Tutorial lengkap PLC

PELATIHAN PLC

A.      Macam Kendali

1.      Sistem Pengendalian Manual

Instalasi listrik tenaga pada awalnya menggunakan kendali motor konvensional secara manual. Untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik digunakan saklar manual mekanis, diantaranya adalah saklar togel (Toggle Switch). Saklar ini merupakan tipe saklar yang sangat sederhana yang banyak digunakan pada motor-motor berdaya kecil. Operator yang mengoperasikannya harus mengeluarkan tenaga otot yang kuat.

Gambar A1. Sistem Pengendalian Manual

2.      Sistem Pengendalian Semi-Otomatis

Pada kendali semi-otomatis, kerja operator sedikit ringan (tidak mengeluarkan tenaga besar), cukup dengan jari menekan tombol tekan start saat awal menggerakkan motor dan menekan tombol stop saat menghentikan putaran motor. Untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik menggunakan konduktor magnit, yang bisa dilengkapi relay pengaman arus lebih (Thermal Overload Relay) sebagai pengaman motor.

Gambar A2. Sistem Pengendalian Semi-Otomatis

3.      Sistem Pengendalian Otomatis

Dengan kendali otomatis, kerja operator semakin ringan, yaitu cukup memonitor kerja dari sistem, sehingga dapat menghemat energi fisiknya. Deskripsi kerja dari sistem kendali otomatis dibuat dengan suatu program dalam bentuk rangkaian konduktor magnit yang dikendalikan oleh sensor, sehingga motor dapat bekerja maupun berhenti secara otomatis.

Gambar A3. Sistem Pengendalian Otomatis

B.       Kendali PLC

1.      Definisi dan Konsep PLC

PLC merupakan singkatan dari Programmable Logic Control. Alat ini merupakan salah satu jenis dari microcontroller dan merupakan sistem elektronik yang beroperasi secara digital dan didesain untuk pemakaian di lingkungan industri, dimana sistem ini menggunakan memori yang dapat diprogram untuk penyimpanan secara internal instruksi-instruksi yang mengimplementasikan fungsi-fungsi spesifik seperti logika, urutan, pewaktuan, pencacahan, dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau proses melalui modul-modul I/O digital maupun analog.

Berdasarkan namanya, konsep PLC adalah sebagai berikut:

a.       Programmable, menunjukkan kemampuan dalam hal memori untuk menyimpan program yang telah dibuat yang dengan mudah diubah-ubah fungsi atau kegunaannya.

b.      Logic, menunjukkan kemampuan dalam memproses input secara aritmatik dan logika (ALU = Aritmathic Logic Unit), yakni melakukan operasi perbandingan, penjumlahan, perkalian, pembagian, pengurangan, negasi, AND, OR, dan lain sebagainya.

c.       Controller, menunjukkan kemampuan dalam mengontrol dan mengatur proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan.

2.      Komponen PLC

Secara umum PLC memiliki bagian-bagian yang sama dengan komputer maupun mikrokontroler, yaitu CPU, Memori dan I/O. susunan komponen PLC dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar B1. Susunan Komponen PLC

a.       CPU (Central Processing Unit)

CPU merupakan bagian utama dan merupakan otak dari PLC. CPU ini berfungsi untuk melakukan komunikasi dengan PC atau Console, interkoneksi pada setiap bagian PLC, mengeksekusi program-program, serta mengatur input dan output sistem.

b.      Memori

Memori merupakan tempat menyimpan data sementara dan tempat menyimpan program yang harus dijalankan, dimana program tersebut merupakan hasil terjemahan dari Ladder Diagram yang dibuat oleh user. Sistem memori PLC juga mengarah pada teknologi flash memory. Dengan menggunakan flash memory maka akan sangat mudah bagi pengguna untuk melakukan programming maupun reprogramming secara berulang-ulang. Selain itu pada flash memory juga terdapat EPROM yang dapat dihapus berulang-ulang.

