Pengertian PLC dan Jenisnya

 Pengertian PLC

Sebuah PLC (Programmable Logic Controller) adalah sebuah alat yang digunakan untuk menggantikan rangkaian sederetan relay yang ada pada sistem kontrol konvensional. PLC bekerja dengan cara mengamati masukan (melalui sensor), kemudian melakukan proses dan melakukan tindakan sesuai yang dibutuhkan, berupa menghidupkan atau mematikan keluaran. Program yang digunakan adalah berupa ladder diagram yang kemudian harus dijalankan oleh PLC. Dengan kata lain PLC menentukan aksi apa yang harus dilakukan pada instrument keluaran yang berkaitan dengan status suatu ukuran atau besaran yang diamati. Proses yang di kontrol ini dapat berupa regulasi variabel secara kontinyu seperti pada sistem - sistem servo, atau hanya melibatkan kontrol dua keadaan (on/off) saja, tetapi dilakukan secara berulang-ulang seperti umum dijumpai pada mesin pengeboran, sistem konveyor dan lain sebagainya.

PLC secara bahasa berarti pengontrol logika yang dapat diprogram, tetapi pada kenyataannya, PLC secara fungsional tidak lagi terbatas pada fungsi-fungsi logika saja. Sebuah PLC dewasa ini juga dapat melakukan perhitungan-perhitungan aritmatika yang relatif kompleks, fungsi komunikasi, dokumentasi dan lain sebagainya. PLC banyak digunakan pada aplikasi-aplikasi industri, misalnya pada proses pengepakan, perakitan otomatis dan lain-lain. Hampir semua aplikasi kontrol listrik membutuhkan PLC. Alasan utama perancangan PLC adalah untuk menghilangkan beban ongkos perawatan dan penggantian sistem kontrol mesin berbasis relay . Adapun ciri atau karateristik PLC memiliki beberapa aspek sebagai berikut :

a.       PLC sebenarnya suatu sistem berbasis mikroprosesor yang memiliki fungsi - fungsi dan fasilitas utama dari sebuah mikro komputer.

b.       PLC diprogram melalui programming unit yang bisa berupa terminal komputer dengan VDU (Video Display Unit) dan keyboard atau dengan terminal portabel khusus (mirip kalkulator dengan tampilan LCD). Pada saat ini PLC dapat di program melalui PC.

c.       PLC mengontrol suatu alat berdasarkan status masukan/keluaran suatu alat dan program.

Sehingga pengertian PLC yang awalnya berfungsi menggantikan peran relay, dapat diartikan sesuai kata penyusunnya adalah sebagai berikut  :

a.       Programmable yaitu menunjukkan kemampuannya yang dapat dengan mudah diubah-ubah sesuai program yang dibuat dan kemampuannya dalam hal memori program yang telah dibuat.

b.       b. Logic yaitu menunjukkan kemampuannya dalam memproses input secara aritmatik (ALU) dengan melakukan proses membandingkan, menjumlahkan, mengkalikan, membagi, dan mengurangi.

c.       c. Controller yaitu menunjukkan kemampuannya dalam mengontrol dan mengatur proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan.

Selanjutnya berdasarkan jumlah input/output yang dimilikinya ini, secara umum PLC dapat dibagi menjadi tiga kelompok besar yaitu :

1.       PLC mikro, PLC dapat dikategorikan mikro jika jumlah input/output pada PLC ini kurang dari 32 terminal. Berikut ini adalah gambar salah satu jenis PLC mikro yang ditunjukkan pada Gambar 2.1 di bawah ini. 

Gambar 2.1 PLC mikro OMRON type CJ1M

1.       PLC mini, kategori ukuran mini adalah jika PLC tersebut memiliki jumlah input/output antara 32 sampai 128 terminal. Berikut ini adalah gambar salah satu jenis PLC mini yang ditunjukkan pada Gambar 2.2 di bawah ini.

