pada unit kedua, modul I/O pada unit tambahan

sedangkan perangkat pemogramman berupa personal komputer yang terhubung.

Tanpa memperhatikan ukuran dari PLC kecil, sedang maupun besar, posisi

prosessor dan memori selalu berada pada unit yang sama, unit ini disebut CPU.

Pada PLC yang lebih besar didalam CPU hanya terdapat prosessor dan memori,

pada PLC yang lebih kecil CPU juga memiliki modul I/O dan power supply. Pada

tipe PLC lain CPU juga memiliki prosessor, memori dan power supply sedangkan

modul I/O ditempatkan pada posisi eksternal seperti skema yang ditunjukan pada

gambar 2.2. Memori permanen mengandung program yang dibuat oleh pabrik

pembuat IC memori, merupakan program operasi sistem, yang memiliki fungsi

serupa dengan program DOS pada komputer. Memori ini disebut Read Only

Memory (ROM). Program yang sudah permanen pada ROM tidak dapat dirubah

atau dihapus selama CPU bekerja.

Memori non permanen mencakup bermacam macam informasi yang

disimpan dan dapat diprogram, dirubah dan dihapus oleh pengguna atau

programmer. Memori non – permanen yang dapat dibaca dan ditulis disebut

Random Acces Memory (RAM). RAM dapat kehilangan data yang disimpan

ketika power supply mati.


Ketika power supply mati atau power supply menurun tidak dapat memberi

tegangan yang cukup untuk waktu yang lama ke sistem, maka tenaga cadangan

menjaga program yang ada didalam RAM.

Gambar 2.2. Bagian Operasional CPU

Seperti yang diilustrasikan pada gambar 2.2. bagian dari prosessor memiliki

jalur kondisi menuju bagian lain dari CPU dan perangkat luar. Prosessor adalah

pengontrol yang mengatur informasi dari satu tempat ke tempat lain. Prosessor

merespon instruksi dari perangkat input dan melaksanakan program yang

disimpan didalam memori untuk menginstruksikan perangkat output untuk

merubah keadaan ON/OFF.

CCPPUU

FIXED MEMORYROM[dibaca]

LogicEdit

MonitorKomunikasi

PROSESSOR

LogicClock

ALTERABLE MEMORYRAM

[dibaca dan ditulis]

DiagramNumerics

Function StatusI/O Status

POWERSUPPLY

BATTEREBackUpPOWER

AC supply InputModul

Input CommandKeyboard

Peripheral:Mnitor Printer Recorder

OutputModul


2.5. MEMORI

Memori utama yang ada didalam CPU adalah ROM dan RAM, selain tipe

tersebut masih ada tipe lain yang mendukung operasi CPU diantaranya PROM,

EPROM, EEPROM dan NOVRAM, pada tabel 2.1. menunjukan kesimpulan dari

karakteristik operasional masingmasing tipe.

Programmable Read Only Memory (PROM) sama dengan ROM kecuali

PROM dapat diprogram hanya satu kali saja oleh pengguna atau programmer.

Dengan kata lain pabrik menyediakan IC memori yang tidak diprogram atau

semiprogram. Pengguna kemudian memprogram IC tersebut sesuai dengan yang

diinginkan, tidak ada kemungkinan dihapus. PROM jarang dipergunakan karena

membutuhkan program spesial. Bagaimanpun PROM memiliki keuntungan

sebagai backup yang tidak dapat dihapus umtuk ROM.

Erasable Programmable Read Only Memory (EPROM) adalah PROM yang

dapat dihapus dengan menyinari jendela bagian atas dengan ultra violet (UV)

dalam beberapa menit. Ketika dsinari UV, data memori direset menjadi 0. Jendela

IC selama penggunaan normal harus ditutup untuk menghindari penghapusan

yang tidak diinginkan. Ada dua kerugian dari EPROM. Pertama interval waktu

yang lama dalam proses pemogramman kembali, interval waktu yang lama

tersebut adalah waktu pemindahan, waktu penyinaran dengan UV, dan waktu

penyisipan kembali. Kedua ketika EPROM disinari oleh UV seluruh lokasi

memori telah dihapus, Kemudian EPROM harus diprogram kembali walaupun

hanya satu atau dua slot memori yang diupdate.

