Buku Plc Jadi

Disusun oleh:

A.N. Afandi, S.T., M.T.

UNTUK KALANGAN SENDIRI

T E K N I K E L E K T R O F A K U L T A S T E K N I K U N I V E R S I T A S N E G E R I M A L A N G

i

KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, berkat rahmat dan hidayahnya, serta sejalan dengan Program Pengembangan Teknik Elektro Universitas Negeri Malang, maka buku ini dapat diselesaikan. Buku ini berisi tentang pengetahuan dasar dalam bidang pengendalian menggunakan PLC, yang dapat digunakan sebagai buku acuan untuk perkuliahan. Selanjutnya buku ini memuat tentang perkembangan sistem pengendalian, konsep dasar pengendalian, aturan dan cara pembuatan program, struktur PLC dan pemrograman, dasar-dasar perencanaan, serta beberapa studi kasus untuk dikembangkan. Akhirnya semoga buku dapat bermanfaat bagi pembaca.

Malang, 4 Juli 2006 Penyusun

ii

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ................................................................................ i DAFTAR ISI............................................................................................... ii Bab 1: SISTEM PENGENDALIAN........................................................... 1

1.1. Perkembangan Sistem Kendali ................................................... 1 1.2. Sistem Pengendalian Terbuka..................................................... 3 1.3. Sistem Pengendalian Tertutup .................................................... 3 1.4. Ilustrasi Sistem Pengendalian ..................................................... 4

Bab 2: STRUKTUR PLC............................................................................ 6

2.1. PLC............................................................................................. 6 2.2. Keunggulan PLC ........................................................................ 8 2.3. Bagian PLC................................................................................. 10 2.4. Prinsip Kerja PLC....................................................................... 16

Bab 3: DASAR-DASAR OPERASI LOGIKA........................................... 17

3.1. Gerbang Logika .......................................................................... 17 3.2. Logika NOT................................................................................ 17 3.3. Logika AND ............................................................................... 18 3.3. Logika OR .................................................................................. 19 2.3. Mark............................................................................................ 20

Bab 4: INPUT DEVICES ........................................................................... 22

4.1. Saklar Kontak ............................................................................. 21 4.2. Saklar Tumpuk ........................................................................... 21 4.3. Saklar Sandung ........................................................................... 21 4.5. Saklar tuas................................................................................... 24 4.6. Limit Switch ................................................................................ 24 4.7. Sensor ......................................................................................... 25

Bab 5: OUTPUT DEVICES ....................................................................... 26

5.1. Motor Arus Bolak-balik 3 Fasa .................................................. 26 5.2. Motor Arus Bolak-balik 1 Fasa .................................................. 27 5.3. Motor Arus Searah...................................................................... 28 5.4. Relay ........................................................................................... 30 5.5. Contactor .................................................................................... 31 5.4. Lampu......................................................................................... 31 5.5. Kompor Listrik ........................................................................... 32

Bab 6: SISTEM PEMROGRAMAN PLC.................................................. 33

6.1. Penentuan Input/Output .............................................................. 33 6.2. Standar Pemrograman................................................................. 35 6.3. Instruksi Dasar PLC.................................................................... 40 6.3. Pemasukan dan Instalasi Program PLC...................................... 41

iii

Bab 7: OPERASI KHUSUS ....................................................................... 42

7.1. Interlock (IL) dan Interlock Clear (ILC) .................................... 42 7.2. Timer (TIM)................................................................................ 44 7.3. SET/RESET................................................................................. 48 7.4. Counter Reversible Counter ....................................................... 50 7.5 DIFU dan DIFD........................................................................... 53 7.6. Operasi MOVE (MOV)............................................................... 55 7.7. TON-TOF ................................................................................... 56 7.7. CTU-CTD................................................................................... 56

Bab 8: DASAR-DASAR PERENCANAAN.............................................. 57

8.1. Analisis Kebutuhan..................................................................... 57 8.2. Desain ......................................................................................... 58 8.3. Pengujian .................................................................................... 59 8.4. Implementasi .............................................................................. 59 8.5. Perbaikan & Perawatan .............................................................. 59

Bab 9: ANALYSIS SHEET........................................................................ 60

9.1. Operasi NOT............................................................................... 60 9.2. Operasi AND .............................................................................. 61 9.3. Operasi OR ................................................................................. 62 9.4. Operasi OR-AND ....................................................................... 63 9.5. Operasi AND-OR ....................................................................... 64 9.6. Operasi Satu Beban .................................................................... 65 9.7. Operasi Dua Beban ..................................................................... 66 9.8. Operasi Tiga Beban .................................................................... 67 9.9. Operasi Motor............................................................................. 68 9.10. Operasi Motor dan Lampu........................................................ 69

Bab 10: Case banks ..................................................................................... 70

10.1. Case 1 ....................................................................................... 70 10.2. Case 2 ....................................................................................... 71 10.3. Case 3 ....................................................................................... 72 10.4. Case 4 ....................................................................................... 73 10.5. Case 5 ....................................................................................... 74 10.6. Case 6 ....................................................................................... 75 10.7. Case 7 ....................................................................................... 76 10.8. Case 8 ....................................................................................... 77 10.9. Case 9 ....................................................................................... 78 10.10. Case 10 ................................................................................... 79 10.11. Case 11 ................................................................................... 80

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 81

1

Bab 1 SISTEM PENGENDALIAN

1.1. Perkembangan Sistem Kendali

Pengendalian suatu peralatan atau plant pada dasarnya merupakan

pengaturan yang diharapkan keluarannya sesuai dengan kemauan yang

diinginkan, atau dengan kata lain bahwa hasil dari pengendalian tersebut harus

sesuai dengan yang direncanakan dan memiliki penyimpangan yang kecil sebagai

akibat kesalahan yang terjadi.

Misalnya mengatur ketinggian air yang masuk dalam suatu bejana, maka

bila dikehendaki tinggi maksimum pada air 30 centimeter, maka setelah dilakukan

pengendalian pengisian air tersebut harus menghasilkan ketinggian air 30

centimeter atau mendekati 30 centimeter dengan nilai kesalahan yang mungkin

terjadi. Dengan demikian harus dilakukan pengaturan sedemikian rupa supaya

pengisian air pada bejana tersebut mencapai ketinggian 30 centimeter atau

mendekati 30 centimeter dengan derajat kesalahan yang sekecil mungkin.

Oleh karena itu, untuk mendapatkan sistem pengendalian yang sesuai

dengan keinginan maka dilakukan berbagai penelitian, sehingga menghasilkan

penemuan yang dapat diterapkan dalam pengendalian plant atau peralatan. Secara

umum sistem pengendalian berkembang mengikuti berbagai tahapan penemuan

yang dapat diterapkan oleh suatu objek atau plant tertentu.

2

Pada tahun 1572-1633 seorang ahli mekanik Jerman menemukan pengatur

suhu, yaitu Cornelis Drebbel. Bahwa suhu dalam ruangan dapat dipertahankan

konstan, selanjutnya penemuan ini digunakan untuk mengatur suhu pada

inkubator dan pada tungku-tungku percobaan kimia. Pengatur ini didasarkan pada

sebuah alat yang dapat mengalirkan udara panas ke dalam ruangan, sehingga suhu

yang dinginkan tercapai.

Pada masa berikutnya, yaitu tahun 1729-1786 seorang ahli dari Amerika

menemukan pengatur suhu yang menggunakan peredam FLUE yang dapat

mengendalikan pengapian dan suhu, yaitu Lancaster dari Pennsylvania.

Pengaturan pada model ini didasarkan pada tekanan yang timbul akibat adanya

penyebaran udara panas, penyebaran udara panas digunakan untuk menutup

FLUE yang dapat menurunkan kecepatan pengapian.

Kemudian penemuan dan perbaikan terus dilakukan untuk meningkatkan

kinerja dan kemampuan alat pengendaliannya, selanjutnya perbaikan dan

penemuan dalam bidang pengaturan suhu dan tekanan terus berkelanjutan.

Pada generasi berikutnya, sejalan dengan penemuan berbagai sistem

pengendalian, maka pada tahun 1788 Mathew Boultan dan James Watt

menemukan governor sentrifugal yang sangat bermanfaat sekali dalam pengaturan

kincir dan uap. Hal ini mendorong semakin berkembangnya penemuan yang

semakin aplikatif untuk dunia industri. Sebagaimana perkembangan dewasa ini

yang mengarah pada otomatisasai pengendalian industri.

3

1.2. Sistem Pengendalian Terbuka

Sistem pengendalian terbuka sering juga disebut dengan istilah sistem

pengendalian open loop atau sistem terbuka, pengendalian pada jenis ini

menyatakan bahwa keluaran dari sistem yang dikendalikan tidak berpengaruh

terhadap masukan atau input, dengan demikian sepenuhnya sistem tidak

terpengaruh oleh keluaran yang dihasilkan Jadi pada sistem ini tidak ada umpan

balik yang mengarah sebagai masukan sistem.

