Kontrol

Linear

Kontinyu Diskrit

KondisionalNon Linear Sekuensial

[Pick the date] [ ]

Bab 6

Sistem Kontrol dan Otomasi Industri

Pada bab ini akan dibahas aplikasi dari sistem kontrol otomatis berbasis sistem diskrit atau

sering disebut sebagai digital atau logika.

6.1. Tipe Sistem Kontrol Otomatis

Berdasarkan tipenya Kontrol dibagi menjadi beberapa cabang:

Gambar 6.1. Tipe Kontrol

Sistem Kontinyu artinya nilai yang dikendalikanberubah secara halus seperti kecepatan dari

kendaraan.

91

[Pick the date] [ ]

Sistem Diskrit artinya adalah nilai yang dikendalikan diterjemahkan sebagai nilai ‘on –off’

misalnya mesin kendaraan sedang menyala. Semua sistem sebenarnya kontinyu tetapi dapat

diperlakukan sebagai sistem diskrit atau logika untuk penyederhanaan.

Sistem Linear dapat dijelaskan sebagai persamaan diferensial sederhana misalnya laju

kendaraan yang makin meningkat pada kecepatan konstan

Sistem Non Linear biasanya memiliki formula matematis yang kompleks misalnya pada

pengendalian pesawat pesawat ruang angkasa yang mendekati bulan, gravitasi bulan

mempengaruhi pesawat dan perlu melakukan pengubahan sistem kendali dari keadaan

sebelumnya.

Sistem Kondisional melakukan aksi bila kondisi yang ditetapkan telah dipenuhi. Dapat

menggunakan prinsip Boolean. Misalnya jika sudah menyalakan pompa air, maka menyalakan

kran untuk mengisi bak mandi.

Sistem Sekuensial melakukan aksi apabila waktu atau hitungannya telah memenuhi syarat yang

ditetapkan. Misalnya adalah saat 20 detik lampu menyala atau jika jumlah benda terhitung

sudah mencapai 5 buah maka dilakukan pengepakan.

Sistem diskrit atau logika lebih sering dipakai dalam desain suatu sistem karena sistem ini lebih

stabil dan biayanya relative rendah. Selain itu sistem kontinyu pun dapat dimanipulasi menjadi

suatu sistem yang dikendalikan secara logika.

6.2. Otomasi di Industri

Industri yang membutuhkan suatu proses dengan kecepatan dan ketepatan memerlukan

peralatan atau mesin yang dapat beradaptasi dengan kebutuhan tersebut. Perkembangan

industri sejak revolusi industripun maju dengan pesat.

92

[Pick the date] [ ]

Otomasi mutlak menjadi komponen penting dalam proses di industry agar produktifitas dari

berbagai sector semakin meningkat.

Dalam dunia industry saat ini baik industry produk termasuk industry pembangkit energy

memerlukan pengendali (kontroler) yang handal sesuai kebutuhan mereka. Salah satu kontroler

yang banyak dipakai oleh industry adalah Programmable Logic Kontroller (PLC)

6.3. Programmable Logic Controller (PLC)

PLC atau Programmable Logic Kontroller adalah suatu Kontroler berbasis mikroprosesor yang

memanfaatkan fungsi Logika yang dapat diprogram serta dirancang untuk dioperasikan oleh

operator yang memiliki kemampuan atau pengetahuan terbatas mengenai computer dan

pemrograman bahasa komputer. Merupakan sistem kontrol waktu-diskrit yang menerapkan

fungsi-fungsi logika.

Gambar 6.2. Tipe PLC

93

[Pick the date] [ ]

Semakin majunya perkembangan jaman jika dilihat sejak revolusi industry, berubah dari kendali

yang murni dari manusia mengarah kepada kendali berbasis elektris. Seperti misalnya

menggunakan relay. Melalui sistem relay inilah PLC memanfaatkan daya listrik untuk

mengaktifkan suatu switch atau saklar tanpa gerakan mekanis.