 

Gambar 2.2 PLC mini OMRON type CP1L

1.       PLC large, PLC ukuran ini dikenal juga dengan PLC tipe rack dimana PLC dapat dikategorikan sebagai PLC besar jika jumlah input/outputnya lebih dari 128 terminal. Berikut ini adalah gambar salah satu jenis PLC mini yang ditunjukkan pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 PLC large OMRON type CJ series

2.2       Fungsi PLC

PLC ini dirancang untuk menggantikan satu rangkaian relay sequensial dalam suatu sistem kontrol. Selain dapat diprogram, alat ini juga dapat dikendalikan, dan dioperasikan oleh orang yang tidak memiliki pengetahuan di bidang pengoperasian komputer secara khusus. PLC ini memiliki bahasa pemrograman yang mudah dipahami dan dapat dioperasikan bila program yang telah dibuat dengan menggunakan software yang sesuai dengan jenis PLC yang digunakan sudah dimasukkan.

Alat ini bekerja berdasarkan input-input yang ada dan tergantung dari keadaan pada suatu waktu tertentu yang kemudian akan meng-on atau meng-off kan output-output. PLC juga dapat diterapkan untuk pengendalian sistem yang memiliki output banyak. Banyak hal yang

dapat dilakukan oleh PLC, yaitu sebagai  :

1.       Sequence Control

a.       Pengganti relay control logic.

b.       Timers/counters.

c.       Pengganti pengendali yang berupa papan rangkaian elektronik.

d.       Pengendali mesin dan proses.

2.       Kontrol Canggih

a.       Operasi aritmatik ( +, -, x, : ).

b.       Penanganan informasi.

c.       Kontrol analog (suhu, tekanan, dan lain-lain).

d.       PID (Proposional Integrator Differensiator).

e.       Servo motor control.

f.        Stepper motor control.

3.       Kontrol Pengawasan

a.       Proses monitor dan alarm.

b.       Monitor dan diagnosa kesalahan .

c.       Antarmuka dengan komputer (RS 232 / RCS 485).

d.       Antarmuka dengan printer / ASCII.

e.       Jaringan kerja otomasi pabrik.

f.        Local Area Network.

g.       Wide Are Network.

2.3       Kelebihan PLC

Sistem kontrol menggunakan PLC mempunyai banyak keuntungan dibandingkan sistem kontrol menggunakan peralatan kontrol yang dirangkai secara listrik seperti relay atau kontaktor yaitu :

a.     PLC didesain untuk bekerja dengan kehandalan yang tinggi dan jangka waktu pemakaian yang lama pada lingkungan industri.

b.     Jika sebuah aplikasi kontrol yang kompleks dan menggunakan banyak relay, maka akan lebih murah apabila kita menggunakan/memasang satu buah PLC sebagai alat kontrol.

c.     PLC dapat dengan mudah diubah-ubah dari satu aplikasi ke aplikasi lain dengan cara memprogram ulang sesuai yang kita inginkan.

d.     PLC dapat melakukan diagnosa dan menunjukkan kesalahan apabila terjadi gangguan sehingga ini sangat membantu dalam melakukan pelacakan gangguan.

e.     PLC juga dapat berkomunikasi dengan PLC lain termasuk juga dengan komputer. Sehingga kontrol dapat ditampilkan di layar komputer, di dokumentasikan, serta gambar kontrol dapat dicetak dengan menggunakan printer.

f.      Mudah dalam melakukan pelacakan gangguan kontrol.

PLC mempunyai kemampuan menggantikan logika dan pengerjaan sirkit kontrol relay yang merupakan instalasi langsung. Rangkaian kontrol cukup dibuat secara software. Pengkabelan hanya diperlukan untuk menghubungkan peralatan input dan output. Hal ini mempermudah dalam mendesain dan memodifikasi rangkaian, karena cukup dengan mengubah program PLC.