Sistem memori dibagi dalam blok-blok dimana masing-masing blok memiliki fungsi sendiri-sendiri. Beberapa bagian dari memori digunakan untuk menyimpan status dari input dan output, sementara bagian memori yang lain digunakan untuk menyimpan variable yang digunakan pada program seperti nilai timer dan counter. PLC memiliki suatu rutin kompleks yang digunakan untuk memastikan memori tidak rusak. Hal ini dapat dilihat lewat lampu indikator pada PLC.

Gambar B2. Tabel Indikator PLC

c.       Catu Daya PLC

Catu daya (power supply) digunakan untuk memberikan tegangan pada PLC. Tegangan masukan pada PLC biasanya sekitar 24 VDC atau 220 VAC. Pada PLC yang besar, catu daya biasanya diletakkan terpisah.

Catu daya tidak digunakan untuk memberikan daya secara langsung ke input maupun output, yang berarti input dan output murni merupakan saklar. Jadi pengguna harus menyediakan catu daya untuk input dan output pada PLC. Dengan cara ini maka PLC itu tidak akan mudah rusak.

d.      Rangkaian Input PLC

Kemampuan suatu sistem otomatis tergantung pada kemampuan PLC dalam membaca sinyal dari berbagai piranti input, contoh sensor. Untuk mendeteksi suatu proses dibutuhkan sensor yang tepat untuk tiap-tiap kondisi. Sinyal input dapat berupa logika 0 dan 1 (ON dan OFF) ataupun analog.

Pada Jalur Input terdapat rangkaian antarmuka yang terhubung dengan CPU. Rangkaian ini digunakan untuk menjaga agar sinyal-sinyal yang tidak diinginkan tidak langsung masuk ke dalam CPU. Selain itu juga rangkaian ini berfungsi sebagai tegangan dari sinyal-sinyal input yang memiliki tegangan kerja yang tidak sama dengan CPU agar menjadi sama. Contoh Jika CPU menerima input dari sensor yang memiliki tegangan kerja sebesar 24VDC maka tegangan tersebut harus dikonversi terlebih dahulu mendai 5VDC agar sesuai dengan tegangan kerja CPU.

e.       Rangkaian Output PLC

Suatu sistem otomatis tidak akan lengkap jika sistem tersebut tidak memiliki jalur output. Output sistem ini dapat berupa analog maupun digital. output analog digunakan untuk menghasilkan sinyal analog sedangkan output digital digunakan untuk menghubungkan dan memutuskan jalur, misalnya piranti output yang sering dipakai dalam PLC adalah motor, relai, selenoid, lampu, dan speaker. Seperti pada rangkaian input PLC, pada bagian output PLC juga dibutuhkan suatu antarmuka yang digunakan untuk melindungi CPU dari peralatan eksternal. Antarmuka output PLC sama dengan antarmuka input PLC.

f.       Penambahan I/O PLC

Setiap PLC pasti memiliki jumlah I/O yang terbatas, yang ditentukan berdasarkan tipe PLC. Namun dalam Aplikasi seringkali I/O yang ada pada PLC tidak mencukupi. Oleh sebab itu diperlukan perangkat tambahan untukmenambah jumlaj I/O yang tersedia. Penambahan jumlah I/O ini dinamakan dengan expansin Unit.

3.      Fungsi dan Prinsip Kerja PLC

Fungsi dan kegunaan PLC sangat luas. Dalam prakteknya PLC dapat dibagi secara umum dan secara khusus. Secara umum fungsi PLC adalah sebagai berikut:

1.      Sequencial Control. PLC memproses input sinyal biner menjadi output yang digunakan untuk keperluan pemrosesan teknik secara berurutan (sekuensial), disini PLC menjaga agar semua step atau langkah dalam proses sekuensial berlangsung dalam urutan yang tepat.

2.      Monitoring Plant. PLC 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.

Prinsip kerja sebuah PLC adalah menerima sinyal masukan proses yang dikendalikan lalu melakukan serangkaian instruksi logika terhadap sinyal masukan tersebut sesuai program yang tersimpan dalam memori lalu menghasilkan sinyal keluaran untuk mengendalikan aktuator atau peralatan lainnya.