Gambar 1.1. Sistem pengendalian terbuka

1.3. Sistem Pengendalian Tertutup

Sistem pengendalian tertutup merupakan sistem pengendalian yang sinyal

keluarannya mempunyai pengaruh langsung terhadap masukan yang bekerja pada

sistem. Dengan demikian sistem pengendalian ini mempunyai umpan balik

terhadap masukan atau dikenal dengan istilah sistem closed loop atau sistem

tertutup.

Gambar 1.2 Sistem pengendalian tertutup

Input Controller Output Plant

Input Controller Output Plant

Measurement Instrument

4

1.4. Ilustrasi Sistem Pengendalian

Sistem pengendalian dapat dilakukan pada berbagai plant atau peralatan,

tetapi harus mempertimbangan hal-hal yang berkaitan dengan plant tersebut,

terutama terhadap apa yang akan diatur atau yang ingin dikendalikan.

Misalnya mengendalikan tekanan pada suatu tungku, tekanan pada tungku

dikendalikan dengan menggunakan damper, yaitu sangat tergantung pada posisi

damper yang bekerja. Kemudian tekanan tersebut diukur dengan elemen ukur atau

alat ukur tekanan, dan dapat pula dikonversikan menggunakan sensor ke besaran

yang lain untuk mendapatkan sinyal yang dapat diumpanbalikan sebagai masukan,

sehingga dapat memperbaiki nilai tekanan yang dihasilkan, agar sesuai dengan

yang diinginkan pada sistem pengendaliannya.

Gambar 1.3 Sistem pengendalian tekanan

Begitu pula pengendalian pada kecepatan yang menggunakan governor hasil

penemuan James Watt pada mesin uap. Yaitu, kecepatan uap yang masuk ke

silinder mesin diatur sesuai dengan selisih kecepatan mesin yang diinginkan. Pada

pengendalian ini, jika kecepatannya menurun, maka gaya sentrifugal dari

5

governor akan mengecil, dan menyebabkan katub pengontrol bergerak keatas,

sehingga uap yang mengalir akan semakin besar. Dengan demikian kecepatannya

akan membesar kembali, karena uap yang menggerakannya semakin besar.

Gambar 1.4 Sistem pengendalian kecepatan

6

Bab 2 STRUKTUR PLC

2.1. PLC

Programmable Logic Controller atau yang sering disingkat dengan nama

PLC, pada dasarnya berfungsi sebagai saklar yang bekerja menurut asas logika,

tetapi PLC mempunyai keuntungan dibandingkan dengan peralatan pengendalian

konvensional yang selama ini digunakan, yaitu mempunyai kelebihan utama:

mampu melakukan pensaklaran dari beberapa masukan/input dan mengendalikan

beberapa keluaran/output. Hal ini yang jarang dapat dilakukan sekaligus oleh

rangkaian pengendalian secara konvensional yang banyak menggunakan relay-

relay pada setiap rangkaiannya.

Saat ini PLC merupakan komponen paling inti pada aplikasi teknologi

pengendalian pada industri, karena PLC dapat diterapkan hampir pada semua jenis

sektor industri, dibandingkan dengan jenis sistem pengendalian lainnya. Hal ini

dikarenakan proses pengendalian pada industri banyak menggunakan rangkaian

relay yang cukup rumit dan berkoordinasi kerja setiap blok yang ada pada unit

proses pengendalian. Dengan keadaan yang seperti itu, semakin menempatkan

PLC sebagai pengendali yang sangat menentukan pada berbagi jenis sektor

industri.

7

PLC pertama kali dikembangkan oleh National Electrical Manufacturer

Assosiation (NEMA) pada tahun 1978. Pada mulanya, PLC dikembangkan

berdasarkan pada mikrokontroler yang telah diterapkan sebagai pengendali pada

industri. Kemudian untuk meningkatkan kinerjanya ditambahkan berbagai fungsi

dan dilengkapi dengan memori yang dapat diprogram dengan menggunakan

instruksi-instruksi khusus untuk mengatur objek yang diinginkan melalui fungsi

masukan dan keluaran yang digunakan untuk mengatur setiap proses pada

industri. Kemudian sistem PLC dikembang secara besar-besaran untuk

meningkatkan fasilitas dan fungsinya yang dapat diterapkan pada industri kimia,

transportasi, dan industri lainnya.

Dengan mengacu pada prinsip dasar yang bekerja pada PLC, maka PLC

dapat memperbaiki kinerja sistem pengendalian yang semula menggunakan cara

konvensional. Karena cara konvensional tersebut memiliki kelemahan, beberapa

diantaranya:

a) Membutuhkan pengawatan yang banyak.

b) Untuk pengembangan sistem pengendaliannya membutuhkan kerja ulang

dalam pengaturan dan penataannya.

c) Pengawatan dan pemasangan relatif komplek dan rumit.

d) Perlu penambahan dan pembagian kontaktor untuk meningkatkan kinerja

sistem.

e) Relatif mahal, karena memerlukan banyak relay bila sistemnya besar untuk

pengendaliannya.

8

Pada dasarnya fungsi utama PLC menggantikan kerja relay, tetapi

mempunyai kemampuan lain dalam operasi-operasi yang dijalankannya, sehingga

PLC sekarang berkembang dalam sistem komputer yang mempunyai kemampuan

luas, seperti operasi aritmatik, mengkonversikan digital/analog, membandingkan,

dan menjalankan operasi lainnya.

PLC bekerja menurut instruksi-instruksi internal yang telah dimasukan

melalui komputer atau console berdasarkan perintah yang ingin dijalankan, serta

operasi ini sangat tergantung pada input output yang diinginkan untuk bekerja.

2.2. Keunggulan PLC

PLC saat ini menjadi alat pengendali yang paling utama pada suatu industri,

karena memiliki keunggulan yang sering tidak ditemukan pada sistem

pengendalian konvensional yang banyak menggunakan relay dan lainnya. Adapun

keunggulan tersebut, antara lain:

a) Fleksibel, yaitu bila dulu kebutuhan sistem pengendali untuk pengendalian

pada suatu industri tergantung pada jumlah mesin yang akan dikendalikan, dan

perlatan yang ada. Tapi dengan PLC hal tersebut tidak perlu dilakukan lagi,

karena PLC memiliki input output yang banyak, dapat dipilih sesuai yang ada,

dan hanya perlu mengkoordinasikan dengan pengaturan sistemnya.

b) Implementing changes and correcting error, yaitu untuk melakukan

perubahan sistem pengendalian yang lama tidak rumit, hanya melakukan pada

perubahan programnya, kadang tanpa melakukan perubahan pengawatan

peralatan yang ada. Serta dapat mendeteksi kesalahan secepatnya pada PLC

dengan melihat programnya.

9

c) Large quantities of contact, yaitu otomatisasi yang mampu mengganti posisi

relay yang membutuhkan banyak kontak mekanik, serta pengawatannya rumit,

dan memerlukan penanganan yang relatif sulit bila terjadi tidak kontak.

Dengan PLC hal itu jarang ditemukan, karena kontak pada PLC diwakili oleh

internal relay yang terpadu dengan PLC.

d) Lower cost, yaitu murah, mengingat teknologi microchip semakin pesat

berkembang, dan dimungkinkan penggunaan ukuran PLC yang semakin kecil

dengan kemampuan tinggi, sehingga investasinya lebih murah.

e) Pilot running, yaitu dengan menggunakan PLC dapat dilakukan pengetesan

program sistem pengendaliannya, tanpa dilakukan pengetesan dilapangan

terlebih dahulu, hal ini hanya dilakukan dengan komputer dan melihat

keluaran PLC yang akan digunakan.

f) Visual observation, yaitu dapat mengamati input/output secara online, semua

pengawatan dan pengalamatan dapat dilihat dan diurut dengan menggunakan

address yang digunakan.

g) Speed of operation, yaitu kecepatan kerja sistem pengendalian tidak

tergantung pada banyaknya relay dan kontaktor yang digunakan, tetapi hanya

tergantung pada setting dan perintah yang diprogramkan.

h) Easy of ladder diagram, yaitu lebih mudah memahami dan membuat sistem

kontrol yang digunakan, dengan mengerti dasar-dasar logika yang dipakai

PLC, tanpa melihat single line dan pengawatan sistem yang akan diatur.

i) Reability, yaitu lebih andal, karena bekerja secara otomatis, dan berdasarkan

perintah yang diprogramkan pada PLC.

10

j) Simplicity of ordering control, yaitu lebih sederhana dan mudah dalam

penataan dan pemrograman, karena banyak peralatan yang digunakan pada

sistem pengaturan sudah diwakili oleh fungsi internal dalam PLC.

k) Documentation, yaitu semua program yang telah dibuat untuk suatu sistem

pengaturan dapat didokumentasikan ataupun disimpan dalam bentuk printout

atau file, khususnya yang diprogramkan dengan komputer.

l) Security, yaitu lebih aman, karena program yang dimasukan dapat diproteksi

dengan password.