PLC menjadi popular pada dunia industry karena beberapa kelebihannya. Diantaranya adalah:

- Biaya yang relative murah untuk mengendalikan sistem yang rumit

- Fleksibel dan dapat diterapkan pada sistem dengan mudah dan cepat

- Memudahkan dalam perbaikan kerusakan dengan kemudahan pemrograman dan

mengurangi waktu perbaikan

- Komponen pendukung yang handal sehingga dapat beroperasi dalam jangka waktu yang

cukup lama

Konfigurasi PLC

PLC terdiri dari:

1. Unit Catu Daya

2. CPU

3. Unit memori

4. Bagian masukan dan keluaran (input/output)

5. Perangkat pemrogram

94

[Pick the date] [ ]

Gambar 6.3. Arsitektur PLC

Bagian masukan/input dapat berupa :

• Push buttons

• Switches (limit switches, level switches, etc.)

• Sensors

• Timer

95

[Pick the date] [ ]

Bagian keluaran/ output dapat berupa:

• Relay

• Katup Solenoid

• Perangkat sinyal ( lampu, alarm, dll.)

• Pemanas

• Motor

6.4. Pemrograman PLC

Untuk melakukan Pemrograman PLC, dapat dilakukan dengan beberapa cara. Diantaranya

adalah:

• Ladder Diagram (LD)

• Structured Text (ST)

• Instruction List (IL)

• Function Block Diagram (FBD)

• Sequential Function Chart (SFC)

96

[Pick the date] [ ]

Setelah dilakukan pemrograman dengan bahasa tersebut, maka dilakukan transfer data menuju

ke PLC dengan beberapa metode transport.

1. Dengan Konsol yaitu melalui perangkat transfer yang terintegrasi dengan tombol yang

digunakan untuk pemrograman

Gambar 6.4. Pemrograman PLC melalui konsol

97

Rung /baris

Tangga Kiri Tangga Kanan

[Pick the date] [ ]

2. Dengan computer melalui kabel koneksi menuju ke PLC (Misal: kabel serial)

Gambar 6.5. Pemrograman PLC melalui komputer

Dari beberapa pemrograman yang dikenal tersebut diatas, yang paling identik dengan PLC

adalah pemrograman Ladder. Diagram ladder (berarti tangga) merupakan pemrograman yang

menjadi ciri khas dari PLC. Dengan bentuk mirip tangga, pemrograman PLC didasarkan dari

gerbang logika saklar/switch yang aturannya dibaca dari kiri kekanan dan dari bagian paling

atas kebawah.

98

Simbol Ladder Komponen yang identik

Kontak Normally Open (switch relay, atau peralatan ON/OFF)Kontak Normally Open (switch relay, atau peralatan ON/OFF)Beban output (motor, lampu, selonoid, alarm dll)Timer (pewaktu)

Counter (penghitung)

[Pick the date] [ ]

Gambar 6.6. Bentuk dasar Ladder

Tabel 6.1. Tabel simbol Ladder

6.4.1. Gerbang Logika PLC

Gerbang logika dasar dalam pemrograman PLC digunakan untuk menghubungkan input satu

dengan lainnya untuk menghasilkan output yang diinginkan.

Gerbang logika dasar yang dipakai adalah

99

A

B

A BInput Output

A

BInput Output

Input Output

[Pick the date] [ ]

Gambar 6.7. Gerbang logika AND

Dua buah input yang terhubung dalam gerbang logika AND dalam rangkaian nyata dapat

dinyatakan dengan dua buah saklar yang terhubung seperti dibawah ini

Gambar 6.8. Gerbang logika AND dalam saklar

Gambar 6.9. Gerbang logika OR

Dua buah input yang terhubung dalam gerbang logika OR dalam rangkaian nyata dapat

dinyatakan dengan dua buah saklar yang terhubung seperti dibawah ini

Gambar 6.10. Gerbang logika OR dalam saklar

Gambar 6.11. Gerbang logika NOT

Yang dalam rangkaian nyata dapat dinyatakan dengan saklar yang terhubung seperti dibawah

ini

100

A

B

[Pick the date] [ ]