Tabel 2.1. Tipe IC Memori yang dipergunakan PLC.IC Fixed (F)/ Alterable (A) Aplikasi Dihapus Dengan

ROM F Fixed Operasting Memory NO

RAM A User Program NO

PROM F User Program NO

EPROM A User Program UV

EEPROM A User Program Electrical Signal

NOVPRAM A User Program Electrical Signal


Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM) serupa

dengan EPROM, sebagai pengganti cahaya UV untuk menghapus dipergunakan

sinyal listrik yang diberikan pada IC. EEPROM lebih menguntungkan dari pada

EPROM, lebih mudah dan lebih cepat dalam mereset dalam proses penghapusan

data. EEPROM memori yang dipilih sebagai penyimpanan backup data atau

menstransfer program PLC.

NonVolatile Random Access Memory (NOVRAM), adalah IC kombinasi

antara EEPROM dan RAM, ketika power akan off isi data pada RAM segera

disimpan pada EEPROM. Data yang disimpan dapat dibaca kembali setelah

power kembali on.

Ukuran besar memori (memory size) untuk IC memori permanen dan tidak

permanen diklasifikasikan berdasarkan ukuran bit atau sel. Yang dimaksud bit

adalah kondisi logic ‘0’ atau ‘1’ (low atau high voltage) yang ditempatkan pada

sel. Sel disusun dalam slot denan kapasitas 8 atau 16 bit . Gabungan bitbit diebut

word, 8 bit word disebut 1 byte, untuk membentuk 16 bit word atau 2 byte

biasanya tersusun sisi x sisi. Pada gambar 2.3a. merupakan susunan memori 1

kilobyte (1KB) berarti 1024 bit lokasi slot masingmasing 8 bit atau 1 byte. Pada

gambar 2.3b. memperlihatkan memori 2 KB, 1 KB lokasi slot masing masing 16

bit atau 2 byte lebarnya.

000000010002000300040005

BITAddress 7 6 5 4 3 2 1 0

101810191020102110221023

1 BYTE 1024 = 1 BYTE

000000010002000300040005

BITAddress 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

101810191020102110221023

1 BYTE 1024 = 2 BYTE

(a) (b) Gambar 2.3. Memori Size.


Secara nyata, bila banyaknya sinyal proses yang akan dikontrol, maka lebih

banyak memori dari PLC yang digunakan. Jumlah memori yang dibutuhkan

digambarkan dalam petunjuk manufaktur spesifikasi PLC. Pengntrolan sinyal

analog lebih besar membutuhkan memori bila dibandingkan dengan sinyal digital.

Jika ukuran besar memori bertambah maka harga dari unit CPU juga bertambah.

Memori yang dibutuhkan tergantung dari jumlah I/O dan banyaknya

diagram kontrol. Jenis PLC ada yang memiliki fasilitas memori tambahan dan ada

juga yang tidak memiliki, menambahkan sebuah modul memori baru jauh lebih

murah dari pada mengganti seluruh sistem PLC.

Bagaimana memori dijalankan dalam PLC ?. untuk menemukan jawabannya

perlu digambarkan memori map yang ada pada PLC, seperti ditunjukan pada

gambar 2.4. gambar memori map dapat dibagi menjadi dua katagori yaitu user

memori dan storage memori, user memori berisi program ladder logic, sedangkan

storage memori berisi informasi ladder yang dibutuhkan untuk menyelesaikan

perintah user program yaitu keadaan perangkat I/O pengaturan kembali data dan

pengakumulasian nilai data dari counter dan timer, sequensial pattern, internal

I/O, perlengkapan relay dan lainlain.

User memori memiliki kapasitas memori yang paling besar dari total

memori, biasanya 75% atau lebih. Sebuah PLC dengan 16KB memori biasanya

12KB digunakan untuk program ladder logic, menyisakan 4KB atau kurang untuk

data storage memori.

Jika meilhat lebih teliti pada gambar 2.4. memori map terbaca seluruh data

address yang dibentuk dalam bentuk octal dan masing masing kata atau word

dalam memori lebarnya 16 bit.

Pada storage memori bagian pertama Input image status terdiri dari 8 word

dengan alamat 110117 disinilah status digital, real word input disimpan. Bagian

kedua output image status terdiri dari 8 word dengan alamat 120127 disinilah

data biner (‘0’ dan ‘1’) yang akan mengaktifkan output yang telah disimpan.

Bagian ketiga menyimpan timer status, akumulasi nilai, dan pengaturan nilai

waktu terdiri dari 24 word dengan alamat 130157. Bagian keempat tersimpan

counter status, akumulasi nilai dan pengaturan nilai counter memiliki 24 word


dengan alamat 160217. Bagian kelima tersimpan numerical data yaitu data angka

yang digunakan untuk sistem konversi angka terdiri dari 16 word dengan alamat

220227. Kegunaan lainya dapat disimpan pada memori tambahan yang tersisa.

Gambar 2.4. Memori Map.


