Sunday, 31 July 2016

INSTALASI PLC

INSTALASI PLC
BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
            Seiring perkembangan zaman, seluruh teknologi terus mengalami perkembangan terutama di bidang industri.Perkembangan tersebut terlihat di industri pemabrikan, dimana sebelumnya banyak pekerjaan menggunakan tangan manusia, kemudian beralih menggunakan mesin, berikutnya dengan  electro-mechanic (semi otomatis) dan sekarang sudah menggunakan robotic (full automatic).
            Model apapun yang digunanakan pada sistem otomasi pabrik tersebut tergantung pada keandalan peralatan kendalinya.Penggunaan relay konvensional untuk pabrik dengan produksi skala yang cukup besar kurang effisien dalam berbagai hal seperti : panel yang cukup besar untuk belitan relay, keandalan kontak – kontak untuk produksi kapasitas besar, serta fleksibilitas dari kerja kontak tersebut.Untuk menggantikan relay konvensional tersebut dapat menggunakan alat bernana Programmable Logic Controllers (PLC),dimana PLC merupakan alat elektronik yang dapat mengerjakan berbagai fungsi-fungsi kontrol pada level-level yang kompleks dan dapat diterapkan untuk pengendalian sistem yang memiliki output banyak.

SIEMENS


Gambar 1.1 Contoh PLC dengan merk Siemens Logo

1.2 Rumusan Masalah
·         Apa yang dimaksud dengan PLC ?
·         Bagaimana sejarah perkembangan PLC ?
·         Apa fungsi dari PLC ?
·         Apa saja bagian – bagian pada PLC ?
·         Bagaimana prinsip kerja PLC ?
·         Apa saja operasi yang dapat dilakukan PLC ?
·         Bagaimana konsep perancangan suatu sistem kendali dengan PLC ?
·         Apa itu peran console pada PLC
·         Apa saja bahasa standar yang  digunakan dalam pemograman PLC ?
·         Apa saja merk dan type PLC yang beredar di pasaran ?
·         Apa saja keuntungan menggunakan PLC ?
·         Apa saja kerugian menggunakan PLC ?

1.3 Tujuan Penulisan
·         Mengetahui apa yang dimaksud dengan PLC
·         Mengetahui sejarah perkambangan PLC
·         Mengetahui fungsi PLC
·         Mengetahui bagian – bagian PLC
·         Mengetahui prinsip kerja PLC
·         Mengetahui operasi – operasi yang dapat dilakukan PLC
·         Mengetahui konsep perancangan suatu sistem kendali pada PLC
·         Mengetahui peran console pada PLC
·         Mengetahui jenis – jenis bahasa pemrograman pada PLC yang sesuai standar
·         Mengetahui beberapa merk dan type PLC yang ada di pasaran
·         Mengetahui keuntungan penggunaan PLC
·         Mengetahui kerugian menggunakan PLC


BAB  II
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian PLC
Definisi PLC menurut Capiel (1982) adalah sistem elektronik yang beroperasi secara digital dan didisain 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, perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau proses melalui modul-modul I/O dijital maupun analog.
Definisi PLC menurut NEMA (National Electrical Manufacturer's Association) adalah peralatan elektronik yang bekerja secara digital yang menggunakan memory yang bisa diprogram untuk menyimpan instruksi internal guna menerapkan fungsi-fungsi khusus, seperti logic, sequencing, pengukuran waktu, penghitungan, dan aritmatik, untuk mengontrol modul-modul input/ output secara analog atau digital, berbagai jenis mesin atau proses. Komputer digital yang digunakan untuk mengerjakan fungsi-fungsi controller yang dapat diprogram dianggap termasuk di dalam bagian ini.