2.3. Bagian PLC

Untuk menjalankan fungsinya sebagai unsur utama dalam pengendalian,

PLC memeliki beberapa bagian utama sebagai berikut:

1. Central processing unit (CPU)

Central processing unit (CPU) yaitu berfungsi untuk mengambil

intruksi dari memori kemudian mengkodekan dan mengeksekusi intruksi

tersebut. Selama proses tersebut, CPU menghasilkan sinyal kendali sesuai

dengan proses program yang ada, menghubungkan input dan output sesuai

instruksi yang digunakan. Pada pemrosesan data, prosesor memproses dan

menyimpan semua program yang telah dimasukan, dalam memproses

program PLC menyesuaikan dengan keadaan input dan output sesuai

dengan program yang telah dimasukan.

CPU mengambil instruksi dari memori, mengkodekan dan kemudian

mengekskusi instruksi tersebut. Selama proses tersebut, CPU menentukan

keputusan untuk pengontrolan atau menghasilkan sinyal kontrol,

11

mentransfer data dari input output, serta melaksanakan fungsi aritmetik dan

logika, dan mendeteksi sinyal dari luar CPU.

Pada dasarnya CPU terdiri atas register, control unit (CU), dan

aritmatic logical unit (ALU). Register merupakan penyimpan data

sementera yang dapat digunakan selama pengekskusian program. Register

ini akan mempercepat suatu proses, karena data yang sering dipakai

diletakan pada register, sehingga bila CPU memerlukan tidak perlu

membacanya dari memory. Control unit (CU) mengendalikan atau

mengarahkan urutan operasi pada prosesor dan mengirim sinyal pengendali

untuk mengkoordinasikan aliran informasi dan data antar bagian pada

prosesor, seperti mentransfer atau sebaliknya, mengambil data dari input

image table, mengirim data ke output image table, dan operasi-operasi

lainnya dalam prosesor. Selain itu unit pengendali juga memberi respon

terhadap sinyal dari luar. Aritmatic logical unit berfungsi untuk melakukan

operasi-operasi logika dan aritmatika, seperti penjumlahan, perkalian,

penambahan, pembagian, dan operasi logika lainnya.

2. Memory

Memory yaitu untuk menyimpan semua fungsi atau instruksi dan data

yang dimasukan sesuai program yang ada. Sebelum PLC digunakan untuk

pengontrolan sistem, maka harus memasukan instruksi sesuai dengan

mnemonic-nya yang dibuat dalam suatu program. Instruksi tersebut

dimasukan dan disimpan secara berurutan dengan otomatis. Menurut

jenisnya memory dapat dibagi menjadi dua, yaitu random acces memory

(RAM) dan read only memory (ROM).

12

a. RAM merupakan penyimpan data yang digunakan sesaat dalam operasi

program dan data dapat dituliskan kedalam address atau alamat pada

image table. Oleh karena itu RAM adalah memory yang dapat

dibaca/ditulis atau read write memory. RAM merupakan penyimpanan

yang volatile, karena penyimpanan datanya adalah sementara,

maksudnya apabila catu dayanya hilang, maka data yang tersimpan pada

RAM akan hilang atau rusak. RAM terbagi menjadi dua, RAM yang

bersifat dinamik dan RAM yang bersifat statik. RAM dinamik adalah

RAM yang menggunakan kapasitor sebagai media penyimpanannya.

Kelebihan RAM jenis ini adalah relatif lebih cepat dan mempunyai

disipasi daya yang cukup kecil. RAM dinamik ini memerlukan saluran

refresh setiap waktu tertentu dari mikroprosesor yang digunakan sebagai

sarananya. RAM statik adalah RAM yang mempunyai media

penyimpanannya dari transistor. RAM statik mempunyai disipasi daya

yang cukup besar, kelebihan dari memory jenis ini adalah mudah

fabrikasinya dan cukup murah untuk diproduksi.

b. ROM adalah elemen memory yang ditempatkan dalam sebuah chip

rangkaian terpadu yang isinya tidak dapat diubah oleh programer. ROM

berisi suatu pola yang tetap dari data-data biner yang telah dibentuk

pada saat ROM tersebut dibuat. ROM menyimpan data-data penting

untuk operasi PLC dan data tersebut tidak akan hilang apabila catu daya

dimatikan, oleh karena itu ROM disebut memory non volatile. Ada

bebrapa jenis ROM yang dapat diprogram, sehingga dapat dirubah

isinya. ROM yang tidak dapat diprogram oleh pemakai disebabkan

13

karena pada waktu ROM tersebut diproduksi, memory sudah diisi.

Tetapi ROM yang bisa diprogram oleh pemakai disebut programmable

read only memory (PROM). Tetapi ada jenis lain juga, yaitu: erasable

programmable read only memory (EPROM), electrically erasable

programmable read only memory (EEPROM), electrically alterable

read only memory (EAROM).

c. Variable data memory, yaitu merupakan bagian dari memory proccessor

yang menyimpan data variable dan data numerik. Tipe data yang

terdapat pada memory ini adalah:

• Pe-reset nilai dari timer, jumlah detik dari timer yang tersedia

untuk menghasilkan sinyal time out.

• Akumulasi nilai dari timer, jumlah waktu yang berlaku sejak timer

itu bekerja.

• Pe-reset nilai dari counter, jumlah dari counter yang dihitung

memberikan sinyal hitungan counter.

• Akumulasi nilai counter, jumlah hitungan counter yang telah

terbaca.

• Nilai physical variable dalam proses kontrol, seperti nilai yang

diperoleh dari pengukuran physical variable dengan transducer

dan konversi tegangan analog output transduser ke dalam bentuk

digital dengan melalui konversi analog ke digital.

d. Image table merupakan bagian dari memory proccessor yang

menyimpan keadaan input dan output. Memory yang digunakan adalah

14

RAM, sehingga data akan ada apabila supply daya ada. Image table

terbagi menjadi dua, yaitu input image table dan output image table.

• Input image table berfungsi untuk menyimpan keadaan-keadaan

input. Apabila supply daya sama dengan supply peralatan input,

maka memory akan berharga satu, jika tidak memory akan bernilai

nol.

• Output image table berfungsi menyimpan keadan-keadaan output

dan memberi informasi pada CPU tentang perubahan keadaan

output sesuai dengan hubungan squential dari rangkaian

pengendalian.

Gambar 2.1. Bagian utama PLC

3. Programming device yaitu sering disebut console atau perangkat alat untuk

memasukan instruksi yang digunakan sebagai program bagi pengaturan

sistem yang ada, dan dapat dilakukan dengan komputer. Pada console ini

digunakan untuk memasukan, mengedit, memodifikasi dan memonitor

Central Pocessing Unit CPU

Memory

Output

Input

Output Extern

Input Extern

Power supply

Console Computer Printer

15

program yang ada dalam memory PLC. Programming device terdiri dari dua

bagian utama, yaitu:

• Monitor yang dapat berupa cathode ray tube (CRT) atau liquid

cristal display.

• Papan ketik atau keyboard yang berfungsi untuk memasukan

dan memanggil kembali data atau instruksi yang telah dimasukan.

4. Input output modul yaitu suatu port interface yang menghubungan

rangkaian utama dengan PLC, yang tergantung pada semua peralatan yang

digunakan sebagai input dan output yang diingingkan. Dengan demikian

input output merupakan suatu perangkat elektronik sebagai perantara antara

unit pemroses atau prosesor dengan peralatan input/output luar. Pada bagian

input berfungsi untuk mengkonversikan sinyal digital atau analog yang akan

diproses oleh unit pemroses. Bagian output berfungsi untuk mengeluarkan

sinyal yang telah diolah oleh prosesor untuk menggerakan relay atau

kontaktor yang selanjutnya menggerakan plant atau proses yang dikontrol.

5. Power supply yaitu untuk sumber energi bagi operasional PLC, sangat

tergantung pada spesifikasi tegangan yang ada pada PLC. Unit catu daya ini

merupakan tegangan bolak-balik (AC) yang sebesar 110-220 volt.

Sedangkan untuk supply peralatan input berupa tegangan DC sebesar 12

atau 24 volt. Selanjutnya keluaran dari power supply PLC merupakan

tegangan murni DC sebesar 12 atau 24 volt, tetapi kadang tergantung

spesifikasi PLC.

16

2.4. Prinsip Kerja PLC

Prinsip kerja PLC secara umum dapat dijelaskan, bahwa PLC menerima

data berupa sinyal dari peralatan input dari luar yang dapat berasal dari saklar,

sensor, tombol tekan, dan peralatan input dari luar lainnya. Sinyal tersebut

kemudian oleh modul input diubah menjadi sinyal digital. Kemudian pada bagian

CPU, sinyal-sinyal digital ini diolah sesuai dengan instruksi yang telah dimasukan

atau diprogramkan ke PLC, kemudian ditransfer ke modul output berupa sinyal-

sinyal digital.

Gambar 2.2. Prinsip kerja PLC

Pada PLC terdapat perangkat yang berfungsi sebagai pengolah data input

yang bekerja sesuai dengan instruksi yang diberikan padanya, instruksi-instruksi

tersebut berupa bahasa logika yang umumnya digunakan dalam rangkaian logika

komputer, modul tersebut adalah modul input.

