Pengertian PLC
Programable logic controller (PLC) pada dasarnya adalah sebuah komputer yang khusus dirancang untuk mengontrol suatu proses atau mesin.
Proses yang dikontrol dapat berupa regulasi variabel secara kontinu seperti pada sistem servo, atau hanya melibatkan kontrol dua keadaan (On/Off) saja, tetapi dilakukan berulang-ulang seperti pada mesin penggurdian, sistem konveyor, dan sebagainya.
Konsep pengontrolan yang dilakukan oleh sebuah PLC adalah seperti gambar berikut ini.
Walaupun istilah PLC secara bahasa berarti pengontrol logika yang dapat diprogram, tetapi pada kenyataannya, PLC tidak terbatas hanya pada fungsi-fungsi logika, melainkan mencakup perhitungan aritmatika, kominikasi, dokumentasi, dan lain-lain-nya, sehingga PLC sering disebut sebagai progamable controller (PC) saja.
Prinsip Kerja PLC
Secara umum PLC terdiri dari dua komponen penyusun utama :
- Central Processing Unit (CPU)
- Sistem antar muka input/output
Fungsi CPU adalah mengatur semua proses yang terjadi di PLC. Ada tiga komponen utama penyusun CPU yaitu : prosesor, memori, dan power suplai. Interaksi antara ketiga komponen ini dapat dilihat dalam gambar di bawah ini.
Peralatan Input Output PLC
Pada dasarnya, operasi PLC ini relatif sederhana; peralatan luar dikoneksikan dengan modul input/output yang tersedia. Peralatan ini dapat berupa sensor-sensor analog, push button, limit switch, motor starter, solenoid, lampu, dan lain sebagainya. Gambar berikut ini memperlihatkan beberapa peralatan input/output luar yang umum dijumpai dalam aplikasi PLC.
Koneksi peralatan dengan modul input/output PLC
Koneksi yang mungkin dilakukan antara peralatan luar dengan modul input dan modul output PLC ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.
(Kiri) Koneksi peralatan dengan modul input PLC
(Kanan) Koneksi peralatan dengan modul output PLC
Operasi Utama CPU
Perangkat Pemrograman
Secara teknis PLC yang digunakan untuk mengontrol peralatan ini dibuat dan dimasukkan dengan menggunakan perangkat pemro-graman, yaitu dengan menggunakan:
- unit miniprogramer yang disebut console (lihat gambar), atau
- komputer via perangkat lunak yang meyertainya.
Diantara kedua perangkat pemrograman tersebut, komputer lebih banyak digunakan dibandingkan console. Pemanfaatan con-sole terbatas hanya untuk editing program PLC saja, sedang dengan komputer, pro-gram PLC dapat dibuat langsung dengan menggunakan teknik standar pemrograman sekuensial, yaitu diagram ladder.
Metode Pemgrograman
Sebenarnya ada lima metode pemrograman yang telah distandar-disasi penggunaannya oleh IEC (International Electrical Commis-sion) 61131-3 :
- List Instruksi (intraction list)
- Diagram Ladder,
- Diagram Blok Fungsional (function block diagram),
- Diagram Fungsi Sekuensial (squential function charts),
- Teks Terstruktur (structured text).
Walaupun hampir semua vendor PLC telah mendukung kelima motode pemrograman tersebut, tetapi secara de facto sampai saat ini yang sangat luas penggunaannya terutama di industri adalah diagram ladder.
Alasan utamanya adalah diagram ini sangat mudah untuk dipaha-mi dan para teknisi di pabrik umumnya telah lebih dahulu familiar dengan jenis diagram ladder elektromekanis, yaitu diagram ladder dengan menggunakan simbol-simbol komponen elektromekanis dalam menggambarkan logika kontrolnya.
Perbandingan PLC Dengan Jenis Kontroler Lainnya
PLC versus kontrol relay
Perancangan PLC pada awalnya dimaksudkan untuk mengganti-kan kontrol relai yang tidak fleksibel. Beberapa keunggulan penggunaan PLC relatif terhadap kontrol relai untuk pengontrolan mesin atau proses diantaranya adalah : PLC bersifat softwire, artinya fungsi kontrol dapat secara mudah diubah dengan mengganti program dengan software, sehingga dengan demikian akan diperoleh beberapa keuntungan, yaitu :
- implementasi proyek cepat,
- pengkabelan relatif sederhana dan rapi,
- monitoring proses terintegrasi.