2.2 Sejarah Perkembangan PLC
Sebelum PLC diciptakan, sistem kontrol yang digunakan untuk membantu kegiatan produksi di industri - industri pada masa itu masih berbasis relay konvensional.Sistem berbasis relay konvensional menggunakan relay untuk melakukan kegiatan pengendalian system. Namun, sayangnya penggunaan relay ini tidak terlalu memuaskan karena kurang fleksibel terhadap perubahan dalam sistem.Apabila suatu pabrik ingin meningkatkan kapasitas produksinya, maka sistem kontrol yang mengendalikan kegiatan produksi di pabrik tersebut juga harus dirubah.
  

Gambar 2 .1  Relay konvensional merk omron

Dalam sistem kendali berbasis relay logic, perubahan tersebut membutuhkan biaya yang besar dan sangat melelahkan. Selain itu sistem berbasis relay logic juga menyita ruang yang banyak dan biaya pemeliharaannya juga sangat besar.The Hydramatic Division pada General Motors Corporation lah yang pertama kali menspesifikasikan kriteria-kriteria untuk Programmable Logic Controller (PLC) yang pertama pada tahun 1968. Tujuan mereka saat itu adalah untuk menggantikan sistem kontrol berbasis relay yang mereka gunakan karena tidak fleksibel dan memakan biaya yang sangat besar.
Untuk itu, mereka mengumumkan untuk menerima proposal yang sanggup untuk menggantikan sistem kontrol relay mereka dengan suatu perangkat elektronik yang handal dengan spesifikasi – spesifikasi sebagai berikut:
·                     Sistem kontrol yang baru tersebut harus mempunyai harga yang bersaing dengan sistem kontrol berbasis relay yang digunakan saat itu.
·                     Sistem tersebut harus tahan terhadap kondisi lingkungan industri yang berat.
·                     Antarmuka input dan output harus mudah untuk diganti-diganti.
·                     Controller harus didesain dalam bentuk modul-modul sehingga bagian-bagian tertentu dapat dilepas sewaktu-waktu untuk penggantian atau perbaikan.
·                     Sistem kontrol mempunyai kemampuan untuk mengumpulkan data dan mengirimkannya ke central system.
·                     Sistem kontrol tersebut harus dapat digunakan lagi untuk kondisi yang berbeda.
·                     Metode untuk memprogram controller harus sederhana sehingga mudah dipahami oleh karyawan pabrik.

2.3 Fungsi 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. Sekuensial 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.
Sedangkan fungsi PLC secara khusus adalah dapat memberikan input ke CNC (Computerized Numerical Control). Beberapa PLC dapat memberikan input ke CNC untuk kepentingan pemrosesan lebih lanjut. CNC bila dibandingkan dengan PLC mempunyai ketelitian yang lebih tinggi dan lebih mahal harganya. CNC biasanya dipakai untuk proses finishing, membentuk benda kerja, moulding dan sebagainya.