2.4       Struktur Unit PLC

Secara umum PLC terdiri dari dua komponen utama (Gambar 2.4)  yaitu :

1.          Central Processing Unit (CPU)

Unit processor atau Central Processing Unit (CPU) adalah unit yang berisi mikroprosessor yang mengolah sinyal-sinyal input dan melaksanakan pengontrolan, sesuai dengan program yang disimpan di dalam memori, lalu mengkomunikasikan keputusan-keputusan yang diambilnya sebagai sinyal-sinyal kontrol ke interface output.

Fungsi CPU adalah mengatur semua proses yang terjadi di PLC. Ada tiga komponen utama penyusun CPU ini, yaitu processor, memory dan power supply.

2.          Sistem Antarmuka Input/Output

Pada umumnya informasi data pada PLC dinyatakan dalam bentuk tegangan listrik antara 5-15 VDC, sedangkan sistem tegangan di luar bervariasi antara 24-240 VDC maupun AC. Unit I/O dimaksudkan untuk interfacing antara besaran kedua tersebut. Adapun komponen utama PLC ditunjukkan pada Gambar 2.4 di bawah ini.

Gambar 2.4 Blok diagram PLC

Konfigurasi fisik PLC terbagi menjadi dua yaitu sebagai berikut  :

1.          Fixed

Terdiri dari bagian processor, masukan-keluaran, catu daya dalam satu unit.

2.           Modular

PLC modular terdiri dari chassis di mana catu daya, CPU dan semua modul masukan dan keluaran sebagai perangkat keras yang dapat dipasang dan dilepas secara terpisah.Untuk mengetahui blok diagram keseluruhan PLC ditunjukkan pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Blok diagram keseluruhan PLC

2.5       Data dan Memori PLC

Aturan penulisan memori PLC adalah :

a.     Word atau channel yang terdiri dari 16 bit, ditulis XXX.

b.    Bit atau contact yang terdiri dari 1 bit, ditulis XXXXX .

c.     Dua angka yang paling belakang (di garis bawahi) menunjukkan nomor contact dan, sisa angka yang di depan menunjukkan nomor channel.

Memori juga merupakan elemen yang terdapat pada CPU yang berupa IC (integrated circuit). Karateristik memori ini mudah dihapus dengan mematikan catu daya. Seperti halnya sistem komputer, memory PLC terdiri atas RAM dan ROM. Kapasitas memory antara satu PLC dengan yang lain berbeda-beda tergantung pada type dan pabrik pembuatnya. Beberapa pabrik menyatakan ukuran memory dalam byte, ada juga yang kilobyte, dan ada pula yang dinyatakan dengan jumlah instruksi yang dapat disimpan.

2.6       Power Supply PLC

Sumber tegangan yang dibutuhkan oleh CPU, memori dan rangkaian lain adalah sumber tegangan DC, umumnya untuk komponen digital diperlukan tegangan searah 5 volt. Port power supply PLC ditunjukkan pada Gambar 2.6 di bawah ini.

Gambar 2.6 Port power supply PLC .

2.7       I/O Modul

Modul input mempunyai beberapa fungsi di antaranya :

1.              Mendeteksi ketika sinyal diterima dari sensor.

2.              Mengkonversi sinyal input menjadi level tegangan yang bisa diterima processor.

3.              Mengirim sinyal ke indikator input PLC sehingga bisa diketahui input mana yang sedang menerima sinyal

Modul output mempunyai beberapa fungsi di antaranya :

1.       Output unit pada PLC juga berfungsi sebagai interface terhadap peralatan luar.

2.       Output PLC bertindak sebagai switch terhadap power supply untuk mengoperasikan peralatan output (misal : relay, solenoid valve dan lain-lain).

3.       Komponen yang biasa dipakai PLC sebagai bagian output unit adalah relay untuk AC/DC, TRIAC untuk AC saja, dan transistor atau FET untuk DC saja.