Modul output akan merubah sinyal digital menjadi sinyal analog. Sinyal-

sinyal inilah yang kemudian difungsikan untuk mengaktifkan berbagai keluaran

yang dikehendaki untuk mendapat pengaturan melalui PLC. Peralatan output yang

akan dikendalikan dapat berupa kontaktor, relay, motor, dan lainnya.

in PLC

out

Input Extern

Output Extern

Plant

17

Bab 3 DASAR-DASAR

OPERASI LOGIKA

3.1. Gerbang Logika

Prinsip urutan kerja PLC berdasarkan hubungan-hubungan logika Boolean,

yaitu prinsip logika dengan nilai benar-salah atau 0-1. Hubungan logika dasar ini

meliputi NOT, AND, OR. Hubungan NOT menyatakan suatu pembalikan nilai

masukan. Hubungan AND merupakan hubungan dua atau lebih masukan yang

menyatakan bahwa keluaran tidak akan sama dengan 1, jika tidak semua masukan

tersebut bernilai 1. Hubungan OR menyatakan bahwa sinyal keluaran akan

bernilai 1, bila salah satu atau lebih masukan bernilai 1.

3.2. Logika NOT

Hubungan yang paling sederhana dalam prinsip logika yang digunakan

dalam PLC adalah logika NOT, logika ini bertujuan untuk membalik nilai sinyal

masukan. Misalkan sinyal masukan bernilai 1, maka keluaran hubungan NOT

akan bernilai 0. Demikian juga dengan nilai sinyal masukan 0, akan berubah

menjadi bernilai 1.

18

Tabel 3.1. Masukan dan keluaran logika NOT

Input Output 1 0 0 1

Selanjutnya operasi logika NOT dalam PLC memiliki hubungan terhadap

masukan atau keluaran yang saling dapat dioperasikan satu sama lain.

Operasi

AN I1.0

= Q1.0

Gambar 3.1. Operasi NOT

3.3. Logika AND

Hubungan dasar logika AND menyatakan bahwa keluaran akan berlogika 1,

jika semua masukan yang digunakan bernilai 1. Jika salah satu dari hubungan

masukan AND ada yang bernilai 0, maka keluaran akan bernilai logika 0.

Hubungan yang mewakili AND adalah seperti saklar yang disusun secara seri,

yaitu akan ada aliran listrik bila semua saklar yang digunakan pada posisi on

semua, dengan demikian semuanya bernilai logika 1.

1 A B

Q1.0

I1.0

19

Tabel 3.2. Masukan dan keluaran logika AND

Input 1 Input 2 Output 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1

Selanjutnya operasi logika AND dalam PLC memiliki hubungan terhadap


Operasi

AN I1.0

AN I2.0

= Q1.0

Gambar 3.2. Operasi AND

3.3. Logika OR

Hubungan dasar logika OR menyatakan bahwa sinyal keluaran akan

berlogika 1, kalau salah satu dari masukan yang digunakan berlogika 1. Hubungan

ini menggambarkan suatu susunan saklar paralel yang dihubungkan dengan

beban. Kalau salah satu saklar terhubung singkat, maka beban akan mendapat

aliran listrik. Beban tidak akan mendapat aliran listrik bila semua saklar terbuka

atau semua berlogika 0.

&

K1

S1 S2 S1

S2

K1

I1.0

I2.0

Q1.0

20

Tabel 3.3. Masukan dan keluaran logika OR

Input 1 Input 2 Output 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1

Selanjutnya operasi logika OR dalam PLC memiliki hubungan terhadap


Operasi

AN I5.0

O I8.0

= Q4.0

Gambar 3.3. Operasi AND

2.3. Mark

Mark merupakan penyisipan tanda kurung dalam suatu program, hal ini

dibutuhkan untuk memberikan prioritas yang akan dilakukan. Biasanya

penggunakan tanda kurung ini berkaitan dengan kombinasi logika OR-AND.

Pemberian tanda kurung pada suatu program harus sepasang tanda kurung,

maksudnya setiap tanda kurung pembuka harus ada pasangannya yaitu tanda

kurung penutup. Dengan demikian operasi MARK ini sangat penting sekali untuk

suatu program yang panjang, dimana setiap instruksi terbetuk oleh beberapa

masukan yang berbeda.

OR

K1

S1 S2

K1

S1 S1

Q4.0

I5.0 I8.0

21

Selain itu MARK juga bermanfaat untuk menyederhanakn instruksi

program dengan menggunakan instruksi tertentu yang mewakilinya.

Operasi A( AI1.0 OI2.0 ) A( AI8.0 OI22.0 ) =Q1.0

Gambar 3.4. Operasi MARK

OR

OR

AND

K

A B C D

S1 S2

K1

S8 S22

I1.0 I2.0

Q1.0

I8.0 I22.0

22

Bab 4 INPUT DEVICES

Input devices merupakan peralatan yang digunakan untuk memberikan

sinyal masukan pada input port PLC atau pada input modul PLC, sehingga PLC

mendapat sinyal pengaturan yang sesuai dengan kondisi masukannya. Peralatan-

peralatan yang dapat digunakan sebagai input eksternal antara lain adalah saklar,

baik dalam bentuk konvensional atau otomatis.

Saklar dapat difungsikan sebagai on/off untuk menghubungkan atau

memutuskan aliran arus yang masuk ke input PLC, sehingga ada sinyal input yang

akan masuk ke PLC. Untuk menunjang fungsinya, maka saklar yang akan

digunakan harus memenuhi persyaratan antara lain:

• Dapat dilayani secara aman tanpa memerlukan alat bantu.

• Jumlahnya disesuaikan dengan kapasitas PLC.

• Dalam keadaan terbuka, bagian saklar yang bergerak tidak bertegangan.

• Tidak dapat menghubungkan sendiri karena pengaruh gaya sentrifugal.

• Kapasitas saklar sesuai dengan beban yang ada.

23

4.1. Saklar Kontak

Saklar ini digunakan untuk menyalakan dan mematikan lampu, tetapi juga

dapat digunakan sebagai switch masukan pada instalasi PLC. Kebanyakan saklar

ini diberi nama sesuai dengan jenis kontaknya, antara lain: saklar kutub satu,

saklar kutub dua, saklar seri, saklar tukar, saklar silang, saklar tank, saklar jungkir,

saklar putar dan lainnya.

4.2. Saklar Tumpuk

Saklar tumpuk adalah suatu saklar putar jenis tertutup, saklar ini terdiri dari

susunan sejumlah piringan isolasi dan suatu mekanik penggerak, sebelah atasnya

diberi tutup dari logam. Piringan-piringan tersebut disusun sedemikian hingga

membentuk ruangan-ruangan, dimana ditempatkan kontak-kontak. Mekanik

penggeraknya memiliki pemutusan sesaat dan empat kedudukan, kadang saklar

jenis ini memiki kedudukan yang terhalang, sehingga tidak bisa diputar lebih

lanjut. Saklar jenis tumpuk umumnya memiliki kapasitas arus 16, 25, 63, 100,

200, 350, atau 630 amper.

4.3. Saklar Sandung

Saklar sandung terdiri dari sebuah poros yang dapat berputar dan satu atau

lebih dari satu piringan. Pada pringan-piringan ini terdapat lekuk-lekuk dan pada

porosnya dipasang alat pelayanan.

24

Saklar jenis ini umumnya dilengkapi dengan alat penahan pada setiap

kedudukannya, karena itu pada setiap kedudukan saklar, poros dan piringan-

piringannya ditahan pada kedudukan itu.

Ada juga saklar sandung yang tidak memiliki alat penahan, melainkan

dilengkapi dengan pegas. Kalau saklar demikian diputar ke suatu kedudukan dan

kemudian dilepas, poros dan piringannya akan selalu kembali ke kedudukan

semula, yaitu kedudukan nol.

Alat pelayanan dapat berupa sebuah kenop atau sebuah kunci tusuk yang

dapat diputar dengan tangan. Kadang-kadang juga digunakan motor listrik atau

cara lain untuk menggerakan saklarnya. Jumlah kontak yang terdapat pada setiap

saklar tergantung pada jenis saklarnya dan pada pabrik pembuatnya. Pada setiap

saklar sandung terdapat tiga kontak pada saklarnya.

4.5. Saklar tuas

Saklar tuas memiliki pisau-pisau yang dapat digunakan untuk berputar pada

salah satu ujungnya. Setelah saklarnya dihubungkan pisau-pisau ini dijepit antara

pegas-pegas kuat.

4.6. Limit Switch

Limit switch pada dasarnya merupakan saklar juga, tetapi pengkondisian

on/off sangat bergantung pada posisi atau kedudukan tertentu secara fisik dari

plant yang dikendalikan. Maksudnya kondisi on dan off sangat bergantung

dengan perilaku yang akan dikontrol atau posisi yang mengenai switch tersebut.