2. 4 Bagian – Bagian pada PLC
Sistem PLC terdiri dari lima bagian pokok, yaitu:
·      Central processing unit (CPU). Bagian ini merupakan otak atau jantung PLC, karena bagian ini merupakan bagian yang melakukan operasi / pemrosesan program yang tersimpan dalam PLC. Disamping itu CPU juga melakukan pengawasan atas semua operasional kerja PLC, transfer informasi melalui internal bus antara PLC, memory dan unit I/O.Bagian CPU ini antara lain adalah :
1.             Power Supply, power supply mengubah suplai masukan listrik menjadi suplai listrik yang sesuai dengan CPU dan seluruh komputer.
2.             Alterable Memory, terdiri dari banyak bagian, intinya bagian ini berupa chip yang isinya di letakkan pada chip RAM (Random Access Memory), tetapi isinya dapat diubah dan dihapus oleh pengguna / pemrogram. Bila tidak ada supplai listrik ke CPU maka isinya akan hilang, oleh sebab itu  bagian ini disebut bersifat volatile,  tetapi ada juga bagian yang tidak bersifat volatile.
3.             Fixed Memory, berisi program yang sudah diset oleh pembuat PLC, dibuat dalam bentuk chip khusus yang dinamakan ROM (Read Only Memory), dan tidak dapat diubah atau dihapus selama operasi CPU, karena itu bagian ini sering dinamakan memori non-volatile yang tidak akan terhapus isinya walaupun tidak ada listrik yang masuk ke dalam CPU. Selain itu dapat juga ditambahkan modul EEPROM atau Electrically Erasable Programmable Read Only Memory yang ditujukan untuk back up program utama RAM prosesor sehingga prosesor dapat diprogram untuk meload program EEPROM ke RAM jika program di RAM hilang atau rusak .
4.             Processor, adalah bagian yang mengontrol supaya informasi  tetap jalan dari bagian yang satu ke bagian yang lain, bagian ini berisi rangkaian clock, sehingga masing-masing transfer informasi ke tempat lain tepat sampai pada waktunya
5.             Battery Backup, umumnya CPU memiliki bagian ini. Bagian ini berfungsi menjaga agar tidak ada kehilangan program yang telah dimasukkan ke dalam RAM PLC jika catu daya ke PLC tiba-tiba terputus.
·      Programmer / monitor (PM). Pemrograman dilakukan melalui keyboard sehingga alat ini dinamakan Programmer. Dengan adanya Monitor maka dapat dilihat apa yang diketik atau proses yang sedang dijalankan oleh PLC. Bentuk PM ini ada yang besar seperti PC, ada juga yang berukuran kecil yaitu hand-eld programmer dengan jendela tampilan yang kecil, dan ada juga yang berbentuk laptop. PM dihubungkan dengan CPU melalui kabel. Setelah CPU selesai diprogram maka PM tidak dipergunakan lagi untuk operasi proses PLC, sehingga bagian ini hanya dibutuhkan satu buah untuk banyak CPU.  
·      Modul input / output (I/O). Input merupakan bagian yang menerima sinyal elektrik dari sensor atau komponen lain dan sinyal itu dialirkan ke PLC untuk diproses. Ada banyak jenis modul input yang dapat dipilih dan jenisnya tergantung dari input yang akan digunakan. Jika input adalah limit switches dan pushbutton dapat dipilih kartu input DC. Modul input analog adalah kartu input khusus yang menggunakan ADC (Analog to Digital Conversion) dimana kartu ini digunakan untuk input yang berupa variable seperti temperatur, kecepatan, tekanan dan posisi. Pada umumnya ada 8-32 input point setiap modul inputnya. Setiap point akan ditandai sebagai alamat yang unik oleh prosesor.Output adalah bagian PLC yang menyalurkan sinyal elektrik hasil pemrosesan PLC ke peralatan output. Besaran informasi / sinyal elektrik itu dinyatakan dengan tegangan listrik antara 5 – 15 volt DC dengan informasi diluar sistem tegangan yang bervariasi antara 24 – 240 volt DC mapun AC. Kartu output biasanya mempunyai 6-32 output point dalam sebuah single module. Kartu output analog adalah tipe khusus dari modul output yang menggunakan DAC (Digital to Analog Conversion). Modul output analog dapat mengambil nilai dalam 12 bit dan mengubahnya ke dalam signal analog.Biasanya signal ini 0-10 volts DC atau 4-20 mA. Signal Analog biasanya digunakan pada peralatan seperti motor yang mengoperasikan katup dan pneumatic position control devices.Bila dibutuhkan, suatu sistem elektronik dapat ditambahkan untuk menghubungkan modul ini ke tempat yang jauh. Proses operasi sebenarnya di bawah kendali PLC mungkin saja jaraknya jauh, dapat saja ribuan meter.
·      Printer. Alat ini memungkinkan program pada CPU dapat di printout atau dicetak. Informasi yang mungkin dicetak adalah diagram ladder, status register, status dan daftar dari kondisi-kondisi yang sedang dijalankan, timing diagram dari kontak, timing diagram dari register, dan lain-lain
·      The Program Recorder / Player. Alat ini digunakan untuk menyimpan program dalam CPU. Pada PLC yang lama digunakan tape, sistem floopy disk. Sekarang ini PLC semakin berkembang dengan adanya hard disk yang digunakan untuk pemrograman dan perekaman. Program yang telah direkam ini nantinya akan direkam kembali ke dalam CPU apabila program aslinya hilang atau mengalami kesalahan.Untuk operasi yang besar, kemungkinan lain adalah menghubungkan CPU dengan komputer utama (master computer) yang biasanya digunakan pada pabrik besar atau proses yang mengkoodinasi banyak Sistem PLC .
   

