Programable Logic Controller (PLC)

Pengertian

- 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.

(1) Koneksi peralatan dengan modul input PLC

(2) Koneksi peralatan dengan modul output PLC

Operasi utama CPU

- membaca data masukan dari perangkat luar via modul input,

- mengeksekusi progrqam kontrol yang tersimpan di memori PLC,

- meng-update atau memperbaharui data pada modul output.

Ketiga proses tersebut dinamakan scanning, seperti terlihat dalam gambar di bawah ini.

Perangkat pemrograman

Secara teknis PLC yang digunakan untuk mengontrol peralatan ini dibuat dan dimasukkan dengan menggunakan perangkat pemro-graman, yaitu dengan menggunakan:

(1) unit miniprogramer yang disebut console (lihat gambar), atau

(2) 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 Pemrograman

Sebenarnya ada lima metode pemrograman yang telah distandar-disasi penggunaannya oleh IEC (International Electrical Commis-sion) 61131-3 :

1. list instruksi (intraction list)

2. diagram ladder,

3. diagram blok fungsional (function block diagram),

4. diagram fungsi sekuensial (squential function charts),

5. 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 :

a. implementasi proyek cepat,

b. pengkabelan relatif sederhana dan rapi,

3. monitoring proses terintegrasi.

PLC versus mikrokontroller

Secara fungsional PLC dan mikrokontroller ini hampir sama, tetapi secara teknis pengontrolan mesin atau plant dengan mikro-kontroler relatif lebih sulit. Pengontrolan mesin atau plant dengan mikrokontroller memerlukan perancangan pengkondisi sinyal tambahan pada port input/outputnya, dan umumnya pemrograman dilakukan dengan menggunakan bahasa assembler yang relatif sulit dipelajari.

PLC versus personal komputer (PC)

Dalam sistem kontrol dewasa ini, sebuah PC selain dapat digunakan sebagai perangkat pemrograman PLC, juga umum digunakan untuk memonitoring dan menjadi perangkat komunikasi 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

adalah diagram yang digunakan untuk menggambarkan proses kontrol sekuensial yang mempresentasikan inter-koneksi antara perangkat input dan perangkat output sistem kontrol. Gambar berikut ini memperlihatkan salah satu contoh diagram ladder elektro mekanis 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

Implementasi diagram ladder dalam PLC

Rangkaian diagram ladder elektro mekanis yang bersifat hardwired ini pada dasarnya secara langsung dapat diimplementasikan dalam PLC secara softwired dengan menggunakan software.

Gambar berikut ini memperlihatkan transformasi diagram ladder elektro mekanis (lihat gambar diagram ladder sebelumnya) ke dalam format PLC.

Dalam diagram penyambungan ini, perangkat input/output seperti push button switch, 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 elektro mekanis dan diagram ladder PLC

Dalam gambar di atas memperlihatkan hubungan antara diagram ladder elektro mekanis sederhana dan transformasi diagram ladder PLC-nya. Dalam gambar se-belah kiri terlihat berbagai kombinasi masukan yang mungkin terjadi beserta konsekuensinya pada keluaran ladder tersebut, garis warna merah menunjukkan adanya aliran daya pada lini terse-but, sedangkan gambar sebelah kanannya menunjukkan diagram ladder PLC beserta diagram penyambungan ekuivalennya.

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).

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).

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.

Perancangan Diagram Ladder Berdasarkan Tabel Kebenaran

Jika output yang diharapkan dari rangkaian gerbang logika diberi-kan untuk setiap kombinasi input, maka hasilnya akan lebih mudah jika ditampilkan dalam bentuk tabel kebenaran. Berdasarkan tabel ini maka ekspresi gerbang logikanya dapat langsung diperoleh. Sebagai contoh, perhatikan tabel kebenaran yang memperlihatkan relasi gerbang logika dari sebuah rangkaian.

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).

Implementasi K

Ekspresi output dalam sebuah Peta Karnaugh dapat disederhanakan melalui sebuah proses yang disebut looping, yaitu melingkari kotak-kotak yang bernilai 1.