25

4.7. Sensor

Secara umum sensor juga merupakan input device atau dapat dikondisikan

sebagaimana saklar yang mampu memberi kondisi on dan off sebagai masukan.

Dengan demikian sensor juga merupakan saklar elektronis yang akan memberi

sinyal bagi input PLC. Biasanya semua jenis sensor dapat digunakan sebagai

input eksternal secara luas, tergantung pada jenis dan parameter yang akan

dijadikan sinyal masukan untuk mengendalikan plant.

26

Bab 5 OUTPUT DEVICES

Output devices merupakan peralatan yang digunakan untuk menyalurkan

sinyal keluaran dari PLC ke bagian yang akan dikendalikan atau plant, sehingga

PLC dapat mengendalikan plant yang ingin diatur sesuai dengan kondisi

masukannya.

5.1. Motor Arus Bolak-balik 3 Fasa

Jenis motor listrik arus bolak-balik dapat dibedakan menjadi dua, yaitu

motor sinkron dan motor asinkron atau induksi. Selain dibedakan atas dua jenis

tersebut, motor ini masih dapat dibedakan lagi menjadi motor satu fasa dan motor

tiga fasa.

Berdasarkan hubungannya, maka untuk motor listrik arus bolak-balik jenis

tiga fasa dapat dibedakan lagi menjadi motor hubungan Y dan motor hubungan

delta. Cara menghubungkan ini sangat tergantung pada hubungan posisi tiap

kumparan yang ada, apakah dihubungan delat atau dihubungan Y.

27

Pada hubungan Y atau bintang memiliki tegangan fasa dan tegangan line

yang berbeda, sedangkan arus yang mengalir sama pada kumparan yang

digunakan untuk hubungan tersebut.

Hampir sama dengan hubungan Y atau bintang, pada hubungan delta juga

memiliki hubungan arus fasa dan arus line. Pada hubungan delta tegangan yang

ada adalah sama antara tegangan fasa dan tegangan line, sedangkan arus mengalir

pada fasa dan line berbeda.

5.2. Motor Arus Bolak-balik 1 Fasa

Berbeda dengan motor arus bolak-balik tiga fasa, maka selain jenis tersebut

terdapat juga jenis motor arus bolak-balik satu fasa. Karena bentuknya yang

sederhana, maka harganya relatif lebih murah dibandingkan dengan jenis tiga

fasa. Kebanyakan motor arus bolak-balik jenis satu fasa banyak digunakan untuk

peralatan yang berdaya kecil dalam alat-alat rumah tangga, seperti kipas angin,

pompa air, mesin pendingin, atau lainnya.

Struktur motor satu fasa ini memiliki rotor sangkar fasa banyak, kecuali

susunan belitan stator. Lilitan yang sesungguhnya bukan berupa belitan terpusat,

melainkan terbagi dalam beberapa celah, sehingga menghasilkan pembagian gaya

gerak magnetik dalam ruang yang mendekati sinusoidal. Beberapa jenis motor

satu fasa bolak-balik antara lain:

a) Motor fasa terpisah (split phase motor}, motor ini mempunyai dua buah

belitan stator yang terdiri dari belitan utama dan belitan bantu, dengan sumbu

yang berbeda 90 derajat listrik didalam ruang. Belitan tambahan mempunyai

28

perbandingan tahanan terhadap reaktansi yang lebih tinggi daripada belitan

utama.

b) Motor jenis kapasitor (capacitor type motor), kapasitor pada motor jenis ini

dapat digunaan untuk memperbaiki motor pada saat dijalankan, kinerja motor,

atau keduanya, hal ini sangat tergantung pada ukuran dan cara

menghubungkan kapasitor pada motor tersebut. Motor ini pada saat start

merupakan motor fasa terpisah, tetapi perbedaan fasa dan waktu antara kedua

arus diperoleh melalui kapasitor yang terpasang secara seri dengan belitan

utama.

c) Motor kutub bayangan, pada motor jenis ini biasanya memiliki kutub

bayangan menonjol dengan sebagian dari masing-masing kutub dikelilingi

lilitan rangkaian terhubung singkat yang terbuat dari tembaga yang disebut

belitan bayangan. Arus imbas yang terdapat pada belitan bayangan

menyebabkan fluksi yang berada dibagian kutub bayangan tertinggal dari

fluksi yang berada dibagian lain.

5.3. Motor Arus Searah

Pada dasarnya motor jenis arus searah hampir sama dengan motor jenis arus

bolak-balik, tetapi hanya berbeda beberapa konstruksi dan bagian-bagian tertentu,

terutama untuk menimbulkan komponen fluksi magnetik pada jangkar didaerah

tertentu antara kutub-kutub utama dibuat kutub komutasi atau kutub bantu,

sehingga loncatan bunga api di sikat-sikat dapat diperkecil pada keadaan kerja

normal atau tidak normal.

29

Pada motor besar jumlah kutub komutasi sama dengan jumlah kutub utama,

sedangkan pada mesin kecil jumlah kutub komutasi sama dengan setengah jumlah

kutub utama.

Selain itu, kumparan penguatan medan pada motor jenis ini dapat disusun

sesuai dengan jenisnya. Kumparan shunt memiliki ciri: jumlah lilitannya banyak,

menggunakan penampang kawat yang kecil, dilalui arus yang kecil, tahanannya

besar, sehingga dapat diparalelkan dengan tegangan jepit jangkar atau dengan

menggunakan sumber yang terpisah. Kumparan seri memiliki ciri: jumlah

lilitannya sedikit, menggunakan penampang kawat yang besar, dapat dilalui arus

yang besar, tahanannya kecil sehingga rugi tegangannya kecil. Kumparan

komutasi memiliki ciri: jumlah lilitannya sedikit, menggunakan penampang kawat

yang besar, dapat dilalui arus yang besar. Kumparan kompenssai memiliki ciri:

pada mesin besar untuk menghilangkan loncatan bunga api di sikat-sikat, tidak

diperlukan pada mesin-mesin berkapasitas kecil, dapat dilalui arus besar,

ditempatkan pada setiap sepatu kutub. Adapun jenis motor arus searah antara lain

adalah sebagai berikut:

a) Motor shunt, pada motor arus searah jenis ini antara kumparan penguatan dan

kumparan jangkar terhubung secara paralel, dengan demikian pada jenis motor

ini tegangan yang bekerja pada kumparan medan dan terminal motor adalah

sama.

b) Motor arus searah seri memiliki hubungan antara kumparan penguatan dan

kumparan jangkar terhubung secara seri, dengan demikian pada jenis motor ini

arus yang bekerja pada kumparan medan dan kumparan jangkar adalah sama,

jadi

30

c) Pada motor arus searah kompon panjang memiliki kumparan seri, kumparan

jangkar dan kumparan shunt, semua kumparan tersebut sangat berpengaruh

dalam menentukan hubungan yang akan dipakai, sehingga menghasilkan

krakteristik yang berbeda. Pada motor arus searab kompon panjang, hubungan

antara kumparan seri dan kumparan jangkar adalah seri, kemudian kedua

kumparan tersebut dihubungan secara paralel dengan kumparan medannya,

sehingga arus yang mengalir pada kumpran seri dan kumpran jangkar adalah

sama, tetapi tegangan yang bekerja pada kumparan medan adalah sama

dengan tegangan pada terminal motor.

d) Motor arus searah kompon pendek memiliki kumparan jangkar dan kumparan

shunt yang tersusun secara paralel, kemudian semua kuparan tersebut diseri

dengan kumparan seri, dengan demikian tegangan antara kumparan jangkar

dan kumparan medan adalah sama, tetapi arus yang mengalir pada ketiga

kumparan tersebut berbeda.

5.4. Relay

Relay merupakan peralatan yang bekerja berdasarkan medan magnet, bila

arus mengalir melalui kumparan medannya, maka relay akan bekerja dan dapat

memutuskan atau menghubungkan konlak utama yang akan menyebabkan

rangkaian dalam hubungan on/off. Dengan demikian bekerjanya sangat ditentukan

oleh bekerja tidaknya kumparan medan yang ada. Relay ini ada yang berkerja

berdasarkan tegangan AC dan ada yang bekerja berdasarkan tegangan DC, hal ini

tergantung pada tegangan yang akan digunakan pada sistem yang dikendalikan.

31

Tetapi secara prinsip relay ini sama bekejanya. Memiliki kontak utama dan

kumparan medan.

5.5. Contactor

Hampir sama dengan relay, kontaktor pada dasarnya bekerja berdasarkan

prinsip magnetik juga, tetapi kebanyakan kontaktor bekerja dengan kapasitas dan

tegangan yang lebih besar. Jenis dari kontaktor ini ada yang satu fasa dan ada

yang tiga fasa. Tetapi pada jenis tertentu, terdapat juga kontaktor yang dapat

direset. Kalau kumparan mendapat tegangan kerja dan ada arus yang mengalir

pada kumparan magnetnya, maka koil akan menarik kontak utama yang

menyebabkan kondisi rangkaian akan menjadi on/off.