4.        Contoh Aplikasi PLC

a)      Lampu Lalu Lintas (Traffic Light)

Gambar B3. Contoh aplikasi Traffic Light

b)     Pengepakan Barang

Gambar B4. Contoh aplikasi Pengepakan Barang

5.        Simbol-simbol Ladder Diagram

a)      Load / LD = Start pada NO (Normally Open) input

b)      Load Not / LD NOT = Start pada NC (Normally Close) input

c)      AND = menghubungkan dua atau lebih input dalam bentuk NO secara seri

d)     AND NOT = menghubungkan dua atau lebih input dalam bentuk NC

e)      OR = menghubungkan dua atau lebih input dalam bentuk NO secara paralel

f)       OR NOT = menghubungkan dua atau lebih input dalam bentuk NC secara paralel

g)      OUTPUT / OUT = menyalakan output

h)      END = mengakhiri program

6.        Pengenalan Pemrograman PLC dengan CX-Programmer

Untuk memulai membuat program pada cx-programmer ada beberapa hal yang perlu diketahui:

a)      Buka aplikasi CX-Programmer, maka muncul seperti gambar dibawah ini

Gambar B5. Tampilan pertama CX-Programmer

b)      Pilih File > New, untuk membuat program baru dan muncul gambar seperti dibawah ini

Gambar B6. Setting PLC

c)      Pilih Device Type (sesuai tipe PLC yang digunakan), misalnya CPM1A

d)     Klik Setting pada Device Type, pilih CPU10 (biasa digunakan)

e)      Pilih Network Type > SYSMAC WAY, kemudian klik Setting

Gambar B7. Setting Jalur Komunikasi

f)       Setelah klik Setting, maka akan muncul seperti ini

Gambar B8. Setting Port

g)      Klik pada tabulasi Driver > Pilih Port Name sesuai dengan yang terdeteksi di PC/Laptop, kemudian klik OK untuk semua kotak dialog yang muncul

h)      Setelah itu muncul lembar baru, pemrograman siap dimulai

Gambar B9. Tampilan Lembar Kerja CX-Programmer

7.        Data Memori PLC Omron

PLC Omron CPM1A

Gambar B10. Data Memori PLC Omron CPM1A

PLC Omron CPM2A

C.      Teori dan Praktik PLC

1.      Pemrograman PLC dengan CX-Programmer

a.       Memasukkan Simbol Ladder Diagram

Setelah memahami konfigurasi permulaan pemrograman dengan PLC maka selanjutnya bisa mulai memasukkan simbol-simbol ladder diagram. Misalnya untuk membuat kontak NO tekan huruf “C” akan muncul gambar seperti gambar dibawah ini

Gambar C1. Memasukkan Kontak NO

LD 0.00 merupakan sebuah simbol ladder, dimana LD adalah Load Contact (NO) dan 0.00 adalah alamat yang diberikan. Untuk memasukkan simbol NC tekan “garis miring (/)” akan muncul gambar seperti dibawah ini

Gambar C2. Memasukkan Kontak NC

LDNOT adalah Load Not (NC) sedangkan 0.00 adalah alamatnya. Untuk memasukkan simbol output/koil kita bisa langsung tekan huruf “O” akan muncul seperti gambar dibawah ini

Gambar C3. Memasukkan Out/Koil

OUT adalah output/koil dan 10.00 adalah alamatnya. Sedangkan untuk instruksi fungsi ini sedikit berbeda dimana kita langsung menuliskan instruksi apa yang ingin dimasukkan, misalnya ingin memasukkan instruksi TIMER, langsung saja ketik “TIM” akan muncul seperti gambar dibawah ini

Gambar C4. Memasukkan instruksi fungsi

TIM adalah TIMER, 0 pertama adalah alamat timer, dan 0 kedua adalah nilai timer.