Gambar 2.3 Diagram keseluruhan sistem PLC

2.5 Prinsip Kerja  pada PLC
Prinsip kerja pada PLC sama seperti prinsip kerja Relay konvensional, dimana relay memiliki coil yang disuplai oleh sumber tegangan dan kontak yang menghubungkan dua terminal.Prinsip kerja pada relay jika diberi sumber tegangan kerja maka semua kontak-kontaknya akan berubah status. Kontak NO menjadi close dan kontak NC menjadi open.
Sedangkan prinsip kerja PLC signal dari device input (on/off) akan mengaktifkan coilo semua (input) yang mencerminkan masing-masing device input (dalam hal ini disimpan dalam sebuah memory data input) coil semua ini akan mengontrol kondisi on/off internal kontak yang tersusun dalam sebuah program PLC/Ladder diagram (programing & prossesing).

Sesuai prinsip logika relay, PLC akan mengolah program secara urut dan kontinyu (loop) sehingga menghasilkan sebuah hasil program berupa kondisi on/off internal coil outputan yang disimpan dalam memory data outputan dan latch memory. Internal coil outputan ini yang sudah tersimpan dalam memory ini akan mengontrol kontak output semu yang menghubungkan device output dan sumber tegangan

Gambar 2.4 Diagram Blok Prinsip Kerja PLC

Contoh prinsip kerja pada PLC :
  

Gambar 2.5 Contoh Kerja Suatu Rangkaian PLC

2.6 Operasi – Operasi yang dapat Dijalankan  PLC
1. Relay Logic
2. Penguncian ( Locking )
3. Pencacahan ( Counting )
4. Penambahan
5. Pengurangan
6. Pewaktuan ( Timing )
7. Kendali PID
8. Operasi BCD
9. Manipulasi Data
10. Pembandingan
11. Pergeseran

2.7 Konsep Perancangan Suatu Sistem Kendali pada PLC
Dalam merancang suatu sistem kendali dibutuhkan pendekatan-pendekatan sistematis dengan prosedure sebagai berikut :

1.  Rancangan Sistem Kendali
Dalam tahapan ini si perancang harus menentukan terlebih dahulu sistem apa yang akan dikendalikan dan proses bagaimana yang akan ditempuh. Sistem yang dikendalikan dapat berupa peralatan mesin ataupun proses yang terintegrasi yang sering secara umum disebut dengan controlled system.
2.  Penentuan I/O
Pada tahap ini semua piranti masukan dan keluaran eksternal yang akan dihubungkan PLC harus ditentukan. Piranti masukan dapat berupa saklar, sensor, valve dan lain-lain sedangkan piranti keluaran dapat berupa solenoid katup elektromagnetik dan lain-lain.
3.  Perancangan Program (Program Design)
Setelah ditentukan input dan output maka dilanjutkan  dengan proses merancang program dalam bentuk ladder diagram dengan mengikuti aturan dan urutan operasi sistem kendali.
4.  Pemrograman (Programming)
5.  Menjalankan Sistem (Run The System)
Pada tahapan ini perlu dideteksi adanya kesalahan-kesalahan satu persatu (debug), dan menguji secara cermat sampai kita memastikan bahwa sistem aman untuk dijalankan.