5.4. Lampu

Cahaya pada lampu dibangkitkan dengan cara mengalirkan arus listrik

dalam suatu kawat halus atau melalui suatu ruang yang berisi zat tertentu. Dalam

kawat tersebut energi listrik akan diubah menjadi panas dan cahaya, karena arus

listrik yang mengalir pada kawat merupakan elektron yang bergerak bebas dan

menyebabkan benturan-benturan dengan elektron yang terikat pada inti, sehingga

dengan adanya tabrakan ini akan menyebabkan elektron berpindah dan

memancarkan energi dalam bentuk energi dan panas.

Lampu pijar pertama kali dibuat oleh Thomas Alva Edison sekitar tahun

1879. Lampu pertama ini menggunakan benang-benang arang sebagai kawat

untuk menghasilkan cahaya. Kemudian setelah lampu benang arang, menyusul

32

penemuan berikutnya lampu menggunakan kawat pijar yang terbuat dari osmium

dan tantalium. Tetapi perkembangan berikutnya untuk mendinginkan bahan yang

digunakan mulai dimasukan suatu zat pendingin dan memberikan warna pijar.

Dengan adanya penambahan zat ini, lalu mulai banyak digunakan kawat spiral

wolfram.

5.5. Kompor Listrik

Untuk plant yang akan diatur juga bisa digunakan kompor listrik, jenis

kompor listrik memiliki berbagai macam tipe, tetapi secara umum prinsipnya

sama satu dengan lainnya.

a) Pada kompor listrik jenis rata, umumnya terdiri dari besi cor yang disebelah

bawahnya diberi aluran-aluran berbentuk sprial. Spiral-spiral pemanasnya

ditempatkan dalam aluran-aluran tersebut dan ditanam dalam bahan isolasi

keramik.

b) Untuk kompor listrik jenis lingkaran tidak terdapat spiral pemanas, tetapi pada

bagian tengahnya dibuat piringan tipis, sehingga mengurangi kemungkinan

timbulnya tegangan dalam materi piringan tersebut. Untuk mempersingkat

waktu pemanasan, bagian atas piringan dibuat lebih tipis dan daya spiral-spiral

pemanasnya ditingkatkan. Namun, kadang daya spiral pemanasnya dibuat

sedemikian rupa, sehingga suhu piringannya akan menjadi terlalu tinggi.

33

Bab 6 SISTEM PEMROGRAMAN PLC

6.1. Penentuan Input/Output

Secara umum sistem pemrograman pada PLC dapat dilakukan dengan dua

cara, yang pertama dengan menggunakan perencanaan rangkaian kontrol yang

telah ditulis dalam ladder diagram melalui komputer dengan menggunakan

serangkaian urutan program yang ingin digunakan untuk pengendalian. Kemudian

yang kedua dengan menggunakan sistem pemrograman melalui mnemonik

dengan menggunakan console. Kedua cara ini pada dasarnya sama, yaitu

memasukan perintah kedalam PLC untuk mengendalikan plant yang terhubung di

port keluaran.

Sebelum membuat rangkaian pengendalian dan pemrograman pada PLC,

hal-hal yang perlu diperhatikan adalah melakukan persiapan untuk

pengendaliannya.

a. Persiapan pemrograman, yaitu hal-hal yang perlu dipersiapkan dalam

pembuatan pengendalian dengan menggunakan PLC adalah menentukan

34

rangkaian kontrol kerja suatu peralatan atau mesin, dan membuat urutan

proses pengendalian, serta proses yang ingin dikendalikan.

b. Deskripsi kerja perencanaan kontrol, yaitu dalam perencanaan rangkaian

kontrol dari suatu sistem atau proses harus ditentukan terlebih dahulu.

• Berapa banyak plant atau mesin yang digunakan pada sistem

pengendalian menggunakan PLC.

• Cara kerja rangkaian kontrol tersebut dibuat dengan urutan yang jelas,

sehingga siklus kerja rangkaian kontrolnya dapat bekerja dengan baik

dan aman.

• Rangkaian kontrol yang dibuat harus sederhana, karena untuk

menghemat waktu dan untuk memudahkan dalam ekskusi program,

pengontrolan, serta dalam mengatasi gangguan yang terjadi.

Penentuan input/output, yaitu dalam melakukan pengendalian suatu plant atau

sistem harus ditentukan terlebih dahulu peralatan input dan output yang akan

digunakan, agar peralatan yang dikontrol tersebut dapat bekerja sesuai dengan

yang diinginkan. Peralatan-peralatan tersebut yang dapat digunakan antara lain:

sensor, switch, selector switch, limit switch, push button, alarm, relay, kipas,

lampu, motor, stepper dan servo.

Peralatan yang digunakan sebagai input/output harus diberi kode atau nomer

alamat yang disesuaikan dengan PLC dan fungsinya, selain itu untuk

memudahkan dalam mencari letak kesalahan yang mungkin terjadi kalau ada

gangguan.

35

6.2. Standar Pemrograman

PLC tidak dapat digunakan atau dioperasikan bila tidak dimasukan

instruksi-intruksi atau program yang telah dibuat oleh operator. Instruksi-instruksi

tersebut dapat dimasukan melalui komputer ataupun console. Bahasa yang

digunakan dalam pemrograman PLC menggunakan Relay Ladder Logic yang

mewakili semua fungsi hubungan antara input dan output.

Hubungan kontak-kontak pada diagram tangga atau ladder diagram yang

dimasukan melalui console ataupun yang dimasukan melalui komputer

merupakan rangkaian elektronik dengan fungsi logika yang tidak memerlukan

penghubung, seperti halnya pada sistem pengendalian konvensional.

Beberapa langkah yang harus diperhatikan dalam penyusunan rangkaian

kontrol yang akan dimasukan dalam ladder diagram PLC antara lain:

1. Pembuatan rangkaian kontrol diusahakan seserderhana mungkin, sehingga

efisiensi kerja PLC dapat semakin ditingkatkan, dan sedapat mungkin

semua port input dan output digunakan secara maksimal sesuai program

yang akan dijalankan.

2. Kondisi sinyal yang mengalir pada rangkaian logic ladder diagram PLC

selalu datang dari kiri menuju ke kanan busbar ladder diagram.

36

Gambar 6.1 Arah aliran sinyal

3. Tidak ada coil atau relay yang dapat dihubungkan langsung pada busbar kiri

dan kanan pada diagram ladder. Bila terdapat kondisi yang mengharuskan

output bekerja terus menerus secara langsung, maka ditambahkan NC

diantara busbar kanan dan kiri.

37

Gambar 6.2. Penggabaran output pada ladder diagram

4. Busbar sebelah kanan pada diagram ladder boleh tidak digambar.

Gambar 6.3. Penggambaran busbar kanan pada diagram ladder

38

5. Semua input dan output dilengkapi kontak port yang dapat digunakan untuk

hubungan seri atau paralel.

Gambar 6.4. Penggunaan kontak bantu output

6. Jumlah kontak NO dan NC yang digunakan secara seri atau paralel tidak

terbatas, tergantung PLC yang digunakan menurut input port dan output

port yang ada.

Gambar 6.5. Penggunaan kontak NC dan NO

39

7. Tidak ada kontak yang diprogram atau disisipkan disebelah kanan output

atau sesudah output.

Gambar 6.6. Pemasangan kontak dan output

8. Pengkodean nomer-nomer kontak dan coil input/output disesuaikan dengan

spesifikasi PLC yang digunakan.

9. Penggunakan yang sama output relay, timer, counter tidak dapat digunakan

lebih dari satu kali.

Gambar 6.7. Penggunaan timer, counter

40

10. Program akan dieksekusi PLC secara berurutan sampai END.

Gambar 6.8. urutan ekskusi

6.3. Instruksi Dasar PLC

Instruksi dasar ini merupakan instruksi yang digunakan untuk membuat

suatu rangkaian pengendalian pada ladder diagram. Instruksi-instruksi tersebut

meliputi:

1. LD, yaitu instruksi yang merupakan singkatan dari load. Instruksi ini

digunakan untuk memulai program satu garis atau satu blok rangkaian

pengendalian dalam program.

2. OUT, yaitu merupakan instruksi untuk memasukan program dalam relay

output yang akan digunakan sebagai keluaran ke beban.

3. AND, yaitu merupakan instruksi yang digunakan untuk menghubungkan

dua atau lebih kontak input atau output secara seri dalam ladder diagram.

41

4. OR, yaitu merupakan instruksi yang digunakan untuk menghubungkan dua

atau lebih kontak input atau output yang akan dihubungkan secara paralel.

5. NOT, yaitu instruksi yang akan digunakan untuk membentuk suatu kontak

NC atau NO.

6. END yaitu suatu instruksi yang menyatakan bahwa program rangkaian

kontrol telah berakhir.

7. LDI, yaitu instruksi yang merupakan kebalikan dari instruksi LD.

8. ANI, yaitu instruksi yang merupakan kebalikan atau negasi dari instruksi

AND.