PLC versus mikrokontroler
Secara fungsional PLC dan mikrokontroler ini hampir sama, tetapi secara teknis pengontrolan mesin atau plant dengan mikro-kontroler relatif lebih sulit. Pengontrolan mesin atau plant dengan mikrokontroler memerlukan perancangan pengondisi sinyal tambahan pada port input/ouputnya, dan umumnya pemrograman dilakukan dengan menggunakan bahasa assembler yang relatif sulit dipelajari.
PLC versus personal komputer (PC)
Dengan perangkat antarmuka tambahan misalnya PPI8255, sebuah PC dapat digunakan untuk mengendalikan peralatan luar, tetapi secara filosofi perancangan PC tidak dimaksudkan untuk digunakan sebagai perangkat pengontrolan, melainkan untuk pengolahan data (mis. PC tidak dirancang untuk ditempatkan pada lokasi dengan getaran ekstrim yang umum dijumpai di pabrik).
Dalam sistem kontrol dewasa ini, sebuah PC selain dapat digunakan sebagai perangkat pemrograman PLC, juga umum digunakan untuk memonitoring dan menjadi pe-rangkat komonikasi antara PLC dengan komputer utama, misalnya pada sistem kontrol skala besar seperti diperlihatkan dalam gam-bar di samping. Jadi dapat dikata-kan bahwa komputer merupakan mitra tak terpisahkan dalam peng-gunaan PLC.
Diagram Ladder dan PLC
Diagram ladder adalah diagram yang digunakan untuk menggam-barkan proses kontrol sekuensial yang mempresentasikan inter-koneksi antara perangkat input dan perangkat output sistem kontrol. Gambar berikut ini memperlihatkan salah satu contoh diagram ladder elektromekanis sederhana dengan sebuah anak tangga.
Garis vertikal pada diagram ladder yang ditandai dengan L1 dan L2 menyatakan tegangan listrik AC atau DC. Jika garis tersebut mempresentasikan sumber AC, maka L1 menyatakan tegangan fase dan L2 menyatakan tegangan netral, sedangkan jika garis tersebut mempresentasikan sumber DC, maka L1 menyatakan terminal positif dan L2 terminal negatif atau graund.
Untuk kasus gambar di atas, lampu PL akan menyala jika dua kondisi ini terpenuhi, push button 1 (PB1) ditekan dan limit swicth 1 (LS1) tertutup, atau kedua limit swicth LS1 dan LS2 tertutup (dalam kedua kondisi tersebut akan terjadi aliran daya dari L1 ke L2 lewat lampu PL).
Simbol peralatan listrik dalam sistem diagram ladder
Beberapa simbol yang umum digunakan dalam sistem diagram ladder diperlihatkan dalam gambar berikut ini.
Implementasi diagram ladder dalam PLC
Rangkaian diagram ladder elektromekanis yang bersifat hardwired ini pada dasarnya secara langsung dapat diimplementasikan dalam PLC secara softwired dengan menggunakan software.
Gambar berikut ini memperlihatkan transformasi diagram ladder elektromekanis (lihat gambar diagram ladder sebelumnya) ke dalam format PLC.
Dalam diagram penyambungan ini, perangkat input/output seperti push buttom swicth, limit switch, lampu, solenoid, dan lain sebagainya dikoneksikan pada modul antarmuka PLC. Adapun diagram laddernya diimplementasikan secara softwired di dalam memori PLC dengan menggunakan relai-relai dan kontaktor-kontaktor internal yang bersifat software.
Diagram ladder elektromekanis dan diagram ladder PLC
Dalam gambar memperlihatkan hubungan antara diagram ladder elek-tromekanis sederhana dan transformasi diagram ladder PLC-nya. Dalam gambar se-belah kiri terlihat berbagai kombinasi masukan yang mungkin terjadi beserta kon-sekuensinya pada keluaran ladder tersebut, garis warna merah menunjukkan adanya aliran daya pada lini terse-but, sedangkan gambar sebe-lah kanannya menunjukkan diagram ladder PLC beserta diagram penyambungan ekui-valennya.
Simbol-simbol kontaktor pada PLC
Kontaktor-kontaktor internal PLC dan kontaktor relai elektro-mekanis pada dasarnya beroperasi dengan cara yang sama. Sebagai contoh, relai A dalam gambar (a) memiliki dua buah kontaktor, normally open (A-1) dan normally close (A-2).