Gambar 2.6 Diagram Perancangan Sistem PLC

2. 8 Peran Console pada PLC
Console adalah alat input yang dijalankan secara manual oleh operator. Melalui control console seorang operator dapat melakukan proses, menghentikan proses, mengubah cara kerja MPS dari automatic menjadi manual dan sebaliknya, mengembalikan keadaan peralatan ke keadaan mula-mula (reset peralatan) dan memberikan keadaan emergency-stop pada MPS jika terjadi kecelakaan atau kesalahan yang fatal. Selain itu, melalui control console seorang operator dapat memantau input apa saja yang saat itu diperlukan oleh MPS



Gambar 2.7 Console PLC merk Omron

2.9 Keuntungan yang Diperoleh dalam Penggunaan PLC
·         Flexibility
Pada awalnya, setiap mesin produksi yang dikendalikan secara elektronik memerlukan masing-masing kendali, misalnya 12 mesin memerlukan 12 kontroler. Sekarang dengan menggunakan satu model dari PLC dapat mengendalikan salah satu dari 12 mesin tersebut. Tiap mesin dikendalikan dengan masing-masing program sendiri.
·         Perubahan implementasi dan koreksi error
Dengan menggunakan tipe relay yang terhubung pada panel, perubahan program akan memerlukan waktu untuk menghubungkan kembali panel dan peralatan. Sedangkan dengan menggunakan PLC untuk melakukan perubahan program, tidak memerlukan waktu yang lama yaitu dengan cara merubahnya pada sebuah software. Dan jika kesalahan program terjadi, maka kesalahan dapat langsung dideteksi keberadaannya dengan memonitor secara langsung. Perubahannya sangat mudah, hanya mengubah diagram laddernya.
·         Harga yang rendah
PLC lebih sederhana dalam bentuk, ukuran dan peralatan lain yang mendukungnya, sehingga harga dapat dijangkau. Saat ini dapat dibeli PLC berikut timer, counter, dan input analog dalam satu kemasan CPU. PLC mudah di dapat dan kini sudah banyak beredar di pasaran dengan bermacam-macam merk dan tipe.
·         Jumlah kontak yang banyak
PLC memiliki jumlah kontak yang banyak untuk tiap koil yang tersedia. Misal panel yang menghubungkan relay mempunyai 5 kontak dan semua digunakan sementara pada perubahan desain diperlukan 4 kontak lagi yang berarti diperlukan penambahan satu buah relay lagi. Ini berarti diperlukan waktu untuk melakukan instalasinya. Dengan menggunakan PLC, hanya diperlukan pengetikan untuk membuat 4 buah kontak lagi. Ratusan kontak dapat digunakan dari satu buah relay, jika memori pada komputer masih memungkinkan.
·         Memonitor hasil
Rangkaian program PLC dapat dicoba dahulu, ditest, diteliti dan dimodifikasi pada kantor atau laboratorium, sehingga efisiensi waktu dapat dicapai. Untuk menguji program PLC tidak harus diinstalasikan dahulu ke alat yang hendak dijalankan, tetapi dapat dilihat langsung pada CPU PLC atau dilihat pada software pendukungnya.
·         Observasi visual
Operasi dari rangkaian PLC dapat dilihat selama dioperasikan secara langsung melalui layar CRT. Jika ada kesalahan operasi maupun kesalahan yang lain dapat langsung diketahui. Jalur logika akan menyala pada layar sehingga perbaikan dapat lebih cepat dilakukan melalui observasi visual. Bahkan beberapa PLC dapat memberikan pesan jika terjadi kesalahan.
·         Kecepatan operasi
Kecepatan operasi dari PLC melebihi kecepatan operasi daripada relay pada saat bekerja yaitu dalam beberapa mikro detik. Sehingga dapat menentukan kecepatan output dari alat yang digunakan.
·         Metode bolean atau ladder
Program PLC dapat dilakukan dengan diagram ladder oleh para teknisi atau juga menggunakan sistem bolean atau digital bagi para pemrogram PLC yang lebih mudah dan dapat disimulasikan pada software pendukungnya.
·         Reliability
Peralatan solid state umumnya lebih tahan dibandingkan dengan relay atau timer mekanik. PLC mampu bekerja pada kondisi lingkungan yang berat, misalnya goncangan, debu, suhu yang tinggi, dan sebagainya.
·         Penyederhanaan pemesanan komponen
PLC adalah satu peralatan dengan satu waktu pengiriman. Jika satu PLC tiba, maka semua relay, counter, dan komponen lainnya juga tiba. Jika mendesain panel relay sebanyak 10 relay, maka diperlukan 10 penyalur yang berbeda pula waktu pengirimannya, sehingga jika lupa memesan satu relay akan berakibat tertundanya pengerjaan suatu panel.
·         Dokumentasi
Mencetak rangkaian PLC dapat dilakukan segera secara nyata sebagian atau keseluruhan rangkaian tanpa perlu melihat pada blueprint yang belum tentu up to date, dan juga tidak perlu memeriksa jalur kabel dengan rangkaian.