9. ORI, yaitu instruksi yang merupakan negasi dari instruksi OR.

6.3. Pemasukan dan Instalasi Program PLC

Pemasukan program dan instalasi PLC ini dimaksudkan untuk memasang

objek atau alat yang akan dikendalikan dengan PLC dan untuk memasukan

program pengendalian yang ingin digunakan. Hal ini dapat dilakukan satu persatu

dengan menghubungkan semua alat yang digunakan input ataupun output PLC.

Pemilihan input dan output PLC yang digunakan sangat tergantung dengan

pengendalian yang diinginkan.

Hal terpenting dalam hubungan instalasi dengan PLC adalah memilih yang

dihubungkan ke output dan yang akan dipakai sebagai input, karena program akan

didasarkan pada operasi logika yang menghubungkan input-output PLC, dengan

demikian harus dimengerti dahulu proses atau urutan kerjanya.

42

Bab 7 OPERASI KHUSUS

Operasi khusus ini merupakan suatu intruksi khusus yang telah tersedia

dalam PLC dan instruksi pemrograman ini merupakan instruksi untuk membentuk

fungsi kerja suatu blok dan program pengendalian yang diperlukan untuk

memenuhi deskripsi kerja suatu plant atau proses pengendalian.

7.1. Interlock (IL) dan Interlock Clear (ILC)

Kedua fungsi IL dan ILC ini digunakan secara berpasangan dalam suatu

rangkaian pengendalian secara interlock. Fungsi IL menunjukan fungsi awal,

sedangkan fungsi ILC merupakan instruksi akhir dari suatu rangkaian blok

interlock. Untuk fungsi IL dilakukan dengan kode IL (02) dan ILC dengan kode

ILC (03).

Contoh penggunaan fungsi IL dan ILC dalam suatu program adalah sebagai

berikut:

43

Gambar 7.1. Pasangan IL dan ILC

Pada gambar tersebut, ketika input 000.00 berada pada posisi off, maka

output yang terletak diantara IL dan ILC dalam keadaan:

• Output relay keadaan off.

• Jika berupa timer akan kembali ke kondisi awal.

• Jika berupa counter, shift register dan holding relay, maka statusnya tidak

akan berubah.

44

7.2. Timer (TIM)

Instruksi timer merupakan instruksi pewaktuan atau timing yang dilakukan

dengan menekan tombol TIM, terletak pada orde waktu yang telah ditetapkan

dalam PLC. TIM mempunyai waktu pengukuran terletak pada 000 sampai

dengan 999,9 detik. Sedangkan kondisi TIMH mempunyai range waktu

pengukuran dalam orde 000 sampai dengan 99,99 detik.

Gambar 7.2. Bagian timer

TIM dan TIMH merupakan fungsi operasi on delay, maksudnya bila ada

sinyal input yang diberikan kontak relay-nya baru akan bekerja, setelah setting

waktu yang telah ditetapkan mencapai harga maksimumnya.

Apabila diinginkan untuk membentuk fungsi off delay, dapat digunakan

dengan memakai on delay dengan menambah sedikit modifikasi pada rangkaian

kontrol diagram ladder-nya.

45

Gambar 7.3. Penggunaan timer

Aplikasi program rangkaian dengan menggunakan fungsi TIM ada dua,

yaitu untuk fungsi off delay dan program timer untuk interval waktu yang

panjang.

Rangkaian off delay dapat dibuat dengan menyusun program sebagai

berikut:

Gambar 7.4. Rangkaian off delay

46

Pada saat input 000.05 diaktifkan, maka relay bantu 010.00 akan on.

Selanjutnya kontak NO relay bantu 010.00 akan mengoperasikan koil output

005.01.

Apabila input 000.05 dibuka, maka relay bantu 010.00 akan off dan TIM 01

akan on, karena mendapat sinyal kontak NC 000.05 dan kontak 005.07 on, setelah

waktu 50 detik selesai kontak NC TIM 01 membuka dan koil output 005.01 akan

off dan bersamaan dengan ini TIM 01 off.

Diagram fungsi dari rangkaian off delay ini adalah sebagai berikut:

Gambar 7.5. Diagram waktu off delay

47

Selain dapat dioperasikan seperti itu, timer juga dapat dioperasikan sebagai

timer interval. Untuk membuat timer dengan interval waktu yang cukup lama,

dapat dilakukan dengan menghubungkan beberapa timer secara berurutan atau

kombinasi antara timer dengan counter.

48

Gambar 7.6. Kombinasi timer berurutan dan timer

7.3. SET/RESET

Operasi SET/RESET dalam sistem pengendalian PLC merupakan rangkaian

kontrol yang menggunakan kontaktor yang dapat disamakan dengan rangkaian

penguncian.

Suatu output, jika posisi awal dalam keadaan off, maka setelah di-SET

posisinya berubah dalam keadaan on. Tetapi bila kondisi awal output tersebut

dalam keadaan on, setelah di-RESET maka kondisinya akan menjadi off.

Gambar 7.7. Bagian SET/RESET

49

Aplikasi penggunaan SET/RESET dapat dilihat seperti pada gambar

berikut:

Gambar 7.8. Penggunaan SET/RESET

Pada gambar a, jika saklar 000.01 ditekan, maka keluaran 010.00 akan on,

sehingga saklar pengunci akan menutup. Jadi rangkaian akan menyala terus,

rangkaian akan padam bila saklar 000.02 dibuka atau dilepaskan.

Pada gambar b, bila saklar 000.01 ditekan maka rangkaian akan menyala,

tetapi akan padam saat saklar 000.02 ditekan atau saklar 000.01 dilepas.

Rangkaian tersebut bisa diganti dengan menggunakan operasi SET/RESET,

operasi ini dapat menyederhanakan rangkaian dengan menghilangkan saklar

pengunci dan memanfaatkan fasilitas SET/RESET pada PLC, dengan demikian

dapat diganti menjadi:

50

Gambar 7.9. Rangkaian pengganti dengan memanfaatkan SET/RESET

7.4. Counter Reversible Counter

Counter dan reversible counter merupakan instruksi pemrograman untuk

membentuk fungsi perhitungan. Perintah perhitungan ini dilaksanakan dengan

memasukan pulsa yang akan dihitung ke input penghitung dari CNT atau CNTR.

Setiap kali pulsa input dimasukan, maka CNT atau CNTR akan bereaksi

menghitung pulsa tersebut. Jika jumlah hitungan telah mencapai pada perhitungan

yang di-setting, maka relay counter akan on.

Selanjutnya kontak dari counter ini akan digunakan untuk menggerakan

output relay, batas setting hitungan yang dapat diprogram pada fungsi counter

CNT atau CNTR berada pada 000 sampai 511.

Instruksi counter CNT merupakan fungsi penghitung yang mempunyai

input pulsa penghitung (count pulse), input reset setting dan relay counter.

Contoh penggunaanya adalah sebagai berikut.

51

Gambar 7.10. Pemrograman counter CNT

Keadaan internal relay dari fungsi CNT ini dapat ditentukan berdasarkan

jumlah pulsa yang masuk pada input hitungan, hal ini dapat dilihat pada diagram

perhitungannya sebagai berikut:

Gambar 7.11. Perhitungan CNT

Selama sinyal input reset masih on, pulsa penghitungan yang masuk ke

input tidak akan dapat melaksanakan proses penghitungan. Berdasarkan gambar

52

tersebut dapat dilihat bahwa pulsa penghitungan yang masuk ke input akan

mengaktifkan proses penghitungan pada saat pulsa tersebut bergerak dari rendah

ke tinggi (positive edge triger)

Begitu pula dengan reversible counter (CNTR) adalah suatu counter yang

berfungsi untuk melaksanakan perhitungan maju atau perhitungan mundur. CNTR

disebut juga dengan istilah ring counter maksudnya saat hitungan dapat maju dan

dapat dibuat hitungan mundur.

Gambar 7.12. Reversible counter

CNTR merupakan program untuk melaksanakan fungsi hitungan yang

bernilai dari 0 sampai dengan 200 untuk hitungan maju dan 200 sampai 0 untuk

hitungan mundur.

53

Gambar 7.13. Pewaktuan reversible counter

Sinyal input reset dapat dimasukan sesuai dengan kebutuhan, saat sinyal

reset dimasukan maka proses penghitungan maju dan mundur yang berlangsung

akan di-reset kembali ke 0.

Selama sinyal reset masih dalam keadaan on, maka proses perhitungan maju

atau mundur tidak dapat dilaksanakan. Demikian juga bila sinyal hitungan maju

dan sinyal hitungan mundur datang secara bersamaan, maka proses perhitungan

akan berhenti.

7.5 DIFU dan DIFD

Operasi DIFU adalah kependekan dari differential up dan DIFD adalah

differential down, kedua instruksi ini berfungsi untuk mengaktifkan relay dalam

satu scan time saat sinyal input dimasukkan atau saat sinyal input dilepas. Atau

dengan kata lain fungsi DIFU dan DIFD adalah untuk membuat one shoot relay,

maksudnya walaupun sinyal yang masuk terus belum terputus, output hanya

mengeluarkan satu sinyal saja.