Gambar 6.12. Gerbang logika NOT

Misalkan kita menginginkan koneksi dua buah switch yang terhubung parallel untuk

mengaktifkan suatu koil. Koneksi dalam skema rangkaian elektronika akan terhubung seperti

dibawah ini

Gambar 6.13. Sistem yang terhubung dengan logika AND

Sedangkan Koneksi dalam pemrograman PLC dapat dilakukan dengan

Gambar 6.14. Sistem yang terhubung dengan logika AND pada pemrograman PLC

101

[Pick the date] [ ]

6.4.2. Timing diagram

Dikenal juga dengan istilah ‘Time Chart Diagram’ merupakan diagram pewaktu yang menyajikan

aktifitas input dan output dari sistem yang dibuat dalam pemrograman PLC (ladder) sehingga

dengan mudah kita dapat melihat hubungan antar input dalam menghasilkan output yang

diinginkan.

Diagram tersebut terdiri dari susunan input dan output yang tergabung dalam baris yang

tersusun rapi dimulai dari kiri dan diakhiri di kanan baris. Dimana bagian terkiri dari baris

tersebut menunjukkan awal dari waktu atau kronologi aksi yang terjadi.

Gambar 6.15. Timing diagram dari logika AND

Terlihat dari timing diagram diatas yang merupakan diagram waktu dari ladder diagram pada

gambar sebelumnya menunjukkan bahwa saat SW1 dinyalakan tanpa penyalaan SW2 atau

102

000.00

000.01

010.00

SW 1

SW 2

Coil

0 1 2 3 4 ~ (detik)

[Pick the date] [ ]

sebaliknya tidak akan mengakibatkan koil aktif. Koil hanya aktif pada saat SW1 dan SW2 pada

kesempatan yang sama menyala.

6.4.3. Latch sistem

Mirip dengan switch atau saklar yang lengket dengan adanya penekanan. Jika dalam suatu

keadaan . dimana suatu keluaran perlu dipertahankan meskipun masukannya berkurang,

seperti pada push button maka sistem Latch adalah solusinya. Rangkaian ini adalah rangkaian

self-maintaining.

Contoh aplikasi dapat dilihat pada rangkaian dibawah ini.

Gambar 6.16. Sistem Latch pada pemrograman PLC

Time chartnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

103

[Pick the date] [ ]

Gambar 6.17. Timing diagram (Time chart) dari sistem Latch

Terlihat dimana saat A ditekan, maka akan mengaktifkan keluaran Q. Dimana Q memiliki set

kontak lain Q (saklar dengan alamat yang sama dengan output Q) yang akan akan aktif secara

paralalel aktif apabila keluaran Q aktif. Kontak yang terhubung dengan gerbang logika OR

dengan saklar masukan (A) tersebut akan membuat arus listrik tetap mengalir menuju keluaran

Q meskipun A sudah tidak ditekan lagi dah hal ini akan berlaku terus menerus sampai tombol

Reset (B) ditekan. Yang berarti akan memutus aliran arus menuju ke Keluaran Q dan secara

parallel akan mematikan membuka kontak Q.

6.4.4. Relai

104

IN (A

)

OU

T

(Q)

RE

SE

T

(B)

[Pick the date] [ ]

Relai yang dalam keadaan sesungguhnya di dunia nyata secara fungsi dapat diatur ‘on’ dan ‘off’

untuk menghubungkan atau mengaktifkan rangkaian lain. Di dalam PLC dikenal dengan relai

internal yang secara fisik tidak tampak, tetapi memiliki fungsi yang sama dengan relai yang kita

kenal. Pada PLC sebenarnya relai merupakan bit data yang tersimpan dalam memori yang selain

berlaku sebagai keluaran, juga berlaku sebagai input atau masukan berupa kontak yang

diaktifkan oleh keluaran tersebut.