·         Keamanan
Program PLC tidak dapat diubah oleh sembarang orang dan dapat dibuatkan password. Sedangkan panel relay biasa memungkinkan terjadinya perubahan yang sulit untuk dideteksi.
·         Memudahkan perubahan dengan pemrograman ulang.
PLC dapat dengan cepat diprogram ulang, hal ini memungkinkan untuk mencampur proses produksi, sementara produksi lainnya sedang berjalan.
2.10 Kerugian yang Diperoleh dalam Penggunaan PLC
Disamping beberapa kehandalan di atas, tidak bisa dipungkiri bahwa PLC juga mempunyai beberapa kelemahan antara lain :
·         Teknologi baru
Sulit untuk mengubah pola pikir beberapa personil yang telah lama menggunakan konsep relay untuk berubah kekonsep PLC komputer.
·         Aplikasi program yang tetap
Beberapa aplikasi dari proses produksi merupakan aplikasi yang tidak akan berubah selamanya sehingga keunggulan dari pada PLC untuk mengubah program menjadi tidak berguna.
·         Kondisi lingkungan
Lingkungan proses tertentu seperti panas yang tinggi dan getaran ,interferensi dengan peralatan listrik lain membuat keterbatasan pemakaian PLC.
·         Pengoperasian yang aman
Pada penggunaan sistem relay, jika sumber daya padam akan langsung mematikan seluruh rangkaian dan tidak secara otomatis bekerja kembali PLC akan langsung menjalankan proses yang di program, namun hal ini tergantung dari program yang dibuat.
·         Operasi pada rangkaian yang tetap
Jika suatu rangkaian operasi tidak pernah diubah, seperti misalnya drum mekanik, lebih murah jika tetap menggunakan konsep relay dari pada menggunakan PLC.


BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Dari Program PLC ini dapat disimpulkan kesimpulan sebagai berikut :
1.      Programmable Logic Controller (PLC) merupakan suatu unit yang secara khusus pengontrol berbasisi mikroprosesor yang memanfaatkan memori yang dapat diprogram untuk menyimpan instruksi instruksi dan untuk mengimplementasikan fungsi fungsi semisal logika, sequencing, pewaktu (Timing), pencacahan (counting) dan aritmatika guna untuk mengontrol mesin – mesin dalam industri.

2.      Beberapa keuntungan penggunaan PLC adalah :
a.       Kehandalan
b.      Kebutuhan ruang yang lebih kecil
c.       Dapat diprogram untuk aplikasi baru
d.      Dapat melakukan lebih banyak fungsi
e.       Lebih mudah diperbaiki
f.       Relatif murah.
g.       dapat mengendalikan sistem kontrol pada mesin-mesin industri secara otomatis

3.      Didalam PLC Baterai backup sangatlah diperlukan dalam menjalankan rangkaian ini. Semua rangkaian untuk system dapat manggunakan PLC tergantung logic yang kita inginkan. Serta enempatan alamat pada ladder diagram sangatlah penting.
  
DAFTAR PUSTAKA




No comments:

Post a Comment