54

Pemrograman DIFU dan DIFD selalu dikombinasikan dengan relay output,

relay internal dan holding relay, karena tidak dapat berdiri sendiri. Fungsi DIFU

akan mengkatifkan relay pada saat sinyal bergerak dari rendah ke tinggi (positive

edge triger}, sedangkan fungsi DIFD akan mengaktifkan relay pada saat sinyal

bergerak dari tinggi ke rendah (negative edge triger).

Gambar 7.14. Operasi DIFU dan DIFD

Contoh penggunaan pemrograman dengan DIFU dan DIFD adalah sebagai

berikut:

Gambar 7.15 Penggunaan operasi DIFU dan DIFD

55

7.6. Operasi MOVE (MOV)

Instruksi MOVE berfungsi untuk memindahkan data dari suatu daerah data

lain atau sebaliknya. Data yang dipindahkan tersebut berasal dari luar kedalam

memory atau internal relay ataupun sebaliknya. Data yang dipindahkan dengan

perintah MOV ini harus dalam bentuk data BCD (binary code decimal).

Selain itu data yang dipindahkan tersebut dapat berupa suatu harga

hexadecimal. Data sumber, serta kemana data tersebut akan dipindahkan

ditentukan oleh perintah yang diisikan pada fungsi tersebut.

Gambar 7.16. Operasi MOV.

56

7.7. TON-TOF

Instruksi TON dan TOF ini merupakan instruksi untuk timer yang

berkebalikan, maksudnya dapat digunakan untuk mengaktifkan kondisis on dan

memadamkan kodisi on setelah selang waktu yang ditetapkan. TON digunakan

untuk membuat kondisi on setelah setting waktunya terlampaui, dimana

membentuk fungsi delay on relay. Sebaliknya TOF merupakan fungsi delay off

relay, yaitu akan memadamkan setelah selang waktu atau setting waktunya

terlampaui.

7.7. CTU-CTD

Instruksi CTU dan CTD digunakan untuk penghitungan, yaitu penghitungan

maju atau mundur. CTU merupakan instruksi penghitungan maju, yaitu mulai

dari satu sampai dengan batas hitungan yang dimasukan. Sedangkan pada CTD

digunakan untuk penghitungan mundur, yaitu menghitung dari nilai yang

ditetapkan hingga nilai terkecil atau nol.

57

Bab 8 DASAR-DASAR

PERENCANAAN

Untuk membuat suatu pengendalian plant yang dapat berfungsi dengan

baik, maka hal yang terpenting adalah harus membuat suatu perencanaan

pengendalian dengan baik terhadap semua hal yang diinginkan. Secara umum

setiap pengendalian bagi plant yang akan direncanakan harus melalui tahapan

perencanaan yang matang. Hal ini agar tidak terjadi kerusakan yang fatal dan

pengeluaran yang terlalu boros. Sehingga harus dibuat dengan baik, dan saat

benar-benar diterapkan maka sistem pengendalian tersebut harus dapat bekerja

dengan baik, tanpa kendala yang berarti.

8.1. Analisis Kebutuhan

Tahapan perencanaan pada bagian ini adalah untuk menganalisis tentang

kebutuhan, dengan harapan sistem pengendalian yang akan dibuat sesuai dengan

keinginan. Oleh karena itu sangat penting sekali untuk mengetahui karakateristik

58

dan sifat kerja plant yang akan dikendalikan. Dengan demikian keterlibatan user

untuk menentukan pengendalian seperti apa yang akan dipakai sangat

menentukan. Selain itu, jenis sistem pengendalian yang akan digunakan juga

harus ditentukan berdasarkan keinginan apa yang akan diatur. Jadi pada tahapan

ini merupakan analisis kebutuhan terhadap user dan plant. Oleh karena itu yang

sangat memegang peranan adalah harus mengetahui karakteristik dan fungsi plant

yang akan dikendalikan, jenis sistem pengendalian yang diinginkan.

8.2. Desain

Pada tahapan desain ini merupakan langkah yang bersesuaian dengan

analisis kebutuhan, dengan mengacu pada hasil evaluasi kebutuhan tersebut, maka

semua jenis atau alat atau bagian yang akan dipakai sebagai input dan output

dapat dipilih berdasarkan jenis pengendalian yang diinginkan. Begitu juga jenis

plant harus mengalami proses pengendalian sesuai dengan unjuk kerjanya atau

sesuai dengan fungsinya.

Desain pada tahapan ini, juga dilakukan desain terhadap program yang akan

dipakai untuk mengendalikan plant, hal ini merupakan langkah setelah desain

hardware controlling selesai, sehingga secara software dan hardware seluruh

pengendalian harus dapat berfungsi dengan baik.

59

8.3. Pengujian

Pada tahapan pengujian ini, dilakukan pengujian secara menyeluruh dengan

batasan-batasan yang telah ditentukan, baik pengujian terhadap rangkaian kontrol

dan plant ataupun terhadap program yang akan digunaan untuk mengendalikan.

Dengan demikian pengujian ini harus berjalan dengan baik sebelum perencanaan

tersebut diterapkan secara utuh dilapangan.

8.4. Implementasi

Pada tahapan implementasi ini merupakan tahapan penerapan secara

langsung dilapangan, tanpa mengabaikan kondisi riil yang ada, serta tanpa batasan

yang dibuang. Dimana plant dan sistem pengendalian beroperasi sesuai kondisi

riil dimana plant dan sistem itu digunakan. Sehingga semua variable yang

memperngaruhi sangat ditentukan keadaan lingkungan yang sesungguhnya.

8.5. Perbaikan & Perawatan

Dengan diterapkan pada kondisi riil, maka semua persoalan dan masalah

yang timbul harus segera diatasi dan diperbaiki, agar sistem yang telah

direncanakan dapat bekerja dengan baik sesuai kondisi yang ada. Perbaikan dapat

dilakukan dengan cara improvisasi terhadap desain yang telah dibuat, sehingga

secara keseluruhan dapat bekerja dengan baik selama umur beroperasinya plant

dan sistem.

60

Bab 9 ANALYSIS SHEET

9.1. Operasi NOT

Buat desain rangkaian lengkap untuk jenis PLC Allen, Siemen, Keiyen,

Mitsubhisi. Dan desain modifikasi untuk instalasi sistem pengendalian AC dan

DC.

61

9.2. Operasi AND



DC.

62

9.3. Operasi OR



DC.

63

9.4. Operasi OR-AND



DC.

64

9.5. Operasi AND-OR



DC.

65

9.6. Operasi Satu Beban



DC.

66

9.7. Operasi Dua Beban



DC.

67

9.8. Operasi Tiga Beban



DC.

68

9.9. Operasi Motor



DC.

69

9.10. Operasi Motor dan Lampu



DC.

70

Bab 10 Case banks

10.1. Case 1

Pahami kasus berikut ini dan buat desain hardware and software.

71

10.2. Case 2


72

10.3. Case 3


73

10.4. Case 4


74

10.5. Case 5


75

10.6. Case 6


76

10.7. Case 7


77

10.8. Case 8


78

10.9. Case 9


79

10.10. Case 10


80

10.11. Case 11


81

10.12. Case 12


81

DAFTAR PUSTAKA 1. Afandi, Arif Nur. 2001. General Training Programmable Logic Controller for

Students and Industries. -----------. ---------- 2. Afandi, Arif Nur. 2002. Suplement’s and Guide Book of Programmable Logic

Controler Training for Industries’ Operator. -----------. ------------ 3. Micrologic PLC. -------------. User Manual. ---------------. ----------- 4. OMRON Manufacturing. 1997. Operation Manual. -------------. --------- 5. OMRON Manufacturing. 1997. User Manual. ------------. ------------- 6. Mitsubishi. -------------. High Version. -------------. --------------

PENULIS A.N. Afandi, dilahirkan di Malang tahun 1975, menyelesaikan pendidikan Sarjana Teknik Elektro dengan spesialis Sistem Tenaga Listrik di Universitas Brawijaya pada bulan agustus tahun 1997. Mulai akhir tahun 2000 hingga sekarang menjadi dosen di Teknik Elektro Universitas Negeri Malang. Selain menjadi dosen di Teknik Elektro Universitas Negeri Malang, pernah menjadi dosen di Teknik Elektro Universitas Gajayana Malang pada tahun 2001-2002 dan menjabat sebagai Kepala Laboratorium Konversi Energi/Pengukuran Listrik dan Kepala Laboratorium Sistem Kontrol/Elektronika Daya, serta pernah menjadi instruktur pada beberapa Lembaga Keterampilan/Kursus. Sebelum menjadi dosen, pernah menjadi Wartawan, Pemimpin Umum/Redaksi majalah SOLID, serta pernah bekerja sebagai Maintenance Engineer dan Trim/Chasis Engineer pada PT. Ismac NF.

Buku Plc Jadi

Documents

Transcript of Buku Plc Jadi