NB        : untuk setiap pengalamatan antara out dengan out ataupun instruksi fungsi dengan instruksi fungsi lainnya tidak boleh ada yang sama. Misal, diatas kita sudah mengalamatkan out dengan alamat 10.00, maka untuk out selanjutnya tidak boleh ada yang sama. Bila sama maka akan eror.

b.      Cara transfer program ke PLC

Setelah kita selesai membuat sebuah program. Untuk mentransferkan program yang kita buat ke PLC, maka langkahnya adalah sebagai berikut:

Ø  Tekan Ctrl + W (untuk work online), tekan Yes apabila muncul kotak dialog lagi

Gambar C5. Work Online

Ø  Setelah terhubung antara PC dengan PLC, tekan pada keyboard Ctrl + T, maka akan muncul kotak dialog

Gambar C6. Transfer PLC

Ø  Klik OK, apabila ada kotak dialog lagi tekan saja Ok/Yes

2.      Pengawatan

Pengawatan merupakan suatu kegiatan dimana kita membuat rangkaian pada hardware yang dibutuhkan sesuai dengan kebutuhan kita. Untuk pengawatan PLC contohnya seperti gambar dibawah ini

Gambar C7. Contoh Pengawatan pada PLC

3.      Instruksi PLC

a.      Gerbang Logika

Gambar C8. Gerbang AND

Gambar C9. Gerbang OR

Gambar C10. Gerbang NOT

b.      Instruksi SET & RESET dan KEEP

-          SET & RESET

Gambar C11. Instruksi SET & RESET

Instruksi SET berfungsi mengaktifkan output 10.00 ketika input 0.00 dalam keadaan ON. Output 10.00 akan tetap ON meski input 0.00 dalam keadaan OFF.

Instruksi RSET berfungsi mematikan output 10.00 ketika input 0.01 dalam keadaan ON. Output 10.00 akan tetap OFF meski input 0.01 dalam keadaan OFF.

-          KEEP

Instruksi KEEP adalah perintah yang menyatakan pengunci pada koil itu sendiri tanpa adanya kontak pengunci ataupun kontak yang menyebabkan koil itu terkunci.

Gambar C12. Instruksi KEEP

Instruksi KEEP diatas akan mempertahankan kondisi ON pada output 10.00 ketika input 0.00 dalam kondisi ON dan ketika input 0.00 dalam kondisi OFF (dilepas).

Output 10.00 akan OFF ketika input 0.01 dalam kondisi ON dan ketika dalam kondisi OFF (dilepas). Input 0.01 bisa dikatakan sebagai reset dari instruksi KEEP.

c.       Instruksi TIMER dan COUNTER

-          TIMER

Pada sebagian besar aplikasi kontrol terdapat peralatan untuk beberapa aspek pewaktuan (timing). PLC mempunyai fasilitas pewaktuan untuk program yang dapat digunakan. Metode umum dari pemrograman sebuah rangkaian timer adalah untuk menentukan interval yang dihitung dari suatu kondisi atau keadaan.

Gambar C13. Simbol Ladder instruksi Timer

Gambar C14. Instruksi Timer

Cara kerja dari instruksi Timer adalah, ketika Timer (TIM 0000) mendapat input, maka timer akan bekerja selama set value yang ditentukan (diatas menggunakan 10 detik, 1 detik = #10). Ketika set value terpenuhi maka kontak dari timer yaitu T0000 akan ON dan menghidupkan output 10.00

-          COUNTER

Instruksi COUNTER digunakan untuk menghitung input yang masuk ke dalam counter tersebut.

Gambar C15. Simbol Ladder instruksi Counter

Gambar C16. Instruksi Counter

Cara kerja instruksi COUNTER adalah, ketika counter (CNT 0000) mendapat input sebanyak dari set value (diatas menggunakan 5 kali), maka akan mengaktifkan kontak counter yaitu C0000 sehingga output 10.00 akan aktif. Sedangkan untuk mereset counter bisa menggunakan input 0.01.

d.      DIFU dan DIFD

-          DIFU

DIFU merupakan singkatan dari Differentiate Up dimana aplikasi kontrol ini berfungsi untuk meng-ON kan output selama satu scan.

Gambar C17. Instruksi DIFU

Cara kerjanya, apabila input 0.00 ditekan maka output DIFU 2.00 akan ON dan kontak DIFU 2.00 akan hidup hanya sekejap walaupun input 0.00 ditekan lama. Bisa dikatakan DIFU ini bekerja pada saat transisi dari OFF ke ON.