Gambar (b) memperlihatkan bahwa jika relai koil A tidak di energize (OFF) maka kontaktor A-1 akan tetap terbuka dan kontaktor A-2 akan tetap tertutup. Sebaliknya, jika koil A di energize maka kontaktor A-1 akan tertutup, sedangkan kontaktor A-2 akan terbuka, garis merah pada simbol menunjukkan koil dan kontaktor dalam kondisi tertutup atau ON.
Gambar (c) memperlihatkan diagram pewaktuan dari operasi relai ini.
Kontaktor-kontaktor dari koil internal PLC
Di dalam PLC, setiap koil internal beserta kontaktor-kontaktornya ini akan memiliki alamat yang unik. Sebagai contoh, koil 10C akan memiliki kontaktor normally open (NO) atau normally closed (NC) dengan alamat yang sama (yaitu 10C). Perlu ditekankan disini bahwa untuk sebuah koil internal PLC, jumlah kontaktor yang dimilikinya dapat disesuaikan dengan kebutuhan seperti dapat dilihat dalam gambar di bawah ini. Hal ini tentunya berbeda jika dibandingkan dengan sebuah relai elektromekanis yang mem-punyai jumlah kontaktor tertentu saja.
Transformasi diagram ladder elektromekanis ke dalam format PLC
Dalam gambar diagram ladder elektromekanis berikut ini, terlihat bahwa lampu PL akan menyala jika dan hanya jika tombol PB1 ditekan dan PB2 tidak ditekan (normal).
Jika sistem kontrol tersebut akan diimplementasikan ke dalam PLC maka transformasi diagram laddernya ke dalam format PLC dapat mengambil salah satu bentuk seperti dalam gambar di bawah ini (perhatikan diagram penyambungnya).
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, modul input PLC ini secara fungsional berlaku sebagai koil relai. Artinya, jika terminal pada modul input ini tidak di-energize maka kontaktor-kontaktor yang dimilikinya pun tidak berubah (ada dalam keadaan normalnya). Hal sebaliknya akan terjadi jika pada terminal modul input tersebut dilewatkan arus (misalnya sebagai akibat aktifnya kontaktor atau sensor yang tersambung pada modul tersebut).
Untuk lebih memahami penjelasan di atas, secara fungsional gambar (a) dan (b) dalam halaman sebelumnya dapat diilus-trasikan berturut-turut oleh gambar (a) dan (b) dibawah ini :
Terlihat dari gambar (a) dan gambar (b) beserta ilustrasinya, lampu PL akan menyala jika dan hanya jika push button PB1 ditekan.
Transformasi gerbang logika ke diagram ladder dalam format elektromekanik dan format PLC
Fungsi-fungsi gerbang logika dasar dalam sistem kontrol dapat direpresentasikan ke diagram ladder, baik dalam format elektro-mekanik maupun format PLC.
Gerbang AND
Gerbang OR
Gerbang NOT
Transformasi ke diagram ladder
Gerbang NAND
Simbol gerbang NAND dua input beserta persamaan-persamaan Booleannya.
Transformasi ke diagram ladder
Gerbang NOR
Simbol gerbang NOR dua input beserta persamaan-persamaan Booleannya.
Transformasi ke diagram ladder
Catatan : Relay digunakan dalam diagram ladder (terutama dalam format elektro-mekanik dan format PLC realisasi langsung) bila: (1) satu parameter input digunakan untuk lebih dari satu gerbang logika, (2) diperlukan komplemen parameter input, misal dalam gerbang logika : NOT, NAND, NOR, dan gerbang logika gabungannya.
Gerbang XOR
Simbol gerbang XOR dua input beserta persamaan-persamaan Booleannya.
Transformasi ke diagram ladder
Penyerderhanaan Gerbang Logika dengan Peta Karnaugh
Peta Karnaugh (Peta K) adalah sebuah metode grafis yang dapat digunakan untuk menyederhanakan persamaan Boolean/Gerbang Logika. Secara praktis metode ini mudah digunakan dengan jumlah maksimum enam parameter input (perhatikan contoh berikut ini).
Transformasi tabel kebenaran ke peta K
Catatan : bila n = jumlah parameter input, maka jumlah baris x kolom dalam tabel kebenaran adalah 2n x n ; sedang jumlah baris x kolom dalam peta K untuk n = genap adalah 2n/2 x 2n/2, dan untuk n = ganjil adalah 2(n+1)/2 x 2(n-1)/2 .
M Vivaldi Al Walad
1703015058
Sistem Digital & Gelombang
Komentar