2.8       PLC siemens

PLC tipe S7-300 merupakan salah satu PLC jenis Simatic produksi Siemens Jerman yang didesain berbentuk modular, sehingga penggunanya dapat membangun suatu sistem dengan mengkombinasikan komponen-komponen atau susunan modul modul S7-300. 

Perangkat Keras PLC Simatic S7-300

Susunan Module PLC Simatic S7-300

Keterangan :

1. Slot Micro Memory Card (MMC)
2. Tampilan status dan error
3. MMC ejector
4. Saklar (switch) mode seleksi
5. Interface 2x2 (PtP atau DP)
6. Interface 1x1 (MPI)
7. Koneksi power supply
8. Koneksi input dan output

    Prinsip PLC siemens

A.      Diagram Ladder

Diagram ladder berbentuk jaringan sakelar yang dihubungkan secara seri dan paralel dan hasilnya disimpan di dalam memori tertentu. Keberhasilan dari jaringan ladder membawa data logika dari input ke output tergantung dari program yang dibuat. Diagram ladder bentuknya seperti tangga dibatasi oleh dua garis vertikal. Sisi kiri untuk aliran daya masukan positif, sisi kanan untuk keluaran.Sistem penulisan dengan cara ladder diagram ini populer digunakan orang karena sudah banyak digunakan dalam penggambaran rangkaian kontrol dengan menggunakan relay dan kontaktor. Ladder diagram akan menyederhanakan pergantian sistem kontrol berbasis relay oleh PLC serta memudahkan pemrograman oleh control engineer yang sudah familiar dengan disain sistem kontrol berbasis relay. Sedangkan telah diketahui bahwa PLC merupakan pengembangan dari kontrol relay. Pada penulisan ladder diagram, terdapat tampilan urutan kerja sinyal listrik sesuai dengan aksi yang diberikan. Logika pemikirannya sama seperti gambar pada diagram relay, yang berbeda adalah simbolnya saja.

   2.9   PLC OMRON CPM 1A 

Definisi PLC menurut National Electrical Manufactures Association (NEMA) adalah suatu alat elektonika digital yang menggunakan memori yang dapat diprogram untuk menyimpan instruksi-instruksi dari suatu fungsi tertentu seperti logika, sekuensial, pewaktu, pencacah dan aritmatika untuk mengendalikan mesin dari suatu proses.

PLC Omron CPM1A merupakan salah satu tipe PLC yang memiliki kecepatan yang tinggi yang dirancang untuk operasi kontrol yang memerlukan jumlah I/O dari 10 sampai 100 buah I/O. Selain itu, PLC ini memiliki kemudahan dalam penginstalan, pengembangan, dan pemasangan sistem. 

      

Gambar 2.1 PLC Omron CPM1A 40 I/O.

Keuntungan PLC dibandingkan dengan suatu sistem logika relay atau rangkaian konvensional, antara lain :

A.      Sistem PLC

o Mudah dalam pengoperasian,

o Mudah dalam perawatan,

o Mudah dalam pelacakan gangguan,

o Konsumsi daya listrik relative rendah,

o Modifikasi sistem lebih sederhana.

B.      Panel Kontrol Konvensional

o Perawatan relatif komplek,

o Komplek dalam pengoperasian,

o Mahal dalam perawatan,

o Pelacakan kesalahan sistem lebih sulit,

o Konsumsi daya listrik relatif tinggi,

o Modifikasi sistem membutuhkan waktu yang lama.

C.      Keuntungan dari penggunaan PLC dalam otomasi, antara lain:

o Waktu implementasi proyek singkat,

o Modifikasi lebih mudah dilakukan,

o Biaya proyek dapat dikalkulasi dengan akurat,

o Training penguasaan teknik lebih cepat,

o   Perancangan mudah diubah dengan software, perubahan dan penambahan dapat dilakukan pada software.

o Aplikasi kontrol yang luas,

o   Perawatan yang mudah, Indikator dan output dengan cepat dan mudah dapat segera diketahui.

o Keandalan tinggi