2.6. PROSESSOR.

Semua prosessor komputer dirancang untuk dapat menyelesaikan fungsi

aritmatik dan operasi logika, Pada tahun 1970 para ahli berhasil memadatkan

rangkaian yang komplek untuk membuat suatu fungsi dalam satu rangkaian

terpadu (IC). Sejak itu prosessor dikenal dengan mikroprosessor yang merupakan

otak dari semua komputer,

Mikroprosessor diklasifikasikan dengan dua faktor kemampuan yaitu bit

size dan clock speed, besarnya bit mulai dari 4, 8, 16, 32 dan 64 bit. Maka lebih

besar bit size lebih besar juga kemampuan dari sebuah komputer. Clock speed

menentukan seberapa cepat sebuah mikroprosessor mengeksekusi instruksi, clock

speed berkisar dari yang paling rendah 1MHz sampai yang paling tinggi 300MHz.

Maka bila clock speed lebih cepat lebih kuat juga kemampuan sebuah komputer,

tipe beberapa mikroprosessor diperlihatkan pada tabel 2.2.

Tabel 2.2. Bit size dan Clock speed

Mikroprosessor Bit Size Clock Speed

8085 8 bit 1 MHz

8086 16 bit 4,77 MHz

80186 16 bit 8 MHz

80286 16 bit 12,5 MHz

80386 32 bit 33 MHz

80486 32 bit 50 MHz

Pentium 32 bit/ 64 bit 200 MHz/ 300 MHZ

Mikroprosessor adalah bagian dari CPU PLC yang membaca, menganalisa,

memproses, dan mengirim data, data tersebut dalam bentuk pulsa digital dikirim

dan diterima seperti terlihat pada gambar 2.5. Pertama ROM dengan program

yang tetap mengendalikan PLC dengan mengirim instruksi kebagian kontrol,

Apapun yang ditanyakan pengguna program logic scan program akan

mengerjakannya. Pada bagian kontrol merupakan jantung dari mikroprosessor

terdiri dari sebuah unit kontrol, sebuah clock, Aritmatic Logic Unit (ALU) dan

sedikit register internal untuk penyimpan sementara.


Bagian kontrol menentukan operasi bagian mana yang akan berfungsi,

dengan perintah apa dan dalam tempo berapa lama akan bekerja.

Blok scan input, ketika modul input memberikan sinyal instruksi, hasil scan

input ditempatkan pada input image status pada memori RAM, setelah dianalisa,

logic scan memberikan ke blok output scan dengan kondisi yang instruksikan dan

diupdate ke modul output.

Blok fungsi lain yang dapat dikerjakan oleh mikroprosessor ialah keyboard

dan vidio display peripheral, display vidio akan menerima data dari keyboard,

Peripheral lain lain seperti driver tape, driver disk dan printer juga dapat

dikendalikan.

Blok paling kanan adalah bagian antarmuka (interface), blok ini dapat

dipergunakan untuk komunikasi dengan CPU PLC lain atau master komputer.

Gambar 2.5. Prosessor CPU

PROSESSOR

Control Section

Register

ROM(Fixed Operating System Program)

ControlUnit

Input ScanBlock

Logic ScanProgram

OutputScan Block

InterfacePeripheral

Analisa

ALUArithmetic Logic

Unit


2.7. MODUL INPUT DAN OUTPUT

Modul input dan output memiliki lebih dari satu terminal, biasanya 4, 6, 8,

12, 16 atau 32 terminal.dtambah common dan ground. Gambar 2.6.

memperlihatkan modul input PLC.

Gambar 2.6. Modul Input PLC.

Blok pertama menerima sinyal input dari switch, sensor dan lainnya. Untuk

tegangan input AC, Conventer terdiri dari rectifier, penurun tegangan (step down)

dan dioda zener. Untuk tegangan input DC digunakan konvetor DC ke DC.

Output konventer tidak langsung dihubungkan ke CPU, jika dihubungkan

kegagalan input atau kegagalan karena rangkaian dapat menjangkau CPU.

Sebagai contoh jika penyearah pada konventor terbuka atau terhubung singkat,

bias mendapatkan 120VAC sebagai unpan ke CPU, karena CPU bekerja hanya

pada tegangan 5VDC maka CPU akan rusak. Dengan penempatan rangkaian

isolasi yaitu optoisolator maka sinyal tegangan listrik tidak akan sampai ke CPU.