Bentuk diagram laddernya dapat dilihat dibawah ini.

Gambar 6.18. Sistem Relai atau coil pada pemrograman PLC

Fungsi keluaran yang diberi nama Out disini akan aktif apabila arus melewatinya akibat dari

saklar A yang ditekan. Selanjutnya kontak Q pada baris kedua yang memiliki nama sama dengan

keluaran Q pada baris pertama akan aktif dan membuat kontak tersebut melewatkan arus

pada rangkaian lain yang berfungsi sebagai penghubung otomatis dengan kendali relai Q.

6.4.5. Timer (Pewaktu)

Parameter waktu termasuk hal yang penting dalam fungsi kontrol seperti pada pengoperasian

suatu keluaran berupa motor atau lampu yang diaktifkan maupun dinon-aktifkan dengan

interval tertentu.

Timer akan menggunakan waktu dari CPU yang dipakai sebagai basis pewaktu. Pengaturan

waktu pada timer atau durasinya dapat dilakukan dengan melakukan pre-set sehingga waktu

yang kita inginkan untuk mengendalikan suatu keluaran maupun kontak dapat dicapai. Dan

untuk melakukan

105

A Q

Q Out

[Pick the date] [ ]

Adapun timer yang dikenal terbagi menjadi dua macam:

1. Timer / Pewaktu On-delay

Yang maksudnya adalah timer akan mulai bekerja sebagai penghitung waktu disaat

masukan menuju input timer terjadi peralihan dari non-aktif menjadi aktif, sehingga

akan menghasilkan sinyal output aktif jika waktu sesuai dengan pre-setnya sudah

tercapai.

Berikut adalah Time chart dari Pewaktu On-delay

106

Inp ut

Ou

tput

time

r5 s

[Pick the date] [ ]

Gambar 6.19. Timing Diagram dari Timer ON delay

2. Timer/ Pewaktu Off – delay

Yang maksudnya adalah timer akan mulai bekerja sebagai penghitung waktu disaat

masukan menuju input timer terjadi peralihan dari aktif menjadi non-aktif, sehingga

akan mengeluarkan sinyal output aktif jika waktu sesuai dengan pre-setnya sudah

tercapai.

Berikut adalah Time chart dari Pewaktu Off-delay

Gambar 6.20. Timing Diagram dari timer Off delay pada pemrograman PLC

107

Input

Output

timer

5 s

[Pick the date] [ ]

6.4.6. Counter (Pencacah)

Pencacah digunakan untuk menghitung banyaknya peralihan input yang masuk dari non-aktif

menjadi aktif. Dan pada gilirannya akan mengeluarkan sinyal output aktif bila sudah memenuhi

nilai pre-setnya.

Counter yang dikenal dibagi menjadi 2 jenis yaitu:

1. Counter Up

Pencacah jenis ini akan memulai menghitung dari angka 0 dan bertambah satu demi

satu saat adanya perubahan sinyal logika pada input.

2. Counter Down

Pencacah jenis ini akan memulai menghitung mundur dari pre-set counter yang

dinginkan dan berkurang satu demi satu.

108

[Pick the date] [ ]

Evaluasi:

1. Apakah PLC dan termasuk jenis kontroler apakah PLC itu?

2. Ada berapa jenis pemrograman PLC?

3. Buatlah rangkaian logika OR menggunakan dua buah input dengan ladder diagram!

4. Apakah beda antara Timer On delay dan Timer Off delay?

5. Buatlah aplikasi PLC untuk menyalakan dua buah lampu melalui sebuah input dengan

ketentuan:

a. Lampu pertama menyala setelah 5 detik saklar utama ditekan dan

b. Lampu kedua akan menyala 3 detik setelah Lampu pertama menyala.

109