-          DIFD

DIFD merupakan singkatan dari Differentiate Down dimana aplikasi kontrol ini berfungsi meng-ON kan output selama satu scan. Bedanya, DIFD ini bekerja pada saat transisi dari ON ke OFF.

Gambar C18. Instruksi DIFD

Cara kerjanya apabila input 0.00 ditekan atau ON maka output DIFD 2.00 tidak akan ON. Output DIFD akan ON hanya sekejap jika input 0.00 dilepas (OFF). Transisi dari input ON kemudian OFF.

e.       Internal Relay, Data Memory, dan Holding Relay

-          Internal Relay

Internal relay (IR) merupakan relay bantuan yang terdapat dalam PLC. Untuk tipe CPM1A area IR mulai dari IR 200 – IR 231.

-          Data Memory

Data Memory (DM) merupakan sebuah memori pada PLC yang dapat menyimpan suatu data atau nilai. Untuk tipe CPM1A area DM mulai dari DM0000 – DM1023.

-          Holding Relay

Holding relay atau (HR) merupakan relay internal yang memiliki kemampuan mempertahankan kondisi terakhir meskipun sumber tegangan pada PLC dimatikan.

f.       Instruksi Komparasi dan MOV

-          COMPARE

Instruksi ini digunakan untuk membandingkan dua buah data.

Gambar C19. Instruksi Compare

Cara kerja instruksi diatas adalah ketika input 0.00 ON maka instruksi Compare (CMP) akan bekerja dan membandingkan nilai data pada DM0 dengan DM1. Apabila data pada DM0 lebih kecil dari DM1, maka kontak P_LT (Less Than) akan aktif dan menghidupkan 2.00. Apabila nilai DM0 sama dengan DM1, maka kontak P_EQ (Equals) akan aktif dan menghidupkan 2.01. Apabila nilai DM0 lebih besar dari DM1, maka kontak P_GT (Greater Than) akan aktif dan menghidupkan 2.02.

-          MOV

Instruksi MOV (Move) merupakan sebuah instruksi yang mampu memindah data atau nilai dari suatu memori ke alamat memori yang lain.

Gambar C20. Instruksi MOV

Cara kerja instruksi MOV diatas adalah ketika input 0.00 ON maka instruksi MOV akan bekerja dan memindahkan nilai 10 (#10) ke dalam Data Memory 000 (DM0).

g.      Instruksi Shift Register

Instruksi Shift Register (SFT) berfungsi untuk menggeser bit.

Gambar C21. Instruksi Shift Register

Cara kerja instruksi SFT diatas adalah ketika input 0.00 ON maka instruksi SFT ini akan menggeser bit pada HR0 (terdapat 16 bit) dimulai dari HR0.00 sampai HR0.15 dan dilanjutkan menggeser bit pada HR1 (terdapat 16 bit) dimulai dari HR1.00 sampai HR1.15.

h.      Instruksi Aritmatik

-          ADD

Gambar C22. Instruksi ADD

Cara kerja instruksi ADD adalah ketika input 0.00 ON maka instruksi ADD akan bekerja dan menjumlahkan nilai pada DM0 dengan nilai sebesar 10 dan hasilnya ditaruh pada DM1

-          SUB

Gambar C23. Instruksi SUB

Cara kerja instruksi SUB adalah ketika input 0.00 ON maka instruksi SUB akan bekerja dan mengurangi nilai pada DM0 dengan nilai sebesar 10 dan hasilnya ditaruh pada DM1

-          MUL

Gambar C24. Instruksi MUL

Cara kerja instruksi MUL adalah ketika input 0.00 ON maka instruksi MUL akan bekerja dan mengalikan nilai pada DM0 dengan nilai sebesar 10 dan hasilnya ditaruh pada DM1

-          DIV

Gambar C25. Instruksi DIV

Cara kerja instruksi DIV adalah ketika input 0.00 ON maka instruksi DIV akan bekerja dan membagi nilai pada DM0 dengan nilai sebesar 10 dan hasilnya ditaruh pada DM1

artikel diatas dapat di download, disini