Ketika input ON , isolator akan mengirim sinyal ke CPUlewat blok output

logoc, Jika output isolator on maka akan diisyaratkan oleh sinyal kode (LED

Indikator) dari CPU. Status ON dan OFF diperiksa pada masing masing sapuan

dari scan input. Hasilnya On atau OFF akan disimpan pada memori RAM.

Pada gambar 2.7. diperlihatkan layout dari modul output, kerja dari modul

output berlawanan dengan modul input. Sinyal DC dari CPU diubah melalui

Common

TerminalInput 1

TerminalInput 2

AC/DC

Conventer Opto Isolator Output Logic

Ke CPUDCDC


masing masing terminal untuk tegangan output yang akan digunakan apakah DC

atau AC.

Gambar 2.7. Modul Output PLC

Sinyal dari CPU akan diterima oleh output modul logic untuk sekali sapuan

pada masing masing scan, jika sinyal kode CPU cocok, nomor ditugaskan pada

modul dan LED indikator menyala, indentifikasi nomor pada modul ditentukan

oleh pengaturan switch, jika sinyal tidak cocok maka akan diterima selama output

scan dan terminal output tidak diberi tegangan.

Sinyal CPU yang cocok akan diterima dan melewati rangkaian isolator,

rangkaian isolasi sangat penting untuk menghambat tegangan tidak menentu dari

perangkat output sampai ke CPU. Output isolator dikirim kerangkaian switch atau

relay, Switch tegangan AC biasanya digunakan rangkaian triac dan switch

tegangan AC atau DC dapat dipergunakan relay.

Susunan modul input dan output yang lengkap untuk PLC sederhana

diperlihatkan pada gambar 2.8. rangkaian power supply internal dengan tegangan

24V DC mensupply ke delapan terminal input yang dapat berupa sensor atau

switch, pada saat switch atau sensor tertutup maka supply tegangan akan

menyalakan LED optoisolator, output optoisolator memberi isyarat ke rangkaian

Dari CPU

DC

DC DC TriggerControl

TriacLoadAC

Input Logic Opto Isolator Converter

RelayDC

AC or DCDari CPU

DC

DC DC

DCDC to DCConverter

DCDari CPU

DC

DC DC


internal. Output terminal terdiri dari enam switch untuk nomor terminal 200, 201

dan 202 memiliki beban tenaga yang sama, sedang terminal lainnya tidak terikat

satu sama lain, masing masing memiliki koneksi sendiri untuk beban tenaga.

Gambar 2.8. Modul I/O PLC

2.7. POWER SUPPLY

Tenaga listrik yang tersedia biasanya 220VAC pada frekunsi 50Hz.

Kebanyakan PLC bekerja pada 5VDC, oleh karena itu PLC harus memiliki

rangkaian pengubah tegangan dari bentuk AC menjadi DC yang dapat memenuhi

kebutuhan tenaga CPU PLC. Rangkaian power supply seperti gambar 2.9.

merupakan bagian dari sistem PLC yang dapat memenuhi kebutuhan tegangan.

Gambar tersebut juga menerangkan bentuk gelombang pada berbagai poin.

Ada empat blok pada rangkaian power supply dan satu blok batere sistem

backup, blok yang pertama line conditioner yang berhubungan langsung dengan

tegangan sumber AC 220V, blok ini biasanya terpisah berada diluar PLC

berfungsi sebagai pengamanan awal untuk rangkaian sistem PLC. Blok kedua

adalah converter/ rectifier yang berfungsi menyearahkan secara penuh gelombang


220V AC menjadi bentuk 5V DC, komputer dan PLC memerlukan tegangan DC

yang benarbenar murni tanpa bentuk ripple, untuk memurnikan tegangan DC

maka blok ketiga sebagai rangkaian penyaring atau filter dapat dipergunakan,

rangkaian filter dapat terdiri dari kapasitor, resistor dan inductor. Blok keempat

merupakan rangkaian penstabil (regulator) tegangan 5V DC.

Saklar batere backup ditunjukan pada bagian atas, saklar pemindah dari

power supply ke batere backup terjadi apabila tegangan power supply

menghilang.

Gambar 2.9. Power Supply CPU PLC.

2.8. SOAL SOAL LATIHAN

1. Siapkan buku pentunjuk manual PLC dari pabrik, tentukan nilai nilai berikut:

a. Ukuran memori

b. Peta memori tentukan bagianbagiannya.

c. Sistem modul input dan output.

2. Mendata lima mikroprosesor, mana yang sedikit kekuatanya dan mana yang

besar kekuatannya.

3. Uraikanlah fungsi dari masingmasing IC berikut; EPROM, EEPROM dan

NOVRAM

plc bab 1-2

Documents